(57)【要約】【課題】無線回線を利用し、通信データ量が少ないという無線通信方式の特有の制約があったとしても、構造物の状況把握に必要なデータを遠隔の監視部に送信可能な遠隔状態監視システムを提供する。【解決手段】遠隔状態監視システム１０は、構造物の状態に関する情報を収集する情報収集部１２と、通信回線１６を介して接続され、構造物を遠隔で監視する監視部１４とを有する。情報収集部１２は、物理量を示すデータを計測する各センサ部を備え、前記ひずみ量が所定値を超えた場合、当該ひずみ量または異常状態を示す情報の少なくとも一方を出力する。【選択図】図１
2018193849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物に設けられ、構造物の状態に関する情報を収集する情報収集部と、
前記情報収集部と通信回線を介して接続され、構造物を遠隔で監視する監視部と、
を有する遠隔状態監視システムにおいて、
前記通信回線は、省電力型広域無線の通信回線であり、
前記情報収集部は、
物理量を示すデータを計測するセンサ部と、
前記センサ部が計測したデータを処理するデータ処理部と、
前記データ処理部が処理したデータを前記監視部に送信する第一通信部と、
を有し、
前記監視部は、
前記情報収集部のデータを受信する第二通信部と、
前記第二通信部が受信したデータを記憶する記憶部と、
記憶部に記憶されたデータに基づいて、構造物の状態を示す情報を抽出する情報抽出部と、
を有し、
前記センサ部は、ひずみ量を計測するひずみセンサを含み、
情報抽出部は、前記ひずみ量が所定値を超えた場合、当該ひずみ量または異常状態を示す情報の少なくとも一方を出力する、
ことを特徴とする遠隔状態監視システム。
【請求項２】
請求項１に記載の遠隔状態監視システムにおいて、
前記センサ部は、温度を計測する温度センサを含み、
前記データ処理部は、所定時刻のひずみ量と温度を抽出し、
前記情報抽出部は、前記データ処理部により抽出されたデータが、過去のひずみ量と温度の相関関係に比べて所定の乖離がある場合、当該相関関係または異常状態を示す情報の少なくとも一方を出力する、
ことを特徴とする遠隔状態監視システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の遠隔状態監視システムにおいて、
前記センサ部は、加速度を計測する加速度センサを含み、
前記データ処理部は、所定時刻のひずみ量と加速度を抽出し、
前記情報抽出部は、前記データ処理部により抽出されたデータが、過去の当該所定時刻におけるひずみ量と加速度の相関関係に比べて所定の乖離がある場合、当該相関関係または異常状態を示す情報の少なくとも一方を出力する、
ことを特徴とする遠隔状態監視システム。
【請求項４】
請求項３に記載の遠隔状態監視システムにおいて、
前記データ処理部は、加速度が所定値以上のとき、地震の発生を検出し、この検出時刻における計測データを処理して監視部に送信する、
ことを特徴とする遠隔状態監視システム。
【請求項５】
省電力型広域無線の通信回線を介して、構造物を遠隔で監視する遠隔状態監視方法において、
構造物に設けられたセンサ部が物理量を示すデータを計測するステップと、
計測されたデータを処理するステップと、
処理されたデータを遠隔の監視部に送信するステップと、
送信されたデータを遠隔部で受信するステップと、
受信されたデータを記憶するステップと、
記憶されたデータに基づいて、構造物の状態を示す情報を抽出するステップと、
を有し、
前記センサ部は、ひずみ量を計測するひずみセンサを含み、
情報を抽出するステップは、前記ひずみ量が所定値を超えた場合、当該ひずみ量または異常状態を示す情報の少なくとも一方を出力する、
ことを特徴とする遠隔状態監視方法。
【請求項６】
構造物に設けられ、構造物の状態に関する情報を収集する複数の情報収集部と、
前記情報収集部と通信回線を介して接続され、構造物を遠隔で監視する監視部と、
を有する遠隔状態監視システムにおいて、
前記情報収集部は、
ひずみ量を計測するセンサ部と、
加速度を計測する加速度センサ部と、
前記センサ部及び前記加速度センサ部が計測したデータを処理するデータ処理部と、
前記データ処理部が処理したデータを前記監視部に送信する第一通信部と、
を有し、
前記監視部は、
前記複数の情報収集部のデータを受信する第二通信部と、
前記第二通信部が受信したデータを記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されたデータに基づいて、構造物の状態を示す情報を抽出する情報抽出部と、
を有し、
