(57)【要約】【課題】遠隔地の管理者が撮影データを用いて橋梁を監視することができ、シンプルな構造で監視カメラが移動する際に揺れにくい橋梁構造物監視システムを提供する。【解決手段】橋梁Ｋの構造物の状態を監視する監視カメラ２３の撮影データを収集する監視装置と、システム管理センタ１６とが、データ収集用ネットワークを介して接続される。システム管理センタ１６と利用者端末２０とが、利用者用ネットワーク１８を介して接続される。監視カメラ２３は、橋体Ｋ１を支持する一対の橋脚Ｋ２の間に張設された一対のワイヤロープ２８に沿って移動可能な台車３０に搭載される。台車３０は、ワイヤロープ２８に沿って移動可能な一対の走行体３４と、ワイヤロープ２８と交差する向きに配され、その両端部が一対の走行体３４に取り付けられた横フレーム３６と、横フレーム３６に沿って移動可能な移動体３８とで構成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
橋梁構造物の状態を監視する監視カメラの撮影データを収集する監視装置と、前記監視装置が収集した前記撮影データを処理して構造物状態情報として蓄積するシステム管理センタとがデータ収集用ネットワークを介して接続され、前記システム管理センタと、前記構造物状態情報を受信又は閲覧するための利用者端末とが利用者用ネットワークを介して接続され、
前記監視カメラは、橋体を支持する一対の橋脚の間に張設された一対のワイヤロープに沿って移動可能な台車に搭載され、
前記台車は、前記各ワイヤロープに沿って移動可能な一対の走行体と、前記ワイヤロープと交差する向きに配され、その両端部が前記一対の走行体に取り付けられた横フレームと、前記横フレームに沿って移動可能な移動体とで構成され、
前記移動体に前記監視カメラが取り付けられていることを特徴とする橋梁構造物監視システム。
【請求項２】
前記監視装置は、橋梁構造物の状態を検出するセンサの検出データを収集し、
前記システム管理センタは、前記監視装置が収集した前記検出データを処理して構造物状態情報として蓄積する請求項１記載の橋梁構造物監視システム。
【請求項３】
前記ワイヤロープは、一端が前記一対の橋脚のうちの一方に固定され、他端が他方の前記橋脚に設けられた支持部材によって保持され、
前記支持部材は、前記ワイヤロープの他端を垂直方向に案内するプーリと、この他端に取り付けられた重錘とで構成されている請求項１又は２記載の橋梁構造物監視システム。
【請求項４】
前記支持部材の近傍に、未使用時に前記監視カメラ及び前記台車をいれておくための台車収納部が設けられている請求項１又は２記載の橋梁構造物監視システム。
【請求項５】
前記監視装置は、前記撮影データと撮影時の前記監視カメラの位置データとを収集し、前記システム管理センタは、前記撮影データ及び前記位置データを互いに対応付けて前記構造物状態情報として蓄積し、
さらに、前記監視装置は、前記システム管理センタの指令を受け、前記監視カメラを特定の位置に移動させ、その特定の位置における撮影データを収集可能に設けられている請求項１乃至４のいずれか記載の橋梁構造物監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋梁構造物の状態を監視する監視カメラの撮影データ等を、遠隔地の管理者等に提供するための橋梁構造物監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に開示されているように、監視対象の橋梁に取り付けた光ファイバセンサ（歪みセンサ、温度センサ）の検出データを取得する監視装置、検出データを処理して構造物の状態情報として保存するデータセンター、及びデータセンターの構造物状態情報を受信又は閲覧するためのユーザ端末を備え、これらがインターネットを通じて接続された構造ヘルスモニタリングシステムがあった。
【０００３】
