(57)【要約】【課題】構造物の長期劣化状態を確実にモニタリングできる振動量モニタリング解析システムを提供すること。【解決手段】構造物の振動をモニタリングする振動量モニタリング装置と、上記振動量モニタリング装置からの振動情報を受信するデータ収集装置と、を含む振動量モニタリング解析システムであって、上記振動量モニタリング装置は、構造物の所定の検査位置に取り付けられ、上記構造物の振動を受けて発電する振動発電素子と、上記振動発電素子が発電した電力を蓄積する蓄電部と、上記振動発電素子が発電した電圧波形を取得し、振動情報として処理する制御部と、上記振動情報を無線送信する通信部と、含む振動量モニタリング解析システムを用いる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の振動をモニタリングする振動量モニタリング装置と、
前記振動量モニタリング装置からの振動情報を受信するデータ収集装置と、を含む振動量モニタリング解析システムであって、
前記振動量モニタリング装置は、構造物の所定の検査位置に取り付けられ、前記構造物の振動を受けて発電する振動発電素子と、
前記振動発電素子が発電した電力を蓄積する蓄電部と、
前記振動発電素子が発電した電圧波形を取得し、振動情報として処理する制御部と、
前記振動情報を無線送信する通信部と、を含み、
前記制御部は、前記蓄電部及び前記通信部を制御し、前記蓄電部で蓄積した電力で前記振動情報を前記通信部から前記データ収集装置に送信し、
前記データ収集装置は、
前記振動量モニタリング装置の前記通信部と通信を行う通信制御部と、
受信した前記振動情報を処理する情報処理部と、
前記情報処理部で処理したデータを送信するネットワーク回線部と、を含む振動量モニタリング解析システム。
【請求項２】
前記データ収集装置は、
複数の前記振動量モニタリング装置の前記通信部と通信を行い、それぞれの前記振動量モニタリング装置からの前記振動情報を受信し、処理する請求項１に記載の振動量モニタリング解析システム。
【請求項３】
前記ネットワーク回線部と通信を行い、前記データを取得するデータ受信部と、
前記データを解析する解析部と、
解析結果を表示する表示部と、を含む解析装置をさらに有する請求項１又は２に記載の振動量モニタリング解析システム。
【請求項４】
前記振動発電素子は、
前記検査位置において直交する２方向の振動を受ける位置にそれぞれ１つ設置されており、
前記蓄電部は、それぞれの前記振動発電素子が前記構造物の振動を受けて発生した電力を蓄積し、前記制御部はそれぞれの前記振動発電素子の電圧波形を取得し、それぞれの電圧波形ごとに処理した前記振動情報を前記通信部から前記データ収集装置に送信する請求項１から３までのいずれか１項に記載の振動量モニタリング解析システム。
【請求項５】
前記振動発電素子は、
前記検査位置において互いに直交する３方向の振動を受ける位置にそれぞれ１つ設置されており、前記蓄電部は、それぞれの前記振動発電素子が前記構造物の振動を受けて発生した電力を蓄積し、
前記制御部は、それぞれの前記振動発電素子の電圧波形を取得し、それぞれの電圧波形ごとに処理した前記振動情報を前記通信部から前記データ収集装置に送信する請求項１から３までのいずれか１項に記載の振動量モニタリング解析システム。
【請求項６】
前記振動発電素子は、
磁歪式振動発電素子からなる請求項１から５までのいずれか１項に記載の振動量モニタリング解析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋脚や橋桁等の構造物の経年劣化や異常発生を検知する振動量モニタリング解析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
列車や自動車が走行する橋梁や高架橋は超長期にわたり使用されるために安全確保のための保守点検が欠かせない。この保守点検は一般に、保守作業者が目視検査や打音検査、さらには具体的に振動を生じさせてその変化を計測することなどを行い、異常の有無を判断している。この点検作業においては、保守作業者の安全確保のために、通常、道路の交通を規制したり、自動車や列車が走行しない夜間に行われるのが一般的である。そのため、保守作業者にとって肉体的にも精神的にも大きな負担となる。このような負担の大きな作業を軽減するために色々な監視システムが提案されている。
【０００３】
例えば、測定結果を無線でリアルタイムに送信することができる橋梁などの構造物の監視装置とその監視システムが提案されている。この発明は、構造物の状態を監視する装置であって、構造物に生じる機械的振動を電気信号に変換する機械電気変換手段と、この機械電気変換手段が出力する電気信号を測定する測定手段と、測定手段の測定結果を送信する送信手段とを備えている。そして、機械電気変換手段は、構造物に生じる機械的振動の大きさに応じて電力を発生し、送信手段はこの発生した電力を電源として測定結果を送信することができるようにした装置構成からなる（例えば、特許文献１参照）。