前記記憶部は、前記ひずみ量と前記加速度の相関関係、前記ひずみ量と温度の相関関係、または前記ひずみ量と湿度の相関関係の少なくとも１つを示す相関関係データとして記憶し、
前記情報抽出部は、前記複数の情報収集部における前記相関関係データをそれぞれ比較し、当該相関関係データ間の乖離が所定値を超えた場合、当該相関関係データまたは異常状態を示す情報の少なくとも一方を出力する、
ことを特徴とする遠隔状態監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠隔状態監視システム及び監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、構造物の予防保全のために、構造物の所定箇所において計測を行い、構造物の状態を監視する技術が知られている。
【０００３】
下記特許文献１には、橋脚に設けられ、加速度を測定する加速度センサと、加速度を解析して得られる振動波形に基づいて橋脚の健全性を評価する情報処理装置とを有する状態監視システムが開示されている。
【０００４】
下記特許文献２には、計測箇所に設けられる子機と、子機と無線を介して通信する親機とを有する計測システムが開示されている。子機は、ひずみ、変位、加速度などの物理量を計測するセンサと、センサにより検出された各物理量の情報を親機に送信する無線通信部と、センサ及び送信手段に電力を供給する電池とを有する。
【０００５】
下記特許文献３には、構造物に設置され変位を検出する複数の加速度センサと、加速度センサにより検出された変位に基づいて疲労を評価する演算装置と、インターネットを介して演算装置に接続され、演算結果を表示する表示手段とを予防保全モニタリングシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−２３０２０６号公報
【特許文献２】特開２００８−２３４３６１号公報
【特許文献３】特開２０１５−９８６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の遠隔状態監視システムにおいては、３ＧやＬＴＥなどの携帯電話回線を用いて、構造物の状態を示す情報を遠隔に送信している。このような従来の携帯電話回線は、信頼性や可用性が高いものの、通話料と通信機器のコストが高い。ＩｏＴ（Internet of Things）においては、通信するデバイスが多くなるので、通信にかかるコストが高額になってしまう課題がある。
【０００８】
また、従来の携帯電話回線による通信は高消費電力であるので、デバイスに内蔵するバッテリ容量が大きくなり、結果としてデバイス自体が大きくなってしまうという問題がある。
【０００９】
最近、ＩｏＴ時代の次世代無線通信規格として省電力型広域無線網サービスが注目され、実証実験が行なわれている。省電力型広域無線網サービスは、例えばＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）と呼ばれる無線通信技術を用いたサービスである。省電力型広域無線網サービスを用いることにより、低価格、低消費電力、かつ長距離通信が可能となる。しかしながら、この無線通信サービスは、伝送速度が低く、送受信されるデータサイズが小さいので、構造物の状態を示す従来通りの構造物情報を遠隔に全て送信することができないという問題がある。
【００１０】
また、山間地や離島で電源共有が困難な場所において安定的にデータを送付することについて、まだ十分に満足するものではなかった。
【００１１】
本発明は、無線回線を利用し、遠隔から構造物の状態を良好に監視することができる遠隔状態監視システム及び監視方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の遠隔状態監視システムは、構造物に設けられ、構造物の状態に関する情報を収集する情報収集部と、前記情報収集部と通信回線を介して接続され、構造物を遠隔で監視する監視部と、を有する遠隔状態監視システムにおいて、前記通信回線は、省電力型広域無線の通信回線であり、前記情報収集部は、物理量を示すデータを計測するセンサ部と、前記センサ部が計測したデータを処理するデータ処理部と、前記データ処理部が処理したデータを前記監視部に送信する第一通信部と、を有し、前記監視部は、前記情報収集部のデータを受信する第二通信部と、前記第二通信部が受信したデータを記憶する記憶部と、記憶部に記憶されたデータに基づいて、構造物の状態を示す情報を抽出する情報抽出部と、を有し、前記センサ部は、ひずみ量を計測するひずみセンサを含み、情報抽出部は、前記ひずみ量が所定値を超えた場合、当該ひずみ量または異常状態を示す情報の少なくとも一方を出力することを特徴とする。
【００１３】
