(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレストレストコンクリートから発生する弾性波を検知し、検知された弾性波を検知信号に変換する複数のセンサノードと、
前記複数のセンサノードに接続され、前記検知信号を受信するセンサモジュールと、を備え、
前記複数のセンサノードは、稼働状態のセンサノードと、前記稼働状態よりも消費電力を抑えた休止状態のセンサノードと、を含み、
前記稼働状態のセンサノードは、前記プレストレストコンクリート内のＰＣ（Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ  Ｃｏｎｃｒｅｔｅ）ケーブルの破断により発生する第１弾性波を検知し、検知された前記第１弾性波を第１検知信号に変換し、
前記センサモジュールは、前記第１検知信号の大きさが第１閾値以上である場合、前記休止状態のセンサノードを稼働状態にし、
前記休止状態から前記稼働状態にされたセンサノードは、前記第１弾性波の発生後に、前記ＰＣケーブルの再定着によって更に発生する第２弾性波を検知し、検知された前記第２弾性波を第２検知信号に変換する、
検知システム。
【請求項２】
前記センサモジュールは、前記稼働状態のセンサノードの稼働時間が第２閾値以上の場合、前記稼働状態のセンサノードを前記休止状態にし、他の前記休止状態のセンサノードを前記稼働状態にする、
請求項１に記載の検知システム。
【請求項３】
前記休止状態のセンサノードは、前記センサモジュールにより前記稼働状態にされてから第３閾値以上の時間が経過すると、再び前記休止状態に戻る、
請求項１又は２に記載の検知システム。
【請求項４】
前記センサモジュールは、
前記第１検知信号の大きさが前記第１閾値以上であるか否かを比較する比較部と、
前記第１検知信号に所定の演算を行う演算部と、
前記センサノードと前記比較部と前記演算部とに電力を供給可能な電源部と、を備え、
前記電源部は、前記第１検知信号の大きさが前記第１閾値未満の場合、前記稼働状態のセンサノードと前記比較部とを稼働させる電力を供給し、前記休止状態のセンサノードと前記演算部とに前記稼働状態の消費電力よりも低い電力を供給する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検知システム。
【請求項５】
前記休止状態は、消費電力が０の状態であり、
前記センサモジュールは、
前記第１検知信号の大きさが前記第１閾値以上であるか否かを比較する比較部と、
前記第１検知信号に所定の演算を行う演算部と、
前記センサノードと前記比較部と前記演算部とに電力を供給可能な電源部と、を備え、
前記電源部は、前記第１検知信号の大きさが前記第１閾値未満の場合、前記稼働状態のセンサノードと前記比較部とを稼働させる電力を供給し、前記休止状態のセンサノードと前記演算部とに電力を供給しない、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検知システム。
【請求項６】
前記センサモジュールを複数備え、前記複数のセンサモジュールのそれぞれは、いずれかの前記センサノードに接続され、
前記第１検知信号の大きさが前記第１閾値以上の場合、前記休止状態のセンサノードを前記稼働状態にする復帰信号を、前記休止状態のセンサノードが接続された前記センサモジュールに送信する通信部、
を更に備える請求項１乃至５のいずれか１項に記載の検知システム。
【請求項７】
前記所定の演算は、前記第１及び第２検知信号の発生数をカウントし、カウントを開始してから所定の時間までの前記発生数の推移を示す測定推移曲線が、ＰＣケーブル破断時の前記第１及び第２検知信号の発生数の遷移を示す破断時推移曲線に類似するか否かを判定する演算であり、
前記センサモジュールは、
カウントを開始してから所定の時間までの前記発生数の推移を示す前記測定推移曲線が、前記破断時推移曲線に類似する場合、サーバ装置に警告を送信する通信部、
を更に備える請求項４又は５に記載の検知システム。
【請求項８】
前記所定の演算は、前記第１及び第２検知信号の少なくとも一方から所定のパラメータを算出する演算であり、
前記所定のパラメータをサーバ装置に送信する通信部、
を更に備える請求項４又は５に記載の検知システム。
【請求項９】
稼働状態のセンサノードと、前記稼働状態よりも消費電力を抑えた休止状態のセンサノードと、を含む複数のセンサノードを備える検知システムの検知方法であって、
稼働状態のセンサノードが、プレストレストコンクリート内のＰＣ（Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ  Ｃｏｎｃｒｅｔｅ）ケーブルの破断により発生する第１弾性波を検知し、検知された前記第１弾性波を第１検知信号に変換するステップと、
前記複数のセンサノードに接続されたセンサモジュールが、前記稼働状態のセンサノードから前記第１検知信号を受信するステップと、
前記センサモジュールが、前記第１検知信号の大きさが第１閾値以上である場合、前記休止状態のセンサノードを前記稼働状態にするステップと、
前記休止状態から前記稼働状態にされたセンサノードが、前記第１弾性波の発生後に、前記ＰＣケーブルの再定着によって更に発生する第２弾性波を検知し、検知された前記第２弾性波を第２検知信号に変換するステップと、