このような装置とすることにより、橋梁などの構造物に生じる振動の加速度や歪みを測定し、その情報を無線で送信することができるので、保守作業者の負担を軽減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０１５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の発明は、蓄電部の電圧値を測定部が測定し、所定値以下であればさらに充電する必要がある。そのために測定部、中央処理部及び切替部などの回路を付加する必要がある。このため回路構成が複雑となり、かつ電力消費も大きくなる。
【０００６】
また、中央処理部などで費消する電力や送信電力を十分得るためには、蓄電のために相当の時間を必要とする。このため、任意の時間にデータを監視装置から通信装置に送信することが困難である。さらに、監視装置で蓄電される電力があまり大きくないために通信装置の設置距離が制約を受ける。
【０００７】
よって、本願課題は、構造物の長期劣化状態を確実にモニタリングできる振動量モニタリング解析システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記従来の課題を解決するために、構造物の振動をモニタリングする振動量モニタリング装置と、上記振動量モニタリング装置からの振動情報を受信するデータ収集装置と、を含む振動量モニタリング解析システムであって、上記振動量モニタリング装置は、構造物の所定の検査位置に取り付けられ、上記構造物の振動を受けて発電する振動発電素子と、上記振動発電素子が発電した電力を蓄積する蓄電部と、上記振動発電素子が発電した電圧波形を取得し、振動情報として処理する制御部と、上記振動情報を無線送信する通信部と、を含み、上記制御部は、上記蓄電部及び上記通信部を制御し、上記蓄電部で蓄積した電力で上記振動情報を上記通信部から上記データ収集装置に送信し、上記データ収集装置は、上記振動量モニタリング装置の上記通信部と通信を行う通信制御部と、受信した上記振動情報を処理する情報処理部と、上記情報処理部で処理したデータを送信するネットワーク回線部と、を含むことを特徴とする振動量モニタリング解析システムを用いる。
【０００９】
このような構成とすることにより、振動量モニタリング装置は鉄道の橋梁や高速道路の高架橋などの振動が生じる構造物に対してその振動に基づいて生じる電圧波形をもとに振動情報として処理し、データ収集装置はその振動情報を取得し処理したデータを送信する。振動情報をもとに処理したデータを長期間にわたり蓄積することにより、その構造物の劣化の進行度合いを把握することが可能となる。これにより劣化が顕在化する前あるいは劣化の初期段階で適切な補修をすることが可能となる。
【００１０】
また、地震や台風などの影響により生じた振動情報を、それまでの振動情報とその後の振動情報とについて比較すれば、地震や台風などにより受けた構造物の劣化に対する影響を評価することもできる。
【００１１】
さらに、データ収集装置で振動情報をもとに処理したデータをネットワーク回線部から送信するので、データ収集装置の設置位置を自由に選択できる。
【００１２】
上記構成において、データ収集装置は複数の振動量モニタリング装置の通信部と通信を行い、それぞれの振動量モニタリング装置からの振動情報を受信し、処理するシステム構成としてもよい。
【００１３】
このような構成とすることにより、例えば４つの振動量モニタリング装置に対して１つのデータ収集装置で振動情報を取得して処理を行えば、全体のシステム構成が簡略化され、かつ設置工事の負担も軽くてすむ。
【００１４】
さらに上記構成において、ネットワーク回線部と通信を行い、データを取得するデータ受信部と、データを解析する解析部と、解析結果を表示する表示部とを含む解析装置をさらに有する構成としてもよい。
【００１５】
このような構成とすることにより、データ収集装置で収集し処理した振動情報に基づくデータはネットワーク回線を通じて解析装置に取り込まれるので、長期間の経時的な振動情報の変化を容易に解析できるようになり、劣化予測精度を高めることができる。なお、ネットワーク回線は携帯電話に使われる無線通信回線を用いることが望ましい。
【００１６】
さらに、上記構成において、振動発電素子は構造物の検査位置において直交する２方向の振動を受ける位置にそれぞれ１つ設置されており、蓄電部はそれぞれの振動発電素子が構造物の振動を受けて発生した電力を蓄積し、制御部はそれぞれの振動発電素子の電圧波形を取得し、それぞれの電圧波形ごとに処理した振動情報を通信部からデータ収集装置に送信するシステム構成としてもよい。
【００１７】
このような構成とすることにより、橋梁や高架橋について電車や自動車の走行に伴い生じる２方向の振動を電圧波形として取得し、振動情報を得るので、構造物の劣化度合いをさらに詳細に評価することが可能となる。また、２個の振動発電素子が発電した電力で蓄電部を充電するので充電時間が短くなるだけでなく、蓄電量も大きくできる。
【００１８】
