(57)【要約】【課題】鉄塔の微小な変位を検出することができる鉄塔の変位監視システム、および鉄塔の変位監視方法を提供する。【解決手段】鉄塔の変位監視システムは、鉄塔の下部に設けられるターゲットと、ターゲットの鉛直上方向における鉄塔の所定位置に設けられ、撮像方向が鉛直下方向に向けられた状態でターゲットを撮像する撮像手段と、鉄塔が基準状態であるときのターゲットの所定の計測対象点の位置を基準位置として記憶する記憶手段と、所定のタイミングでターゲットの計測用画像を取得するよう撮像手段を制御する撮像制御手段と、計測用画像内において、計測対象点の位置を計測位置として検出する位置検出手段と、計測用画像内で計測対象点が基準位置から計測位置に変位した変位量をターゲット変位量として計測することにより、ターゲット変位量に基づいて鉄塔が変位した鉄塔変位量を求める変位計側手段と、を有する。【選択図】図２
2016186447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄塔の下部に設けられるターゲットと、
前記ターゲットの鉛直上方向における前記鉄塔の所定位置に設けられ、撮像方向が鉛直下方向に向けられた状態で前記ターゲットを撮像する撮像手段と、
前記鉄塔が基準状態であるときの前記ターゲットの所定の計測対象点の位置を基準位置として記憶する記憶手段と、
所定のタイミングで前記ターゲットの計測用画像を取得するよう前記撮像手段を制御する撮像制御手段と、
前記計測用画像内において、前記計測対象点の位置を計測位置として検出する位置検出手段と、
前記計測用画像内で前記計測対象点が前記基準位置から前記計測位置に変位した変位量をターゲット変位量として計測することにより、前記ターゲット変位量に基づいて前記鉄塔が変位した鉄塔変位量を求める変位計側手段と、を有する鉄塔の変位監視システム。
【請求項２】
前記変位計側手段は、
前記計測用画像内で前記計測対象点が前記基準位置から前記計測位置に変位した方向をターゲット変位方向として求めることにより、前記ターゲット変位方向と反対の方向を前記鉄塔が変位した鉄塔変位方向とし、
前記ターゲット変位量と等しい変位量を前記鉄塔変位量とする請求項１に記載の鉄塔の変位監視システム。
【請求項３】
前記鉄塔の所定位置に固定され、前記撮像手段を支持する支持機構を有し、
前記支持機構は、
水平方向に沿った第１軸により前記撮像手段を回転可能に支持する第１支持部と、
水平平面内で前記第１軸に垂直な方向の第２軸により前記第１支持部を回転可能に支持する第２支持部と、を有する請求項１又は２に記載の鉄塔の変位監視システム。
【請求項４】
前記ターゲットは、格子状のパターンを有し、
前記計測対象点は、前記パターンの格子交差点である請求項１〜３のいずれか１項に記載の鉄塔の変位監視システム。
【請求項５】
前記パターンは、市松格子状である請求項４に記載の鉄塔の変位監視システム。
【請求項６】
前記ターゲットは、スケールを有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の鉄塔の変位監視システム。
【請求項７】
前記ターゲットおよび前記撮像手段は、前記鉄塔の中心軸上に配置される請求項１〜６のいずれか１項に記載の鉄塔の変位監視システム。
【請求項８】
前記ターゲットおよび前記撮像手段は、前記鉄塔が基準状態であるときに、前記計測対象点と前記撮像手段の視野中心とが一致するように配置される請求項１〜７のいずれか１項に記載の鉄塔の変位監視システム。
【請求項９】
前記基準位置、前記計測用画像、前記計測位置、前記ターゲット変位量、および前記鉄塔変位量のうちの少なくともいずれかを外部に送信する送信手段を有する請求項１〜８のいずれか１項に記載の鉄塔の変位監視システム。
【請求項１０】
鉄塔の下部にターゲットを配置するとともに、前記ターゲットの鉛直上方向における前記鉄塔の所定位置に、撮像方向が鉛直下方向に向けられた状態で前記ターゲットを撮像する撮像手段を配置する配置工程と、
前記鉄塔が基準状態であるときの前記ターゲットの所定の計測対象点の位置を基準位置として設定する基準位置設定工程と、
所定のタイミングで前記撮像手段により前記ターゲットの計測用画像を取得する撮像工程と、
前記計測用画像内において、前記計測対象点の位置を計測位置として検出する位置検出工程と、
前記計測用画像内で前記計測対象点が前記基準位置から前記計測位置に変位した変位量をターゲット変位量として計測することにより、前記ターゲット変位量に基づいて前記鉄塔が変位した鉄塔変位量を求める変位計側工程と、を有する鉄塔の変位監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄塔の変位監視システム、および鉄塔の変位監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
送電線が架設される鉄塔は、鉄塔を構成する部材の経年使用による変形や、地面形状の経年変化等により、鉛直方向に対して傾斜することが考えられる。鉄塔が傾斜した場合、送電線路全体に影響が及ぶ可能性がある。このため、早期に鉄塔が傾斜する傾向を検出し、送電線路への影響を未然に防ぐ必要がある。そこで、定期的に鉄塔の変位を監視することが求められている。
【０００３】
鉄塔の変位を監視する従来の方法としては、例えば、鉄塔を構成する部材にＧＰＳ受信装置を設け、自身の位置データを取得する方法などが開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−７８６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の方法では、鉄塔の微小な変位を検出することが困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、鉄塔の微小な変位を検出することができる鉄塔の変位監視システム、および鉄塔の変位監視方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、