を含む検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は検知システム及び検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレストレストコンクリートのシース内のグラウトに、工事不良等により空隙があると、その箇所のＰＣケーブル（プレストレストコンクリート（Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ  Ｃｏｎｃｒｅｔｅ）ケーブル）の破断が起こることがある。このＰＣケーブルの破断時に発生する音は、ＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）センサにより検知することが可能である。また破断後しばらくの間、ケーブルとグラウトとが滑って再定着する際の摩擦音等も、ＡＥセンサにより検知することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２５１３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら従来の技術では、プレストレストコンクリート内のＰＣケーブルの破断が、いつ起こるかわからない一瞬の事象であり、ＰＣケーブルが安定な状態に再定着した後は、プレストレストコンクリートの強度が低下していることを示す異常が検出されないので、ＡＥセンサを常に稼働させておく必要があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の検知システムは、複数のセンサノードと、センサモジュールと、を備える。複数のセンサノードは、プレストレストコンクリートから発生する弾性波を検知し、検知された弾性波を検知信号に変換する。センサモジュールは、前記複数のセンサノードに接続され、前記検知信号を受信する。前記複数のセンサノードは、稼働状態のセンサノードと、前記稼働状態よりも消費電力を抑えた休止状態のセンサノードと、を含む。前記稼働状態のセンサノードは、前記プレストレストコンクリート内のＰＣ（Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ  Ｃｏｎｃｒｅｔｅ）ケーブルの破断により発生する第１弾性波を検知し、検知された前記第１弾性波を第１検知信号に変換する。前記センサモジュールは、前記第１検知信号の大きさが第１閾値以上である場合、前記休止状態のセンサノードを前記稼働状態にする。前記休止状態から前記稼働状態にされたセンサノードは、前記第１弾性波の発生後に、前記ＰＣケーブルの再定着によって更に発生する第２弾性波を検知し、検知された前記第２弾性波を第２検知信号に変換する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】ポストテンション方式のプレストレストコンクリートの説明図。
【図２】ＰＣケーブル破断時のＡＥ信号発生数の例を示す図。
【図３】実施形態の検知システムの構成の例を示す図。
【図４】実施形態の電力供給状態の例を示す図。
【図５】実施形態のセンサモジュールの構成の例を示す図。
【図６】実施形態の所定の演算の例を示す図。
【図７】実施形態の検知システムの電力供給状態の遷移の例を示す図。
【図８】実施形態の検知システムの消費電力の推移の例を示す図。
【図９】実施形態の稼働状態のセンサノードの変更例を示す図。
【図１０】実施形態のサーバ装置の構成の例を示す図。
【図１１】実施形態の検知方法の例を示すフローチャート。
【図１２】実施形態の復帰判定方法の例を示すフローチャート。
【図１３】実施形態の休止状態のセンサノードの動作例を示すフローチャート。
【図１４】実施形態の警告方法の例を示すフローチャート。
【図１５】実施形態の稼働センサノード決定方法の例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に添付図面を参照して、検知システム及び検知方法の実施形態を詳細に説明する。
【０００８】
はじめに、プレストレストコンクリートの特徴について説明する。
【０００９】
図１はポストテンション方式のプレストレストコンクリート２１の説明図である。プレストレストコンクリート２１は、コンクリート内部に、鉄筋２２及びシース２３を備える。シース２３内には、ＰＣケーブルがグラウトにより固定されている。このＰＣケーブルにより、プレストレストコンクリート２１に所定の圧縮力が付与される。これによりプレストレストコンクリート２１が荷重を受けたときに生じる応力を打ち消すことができるので、プレストレストコンクリート２１にひび割れが生じないようにすることができる。
【００１０】
ここでグラウトの充填不足等によりシース２３内に空隙があると、ＰＣケーブルの腐食や破断等が起こり易くなる。プレストレストコンクリート２１の表面にＡＥセンサを配置することにより、ＰＣケーブルの破断時の音波を検知することができる。具体的には、ＡＥセンサはプレストレストコンクリート２１から発生する音波を検知し、検知された音波を電気信号に変換する。以下、この電気信号をＡＥ信号（検知信号）という。
【００１１】
またプレストレストコンクリート２１の表面にＡＥセンサを複数置くことにより、信号分析の信頼性を上げたり、音波の到達時刻の差等から、ＰＣケーブルの破断位置を特定したりすることができる。
【００１２】
しかしながらＰＣケーブルの破断後は、プレストレストコンクリート２１の強度が弱まるものの、プレストレストコンクリート２１が安定な状態に落ち着くので、後から破断が起こったかどうかをＡＥセンサにより測定することは困難である。したがってＰＣケーブルの破断の瞬間を捉えるには、ＡＥセンサを常に稼働させておく必要がある。
【００１３】
一方、インフラのモニタリングシステムは、長期間にわたって自律的に稼働することが求められるため、消費電力を抑えることが重要である。省電力のために、一定の間隔で間欠的にセンサを起動させるような運用をした場合、ＰＣケーブルの破断の瞬間を逃す可能性が高い。
【００１４】
しかしながらプレストレストコンクリート２１の場合、ＰＣケーブルが破断した後、ＰＣケーブルがシース２３内のグラウトと、安定な状態で再定着する際に、グラウトとの間で摩擦音等を発生する。この際の音はＡＥセンサにより検出可能である。
【００１５】