また、特許文献２に開示されているように、橋体の長手方向に架設した２本のワーヤロープが支持するＴＶカメラで橋体を検査する橋体点検装置があった。この橋体点検装置は、ＴＶカメラがワーヤロープに沿って移動可能であり、さらにワイヤロープ自体をその長手方向の直交する横方向に移動させる機構も備えている。具体的には、一対の橋脚の対向面に横長のガイド部材が一対に取り付けられ、各ガイド部材にワイヤロープ固定装置が横移動自在に取り付けられている。一方の固定装置には、ワイヤロープの一端を固定する取付金具が取り付けられ、他方の固定装置には、ワイヤロープの他端部を収納すると共に所定の張力を得るためのウインチが取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１３２６８０号公報
【特許文献２】特開平３−２１２５０３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のシステムは、橋梁の各部に固定されたセンサの検出データを使用して橋梁構造物の状態を監視するものであり、監視カメラの撮影データ（動画像、静止画像）を使用して監視する機能は備えておらず、外観の状態を把握することができないものである。
【０００６】
特許文献２の橋体点検装置は、遠隔地の管理者等が操作できるものではない。また、ＴＶカメラを橋体の横方向に移動させる際、ＴＶカメラを支持するワイヤロープ自体をその両端の橋脚部分で移動させる構造なので、長いワイヤロープの途中にあるＴＶカメラが揺れたりして画像がぶれたりしやすいものである。したがって、ＴＶカメラを極力スムーズに移動させるため、ガイド部材やワイヤロープ固定装置を、頑丈で複雑な構造にしなければならない。また、環境温度によってワイヤロープが伸縮したり、橋体の桁の長さが変化したりするので、都度、ワイヤロープの張力調整を行わなければならず、メンテナンスに手間が掛かるものである。さらに、この橋体点検装置は、ガイド部材を取り付ける一対の橋脚の壁面が互いに平行に対向していないと設置が難しいと言う問題もある。
【０００７】
本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、遠隔地の管理者が撮影データを用いて橋梁を監視することができ、シンプルな構造で監視カメラが移動する際に揺れにくい橋梁構造物監視システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、橋梁構造物の状態を監視する監視カメラの撮影データを収集する監視装置と、前記監視装置が収集した前記撮影データを処理して構造物状態情報として蓄積するシステム管理センタとがデータ収集用ネットワークを介して接続され、前記システム管理センタと、前記構造物状態情報を受信又は閲覧するための利用者端末とが利用者用ネットワークを介して接続され、前記監視カメラは、橋体を支持する一対の橋脚の間に張設された一対のワイヤロープに沿って移動可能な台車に搭載され、前記台車は、前記各ワイヤロープに沿って移動可能な一対の走行体と、前記ワイヤロープと交差する向きに配され、その両端部が前記一対の走行体に取り付けられた横フレームと、前記横フレームに沿って移動可能な移動体とで構成され、前記移動体に前記監視カメラが取り付けられている橋梁構造物監視システムである。
【０００９】
前記監視装置は、橋梁構造物の状態を検出するセンサの検出データも収集し、前記システム管理センタは、前記監視装置が収集した前記検出データを処理して構造物状態情報として蓄積する。
【００１０】
前記ワイヤロープは、一端が前記一対の橋脚のうちの一方に固定され、他端が他方の前記橋脚に設けられた支持部材によって保持され、前記支持部材は、前記ワイヤロープの他端を垂直方向に案内するプーリと、この他端に取り付けられた重錘とで構成であることが好ましい。また、前記支持部材の近傍に、未使用時に前記監視カメラ及び前記台車をいれておくための台車収納部が設けられていることが好ましい。
【００１１】