鉄塔の下部に設けられるターゲットと、
前記ターゲットの鉛直上方向における前記鉄塔の所定位置に設けられ、撮像方向が鉛直下方向に向けられた状態で前記ターゲットを撮像する撮像手段と、
前記鉄塔が基準状態であるときの前記ターゲットの所定の計測対象点の位置を基準位置として記憶する記憶手段と、
所定のタイミングで前記ターゲットの計測用画像を取得するよう前記撮像手段を制御する撮像制御手段と、
前記計測用画像内において、前記計測対象点の位置を計測位置として検出する位置検出手段と、
前記計測用画像内で前記計測対象点が前記基準位置から前記計測位置に変位した変位量をターゲット変位量として計測することにより、前記ターゲット変位量に基づいて前記鉄塔が変位した鉄塔変位量を求める変位計側手段と、を有する鉄塔の変位監視システムが提供される。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、
鉄塔の下部にターゲットを配置するとともに、前記ターゲットの鉛直上方向における前記鉄塔の所定位置に、撮像方向が鉛直下方向に向けられた状態で前記ターゲットを撮像する撮像手段を配置する配置工程と、
前記鉄塔が基準状態であるときの前記ターゲットの所定の計測対象点の位置を基準位置として設定する基準位置設定工程と、
所定のタイミングで前記撮像手段により前記ターゲットの計測用画像を取得する撮像工程と、
前記計測用画像内において、前記計測対象点の位置を計測位置として検出する位置検出工程と、
前記計測用画像内で前記計測対象点が前記基準位置から前記計測位置に変位した変位量をターゲット変位量として計測することにより、前記ターゲット変位量に基づいて前記鉄塔が変位した鉄塔変位量を求める変位計側工程と、を有する鉄塔の変位監視方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、鉄塔の微小な変位を検出することができる鉄塔の変位監視システム、および鉄塔の変位監視方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る変位監視システムが設置される鉄塔を示す概略正面図であり、（ｂ）は、本体部の設置態様を示す概略上面図であり、（ｃ）は、ターゲットの設置態様を示す概略上面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る変位監視システムを示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る変位監視システムを示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る鉄塔の変位監視方法におけるフローを示す図である。
【図５】（ａ）は、鉄塔が基準状態であるときを示す概略図であり、（ｂ）は、鉄塔が傾斜したときを示す概略図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係るターゲットを示す概略上面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る本体部の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜本発明の一実施形態＞
（１）鉄塔の変位監視システム
図１〜図３を用い、本発明の一実施形態に係る鉄塔の変位監視システムについて説明する。図１（ａ）は、本実施形態に係る変位監視システムが設置される鉄塔を示す概略正面図であり、図１（ｂ）は、本体部の設置態様を示す概略上面図であり、図１（ｃ）は、ターゲットの設置態様を示す概略上面図である。図２は、本実施形態に係る変位監視システムを示す斜視図である。図３は、本実施形態に係る変位監視システムを示すブロック図である。
【００１２】
本実施形態の鉄塔の変位監視システム１０は、画像処理技術により鉄塔８０の変位を監視するように構成され、例えば、ターゲット１００と、撮像部２００を含む本体部１２と、基地局６００と、を有している。
【００１３】
なお、本実施形態での鉄塔８０とは、高圧、特別高圧、または超高圧の架空送電線を架設するための鉄塔として構成されており、正常な状態では、地表から鉛直方向に立設されている。鉄塔８０が鉛直方向に立設された正常な状態を、以下では「基準状態」とする。
【００１４】
また、以下において、水平方向の一方向をｘ方向とし、水平平面内でｘ方向に垂直な方向をｙ方向とし、ｘｙ方向に垂直な方向、すなわち鉛直方向をｚ方向とする。
【００１５】
（ターゲット）
ターゲット（計測対象板）１００は、鉄塔８０の変位を監視する際に、後述する撮像部２００によって撮像される板状の対象として構成されている。
【００１６】
図１（ａ）および（ｃ）に示すように、ターゲット１００は、例えば、鉄塔８０の下部８２に設けられている。詳細には、ターゲット１００は、例えば、鉄塔８０の基礎の中心に設けられ、鉄塔８０の中心軸上に設けられている。また、ターゲット１００は、容易に移動することがないように、例えば地表に固定されている。
【００１７】
図２に示すように、ターゲット１００は、格子状のパターンを有している。例えば、ターゲット１００のパターンは、２色（例えば白黒）の市松格子状となっている。詳細には、ターゲット１００は、平面視で正方形であり、均等に四分割されている。また、ターゲット１００は、一方の対角に配置された一対の黒色領域１２０と、他方の対角に配置された一対の白色領域１４０と、を有している。
【００１８】
ターゲット１００のパターンの中心に位置する格子交差点は、鉄塔８０の変位を計測するための「計測対象点１１０」となっている。計測対象点１１０は、例えば、鉄塔８０の中心軸上に配置されている。
【００１９】
（本体部）
本体部１２は、ターゲット１００を撮像し、ターゲット１００を撮像した画像（後述する計測用画像２４）に基づいて、鉄塔８０の変位を監視するよう構成されている。
【００２０】