図２はＰＣケーブル破断時のＡＥ信号発生数の例を示す図である。図２下部のグラフは、図２上部のグラフにより示された破断の瞬間から３０秒経過するまでの領域を拡大したグラフである。図２に示すように、ＡＥセンサは、破断の瞬間から３０秒〜１分に渡り、音波（ＡＥ波）をＡＥ信号として検知することができる。ＡＥセンサが、このＡＥ信号を拾うことにより破断が生じたかどうかを判断することが可能である。
【００１６】
次に上述の図２に示す事象を利用した実施形態の検知システム１について説明する。
【００１７】
図３は実施形態の検知システム１の構成の例を示す図である。検知システム１は、センサモジュール１０−１、センサノード１１ａ−１、センサノード１１ｂ−１、センサノード１１ｃ−１、センサノード１１ｄ−１、センサモジュール１０−２、センサノード１１ａ−２、センサノード１１ｂ−２、センサノード１１ｃ−２、センサノード１１ｄ−２、・・・、及び、センサモジュール１０−ｎ、センサノード１１ａ−ｎ、センサノード１１ｂ−ｎ、センサノード１１ｃ−ｎ、センサノード１１ｄ−ｎを備える。
【００１８】
以下、センサモジュール１０−１、センサモジュール１０−２、・・・、及び、センサモジュール１０−ｎを区別しない場合、単にセンサモジュール１０という。同様に、センサノード１１ａ−１、センサノード１１ｂ−１、センサノード１１ｃ−１、センサノード１１ｄ−１、センサノード１１ａ−２、センサノード１１ｂ−２、センサノード１１ｃ−２、センサノード１１ｄ−２、・・・、及び、センサノード１１ａ−ｎ、センサノード１１ｂ−ｎ、センサノード１１ｃ−ｎ、センサノード１１ｄ−ｎを区別しない場合、単にセンサノード１１という。
【００１９】
センサモジュール１０はセンサノード１１からＡＥ信号（検知信号）を受信し、ＡＥ信号に基づく処理を行う装置である。センサノード１１はプレストレストコンクリート２１から発生する音波を検知し、検知された音波をＡＥ信号に変換する。センサノード１１は、例えばプレストレストコンクリート２１の表面に設置される圧電素子センサである。
【００２０】
なおセンサモジュール１０の数ｎは任意でよい。またセンサモジュール１０に接続されるセンサノード１１の数は４つに限られず任意でよい。またセンサモジュール１０に接続されるセンサノード１１の数は、センサモジュール１０毎に異なっていてもよい。
【００２１】
ここで検知システム１、センサモジュール１０及びセンサノード１１の電力供給状態について説明する。
【００２２】
図４は実施形態の電力供給状態の例を示す図である。
【００２３】
まずセンサノード１１の電力供給状態について説明する。センサノード１１の電力供給状態には、稼働状態及び休止状態がある。稼働状態はセンサノード１１が稼働している状態である。すなわちセンサノード１１がプレストレストコンクリート２１から発生する音波を測定（検知）している状態である。休止状態はセンサノード１１が休止している状態である。すなわちセンサノード１１がプレストレストコンクリート２１から発生する音波を測定（検知）せずに、稼働状態よりも消費電力を抑えた休止状態から、稼働状態に復帰する復帰信号待ちの状態である。
【００２４】
次にセンサモジュール１０の電力供給状態について説明する。センサモジュール１０の電力供給状態には、第１稼働状態、第２稼働状態及び休止状態がある。第１稼働状態は、センサモジュール１０に接続されているセンサノード１１のうち、一部のセンサノード１１が動作し、その他のセンサノード１１は休止している状態である。第２稼働状態は、センサモジュール１０に接続されているセンサノード１１のうち、全てのセンサノード１１が動作している状態である。休止状態は、センサモジュール１０に接続されているセンサノード１１が全て休止している状態である。センサモジュール１０内部の第１稼働状態、第２稼働状態及び休止状態の電力供給状態の詳細については後述する。
【００２５】
次に検知システム１の電力供給状態について説明する。検知システム１の電力供給状態には、第１稼働状態及び第２稼働状態がある。第１稼働状態は、一部のセンサモジュール１０が第１稼働状態であり、その他のセンサモジュール１０が休止状態であり、一部のセンサノード１１が稼働状態であり、その他のセンサノード１１が休止状態である電力供給状態である。第２稼働状態は、全てのセンサモジュール１０が第２稼働状態であり、全てのセンサノード１１が稼働状態である電力供給状態である。
【００２６】
なお上述のセンサモジュール１０及びセンサノード１１の休止状態の消費電力は、稼働状態よりも抑えた消費電力であれば任意でよい。休止状態の消費電力は、例えば０でもよい。すなわち実施形態の説明において休止状態は停止状態を含む。
【００２７】
次に実施形態のセンサモジュール１０の構成の例について説明する。
【００２８】
図５は実施形態のセンサモジュール１０の構成の例を示す図である。センサモジュール１０は、センサノード１１ａ、センサノード１１ｂ、センサノード１１ｃ、及び、センサノード１１ｄと接続されている。センサモジュール１０は、比較部１２、通信部１３、ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ）１４ａ、ＡＦＥ１４ｂ、ＡＦＥ１４ｃ、ＡＦＥ１４ｄ、演算部１５及び電源部１６を備える。
【００２９】
以下、ＡＦＥ１４ａ、ＡＦＥ１４ｂ、ＡＦＥ１４ｃ及びＡＦＥ１４ｄを区別しない場合、単にＡＦＥ１４という。
【００３０】
なおセンサノード１１、比較部１２、ＡＦＥ１４及び演算部１５は、センサモジュール１０の電力供給状態（第１稼働状態、第２稼働状態及び休止状態）に応じて、稼働状態又は休止状態で動作する。
【００３１】
稼働状態のセンサノード１１は、プレストレストコンクリート２１から発生する音波を検知し、検知された音波をＡＥ信号（検知信号）に変換する。
【００３２】
稼働状態のセンサノード１１は、演算部１５が稼働していないとき（センサモジュール１０が第１稼働状態のとき）、ＡＥ信号を比較部１２に送信する。また稼働状態のセンサノード１１は、演算部１５が稼働しているとき（センサモジュール１０が第２稼働状態のとき）、ＡＥ信号をＡＦＥ１４に送信する。
