(57)【要約】  簡単な構成で構造物等の状態を判定できる判定装置等を提供する。  判定装置１００は、構造物に生じる波動を検出する波動検出手段によって、異なる２つの時点において検出される波動の相関を示す相関特徴量を導出する相関特徴量導出手段と、相関特徴量に基づいて、構造物の状態を判定する判定手段とを有する。
2016013201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物に生じる波動を検出する波動検出手段によって、異なる２つの時点において検出される前記波動の相関を示す相関特徴量を導出する特徴量導出手段と、
前記相関特徴量に基づいて、前記構造物の状態を判定する判定手段とを有する、判定装置。
【請求項２】
前記特徴量抽出手段は、前記異なる２つの時点において検出される前記波動に関する相互相関関数に基づいて前記相関特徴量を導出する、請求項１に記載の判定装置。
【請求項３】
前記特徴量導出手段は、複数の前記異なる２つの時点における前記波動に関する複数の前記相関特徴量を各々導出し、
前記判定手段は、前記複数の相関特徴量に基づいて前記構造物の状態を判定する、請求項１又は２に記載の判定装置。
【請求項４】
前記特徴量導出手段は、前記波動検出手段によって複数の時点において検出される前記波動のうち、各々が隣接する２つの時点において検出される前記波動に関する相関特徴量を導出する、請求項３に記載の判定装置。
【請求項５】
前記判定手段は、前記複数の相関特徴量のうち、基準となる前記相関特徴量との相違が所定の条件を満たす前記相関特徴量が所定の個数より多いか否かを判断することによって、前記構造物の異常の有無を判定する、請求項３又は４に記載の判定装置。
【請求項６】
前記波動の特徴量を抽出する波動特徴量抽出手段を有し、
前記相関特徴量導出手段は、前記波動の特徴量を用いて前記相関特徴量を導出する、請求項１から５のいずれか一項に記載の判定装置。
【請求項７】
複数の相関特徴量導出手段と、複数の部分判定手段とを有し、
前記複数の相関特徴量導出手段の各々は、前記波動特徴量抽出手段により抽出された複数の前記波動の特徴量の各々を用いて前記相関特徴量を導出し、
前記複数の部分判定手段の各々は、前記複数の相関特徴量導出手段の各々のいずれかによって導出された前記相関特徴量に基づいて、前記相関特徴量に関連する構造物の状態を判定し、
前記判定手段は、前記部分判定手段の各々にて判定された、前記相関特徴量に関連する構造物の状態に基づいて、前記構造物の状態を判定する、請求項６に記載の判定装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の判定装置と、
前記波動検出手段とを有する、判定システム。
【請求項９】
構造物に生じる波動を検出する波動検出手段によって、異なる２つの時点において検出される前記波動の相関を示す相関特徴量を導出し、
前記相関特徴量に基づいて、構造物の状態を判定する、判定方法。
【請求項１０】
コンピュータに、
構造物に生じる波動を検出する波動検出手段によって、異なる２つの時点において検出される前記波動の相関を示す相関特徴量を導出する処理と、
前記相関特徴量に基づいて、構造物の状態を判定する処理とを実行させるプログラムを格納した、コンピュータ読み取り可能記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、判定装置、判定方法及びコンピュータ読み取り可能記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
橋や建物などの構造物や、上下水道などの配管は、劣化や自然災害等によって破損等の障害が生じた場合に、人的、経済的に被害をもたらす場合がある。そのため、構造物や配管における劣化等を早期に検出するための技術が開発されている。【０００３】
特許文献１には、構造物の異常を検出する異常検出装置が記載されている。特許文献１に記載の異常検出装置は、複数のセンサから出力される測定値と異常閾値とを比較して、当該測定値が異常であるか否かを判定する。そして、特許文献１に記載の異常検出装置は、測定値が異常であると判定した場合、複数のセンサの組み合わせ毎に、測定値の相関係数を算出し、その相関係数の閾値を超える測定値を出力したセンサの組み合わせを検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−４０７７４号公報
【特許文献２】特開平０６−３２０４５７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に記載の異常検出装置は、異常を検出する場合に、複数のセンサから出力される測定値を用いる。すなわち、特許文献１に記載の異常検出装置は、複数のセンサを必要とする。そのため、特許文献１に記載の異常検出装置等は、構成が複雑になるという課題がある。【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、簡単な構成で構造物等の状態を判定できる判定装置等を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様における判定装置は、構造物に生じる波動を検出する波動検出手段によって、異なる２つの時点において検出される波動の相関を示す相関特徴量を導出する相関特徴量導出手段と、相関特徴量に基づいて、構造物の状態を判定する判定手段とを有する。【０００８】
本発明の一態様における判定方法は、構造物に生じる波動を検出する波動検出手段によって、異なる２つの時点において検出される波動の相関を示す相関特徴量を導出し、相関特徴量に基づいて、構造物の状態を判定する。【０００９】
本発明の一態様におけるコンピュータ読み取り可能記録媒体は、コンピュータに、構造物に生じる波動を検出する波動検出手段によって、異なる２つの時点において検出される波動の相関を示す相関特徴量を導出する処理と、相関特徴量に基づいて、構造物の状態を判定する処理とを実行させるプログラムを非一時的に格納する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、簡単な構成で構造物等の状態を判定できる判定装置等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態における判定装置及び判定システムの構成を示す図である。
【図２Ａ】本発明の第１の実施形態における判定装置が取得する波動信号とその判定装置によって導出される相関特徴量との関係を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の第１の実施形態における判定装置が取得する波動信号とその判定装置によって導出される相関特徴量との関係を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における判定装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態における判定装置及び判定システムの構成を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における判定装置及び判定システムの一構成例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における判定装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３の実施形態における判定装置及び判定システムの構成を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態における判定装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施例１及び２において配管からの流体の漏洩を検知する場合の構成を示す図である。
【図１０Ａ】本発明の実施例１において配管に生じた振動の振動加速度及びその相関特徴量を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明の実施例１において配管に生じた振動の振動加速度及びその相関特徴量を示す図である。
【図１１Ａ】本発明の実施例２において配管に生じた振動の振動加速度及びその相関特徴量を示す図である。