本発明の監視方法は、省電力型広域無線の通信回線を介して、構造物を遠隔で監視する遠隔状態監視方法において、構造物に設けられたセンサ部が物理量を示すデータを計測するステップと、計測されたデータを処理するステップと、処理されたデータを遠隔の監視部に送信するステップと、送信されたデータを遠隔部で受信するステップと、受信されたデータを記憶するステップと、記憶されたデータに基づいて、構造物の状態を示す情報を抽出するステップと、を有し、前記センサ部は、ひずみ量を計測するひずみセンサを含み、情報を抽出するステップは、前記ひずみ量が所定値を超えた場合、当該ひずみ量、または異常状態を示す情報のいずれか一方を出力することを特徴とする。
【００１４】
本発明の遠隔状態監視システムは、構造物に設けられ、構造物の状態に関する情報を収集する複数の情報収集部と、前記情報収集部と通信回線を介して接続され、構造物を遠隔で監視する監視部と、を有する遠隔状態監視システムにおいて、前記情報収集部は、ひずみ量を計測するセンサ部と、加速度を計測する加速度センサ部と、前記センサ部及び前記加速度センサ部が計測したデータを処理するデータ処理部と、前記データ処理部が処理したデータを前記監視部に送信する第一通信部と、を有し、前記監視部は、前記複数の情報収集部のデータを受信する第二通信部と、前記第二通信部が受信したデータを記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶されたデータに基づいて、構造物の状態を示す情報を抽出する情報抽出部と、を有し、前記記憶部は、前記ひずみ量と前記加速度の相関関係、前記ひずみ量と温度の相関関係、または前記ひずみ量と湿度の相関関係の少なくとも１つを示す相関関係データとして記憶し、前記情報抽出部は、前記複数の情報収集部における前記相関関係データをそれぞれ比較し、当該相関関係データ間の乖離が所定値を超えた場合、当該相関関係データまたは異常状態を示す情報の少なくとも一方を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の遠隔状態監視システム及び監視方法によれば、無線回線を利用し、遠隔から構造物の状態を良好に監視することができる。また、通信データ量が少ないという無線通信方式の特有の制約があったとしても、構造物の状況把握に必要なデータを遠隔の監視部に送信することができる。また、遠隔地での電源確保が困難な場所おいても安定的にデータを監視部に送信することができる。
【００１６】
また、情報収集部から送られてくる所定時刻のデータに基づいて、構造物の損傷、欠陥、またはこれらに至るまでの時期を把握することができる。よって、修理（事後保全）に素早く対応できるとともに、事故発生を未然に防ぐ予防保全に関する適切な修繕計画の立案が可能になる。また、メンテナンス（定期保全）に関する点検時期、点検項目、点検箇所などの計画性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る遠隔状態監視システムの構成を示す図である。
【図２】遠隔状態監視システムを用いた監視方法の流れを示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、遠隔状態監視システム及び監視方法の実施形態について、図を用いて説明する。なお、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１９】
図１は、遠隔状態監視システム１０の構成を示す図である。遠隔状態監視システム１０は、建築物、橋、トンネル、設備機器、船舶、電柱、交通管制施設、土構造物、道路、配管、パイプラインなど構造物（図示せず）の状態を遠隔から監視するシステムである。このシステムは、構造物の経年劣化の状態および進行の把握、事故の未然予防、地震や災害や火災時における損傷状態や範囲の把握、事故防止、予防保全、工事計画立案などに利用される。以下、遠隔状態監視システム１０のことを単にシステム１０と記す。
【００２０】
システム１０は、構造物に設けられ、構造物の状態に関する情報を収集する情報収集部１２と、構造物を遠隔で監視する監視部１４とを有する。情報収集部１２と監視部１４は、通信回線１６を介して接続されている。情報収集部１２は、いわゆるＩｏＴデバイスであり、単数個、あるいは、複数個設置され、各種センサから出力された測定データを監視部１４に送信する。
【００２１】
