(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭基礎の鉄筋の状態を検出する検出装置を備える鉄筋かごであって、
前記検出装置は、
前記鉄筋の状態を送信する無線タグに信号線を通じて接続されており、
前記杭基礎の外径がＤであるときに、フーチングの下面から深さＨ＝1.5Ｄ以内となる位置の鉄筋にこの鉄筋を組み立てるときに固定された状態で現場に搬入され、前記信号線に前記無線タグが接続された状態でこの鉄筋とともに現場でコンクリート内に埋設されること、
を特徴とする鉄筋かご。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄筋かごにおいて、
前記検出装置は、前記杭基礎の鉄筋の歪みを検出すること、
を特徴とする鉄筋かご。
【請求項３】
請求項２に記載の鉄筋かごにおいて、
前記検出装置は、前記杭基礎の鉄筋の歪みに応じて電気抵抗が変化する歪みゲージを備えること、
を特徴とする鉄筋かご。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、杭基礎の鉄筋の状態を検出する検出装置を備える鉄筋かごに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリートなどの構造物の劣化によるひび割れなどの点検では、目に見える箇所では定期的な目視点検があり、目で見えない箇所では高価な設備である超音波による非破壊検査などが行われている。このため、高価な超音波による非破壊検査に代えて、無線タグを利用した構造物の損傷検知装置が提案されている。
【０００３】
従来の構造物の状態検出装置は、電磁波信号の変復調及び直流電源を生成するRFアナログ回路と、チップ動作制御を行う論理回路と、歪みを測定する歪みセンサ回路と、この歪みセンサ回路の出力信号を増幅する増幅回路とを含む電子回路が形成された単結晶シリコン基板と、外部から照射される電磁波によって発電してこの電子回路に電力を供給する電源回路とを備えている（例えば、特許文献１参照）。このような従来の構造物の状態検出装置では、歪みセンサを基板上にその他の回路とともに一体構造にしたMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術が利用されており、リード線による結線を必要とせず、非接触で測定が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2006-029931号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来の構造物の状態検出装置では、歪みセンサ回路とRFアナログ回路とが一体であるため構造が簡素になる。しかし、従来の構造物の状態検出装置では、歪みを測定する箇所に設置する必要があり、測定箇所がコンクリートなどの構造物の埋設部や地下構造物の埋設部などであるときには、測定結果をRFアナログ回路から外部に送信することができない問題点がある。
【０００６】
この発明の課題は、安価で簡単に構造物の状態を検出することができるとともにこの検出結果を確実に送信することができる鉄筋かごを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図２５に示すように、杭基礎（Ｂ4）の鉄筋（Ｓ1）の状態を検出する検出装置（３）を備える鉄筋かごであって、前記検出装置は、前記鉄筋の状態を送信する無線タグ（４）に信号線（５）を通じて接続されており、前記杭基礎の外径がＤであるときに、フーチング（Ｂ3）の下面から深さＨ＝1.5Ｄ以内となる位置の鉄筋にこの鉄筋を組み立てるときに固定された状態で現場に搬入され、前記信号線に前記無線タグが接続された状態でこの鉄筋とともに現場でコンクリート（Ｃ1）内に埋設されることを特徴とする鉄筋かご（Ｓ2）である。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の鉄筋かごにおいて、前記検出装置は、前記杭基礎の鉄筋の歪みを検出することを特徴とする鉄筋かごである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２に記載の鉄筋かごにおいて、前記検出装置は、前記杭基礎の鉄筋の歪みに応じて電気抵抗が変化する歪みゲージ（３ａ）を備えることを特徴とする鉄筋かごである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によると、安価で簡単に構造物の状態を検出することができるとともにこの検出結果を確実に送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の第１実施形態に係る構造物の状態検出システムの使用状態を概略的に示す模式図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係る構造物の状態検出システムのブロック図である。
【図３】この発明の第１実施形態に係る構造物の状態検出システムの状態検出装置のブロック図である。
【図４】この発明の第１実施形態に係る構造物の状態検出システムの状態検出装置の設置状態を概略的に示すブロック図である。
【図５】この発明の第１実施形態に係る構造物の状態検出システムにおけるリーダライタ装置側の記憶部のデータ構造を概略的に示す模式図である。
【図６】この発明の第１実施形態に係る構造物の状態検出システムの評価装置側の記憶部のデータ構造を概略的に示す模式図である。
【図７】この発明の第１実施形態に係る構造物の状態検出システムの無線タグの動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】この発明の第１実施形態に係る構造物の状態検出システムのリーダライタ装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】この発明の第１実施形態に係る構造物の状態検出システムの評価装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】この発明の第２実施形態に係る構造物の状態検出システムのブロック図である。
【図１１】この発明の第２実施形態に係る構造物の状態検出システムの状態検出装置のブロック図である。
【図１２】この発明の第２実施形態に係る構造物の状態検出システムにおけるリーダライタ装置側の記憶部のデータ構造を概略的に示す模式図である。
【図１３】この発明の第２実施形態に係る構造物の状態検出システムの評価装置側の記憶部のデータ構造を概略的に示す模式図である。
【図１４】この発明の第３実施形態に係る状態検出システムのブロック図である。
【図１５】この発明の第３実施形態に係る構造物の状態検出システムの無線タグ側の記憶部のデータ構造を概略的に示す模式図である。
【図１６】この発明の第３実施形態に係る構造物の状態検出システムの無線タグの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１７】この発明の第４実施形態に係る構造物の状態検出システムのブロック図である。
【図１８】この発明の第４実施形態に係る構造物の状態検出システムの状態検出装置のブロック図である。
【図１９】この発明の第４実施形態に係る構造物の状態検出システムの無線タグの動作を説明するためのフローチャートである。
【図２０】この発明の第５実施形態に係る構造物の状態検出システムの使用状態を概略的に示す模式図である。
【図２１】この発明の第５実施形態に係る構造物の状態検出システムの状態検出装置の設置方法を説明するための概念図であり、（Ａ）〜（Ｆ）は施工開始から施工完了までの手順を概略的に示す概念図である。
【図２２】この発明の第６実施形態に係る構造物の状態検出システムの状態検出装置の使用状態を概略的に示す模式図であり、（Ａ）は橋梁の柱基部に設置した状態を示す模式図であり、（Ｂ）は橋梁の橋台基部に設置した状態を示す模式図である。
【図２３】この発明の第７実施形態に係る構造物の状態検出システムの状態検出装置の使用状態を概略的に示す模式図であり、（Ａ）は横断面図であり、（Ｂ）は縦断面図である。