【図１１Ｂ】本発明の実施例２において配管に生じた振動の振動加速度及びその相関特徴量を示す図である。
【図１２】本発明の各実施形態における判定装置等を実現する情報処理装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
本発明の各実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
なお、本発明の各実施形態において、各装置の各構成要素は、機能単位のブロックを示している。各装置の各構成要素は、例えば図１２に示すような情報処理装置５００とソフトウェアとの任意の組み合わせにより実現することができる。情報処理装置５００は、一例として、以下のような構成を含む。
【００１３】
・ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）５０１
・ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）５０２
・ＲＡＭ（Ｒａｍｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）５０３
・ＲＡＭ５０３にロードされるプログラム５０４
・プログラム５０４を格納する記憶装置５０５
・記録媒体５０６の読み書きを行うドライブ装置５０７
・通信ネットワーク５０９と接続する通信インターフェース５０８
・データの入出力を行う入出力インターフェース５１０
・各構成要素を接続するバス５１１
また、各装置の実現方法には様々な変形例がある。例えば、各装置は、専用の装置として実現することができる。また、各装置は、複数の装置の組み合わせにより実現することができる。
【００１４】
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における判定装置及び判定システムの構成を示す図である。図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の第１の実施形態における判定装置が取得する波動信号と、その判定装置によって導出される相関特徴量との関係を示す図である。図３は、本発明の第１の実施形態における判定装置の動作を示すフローチャートである。
【００１５】
図１に示すとおり、本発明の第１の実施形態における判定装置１００は、相関特徴量導出部１１０と、判定部１２０とを有する。相関特徴量導出部１１０は、構造物に生じる波動を検出する波動検出部１０１によって、異なる２つの時点において検出される波動の相関を示す相関特徴量を導出する。判定部１２０は、相関特徴量に基づいて構造物の状態を判定する。
【００１６】
また、図１に示すように、判定装置１００を用いた判定システム１０を構成することができる。判定システム１０は、判定装置１００と、波動検出部１０１とを備える。
【００１７】
判定システムにおいて、波動検出部１０１は、状態の判定対象となる構造物に生じる波動を検出する。構造物に生じる波動は、構造物に生じ、時間変化を示す物理量である。構造物に生じる波動の例として、例えば、振動加速度、振動速度、振動の変位がある。波動検出部１０１は、例えば振動加速度センサ、振動速度センサ、振動変位センサ、水圧センサ等がある。波動検出部１０１として振動加速度センサが用いられる場合、当該振動加速度センサは、例えば圧電式のセンサが用いられる。また、波動検出部１０１は、非接触型のレーザードップラー振動計なども用いられる。なお、波動検出部１０１にて検出される波動に関する信号は、任意の形式でよく、例えばアナログ信号でもよいし、デジタル信号でもよい。また、波動検出部１０１にて検出された波動に関する情報は、例えば任意の通信手段によって判定装置１００に送信される。
【００１８】
判定装置１００において、相関特徴量導出部１１０は、波動検出部１０１によって、異なる２つの時点において検出される波動の相関を示す相関特徴量を導出する。相関特徴量導出部１１０は、相関特徴量として、例えば異なる２つの時点において検出される波動に関する相互相関関数を求める。この場合の具体例として相関特徴量導出部１１０は、相関特徴量として、例えば異なる２つの時点において検出される波動に関する相互相関関数の最大値と判定することができる値（以下、「相関値」とする）を求める。
【００１９】
図２Ａ及び図２Ｂを参照して、相関特徴量導出部１１０が、相関特徴量として、異なる２つの時点において検出される波動に関する相関値を求める例を説明する。なお、図２Ａ及び図２Ｂに示す例において、相関特徴量導出部１１０は、それぞれ間隔をあけて時刻ｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・にて波動検出部１０１によって検知された波動に基づいて相関値を求めるとする。なお、各々の時刻の間の間隔は、一定又は略一定の間隔であってもよいし、例えばイベントトリガなどと連動して計測する場合などのように、異なる間隔であってもよい。
【００２０】
相関特徴量導出部１１０は、一例として、図２Ａに示すように、ある時点において波動検出部１０１によって検知された波動と、その一つ前の時点において波動検出部１０１によって検知された波動とに基づいて相関値を求める。つまり、図２Ａに示すように、相関特徴量導出部１１０は、時刻ｔ０において波動検出部１０１によって検知された波動と、時刻ｔ０に隣接する時刻ｔ１において波動検出部１０１によって検知された波動とに基づいて相関値ｒ０１を求める。同様にして、相関特徴量導出部１１０は、時刻ｔ１において波動検出部１０１によって検知された波動と、時刻ｔ１と隣接する時刻ｔ２において波動検出部１０１によって検知された波動とに基づいて相関値ｒ１２を求める。更に、相関特徴量導出部１１０は、時刻ｔ２において波動検出部１０１によって検知された波動と、時刻ｔ２と隣接する時刻ｔ３において波動検出部１０１によって検知された波動とに基づいて相関値ｒ２３を求める。このようにすることで、相関特徴量導出部１１０は、例えば構造物の異常に起因して構造物に定常的な振動が生じる場合に、大きな値となるような相関値を求めることができる。
【００２１】
相関特徴量導出部１１０は、別の一例として、図２Ｂに示すように、ある時点において波動検出部１０１によって検知された波動と、その他の時点において波動検出部１０１によって検知された波動とに基づいて相関値を求める。すなわち、図２Ｂに示すように、相関特徴量導出部１１０は、時刻ｔ０において波動検出部１０１によって検知された波動と、時刻ｔ１において波動検出部１０１によって検知された波動とに基づいて相関値ｒ０１を求める。同様にして、相関特徴量導出部１１０は、時刻ｔ０において波動検出部１０１によって検知された波動と、時刻ｔ２において波動検出部１０１によって検知された波動とに基づいて相関値ｒ０２を求める。更に、相関特徴量導出部１１０は、時刻ｔ０において波動検出部１０１によって検知された波動と、時刻ｔ３において波動検出部１０１によって検知された波動とに基づいて相関値ｒ０３を求める。このようにすることで、相関特徴量導出部１１０は、例えば構造物の異常に起因して構造物に定常的な振動が生じる場合に、そのことが明確になるような相関値を求めることができる。
【００２２】
判定装置１００において、判定部１２０は、相関特徴量導出部１１０によって導出された相関特徴量に基づいて構造物の状態を判定する。判定部１２０は、相関特徴量導出部１１０によって導出された１つの相関特徴量に基づいて構造物の状態を判定することができる。また、判定部１２０は、相関特徴量導出部１１０によって導出された複数の相関特徴量に基づいて構造物の状態を判定する。
【００２３】
このように、判定部１２０は、相関特徴量に基づいて構造物の状態を判定することで、構造物の状態を判定する場合に、構造物に一時的に生じる外乱振動などのノイズの影響を受ける可能性を小さくすることができる。また、判定部１２０は、波動検出部１０１にて検知される波動の相関特徴量に基づいて構造物の状態を判定することで、波動検出部１０１にて検知される波動の絶対値に依存せずに構造物の状態を判定することができる。
【００２４】