さらに上記構成において、振動発電素子は検査位置において互いに直交する３方向の振動を受ける位置にそれぞれ１つ設置されており、蓄電部はそれぞれの振動発電素子が構造物の振動を受けて発生した電力を蓄積し、制御部はそれぞれの振動発電素子の電圧波形を取得し、それぞれの電圧波形ごとに処理した振動情報を通信部からデータ収集装置に送信するシステム構成としてもよい。
【００１９】
このような構成とすることにより、橋梁や高架橋について電車や自動車の走行に伴い生じる３方向の振動を電圧波形として取得し、振動情報を得るので、構造物の劣化度合いをさらに早期にかつ精密に評価することができる。また、３個の振動発電素子が発電した電力で蓄電部を充電するので充電時間が短くなるだけでなく、蓄電量も大きくできる。
【００２０】
さらに上記構成において、振動発電素子は磁歪式振動発電素子からなるシステム構成としてもよい。磁歪式振動子を用いれば、振動発電素子の耐久性を大きくできるだけでなく、大きな発電量を得ることができるので制御部での処理能力を大きくでき、かつ通信距離も大きくできる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の振動量モニタリング解析システムは、鉄道や自動車等が走行することにより構造物に生じた振動を振動発電素子が検知し、電力を発生する。この電力を蓄電部に蓄積するだけでなく、電圧波形から振動情報を得て、構造物の長期劣化状態をモニタリングできるので保守作業者の負担を軽減できるという大きな効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施の形態に係る振動量モニタリング解析システムを鉄道の橋梁の振動劣化計測に用いた場合の構成概略図
【図２】第１の実施の形態に係る振動量モニタリング装置の構成図
【図３】第１の実施の形態に係る振動発電素子の斜視図
【図４】第１の実施の形態に係る振動量モニタリング解析システムにおいて、橋梁を鉄道が走行した場合の振動発電素子の模式的な電圧波形図
【図５】第１の実施の形態に係るデータ収集装置の構成図
【図６】第１の実施の形態に係る解析装置４０の構成を示す図
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る振動量モニタリング解析システムを、構造物である高速道路の下部構造の振動劣化計測に用いた場合の構成概略図
【図８】本実施の第２の実施の形態に係る振動量モニタリング装置７０の構成図
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る振動量モニタリング解析システムに用いる振動量モニタリング装置の構成を示す図
【図１０】本実施の第３の実施の形態に係る振動量モニタリング解析システムにおいて、高速道路に振動量モニタリング装置を設置した構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る振動量モニタリング解析システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の振動量モニタリング解析システムを鉄道の橋梁の振動劣化計測に用いた場合の構成概略図を示す。図２は、振動量モニタリング装置の構成図を示す。図３は、振動量モニタリング装置に用いた振動発電素子２１の斜視図を示す。図４は、橋梁を鉄道が走行した場合の振動発電素子の電圧波形を模式的に示す。さらに、図５は、データ収集装置３０の構成図を示す。
【００２４】
以下、これらの図面を用いて本第１の実施の形態の振動量モニタリング解析システムについて詳細に説明する。
【００２５】
＜全体＞
本第１の実施の形態の振動量モニタリング解析システムは、構造物である橋梁１０の振動をモニタリングする振動量モニタリング装置２０と、この振動量モニタリング装置２０からの振動情報を受信するデータ収集装置３０とを含むシステム構成からなる。
【００２６】
そして、振動量モニタリング装置２０は、構造物である橋梁１０の所定の検査位置に取り付けられ、橋梁１０の振動を受けて発電する振動発電素子２１と、振動発電素子２１が発電した電力を蓄積する蓄電部２２と、振動発電素子２１が発電した電圧波形を取得し、振動情報として処理する制御部２３と、振動情報を無線送信する通信部２４とを含み構成されている。
【００２７】
そして、制御部２３は蓄電部２２及び通信部２４を制御し、蓄電部２２で蓄積した電力で振動情報を通信部２４からデータ収集装置３０に送信する。
【００２８】
データ収集装置３０は、振動量モニタリング装置２０の通信部２４と通信を行う通信制御部３１と、受信した振動情報を処理する情報処理部３２と、情報処理部３２で処理したデータを送信するネットワーク回線部３３とを含む。
【００２９】
＜橋梁１０＞
図１に示すように、本第１の実施の形態の構造物としては橋梁１０であり、この橋梁１０はトラス橋からなる。上弦材１１と主桁である下弦材１２とをトラス１３で接続して強度を確保する構造であり、橋脚１４との間には支承１５が設けられている。橋梁１０は長期間の使用に伴い強度等の性能の劣化が生じる。このため、特にある程度の年月を経過した後は橋梁の性能変化を的確に把握する必要がある。地震や列車の走行に伴い橋梁の劣化が生じると、橋梁の振動の変動が起こる。