【図２４】この発明の第７実施形態に係る構造物の状態検出システムの状態検出装置による亀裂の検出動作を説明するための模式図であり、（Ａ）は亀裂が発生した初期段階を示す横断面図であり、（Ｂ）は亀裂が進展した状態を示す横断面図である。
【図２５】この発明の第８実施形態に係る構造物の状態検出システムによって検出される埋設物を概略的に示す模式図であり、（Ａ）は設置前の埋設物の状態を示す外観図であり、（Ｂ）は設置後の埋設物の状態を示す外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の第１実施形態に係る構造物の状態検出システムの使用状態を概略的に示す模式図である。
図１に示す構造物Ｂは、状態検出システム１によって状態が検出される検出対象物であり、車両Ｖが走行する軌道Ｒの下部に空間を確保して、列車の荷重を支持する橋梁などの固定構造物である。構造物Ｂは、例えば、都市部などで路面交通などと立体化を図るために、都市鉄道又は新幹線などの一定区間を橋梁構造にして軌道Ｒを連続的に高架にする高架橋である。図１に示す構造物Ｂは、例えば、鉄筋コンクリート構造(RC構造)を主体とするラーメン高架橋などのコンクリート構造物であり、桁Ｂ1と、柱Ｂ2と、フーチングＢ3と、杭基礎Ｂ4などを備えている。地盤Ｇは、構造物Ｂの基礎を支える地面である。
【００１３】
桁Ｂ1は、軌道Ｒを支持して路盤（基盤）として機能する部分であり、場所打ちコンクリートによって施工され水平方向に配置されるPC桁などである。柱Ｂ2は桁Ｂ1を支持する部分であり、場所打ちコンクリートによって所定の間隔をあけて施工され鉛直方向に配置される鉄筋コンクリート柱などの橋脚である。フーチングＢ3は、柱Ｂ2から荷重を受ける部分であり、場所打ちコンクリートによって施工された版状の構造物である。フーチングＢ3は、杭基礎Ｂ4の杭頭部に連結されており柱Ｂ2からの荷重を杭基礎Ｂ4に伝達する。杭基礎Ｂ4は、構造物Ｂを支持するための基礎部分であり、フーチングＢ3からの荷重を地盤Ｇに伝達する。杭基礎Ｂ4は、例えば、掘削機械によって掘削された所定の深さの穴の中に、鉄筋かごを挿入しコンクリートを打ち込んで構築された場所打ちコンクリート杭である。
【００１４】
コンクリートＣ1は、砂、砂利、砕石などの骨材、水硬性セメント及び水を適当な割合で配合しこれらを練り混ぜて一体硬化させた部材である。鉄筋Ｓ1は、コンクリートＣ1内に埋め込まれてこのコンクリートＣ1を補強するための鋼材である。鉄筋Ｓ1は、断面が異形の棒鋼（異形鉄筋）又は断面が円形の棒鋼（丸鋼）などである。図１に示す鉄筋Ｓ1は、コンクリートＣ1との付着性を向上させるために、長さ方向に所定の間隔をあけてリブ又は節などの突起が外周面に形成された異形鉄筋である。
【００１５】
軌道Ｒは、車両Ｖが走行する通路（線路）である。車両Ｖは、軌道Ｒに沿って構造物Ｂ上を走行する電車又は気動車などの鉄道車両である。利用者Ｍは、構造物Ｂを監視、保守又は検査する作業者である。
【００１６】
図２は、この発明の第１実施形態に係る構造物の状態検出システムのブロック図である。図３は、この発明の第１実施形態に係る構造物の状態検出システムの状態検出装置のブロック図である。図４は、この発明の第１実施形態に係る構造物の状態検出システムの状態検出装置の設置状態を概略的に示すブロック図である。
図１及び図２に示す状態検出システム１は、構造物Ｂの状態を検出するシステムであり、図２に示すように状態検出装置２と、リーダライタ装置６と、評価装置７と、通信装置８などを備えている。状態検出システム１は、構造物Ｂの状態を状態検出装置２によって検出し、この状態検出装置２の検出結果をリーダライタ装置６によって受信し、評価装置７によってこの検出結果を解析して構造物Ｂの状態を評価する。
【００１７】
状態検出装置２は、構造物Ｂの状態を検出する装置であり、図２及び図３に示すように検出装置３と、無線タグ４と、信号線５などを備えている。状態検出装置２は、構造物Ｂの状態を検出装置３によって検出し、この検出装置３の検出結果を図２に示すリーダライタ装置６に無線タグ４によって送信する。状態検出装置２は、例えば、通常、左右４本（合計８本）の柱Ｂ2が桁Ｂ1を支持するラーメン高架橋の場合には、地震発生時に損傷を受け易い両端の４本の柱Ｂ2に配置することが好ましい。
【００１８】
検出装置３は、構造物Ｂの状態を埋設状態で検出する装置であり、図３及び図４に示すように構造物Ｂの鉄筋Ｓ1の状態を検出する。検出装置３は、図４に示すように、検出感度方向が鉄筋Ｓ1の長さ方向と一致するように、この鉄筋Ｓ1の長さ方向に沿って複数配置されている。図２に示す検出装置３は、図１に示すように、構造物Ｂの柱Ｂ2に設置されておりこの構造物Ｂの歪みを検出する。検出装置３は、例えば、鉄筋Ｓ1の曲がりを検出可能なように、鉄筋Ｓ1の長さ方向に沿ってこの鉄筋Ｓ1の両側又は片側に複数並べて配置されている。検出装置３は、セメントのアルカリ分や酸に侵食されずに長寿命を確保するために、耐候性を有する合成樹脂などのコーティング材によって被覆されている。検出装置３は、図２及び図３に示すように、構造物Ｂの歪みに応じて電気抵抗が変化する歪みゲージ３ａを備えている。歪みゲージ３ａは、図３に示すように、コンクリートＣ1を打設する前に鉄筋Ｓ1の外周部に接着剤などによって固定される薄板状の絶縁性基板（ベース）３ｂと、この絶縁性基板３ｂに接着剤などによって固定される金属抵抗線３ｃと、この金属抵抗線３ｃの両端部にそれぞれ接続された引出し導線３ｄなどを備えている。歪みゲージ３ａは、鉄筋Ｓ1の伸縮に応じて金属抵抗線３ｃが伸縮し電気抵抗値が変化するように、この金属抵抗線３ｃの長さ方向（検出感度方向）が鉄筋Ｓ1の長さ方向と一致するように配置されている。
【００１９】
図２及び図３に示す無線タグ４は、検出装置３の検出結果を埋設状態で送信する装置である。無線タグ４は、例えば、無線ICタグ、IDタグ、RFID(Radio Frequency Identification)、RFタグ、電子タグなどであり、図２及び図３に示すようにアンテナ部４ａと、制御部４ｂと、記憶部４ｃと、インタフェース部４ｄと、被覆部４ｅなどを備えている。図２及び図３に示す無線タグ４は、電源となる電池などを備えておらず、リーダライタ装置６側から供給される電力を電源として動作するパッシブ型タグである。無線タグ４は、図３及び図４に示すように、コンクリートＣ1の表面から鉄筋Ｓ1の表面までのかぶりコンクリート内に埋め込まれており、このかぶりコンクリートは通常30〜50mm程度の厚さで形成されている。無線タグ４は、通常、コンクリートＣ1内を電波が伝播し埋設状態で外部と通信可能なように、例えばコンクリートＣ1の表面から10cm程度以内の深さに埋設されている。無線タグ４は、例えば、コンクリートＣ1を打設する前に、鉄筋Ｓ1の表面に接着又は縛り付けて固定されている。無線タグ４は、型枠に貼り付けられた状態でコンクリートＣ1が打設されたときには、コンクリートＣ1の表面から露出した状態で埋設されており、型枠との間に介在物を挟み込み固定した状態でコンクリートＣ1が打設されたときには、コンクリートＣ1内に埋没した状態で埋設される。無線タグ４の設置箇所には、図１に示すリーダライタ装置６を使用して利用者Ｍが外部から通信する際の目安となるような指標が構造物Ｂの表面に表示されている。
【００２０】
図２及び図３に示すアンテナ部４ａは、検出装置３の検出結果を送信する部分であり、外部から受信した電波によって発生する誘導起電力を検出装置３に供給する。アンテナ部４ａは、図２に示すように、リーダライタ装置６側のアンテナ部６ａとの間で通信可能である。アンテナ部４ａは、図２に示すアンテナ部６ａのアンテナ線との間の電磁誘導作用によってリーダライタ装置６側からアンテナ線に電力が供給される。
【００２１】