波動検出部１０１にて検知される波動の振幅の絶対値は、構造物の状態に応じて異なる場合がある。例えば、構造物が配管である場合、波動検出部１０１にて検知される波動の振幅の大きさは、波動検出部１０１が設置される配管の径、材質、構造などによって変化する。そのため、例えば、波動検出部１０１にて検知される波動の絶対的な大きさに基づいて構造物の状態を判定する場合には、波動検出部１０１にて検知される波動の振幅に応じて条件を設定する必要がある。これに対して、判定部１２０は、波動検出部１０１にて検知される波動の相関特徴量に基づいて構造物の状態を判定する。したがって、判定部１２０は、利用者が構造物の状態を判定するための条件を設定する手間を軽減することができる。
【００２５】
判定部１２０において、相関特徴量に基づいて構造物の状態を判定する場合のより詳しい例を説明する。判定部１２０は、例えば相関特徴量導出部１１０によって導出された相関特徴量が所定の条件を満たす場合に、構造物の状態に異常がある（又は異常がない）と判定する。具体的な例として、例えば、判定装置１００が配管からの流体の漏洩有無を判定する場合において、相関特徴量導出部１１０によって相関特徴量として相関値が所定の閾値を超える場合に配管から流体が漏洩していると判定する。
【００２６】
これは、配管からの流体の漏洩などのように、構造物に異常が生じている場合には、その異常に起因して定常的な振動が生じることがあるからである。構造物に定常的な振動が生じる場合には、相関特徴量導出部１１０によって求められる相関値が大きな値を示す場合がある。そのため、判定部１２０は、相関値が所定の閾値を超えるか否かを判定することで、配管からの流体の漏洩のように、構造物に異常が生じていることを判定することができる。
【００２７】
判定部１２０において、相関特徴量に基づいて構造物の状態を判定する場合の別の例として、判定部１２０は、異なる複数の時点に関して求められた相関特徴量の関係に基づいて、構造物の状態を判定する。
【００２８】
この場合に、判定部１２０は、例えば基準となる相関特徴量と、その他の相関特徴量との関係に基づいて構造物の状態を判定する。すなわち、判定部１２０は、基準となる相関特徴量と、その他の（例えば基準となる相関特徴量より後の時点に関する）相関特徴量との相違が所定の範囲にある場合に、相関特徴量の一致度が高いとする。そして、判定部１２０は、相関特徴量の一致度が高い場合が、例えば連続する所定回の複数の時点における相関特徴量に関して生じる場合に、構造物に異常があると判定することができる。
【００２９】
図２Ａを用いて、この例の詳細を説明する。判定部１２０は、基準となる相関特徴量として、例えば相関特徴量ｒ０１を選択する。そして、判定部１２０は、相関特徴量ｒ０１と、基準となる相関特徴量より後の時点に関する相関特徴量ｒ１２との相関特徴量の一致度が高いか否かを判定する。また、判定部１２０は、相関特徴量ｒ０１と、基準となる相関特徴量より後の時点に関する相関特徴量ｒ２３との相関特徴量の一致度が高いか否かを判定する。判定部１２０は、例えば、この２回の相関特徴量の一致度の高さの判定において、いずれも相関特徴量の一致度が高いと判定される場合に、構造物に異常があると判定することができる。
【００３０】
なお、判定部１２０は、上記の説明において、相関特徴量の一致度の高さを判定する場合において、基準となる相関特徴量を相関特徴量ｒ０１とした。しかしながら、判定部１２０は、任意の相関特徴量を基準となる相関特徴量を選択することができる。例えば、判定部１２０は、相関特徴量の一致度の高さを複数回において判定する場合において、各々異なる相関特徴量を基準となる相関特徴量として求めることができる。また、別の例として、判定部１２０は、所定の条件を満たす（例えば、構造物に異常が生じている可能性があると判断できる閾値を超える）任意の時点に関する相関特徴量を、基準となる相関特徴量として選択することができる。
【００３１】
また、判定部１２０は、異なる複数の時点に関する相関特徴量の関係に基づいて構造物の状態を判定する場合において、上述の例と異なる手順を用いることができる。一例として、判定部１２０は、異なる複数の時点に関して求められた相関特徴量が、例えば連続して所定の条件を満たす場合に、構造物が所定の状態にあると判定することができる。より詳しくは、判定部１２０は、異なる複数の時点に関して求められた相関特徴量が、連続して所定の閾値を下回る場合に、波動検出部１０１によって検知された波動の相関が小さいとして、異常がないと判定することができる。
【００３２】
いずれの場合においても、判定部１２０は、複数の相関特徴量を用いることで、構造物の状態を判定する場合に、構造物に一時的に生じる外乱振動などのノイズの影響を受ける可能性をより小さくすることができる。
【００３３】
続いて、図３を用いて、本実施形態における判定装置１００の動作の一例を説明する。
【００３４】
判定装置１００は、最初に、判定システム１０に備えられる波動検出部１０１にて検知された波動を取得する（ステップＳ１０１）。取得された波動は、後のステップにおいて相関特徴量導出部１１０による相関特徴量の導出のために、相関特徴量導出部１１０における導出手順等に応じて適宜判定装置１００の図示しない記憶部に記憶されてもよい。
【００３５】
続いて、相関特徴量導出部１１０は、ステップＳ１０１にて取得された波動に基づいて、相関特徴量を導出する（ステップＳ１０２）。このステップにおいて、相関特徴量導出部１１０は、上述した任意の手法で相関特徴量を導出することができる。また、このステップにて導出された相関特徴量は、後のステップにおいて判定部１２０による構造物の状態の判定のために、判定部１２０による判定手順等に応じて適宜判定装置１００の図示しない記憶部に記憶されてもよい。
【００３６】
続いて、判定部１２０は、ステップＳ１０２にて導出された相関特徴量に基づいて、構造物の状態を判定する（ステップＳ１０３）。このステップにおいて、判定部１２０は、上述した任意の手法で構造物の状態を判定することができる。判定部１２０によって判定された結果は、適宜判定装置１００の外部に出力される。
【００３７】
以上のとおり、本実施形態における判定装置１００は、構造物に生じる波動の相関特徴量に基づいて、構造物の状態を判定する。より詳しくは、本実施形態における判定装置１００は、一つの波動検出部によって異なる時点において検知される波動に基づいて、構造物の状態を判定することができる。つまり、本実施形態における判定装置１００は、複数の波動検出部が必須ではないため、システムの構成を簡易にすることができる。
【００３８】
また、本実施形態における判定装置１００は、波動検出部１０１によって検知される構造物に生じる波動の絶対的な大きさに関わらず、構造物の状態を判定することができる。したがって、本実施形態における判定装置１００では、構造物の状態を判定する場合における条件の設定等の手間が軽減される。
【００３９】
更に、本実施形態における判定装置１００は、構造物の状態を判定する場合において、一時的に生じる外乱振動等のノイズの影響を小さくすることができる。したがって、本実施形態における判定装置１００は、構造物の状態を高精度に判定することができる。
【００４０】
すなわち、本実施形態における判定装置１００は、簡単な構成で構造物等の状態を判定することができる。また、本実施形態における判定装置１００は、構造物等の状態を精度よく判定することができる。更に、本実施形態における判定システム１０は、同様の効果を奏することができる。
【００４１】
（第２の実施形態）
続いて、本発明の第２の実施形態について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態における判定装置及び判定システムの構成を示す図である。図５は、本発明の第２の実施形態における判定装置及び判定システムの一構成例を示す図である。図６は、本発明の第２の実施形態における判定装置の動作を示すフローチャートである。
【００４２】
図４によると、本発明の第２の実施形態における判定装置２００は、相関特徴量導出部１１０と、判定部１２０と、波動特徴量抽出部１３０とを有する。波動特徴量抽出部１３０は、波動検出部１０１によって検知される波動から特徴量を抽出する。また、本実施形態における相関特徴量導出部１１０は、波動特徴量抽出部１３０において抽出された波動の特徴量を用いて、異なる２つの時点において検出される波動の相関を示す相関特徴量を導出する。
【００４３】