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、本体部１２は、例えば、ターゲット１００の鉛直上方向（＋ｚ方向）における鉄塔８０の所定位置に設けられている。また、ターゲット１００が鉄塔８０の中心軸上に設けられていることに合わせて、本体部１２も、鉄塔８０の中心軸上に設けられている。詳細には、例えば、本体部１２は、鉄塔８０の頂部８６において、腕金対角材（符号不図示）の中心に設けられている。なお、本体部１２は、鉄塔８０の中間部８４に設けられていても良い。
【００２１】
図２および図３に示すように、本体部１２は、例えば、撮像部（撮像手段、カメラ）２００と、支持機構３００と、制御部（コンピュータ部）４００と、送受信部５００と、を有している。
【００２２】
（撮像部および支持機構）
図２に示すように、撮像部２００は、ターゲット１００を撮像するよう構成されている。詳細には、撮像部２００は、ターゲット１００のフルカラーまたは白黒の静止画を取得するよう構成されている。なお、撮像部２００は、動画を取得する機能を有していても良い。
【００２３】
また、撮像部２００は、撮像方向が常に鉛直下方向（−ｚ方向）に向けられた状態でターゲット１００を撮像するよう構成されている。なお、ここでいう「常に」とは、風や地震等によって一時的に撮像部２００が揺れていない通常のときのことをいう。撮像部２００は、例えば、支持機構３００により、撮像方向が鉛直下方向（−ｚ方向）に向くように支持されている。
【００２４】
支持機構３００は、例えば、鉛直ジャイロ、またはジンバルと呼ばれる鉛直保持構造を有している。支持機構３００は、例えば、第１軸３１０と、第１支持部（第１支持枠）３２０と、第２軸３３０と、第２支持部（第２支持枠）３４０と、を有している。
【００２５】
第１軸３１０は、水平方向に沿って（例えばｙ方向に）設けられ、撮像部２００に貫通している。撮像部２００は、第１軸３１０を軸として回転可能になっている。第１軸３１０の両端は、枠状の第１支持部３２０に支持されている。このようにして、第１支持部３２０は、第１軸３１０により撮像部２００を回転可能に支持するようになっている。
【００２６】
また、第２軸３３０は、水平平面内で第１軸３１０に垂直な方向（例えばｘ方向）に設けられ、撮像部２００を挟んで第１支持部３２０の両側に、軸を一致させた状態で一対配置されている。第１支持部３２０は、第２軸３３０を軸として回転可能になっている。第２軸３３０の両端（第１支持部３２０よりも外側の端部）は、枠状の第２支持部３４０に支持されている。このようにして、第２支持部３４０は、第２軸３３０により第１支持部３２０を回転可能に支持するようになっている。なお、第２支持部３４０の鉛直下側は、撮像部２００の撮像方向となるため、開放されている。また、第２支持部３４０の鉛直上側は、鉄塔８０の頂部８６に固定されている。
【００２７】
さらに、撮像部２００には、第１軸３１０よりも鉛直下側に、ウエイト（錘）が付加されている。これにより、撮像部２００の重心は、第１軸３１０よりも鉛直下側に位置している。
【００２８】
撮像部２００および支持機構３００が以上のように構成されていることにより、撮像部２００は、電気的な制御が与えられることなく機械的な機構のみにより、撮像方向が鉛直下方向（−ｚ方向）に向くようになっている。
【００２９】
また、撮像部２００の視野中心は、鉄塔８０が基準状態であるとき、例えば、鉄塔８０の中心軸上に配置されている。上述のように、ターゲット１００の中心、すなわち計測対象点１１０も鉄塔８０の中心軸上に配置されているため、撮像部２００の視野中心は、鉄塔８０が基準状態であるときに、計測対象点１１０と一致するようになっている。
【００３０】
また、撮像部２００は、制御部４００に接続され、ターゲット１００の画像情報を後述する制御部４００に送信するようになっている。
【００３１】
（制御部）
図３に示されているように、本体部１２には、制御部４００が設けられている。制御部４００は、撮像部２００および後述する送受信部５００に対して、通信可能に接続されている。制御部４００は、鉄塔８０の変位監視に必要な動作制御を行うためのものであり、具体的には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  ｄｉｓｋ  ｄｒｉｖｅ）として構成された記憶手段４１０、各種インタフェース等の組み合わせからなるものである。
【００３２】
記憶手段４１０は、鉄塔８０の変位監視に係る各種データやプログラムを記憶するよう構成されている。例えば、記憶手段４１０は、鉄塔８０が基準状態であるときのターゲット１００の基準画像（２２）、基準画像（２２）内におけるターゲット１００の計測対象点１１０の位置（基準位置Ｐ０）、所定のタイミングでターゲット１００を撮像した計測用画像（２４）、計測用画像（２４）内における計測対象点１１０の位置（計測位置Ｐ１）、計測用画像（２４）内の画素数に対する実寸の比率、ターゲット変位方向、ターゲット変位量、鉄塔変位方向、鉄塔変位量等を記憶するよう構成されている。
【００３３】
また、制御部４００は、ＣＰＵがＲＯＭまたは記憶手段４１０に格納された所定プログラムを実行することにより、各種手段として機能するように構成されている。
撮像制御手段４２０は、所定のタイミングでターゲット１００の画像（計測用画像２４等）を取得するよう撮像部２００を制御するよう構成されている。
位置検出手段４３０は、所定の画像処理により、計測用画像（２４）内において、計測対象点１１０の位置を計測位置（Ｐ１）として検出するよう構成されている。
変位計側手段４４０は、計測用画像（２４）内で計測対象点１１０の変位量をターゲット変位量として計測することにより、ターゲット変位量に基づいて鉄塔８０が変位した鉄塔変位量を求めるよう構成されている。
警報手段４５０は、後述する鉄塔変位量が閾値以上であるときに、警報を発報するよう構成されている。
上記した各手段による鉄塔８０の変位監視方法については、詳細を後述する。
【００３４】