図２及び図３に示す制御部４ｂは、無線タグ４側の種々の動作を制御する部分である。制御部４ｂは、情報を送受信する送受信制御部として機能し、アンテナ部４ａが供給する電力を電源として動作する。制御部４ｂは、無線タグ４の種々の動作を制御する制御プログラムに従って一連の処理を実行する。制御部４ｂは、例えば、記憶部４ｃから読み出した固有ID情報をアンテナ部４ａからリーダライタ装置６に送信させたり、歪みゲージ３ａの抵抗値を測定してこの測定結果を検出結果情報としてアンテナ部４ａからリーダライタ装置６に送信させたりする。制御部４ｂは、アンテナ部４ａ、記憶部４ｃ及びインタフェース部４ｄと通信可能なように接続されている。
【００２２】
記憶部４ｃは、種々の情報を記憶する部分である。記憶部４ｃは、構造物Ｂに関する種々の情報を記憶するとともに、無線タグ４側の種々の動作を制御部４ｂに実行させる制御プログラムを記憶している。記憶部４ｃは、各検出装置３の設置場所などを特定するための識別番号を固有ID情報として記憶しており、制御部４ｂとともに大規模集積回路(LSI)のICチップを構成している。記憶部４ｃは、例えば、Ａ線のＢ駅から上り線側Ｃ番目の柱Ｂ2の高さ方向の中間部のように、検出装置３の設置場所を特定するための固有ID情報を記憶している。
【００２３】
インタフェース部４ｄは、検出装置３と無線タグ４との間で種々の情報を入出力させる部分である。インタフェース部４ｄは、検出装置３と制御部４ｂとを接続しこれらの間で種々の情報を入出力させるインタフェース(I/O)回路であり、検出装置３に出力信号（電気信号）を増幅する増幅回路と、この増幅回路が出力する電気信号（アナログ信号）をディジタル信号に変換するA/D変換回路などを備えている。
【００２４】
図３に示す被覆部４ｅは、アンテナ部４ａ、制御部４ｂ、記憶部４ｃ及びインタフェース部４ｄを被覆する部分である。被覆部４ｅは、例えば、ガラス又はプラスチックなどの誘電体によって内部を絶縁しており、セメントのアルカリ分や酸による侵食を防ぐために耐候性を有する合成樹脂などのコーティング材によってアンテナ部４ａ、制御部４ｂ、記憶部４ｃ及びインタフェース部４ｄなどを被覆し保護している。
【００２５】
図２〜図４に示す信号線５は、検出装置３と無線タグ４とを接続する部分である。信号線５は、検出装置３とインタフェース部４ｄとの間に電流が流れるようにこれらを電気的に接続しておりコンクリートＣ1内に配線されるリード線などである。信号線５は、一方の端部が歪みゲージ３ａの引出し導線３ｄに接続されており、他方の端部がインタフェース部４ｄに接続されている。信号線５は、検出装置３及び無線タグ４と同様に被覆材によって被覆され保護されている。
【００２６】
図２に示すリーダライタ装置６は、無線タグ４との間で相互に無線通信する装置であり、検出装置３の検出結果を無線タグ４から受信する。リーダライタ装置６は、固有ID情報及び検出結果情報を無線タグ４から読み取るとともに、無線タグ４に電波（電磁波）を送信して無線タグ４のアンテナ部４ａに誘導起電力を発生させる。リーダライタ装置６は、図２に示すように、アンテナ部６ａと、入力部６ｂと、記憶部６ｃと、電源部６ｄと、インタフェース部６ｅと、表示部６ｆと、制御部６ｇなどを備えている。
【００２７】
アンテナ部６ａは、検出装置３の検出結果を受信する部分である。アンテナ部６ａは、無線タグ４側のアンテナ部４ａとの間で相互に通信可能である。アンテナ部６ａは、固有ID情報及び検出結果情報の送信要求をキャリア波とともにアンテナ部４ａに送信する変調器と、アンテナ部４ａからのキャリア波を受信して固有ID情報及び検出結果情報を抽出する復調器と、アンテナ部６ａ側のアンテナ線との間で通信可能なアンテナ線などを備えている。
【００２８】
入力部６ｂは、リーダライタ装置６に種々の情報を入力する部分である。入力部６ｂは、例えば、固有ID情報の送信要求や検出結果情報の送信要求を無線タグ４に指令するときに利用者Ｍが操作する入力装置である。入力部６ｂは、利用者Ｍが入力した情報を制御部６ｇに出力する。入力部６ｂは、例えば、任意の操作項目を利用者Ｍが選択するタッチパネル式のスイッチなどである。
【００２９】
図５は、この発明の第１実施形態に係る構造物の状態検出システムにおけるリーダライタ装置側の記憶部のデータ構造を概略的に示す模式図である。
図２に示す記憶部６ｃは、種々の情報を記憶する部分である。記憶部６ｃは、検出装置３毎に検出結果情報を記憶するとともに、リーダライタ装置６側の種々の動作を制御部６ｇに実行させる制御プログラムを記憶している。記憶部６ｃは、例えば、無線タグ４側から受信した固有ID情報及び検出結果情報を記憶するメモリなどである。記憶部６ｃは、例えば、図５に示すように、各検出装置３の固有ID情報Ｉ1，…，ＩNを記憶するとともに、各検出装置３が検出動作したときの年月日及び時刻に関する検出時間情報Ｄ11，…，ＤN1と、各検出装置３の歪みゲージ３ａの抵抗値に関する抵抗値情報Ｒ11，…，ＲN1などを検出結果情報として記憶する。
【００３０】
図２に示す電源部６ｄは、リーダライタ装置６に電力を供給する部分である。電源部６ｄは、例えば、リーダライタ装置６に着脱自在に装着され交換可能な電池などであり、図示しない電源スイッチを利用者ＭがON操作することによってリーダライタ装置６に電力の供給を開始する。
【００３１】
インタフェース部６ｅは、リーダライタ装置６と外部装置との間で種々の情報を入出力させる部分である。インタフェース部６ｅは、コンピュータ又は各種コントローラなどの外部装置とリーダライタ装置６とを接続しこれらの間で種々の情報を入出力させるインタフェース(I/O)回路である。
【００３２】
表示部６ｆは、種々の情報を表示する部分である。表示部６ｆは、例えば、インタフェース部７ａから入力した固有ID情報及び検出結果情報を画面上に表示したり、入力部６ｂによって利用者Ｍが選択する操作項目などを画面上に表示したりする表示装置である。
【００３３】
制御部６ｇは、リーダライタ装置６側の種々の動作を制御する部分である。制御部６ｇは、リーダライタ装置６の動作を制御する制御プログラムに従って一連の処理を実行する。制御部６ｇは、例えば、アンテナ部４ａが受信した固有ID情報及び検出結果を記憶部６ｃに記憶させたり、固有ID情報及び検出結果情報を記憶部６ｃから読み出してインタフェース部６ｅから出力させたりする。制御部６ｇは、アンテナ部６ａ、入力部６ｂ、記憶部６ｃ、電源部６ｄ、インタフェース部６ｅ及び表示部６ｆと通信可能なように接続されている。
【００３４】
評価装置７は、検出装置３の検出結果を評価する装置である。評価装置７は、リーダライタ装置６が無線タグ４から読み取った検出結果情報に基づいて構造物Ｂの損傷状態を評価する。評価装置７は、例えば、パーソナルコンピュータなどによって構成されており、構造物Ｂの状態を評価するための評価プログラムに従って所定の処理を実行する。評価装置７は、図２に示すように、インタフェース部７ａと、入力部７ｂと、記憶部７ｃと、評価部７ｄと、表示部７ｅと、制御部７ｆなどを備えている。
【００３５】
インタフェース部７ａは、評価装置７と外部装置との間で種々の情報を入出力させる部分である。インタフェース部７ａは、リーダライタ装置６と評価装置７とを接続しこれらの間で種々の情報を入出力させるインタフェース(I/O)回路である。インタフェース部７ａは、例えば、リーダライタ装置６の記憶部６ｃが記憶する固有ID情報及び検出結果情報を評価装置７に入力させる。
【００３６】
入力部７ｂは、評価装置７に種々の情報を入力する部分である。入力部７ｂは、例えば、固有ID情報の送信要求や検出結果情報の送信要求をリーダライタ装置６に指令するときに利用者Ｍが操作するキーボードなどの入力装置である。入力部７ｂは、利用者Ｍが入力した種々の情報を制御部７ｆに出力する。
【００３７】
図６は、この発明の第１実施形態に係る構造物の状態検出システムの評価装置側の記憶部のデータ構造を概略的に示す模式図である。
記憶部７ｃは、種々の情報を記憶する部分である。記憶部７ｃは、例えば、リーダライタ装置６から入力した固有ID情報及び検出結果情報を記憶するメモリである。記憶部７ｃは、検出装置３毎の検出結果情報を過去から現在に至るまでの検出結果履歴として記憶している。記憶部７ｃは、例えば、図６に示すように、固有ID情報Ｉ1，…，ＩN毎に検出時間情報Ｄ11，…，Ｄ1nと抵抗値情報Ｒ11，…，Ｒ1nとを検出結果情報として時系列順に記憶している。
【００３８】