すなわち、本実施形態における判定装置２００は、波動特徴量抽出部１３０を有する点と、相関特徴量導出部１１０が、波動の特徴量を用いて相関特徴量を導出する点が、本発明の第１の実施形態における判定装置１００と異なる。それ以外については、本実施形態における判定装置２００は、本発明の第１の実施形態における判定装置１００と同様の構成を有することができる。
【００４４】
また、本発明の第１の実施形態における判定システム１０と同様にして、本発明の第２の実施形態における判定装置２００を含む判定システム２０を構成することができる。
【００４５】
判定装置２００において、波動特徴量抽出部１３０は、波動検出部１０１によって検知される波動から特徴量を抽出する。波動特徴量抽出部１３０は、波動検出部１０１によって検知される波動から、例えば構造物の状態の判定には無関係なノイズを除去した波動や、構造物の異常に起因して特徴的に発生する波動を特徴量として抽出する。
【００４６】
一例として、波動特徴量抽出部１３０は、波動検出部１０１によって検知される波動から、周波数帯域を制限した波動信号を特徴量として抽出する。この場合において、判定装置２００は、図５に示すように、波動特徴量抽出部１３０を周波数帯域制限部１３１とした判定装置２０１として構成することができる。
【００４７】
周波数帯域制限部１３１は、波動検出部１０１によって検知される波動から、任意の周波数帯域に含まれる波動信号を抽出する。この場合において、先に述べた任意の周波数帯域は、例えば状態の判定対象となる構造物の共振周波数を含む周波数帯域とすることができる。
【００４８】
構造物に異常が生じた場合において、構造物に振動や衝撃が加えられると、構造物の機械特性に応じた特定の周波数である共振周波数において、構造物に共振現象が生じる。共振周波数は、構造物の構造、質量、弾性係数又は密度を含む機械特性に由来する因子で決定される。そのため、構造物の共振周波数を含む周波数帯域において構造物に振動が生じた場合には、構造物に何らかの異常が生じている可能性があると考えられる。したがって、周波数帯域制限部１３１は、状態の判定対象となる構造物の共振周波数を含む周波数帯域の波動信号を抽出することによって、判定部１２０における構造物の状態の判定精度を高めることができる。
【００４９】
なお、周波数帯域制限部１３１は、例えばデジタルフィルタやアナログフィルタによって構成される。また、周波数帯域制限部１３１にて用いられるフィルタは、低域通過フィルタ、高域通過フィルタ、又は帯域通過フィルタが用いられる。また、周波数帯域制限部１３１にて用いられるデジタルフィルタは、次数やフィルタ係数などの設定を変更できる構成であることが好ましい。
【００５０】
また、波動特徴量抽出部１３０にて抽出される特徴量は、上述した特徴量に限られない。波動特徴量抽出部１３０は、例えば相関特徴量導出部１１０において、波動検出部１０１にて検知される波動と比較して相関特徴量の導出を容易にすることができる任意の特徴量を抽出することができる。また、波動特徴量抽出部１３０は、例えば判定部１２０において、波動検出部１０１にて検知される波動と比較して構造物の状態の判定精度を高めることができる任意の特徴量を抽出することができる。これらの場合においても、波動特徴量抽出部１３０は、波動検出部１０１によって検知される波動から任意の周波数帯域に含まれる波動信号を抽出する場合と同様に、判定部１２０における構造物の状態の判定精度を高めることができる。
【００５１】
続いて、図６を用いて、本実施形態における判定装置２００の動作の一例を説明する。
【００５２】
判定装置２００は、最初に、判定システム２０に備えられる波動検出部１０１にて検知された波動を取得する（ステップＳ２０１）。
【００５３】
続いて、波動特徴量抽出部１３０は、ステップＳ２０１にて取得された波動から、特徴量を抽出する（ステップＳ２０２）。このステップにおいて、波動特徴量抽出部１３０は、上述した任意の手法で特徴量を抽出することができる。抽出された特徴量は、後のステップにおいて相関特徴量導出部１１０による相関特徴量の導出のために、相関特徴量導出部１１０における導出手順等に応じて適宜判定装置２００の図示しない記憶部に記憶されてもよい。
【００５４】
続いて、相関特徴量導出部１１０は、ステップＳ２０２において抽出された波動の特徴量から、相関特徴量を導出する（ステップＳ２０３）。このステップにおいて、相関特徴量導出部１１０は、上述した任意の手法で相関特徴量を導出することができる。また、このステップにて導出された相関特徴量は、後のステップにおいて判定部１２０による構造物の状態の判定のために、判定部１２０による判定手順等に応じて適宜判定装置２００の図示しない記憶部に記憶されてもよい。
【００５５】
続いて、判定部１２０は、ステップＳ２０３にて導出された相関特徴量に基づいて、構造物の状態を判定する（ステップＳ２０４）。このステップにおいて、判定部１２０は、上述した任意の手法で構造物の状態を判定することができる。判定部１２０において判定された結果は、適宜判定装置２００の外部に出力される。
【００５６】
なお、判定装置２０１は、上述した判定装置２００と同様の手順にて動作することができる。
【００５７】
以上のとおり、本実施形態における判定装置２００は、波動特徴量抽出部１３０を有する。波動特徴量抽出部１３０は、例えば構造物の状態の判定に無関係なノイズを除去した波動や、構造物の異常に起因して特徴的に発生する波動を特徴量として抽出することができる。そして本実施形態における判定装置２００における判定部１２０は、当該抽出された特徴量を用いて導出された相関特徴量に基づいて、構造物の状態を判定する。したがって、本実施形態における判定装置２００は、本発明の第１の実施形態における判定装置１００と比較して、構造物の状態を高精度に判定することができる。また、本実施形態における判定システム２０は、本実施形態における判定装置２００と同様の効果を奏する。
【００５８】
（第２の実施形態の変形例）
本実施形態における判定装置２００及び判定システム２０は、いくつかの変形例が考えられる。一例として、波動特徴量抽出部１３０は、例えば波動検出部１０１によって検知される波動から、特徴量として周波数帯域を制限した波動信号を特徴量として抽出する場合に、制限する周波数帯域を自動で決定することができる。この場合には、波動特徴量抽出部１３０は、周波数帯域を決定するために、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）やピークサーチ等の手法を用いることができる。
【００５９】
例えば、波動特徴量抽出部１３０は、波動検出部１０１によって検知される振動を、ＦＦＴを用いて周波数スペクトルへ変換する。そして、波動特徴量抽出部１３０は、ピークサーチ機能を用いて、当該周波数スペクトルから振幅が相対的に大きい周波数である卓越周波数を検出する。そして、波動特徴量抽出部１３０は、その卓越周波数を含む周波数帯域範囲の波動を特徴量として抽出する。このようにすることで、波動特徴量抽出部１３０は、特徴量として制限する周波数帯域を自動で設定することができる。
【００６０】
別の変形例として、本実施形態における判定システム２０は、複数の波動検出部１０１を有することができる。この場合において、判定システム２０に含まれる判定装置２００は、複数の波動検出部１０１の各々にて検知される波動に基づいて、それぞれ独立に構造物の状態を判定することができる。そして、判定装置２００は、波動検出部１０１によって検知される振動の特徴量が複数の波動検出部１０１の各々に到達する時刻の差に基づいて、構造物に異常が生じている位置を特定することができる。
【００６１】
（第３の実施形態）
続いて、本発明の第３の実施形態について説明する。図７は、本発明の第３の実施形態における判定装置及び判定システムの構成を示す図である。図８は、本発明の第３の実施形態における判定装置の動作を示すフローチャートである。
【００６２】
図７によると、本発明の第３の実施形態における判定装置３００は、複数の相関特徴量導出部１１０−１から１１０−Ｎと、判定部１２０と、複数の部分判定部１２１−１から１２１−Ｎと、波動特徴量抽出部１３０とを有する。
【００６３】