【００３３】
休止状態のセンサノード１１は、演算部１５が復帰信号を受信するまで待機する。休止状態のセンサノード１１の電力供給状態は、演算部１５が復帰信号を受信すると稼働状態に移行する。
【００３４】
なおＰＣケーブルの破断に起因する一連のＡＥ信号が、３０秒〜１分程度続くのに対して、復帰信号により休止状態のセンサノード１１が復帰するまでの時間はミリ秒オーダーである。そのため破断後にセンサノード１１を復帰させても、ＡＥ信号を検知することができる。
【００３５】
休止状態から稼働状態に復帰したセンサノード１１は、復帰してから第３閾値以上の時間が経過すると再び休止する。なお第３閾値は任意でよい。第３閾値は、例えば３０秒〜１分である。
【００３６】
比較部１２は、センサモジュール１０が第１稼働状態のとき、センサノード１１からＡＥ信号を受け付ける。比較部１２はＡＥ信号の大きさが第１閾値以上であるか否かを比較する。比較部１２は、ＡＥ信号の大きさが第１閾値以上である場合、休止状態のセンサモジュール１０及び休止状態のセンサノード１１を復帰する復帰信号の送信を、通信部１３に要求する。
【００３７】
通信部１３は他の機能ブロック又は他の装置と通信する。例えばセンサモジュール１０が第１稼働状態の通信部１３は、比較部１２から復帰信号の送信を要求された場合、演算部１５と、休止状態の他のセンサモジュール１０の通信部１３と、に復帰信号を送信する。休止状態の他のセンサモジュール１０の通信部１３は、復帰信号を受信すると、復帰信号を演算部１５に入力する。なお通信部１３の通信方式は、有線でも無線でもよい。
【００３８】
ＡＦＥ１４は、センサモジュール１０が第２稼働状態のとき、センサノード１１からＡＥ信号を受け付ける。ＡＦＥ１４はＡＥ信号を調整する。ＡＦＥ１４の調整は、例えばＡＥ信号の増幅、及び、ＡＥ信号の雑音成分の除去等である。ＡＦＥ１４は調整されたＡＥ信号を演算部１５に入力する。以下、本実施形態の説明では、調整されたＡＥ信号と、ＡＥ信号との間に本質的な差異はないので、簡単のため、ＡＦＥ１４から出力された信号も単にＡＥ信号という。
【００３９】
演算部１５は演算等の処理を行う。演算部１５は、例えばＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）である。演算部１５は、例えばセンサモジュール１０が第２稼働状態のとき、ＡＦＥ１４からＡＥ信号を受け付ける。演算部１５はＡＥ信号に所定の演算を行い、演算結果に基づく所定のパラメータ又は警告を、通信部１３を介して後述のサーバ装置に送信する。
【００４０】
図６は実施形態の所定の演算の例を示す図である。図６は演算部１５がＡＥ信号の発生数をカウントし、発生数に基づく演算を行う場合の例を示す。演算部１５は、ＡＥ信号の発生数（ＡＥカウント）を、例えばＡＥ波形の振幅が所定の変位を超えた回数によりカウントする。演算部１５はカウントの開始から、所定の時間までの発生数が第４閾値以上であるか否かを判定する。図６の例では、第４閾値は２５０である。また所定の時間は、例えば３０秒〜６０秒である。演算部１５はカウントの開始から所定の時間までの発生数が第４閾値以上である場合、ＡＥ信号の発生数の合計が、第４閾値に達するまで（点Ｐの位置まで）の推移を示す測定推移曲線４１と、図２に例示したＰＣケーブル破断時のＡＥ信号の発生数の合計から作成される破断時推移曲線と、が類似するか否かを判定する。演算部１５は、類似する場合、通信部１３を介して後述のサーバ装置に警告を送信する。
【００４１】
なお発生数に基づく演算は上記に限られない。演算部１５は、例えば第４閾値の判定を行わずに、所定の時間内の発生数に基づく測定推移曲線４１及び破断時推移曲線が類似するか否かを判定してもよい。また演算部１５は、例えばＡＥ信号の発生数の合計の遷移ではなく、所定の時間内のＡＥ信号の発生数の遷移が類似するか否かを判定してもよい。
【００４２】
また演算部１５の処理は、ＡＥ信号の発生数のカウントに限られない。例えば演算部１５はＡＥ波形から所定のパラメータを抽出する処理をしてもよい。所定のパラメータは、例えばＡＥ信号の周波数、ＡＥ信号のエネルギー、及び、ＡＥ波の持続時間等を示すパラメータ等である。
【００４３】
図５に戻り、また演算部１５は、検知システム１が第１稼働状態で動作するときに、稼働状態にするセンサノード１１を決定する。稼働状態にするセンサノード１１を決定する方法の詳細については後述する。
【００４４】
また演算部１５は、復帰信号を受け付けた場合、センサモジュール１０及びセンサノード１１の電力供給状態を変更する。演算部１５は、例えば電源ライン上のスイッチを制御することにより、センサモジュール１０及びセンサノード１１の電力供給状態を変更する。
【００４５】
電源部１６はセンサノード１１、比較部１２、通信部１３、ＡＦＥ１４及び演算部１５に接続されている。電源部１６は、例えば振動発電及び太陽発電等の環境発電モジュール、並びに、電池等である。センサモジュール１０が、休止状態、第１稼働状態及び第２稼働状態である場合の電力供給状態について説明する。
【００４６】
＜センサモジュール１０が休止状態の場合＞
電源部１６は、復帰信号を受信する通信部１３が稼働状態で動作するように電力を供給する。このとき電源部１６は、センサノード１１、比較部１２、ＡＦＥ１４及び演算部１５には、休止状態で動作するように電力を供給する。電源部１６は、演算部１５が、通信部１３を介して、他のセンサモジュール１０から復帰信号を受信したとき、センサモジュール１０が第２稼働状態で動作するように電力を供給する。
【００４７】
＜センサモジュール１０が第１稼働状態の場合＞