図２に示す評価部７ｄは、検出装置３の検出結果に基づいて構造物Ｂの損傷状態を評価する部分である。評価部７ｄは、歪みゲージ３ａの抵抗値を評価プログラムに従って測定し、この測定結果に基づいて構造物Ｂの損傷状態を評価する。評価部７ｄは、図６に示すように、過去から現在に至るまでの歪みゲージ３ａの抵抗値情報Ｒ11，…，Ｒ1nに基づいて鉄筋Ｓ1の歪みを演算し、この演算結果に基づいて鉄筋Ｓ1の損傷状態を評価する。評価部７ｄは、歪みが所定のしきい値を超えたときには鉄筋Ｓ1の損傷状態が進行し鉄筋Ｓ1が危険な状態であると評価する。また、評価部７ｄは、構造物Ｂの鉄筋Ｓ1の損傷状態を複数レベルで評価してこの構造物Ｂが異常な状態であるか否かを評価したりする。例えば、評価部７ｄは、構造物Ｂの鉄筋Ｓ1の損傷状態を安全(レベルＡ)、注意(レベルＢ)及び危険(レベルＣ)の三段階に分けて評価する。評価部７ｄは、歪みゲージ３ａの抵抗値が徐々に変化して所定のしきい値を超えたときには構造物Ｂが損傷状態であると評価する。さらに、評価部７ｄは、歪みゲージ３ａの抵抗値が無限大になり通電状態から非通電状態に変化したときには、構造物Ｂの亀裂が進展して歪みゲージ３ａが切断状態になり、構造物Ｂが極めて危険な状態であると評価する。評価部７ｄは、これらの評価結果を評価結果情報として制御部７ｆに出力する。
【００３９】
表示部７ｅは、評価装置７に種々の情報を表示する部分である。表示部７ｅは、例えば、評価部７ｄの評価結果を画面上に表示したり、構造物Ｂの損傷状態を利用者Ｍに知らせるための警告を画面上に表示したり、無線タグ４から読み出した固有ID情報及び検出結果情報を画面上に表示したりする表示装置である。
【００４０】
制御部７ｆは、評価装置７側の種々の動作を制御する部分である。制御部７ｆは、例えば、インタフェース部７ａから入力した固有ID情報及び検出結果情報を記憶部７ｃに記憶させたり、検出装置３の検出結果を評価部７ｄに評価させたり、評価部７ｄの評価結果を記憶部７ｃに記憶させたり、記憶部７ｃが記憶する固有ID情報、検出結果情報及び評価結果情報を表示部７ｅに表示させたりする。制御部７ｆは、インタフェース部７ａ、入力部７ｂ、記憶部７ｃ、評価部７ｄ及び表示部７ｅと通信可能なように接続されている。
【００４１】
通信装置８は、リーダライタ装置６と評価装置７とを相互に通信可能に接続する装置である。通信装置８は、例えば、リーダライタ装置６側のインタフェース部６ｅと評価装置７側のインタフェース部７ａとを接続する信号線又は電気通信回線などである。
【００４２】
次に、この発明の第１実施形態に係る構造物の状態検出システムの無線タグの動作を説明する。
図７は、この発明の第１実施形態に係る構造物の状態検出システムの無線タグの動作を説明するためのフローチャートである。
図７に示すステップ（以下、Ｓという）１００において、無線タグ４がリーダライタ装置６から送信要求を受信する。図１に示すリーダライタ装置６の入力部６ｂを利用者Ｍが操作して送信要求が選択されると、図２に示すリーダライタ装置６のアンテナ部６ａから無線タグ４のアンテナ部４ａに電磁波が送信されて、無線タグ４のアンテナ部４ａがこの電磁波を受信する。
【００４３】
Ｓ１１０において、無線タグ４が起動する。リーダライタ装置６のアンテナ部６ａが送信する電波を無線タグ４のアンテナ部４ａが受信すると、アンテナ部４ａに電力が供給されて無線タグ４が起動を開始する。その結果、制御プログラムを記憶部４ｃから制御部４ｂが読み出してこの制御プログラムに従って一連の処理を実行する。
【００４４】
Ｓ１２０において、固有ID情報の送信要求を受信したか否かを制御部４ｂが判断する。アンテナ部４ａが受信した電波から固有ID情報の送信が要求されていると制御部４ｂが判断したときにはＳ１３０に進み、アンテナ部４ａが受信した電波から固有ID情報の送信が要求されていないと制御部４ｂが判断したときには一連の動作を終了する。
【００４５】
Ｓ１３０において、アンテナ部４ａがアンテナ部６ａに固有ID情報を送信する。固有ID情報を記憶部４ｃから制御部４ｂが読み出して、この固有ID情報をアンテナ部４ａがアンテナ部６ａに送信する。
【００４６】
Ｓ１４０において、リーダライタ装置６から検出結果情報の送信要求を受信したか否かを制御部４ｂが判断する。アンテナ部４ａが受信した電波から検出結果情報の送信が要求されていると制御部４ｂが判断したときにはＳ１５０に進み、アンテナ部４ａが受信した電波から検出結果情報の送信が要求されていないと制御部４ｂが判断したときには一連の動作を終了する。
【００４７】
Ｓ１５０において、アンテナ部４ａがアンテナ部６ａに検出結果情報を送信する。アンテナ部４ａが検出装置３に電力を供給すると歪みゲージ３ａに電流が流れ、歪みゲージ３ａの金属抵抗線３ｃの抵抗値を制御部４ｂが測定し、この測定結果を測定結果情報としてアンテナ部４ａがアンテナ部６ａに送信する。
【００４８】
次に、この発明の第１実施形態に係る構造物の状態検出システムのリーダライタ装置の動作を説明する。
図８は、この発明の第１実施形態に係る構造物の状態検出システムのリーダライタ装置の動作を説明するためのフローチャートである。
図８に示すＳ２００において、送信要求するか否かを制御部６ｇが判断する。図１に示すように、リーダライタ装置６を利用者Ｍが携帯して構造物Ｂが存在する現場まで行き、無線タグ４とリーダライタ装置６との間で無線通信可能な距離まで近づく。次に、リーダライタ装置６の図示しない電源スイッチを利用者ＭがON操作するとリーダライタ装置６が起動を開始する。その結果、制御プログラムを記憶部６ｃから制御部６ｇが読み出してこの制御プログラムに従って一連の処理を実行する。入力部６ｂを利用者Ｍが操作して送信要求が選択されたと制御部６ｇが判断したときにはＳ２１０に進み、送信要求がされなかったと制御部６ｇが判断したときには一連の動作を終了する。
【００４９】
Ｓ２１０において、リーダライタ装置６が無線タグ４に送信要求する。図２に示すようにリーダライタ装置６のアンテナ部６ａから無線タグ４のアンテナ部４ａに電磁波が送信されて送信要求がされる。
【００５０】
Ｓ２２０において、リーダライタ装置６が無線タグ４から固有ID情報を受信したか否かを制御部６ｇが判断する。図７に示すＳ１３０において、無線タグ４側のアンテナ部４ａが固有ID情報を送信するとこの固有ID情報をアンテナ部６ａが受信する。固有ID情報をアンテナ部６ａが受信したと制御部６ｇが判断したときにはＳ２３０に進み、固有ID情報をアンテナ部６ａが受信しなかった制御部６ｇが判断したときには一連の動作を終了する。
【００５１】
Ｓ２３０において、固有ID情報を記憶部６ｃが記憶する。アンテナ部４ａからアンテナ部６ａが固有ID情報を受信すると、この固有ID情報を制御部６ｇが記憶部６ｃに出力し、図５に示すようにこの固有ID情報を記憶部６ｃが記憶する。
【００５２】
Ｓ２４０において、リーダライタ装置６が無線タグ４から検出結果情報を受信したか否かを制御部６ｇが判断する。図７に示すＳ１５０において、無線タグ４側のアンテナ部４ａが検出結果情報を送信すると、この検出結果情報をアンテナ部６ａが受信する。検出結果情報をアンテナ部６ａが受信したと制御部６ｇが判断したときにはＳ２５０に進み、検出結果情報をアンテナ部６ａが受信しなかった制御部６ｇが判断したときには一連の動作を終了する。
【００５３】
Ｓ２５０において、検出結果情報を記憶部６ｃが記憶する。アンテナ部４ａからアンテナ部６ａが検出結果情報を受信すると、この検出結果情報を制御部６gが記憶部６ｃに出力し、図５に示すようにこの検出結果情報を記憶部６ｃが記憶する。
【００５４】
次に、この発明の第１実施形態に係る構造物の状態検出システムの評価装置の動作を説明する。
図９は、この発明の第１実施形態に係る構造物の状態検出システムの評価装置の動作を説明するためのフローチャートである。