これらの各機能を実現するための所定プログラムは、制御部４００にインストールして用いられるが、そのインストールに先立ち、制御部４００で読み取り可能な記憶媒体に格納されて提供されるものであってもよいし、あるいは制御部４００と接続する通信回線を通じて当該制御部４００へ提供されるものであってもよい。また、所定プログラムがインストールされる制御部４００は、本体部１２の各部に対して動作制御指示を与え得るものであれば、必ずしも当該本体部１２に搭載されていなくてもよく、当該本体部１２に通信回線を介して接続されたものであってもよい。例えば、制御部４００は、後述する基地局６００に搭載されていても良い。
【００３５】
（送受信部）
図２および図３に示すように、本体部１２には、送受信部（無線伝送モジュール）５００が設けられている。送受信部５００は、アンテナ５２０を備えており、例えば、送信手段としての機能と、受信手段としての機能と、を有している。
【００３６】
送受信部５００の送信手段としての機能は、例えば、基準画像（２２）、基準位置（Ｐ０）、計測用画像（２４）、計測位置（Ｐ１）、ターゲット変位方向、ターゲット変位量、鉄塔変位方向、鉄塔変位量のうちの少なくともいずれかの情報（データ）を外部に送信するよう構成されている。詳細には、送受信部５００は、Ｗｉ−Ｆｉなどの規格に基づく無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）により、後述する基地局６００に上記各種情報を送信するよう構成されている。また、送受信部５００は、専用アプリケーションがインストールされたスマートホンなどの携帯端末に対して、無線ＬＡＮにより上記各種情報を送信可能に構成されており、当該携帯端末のディスプレイに上記情報を表示させることができるようになっている。これにより、現地巡視点検等の際に、携帯端末により、鉄塔８０付近の現地での情報確認が可能となっている。
【００３７】
また、送受信部５００の受信手段としての機能は、例えば、外部からの信号を受信することにより、制御部４００の各種動作を開始または終了させることができるよう構成されている。例えば、送受信部５００は、制御部４００の撮像制御手段４２０によってターゲット１００の計測用画像（２４）を取得させるための信号や、制御部４００による鉄塔８０の監視を終了させるための終了信号などを、後述する基地局６００から受信するよう構成されている。
【００３８】
（基地局）
図１および図３に示すように、鉄塔８０の変位監視システム１０は、基地局６００を有している。基地局６００は、例えば、管理箇所（不図示）と本体部１２との間を中継するよう構成されており、送信手段としての機能と、受信手段としての機能と、を有している。なお、管理箇所は、鉄塔８０から遠く離れた場所に設置され、複数の鉄塔８０の変位に関する情報等を一括で管理するよう構成されている。
【００３９】
基地局６００は、上述のように、無線ＬＡＮにより本体部１２に接続され、各種情報を本体部１２から受信するとともに、制御部４００の動作を開始または終了させる信号を本体部１２に送信するよう構成されている。
【００４０】
一方、基地局６００は、例えば、光ファイバ６４０などの有線回線を介して、管理箇所等に接続されている。基地局６００は、各種情報を管理箇所に送信できるように構成されるとともに、各種信号を管理箇所から受信できるように構成されている。
【００４１】
このようにして、本体部１２に対して無線ＬＡＮで接続できないような遠い場所に設置された管理箇所においても、基地局６００を介して、鉄塔８０の変位に関する情報を確認することが可能となるとともに、本体部１２の制御部４００の動作を開始または終了させることが可能となっている。
【００４２】
（２）鉄塔の変位監視方法
次に、図４および図５を用い、本実施形態に係る鉄塔８０の変位監視方法について説明する。図４は、本実施形態に係る鉄塔の変位監視方法におけるフローを示す図である。なお、以下において、ステップを「Ｓ」と略す。また、図５（ａ）は、鉄塔が基準状態であるときを示す概略図であり、図５（ｂ）は、鉄塔が傾斜したときを示す概略図である。なお、図５（ａ）および（ｂ）のそれぞれにおいて、上の図は、本体部１２の様子を示し、中央の図は、撮像部２００により取得される画像を示し、下の図は、鉄塔８０の様子を示している。また、図５（ａ）および（ｂ）のそれぞれの下の図における一点鎖線は、鉛直方向を示している。
【００４３】
（Ｓ１１０：配置工程）
鉄塔８０が鉛直方向に立設された正常な状態（基準状態）であることが分かっている任意のときに、鉄塔８０の下部８２にターゲット１００を配置する。また、ターゲット１００の鉛直上方向（＋ｚ方向）における鉄塔８０の所定位置に、撮像部２００等を有する本体部１２を配置する。このとき、ターゲット１００および撮像部２００を、鉄塔８０の中心軸上に配置する。例えば、ターゲット１００を鉄塔８０の基礎の中心に配置し、撮像部２００を鉄塔８０の頂部８６の中心に配置する。
【００４４】
また、このとき、支持機構３００により、撮像方向が鉛直下方向（−ｚ方向）に向けられた状態となるように、撮像部２００を配置する。また、ターゲット１００および撮像部２００を、計測対象点１１０と撮像部２００の視野中心とが一致するように配置する。また、撮像部２００のフォーカスをターゲット１００に合わせておく（以上、Ｓ１１０）。
【００４５】
（Ｓ１２０：基準位置設定工程）
次に、図５（ａ）に示すように、鉄塔８０が基準状態であるときに、撮像制御手段４２０は、撮像部２００により、ターゲット１００の基準画像２２を取得させる。そして、基準画像２２内において、ターゲット１００の計測対象点１１０のｘｙ座標位置を基準位置Ｐ０として設定し、記憶手段４１０に記憶させる（Ｓ１２０）。なお、基準画像２２内において基準位置Ｐ０を検出する方法は、例えば、後述する位置検出工程Ｓ１４０での方法と同じ方法が用いられる。
【００４６】