【００３０】
振動量モニタリング装置２０は、本実施の形態では主桁１２に取り付けられている。図１では、主桁１２の裏面部に取り付けた構成を示しているが、列車が通過する面側に取り付けてもよい。この振動量モニタリング装置２０の振動発電素子２１として磁歪式振動発電素子を用いている。
【００３１】
＜振動発電素子２１＞
図３は、振動発電素子２１として用いた磁歪式振動発電素子の具体的構成を示す斜視図である。鉄コバルト合金や鉄ガリウム合金は磁歪材料として知られている。これらの合金に圧縮力や引っ張り力を加えて伸縮させると磁化が変化する。この磁化の変化を、銅線を巻いたコイル中で行わせれば電磁誘導の法則により電気が発生する。磁歪式振動発電素子はこの原理を応用したものである。
【００３２】
図３において、弾性を有する金属板２１１がＵ字状に曲げられており、その一方の面上に磁歪合金２１２が固定されている。磁歪合金２１２を囲むようにコイル２１３が巻回されている。そして、磁歪合金２１２が固定されている金属板２１１の先端部２１１ａに錘２１４が取り付けられている。
【００３３】
振動発電素子２１は、本第１の実施の形態では主桁１２とトラス１３とがピン接合されている主桁１２に、金属板２１１の他方の端部２１１ｂが固定されている。振動発電素子２１が固定された位置が本第１の実施の形態では検査位置となる。また、振動発電素子２１は、この検査位置において列車の走行方向に平行な方向
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の振動を受けて発電するように設置されている。なお、列車の走行方向に、縦垂直な方向の振動を受けた方が好ましい。
【００３４】
図１からわかるように、本実施の形態では振動量モニタリング装置２０は、橋梁１０の主桁１２とトラス１３とがピン接合されている主桁１２のそれぞれの位置に１つずつ設置されており、合計４つの振動量モニタリング装置２０が設置されている。
【００３５】
ただし、振動量モニタリング装置２０は上記位置に限定されるわけではなく、橋脚１４の近くやあるいはトラス１３または支承１５などに取り付けてもよい。
【００３６】
橋梁１０の振動を受けて、錘２１４が取り付けられている金属板２１１が振動し、磁歪合金２１２が同様に振動する。これにより磁歪合金２１２には、圧縮力と引っ張り力が交互に加わり、コイル２１３で電圧が発生する。発生した電圧は制御部２３が電圧波形を取得し、蓄電部２２は発生した電力を蓄積する。
【００３７】
橋梁１０を列車が走行すると、橋梁１０が振動する。この振動により振動発電素子２１が同様に振動して電圧を発生する。図４は、このようにして発生した電圧波形の一例である。８両編成の列車が時速約７０ｋｍで橋梁１０を走行した場合の電圧波形の一例である。列車の通過する時間は約８秒間であり、この間は大きな振幅が継続し、通過してしまうと振幅は急激に減衰する。
【００３８】
＜データ収集装置３０＞
データ収集装置３０は、４つの振動量モニタリング装置２０の中央部となる橋脚１４面に設けられている。データ収集装置３０は、振動量モニタリング装置２０の通信部２４と通信を行う通信制御部３１と、受信した振動情報を処理する情報処理部３２と、情報処理部３２で処理したデータを送信するネットワーク回線部３３とを有している。
【００３９】
なお、データ収集装置３０は、必ずしも４つの振動量モニタリング装置２０の中央部に設置する必要はなく、両側のいずれかの橋脚１４に設置してもよい。また、橋脚１４面の位置についても特に制約はない。
【００４０】
さらに、本実施の形態では、ネットワーク回線部３３と通信を行い、データを取得するデータ受信部４１と、データを解析する解析部４２と、解析結果を表示する表示部４３とを含む解析装置４０をさらに有する構成としている。
【００４１】
＜解析装置４０＞
解析装置４０は携帯電話等の無線データ回線を介してデータ収集装置３０からデータを取得するので、設置場所は橋脚近辺等に限定されることがなく、橋脚から離れた事務所に設置してもよい。
【００４２】
図６は、解析装置４０の構成を示す図である。解析装置４０は、データ受信部４１と、取得したデータを解析する解析部４２と、解析結果を表示する表示部４３とを含み構成されているが、例えばパソコンであってもよい。
【００４３】
＜振動量モニタリング解析システムを用いた劣化評価方法＞
以下、本実施の形態の振動量モニタリング解析システムを用いた劣化評価方法について説明する。
【００４４】
鉄道の橋梁１０の場合には、この橋梁１０を通過する列車の時刻や車両数、さらに往復の列車が同時に通過するかどうかも事前に把握できる。また、台風や地震の発生により橋梁１０が振動を受けることもある。そこで、列車の通過に加えて突発的影響により橋梁が振動し、振動量モニタリング装置２０の振動発電素子２１が発電した場合、その電圧波形を制御部２３が取得し、同時に発電した電力を蓄電部２２が蓄積する。制御部２３は蓄電部２２の電力を用いて電圧波形と振動が生じた時刻情報とをまとめた振動情報として通信部２４からデータ収集装置３０に送信する。