図９に示すＳ３００において、評価装置７がリーダライタ装置６に固有ID情報の送信を要求する。例えば、図１に示す利用者Ｍが作業終了後に管理事務所内の評価装置７にリーダライタ装置６を通信装置８によって接続する。次に、評価装置７の図示しない電源スイッチを利用者ＭがON操作すると評価装置７が起動を開始し、評価プログラムを記憶部７ｃから制御部７ｆが読み出してこの評価プログラムに従って一連の処理を実行する。図２に示す評価装置７のインタフェース部７ａからリーダライタ装置６のインタフェース部６ｅに通信装置８を通じて固有ID情報の送信を要求すると、リーダライタ装置６の制御部６ｇが記憶部６ｃから固有ID情報を読み出して、インタフェース部６ｅがインタフェース部７ａにこの固有ID情報を送信する。
【００５５】
Ｓ３１０において、固有ID情報を記憶部７ｃが記憶する。インタフェース部７ａから固有ID情報が入力すると制御部７ｆがこの固有ID情報を記憶部７ｃに出力し、図６に示すように記憶部７ｃがこの固有ID情報を記憶する。
【００５６】
Ｓ３２０において、評価装置７がリーダライタ装置６に検出結果情報の送信を要求する。図２に示すインタフェース部７ａからインタフェース部６ｅに検出結果情報の送信を要求すると、制御部６ｇが記憶部６ｃから検出結果情報を読み出して、インタフェース部６ｅがインタフェース部７ａにこの検出結果情報を送信する。
【００５７】
Ｓ３３０において、検出結果情報を記憶部７ｃが記憶する。インタフェース部７ａから検出結果情報が入力すると制御部７ｆがこの検出結果情報を記憶部７ｃに出力し、図６に示すように記憶部７ｃがこの検出結果情報を記憶する。
【００５８】
Ｓ３４０において、構造物Ｂの損傷状態を評価部７ｄが評価する。評価部７ｄは、図６に示すように、過去から現在に至るまでの歪みゲージ３ａの抵抗値情報Ｒ11，…，Ｒ1nに基づいて鉄筋Ｓ1の歪みを演算し、この演算結果に基づいて鉄筋Ｓ1の損傷状態を評価する。評価部７ｄは、評価結果を評価結果情報として制御部７ｆに出力する。
【００５９】
Ｓ３５０において、評価部７ｄの評価結果を記憶部７ｃが記憶する。評価結果情報を制御部６ｇが記憶部７ｃに出力すると、この評価結果情報を記憶部７ｃが記憶する。
【００６０】
Ｓ３６０において、評価部７ｄの評価結果を表示部７ｅが表示する。評価結果情報を制御部６ｇが表示部７ｅに送信するとこの評価結果情報を表示部７ｅが画面上に表示する。
【００６１】
この発明の第１実施形態に係る構造物の状態検出装置とこの状態検出システムには、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、構造物Ｂの状態を埋設状態で検出装置３が検出し、この検出装置３の検出結果を埋設状態で無線タグ４が送信する。このため、例えば、構造物ＢのコンクリートＣ1内に埋設されている鉄筋Ｓ1の状態を簡単に検出し、この検出結果を確実に送信することができる。また、検出装置３及び無線タグ４が埋設状態であるため、物体の衝突や悪意による破損を防ぐことができる。
【００６２】
(2) この第１実施形態では、検出装置３の検出結果を送信するアンテナ部４ａを無線タグ４が備えており、外部から受信した電波によって発生する誘導起電力をこのアンテナ部４ａが検出装置３に供給する。このため、無線タグ４に電源を設ける必要がなく、安価で簡単な構造の無線タグ４によって検出装置３の検出結果を確実に送信することができる。
【００６３】
(3) この第１実施形態では、構造物Ｂの鉄筋Ｓ1の状態を検出装置３が検出する。このため、接近が困難で危険が伴う高所や、目視による検査が不可能である埋設箇所の鉄筋Ｓ1の状態を簡単に検出することができる。
【００６４】
(4) この第１実施形態では、検出装置３の検出感度方向が鉄筋Ｓ1の長さ方向と一致するように、この鉄筋Ｓ1の長さ方向に沿って検出装置３が複数配置されている。このため、安価で簡単な構造の検出装置３によって鉄筋Ｓ1の状態を広範囲に検出して検出精度を向上させることができる。
【００６５】
(5) この第１実施形態では、検出装置３が構造物Ｂの歪みを検出する。このため、地震や火災などの災害を受けたときに、歪みを検出することによって構造物Ｂの損傷状態を評価することができる。
【００６６】
(6) この第１実施形態では、構造物Ｂの歪みに応じて電気抵抗が変化する歪みゲージ３ａを検出装置３が備えている。このため、高価で複雑な光ファイバ式の検出装置などを使用せずに、安価で簡単な構造の歪みゲージ３ａによって構造物Ｂの歪みを容易に検出することができる。
【００６７】
(7) この第１実施形態では、検出装置３の検出結果を無線タグ４からリーダライタ装置６が受信する。このため、非接触で遠距離から構造物Ｂの状態を検出することができる。
【００６８】
(8) この第１実施形態では、検出装置３の検出結果に基づいて構造物Ｂの損傷状態を評価装置７が評価する。このため、例えば、検出装置３が歪みゲージ３ａであるときには、歪みゲージ３ａの通電状態を検出することによって構造物Ｂの損傷状態を精度よく評価することができる。
【００６９】
（第２実施形態）
図１０は、この発明の第２実施形態に係る構造物の状態検出システムのブロック図である。図１１は、この発明の第２実施形態に係る構造物の状態検出システムの状態検出装置のブロック図である。以下では、図１〜図４に示す部分と同一の部分については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図１０及び図１１に示す検出装置３は、構造物Ｂの歪みを検出するとともに、この構造物Ｂの温度を検出する。検出装置３は、熱電対３ｅを備えており、この熱電対３ｅは構造物Ｂの温度に応じて起電力が変化する。熱電対３ｅは、図１１に示すように、材質の異なり二本の金属線３ｆと、これらの金属線３ｆの両端を接続する一対の接点３ｇなどを備えており、一対の接点３ｇ間の温度差によって起電力を発生する。熱電対３ｅは、歪みゲージ３ａと同様に、コンクリートＣ1を打設する前に鉄筋Ｓ1の外周部に接着剤などによって固定されており、鉄筋Ｓ1の長さ方向に沿って歪みゲージ３ａと対応して同数配置されている。
【００７０】
図１０及び図１１に示す制御部４ｂは、歪みゲージ３ａの抵抗値と熱電対３ｅの電圧値とを測定してこの測定結果を検出結果情報としてアンテナ部４ａからリーダライタ装置６に送信する。信号線５は、歪みゲージ３ａの引出し導線３ｄとインタフェース部４ｄとを接続するとともに、熱電対３ｅの接点３ｇとインタフェース部４ｄとを接続する。
【００７１】
図１２は、この発明の第２実施形態に係る構造物の状態検出システムにおけるリーダライタ装置側の記憶部のデータ構造を概略的に示す模式図である。
図１０に示す記憶部６ｃは、例えば、図１２に示すように、各検出装置３の固有ID情報Ｉ1，…，ＩNを記憶するとともに、各検出装置３が検出動作したときの年月日及び時刻に関する検出時間情報Ｄ11，…，ＤN1と、各検出装置３の歪みゲージ３ａの抵抗値に関する抵抗値情報Ｒ11，…，ＲN1と、各検出装置３の熱電対３ｅの電圧値に関する電圧値情報Ｖ11，…，ＶN1とを検出結果情報として記憶する。
【００７２】
図１３は、この発明の第２実施形態に係る構造物の状態検出システムの評価装置側の記憶部のデータ構造を概略的に示す模式図である。
図１０に示す評価装置７は、検出装置３が構造物Ｂの歪みと温度とを検出したときに、この温度に基づいてこの歪みを補正し、補正後の歪みに基づいて構造物Ｂの損傷状態を評価する。評価装置７は、図１０に示すように、温度に基づいて歪みを補正する補正部７ｇを備えている。記憶部７ｃは、例えば、図１３に示すように、固有ID情報Ｉ1，…，ＩN毎に検出時間情報Ｄ11，…，Ｄ1nと、抵抗値情報Ｒ11，…，Ｒ1nと、電圧値情報Ｖ11，…，ＶN1とを時系列順に記憶している。評価部７ｄは、歪みゲージ３ａの抵抗値と熱電対３ｅの電圧値とを評価プログラムに従って評価し、この測定結果に基づいて構造物Ｂの損傷状態を評価する。補正部７ｇは、記憶部７ｃが記憶する電圧値情報Ｖ11，…，ＶN1に基づいて抵抗値情報Ｒ11，…，Ｒ1nを補正し、補正後の抵抗値情報Ｒ11，…，Ｒ1nを制御部７ｆに出力する。評価部７ｄは、過去から現在に至るまでの歪みゲージ３ａの補正後の抵抗値情報Ｒ11，…，Ｒ1nに基づいて鉄筋Ｓ1の歪みを演算し、この演算結果に基づいて鉄筋Ｓ1の損傷状態を評価する。
【００７３】