なお、必ずしも基準画像２２を取得する必要はない。例えば、本実施形態のように、鉄塔８０が基準状態のときに、ターゲット１００の計測対象点１１０と撮像部２００の視野中心とが一致している場合は、基準画像２２を取得することなく、撮像部２００の視野中心を基準位置Ｐ０と設定し、記憶手段４１０に記憶させても良い。
【００４７】
（Ｓ１３０：撮像工程）
次に、鉄塔８０の変位の監視を行う所定のタイミングで、撮像制御手段４２０は、撮像部２００により、ターゲット１００の計測用画像２４を取得させる（Ｓ１３０）。鉄塔８０の変位の監視を行う所定のタイミングは、例えば、配置工程Ｓ１１０からの任意のタイミング、例えば、１時間に１回、１日に１回、１週間に１回、または１カ月に１回に設定される。または、鉄塔８０の変位の監視を行う所定のタイミングは、送受信部５００が、撮像制御手段４２０によってターゲット１００の計測用画像２４を取得させるための信号を基地局６００または管理箇所から受信したときであってもよい。
【００４８】
ここで、以下の説明では、図５（ｂ）に示すように、鉄塔８０の変位の監視を行うタイミングにおいて、地形変化によって鉄塔８０が傾斜している場合について説明する。
【００４９】
図５（ｂ）の場合では、鉄塔８０は、例えば、鉛直上から見たときに＋ｙ方向から時計と反対回りに４５°の方向に向かって傾斜している。このとき、鉄塔８０の中心軸が傾斜することにより、鉄塔８０の頂部８６は、鉄塔８０が変位した方向に移動し、これに伴って、撮像部２００も移動する。一方で、撮像部２００の撮像方向は、（通常時では）鉛直下方向（−ｚ方向）に向けられている。このため、撮像部２００によるターゲット１００を撮像する位置が移動（変位）する。その結果、図５（ｂ）の中央の図のように、ターゲット１００の位置が移動したような計測用画像２４が取得される。
【００５０】
なお、例えば、計測用画像２４内には、交差点が基準位置Ｐ０を示すクロス線（符号不図示）が示されている。これにより、計測用画像２４内での計測対象点１１０の変位が認識し易くなっている。
【００５１】
（Ｓ１４０：位置検出工程）
次に、例えば以下のようにして、位置検出手段４３０により、計測用画像２４内において、計測対象点１１０の位置を計測位置Ｐ１として検出する。
【００５２】
まず、位置検出手段４３０は、計測用画像２４（の色情報）を２値化する。次に、２値化された計測用画像２４内において、２つの黒色領域１２０のうちの一方の黒色領域１２０が他方の黒色領域１２０と接する点、すなわち格子交差点を検出し、当該格子交差点を、計測対象点１１０として認識する。そして、計測用画像２４内における計測対象点１１０のｘｙ座標位置を計測位置Ｐ１とする（以上、Ｓ１４０）。
【００５３】
（Ｓ１５０：変位計側工程）
次に、変位計測手段４４０は、計測用画像２４内で計測対象点１１０が基準位置Ｐ０から計測位置Ｐ１に変位した方向を「ターゲット変位方向」として求める。例えば図５（ｂ）の場合では、計測用画像２４内で、ターゲット変位方向は、−ｙ方向から時計と反対回りに４５°の方向として求められる。このとき、実際にはターゲット１００が移動しているのではなく、鉄塔８０の傾斜に伴って、撮像部２００が移動している。鉄塔８０が変位した方向は、計測用画像２４内で計測対象点１１０が移動した方向と反対の方向となっている。したがって、この工程では、ターゲット変位方向と反対の方向を、鉄塔８０が変位した「鉄塔変位方向」とする。
【００５４】
また、変位計測手段４４０は、計測用画像２４内で計測対象点１１０が基準位置Ｐ０から計測位置Ｐ１に変位した変位量を「ターゲット変位量」として計測する。具体的には、計測用画像２４内において、基準位置Ｐ０から計測位置Ｐ１までの二点間の距離（画素数）を計測し、所定の比率を乗じて、実寸としてのターゲット変位量を求める。上述のように、ターゲット変位方向は鉄塔変位方向と反対の方向であるが、ここで求められるターゲット変位量は、撮像部２００が設けられている鉄塔８０の頂部８６が変位した水平方向成分の変位量に相当する。したがって、この工程では、ターゲット変位量と等しい変位量を、鉄塔８０が変位した「鉄塔変位量」とする。
【００５５】
（Ｓ１６０：変位量判定工程）
次に、変位計測手段は、鉄塔変位量が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１６０）。例えば、閾値を、鉄塔８０が傾斜することによって送電線路全体に影響を及ぼす可能性があるときの鉄塔変位量に、所定の安全率（例えば１／１０）を乗じた値とする。
【００５６】
（Ｓ１７０：警報工程）
鉄塔変位量が閾値以上であるとき（Ｓ１６０でＹｅｓ）、警報手段４５０は、鉄塔８０が傾斜したことを示す警報を発報する。送受信手段５００は、警報手段４５０による警報信号を基地局６００に送信する。警報手段４５０による警報信号は、基地局６００を介して、管理箇所にも送信される。これにより、管理箇所では、鉄塔８０が傾斜することによって、将来的に送電線路全体に影響を及ぼす可能性があることが認知される。
【００５７】
なお、鉄塔変位量が閾値未満であるとき（Ｓ１６０でＮｏ）、警報工程Ｓ１７０を行わない。
【００５８】
（Ｓ１８０：監視終了判定工程）
その後、制御部４００は、撮像工程Ｓ１３０から警報工程Ｓ１７０までの一連の工程を終了するか否かを判定する（Ｓ１８０）。一連の鉄塔８０の変位監視工程を終了せず継続するとき（Ｓ１８０でＮｏ）、再び、撮像工程Ｓ１３０から警報工程Ｓ１７０までの一連の工程を繰り返す。一方で、例えば送受信部５００が制御部４００による鉄塔８０の監視を終了させるための終了信号を基地局６００から受信したときなどのように、一連の鉄塔８０の変位監視工程を終了するとき（Ｓ１８０でＹｅｓ）、制御部４００は、鉄塔８０の監視を終了する。
【００５９】
（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。
【００６０】