電源部１６は、比較部１２、通信部１３、及び、自身に接続された稼働状態のセンサノード１１に電力を供給する。このとき電源部１６は、ＡＦＥ１４、演算部１５、及び、自身に接続された休止状態のセンサノード１１には、休止状態で動作するように電力を供給する。なお、このとき電源部１６は、ＡＦＥ１４、演算部１５、及び、自身に接続された稼働状態以外のセンサノード１１に電力を供給しなくてもよい。センサモジュール１０を第１稼働状態で動作させることにより、検知システム１を長期間、運用させることが可能になる。電源部１６は、演算部１５が復帰信号を受信したとき、センサモジュール１０が第２稼働状態で動作するように電力を供給する。
【００４８】
＜センサモジュール１０が第２稼働状態の場合＞
電源部１６は、センサノード１１、比較部１２、通信部１３、ＡＦＥ１４及び演算部１５に稼働状態で動作するように電力を供給する。
【００４９】
次に実施形態の検知システム１の電力供給状態の遷移の例について説明する。
【００５０】
図７は実施形態の検知システム１の電力供給状態の遷移の例を示す図である。
【００５１】
図７（ａ）は検知システム１が第１稼働状態である場合の例を示す。センサノード１１ａ−１は稼働状態である。センサノード１１ａ−１以外のセンサノード１１は休止状態である。またセンサモジュール１０−１は第１稼働状態である。センサモジュール１０−１以外のセンサモジュール１０は休止状態である。
【００５２】
図７（ｂ）はセンサモジュール１０−１が復帰信号を送信する場合の例を示す。センサモジュール１０−１の通信部１３は、比較部１２がセンサノード１１ａ−１から受信したＡＥ信号の大きさが第１閾値以上である場合、演算部１５と、休止状態の他のセンサモジュール１０の通信部１３と、に復帰信号を送信する。休止状態の他のセンサモジュール１０の通信部１３は、復帰信号を受信すると、復帰信号を演算部１５に入力する。これにより検知システム１の電力供給状態が第１稼働状態から第２稼働状態に遷移する。
【００５３】
図７（ｃ）は検知システム１が第２稼働状態である場合の例を示す。全てのセンサノード１１は稼働状態である。また全てのセンサモジュール１０は第２稼働状態である。
【００５４】
図７（ｄ）は検知システム１が第２稼働状態から第１稼働状態に遷移した場合の例を示す。図７（ｄ）の例は、検知システム１が再び図７（ａ）と同じ第１稼働状態に戻る場合の例である。
【００５５】
次に図７の電力供給状態の遷移に対応する検知システム１の消費電力の推移の例について説明する。
【００５６】
図８は実施形態の検知システム１の消費電力の推移の例を示す図である。図８の（ａ）は、検知システム１の電力供給状態が図７（ａ）の場合に対応する。すなわち検知システム１が第１稼働状態であるので、消費電力が低い状態で一定になる。図８の（ｂ）は、検知システム１の電力供給状態が図７（ｂ）の場合に対応する。すなわち休止状態のセンサモジュール１０、及び、休止状態のセンサノード１１が復帰信号を受信することにより、休止状態のセンサモジュール１０の電力供給状態が第２稼働状態に移行し、休止状態のセンサノード１１の電力供給状態が稼働状態に移行する。そのため検知システム１の消費電力が徐々に上がる。図８の（ｃ）は、検知システム１の電力供給状態が図７（ｃ）の場合に対応する。すなわち全てのセンサモジュール１０が第２稼働状態になり、全てのセンサノード１１が稼働状態になるので、検知システム１の消費電力が高い状態で一定になる。図８の（ｄ）は、検知システム１の電力供給状態が図７（ｄ）の場合に対応する。すなわち検知システム１が再び図７（ａ）と同じ第１稼働状態に戻るので、再び消費電力が低い状態で一定になる。
【００５７】
なお上述の図７（ｄ）では、検知システム１が再び図７（ａ）と同じ第１稼働状態に戻る場合の例について説明した。しかしながら検知システム１は、稼働状態にするセンサノード１１を変更してもよい。
【００５８】
稼動状態のセンサノード１１は、ある程度破断位置から離れていても、破断の瞬間のＡＥ信号を検知できる範囲にあれば、稼働状態のセンサノード１１に接続されたセンサモジュール１０が、十分な早さで休止状態のセンサノード１１を起動させることができる。例えば弾性波は、コンクリートや鋼構造物の内部では、約４０００ｍ／ｓ以上の速度で進む。破断位置から半径５０ｍの範囲であれば、破断時の信号は１３ミリ秒程度で到達する。したがって、ある程度広い範囲に配置したセンサノード１１の中で、どのセンサノード１１を稼動状態のセンサノード１１に選んでも、破断検知の性能は大きく変わらない。
【００５９】
図９は実施形態の稼働状態のセンサノード１１の変更例を示す図である。図９は演算部１５が稼働状態のセンサノード１１を、センサノード１１ａ−１からセンサノード１１ａ−２に変更した場合の例を示す。これにより消費される電力の供給元が、センサモジュール１０−１の電源部１６から、センサモジュール１０−２の電源部１６に変更される。この運用によって、特定のセンサモジュール１０に負荷が集中することを防ぎ、また電源部１６の電池等の消耗を分散させることができるので、検知システム１の稼働時間を長くすることができる。
【００６０】
ここで演算部１５が稼働状態のセンサノード１１を決定する方法の例について説明する。
【００６１】
例えばセンサモジュール１０−１の演算部１５をホストセンサモジュールとし、検知システム１の電力供給状態が第２稼働状態から第１稼働状態に移行するときに、センサモジュール１０−１の演算部１５が、稼働状態にするセンサノード１１を決定してもよい。この場合、センサモジュール１０−１の演算部１５の内部、又は図５では図示されていない記憶部に、検知システム１の全てのセンサノード１１の優先度及び稼働時間等の情報を記憶する。
【００６２】
以下、具体的に稼働状態のセンサノード１１を決定する方法について説明する。
【００６３】
例えば演算部１５は、センサモジュール１０の稼働時間に基づいて、検知システム１が第１稼働状態のときに稼働状態にするセンサノード１１を決定してもよい。具体的には、演算部１５は、センサノード１１の稼働時間が第２閾値以上経過した場合、稼働状態のセンサノード１１を変更する。なお第２閾値はセンサモジュール１０の電源部１６の電池容量等に基づいて任意に決定してよい。