この発明の第２実施形態に係る構造物の状態検出システムとこの状態検出装置には、第１実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第２実施形態では、検出装置３が構造物Ｂの温度を検出する。このため、歪みゲージ３ａの抵抗値が温度による影響を受けるときに、構造物Ｂの温度を検出することによって歪みゲージ３ａの抵抗値を正確に検知することができる。
【００７４】
(2) この第２実施形態では、構造物Ｂの温度に応じて起電力が変化する熱電対３ｅを検出装置３が備えている。このため、安価で簡単な構造の熱電対３ｅによって構造物Ｂの温度を容易に検出することができる。
【００７５】
(3) この第２実施形態では、構造物Ｂの歪みと温度とを検出装置３が検出したときに、この温度に基づいてこの歪みを補正し、補正後の歪みに基づいて構造物Ｂの損傷状態を評価装置７が評価する。このため、温度の変化によって歪みゲージ３ａの抵抗値が変化しても、温度特性を考慮してこの抵抗値を補正し構造物Ｂの損傷状態をより一層正確に評価することができる。
【００７６】
（第３実施形態）
図１４は、この発明の第３実施形態に係る状態検出システムのブロック図である。図１５は、この発明の第３実施形態に係る構造物の状態検出システムの無線タグ側の記憶部のデータ構造を概略的に示す模式図である。
図１４に示す無線タグ４は、検出装置３の検出結果を記憶する記憶部４ｆを備えており、この記憶部４ｆは制御プログラム、固有ID情報及び検出結果情報を記憶している。記憶部４ｆは、構造物Ｂの施工完了直後の検出装置３の検出結果を記憶したり、検出装置３の過去の検出結果を更新してこの検出装置３の最新の検出結果を記憶したりする。記憶部４ｆは、例えば、図１５に示すように、検出装置３の固有ID情報Ｉ1を記憶するとともに、この検出装置３が検出動作を開始したときの基準年月日及び基準時刻に関する基準検出時間情報Ｄ11と、各検出装置３の歪みゲージ３ａの基準抵抗値（初期設定値）に関する基準抵抗値情報Ｒ11と、各検出装置３の熱電対３ｅの基準電圧値（初期設定値）に関する基準電圧値情報Ｖ11とを検出結果情報として記憶する。
【００７７】
次に、この発明の第３実施形態に係る構造物の状態検出システムの無線タグの動作を説明する。
図１６は、この発明の第３実施形態に係る構造物の状態検出システムの無線タグの動作を説明するためのフローチャートである。以下では、図７に示す処理と同一の処理については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図１６に示すＳ１６０において、リセット要求を受信したか否かを制御部４ｂが判断する。アンテナ部４ａが受信した電波からリセット要求されていると制御部４ｂが判断したときにはＳ１７０に進み、アンテナ部４ａが受信した電波からリセット要求されていないと制御部４ｂが判断したときには一連の動作を終了する。
【００７８】
Ｓ１７０において、検出結果情報を記憶部４ｆが記憶する。例えば、コンクリートＣ1を打設する前に鉄筋Ｓ1に検出装置３を装着し、その後にコンクリートＣ1を打設すると、コンクリートＣ1を打設する前後で歪みゲージ３ａの抵抗値や熱電対３ｅの電圧値が変化してしまう。このため、リーダライタ装置６から無線タグ４がリセット要求を受信したときには、コンクリートＣ1の打設を完了し全ての施工を完了した直後の歪みゲージ３ａの抵抗値や熱電対３ｅの電圧値を制御部４ｂが測定し、これらの測定結果を基準抵抗値情報及び基準電圧値情報として記憶部４ｆが記憶する。また、リーダライタ装置６から無線タグ４がリセット要求を受信したときには、歪みゲージ３ａの抵抗値や熱電対３ｅの電圧値を制御部４ｂが測定する度に、前回の測定結果を更新して今回の測定結果を基準抵抗値情報及び基準電圧値情報として記憶部４ｆが記憶する。
【００７９】
この発明の第３実施形態に係る構造物の状態検出システムとその状態検出装置には、第１実施形態及び第２実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第３実施形態では、検出装置３の検出結果を記憶する記憶部４ｆを無線タグ４が備えている。このため、検出装置３の検出結果をリーダライタ装置６や評価装置７に記録し蓄積しておく必要がなくなって、検出装置３の検出結果を構造物Ｂ自体に記録させ保持させておくことができる。
【００８０】
(2) この第３実施形態では、構造物Ｂの施工完了直後の検出装置３の検出結果を記憶部４ｆが記憶する。このため、施工完了直後の検出結果を記憶部４ｆに記憶させ把握することができるとともに、施工完了直後の検出結果を初期値として確認することができる。
【００８１】
(3) この第３実施形態では、検出装置３の過去の検出結果を更新してこの検出装置３の最新の検出結果を記憶部４ｆが記憶する。このため、今回の検出結果を前回の検出結果と置き換えることによって、最新の測定結果を次回の測定時の基準値として利用することができる。
【００８２】
（第４実施形態）
図１７は、この発明の第４実施形態に係る構造物の状態検出システムのブロック図である。図１８は、この発明の第４実施形態に係る構造物の状態検出システムの状態検出装置のブロック図である。
図１７及び図１８に示す無線タグ４は、図２及び図３に示す無線タグ４とは異なり電源部４ｇを備えており、電源部４ｇの電力によって動作しリーダライタ装置６との間で交信するアクティブ型タグである。制御部４ｂは、検出装置３が所定のタイミングで検出動作を開始するように、電源部４ｇから検出装置３への電力の供給を制御しており、電源部４ｇが供給する電力を電源として動作する。制御部４ｂは、例えば、記憶部４ｆから読み出した固有ID情報をアンテナ部４ａからリーダライタ装置６に送信させたり、検出結果情報を記憶部４ｆに記憶させたり、検出結果情報を記憶部４ｆから読み出してアンテナ部４ａからリーダライタ装置６に送信させたりする。制御部４ｂは、アンテナ部４ａ、記憶部４ｆ、インタフェース部４ｄ及び電源部４ｇと通信可能なように接続されている。記憶部４ｆは、制御プログラム、固有ID情報及び検出結果情報を記憶している。記憶部４ｆは、例えば、図６及び図１２に示すように、検出時間情報Ｄ11，…，Ｄ1nと、抵抗値情報Ｒ11，…，Ｒ1nと、電圧値情報Ｖ11，…，Ｖ1nとを検出結果情報として時系列順に記憶したり、図１５に示すように基準検出時間情報Ｄ11と、基準抵抗値情報Ｒ11と、基準電圧値情報Ｖ11とを検出結果情報として記憶したりする。電源部４ｇは、検出装置３に電力を供給する部分である。電源部４ｇは、例えば、リーダライタ装置６側のアンテナ部６ａが送信する電波をアンテナ部４ａが受信したときに、このアンテナ部４ａが発生する誘導起電力によって充電される二次電池などである。
【００８３】
次に、この発明の第４実施形態に係る構造物の状態検出システムの無線タグの動作を説明する。
図１９は、この発明の第４実施形態に係る構造物の状態検出システムの無線タグの動作を説明するためのフローチャートである。
図１９に示すＳ４００において、動作タイミングであるか否かを制御部４ｂが判断する。図示しないタイマ回路を制御部４ｂが備えており、このタイマ回路の出力信号に基づいて、検出動作を開始する時刻に達したか否かを制御部４ｂが判断し、検出開始時刻に達したと制御部４ｂが判断したときにはＳ４１０に進み、検出開始時刻に達していないと制御部４ｂが判断したときには検出開始時刻に達するまで判断を繰り返す。
【００８４】
Ｓ４１０において、検出装置３に制御部４ｂが電力を供給する。電源部４ｇの電力を制御部４ｂが検出装置３に供給すると、検出装置３の歪みゲージ３ａ及び熱電対３ｅに電流が流れる。
【００８５】
Ｓ４２０において、制御部４ｂが測定を開始する。検出装置３に電力が供給されると、歪みゲージ３ａの抵抗値と熱電対３ｅの電圧値とを制御部４ｂが測定する。
【００８６】
Ｓ４３０において、検出結果情報を記憶部４ｆが記憶する。歪みゲージ３ａの抵抗値と熱電対３ｅの電圧値とを制御部４ｂが測定すると、この測定結果を検出結果情報として制御部４ｂが記憶部４ｆに出力し、記憶部４ｆがこの検出結果情報を記憶する。
【００８７】
Ｓ４４０において、送信タイミングであるか否かを制御部４ｂが判断する。図示しないタイマ回路の出力信号に基づいて送信動作を開始する時刻に達したか否かを制御部４ｂが判断し、送信開始時刻に達したと制御部４ｂが判断したときにはＳ４５０に進み、送信開始時刻に達していないと制御部４ｂが判断したときには送信開始時刻に達するまで判断を繰り返す。