【００４５】
データ収集装置３０は、それぞれの振動量モニタリング装置２０から受信した振動情報について振動量モニタリング装置２０ごとの装置情報を付けたデータとしてネットワーク回線部３３から送信する。
【００４６】
解析装置４０は、このデータをデータ受信部４１で受信し、解析部４２で解析する。解析装置４０はパソコンであってもよい。解析内容としては、例えば振幅値、振動周期、振動時間や振動減衰時間などである。これらのデータを日々記録していき、一定の値の範囲に入っていれば正常と判断し、逆に上昇または下降あるいは異常変動が生じれば、その箇所について保守作業者が点検を行い、保守作業を行うことで劣化の進行を未然に防ぐことができる。
【００４７】
このように橋梁１０が振動して発生した電圧波形をすべてデータ収集装置３０に取り込めば、地震や台風による異常振動などの把握も容易に行うことができる。また、他の橋梁に設置した振動量モニタリング解析システムのデータを加えて人工知能で解析していけば非常に早い段階で劣化診断を行うことができる。
【００４８】
本実施の形態では、振動量モニタリング装置２０は、列車の通過するたびに発生した電圧波形をデータ収集装置３０に送信したが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、特定の時刻に通過する列車が起こす振動の電圧波形のみをデータ収集装置３０に送信するようにしてもよい。
【００４９】
橋梁１０の劣化は、列車の走行による影響や、腐食等の発生、さらには台風、地震などの自然災害の発生による影響など、長期間の負荷を受けてゆっくりと発生していくことが特徴である。したがって、すべての列車の振動により発生した電圧波形を収集しなくても十分評価が可能である。このようにすれば、蓄電部２２の蓄電容量を十分大きくでき、振動量モニタリング装置２０の送信電波を大きくできる。
【００５０】
また、地震や台風による橋梁１０の振動は、列車の走行による振動とは異なるので通常の列車の走行による振動と異なる振動が発生した場合、その電圧波形を振動情報として付け加えてデータ収集装置に送信する機能を付加してもよい。
【００５１】
さらに、本第１の実施の形態では振動量モニタリング装置には１個の振動発電素子がある場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。振動量モニタリング装置に、互いに直交する２方向の振動を受けて発電する振動発電素子をそれぞれの方向に設けてもよい。また、互いに直交する３方向の振動を受けて発電する振動発電素子をそれぞれの方向に設けてもよい。このような構成とすることにより、列車の走行方向の振動
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だけでなく、走行方向に直交する方向（縦垂直方向）の振動
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や、さらに垂直方向（横垂直方向）
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を加えた３方向の振動による電圧波形を求めることができるので、より精密に劣化評価を行うことができる。
【００５２】
なお、本実施の形態では、解析装置４０で、振動情報をもとに振幅値、振動周期、振動時間や振動減衰時間などを求めて、変動等を解析したが、データ収集装置３０でこれらを求めて振動情報として送信してもよい。
【００５３】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る振動量モニタリング解析システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。
【００５４】
図７は、本発明の振動量モニタリング解析システムを、構造物である高速道路の下部構造の振動劣化計測に用いた場合の構成概略図を示す。図８は、本実施の形態に係る振動量モニタリング装置７０の構成図である。
【００５５】
図７に示すように、高速道路６０は自動車が走行する上部構造６１と、この上部構造を支える下部構造６２とから構成されている。
【００５６】
本実施の形態に係る振動量モニタリング装置７０は、振動発電素子７１が２つあり、検査位置において直交する２方向の振動を受ける位置にそれぞれ１つ設置されている。蓄電部７３は、それぞれの振動発電素子７１、７２が高速道路６０の振動を受けて発生した電力を蓄積し、制御部７４はそれぞれの振動発電素子７１、７２の電圧波形を取得し、それぞれの電圧波形ごとに処理した振動情報を通信部７５からデータ収集装置３０に送信する。
【００５７】
本実施の形態では、振動発電素子７１，７２を２個設けた振動量モニタリング装置７０が、下部構造６２の両側の柱６２ａ、６２ｂと、この柱６２ａ、６２ｂをつなぐ梁６３ｃに取り付けられている。
【００５８】