波動特徴量抽出部１３０は、波動検出部１０１によって検知される波動から複数の特徴量を抽出する。複数の相関特徴量導出部１１０−１から１１０−Ｎの各々は、波動特徴量抽出部１３０により抽出された複数の特徴量の各々のいずれかを用いて相関特徴量を導出する。複数の部分判定部１２１−１から１２１−Ｎの各々は、複数の相関特徴量導出部１１０−１から１１０−Ｎの各々によって導出された相関特徴量に基づいて、相関特徴量に関連する構造物の状態を判定する。判定部１２０は、部分判定部１２１−１から１２１−Ｎの各々にて判定された相関特徴量に関連する構造物の状態に基づいて、その構造物の状態を判定する。
【００６４】
なお、本実施形態における判定装置３００は、それぞれ２つ以上の任意の数の複数の相関特徴量導出部１１０−１から１１０−Ｎ及び複数の部分判定部１２１−１から１２１−Ｎを有することができる。また、複数の相関特徴量導出部１１０−１から１１０−Ｎ及び複数の部分判定部１２１−１から１２１−Ｎの数は同一とすることができる。
【００６５】
また、本発明の第２の実施形態における判定システム２０と同様にして、本発明の第２の実施形態における判定装置３００を含む判定システム３０を構成することができる。
【００６６】
判定装置３００において、波動特徴量抽出部１３０は、波動検出部１０１によって検知される波動から複数の特徴量を抽出する。波動特徴量抽出部１３０は、複数の特徴量として、例えばそれぞれ異なる周波数帯域に制限した複数の波動信号を特徴量として抽出する。すなわち、波動特徴量抽出部１３０は、第１の周波数帯域から第Ｎの周波数帯域までの波動信号を特徴量として抽出する。なお、この場合における異なる周波数帯域は、例えば状態の判定対象となる構造物の特徴に応じて定められる。また、波動特徴量抽出部１３０はこれ以外の特徴量を複数の特徴量として抽出することができる。
【００６７】
なお、判定装置３００は、複数の波動特徴量抽出部１３０を備えることもできる。この場合において、複数の波動特徴量抽出部１３０の各々は、例えばそれぞれ異なる周波数帯域に制限した波動信号をそれぞれ特徴量として抽出する。
【００６８】
判定装置３００において、複数の相関特徴量導出部１１０−１から１１０−Ｎの各々は、波動特徴量抽出部１３０により抽出される複数の特徴量の各々のいずれかを用いて相関特徴量を導出する。複数の相関特徴量導出部１１０−１から１１０−Ｎの各々は、相関特徴量を導出するために用いる、異なる２つの時点において検出される特徴量として、波動特徴量抽出部１３０により抽出された複数の特徴量のうち同じ特徴量を用いる。例えば、波動特徴量抽出部１３０が第１の周波数帯域から第Ｎの周波数帯域までの波動信号を特徴量として抽出する場合、相関特徴量導出部１１０−ｉ（ｉ＝１．．．Ｎ）は、第ｉの周波数帯域に関する相関特徴量を抽出する。なお、複数の相関特徴量導出部１１０−１から１１０−Ｎの各々は、本発明の第２の実施形態における相関特徴量導出部１１０と同様にして、相関特徴量を求めることができる。
【００６９】
判定装置３００において、複数の部分判定部１２１−１から１２１−Ｎは、複数の相関特徴量導出部１１０−１から１１０−Ｎの各々によって導出された相関特徴量に基づいて、各々の相関特徴量に関連する構造物の状態を判定する。例えば、波動特徴量抽出部１３０が第１の周波数帯域から第Ｎの周波数帯域までの波動信号を特徴量として抽出する場合、部分判定部１２１−ｉ（ｉ＝１．．．Ｎ）は、第ｉの周波数帯域に関連する構造物の状態を判定する。複数の部分判定部１２１−１から１２１−Ｎは、例えば本発明の第２の実施形態における判定部１２０と同様にして、構造物の状態を判定する。
【００７０】
判定装置３００において、判定部１２０は、部分判定部１２１−１から１２１−Ｎの各々にて判定された相関特徴量に関連する構造物の状態に基づいて、総合的に構造物の状態を判定する。この場合に、判定部１２０は、任意の方法にて構造物の状態を判定することができる。
【００７１】
構造物の異常を判定する場合の例として、判定部１２０は、複数の部分判定部１２１−１から１２１−Ｎの全てが構造物に異常があると判定した場合に、構造物に異常があると判定することができる。また、判定部１２０は、複数の部分判定部１２１−１から１２１−Ｎの少なくとも一つの構造物に異常があると判定した場合に、構造物に異常があると判定することができる。更に、判定部１２０は、複数の部分判定部１２１−１から１２１−Ｎのうち、構造物に異常があると判定した数が所定の閾値を超える場合に、構造物に異常があると判定することができる。判定部１２０は、これ以外の方法によっても構造物の状態を判定することができる。
【００７２】
本発明の第２の実施形態の説明においても言及したように、構造物に異常が生じた場合において、構造物に振動や衝撃が加えられると、構造物の機械特性に応じた特定の周波数である共振周波数において、構造物に共振現象が生じる。この場合に、共振現象は、共振周波数を含む振動だけではなく、高調波の振動成分を伴う場合がある。そして、高調波の振動成分の周波数は、例えば前述した共振周波数の定数倍である。
【００７３】
そこで、本実施形態における判定装置３００において、波動特徴量抽出部１３０は、例えば複数の特徴量として、それぞれ共振周波数及び高調波の周波数を含む周波数帯域に制限した複数の波動信号を特徴量として抽出する。そして、複数の相関特徴量導出部１１０−１から１１０−Ｎ及び複数の部分判定部１２１−１から１２１−Ｎは、共振周波数及び高調波の周波数の各々に関して相関特徴量の導出及び構造物の状態の判定を行う。このようにすることで、本実施形態における判定装置３００は、例えば構造物の共振周波数だけでなく、その高調波の周波数成分にも基づいて、構造物の状態を判定することができる。したがって、本実施形態における判定装置３００は、より高い精度で構造物の状態を判定することができる。
【００７４】
また、上述した場合において、複数の部分判定部１２１−１から１２１−Ｎの判定結果に基づいて、判定装置３００の判定部１２０は、例えば異常が生じている振動のモードを予想することができる。例えば、一般的な梁構造を有する構造物では、梁軸方向の一次モードの曲げ振動の周波数は、一次モードの縦振動の周波数と異なる。そのため、構造物に異常が生じた場合において、異常が生じている振動のモードに応じて、異常に起因して構造物に生じる振動の周波数が異なる。したがって、例えば複数の部分判定部１２１−１から１２１−Ｎのいずれが構造物に異常が生じたと判定しているかを識別することによって、判定部１２０は、異常が生じている振動のモードを予想することができる。また、異常が生じている振動のモードを予想することができることから、判定部１２０は、例えば異常が生じている個所を特定することも可能となる。
【００７５】
続いて、図８を用いて、本実施形態における判定装置３００の動作の一例を説明する。
【００７６】
判定装置３００は、最初に、判定システム３０に備えられる波動検出部１０１にて検知された波動を取得する（ステップＳ３０１）。
【００７７】
続いて、波動特徴量抽出部１３０は、ステップＳ３０１にて取得された波動から、複数の特徴量を抽出する（ステップＳ３０２）。取得された複数の特徴量は、後のステップにおける相関特徴量の導出のために、適宜判定装置３００の図示しない記憶部に記憶されてもよい。この場合に、複数の特徴量のうち記憶される特徴量は、複数の相関特徴量導出部１１０−１から１１０−Ｎの各々における導出手順等に応じて適宜定められる。
【００７８】
続いて、複数の相関特徴量導出部１１０−１から１１０−Ｎの各々は、ステップＳ３０２において抽出された複数の波動の特徴量の各々から、相関特徴量を導出する（ステップＳ３０３−１〜ステップＳ３０３−Ｎ）。このステップにおいて、複数の相関特徴量導出部１１０−１から１１０−Ｎの各々は、上述した任意の手法で相関特徴量を導出することができる。各々のステップにて導出された相関特徴量は、後のステップにおける構造物の状態の判定のために、適宜判定装置３００の図示しない記憶部に記憶されてもよい。この場合に、記憶される相関特徴量は、複数の部分判定部１２１−１から１２１−Ｎの各々における判定手順等に応じて適宜定められる。また、複数の相関特徴量導出部１１０−１から１１０−Ｎにおいて、ステップＳ３０３−１〜ステップＳ３０３−Ｎのそれぞれは、任意の順番で実行される。
【００７９】