【００８８】
Ｓ４５０において、固有ID情報及び検出結果情報をアンテナ部４ａが送信する。検出結果情報を記憶部４ｆから制御部４ｂが読み出して、この検出結果情報をアンテナ部４ａから制御部４ｂが送信させる。図１に示すように、リーダライタ装置６を利用者Ｍが携帯して無線タグ４とリーダライタ装置６との間で無線通信可能な距離まで近づき、リーダライタ装置６の図示しない電源スイッチを利用者ＭがON操作する。その結果、所定の送信タイミングで無線タグ４から送信される固有ID情報及び検出結果情報をリーダライタ装置６のアンテナ部６ａが受信し、これらの情報を記憶部６ｃが記憶し、評価装置７が構造物Ｂの状態を評価する。
【００８９】
この発明の第４実施形態に係る構造物の状態検出システムとその状態検出装置には、第１実施形態〜第３実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第４実施形態では、検出装置３に電源部４ｇが電力を供給し、検出装置３が所定のタイミングに検出動作を開始するように、電源部４ｇから検出装置３への電力の供給動作を制御部４ｂが制御し、検出装置３の検出結果をアンテナ部４ａが送信する。このため、構造物Ｂの状態を定期的に検出することができ、この検出結果を定期的に無線タグ４から送信することができる。このため、簡単な構造の受信機能のみを有するリーダライタ装置によって検出装置３の検出結果を受信することができる。
【００９０】
（第５実施形態）
図２０は、この発明の第５実施形態に係る構造物の状態検出システムの使用状態を概略的に示す模式図である。図２１は、この発明の第５実施形態に係る構造物の状態検出システムの状態検出装置の設置方法を説明するための概念図であり、図２１（Ａ）〜図２１（Ｆ）は施工開始から施工完了までの手順を概略的に示す概念図である。
図２０に示す杭基礎Ｂ4は、鉄筋かごＳ2とコンクリートＣ1とによって構築されており、杭基礎Ｂ4の上部には杭頭部Ｂ41が形成されている。鉄筋かごＳ2は、図２１（Ａ）に示すように、鉄筋Ｓ1をかご状に組み立てた埋設物であり、例えば鉄筋Ｓ1を溶接して円筒状又は角柱状に組み立てられている。図２０及び図２１（Ｄ）に示す芯鉄筋Ｓ3は、地震時の杭基礎Ｂ4に発生する引き抜き力の伝達を担う部材であり、鉄筋かごＳ2に組み込まれている。図２０及び図２１（Ｅ）（Ｆ）に示すフーチングＢ3は、捨てコンクリートＣ2上に構築されており、この捨てコンクリートＣ2はフーチングＢ3を打設する前に割栗や砕石などの上に打設されたコンクリート構造物である。図２０に示す検出装置３は、杭頭部Ｂ41の鉄筋Ｓ1の状態を検出しており、捨てコンクリートＣ2より上方の鉄筋かごＳ2の鉄筋Ｓ1に固定された状態でフーチングＢ3のコンクリートＣ1内に埋設されている。無線タグ４は、例えば、柱Ｂ2のコンクリートＣ1内に埋設されており、信号線５によって検出装置３と電気的に接続されている。
【００９１】
次に、この発明の第５実施形態に係る構造物の状態検出システムの状態検出装置の設置方法を説明する。
図２１（Ａ）に示すように、掘削機械などによってボーリング穴Ｇ1を地盤Ｇに掘削し、このボーリング穴Ｇ1に鉄筋かごＳ2を落とし込み、ボーリング穴Ｇ1にコンクリートＣ1を流し込む。その結果、図２１（Ｂ）に示すように、コンクリートＣ1が硬化すると杭基礎Ｂ4が構築される。コンクリート打設後の杭頭部Ｂ41では、鉄筋かごＳ2がコンクリートＣ1によって覆われている。このため、図２１（Ｃ）に示すように、杭頭部Ｂ41のコンクリートＣ1を取り除き、杭頭部Ｂ41の上端面（杭天端）を露出させる。次に、図２１（Ｄ）に示すように、杭頭部Ｂ41の上端面に所定の高さで捨てコンクリートＣ2を打設し、この捨てコンクリートＣ2の上面から露出した鉄筋かごＳ2に芯鉄筋Ｓ3を組み込む。このときに、捨てコンクリートＣ2の上面から露出した鉄筋かごＳ2の鉄筋Ｓ1に検出装置３を固定し、検出装置３に信号線５を接続する。次に、図２１（Ｅ）に示すように、捨てコンクリートＣ2上にフーチングＢ3を構築してフーチングＢ3内に検出装置３を埋設する。このとき、無線タグ４と接続する側の端部の信号線５が外部に引き出された状態で、捨てコンクリートＣ2上にフーチングＢ3が構築される。その後に、図２１（Ｆ）に示すように、フーチングＢ3上に柱Ｂ2が構築されて、この柱Ｂ2内に無線タグ４が埋設される。
【００９２】
この第５実施形態に係る構造物の状態検出システムとその状態検出装置には、第１実施形態〜第４実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第５実施形態では、杭頭部Ｂ41の鉄筋Ｓ1の状態を検出装置３が検出する。このため、地震発生時に損傷を受け易い杭基礎Ｂ4の損傷状態を評価することができる。また、フーチングＢ3の下方で杭基礎Ｂ4の上部に検出装置３を埋設した場合には、フーチングＢ3と杭基礎Ｂ4との間を信号線５が通過するため、地震時の揺れによってフーチングＢ3と杭基礎Ｂ4とが相対的に変位し信号線５が破断するおそれがある。この第５実施形態では、フーチングＢ3内の杭基礎Ｂ4の上部に検出装置３が埋設されている。このため、地震発生時の揺れによってフーチングＢ3と杭基礎Ｂ4とが相対的に変位しても信号線５が破断するのを防ぐことができる。
【００９３】
(第６実施形態)
図２２は、この発明の第６実施形態に係る構造物の状態検出システムの状態検出装置の使用状態を概略的に示す模式図であり、図２２（Ａ）は橋梁の柱基部に設置した状態を示す模式図であり、図２２（Ｂ）は橋梁の橋台基部に設置した状態を示す模式図である。
図２２（Ａ）に示す構造物Ｂは、ラーメン高架橋などのコンクリート構造物である。図２２（Ｂ）に示す構造物Ｂは橋梁の両側で桁Ｂ1を受ける橋台であり、桁Ｂ1を支持する躯体Ｂ5を備えている。図２２に示す基部Ｂ21，Ｂ22，Ｂ51は、二つの部材が接続する根元部分であり、基部Ｂ21は桁Ｂ1と接続する柱Ｂ2の根元部分であり、基部Ｂ22はフーチングＢ3と接続する柱Ｂ2の根元部分であり、基部Ｂ51はフーチングＢ3と接続する躯体Ｂ5の根元部分である。検出装置３は、構造物Ｂの基部Ｂ21，Ｂ22，Ｂ51の状態を検出している。図２２（Ａ）に示す検出装置３は、構造物Ｂがラーメン高架橋などの橋梁であるときにこの橋梁の柱Ｂ2の基部Ｂ21，Ｂ22の状態を検出し、図２（Ｂ）に示す検出装置３は構造物Ｂが橋梁の橋台であるときにこの橋台の基部Ｂ51の状態を検出する。
【００９４】
この第６実施形態に係る構造物の状態検出システムとその状態検出装置には、第１実施形態〜第５実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第６実施形態では、構造物Ｂの基部Ｂ21，Ｂ22，Ｂ51の状態を検出装置３が検出する。例えば、剛性の高い桁Ｂ1やフーチングＢ3に剛性の低い柱Ｂ2や躯体Ｂ5が接続されている場合には、地震によって基部Ｂ21，Ｂ22，Ｂ51の鉄筋Ｓ1が大きな損傷を受けることがある。この第６実施形態では、このような二つの部材同士の応力を受け持つ強さの比率（剛比）が大きく異なる基部Ｂ21，Ｂ22，Ｂ51の状態を検出装置３によって検出し評価することができる。
【００９５】
(2) この第６実施形態では、橋梁の柱Ｂ2の基部Ｂ21，Ｂ22又は橋台の基部Ｂ51の状態を検出装置３が検出する。このため、地震による被害が集中し易い基部Ｂ21，Ｂ22，Ｂ51の状態を検出して、地震後の健全度を評価することができる。
【００９６】
(第７実施形態)
図２３は、この発明の第７実施形態に係る構造物の状態検出システムの状態検出装置の使用状態を概略的に示す模式図であり、図２３（Ａ）は横断面図であり、図２３（Ｂ）は縦断面図である。図２４は、この発明の第７実施形態に係る構造物の状態検出システムの状態検出装置による亀裂の検出動作を説明するための模式図であり、図２４（Ａ）は亀裂が発生した初期段階を示す横断面図であり、図２４（Ｂ）は亀裂が進展した状態を示す横断面図である。