そして、振動量モニタリング装置７０の振動発電素子７１、７２は、自動車の走行方向に平行な方向の振動と、この方向に対して直交する方向の、合わせて２方向の振動をそれぞれ受けて発電するように設置されている。
【００５９】
なお、振動量モニタリング装置７０を設置する位置は、柱６２ａ、６２ｂの上部側と、梁６３ｃの中央部としている。振動量モニタリング装置７０には、直交する２方向の振動をそれぞれ検出して発電する振動発電素子７１、７２が設けられているので、自動車の走行に伴い生じる２方向の振動情報をそれぞれ取得することができる。
【００６０】
本第２の実施の形態においても、振動量モニタリング装置７０の振動発電素子７１、７２として磁歪式振動発電素子を用いており、個々の振動発電素子７１、７２の構成は、図３に示した構成と同じである。
【００６１】
また、本第２の実施の形態においても、データ収集装置３０が振動量モニタリング装置７０からの振動情報を取得するために下部構造６２の柱の一つに設置されている。本実施の形態では、ひとつおきの下部構造６２に、３つの振動量モニタリング装置７０が設置され、中間の下部構造にデータ収集装置３０が設置されている。ただし、振動量モニタリング装置７０とデータ収集装置３０の設置位置は、本実施の形態の場合に限定されることはない。振動量モニタリング装置７０は、下部構造の振動が生じやすい位置であれば特に制約なく設置できる。また、データ収集装置３０についても、振動量モニタリング装置７０との通信ができる位置であれば特に限定されない。
【００６２】
また、本第２の実施の形態でも解析装置を用いるが、データ収集装置と解析装置の構成は第１の実施の形態と同じであるので具体的構成については説明を省略する。
【００６３】
以下、本実施の形態の振動量モニタリング解析システムを用いた劣化評価方法について説明する。
【００６４】
高速道路においては、軽自動車から普通自動車、トラックなど、大きさも重量も様々な車が走行しているだけでなく、走行する時刻もばらばらである。そこで、色々な車両が通過するごとに振動発電素子７１、７２が発電した電圧波形を制御部７４が取得する。このとき、制御部７４は、振動発電素子７１、７２のいずれの電圧波形かを認識して素子情報とし、時刻情報を付して振動情報とする。この振動情報を通信部７５から送信する。
【００６５】
データ収集装置３０は、複数の振動量モニタリング装置７０（図７では６つ）から受信した振動情報について振動量モニタリング装置ごとに装置情報を付したデータとしてネットワーク回線部３３から送信する。
【００６６】
このデータを解析装置４０が受信し、解析部４２で解析する。解析装置４０はパソコンであってもよい。解析内容としては、取得したデータから素子情報、時刻情報及び装置情報をもとにして、それぞれの振動発電素子の振動情報から振幅値、振動周期、振動時間や振動減衰時間などを求める。これらのデータを日々記録して、振幅値、振動周期、振動時間や振動減衰時間について、それぞれ平均値とバラつきを求める。これらのデータを週単位、月単位あるいは年単位で推移を求めることにより劣化度合いの判定をすることができる。
【００６７】
例えば、これらのデータが一定の値の範囲に入っていれば正常と判断する。しかしながら、同じ検査位置であっても互いに直交する２方向の振動による電圧波形を取得するので、その一方が正常範囲にあっても、他方が正常範囲から外れている場合も生じる。この場合には何らかの異常が生じていると判断できる。このような評価手法とすれば、１方向の振動情報のみでは判別できないような初期段階の異常の有無を判断することができる。これにより、点検すべき個所を具体的に特定でき、かつ早期に保守作業者が点検を行えるので劣化の進行を早い段階で防止できる。
【００６８】
本実施の形態では、振動量モニタリング装置７０は振動を受けて発電するごとに電圧波形を振動情報としてデータ収集装置３０に送信したが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、ある一定の時間帯に生じた電圧波形に対して素子情報と時刻情報とを付して振動情報とし、この振動情報をデータ収集装置３０に送信してもよい。データ収集装置３０は、複数の振動量モニタリング装置７０から取得した振動情報に対してどの振動量モニタリング装置７０からの振動情報であるかの判定のための装置情報を付したデータとしてネットワーク回線部３３から送信してもよい。
【００６９】
解析装置４０は受信したデータをもとに、解析部４２で解析する。なお、解析装置４０はパソコンであってもよい。解析内容としては、取得したデータから素子情報、時刻情報及び装置情報をもとにして、それぞれの振動発電素子の振動情報から振幅値、振動周期、振動時間や振動減衰時間などを求める。これらのデータを日々記録して、振幅値、振動周期、振動時間や振動減衰時間について、それぞれ平均値とバラつきを求める。これらのデータを週単位、月単位あるいは年単位で推移を求めることにより劣化度合いの判定をすることができる。
【００７０】