（ａ）本実施形態によれば、鉄塔８０の所定位置に設けられた撮像部２００により、鉄塔８０の下部８２に設けられたターゲット１００の計測用画像２４を取得する。このとき、撮像部２００の撮像方向は、鉛直下方向（−ｚ方向）に向けられている。鉄塔８０が傾斜した場合、撮像部２００によるターゲット１００を撮像する位置は移動（変位）する。このため、計測用画像２４内では、ターゲット１００の計測対象点１１０が移動（変位）したように検出される。このとき、変位計側手段４８０によって、計測用画像２４内での計測対象点１１０の変位であるターゲット変位量を計測することにより、ターゲット変位量に基づいて、鉄塔８０が変位した鉄塔変位量を求めることができる。このように画像処理技術を用いて鉄塔８０の変位を検出することにより、鉄塔８０の変位を検出する精度を向上させることができる。そして、鉄塔８０が微小に傾斜した場合であっても、鉄塔変位量を容易に求めることができる。その結果、鉄塔８０が傾斜する傾向を早期に発見し、送電線路への影響が生じることを未然に抑制することが可能となる。
【００６１】
なお、参考までに、特許文献１と比較する。特許文献１では、鉄塔を構成する部材にＧＰＳ受信装置を設け、自身の位置データを取得する。この場合、ＧＰＳ受信装置による各部材の位置検出精度は、数メートル程度となる。これに対して、本実施形態では、鉄塔変位量の精度（すなわち、ターゲット変位量の精度）は、撮像部２００の画素数や、位置検出手段４３０による画像認識精度に依存し、数ミリから数センチメートル程度とすることができる。このように、本実施形態では、画像処理技術を用いることにより、鉄塔８０の変位を検出する精度を向上させることができ、鉄塔８０の微小な変位を検出することができる。
【００６２】
（ｂ）本実施形態によれば、撮像部２００は、ターゲット１００の鉛直上方向（＋ｚ方向）における鉄塔８０の所定位置（例えば頂部８６）に設けられ、撮像方向が鉛直下方向（−ｚ方向）を向けられた状態となっている。これにより、雪が降った場合であっても、雪が撮像部２００の撮像側（レンズ）に積ることがなく、雪が撮像部２００による撮像の障害となることを抑制することができる。
【００６３】
（ｃ）本実施形態によれば、鉄塔８０が鉛直方向に立設された正常な状態（基準状態）であることが分かっている任意のときから、鉄塔８０の変位を監視することができる。必ずしも鉄塔８０の建設初期から鉄塔８０の変位を把握する必要がなく、現在問題のない状態から将来的な鉄塔８０の傾斜を早期に検出し、恒久的に鉄塔８０の変位を監視することができる。
【００６４】
（ｄ）本実施形態によれば、撮像部２００を支持する支持機構３００は、第１軸３１０により撮像部２００を回転可能に支持する第１支持部３２０と、第２軸３３０により第１支持部３２０を回転可能に支持する第２支持部３４０と、を有している。これにより、電気的な制御を与えることなく機械的な機構のみにより、撮像部２００の撮像方向を鉛直下方向に向くようにすることができる。
【００６５】
（ｅ）本実施形態によれば、ターゲット１００は、格子状のパターンを有している。これにより、計測対象点１１０を、パターンの格子交差点とすることができ、計測対象点１１０の位置を容易に検出することが可能となる。さらに、ターゲット１００のパターンは、市松格子状となっている。これにより、計測用画像２４を２値化し、格子交差点である計測対象点１１０を認識し易くすることができる。その結果、位置検出手段４３０による位置検出の処理時間を短縮することができる。
【００６６】
（ｆ）本実施形態によれば、ターゲット１００および撮像部２００は、鉄塔８０の中心軸上に配置されている。これにより、鉄塔８０の中心軸の変位、すなわち、鉄塔８０の重心の変位を検出することができ、鉄塔８０全体としての傾斜の傾向を把握することができる。
【００６７】
（ｇ）本実施形態によれば、ターゲット１００および撮像部２００は、鉄塔８０が基準状態であるときに、計測対象点１１０と撮像部２００の視野中心とが一致するように配置されている。これにより、撮像部２００の視野内（計測用画像２４内）で、ｘ方向およびｙ方向のうちのいずれの方向においても、ターゲット１００の計測対象点１１０の変位をバランス良く検出することが可能となる。また、別の効果としては、鉄塔８０が基準状態であるときに、撮像部２００の視野中心を基準位置Ｐ０とすることで、基準画像２２を取得することを省くことができる。
【００６８】
＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００６９】
上述の実施形態では、ターゲット１００が地表に固定されている場合について説明したが、ターゲット１００は、地表よりも高い位置に設けられていても良い。
【００７０】
上述の実施形態では、ターゲット１００のパターンが市松格子状である場合について説明したが、ターゲットのパターンは、クロス線のみであってもよい。
【００７１】
上述の実施形態では、ターゲット１００および撮像部２００が鉄塔８０の中心軸上に設けられている場合について説明したが、ターゲットおよび撮像部は、必ずしも鉄塔の中心軸上に設けられていなくても良い。例えば、ターゲットおよび撮像部は、鉄塔の側壁に設けられていても良い。
【００７２】
上述の実施形態では、本体部１２が、送信手段としての機能と受信手段としての機能を有する送受信部を備えている場合について説明したが、本体部は送信手段のみを有していても良い。
【００７３】
上述の実施形態では、変位監視システム１０が基地局６００を含んでいる場合について説明したが、変位監視システムは、基地局を除いて、ターゲットと、撮像部を含む本体部とにより構成されていてもよい。
【００７４】
上述の実施形態では、鉄塔８０が鉛直方向に立設された正常な状態（基準状態）であることが分かっている任意のときに、配置工程Ｓ１１０を行う場合について説明したが、鉄塔の建設時に配置工程を行っても良い。
【００７５】
上述の実施形態では、変位量判定工程Ｓ１６０において、鉄塔変位量が閾値以上であるか否かを判定する場合について説明した。このとき、閾値を常に一定の値としておく必要はない。例えば、鉄塔変位方向が送電線の延線方向に垂直な方向成分を多く含むときの閾値を、鉄塔変位方向が送電線の延線方向に沿った方向を多く含むときの閾値よりも低くしてもよい。これにより、鉄塔変位方向が送電線の延線方向に垂直な方向であるときのように、送電線路への影響が大きい場合を、厳しい条件で早期に検出することが可能となる。