さらに、前記監視装置は、前記撮影データと撮影時の前記監視カメラの位置データとを収集し、前記システム管理センタは、前記撮影データ及び前記位置データを互いに対応付けて前記構造物状態情報として蓄積し、さらに、前記監視装置は、前記システム管理センタの指令を受け、前記監視カメラを特定の位置に移動させ、その特定の位置における撮影データを収集可能に設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の橋梁構造物監視システムは、管理者等が現地に足を運ばなくても、橋梁に設置された監視カメラの撮影データに基づいて、橋梁構造物の状態を的確に監視することができる。また、監視カメラを設置する構造が非常にシンプルであり、しかも監視カメラを移動させる時に揺れたりぶれたりしにくいものである。さらに、本発明の橋梁構造物監視システムは、一対の橋脚の間に２本のワイヤロープを個別に張設すればよいので、橋脚の壁面が平坦でなくてもよく互いに平行でなくても容易に設置することができる。したがって、汎用性が非常に高く、様々な形態の橋梁の監視に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の橋梁構造物監視システムの一実施形態を示すシステム構成図である。
【図２】この実施形態の監視装置が橋梁に設置された状態を示す側面図である。
【図３】この実施形態の監視カメラ、台車及びワイヤロープの構造を示す斜視図（ａ）、右側面図（ｂ）である。
【図４】この実施形態の支持部材を示す概略図である。
【図５】図４の支持部材の変形例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の橋梁構造物監視システムの一実施形態について、図面に基づいて説明する。この実施形態の橋梁構造物状態監視システム１０は、図１に示すように、橋梁Ｋごとに設けられた監視装置１２、複数の監視装置１２がデータ収集用ネットワーク１４を介して接続されているシステム管理センタ１６、及びシステム監視センタ１６に利用者用ネットワーク１８を介して接続されている複数の利用者端末２０を備えている。
【００１５】
監視装置１２は、橋梁Ｋを構成する各橋体Ｋ１や橋脚Ｋ２の各所に生じるストレス等を検出するセンサ２２、橋体Ｋ１の下面等を撮影する監視カメラ２３、及びセンサ２２の検出データと監視カメラ２３の撮影データ（動画像又は静止画像）を近距離ネットワーク２４を通じて逐次収集する装置本体２６で構成されている。センサ２２は、例えば、橋体Ｋ１の特定部分に生じる応力を検出する応力センサ２２ａ、歪み量を検出する歪み量センサ２２ｂ、コンクリート等に生じた亀裂変位を検出する亀裂変位計２２ｃ、周囲温度又はコンクリート等の表面温度を検出する環境温度計２２ｄ等であり、橋梁Ｋの各部に固定的に取り付けられている。
【００１６】
監視カメラ２３は、図２に示すように、１つの橋体Ｋ１に対して１台ずつ設置されている。個々の監視カメラ２３は、監視対象の橋体Ｋ１を支持する一対の橋脚Ｋ２の間に張設された一対のワイヤロープ２８に沿って移動可能な台車３０に搭載されている。
【００１７】
台車３０は、図３に示すように、ほぼ水平かつ平行に張設された一対のワイヤロープ２８に沿って移動可能な一対の走行体３４を有している。走行体３４は、ワイヤロープ２８を２つの上車輪３２ａと下車輪３２ｂの間に挟むように保持し、図示しないモータで上車輪３２ａを回転駆動することによって移動する。走行体３４の動作や位置の制御は、エンコーダ及び専用のＣＰＵ等を用いて該モータの回転方向、回転速度、回転数等を制御することによって行われる。
【００１８】
一対の走行体３４の上面には、ワイヤロープ２８と交差する向きに長尺の横フレーム３６が架設され、その両端部がそれぞれ走行体３４に固定されている。横フレーム３６の上面には、横フレーム３６に沿って移動する移動体３８が設けられている。移動体３８は、横フレーム３６上面のガイド溝３６ａに案内され、図示しないモータによって駆動され移動することができる。移動体３８の位置と動作の制御も、エンコーダ及び専用のＣＰＵ等を用いて該モータを制御することによって行われる。監視カメラ２３は移動体３８の上面に装着され、移動体３８と共に移動することができる。
【００１９】
一対のワイヤロープ２８は橋体Ｋ１の左右側端部の下方に張設され、それぞれ、一端が一対の橋脚Ｋ２のうちの一方に固定され、他端２８ａが他方の橋脚Ｋ２に設けられた支持部材４０によって保持されている。支持部材４０は、図４に示すように、ワイヤロープ２８の他端２８ａを垂直方向に案内するプーリ４０ａと、他端２８ａに取り付けられた重錘４０ｂとで構成されている。この支持部材４０を設けることによって、気温の変動によってワイヤロープ２８が伸縮したり一対の橋脚Ｋ２の間隔が変化したりしても、ワイヤロープ２８の張力を適切な値に維持することができる。