この評価方式では、１日のうちの一定時間帯に生じた電圧波形のみがデータとして取り込まれるが、劣化度合いの評価は長期間のデータの変化を判断するのでこのような方式でも十分な評価が可能である。一方、振動発電素子はその他の時間帯でも発電して蓄電部に電力を蓄積するので、制御部や通信部は比較的大きな電力を使うことができ、通信距離も十分確保できる。
【００７１】
なお、本実施の形態では互いに直交する２方向の振動により発電する振動発電素子をそれぞれ設けた振動量モニタリング装置を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。第１の実施の形態で説明したような振動発電素子を１個有する振動量モニタリング装置を用いてもよい。
【００７２】
なお、本実施の形態では、解析装置４０で、振動情報をもとに振幅値、振動周期、振動時間や振動減衰時間などを求めて、変動等を解析したが、データ収集装置３０でこれらを求めて振動情報として送信してもよい。
【００７３】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係る振動量モニタリング解析システムについて図面を参照しながら説明する。図９は、本第３の実施の形態に係る振動量モニタリング解析システムに用いる振動量モニタリング装置８０の構成を示す図である。
【００７４】
この振動量モニタリング装置８０は、振動発電素子８１、８２、８３が検査位置において互いに直交する３方向の振動を受ける位置にそれぞれ１つ設置されている。蓄電部８４は、それぞれの振動発電素子８１、８２、８３が構造物の振動を受けて発生した電力を蓄積し、制御部８５はそれぞれの振動発電素子８１、８２、８３の電圧波形を取得し、それぞれの電圧波形ごとに処理した振動情報を通信部８６からデータ収集装置３０に送信する。
【００７５】
本実施の形態に係る振動量モニタリング解析システムを、第２の実施の形態と同様に高速道路の下部構造の振動劣化計測に用いた場合について説明する。図１０は、高速道路６０に振動量モニタリング装置８０を設置した構成を示す図である。高速道路６０は、第２の実施の形態と同じであるので説明を省略する。
【００７６】
本実施の形態では、振動量モニタリング装置８０は振動発電素子が３つあり、検査位置において互いに直交する３方向の振動を受ける位置にそれぞれ１つ設置されている。蓄電部８４は、それぞれの振動発電素子８１、８２、８３が高速道路６０の振動を受けて発生した電力を蓄積し、制御部８５はそれぞれの振動発電素子８１、８２、８３の電圧波形を取得し、それぞれの電圧波形ごとに素子情報を付した振動情報を通信部８６からデータ収集装置３０に送信する。なお、データ収集装置３０は第１の実施の形態及び第２の実施の形態で説明したデータ収集装置と同じであるので説明を省略する。
【００７７】
本実施の形態では、振動発電素子を３個設けた振動量モニタリング装置８０が、下部構造６２の両側の柱６２ａ、６２ｂに取り付けられている。そして、振動量モニタリング装置８０の振動発電素子８１、８２、８３は、自動車の走行方向に平行な方向と、この方向に対して直交する２方向の合計３方向の振動をそれぞれ受けて発電するように設置されている。なお、振動量モニタリング装置８０を設置する位置は、柱６２ａ、６２ｂの上部側としている。振動量モニタリング装置８０には、互いに直交する３方向の振動をそれぞれ受けて発電する振動発電素子８１、８２、８３が設けられているので、自動車の走行に伴い生じる３方向の振動情報をそれぞれ取得することができる。
【００７８】
本実施の形態においても、振動量モニタリング装置８０の振動発電素子７１、８２、８３として磁歪式振動発電素子を用いており、個々の振動発電素子８１、８２、８３の構成は図３に示した構成と同じである。
【００７９】
また、本実施の形態においても、データ収集装置３０が振動量モニタリング装置８０からの振動情報を取得するために下部構造６２の柱の一つに設置されている。本実施の形態では、ひとつおきの下部構造６２に、３つの振動量モニタリング装置８０が設置され、中間の下部構造にデータ収集装置３０が設置されている。また、本第３の実施の形態でも解析装置を用いるが、データ収集装置と解析装置の構成は第１の実施の形態と同じであるので具体的構成については説明を省略する。
【００８０】
＜振動量モニタリング解析システムを用いた劣化評価方法＞
以下、本実施の形態の振動量モニタリング解析システムを用いた劣化評価方法について説明する。
【００８１】
高速道路においては、第２の実施の形態で説明したように大きさも重量も様々な車が走行しているだけでなく、走行する時刻もばらばらである。そこで、乗用自動車に比べて大型トラックが走行する割合の多い時間帯、例えば夜間の特定の時間帯に限定する。この時間帯に、車両が走行したときに生じる振動を受けて振動発電素子８１、８２、８３が発電した電圧波形を制御部８５が取得する。このとき、制御部８５は、振動発電素子８１、８２、８３のいずれの電圧波形かを認識し、素子情報を付す。同時に、時刻情報と、振動発電素子からの振動情報であるかを分別する素子情報とを付して振動情報とする。一方、高速道路６０を通過する色々な車両の振動を受けて振動発電素子８１、８２、８３が発電した電力は蓄電部８４に蓄積される。蓄電部８４に蓄積された電力を用いて、制御部８５は上記の振動情報をデータ収集装置３０に送信する。