続いて、複数の部分判定部１２１−１から１２１−Ｎの各々は、ステップＳ３０３−１からステップＳ３０３−Ｎの各々にて導出された相関特徴量に基づいて、当該相関特徴量に関する構造物の状態を判定する（ステップＳ３０４−１〜ステップＳ３０４−Ｎ）。このステップにおいて、複数の部分判定部１２１−１から１２１−Ｎの各々は、上述した任意の手法で当該相関特徴量に関する構造物の状態を判定することができる。なお、複数の判定部１２１−１から１２１−Ｎにおいて、ステップＳ３０４−１〜ステップＳ３０４−Ｎのそれぞれは、任意の順番で実行される。
【００８０】
最後に、判定部１２０は、ステップＳ３０４−１〜ステップＳ３０４−Ｎの各々において、各々の相関特徴量に関する構造物の状態の判定結果に基づいて、構造物の状態を判定する（ステップＳ３０５）。このステップにおいて、判定部１２０は、上述した任意の手法で構造物の状態を判定することができる。
【００８１】
以上のとおり、本実施形態における判定装置３００は、複数の相関特徴量導出部１１０−１から１１０−Ｎ及び複数の部分判定部１２１−１から１２１−Ｎを有する。そして、本実施形態における判定装置３００は、この構成から、複数の特徴量に基づいて構造物の状態を判定することができる。したがって、本実施形態における判定装置３００は、例えば本発明の第２の実施形態における判定装置２００と比較して、構造物の状態を高精度に判定することができる。また、本実施形態における判定システム３０は、本実施形態における判定装置３００と同様の効果を奏する。
【００８２】
（第３の実施形態の変形例）
本実施形態における判定装置３００及び判定システム３０は、いくつかの変形例が考えられる。
【００８３】
一例として、波動特徴量抽出部１３０は、第２の実施形態の変形例と同様にして、特徴量として周波数帯域を制限した波動信号を特徴量として抽出する場合に、制限する複数の周波数帯域を自動で決定することができる。この場合において、波動特徴量抽出部１３０は、例えば複数の卓越周波数を検出する。そして、波動特徴量抽出部１３０は、検出された複数の卓越周波数を含む周波数帯域における波動の各々を複数の特徴量として抽出する。このようにすることで、波動特徴量抽出部１３０は、特徴量として制限する複数の周波数帯域の各々を自動で設定することができる。
【００８４】
なお、本発明の第２の実施形態における判定装置２００及び判定システム２０に対するこれ以外の変形例は、本実施形態における判定装置３００及び判定システム３０に対しても適用される。
（本発明における判定装置等の適用例）
本発明の各実施形態における判定装置及び判定システムは、種々の判定対象に適用することができる。
【００８５】
一つの適用例として、本発明の各実施形態における判定装置等は、配管の漏洩検知に用いることができる。この場合において、検知対象となる配管は、例えば、取水管、導水管、給水管を含む水道管等がある。また、判定システムの波動検出部は、配管に生じる波動を検知するために、これらの配管や、配管等に付随する消火栓、止水弁やマンホールに取付けられる。
【００８６】
これらの配管に異常が生じ、配管の内部の流体が漏洩する場合には、配管に当該漏洩に起因する振動が生じる。この振動は、連続的に生じ、かつ、連続して生じる振動において、周波数や振幅が、時間的に類似する場合が多い。そのため、当該振動を本発明の各実施形態における判定システムの波動検出部で検知すると、判定装置によって導出される相関特徴量の値は、漏洩が生じていない場合と比較して大きくなる場合が多い。
【００８７】
したがって、本発明の各実施形態における判定装置等は、例えば当該相関特徴量の値の大きさに基づいて配管の漏洩を検知することができる。また、本発明の各実施形態における判定装置等は、例えば当該相関特徴量の値の大きさに基づいて配管の漏洩を検知するため、外部から一時的に生じた外乱振動と、配管の漏洩に起因する振動とを区別して検知することができる。
【００８８】
別の一つの適用例として、本発明の各実施形態における判定装置等は、建物への侵入検知に用いることができる。この場合において、検知対象は、例えば、建物の窓枠、窓ガラス、扉、建物の床面、建物の柱等がある。また、判定システムの波動検出部は、建物に生じる波動を検知するために、上述した建物の各部位に取付けられる。
【００８９】
建物に対して侵入が行われる場合には、例えば、窓や錠の破壊、窓や扉の開錠、または窓や扉の開閉等の行為が生じる。そして、窓や扉などの建物の各部位に、これらの行為に起因する振動が生じる。これらの振動は、周波数や振幅が通常の窓や扉の開閉時の振動と異なる場合がある。また、これらの振動の継続期間は、通常の窓や扉の開閉時と異なる場合がある。そのため、当該振動を本発明の各実施形態における判定システムの波動検出部で検知すると、判定装置によって導出される相関特徴量の値は、建物への侵入ではない場合と比較して相違が生じる場合がある。
【００９０】
したがって、本発明の各実施形態における判定装置等は、当該相関特徴量に基づいて、建物への意図しない侵入を検知することができる。また、本発明の各実施形態における判定装置等は、例えば当該相関特徴量に基づいて建物への侵入を検知するため、何らかの要因で建物に一時的に生じる振動と、建物への侵入に起因する振動を区別して検知することができる。更に、本発明の各実施形態における判定装置等は、同様の理由によって、正常な窓や扉の開閉等に伴う振動と、建物への侵入に起因する振動を区別して検知することができる。
【００９１】
更に別の一つの適用例として、本発明の各実施形態における判定装置等は、構造物の劣化検知に用いることができる。この場合において、検知対象となる構造物は、例えばビルや住宅などの建物、各種の橋等がある。判定システムの波動検出部は、例えば建物に生じる波動を検知するために、建物の壁、柱、梁、床、基礎部分に設けられる。判定システムの波動検出部は、例えば橋に生じる波動を検知するために、橋の橋脚、橋台、橋桁等に取付けられる。
【００９２】
これらの構造物に劣化が生じると、例えば当該劣化に起因する振動が生じる。また、劣化が生じたこれらの構造物に対して外部から衝撃が加えられる場合、当該衝撃によって構造物に生じる振動は、構造物に劣化が生じていない場合と異なる場合がある。そのため、当該振動を本発明の各実施形態における判定システムの波動検出部で検知すると、判定装置によって導出される相関特徴量の値は、構造物に劣化が生じていない場合と比較して相違が生じる場合がある。
【００９３】
したがって、本発明の各実施形態における判定装置等は、当該相関特徴量に基づいて構造物を検知することができる。また、本発明の各実施形態における判定装置等は、例えば当該相関特徴量に基づいて構造物の劣化を検知するため、外部から一時的に生じた外乱振動と、構造物の劣化に起因する振動とを区別して検知することができる。
（実施例１）
次に、本発明における判定システムを構造物の異常の判定に用いた例を説明する。構造物の異常の判定の例として、配管からの流体の漏洩を検知する場合を説明する。図９は、本実施例において配管からの流体の漏洩を検知する場合の構成を示す図である。図１０Ａ及び図１０Ｂは、本実施例において配管に生じた振動の振動加速度及びその相関特徴量を示す図である。
【００９４】
図９に示す本実施例の構成において、判定システム８０に含まれる判定装置８００は、本発明の第１の実施形態における判定装置１００と同様の構成とした。また、判定システム８０に含まれる波動検出部８０１は、圧電式の加速度センサとした。また、図９に示す本実施例の構成において、漏洩の検知対象となる配管は、金属管８５０と、ポンプ８５１と、栓８５２によって構成される。金属管８５０は、一例として、長さ５００ｍｍ（ミリメートル）、外径７．２ｍｍ、内径６．０ｍｍである管を用いた。金属管８５０の一端に、ポンプ８５１が設けられた。また、金属管８５０の他端は、栓８５２にて封止した。また、金属管８５０の一端から２５０ｍｍの箇所に、漏洩の例として漏洩孔８５３が設けられた。
【００９５】
本実施例では、このような配管において、ポンプ８５１は金属管８５１の内部に水を送るように動作した。そして、判定システム８０は、振動検出部８０１によって、一定間隔毎に波動である配管の振動加速度を検知した。当該検知は、時刻ｔ１からｔ６まで６回実施した。なお、１回目及び２回目の検知（時刻ｔ１及びｔ２）では、漏洩孔８５３を粘着テープで塞いで金属管８５０からの水の漏洩が生じないようにした。３回目（時刻ｔ３）以降の検知では、当該粘着テープを外すことで漏洩孔を開放し、金属管８５０からの水の漏洩が生じるようにした。
【００９６】