通信回線１６は、ＳＩＧＦＯＸ（登録商標）、ＬｏＲａ（登録商標）、ＮＢ−ＩｏＴ、ＮＢ−Ｆｉ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、ＧｒｅｅｎＯＦＤＭ、ＤＡＳＨ７、ＲＰＭＡ、Ｗｉ−ＳＵＮ、ＬＴＥ−ＭＴＣなどの省電力型広域無線の通信回線（ＬＰＷＡ（Low Power Wide Area））、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、ＥｎＯｃｅａｎ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などの近距離無線通信方式、セルラー系ＬＰＷＡ、通信３ＧやＬＴＥなどの携帯電話回線の通信回線がある。例えばＳＩＧＦＯＸは、伝送距離が数十ｋｍと長距離であり、伝送速度が１００ｂｐｓ（上り）と超低速であり、データは１２バイト（上り）とイーサネットデータの１００分の１以下の大きさである。
【００２２】
情報収集部１２は、物理量を示すデータを計測するセンサ部１８として、ひずみ量を計測するひずみセンサ２８と加速度を計測する加速度センサ３０と温度を計測する温度センサ３２と、センサ部１８が計測したデータを処理するデータ処理部２０と、データ処理部２０が処理したデータを監視部１４に送信する第一通信部２２と、計時機能を有するタイマー部２４と、情報収集部１２内の各機器に電力を供給する電源部２６とを含む。
【００２３】
ひずみセンサ２８は、構造物のひずみ量、すなわちひずみや変位の物理量を計測するセンサであり、例えばひずみゲージである。加速度センサ３０は、構造物の振動情報を計測するセンサであり、微小振動を検出可能な１軸、あるいは、多軸加速度計である。温度センサ３２は、構造物の温度を計測するセンサであり、例えばサーミスタである。センサ部１８は、図示していないが、角度センサ、音響センサ、超音波センサ、湿度センサ、ＧＰＳセンサ、距離センサを含んでいてもよい。
【００２４】
データ処理部２０は、センサ部１８が計測したデータを、通信回線１６を利用可能なデータ、かつ構造物の状態を把握できるデータに処理する。具体的には、データ処理部２０は、所定時刻のひずみ量、加速度および温度を抽出する。また、湿度も計測された場合、データ処理部２０は、所定時刻の湿度も抽出する。
【００２５】
第一通信部２２は、通信回線１６との通信を実現するためのアプリケーションが実装されたチップとアンテナとを有する通信インターフェイスである。一例として、通信回線１６がＳＩＧＦＯＸである場合における通信内容について説明する。ＳＩＧＦＯＸは、現状、１回のデータ量は１２バイトまでである。本実施形態における物理量を示す各データは、ひずみ量が３バイト、１軸の加速度が２バイト、温度が２バイトであり、通信時に付加されるヘッダー５バイトを含めると、計１２バイトある。この場合、１回の通信で、全てのデータを送信可能である。また、物理量を示すデータとして、さらに２軸の加速度と湿度を使用する場合、６バイト増となる。この場合には、２回の通信に分けて、全てのデータを送信することになる。
【００２６】
タイマー部２４は、上述の所定時刻を任意に設定でき、その時刻になると制御信号をデータ処理部２０に出力する。所定時刻は、１日に昼と夜の２回であってもよく、1日に３回以上であってもよく、数日に１つであってもよい。
【００２７】
電源部２６は、データ処理部２０、第一通信部２２及びタイマー部２４に電力を供給できればよく、外部のエネルギから電力を発電する発電機能とバッテリの組み合わせ、構造体の振動を電力に変換する圧電素子、熱を電力に変換する熱変換素子、着脱可能な乾電池、太陽光電池、色素増感太陽電池が挙げられる。電源部２６は、配線や充電が不要である独立型電源であることが好ましい。
【００２８】
次に、構造物を遠隔から監視する装置について説明する。監視部１４には、このシステムを利用する利用者の端末（図示せず）に対して有線又は無線の通信回線を介して接続されており、利用者は、監視部１４から出力される情報に基づいて、構造物の状態を把握することができる。監視部１４は、情報収集部１２のデータを受信する第二通信部３４と、第二通信部３４が受信したデータを記憶する記憶部３６と、記憶部３６に記憶されたデータに基づいて、構造物の状態を示す情報を抽出する情報抽出部３８とを有する。
【００２９】
第二通信部３４は、第一通信部２２と同様、通信回線１６との通信を実現するためのアプリケーションが実装されたチップとアンテナとを有する通信インターフェイスであり、第一通信部２２からのデータを受信する。
【００３０】
記憶部３６は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等のストレージ装置である。記憶部３６は、情報収集部１２から送られた上述の各種データを記憶する。また、センサ部１８に温湿度センサが含まれる場合、湿度のデータも記憶される。また、記憶部３６は、情報収集部１２から送られたデータの内、ひずみ量と加速度との相関関係を示す相関関係データとし、これを記憶することができる。また、記憶部３６は、情報抽出部３８の演算結果、ＯＳ（Operating System）や、各種のアプリケーションプログラム等を記憶することもできる。