【００２０】
上記のワイヤロープ２８及び台車３０より、監視カメラ２３は、走行体３４がワイヤロープ２８に沿って移動することによってＸ方向（橋体Ｋ１の長さ方向）に移動し、移動体３８が横フレーム３６に沿って移動することによってＹ方向（橋体Ｋ１の幅方向）に移動することができ、橋体Ｋ１の下面の任意の位置を撮影することができる。
【００２１】
一対の橋脚Ｋ１の一方の壁面には、図２に示すように、支持部材４０付近に台車収納部４２が設けられている。台車収納部４２は、未使用時に監視カメラ２３及び台車３０を収納して保護する車庫の働きをする。
【００２２】
装置本体２６は、データ管理センタ１６と通信を行う通信用サーバ２６ａ、収集したセンサ２２の検出データ及び監視カメラ２３の撮影データを管理又は保存するデータロガ等の計測データ管理部２６ｂ、太陽光発電等によって装置本体２６に動作用の電源を供給する電源供給部２６ｃで構成されている。近距離ネットワーク２４は、離れた位置に取り付けられたセンサ２２及び監視カメラ２３と装置本体２６とを結ぶため、ワイヤレスのネットワークであることが好ましく、例えば、近距離無線通信規格の１つであるZIGBEE（登録商標）等が好適である。
【００２３】
システム管理センタ１６は、橋梁Ｋの構造物の状態を遠隔地で集中管理するための施設であり、データ収集サーバ１６ａ、データ解析部１６ｂ、データ提供サーバ１６ｃを備えている。データ収集サーバ１６ａは、データ収集用ネットワーク１４を通じて監視装置１２からセンサ２２の検出データ及び監視カメラ２３の撮影データを収集する。データ収集用ネットワーク１４は、既存の移動体通信システムである遠距離無線網が好適である。
【００２４】
データ解析部１６ｂは、収集したセンサ２２の検出データに基づいて各種の処理を行い、各橋梁Ｋの構造物状態情報を作成する。例えば、所定の演算処理を行って橋梁Ｋの部分に生じる応力の大きさ・方向、歪みの大きさ・方向、橋梁Ｋの部分に生じる亀裂変位、橋梁Ｋの環境温度向等を算出し、個々のデータに計測日時を付して各橋梁Ｋの構造物状態情報とし、図示しない記憶装置に格納する。同様に、収集した監視カメラ２３の撮影データについても所定の処理を行い、それぞれ計測日時、撮影場所を特定する位置データ（監視カメラ２３のＸ，Ｙ座標）を付して各橋梁Ｋの構造物状態情報とし、記憶装置に格納する。
【００２５】
データ提供サーバ１６ｃは、利用者端末２０を使用する管理者に対して構造物状態情報を提供するための処理を行う。利用者端末２０は、橋梁Ｋの構造物状態を遠隔地で取得したい管理者等が使用する端末装置（例えば、管理者の自宅のパソコンや携帯用のタブレット端末等）であり、インターネット等の利用者用ネットワーク１８を通じてシステム管理センタ１６に接続され、データ提供サーバ１６ｃとの間で双方向通信を行うことができる。データ提供サーバ１６ｃは、例えば、利用者端末２０に向けて、所定の構造物状態情報を定期送信したり、管理者の要求に応じて構造物状態情報を閲覧可能にしたりする。
【００２６】
橋梁構造物状態監視システム１０では、データ収集用ネットワーク１４と利用者用ネットワーク１８とが分けられている。これにより、用途に最適のネットワークを利用することができ、システムのセキュリティ性を高めることもでき、例えば不正目的の利用者がシステムへの侵入を試みた場合でも、データ提供サーバ１６ｃの側で一括阻止することができる。
【００２７】
次に、橋梁構造物監視システム１０の使用例を説明する。システム管理センタ１６は、監視装置１２と通信を行い、橋梁Ｋの構造物状態情報を定期的に（例えば１週間毎）に収集する。監視装置１２は、システム管理センタ１６からの指示を受けて、ワイヤロープ２８及び台車３０を制御して監視カメラ２３を移動させて橋体Ｋ１下面の各部を撮影し、撮影データを取得する。同様に、センサ２２の検出データも収集する。そして、収集した撮影データ及び検出データをシステム管理センタ１６に向けて送信する。システム管理センタ１６は、撮影データ及び検出データを受信し、各種の処理を行って構造物状態情報として蓄積すると共に、利用者端末２０に向けて定期送信する。利用者は、定期送信された構造物状態情報をチェックし、橋梁Ｋに異常が発生していないことを確認する。
【００２８】