図１０Ａは、各々の時刻において波動検出部８０１が検知した振動加速度の最大値を表す。なお、図１０Ａにおいて、横軸は時刻である。また、図１０Ｂにおいて、縦軸は上述した振動加速度の最大値を規格化した値である。この規格化では、金属管８５０から漏洩が生じていると判断できる振動加速度の最大値の大きさを１とした。この場合に、時刻ｔ１においては、漏洩が生じないように漏洩孔８５３を塞いだにもかかわらず、振動加速度の最大値は、金属管８５０から漏洩が生じていると判断できる振動加速度を超えている。これは、波動検出部８０１が、時刻ｔ１において計測する際に、波動検出部８０１の計測値に突発的なノイズが混入したためと考えられる。そのため、例えば振動加速度の最大値が所定の閾値を超えた場合に金属管８５０から漏洩が生じていると判定する場合、時刻ｔ１において、実際には漏洩が無いにも関わらず、金属管８５０から漏洩が生じていると判定する可能性がある。
【００９７】
図１０Ｂは、各々の時刻において、判定装置８００に含まれる相関特徴量導出部（不図示）が、波動検出部８０１が検知した振動加速度に基づいて導出した相関特徴量である相関値を表す。なお、この場合に、判定装置８００に含まれる相関特徴量導出部は、ある時刻における相関値を、その時刻における振動加速度の最大値と、その時刻の１つ前の時刻における振動加速度の最大値を用いて求めた。また、図１０Ｂにおいて、横軸は時刻である。また、図１０Ｂにおいて、縦軸は上述した相関値を規格化した値である。この規格化では、金属管８５０から漏洩が生じていると判断できる相関値の大きさを１とした。
【００９８】
図１０Ｂにおいて、漏洩がないとした時刻（ｔ１及びｔ２）における振動加速度に基づいて導出した相関値（時刻ｔ２における△印）は、金属管８５０から漏洩が生じていると判断できる値と比較しても小さいことが分かる。これは、漏洩が生じていない場合において金属管８５０に生じる振動は、不規則なノイズが支配的であることから、各々の時刻において計測した振動加速度の相関が小さいためと考えられる。そのため、時刻ｔ１にて大きな振動加速度を検知した場合でも、時刻ｔ２における振動加速度との相関値においては、その大きな振動加速度の影響は表れていないといえる。
【００９９】
同様に、漏洩がないとした時刻ｔ２における振動加速度の時間的な変化を表す時間波形と、漏洩があるとした時刻ｔ３における振動加速度の時間波形との相関値（時刻ｔ３における△印）は、漏洩が生じていると判断できる値と比較して小さいことが分かる。これは、不規則なノイズによって生じる振動と、漏洩によって生じる振動とでは、振動波形が変化し、相関が小さいためであると考えられる。
【０１００】
一方、図１０Ｂにおいて、漏洩があるとした時刻（ｔ３からｔ６）における振動加速度に基づき導出した相関値（時刻ｔ４からｔ６における△印）は、漏洩がないとした時刻における相関値と比べると大きいことが分かる。これは、漏洩が生じている場合において金属管８５０に生じる振動は、漏洩に起因する相対的に変化の小さい振動波形が支配的であることから、各々の時刻において計測した振動加速度の相関が大きいためと考えられる。そして、この場合における相関値は、金属管８５０から漏洩が生じていると判断できる値である１を超えているため、判定装置８００は、金属管８５０から漏洩が生じていると判断することができる。
【０１０１】
すなわち、本実施例における判定システム８０を用いることによって、誤判定の可能性が低減される。
（実施例２）
次に、本発明における判定システムを構造物の異常の判定に用いた例を説明する。図１１Ａ及び図１１Ｂは、本実施例において配管に生じた振動の振動加速度及びその相関特徴量を示す図である。なお、図１１Ａ及び図１１Ｂの縦軸や横軸が示す内容等は、それぞれ図１０Ａ及び図１０Ｂの縦軸や横軸が示す内容等と同様である。
【０１０２】
本実施例の構成は、図９に示すとおりであり、実施例１と基本的には同様である。実施例１との相違点として、本実施例では、判定システム８０に含まれる判定装置８００は、本発明の第２の実施形態における判定装置２００と同様の構成とした。そして、判定装置８００に含まれる波動特徴量抽出部は、波動検出部８０１にて検知した振動の周波数帯域を制限するように動作した。本実施例のそれ以外の構成及び判定システム８０による判定動作等は、実施例１と同様にした。
【０１０３】
図１１Ａによると、本実施例においても、時刻ｔ１においては、漏洩が生じないように漏洩孔８５３を塞いだにもかかわらず、振動加速度の最大値は、金属管８５０から漏洩が生じていると判断できる振動加速度を超えている。そのため、例えば振動加速度の最大値が所定の閾値を超えた場合に金属管８５０から漏洩が生じていると判定する場合、時刻ｔ１において、実際には漏洩が無いにも関わらず、金属管８５０から漏洩が生じていると判定する可能性がある。
【０１０４】
図１１Ｂにおいて、漏洩がないとした時刻（ｔ１及びｔ２）における振動加速度に基づいて導出した相関値（時刻ｔ２における△印）は、金属管８５０から漏洩が生じていると判断できる値と比較して小さいことが分かる。
【０１０５】
同様に、漏洩がないとした時刻ｔ２における振動加速度の時間波形と、漏洩があるとした時刻ｔ３における振動加速度の時間波形との相関値（時刻ｔ３における△印）は、漏洩が生じていると判断できる値と比較して小さいことが分かる。
【０１０６】
また、図１１Ｂにおいて、漏洩があるとした時刻（ｔ３からｔ６）における振動加速度に基づき導出した相関値（時刻ｔ４からｔ６における△印）は、漏洩がないとした時刻における相関値と比べると大きいことが分かる。そして、この場合における相関値は、金属管８５０から漏洩が生じていると判断できる値である１を超えているため、判定装置８００は、金属管８５０から漏洩が生じていると判断することができる。
【０１０７】
更に、図１１Ｂにおいて、漏洩があるとした時刻（ｔ３からｔ６）における振動加速度に基づき導出した相関値（時刻ｔ４からｔ６における△印）の変動の様子を表す変動係数は、０．０４であった。一方、図１０Ｂにおいて、漏洩があるとした時刻（ｔ３からｔ６）における振動加速度に基づき導出した相関値（時刻ｔ４からｔ６における△印）の変動の様子を表す変動係数は、０．１０であった。すなわち、本実施例における判定装置８００は、実施例１における判定装置８００と比較して、例えば漏洩がある場合において、安定してより大きな相関値を求めることができるといえる。これは、本実施例における判定装置８００は、波動特徴量抽出部によって波動の周波数帯域を制限することによって、漏洩に起因する振動以外の外乱やノイズを除去するためであると考えられる。すなわち、本実施例における判定装置８００は、外乱やノイズが除去された振動に基づいて相関特徴量を導出することによって、相関特徴量の導出対象となる振動に相関がある場合に、精度よく大きな相関特徴量の最大値を求めることができる。
【０１０８】
したがって、本実施例における判定システム８０を用いることによって、実施例１と同様に、誤判定の可能性が低減される。また、本実施例における判定システム８０は、配管からの流体の漏洩有無等の構造物の状態を、精度よく判定することができる。
【０１０９】
以上、実施形態及び実施例を参照して本願発明を説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、各実施形態及び各実施例における構成は、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、互いに組み合わせることが可能である。
【０１１０】
この出願は、２０１４年７月２３日に出願された日本出願特願２０１４−１５００４２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【０１１１】
この発明の一部又は全部は、以下のように記載されうるが、これに限られない。
（付記１）
構造物に生じる波動を検出する波動検出手段によって、異なる２つの時点において検出される前記波動の相関を示す相関特徴量を導出する特徴量導出手段と、
前記相関特徴量に基づいて、前記構造物の状態を判定する判定手段とを有する、判定装置。
（付記２）
前記特徴量抽出手段は、前記異なる２つの時点において検出される前記波動に関する相互相関関数に基づいて前記相関特徴量を導出する、付記１に記載の判定装置。
（付記３）