【００３１】
情報抽出部３８は、記憶部３６に記憶される各種データを演算して、構造物の状態を示す情報を出力する。また、情報抽出部３８は、情報収集部１２から送られたデータを直接に演算に用いることができる。
【００３２】
情報抽出部３８は、ひずみ量が所定値を超えた場合、このひずみ量または異常状態を示す情報の少なくとも一方を出力する。所定値は、情報収集部１２が設けられている箇所においてクラックなどの欠陥が生じる程度のひずみ量である。異常状態を示す情報は、利用者が認識できる情報であり、例えばテキスト情報である。これにより、欠陥が生じたことを遠隔で把握することができる。また、過去のデータより、上記箇所における損傷の進行度合いが把握されている場合、その損傷に至る前のひずみ量を、所定値として設定することも可能である。これにより、事故を未然に予防することができる。
【００３３】
また、情報抽出部３８は、ひずみ量と、記憶部３６に記憶されたひずみセンサ２８のゲージ長とに基づいて変位量を算出することができる。そして、情報抽出部３８は、この変位量が所定値を超えた場合、この変位量または異常状態を示す情報の少なくとも一方を出力することもできる。この場合、所定値は、情報収集部１２が設けられている箇所においてクラックなどの欠陥が生じる程度の変位量である。変位量は、記憶部３６に記憶され、ひずみ量の代替パラメータとして用いることができる。
【００３４】
また、情報抽出部３８は、記憶部３６に記憶された過去のひずみ量に基づいて近似曲線を算出し、その曲線から前記所定値に到達する時期を算出することもできる。損傷程度と損傷時期を把握することで、余裕をもって、しかも過不足のない修繕計画を立てることができる。
【００３５】
また、情報抽出部３８は、所定時刻における、ひずみ量と温度との相関関係と、ひずみ量と湿度の相関関係と、ひずみ量と温湿度の相関関係と、ひずみ量と加速度の相関関係とをマッピングし記憶部３６に記憶する。この動作は、情報収集部１２から新たにデータが送られるたびに行われ、それぞれのマッピングに上書きされる。
【００３６】
そして、情報抽出部３８は、情報収集部１２から送られてきたひずみ量と温度が、過去のひずみ量と温度との相関関係に比べて所定の乖離がある場合、その相関関係または異常状態を示す情報の少なくとも一方を出力する。相関関係を示す情報は、表、グラフなどである。ひずみ量は、通常、１日単位または季節単位での温度変化に応じて変化する。また、構造物の経年劣化により、ひずみ量の変化量や変化の軌跡が過去のものとは異なり、またはひずみ量の変化領域の分布が過去のものとは異なってしまう。このような違いは、相関関係のマッピング上に閾値または領域を設け、最新データがそれらの設定された所定値を超えた場合、所定の乖離として扱われ、情報抽出部３８により異常状態を示す情報として出力される。所定の乖離としての所定値は、構造物固有のものであるので、運用中に、損傷に至るまでのデータを分析することで任意に設定することができる。これにより、遠隔から構造物が損傷したこと、または損傷に至る危険性があることを把握することができる。また、相関関係のパラメータの１つである温度の代わりに湿度、または温湿度を用いることができる。ひずみ量は、通常、１日単位または季節単位での湿度または温湿度変化に応じて変化するからである。情報抽出部３８は、過去のひずみ量と湿度の相関関係、または過去のひずみ量と温湿度の相関関係に比べて所定の乖離がある場合、その相関関係または異常状態を示す情報の少なくとも一方を出力する。相関関係のマッピング上における閾値または領域の設定方法および異常状態を示す情報の出力方法は、パラメータが温度である場合と同じである。これにより、遠隔から構造物が損傷したこと、または損傷に至る危険性があることを把握することができる。
【００３７】
また、情報抽出部３８は、情報収集部１２から送られてきたひずみ量と加速度が、過去のひずみ量と加速度との相関関係に比べて所定の乖離がある場合、その相関関係または異常状態を示す情報を出力する。相関関係を示すデータは、表、グラフなどであり、そのデータ（以降、相関関係データと記す）は記憶部３６に記憶されている。ひずみ量と加速度は、一定の相関関係があり、加速度が大きいとひずみ量も大きくなる傾向がある。構造物が経年劣化すると、ひずみ量と加速度の関係が過去の相関関係の領域とは異なる領域にプロットされる。過去の相関関係の領域の外縁に閾値または境界線を設け、最新の相関関係データがそれらの設定された所定値を超えた場合、所定の乖離として扱われ、情報抽出部３８が異常状態を示す情報を出力する。所定の乖離としての所定値は、構造物固有のものであるので、運用中に、損傷に至るまでの相関関係データを分析することで任意に設定することができる。これにより、遠隔から構造物が損傷したこと、または損傷に至る危険性があることを把握することができる。