【００６４】
また例えば演算部１５は、検知システム１が第２稼働状態から第１稼働状態に遷移する度に、稼働状態にするセンサノード１１をラウンドロビン方式等により順番に変更してもよい。このとき演算部１５は稼働状態のセンサノード１１を、他のセンサモジュール１０に接続されたセンサノード１１に変更することにより、各センサモジュール１０の電源部１６の電力の消費量を分散させることができる。
【００６５】
なお演算部１５は負荷の分散を必ずしも均等に行う必要はない。
【００６６】
例えば環境発電モジュールを電源部１６として搭載した場合、設置した場所によって発電量に偏りが出ることが考えられる。この場合、演算部１５は、発電量の多いセンサモジュール１０に接続されたセンサノード１１を、重点的に稼働状態のセンサノード１１に決定してもよい。これにより検知システム１の各電源部１６で生成される電力を有効に活用することができる。
【００６７】
また例えば演算部１５は、電池交換等のメンテナンスのし易いセンサモジュール１０に接続されたセンサノード１１を頻繁に稼働状態のセンサノード１１に決定してもよい。これにより電源部１６の電池交換等のメンテナンスを容易にする等の運用が可能である。
【００６８】
次に実施形態のサーバ装置の構成について説明する。
【００６９】
図１０は実施形態のサーバ装置３０の構成の例を示す図である。
【００７０】
実施形態のサーバ装置３０は、制御装置３１、主記憶装置３２、補助記憶装置３３、表示装置３４、入力装置３５及び通信装置３６を備える。制御装置３１、主記憶装置３２、補助記憶装置３３、表示装置３４、入力装置３５及び通信装置３６は、バス３７を介して接続されている。
【００７１】
制御装置３１は補助記憶装置３３から主記憶装置３２に読み出されたプログラムを実行する。主記憶装置３２はＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリである。補助記憶装置３３はＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）や光学ドライブ等である。
【００７２】
表示装置３４は情報を表示する。表示装置３４は、例えば通信装置３６が検知システム１から警告を受信したときに、警告に基づく情報を表示する。表示装置３４は、例えば、液晶ディスプレイである。入力装置３５はサーバ装置３０を操作するためのインタフェースである。入力装置３５は、例えばキーボードやマウス等である。通信装置３６は検知システム１と通信するためのインタフェースである。
【００７３】
なお上述のセンサモジュール１０の演算部１５の処理の一部又は全部を、サーバ装置３０の制御装置３１で行ってもよい。例えば通信装置３６が、センサモジュール１０の通信部１３からＡＥ信号の発生数を受信し、制御装置３１が、警告を表示装置３４に表示するか否かを決定する処理を行ってもよい。
【００７４】
次に実施形態の検知システム１の動作方法の例について説明する。
【００７５】
図１１は実施形態の検知方法の例を示すフローチャートである。はじめに、稼働状態のセンサノード１１は、プレストレストコンクリート２１から発生する音波を検知する（ステップＳ１）。次に、稼働状態のセンサノード１１は、音波をＡＥ信号（検知信号）に変換する（ステップＳ２）。次に、稼働状態のセンサノード１１は、ＡＥ信号をセンサモジュール１０に送信する（ステップＳ３）。
【００７６】
図１２は実施形態の復帰判定方法の例を示すフローチャートである。はじめに、比較部１２は、センサモジュール１０が第１稼働状態のとき、センサノード１１からＡＥ信号を受け付ける（ステップＳ１１）。次に、比較部１２は、ＡＥ信号の大きさが第１閾値以上であるか否かを比較する（ステップＳ１２）。ＡＥ信号の大きさが第１閾値以上である場合（ステップＳ１２、Ｙｅｓ）、通信部１３は、演算部１５と、休止状態の他のセンサモジュール１０の通信部１３と、に復帰信号を送信する（ステップＳ１３）。ＡＥ信号の大きさが第１閾値以上でない場合（ステップＳ１２、Ｎｏ）、処理は終了する。
【００７７】
図１３は実施形態の休止状態のセンサノード１１の動作例を示すフローチャートである。はじめに、休止状態のセンサノード１１に接続されたセンサモジュール１０の演算部１５が、復帰信号を受信する（ステップＳ２１）。次に、センサノード１１の電力供給状態は、休止状態から稼働状態に移行する（ステップＳ２２）。稼働状態のセンサノード１１は、プレストレストコンクリート２１を測定する（ステップＳ２３）。具体的には、稼働状態のセンサノード１１は、プレストレストコンクリート２１から発生する音波を検知し、検知された音波をＡＥ信号（検知信号）に変換する。稼働状態のセンサノード１１は、復帰してから第３閾値以上の時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ２４）。復帰してから第３閾値以上の時間が経過していない場合（ステップＳ２４、Ｎｏ）、処理はステップＳ２３に戻る。復帰してから第３閾値以上の時間が経過した場合（ステップＳ２４、Ｙｅｓ）、センサノード１１の電力供給状態は、稼働状態から休止状態に移行する（ステップＳ２５）。
【００７８】
図１４は実施形態の警告方法の例を示すフローチャートである。はじめに、ＡＦＥ１４は、センサモジュール１０が第２稼働状態のとき、センサノード１１からＡＥ信号を受け付ける（ステップＳ３１）。次に、ＡＦＥ１４は、ＡＥ信号を調整する（ステップＳ３２）。次に、演算部１５は、ＡＥ信号の発生数をカウントする（ステップＳ３３）。次に、演算部１５は、カウントの開始から所定の時間までの発生数が第４閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３４）。
【００７９】