前記特徴量導出手段は、複数の前記異なる２つの時点における前記波動に関する複数の前記相関特徴量を各々導出し、
前記判定手段は、前記複数の相関特徴量に基づいて前記構造物の状態を判定する、付記１又は２に記載の判定装置。
（付記４）
前記特徴量導出手段は、前記異なる２つの時点のうち、少なくとも一方の時点がそれぞれ異なる複数の前記異なる２つの時点における前記波動に関する複数の前記相関特徴量を各々導出する、付記３に記載の判定装置。
（付記５）
前記特徴量導出手段は、前記波動検出手段によって複数の時点において検出される前記波動のうち、各々が隣接する２つの時点において検出される前記波動に関する相関特徴量を導出する、付記３に記載の判定装置。
（付記６）
前記判定手段は、前記複数の相関特徴量のうち、基準となる前記相関特徴量との相違が所定の条件を満たす前記相関特徴量が所定の個数より多いか否かを判断することによって、前記構造物の異常の有無を判定する、付記３から５のいずれか一項に記載の判定装置。
（付記７）
前記判定手段は、前記相関特徴量が所定の条件を満たすか否かを判断することによって、前記構造物の異常の有無を判定する、付記１から６のいずれか一項に記載の判定装置。
（付記８）
前記波動の特徴量を抽出する波動特徴量抽出手段を有し、
前記相関特徴量導出手段は、前記波動の特徴量を用いて前記相関特徴量を導出する、付記１から７のいずれか一項に記載の判定装置。
（付記９）
前記波動特徴量抽出手段は、前記波動の周波数帯域を制限した波動を前記特徴量とする、付記８に記載の判定装置。
（付記１０）
前記波動特徴量抽出手段は、前記波動の周波数帯域を、前記構造物の共振周波数を含む周波数帯域に制限した波動を前記特徴量とする、付記９に記載の判定装置。
（付記１１）
複数の相関特徴量導出手段と、複数の部分判定手段とを有し、
前記複数の相関特徴量導出手段の各々は、前記波動特徴量抽出手段により抽出された複数の前記波動の特徴量の各々を用いて前記相関特徴量を導出し、
前記複数の部分判定手段の各々は、前記複数の相関特徴量導出手段の各々のいずれかによって導出された前記相関特徴量に基づいて、前記相関特徴量に関連する構造物の状態を判定し、
前記判定手段は、前記部分判定手段の各々にて判定された、前記相関特徴量に関連する構造物の状態に基づいて、前記構造物の状態を判定する、付記８から１０のいずれか一項に記載の判定装置。
（付記１２）
前記波動特徴量抽出手段は、前記波動の周波数帯域をそれぞれ異なる複数の周波数帯域に制限した波動の各々を、複数の前記波動の特徴量として抽出する、付記８に記載の判定装置。
（付記１３）
前記波動特徴量抽出手段は、前記波動の周波数帯域を、各々が前記構造物の共振周波数又は前記共振周波数に関する高調波の周波数のいずれかを含む複数の周波数帯域に制限した波動の各々を、複数の前記波動の特徴量として抽出する、付記８に記載の判定装置。
（付記１４）
付記１から１３のいずれか一項に記載の判定装置と、
前記波動検出手段とを有する、判定システム。
（付記１５）
構造物に生じる波動を検出する波動検出手段によって、異なる２つの時点において検出される前記波動の相関を示す相関特徴量を導出し、
前記相関特徴量に基づいて、構造物の状態を判定する、判定方法。
（付記１６）
コンピュータに、
構造物に生じる波動を検出する波動検出手段によって、異なる２つの時点において検出される前記波動の相関を示す相関特徴量を導出する処理と、
前記相関特徴量に基づいて、構造物の状態を判定する処理とを実行させる、プログラム。
【符号の説明】
【０１１２】
１０、２０、３０    判定システム
１００、２００、２０１、３００    判定装置
１０１    波動検出部
１１０    相関特徴量導出部
１２０    判定部
１２１    部分判定部
１３０    波動特徴量抽出部
１３１    周波数帯域制限部
５００  情報処理装置
５０１  ＣＰＵ
５０２  ＲＯＭ
５０３  ＲＡＭ
５０４  プログラム
５０５  記憶装置
５０６  記録媒体
５０７  ドライブ装置
５０８  通信インターフェース
５０９  ネットワーク
５１０  入出力インターフェース
５１１  バス
【図１】
2016013201.tif 000003
【図２Ａ】
2016013201.tif 000004
【図２Ｂ】
2016013201.tif 000005
【図３】
2016013201.tif 000006
【図４】
2016013201.tif 000007
【図５】
2016013201.tif 000008
【図６】
2016013201.tif 000009
【図７】
2016013201.tif 000010
【図８】
2016013201.tif 000011
【図９】
2016013201.tif 000012
【図１０Ａ】
2016013201.tif 000013
【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
2016013201.tif 000015
【図１１Ｂ】
2016013201.tif 000016
【図１２】
2016013201.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月18日(2017.1.18)
【手続補正１】
【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】
構造物に生じる波動を検出する波動検出手段によって、異なる２つの時点において検出される前記波動の相関を示す相関特徴量を導出する特徴量導出手段と、
前記相関特徴量に基づいて、前記構造物の状態を判定する判定手段とを有する、判定装置。
【請求項２】
前記特徴量抽出手段は、前記異なる２つの時点において検出される前記波動に関する相互相関関数に基づいて前記相関特徴量を導出する、請求項１に記載の判定装置。
【請求項３】
前記特徴量導出手段は、複数の前記異なる２つの時点における前記波動に関する複数の前記相関特徴量を各々導出し、
前記判定手段は、前記複数の相関特徴量に基づいて前記構造物の状態を判定する、請求項１又は２に記載の判定装置。
【請求項４】
前記特徴量導出手段は、前記波動検出手段によって複数の時点において検出される前記波動のうち、各々が隣接する２つの時点において検出される前記波動に関する相関特徴量を導出する、請求項３に記載の判定装置。
【請求項５】
前記判定手段は、前記複数の相関特徴量のうち、基準となる前記相関特徴量との相違が所定の条件を満たす前記相関特徴量が所定の個数より多いか否かを判断することによって、前記構造物の異常の有無を判定する、請求項３又は４に記載の判定装置。
【請求項６】
前記波動の特徴量を抽出する波動特徴量抽出手段を有し、
前記相関特徴量導出手段は、前記波動の特徴量を用いて前記相関特徴量を導出する、請求項１から５のいずれか一項に記載の判定装置。
【請求項７】
複数の相関特徴量導出手段と、複数の部分判定手段とを有し、
前記複数の相関特徴量導出手段の各々は、前記波動特徴量抽出手段により抽出された複数の前記波動の特徴量の各々を用いて前記相関特徴量を導出し、
前記複数の部分判定手段の各々は、前記複数の相関特徴量導出手段の各々のいずれかによって導出された前記相関特徴量に基づいて、前記相関特徴量に関連する構造物の状態を判定し、
前記判定手段は、前記部分判定手段の各々にて判定された、前記相関特徴量に関連する構造物の状態に基づいて、前記構造物の状態を判定する、請求項６に記載の判定装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の判定装置と、
前記波動検出手段とを有する、判定システム。
【請求項９】
構造物に生じる波動を検出する波動検出手段によって、異なる２つの時点において検出される前記波動の相関を示す相関特徴量を導出し、
前記相関特徴量に基づいて、構造物の状態を判定する、判定方法。
【請求項１０】
コンピュータに、
構造物に生じる波動を検出する波動検出手段によって、異なる２つの時点において検出される前記波動の相関を示す相関特徴量を導出する処理と、
前記相関特徴量に基づいて、構造物の状態を判定する処理とを実行させるプログラム。
【国際調査報告】
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2016013201.tif 000019