【００７６】
上述の実施形態では、ターゲット１００が市松格子状のパターンのみを有する場合について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。
ここで、図６は、他の実施形態に係るターゲットを示す概略上面図である。
図６に示すように、ターゲット１０２は、格子の境界線に沿って、実寸のスケール（目盛）１８０を有していても良い。これにより、計測用画像２４において、基準位置Ｐ０を示すクロス線とスケール１８０とを比較することにより、計測用画像２４内での計測対象点１１０の変位をスケール１８０に基づいて実寸で確認することができる。
【００７７】
上述の実施形態では、撮像部２００は、機械的な支持機構３００により撮像方向が鉛直下方向（−ｚ方向）に向くようになっている場合について説明したが、撮像部は風により揺れることが考えられる。撮像部が風により揺れたときにターゲットを撮像すると、鉄塔が傾斜していないにも関わらず、計測画像内でターゲットの計測対象点が変位したように検出されてしまう。その結果、鉄塔が傾斜したとの誤った警報が発報される可能性がある。
【００７８】
そこで、本体部は、以下のように風の影響を抑制する構成を有していても良い。
ここで、図７は、他の実施形態に係る本体部の構成を示す概略図である。
図７に示すように、本体部１２は、例えば、風除け部３８０を有していても良い。風除け部３８０は、撮像部２００および支持機構３００を囲むように設けられている。なお、風除け部３８０は、撮像部２００の撮像方向には設けられていない。このような構成により、撮像部２００が風により揺れることを抑制し、撮像方向が鉛直下方向（−ｚ方向）からずれることを抑制することができる。その結果、鉄塔が傾斜したとの誤った警報が発報されることを抑制することができる。
【００７９】
または、制御部は、以下のように、鉄塔変位量が閾値以上となった原因が、誤判定であるか否かを確かめる処理を行うよう構成されていてもよい。
例えば、鉄塔変位量が閾値以上であるとき、警報手段が警報を発報する前に、制御部は、再度（所定時間経過後）、撮像工程、位置検出工程、変位計測工程、および変位判定工程を行い、２回とも鉄塔変位量が閾値以上であるときに、警報手段が警報を発報するようにしてもよい。撮像部が風により一時的に揺れることに起因して鉄塔変位量が閾値以上となった場合では、再度の鉄塔の変位計測のときには、風が止んで撮像部の揺れが抑制されることにより、鉄塔変位量が閾値未満となる。この場合、警報手段は、警報を発報しない。このようにして、撮像部２００が風により揺れたときにターゲット１００を撮像した場合であっても、鉄塔が傾斜したとの誤った警報が発報されることを抑制することができる。
【００８０】
または、例えば、鉄塔変位量が閾値以上であるとき、制御部は、基地局に設けられた風速計の風速値を参照し、風速値が所定値以上であるときには、風によって撮像部が揺れたことが原因であると判断し、警報手段が警報を発報しないようにしてもよい。これにより、撮像部２００が風により揺れたときにターゲット１００を撮像した場合であっても、鉄塔が傾斜したとの誤った警報が発報されることを抑制することができる。
【００８１】
また、撮像部は風だけでなく地震によっても一次的に揺れることが考えられる。そこで、制御部は、以下のように、鉄塔変位量が閾値以上となった原因が、誤判定であるか否かを確かめる処理を行うよう構成されていてもよい。
例えば、上述の風による誤判定を抑制する方法と同様にして、鉄塔変位量が閾値以上であるとき、警報手段が警報を発報する前に、制御部は、再度（所定時間経過後）、撮像工程、位置検出工程、変位計測工程、および変位判定工程を行い、２回とも鉄塔変位量が閾値以上であるときに、警報手段が警報を発報するようにしてもよい。撮像部が地震により一時的に揺れることに起因して鉄塔変位量が閾値以上となった場合では、再度の鉄塔の変位計測のときには、地震が止まって撮像部の揺れが抑制されることにより、鉄塔変位量が閾値未満となる。この場合、警報手段は、警報を発報しない。このようにして、撮像部２００が地震により揺れたときにターゲット１００を撮像した場合であっても、鉄塔が傾斜したとの誤った警報が発報されることを抑制することができる。
【００８２】
または、例えば、鉄塔変位量が閾値以上であるとき、制御部は、基地局に設けられた地震計の震度を参照し、震度が所定値以上であるときには、地震によって撮像部が揺れたことが原因であると判断し、警報手段が警報を発報しないようにしてもよい。これにより、撮像部２００が地震により揺れたときにターゲット１００を撮像した場合であっても、鉄塔が傾斜したとの誤った警報が発報されることを抑制することができる。
【００８３】
＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
【００８４】
（付記１）
本発明の一態様によれば、
鉄塔の下部に設けられるターゲットと、
前記ターゲットの鉛直上方向における前記鉄塔の所定位置に設けられ、撮像方向が鉛直下方向に向けられた状態で前記ターゲットを撮像する撮像手段と、
前記鉄塔が基準状態であるときの前記ターゲットの所定の計測対象点の位置を基準位置として記憶する記憶手段と、
所定のタイミングで前記ターゲットの計測用画像を取得するよう前記撮像手段を制御する撮像制御手段と、
前記計測用画像内において、前記計測対象点の位置を計測位置として検出する位置検出手段と、
前記計測用画像内で前記計測対象点が前記基準位置から前記計測位置に変位した変位量をターゲット変位量として計測することにより、前記ターゲット変位量に基づいて前記鉄塔が変位した鉄塔変位量を求める変位計側手段と、を有する鉄塔の変位監視システムが提供される。
【００８５】
（付記２）