【００３８】
また、情報抽出部３８は、複数の情報収集部１２における相関関係データをそれぞれ比較し、相関関係データ間の乖離が所定値を超えた場合、相関関係データまたは異常状態を示す情報の少なくとも一方を出力することもできる。先の段落で説明した相関関係データは、同じ情報収集部１２に計測されたひずみ量と加速度に関するものであり、情報抽出部３８は、この相関関係データと過去の同データとを比較し、乖離状況を抽出している。一方、情報抽出部３８は、各情報収集部１２における相関関係データをそれぞれ比較し、乖離状況を抽出することもできる。各情報収集部１２における相関関係データにおいても、一定の相関関係があり、構造物が経年劣化すると、相関関係データ間の乖離に変化が生じる。情報抽出部３８は、この乖離が所定値を超えた場合、異常状態を示す情報を出力する。所定の乖離としての所定値は、構造物固有のものであるので、運用中に、損傷に至るまでのデータを分析することで任意に設定することができる。これにより、遠隔から構造物の損傷状態を把握、あるいは、将来における損傷を推定することができる。
【００３９】
具体的には、データ処理部２０は、計測された加速度が所定値以上のときに地震の発生を検出し、この検出時刻における計測データを処理して監視部１４に送信する。
【００４０】
また、データ処理部２０は、計測された温度が所定値以上のときに火災の発生を検出し、この検出時刻における計測データを処理して監視部１４に送信する。なお、これらの態様においては、災害検出をトリガーにタイマー部２４を動作させ、平時より、短いスパンで詳細なデータを定期的に計測データとして監視部１４に送信するようにしてもよい。
【００４１】
本発明の特徴的な原理の一つは、構造物（固体材料）が外力を受けたときの応力とひずみ（変形）の関係性を利用するものであり、その構造物が有する力学的特性と温湿度や環境などによる変化量とを数値化して比較することである。構造体の劣化は、一般的に、外力、化学反応、クリープ、熱などにより進行する。そこで、劣化状態の変化量、すなわち、物理法則を利用することで変化量を継続的にモニタリングする。このように、膨大かつ長期にわたるデータを分析・解析して損傷状態を把握、あるいは、推定するなど各種用途への利用が期待される。
【００４２】
構造物としては、コンクリート、プラスチック、金属がある。振動など外力が加わる構造体に対してはひずみ量と加速度センサとの相関関係データを、静置された構造体に対してはひずみ量と温度または湿度との相関関係データを用いることが精度向上の点でよい。なお、ひずみセンサ２８は、構造体表面にコーティング剤が被覆されている場合は、除去後、構造体に粘着剤を介して貼付される。
【００４３】
次に、図２を用いて、システム１０を用いた遠隔状態監視方法の一態様について説明する。
【００４４】
まず、ステップＳ０１において、構造物に設けられたセンサ部１８が物理量を示すデータを計測する。具体的には、ひずみセンサ２８がひずみ量を計測し、加速度センサ３０が加速度を計測し、温度センサ３２が温度を計測する。
【００４５】
ステップＳ０２では、データ処理部２０が、計測されたデータを処理する。具体的には、データ処理部２０が、所定時刻のひずみ量、加速度、温度を抽出する。
【００４６】
そして、ステップＳ０３において、第一通信部２２が、処理されたデータを遠隔の監視部１４に送信し、ステップＳ０４においては、監視部１４において、第二通信部３４が、送信されたデータを受信する。そして、ステップＳ０５で、記憶部３６が、受信されたデータを記憶する。
【００４７】
最後に、ステップＳ０６では、情報抽出部３８が、記憶部３６に記憶されたデータに基づいて、構造物の状態を示す情報を抽出する。具体的には、ひずみ量が所定値を超えた場合、そのひずみ量または異常状態を示す情報を出力する。
【００４８】
本発明は、上述した監視方法を実行することができる機能をシステム１０が備えていればよく、図１に示す構成に限定されない。上記一連のステップは、ハードウェアにより実行させることも、ソフトウェアにより実行させることもできる。また、１つの機能ブロックは、ハードウェア単体で構成されてもよいし、ソフトウェア単体で構成されてもよく、またはこれらの組み合わせで構成されてもよい。また、本実施形態の監視部１４は、上記構成に限定されず、少なくとも一部の機能が利用者の端末にインストールされたアプリケーションにより動作してもよい。