【００８２】
データ収集装置３０は、複数の振動量モニタリング装置８０（図１０では４つ）から受信した振動情報について振動量モニタリング装置毎に装置情報を付したデータとしてネットワーク回線部３３から送信する。
【００８３】
このデータを解析装置４０が受信し、解析部４２で解析する。解析装置４０はパソコンであってもよい。解析内容としては、取得したデータから素子情報、時刻情報及び装置情報をもとにして、それぞれの振動発電素子の振動情報から振幅値、振動周期、振動時間や振動減衰時間などを求める。これらのデータを日々記録して、振幅値、振動周期、振動時間や振動減衰時間について、それぞれ平均値とバラつきを求める。これらのデータを週単位、月単位あるいは年単位で推移を求めることにより劣化度合いの判定をすることができる。
【００８４】
例えば、これらのデータが一定の値の範囲に入っていれば正常と判断する。この場合、同じ検査位置であっても互いに直交する３方向の振動による電圧波形を取得するので、１個の振動発電素子からのデータが正常範囲であっても、他の２個のうち両方あるいは１個が正常範囲外であれば、何らかの異常が発生していると推測できる。設置してある複数の振動量モニタリング装置８０について、３方向のそれぞれのデータが正常範囲又は正常範囲外かを解析することにより、１方向の振動情報のみでは判別できないような初期段階の異常の有無を判断することができる。これにより、点検すべき個所を具体的に特定でき、かつ早期に保守作業者が点検を行えるので劣化の進行を早い段階で防止できる。
【００８５】
本実施の形態では、振動量モニタリング装置８０は１日のうちで夜間の特定の時間帯において走行する車両による振動を受けて発電する電圧波形を振動情報として用い、その他の時間帯において発電した電力は蓄電部８４に蓄積するようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、通過する自動車の振動により発生した電圧波形を、素子情報と時刻情報とを付して振動情報としてデータ収集装置３０に送信してもよい。そして、データ収集装置３０は、複数の振動量モニタリング装置８０から取得した振動情報に対してどの振動量モニタリング装置８０からの振動情報であるかの装置情報を付したデータとしてネットワーク回線部３３から送信してもよい。
【００８６】
解析装置４０が受信したデータを、それぞれの振動量モニタリング装置８０ごとにわけて、解析部４２で解析する。なお、解析装置４０はパソコンであってもよい。解析内容としては、取得したデータから素子情報、時刻情報及び装置情報をもとにして、それぞれの振動発電素子の振動情報から振幅値、振動周期、振動時間や振動減衰時間などを求める。これらのデータを日々記録して、振幅値、振動周期、振動時間や振動減衰時間について、それぞれ平均値とバラつきを求める。これらのデータを週単位、月単位あるいは年単位で推移を求めることにより劣化度合いの判定をすることができる。
【００８７】
例えば、同じ検査位置であっても振動方向が異なる３方向の振動情報を取得しているので、どれか１つが一定範囲から外れていると判断したときには異常が生じていることがわかる。複数の振動量モニタリング装置８０の３方向について正常あるいは異常を比較評価することで、１方向の振動情報のみでは判別できないような異常も判別できるようになる、このため、保守作業者が点検を行う場所をより具体的に特定でき、劣化の進行を未然に防ぐことができる。
【００８８】
なお、本実施の形態では、解析装置４０で、振動情報をもとに振幅値、振動周期、振動時間や振動減衰時間などを求めて、変動等を解析したが、データ収集装置３０でこれらを求めて振動情報として送信してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の振動量モニタリング解析システムは、橋梁や高架橋などの構造物の振動状態を長期間、無電源で計測し、評価する構造物の劣化度合いの診断分野に有用である。
【符号の説明】
【００９０】
１０  橋梁
１１  上弦材
１２  下弦材（主桁）
１３  トラス
１４  橋脚
１５  支承
２０、７０、８０  振動量モニタリング装置
２１、７１、７２、８１、８２、８３  振動発電素子
２２、７３、８４  蓄電部
２３、７４、８５  制御部
２４、７５、８６  通信部
３０  データ収集装置
３１  通信制御部
３２  情報処理部
３３  ネットワーク回線部
４０  解析装置
４１  データ受信部
４２  解析部
４３  表示部
６０  高速道路
６１  上部構造
６２  下部構造
６２ａ、６２ｂ  柱
６３ｃ  梁
２１１  金属板
２１１ａ  先端部
２１１ｂ  他方の端部
２１２  磁歪合金
２１３  コイル
２１４  錘
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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