例えば、管理者が、監視カメラ２３の撮影データをチェックしたところ、特定の橋梁Ｋの橋体Ｋ１に小さいひび割れがあることを発見したとする。このひび割れが、大きな亀裂が発生する兆候か、それとも問題ないものかを判断するためには、センサ２２の検出データをチェックするだけでなく、ひび割れの状態変化を視覚的にチェックすることも重要である。そこで管理者は、システム管理センタ１６に対し、このひび割れの部位だけを短いスパン（例えば２４時間毎）で撮影し、その撮影データを含む構造物状態情報をユーザ端末２０に送信するよう要求する。システム管理センタ１６は、撮影データに位置データ（監視カメラ２３のＸ，Ｙ座標）を付して処理しているので、管理者の要求に容易に応えることができる。したがって、管理者は、同じ位置の撮影データの経時変化を詳しくチェックすることができ、上記の判断を的確に行うことができる。
【００２９】
以上説明したように、橋梁構造物監視システム１０は、管理者等が現場に足を運ばなくても、監視カメラ２３の撮影データ等に基づいて、橋梁Ｋの構造物の状態を、的確に監視することができる。特に、個々の撮影データに位置データ（監視カメラ２３のＸ，Ｙ座標）を対応付けて構造物状態情報とするので、管理者が重点的に監視したい位置に絞って撮影データを取得することも容易である。
【００３０】
また、橋梁Ｋに監視カメラ２３を設置する構造が非常にシンプルであり、しかも監視カメラ２３を移動させる時、上述した特許文献２の橋体点検装置のようにワイヤロープを移動させる構造ではないので、監視カメラ２３が揺れたりぶれたりしにくい。また、特許文献２の橋体点検装置の場合、ガイド部材を取り付ける一対の橋脚の壁面がそれぞれ平坦で、互いに平行に対向していなければ設置が難しいが、本橋梁構造物監視システム１０の場合は、一対の橋脚Ｋ２の間に２本のワイヤロープ２８を個別に張設すればよいので、橋脚Ｋ２の壁面が平坦でなくてもよく、互いに平行でなくても容易に設置することができる。したがって、汎用性が非常に高く、様々な形態の橋梁Ｋの監視に使用することができる。
【００３１】
なお、本発明の橋梁構造物監視システムは、上記実施形態に限定されず、例えば、台車の走行体は、ワイヤロープに沿って移動できるものであればよく、上記のように２つの上車輪３２ａと１つの下車輪３２ｂとでワイヤロープ２８を挟む構造の他、走行体がワイヤロープに吊り下がるよう保持され移動する構造でもよいし、その他の構造でもよい。また、横フレームは一対の走行体の下面又は対向面に取り付けられてもよく、移動体が横フレームに沿って移動できる構造についても、特に限定されない。
【００３２】
上記のワイヤロープ２８の他端２８ａを支持する支持部材４０は、図５に示すように、バネ部材４２に置き換えてもよい。バネ部材４２を使用する場合も、気温の変動によるワイヤロープ２８の伸縮や一対の橋脚Ｋ２の間隔の変化がバネ部材４２によって吸収され、ワイヤロープ２８の張力を適切な範囲に維持することができる。
【００３３】
監視カメラで監視する橋梁の部位も、橋体の下面、橋梁の壁面など特に限定されない。また、移動体に監視カメラを装着するとき、監視カメラの取り付け角度を監視する部位に合わせて固定してもよいし、遠隔操作によって取り付け角度を可変できる構造にしてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０  橋梁構造物監視システム
１２  監視装置
１４  データ収集用ネットワーク
１６  システム管理センタ
１８  利用者用ネットワーク
２０  利用者端末
２２，２２ａ〜２２ｄ  センサ
２３  監視カメラ
２４  近距離ネットワーク
２６  装置本体
２８  ワイヤロープ
３０  台車
３４  走行体
３６  横フレーム
３８  移動体
４０  支持部材
４０ａ  プーリ
４０ｂ  重錘
４２  バネ部材（支持部材）
Ｋ  橋梁
Ｋ１  橋体
Ｋ２  橋梁
【図２】
2015158112.tif 000003
【図３】
2015158112.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図１】
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