【００４９】
所定時刻を含む数分の時間帯において、加速度の最大値を抽出することもできる。加速度センサ３０の検出軸数が３つである場合、それぞれの軸において計測値が抽出される。この場合、通信データ量が多くなるので、第一通信部２２は複数回に分けて送信する。これにより、監視部１４においては、構造物の状態をより詳細に把握することができる。
【００５０】
また、データ処理部２０は、計測された加速度に基づいて構造物の固有振動数を算出し、そのデータを監視部１４に送信することができる。監視部１４においては、構造物の経年劣化や損傷による固有振動数の変化により、構造物の異常状態を検出することができる。
【００５１】
本実施形態においては、第一通信部２２と第二通信部３４の間で双方向通信できる構成としても良い。この構成により、監視部１４から、データ処理部２０の処理内容を変更することができる。また、監視部１４から、タイマー部２４における所定時刻を設定することもできる。
【００５２】
本実施形態においては、利用者は、必要な情報または履歴について、監視部１４にアクセスすることで閲覧またはダウンロードすることができる。これにより、構造物が異常状態に至る前であっても、利用者は、構造物の状態について劣化の傾向を把握することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１０  遠隔状態監視システム、１２  情報収集部、１４  監視部、１６  通信回線、１８  センサ部、２０  データ処理部、２２  第一通信部、２４  タイマー部、２６  電源部、２８  ひずみセンサ、３０  加速度センサ、３２  温湿度センサ、３４  第二通信部、３６  記憶部、３８  情報抽出部。
【図１】
2018193849.tif 000003
【図２】
2018193849.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月27日(2018.8.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の遠隔状態監視システムは、構造物に設けられ、構造物の状態に関する情報を収集する情報収集部と、前記情報収集部と通信回線を介して接続され、構造物を遠隔で監視する監視部と、を有する遠隔状態監視システムにおいて、前記通信回線は、省電力型広域無線の通信回線であり、前記情報収集部は、物理量を示すデータを計測するセンサ部と、前記センサ部が計測したデータを処理するデータ処理部と、前記データ処理部が処理したデータを前記監視部に送信する第一通信部と、を有し、前記監視部は、前記情報収集部のデータを受信する第二通信部と、前記第二通信部が受信したデータを記憶する記憶部と、記憶部に記憶されたデータに基づいて、構造物の状態を示す情報を抽出する情報抽出部と、を有し、前記センサ部は、ひずみ量を計測するひずみセンサと、温度を計測する温度センサとを含み、前記データ処理部は、所定時刻のひずみ量と温度を抽出し、前記情報抽出部は、前記データ処理部により抽出されたデータが、過去のひずみ量と温度の相関関係の１つであるひずみ量の変化領域の分布に比べて所定の乖離がある場合、当該相関関係または異常状態を示す情報の少なくとも一方を出力することを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の監視方法は、省電力型広域無線の通信回線を介して、構造物を遠隔で監視する遠隔状態監視方法において、構造物に設けられたセンサ部が物理量を示すデータを計測するステップと、計測されたデータを処理するステップと、処理されたデータを遠隔の監視部に送信するステップと、送信されたデータを遠隔部で受信するステップと、受信されたデータを記憶するステップと、記憶されたデータに基づいて、構造物の状態を示す情報を抽出するステップと、を有し、前記センサ部は、ひずみ量を計測するひずみセンサと、温度を計測する温度センサとを含み、前記データを処理するステップは、所定時刻のひずみ量と温度を抽出し、前記情報を抽出するステップは、前記データ処理部により抽出されたデータが、過去のひずみ量と温度の相関関係の１つであるひずみ量の変化領域の分布に比べて所定の乖離がある場合、当該相関関係または異常状態を示す情報の少なくとも一方を出力することを特徴とする。
る、
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物に設けられ、構造物の状態に関する情報を収集する情報収集部と、