カウントの開始から所定の時間までの発生数が第４閾値以上である場合（ステップＳ３４、Ｙｅｓ）、演算部１５は、ＡＥ信号の発生数の合計が、第４閾値に達するまでの推移を示す測定推移曲線と、ＰＣケーブル破断時のＡＥ信号の発生数の合計から作成される破断時推移曲線と、が類似するか否かを判定する（ステップＳ３５）。類似する場合（ステップＳ３５、Ｙｅｓ）、通信部１３は、サーバ装置３０に警告を送信する（ステップＳ３６）。類似しない場合（ステップＳ３５、Ｎｏ）、処理は終了する。
【００８０】
カウントの開始から所定の時間までの発生数が第４閾値以上でない場合（ステップＳ３４、Ｎｏ）、処理は終了する。
【００８１】
なお上述の図１４のフローチャートの説明では、ステップＳ３４で、演算部１５が、発生数が第４閾値以上であるかを判定しているが、演算部１５は、発生数が第４閾値以上であるか否かの判定を行わなくてもよい。またステップＳ３５では、演算部１５は、ＡＥ信号の発生数の合計の遷移ではなく、所定の時間内のＡＥ信号の発生数の遷移が、ＰＣケーブル破断時のＡＥ信号の発生数の遷移と類似するか否かを判定してもよい。
【００８２】
図１５は実施形態の稼働センサノード決定方法の例を示すフローチャートである。センサモジュール１０−１の演算部１５をホストセンサモジュールとし、検知システム１の電力供給状態が第２稼働状態から第１稼働状態に移行するときに、センサモジュール１０−１の演算部１５が、稼働状態にするセンサノード１１を決定する場合について説明する。
【００８３】
はじめに、センサモジュール１０−１の演算部１５は、検知システム１の電力供給状態が第２稼働状態から第１稼働状態に移行するときに、稼働状態にするセンサノード１１を決定する（ステップＳ４１）。次に、センサモジュール１０−１の演算部１５は、検知システム１の電力供給状態が第１稼働状態から第２稼働状態に移行し、再び第１稼働状態に移行するときに、稼働状態にしていたセンサノード１１の稼働時間が第２閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４２）。稼働時間が第２閾値以上である場合（ステップＳ４２、Ｙｅｓ）、演算部１５は、センサノード１１の優先度及び稼働時間等の情報に基づいて稼働状態にするセンサノード１１を変更する（ステップＳ４３）。演算部１５は、例えば稼働時間が短く、まだあまり使用されていないセンサノード１１を、稼働状態にするセンサノード１１に決定する。稼働時間が第２閾値以上でない場合（ステップＳ４２、Ｎｏ）、処理は終了する。
【００８４】
以上説明したように、実施形態の検知システム１は、センサモジュール１０と、稼働状態のセンサノード１１と、稼働状態よりも消費電力を抑えた休止状態のセンサノード１１と、を含む。そしてセンサモジュール１０が、ＡＥ信号（検知信号）の大きさが第１閾値以上である場合、休止状態のセンサノード１１を稼働状態にする。これによりＰＣケーブルが破断した後、ＰＣケーブルがシース２３内のグラウトと、安定な状態で再定着する際に、グラウトとの間で摩擦音等を検知することができるので、検知システム１の消費電力を抑えながら、ＰＣケーブルの破断を検知することができる。
【００８５】
なお実施形態の検知システム１を、ＰＣケーブルの破断検知以外の目的で実施してもよい。実施形態の検知システム１は、複数のセンサノード１１を配置した状況で、どのセンサノード１１が稼動状態のセンサノード１１となっても損傷等の検知に問題がない場合、同様に実施可能である。
【００８６】
例えば劣化した任意のコンクリート構造物に荷重が加わった場合、劣化した任意のコンクリート構造物はＡＥ波を発する。コンクリート構造物が荷重によりダメージを受けるほど、荷重の前後にわたって多くのＡＥ波を発する。そのためコンクリート構造物の任意の位置で、稼動状態のセンサノード１１が荷重に伴うＡＥ信号を検知したことをきっかけに他の休止状態のセンサノード１１を復帰させ、荷重後のＡＥ信号の減衰の様子を測定することで、劣化した位置の検出等が可能である。したがって実施形態の検知システム１を、任意のコンクリート構造物に実施しても、検知システム１の消費電力を抑えながら、劣化した位置を特定することができる。
【００８７】
また例えば、地震での構造物の振動等から建造物の損傷を検出する場合、地震によるＰ波を稼動状態のセンサノード１１が検出したのをきっかけとして他の休止状態のセンサノード１１を復帰させることで、その後の地震による建造物の振動を測定することが可能である。稼動状態のセンサノード１１は建造物のどこに配置しても、測定結果への影響は小さいと考えられる。したがって実施形態の検知システム１を、建造物に実施しても、検知システム１の消費電力を抑えながら、劣化した位置を特定することができる。
【００８８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００８９】
以下に、本願原出願の特許査定時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］  プレストレストコンクリートから発生する弾性波を検知し、検知された弾性波を検知信号に変換する複数のセンサノードと、
前記複数のセンサノードに接続され、前記検知信号を受信するセンサモジュールと、を備え、
前記複数のセンサノードは、稼働状態のセンサノードと、前記稼働状態よりも消費電力を抑えた休止状態のセンサノードと、を含み、
前記センサモジュールは、前記検知信号の大きさが第１閾値以上である場合、前記休止状態のセンサノードを稼働状態にし、
前記センサモジュールにより前記稼働状態にされたセンサノードの少なくとも１以上のセンサノードは、前記稼働状態にされてから第２閾値以上の時間が経過すると、再び前記休止状態に戻る、
検知システム。
［２］  前記センサモジュールは、前記稼働状態のセンサノードの稼働時間が第３閾値以上の場合、前記稼働状態のセンサノードを前記休止状態にし、他の前記休止状態のセンサノードを前記稼働状態にする、
［１］に記載の検知システム。
［３］  前記センサモジュールは、