図２３に示す検出装置３Ｘ〜３Ｚは、構造物ＢのコンクリートＣ1の状態を検出しており、検出感度方向がそれぞれ異なるようにコンクリートＣ1内に合計３個配置されている。検出装置３Ｘ〜３Ｚは、検出感度方向がそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向になるようにコンクリートＣ1内に配置されており、信号線５によって無線タグ４に接続されている。例えば、検出装置３Ｘは、図２４（Ａ）に示すようにコンクリートＣ1の表面に沿って鉄筋Ｓ1から進展する亀裂Ｗ1を検出し、検出装置３Ｙは図２４（Ｂ）に示すようにコンクリートＣ1の表面に向かって鉄筋Ｓ1から進展する亀裂Ｗ2を検出する。
【００９７】
次に、この発明の第７実施形態に係る構造物の状態検出システムの状態検出装置の動作を説明する。
例えば、図２４（Ａ）に示すように、鉄筋Ｓ1が腐食すると鉄筋Ｓ1の周囲のコンクリートＣ1が浮き上がり、コンクリートＣ1の表面に沿って亀裂Ｗ1が進展する。その結果、コンクリートＣ1の表面に沿って鉄筋Ｓ1から進展する亀裂Ｗ1を検出装置３Ｘが検出する。図２４（Ｂ）に示すように、鉄筋Ｓ1の腐食がさらに進むと、鉄筋Ｓ1からコンクリートＣ1が剥離して浮き上がりコンクリートＣ1の劣化がさらに進み、コンクリートＣ1の表面に向かって亀裂Ｗ2が進展する。その結果、コンクリートＣ1の表面に向かって鉄筋Ｓ1から進展する亀裂Ｗ2を検出装置３Ｙが検出する。
【００９８】
この第７実施形態に係る構造物の状態検出システムとその状態検出装置には、第１実施形態〜第６実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第７実施形態では、構造物ＢのコンクリートＣ1の状態を検出装置３Ｘ〜３Ｚが検出する。このため、コンクリートＣ1の剥離などの劣化状態を検出して、構造物Ｂの損傷状態を簡単に評価することができる。
【００９９】
(2) この第７実施形態では、検出感度方向がそれぞれ異なるようにコンクリートＣ1内に検出装置３Ｘ〜３Ｚが配置されている。このため、コンクリートＣ1の劣化による剥離やひび割れの方向性を確認することができるとともに、構造物Ｂの劣化の進捗度を評価することができる。
【０１００】
(3) この第７実施形態では、検出感度方向がそれぞれＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向になるようにコンクリートＣ1内に検出装置３Ｘ〜３Ｚが配置されている。このため、コンクリートＣ1内を様々な方向に進展する亀裂Ｗ1，Ｗ2を検出して、構造物Ｂの損傷状態を初期段階から評価することができる。
【０１０１】
(4) この第７実施形態では、構造物Ｂの鉄筋Ｓ1からこの構造物ＢのコンクリートＣ1の表面に沿って進展する亀裂Ｗ1を検出装置３Ｘが検出し、コンクリートＣ1の表面に向かって鉄筋Ｓ1から進展する亀裂Ｗ2を検出装置３Ｙが検出する。このため、コンクリートＣ1が鉄筋Ｓ1から剥離する初期の浮き始めを検出することができるとともに、コンクリートＣ1の表面に向かうひび割れを検出することができる。
【０１０２】
(第８実施形態)
図２５は、この発明の第８実施形態に係る構造物の状態検出システムによって検出される埋設物を概略的に示す模式図であり、図２５（Ａ）は設置前の埋設物の状態を示す外観図であり、図２５（Ｂ）は設置後の埋設物の状態を示す外観図である。
図２５に示す鉄筋かごＳ2は、検出対象部の状態を検出する検出装置３を備えており、この検出装置３は無線タグ４に信号線５を通じて接続可能である。検出装置３は、検出対象部が鉄筋Ｓ1であるときにはこの鉄筋Ｓ1の状態を検出し、検出対象部がコンクリートＣ1であるときにはこのコンクリートＣ1の状態を検出する。検出装置３は、図２５（Ａ）に示すように、鉄筋かごＳ2を組立工場などで組み立てるときに予め鉄筋Ｓ1に固定されており、鉄筋Ｓ1に固定された状態で現場に搬入される。検出装置３は、図２５（Ｂ）に示すように、信号線５によって無線タグ４と接続された状態で鉄筋かごＳ2とともに現場でコンクリートＣ1内に埋設される。検出装置３は、例えば、杭基礎Ｂ4の外径Ｄであるときには、フーチングＢ3の下面から深さＨ(=1.5D)以内における鉄筋Ｓ1に損傷が集中し易い位置に固定されている。この第８実施形態では、第１実施形態〜第７実施形態の効果に加えて、検出装置３を鉄筋Ｓ1に取り付けた状態で鉄筋かごＳ2が製品化されているため、この鉄筋かごＳ2を現場に搬入して設置するだけで構造物Ｂの状態を簡単に検出することができる。
【０１０３】
（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、構造物Ｂとして橋梁を例に挙げて説明したが、トンネル又は架線柱などの他の固定構造物についてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、鉄道車両が走行する橋梁を例に挙げて説明したが、自動車が走行する橋や歩行者のみが通行する橋などについてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、構造物Ｂがコンクリート構造である場合を例に挙げて説明したが、このような構造に限定するものではない。例えば、鉄筋コンクリートスラブと鋼桁とによって構成された合成桁や、Ｈ形鋼などをRC桁に埋め込み一体化させたＨ鋼埋め込み桁などの合成(複合)構造などについても、この発明を適用することができる。
【０１０４】
(2) この実施形態では、歪みゲージ３ａによって検出装置３を構成する場合を例に挙げて説明したが、歪みゲージ３ａ以外の亀裂検出センサ（クラックセンサ）や熱電対３ｅのみによって検出装置３を構成することもできる。例えば、熱電対３ｅのみによって検出装置３を構成した場合には、構造物Ｂの火災による損傷状態を評価することができる。また、この実施形態では、歪みゲージ３ａと熱電対３ｅとによって検出装置３を構成する場合を例に挙げて説明したが、歪み検出機能と温度検出機能とを備える一つのセンサによって検出装置３を構成することもできる。さらに、この実施形態では、杭基礎Ｂ4が場所打ち杭である場合を例に挙げて説明したが既成杭である場合についてもこの発明を適用することができる。
【０１０５】
(3) この実施形態では、受信機能を有するリーダライタ装置６と解析機能を有する評価装置７とによって状態検出システム１を構成する場合を例に挙げて説明したが、リーダライタ装置６と評価装置７とを一体化させてハンディ型リーダライタ装置によって状態検出システム１を構成することもできる。また、この実施形態では、構造物Ｂの状態を評価装置７が評価する場合を例に挙げて説明したが、構造物Ｂの状態を無線タグ４側で評価してこの評価結果をリーダライタ装置６側に送信することもできる。さらに、この実施形態では、埋設物として鉄筋かごＳ2を例に挙げて説明したが、地中に埋設される杭などの他の埋設物についてもこの発明を適用することができる。この場合には、無線タグ４を埋設物の表面に露出させた状態で固定することもできる。
【符号の説明】
【０１０６】
１  状態検出システム
２  状態検出装置
３  検出装置
３Ｘ〜３Ｚ  検出装置
３ａ  歪みゲージ
３ｅ  熱電対
４  無線タグ
４ａ  アンテナ部
４ｂ  制御部
４ｃ  記憶部
４ｄ  インタフェース部
４ｆ  記憶部
４ｇ  電源部
５  信号線
６  リーダライタ装置
６ａ  アンテナ部
６ｃ  記憶部
６ｅ  インタフェース部
６ｇ  制御部
７  評価装置
７ａ  インタフェース部
７ｃ  記憶部
７ｄ  評価部
７ｆ  制御部
７ｇ  補正部
Ｂ  構造物（コンクリート構造物）
Ｂ1  桁
Ｂ2  柱
Ｂ21，Ｂ22  基部（柱基部）
Ｂ3  フーチング
Ｂ4  杭基礎
Ｂ41  杭頭部
Ｂ5  躯体
Ｂ51  基部（橋台基部）
Ｃ1  コンクリート（検出対象部）
Ｓ1  鉄筋（検出対象部）
Ｓ2  鉄筋かご（埋設物）
Ｍ  利用者
Ｖ  車両
Ｒ  軌道
Ｗ1，Ｗ2  亀裂
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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