前記情報収集部と通信回線を介して接続され、構造物を遠隔で監視する監視部と、
を有する遠隔状態監視システムにおいて、
前記通信回線は、省電力型広域無線の通信回線であり、
前記情報収集部は、
物理量を示すデータを計測するセンサ部と、
前記センサ部が計測したデータを処理するデータ処理部と、
前記データ処理部が処理したデータを前記監視部に送信する第一通信部と、
を有し、
前記監視部は、
前記情報収集部のデータを受信する第二通信部と、
前記第二通信部が受信したデータを記憶する記憶部と、
記憶部に記憶されたデータに基づいて、構造物の状態を示す情報を抽出する情報抽出部と、
を有し、
前記センサ部は、ひずみ量を計測するひずみセンサと、温度を計測する温度センサとを含み、
前記データ処理部は、所定時刻のひずみ量と温度を抽出し、
前記情報抽出部は、前記データ処理部により抽出されたデータが、過去のひずみ量と温度の相関関係の１つであるひずみ量の変化領域の分布に比べて所定の乖離がある場合、当該相関関係または異常状態を示す情報の少なくとも一方を出力する、
ことを特徴とする遠隔状態監視システム。
【請求項２】
請求項１に記載の遠隔状態監視システムにおいて、
前記センサ部は、加速度を計測する加速度センサを含み、
前記データ処理部は、所定時刻のひずみ量と加速度を抽出し、
前記情報抽出部は、前記データ処理部により抽出されたデータが、過去の当該所定時刻におけるひずみ量と加速度の相関関係に比べて所定の乖離がある場合、当該相関関係または異常状態を示す情報の少なくとも一方を出力する、
ことを特徴とする遠隔状態監視システム。
【請求項３】
請求項２に記載の遠隔状態監視システムにおいて、
前記データ処理部は、加速度が所定値以上のとき、地震の発生を検出し、この検出時刻における計測データを処理して監視部に送信する、
ことを特徴とする遠隔状態監視システム。
【請求項４】
省電力型広域無線の通信回線を介して、構造物を遠隔で監視する遠隔状態監視方法において、
構造物に設けられたセンサ部が物理量を示すデータを計測するステップと、
計測されたデータを処理するステップと、
処理されたデータを遠隔の監視部に送信するステップと、
送信されたデータを遠隔部で受信するステップと、
受信されたデータを記憶するステップと、
記憶されたデータに基づいて、構造物の状態を示す情報を抽出するステップと、
を有し、
前記センサ部は、ひずみ量を計測するひずみセンサと、温度を計測する温度センサとを含み、
前記データを処理するステップは、所定時刻のひずみ量と温度を抽出し、
前記情報を抽出するステップは、前記データ処理部により抽出されたデータが、過去のひずみ量と温度の相関関係の１つであるひずみ量の変化領域の分布に比べて所定の乖離がある場合、当該相関関係または異常状態を示す情報の少なくとも一方を出力する、
ことを特徴とする遠隔状態監視方法。
【請求項５】
構造物に設けられ、構造物の状態に関する情報を収集する複数の情報収集部と、
前記情報収集部と通信回線を介して接続され、構造物を遠隔で監視する監視部と、
を有する遠隔状態監視システムにおいて、
前記情報収集部は、
ひずみ量を計測するセンサ部と、
加速度を計測する加速度センサ部と、
前記センサ部及び前記加速度センサ部が計測したデータを処理するデータ処理部と、
前記データ処理部が処理したデータを前記監視部に送信する第一通信部と、
を有し、
前記監視部は、
前記複数の情報収集部のデータを受信する第二通信部と、
前記第二通信部が受信したデータを記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されたデータに基づいて、構造物の状態を示す情報を抽出する情報抽出部と、
を有し、
前記記憶部は、前記ひずみ量と前記加速度の相関関係、前記ひずみ量と温度の相関関係、または前記ひずみ量と湿度の相関関係の少なくとも１つを示す相関関係データとして記憶し、
前記情報抽出部は、前記複数の情報収集部における前記相関関係データをそれぞれ比較し、当該相関関係データ間の乖離が所定値を超えた場合、当該相関関係データまたは異常状態を示す情報の少なくとも一方を出力する、
ことを特徴とする遠隔状態監視システム。
【請求項６】
請求項５に記載の遠隔状態監視システムにおいて、
前記情報収集部は、構造物の温度を計測する温度センサを含み、
前記データ処理部は、さらに、所定時刻のひずみ量と温度を抽出し、
前記情報抽出部は、前記データ処理部により抽出されたデータが、過去のひずみ量と温度の相関関係の１つであるひずみ量の変化領域の分布に比べて所定の乖離がある場合、当該相関関係または異常状態を示す情報の少なくとも一方を出力する、
ことを特徴とする遠隔状態監視システム。