前記検知信号の大きさが前記第１閾値以上であるか否かを比較する比較部と、
前記検知信号に所定の演算を行う演算部と、
前記センサノードと前記比較部と前記演算部とに電力を供給可能な電源部と、を備え、
前記電源部は、前記検知信号の大きさが前記第１閾値未満の場合、前記稼働状態のセンサノードと前記比較部とを稼働させる電力を供給し、前記休止状態のセンサノードと前記演算部とに前記稼働状態の消費電力よりも低い電力を供給する、
［１］又は［２］に記載の検知システム。
［４］  前記休止状態は、消費電力が０の状態であり、
前記センサモジュールは、
前記検知信号の大きさが前記第１閾値以上であるか否かを比較する比較部と、
前記検知信号に所定の演算を行う演算部と、
前記センサノードと前記比較部と前記演算部とに電力を供給可能な電源部と、を備え、
前記電源部は、前記検知信号の大きさが前記第１閾値未満の場合、前記稼働状態のセンサノードと前記比較部とを稼働させる電力を供給し、前記休止状態のセンサノードと前記演算部とに電力を供給しない、
［１］又は［２］に記載の検知システム。
［５］  前記センサモジュールを複数備え、前記複数のセンサモジュールのそれぞれは、いずれかの前記センサノードに接続され、
前記検知信号の大きさが前記第１閾値以上の場合、前記休止状態のセンサノードを前記稼働状態にする復帰信号を、前記休止状態のセンサノードが接続された前記センサモジュールに送信する通信部、
を更に備える［１］乃至［４］のいずれか１項に記載の検知システム。
［６］  前記所定の演算は、前記検知信号の発生数をカウントし、カウントを開始してから所定の時間までの前記発生数の推移を示す測定推移曲線が、ＰＣ（Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ  Ｃｏｎｃｒｅｔｅ）ケーブル破断時の前記検知信号の発生数の遷移を示す破断時推移曲線に類似するか否かを判定する演算であり、
前記センサモジュールは、
カウントを開始してから所定の時間までの前記発生数の推移を示す前記測定推移曲線が、前記破断時推移曲線に類似する場合、サーバ装置に警告を送信する通信部、
を更に備える［３］又は［４］に記載の検知システム。
［７］  前記所定の演算は、前記検知信号から所定のパラメータを算出する演算であり、
前記センサモジュールは、
前記所定のパラメータをサーバ装置に送信する通信部、
を更に備える［３］又は［４］に記載の検知システム。
［８］  情報を検知し、検知された前記情報を検知信号に変換する複数のセンサノードと、
前記複数のセンサノードに接続され、前記検知信号を受信するセンサモジュールと、を備え、
前記複数のセンサノードは、稼働状態のセンサノードと、前記稼働状態よりも消費電力を抑えた休止状態のセンサノードと、を含み、
前記センサモジュールは、前記検知信号の大きさが第１閾値以上である場合、前記休止状態のセンサノードを稼働状態にし、
前記センサモジュールにより前記稼働状態にされたセンサノードの少なくとも１以上のセンサノードは、前記稼働状態にされてから第２閾値以上の時間が経過すると、再び前記休止状態に戻る、
検知システム。
［９］  プレストレストコンクリートから発生する弾性波を検知し、検知された弾性波を検知信号に変換する複数のセンサノードに接続され、前記検知信号を受信するセンサモジュールであって、
前記複数のセンサノードは、稼働状態のセンサノードと、前記稼働状態よりも消費電力を抑えた休止状態のセンサノードと、を含み、
前記センサモジュールは、前記検知信号の大きさが第１閾値以上である場合、前記休止状態のセンサノードを稼働状態にし、前記稼働状態にされたセンサノードの少なくとも１以上のセンサノードを、前記稼働状態にされてから第２閾値以上の時間が経過すると、再び前記休止状態に戻す、
センサモジュール。
［１０］  稼働状態のセンサノードと、前記稼働状態よりも消費電力を抑えた休止状態のセンサノードと、を含む複数のセンサノードを備える検知システムの検知方法であって、
稼働状態のセンサノードが、プレストレストコンクリートから発生する弾性波を検知し、検知された弾性波を検知信号に変換するステップと、
前記複数のセンサノードに接続されたセンサモジュールが、前記稼働状態のセンサノードから前記検知信号を受信するステップと、
前記センサモジュールが、前記検知信号の大きさが第１閾値以上である場合、前記休止状態のセンサノードを稼働状態にするステップと、
前記センサモジュールにより前記稼働状態にされたセンサノードの少なくとも１以上のセンサノードが、前記稼働状態にされてから第２閾値以上の時間が経過すると、再び前記休止状態に戻るステップと、
を含む検知方法。
【符号の説明】
【００９０】
１  検知システム
１０  センサモジュール
１１  センサノード
１２  比較部
１３  通信部
１４  ＡＦＥ
１５  演算部
１６  電源部
３０  サーバ装置
３１  制御装置
３２  主記憶装置
３３  補助記憶装置
３４  表示装置
３５  入力装置
３６  通信装置
３７  バス
【図１】
0006606203.tif 000002
【図２】
0006606203.tif 000003
【図３】
0006606203.tif 000004
【図４】
0006606203.tif 000005
【図５】
0006606203.tif 000006
【図６】
0006606203.tif 000007
【図７】
0006606203.tif 000008
【図８】
0006606203.tif 000009
【図９】
0006606203.tif 000010
【図１０】
0006606203.tif 000011
【図１１】
0006606203.tif 000012
【図１２】
0006606203.tif 000013
【図１３】
0006606203.tif 000014
【図１４】
0006606203.tif 000015
【図１５】
0006606203.tif 000016