好ましくは、付記１に記載の鉄塔の変位監視システムであって、
前記変位計側手段は、
前記計測用画像内で前記計測対象点が前記基準位置から前記計測位置に変位した方向をターゲット変位方向として求めることにより、前記ターゲット変位方向と反対の方向を前記鉄塔が変位した鉄塔変位方向とし、
前記ターゲット変位量と等しい変位量を前記鉄塔変位量とする。
【００８６】
（付記３）
好ましくは、付記１又は２に記載の鉄塔の変位監視システムであって、
前記鉄塔変位量が閾値以上であるときに、警報を発報する警報手段を有する。
【００８７】
（付記４）
好ましくは、付記１〜３のいずれかに記載の鉄塔の変位監視システムであって、
前記鉄塔の所定位置に固定され、前記撮像手段を支持する支持機構を有し、
前記支持機構は、
水平方向に沿った第１軸により前記撮像手段を回転可能に支持する第１支持部と、
水平平面内で前記第１軸に垂直な方向の第２軸により前記第１支持部を回転可能に支持する第２支持部と、を有する。
【００８８】
（付記５）
好ましくは、付記１〜４のいずれかに記載の鉄塔の変位監視システムであって、
前記撮像手段の重心は、前記第１軸よりも鉛直下側に位置する。
【００８９】
（付記６）
好ましくは、付記１〜５のいずれかに記載の鉄塔の変位監視システムであって、
前記ターゲットは、格子状のパターンを有し、
前記計測対象点は、前記パターンの格子交差点である。
【００９０】
（付記７）
好ましくは、付記６に記載の鉄塔の変位監視システムであって、
前記パターンは、市松格子状である。
【００９１】
（付記８）
好ましくは、付記１〜７に記載の鉄塔の変位監視システムであって、
前記位置検出手段は、前記計測用画像を２値化して、前記計測対象点を検出する。
【００９２】
（付記９）
好ましくは、付記１〜８に記載の鉄塔の変位監視システムであって、
前記ターゲットは、スケールを有する。
【００９３】
（付記１０）
好ましくは、付記１〜９に記載の鉄塔の変位監視システムであって、
前記ターゲットおよび前記撮像手段は、前記鉄塔の中心軸上に配置される。
【００９４】
（付記１１）
好ましくは、付記１〜１０に記載の鉄塔の変位監視システムであって、
前記ターゲットおよび前記撮像手段は、前記鉄塔が基準状態であるときに、前記計測対象点と前記撮像手段の視野中心とが一致するように配置される。
【００９５】
（付記１２）
好ましくは、付記１〜１１に記載の鉄塔の変位監視システムであって、
前記基準位置、前記計測用画像、前記計測位置、前記ターゲット変位量、および前記鉄塔変位量のうちの少なくともいずれかを外部に送信する送信手段を有する。
【００９６】
（付記１３）
好ましくは、付記１〜１２に記載の鉄塔の変位監視システムであって、
少なくとも前記撮像手段を有する本体部と、
前記鉄塔から離れた場所に設けられる管理箇所、および前記本体部の間を中継する基地局と、を有し、
前記基地局は、前記本体部と無線で接続され、前記管理箇所と有線で接続される。
【００９７】
（付記１４）
本発明の他の態様によれば、
鉄塔の下部にターゲットを配置するとともに、前記ターゲットの鉛直上方向における前記鉄塔の所定位置に、撮像方向が鉛直下方向に向けられた状態で前記ターゲットを撮像する撮像手段を配置する配置工程と、
前記鉄塔が基準状態であるときの前記ターゲットの所定の計測対象点の位置を基準位置として設定する基準位置設定工程と、
所定のタイミングで前記撮像手段により前記ターゲットの計測用画像を取得する撮像工程と、
前記計測用画像内において、前記計測対象点の位置を計測位置として検出する位置検出工程と、
前記計測用画像内で前記計測対象点が前記基準位置から前記計測位置に変位した変位量をターゲット変位量として計測することにより、前記ターゲット変位量に基づいて前記鉄塔が変位した鉄塔変位量を求める変位計側工程と、を有する鉄塔の変位監視方法が提供される。
【００９８】
（付記１５）
本発明の更に他の態様によれば、
鉄塔の下部に設けられるターゲットと、前記ターゲットの鉛直上方向における前記鉄塔の所定位置に設けられ、撮像方向が鉛直下方向に向けられた状態で前記ターゲットを撮像する撮像手段と、を有する鉄塔の変位監視システムに用いられるコンピュータを、
前記鉄塔が基準状態であるときの前記ターゲットの所定の計測対象点の位置を基準位置として記憶する記憶手段と、
所定のタイミングで前記ターゲットの計測用画像を取得するよう前記撮像手段を制御する撮像制御手段と、
前記計測用画像内において、前記計測対象点の位置を計測位置として検出する位置検出手段と、
前記計測用画像内で前記計測対象点が前記基準位置から前記計測位置に変位した変位量をターゲット変位量として計測することにより、前記ターゲット変位量に基づいて前記鉄塔が変位した鉄塔変位量を求める変位計側手段と、として機能させる鉄塔の変位監視プログラムが提供される。
【符号の説明】
【００９９】
１０  変位監視システム
１２  本体部
２２  基準画像
２４  計測用画像
８０  鉄塔
８２  下部
８４  中間部
８６  頂部
１００，１０２  ターゲット（計測対象板）
１１０  計測対象点
１２０  黒色領域
１４０  白色領域
１８０  スケール（目盛）
２００  撮像部（撮像手段、カメラ）
３００  支持機構
３１０  第１軸
３２０  第１支持部（第１支持枠）
３３０  第２軸
３４０  第２支持部（第２支持枠）
３８０  風除け部
４００  制御部（コンピュータ部）
５００  送受信部（無線伝送モジュール）
５２０  アンテナ
６００  基地局
６４０  光ファイバ
【図１】
2016186447.tif 000003
【図３】
2016186447.tif 000004
【図４】
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【図７】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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