(57)【要約】【課題】構造物の各部位に取り付けられた測定装置と、測定装置と無線接続された監視サーバにより構造物の損傷の有無を判定するシステムにおいて、測定装置における電力消費量を抑える。【解決手段】測定装置２０は、構造物に生じる加速度に応じた測定信号を出力する測定部１１０と、測定部１１０から出力された出力信号に基き指標値を算出する演算処理部１２０と、演算処理部１２０により算出された指標値を監視サーバへ無線送信する無線送信部１３０と、測定部１１０、演算処理部１２０、無線送信部１３０へ電力を供給する電池１４０と、常時は、電池１４０から無線送信部１３０への電力供給を停止し、測定部１１０により測定された加速度の振幅幅が所定の閾値を超えたと演算処理部１２０が判定した場合に無線送信部１３０への電力供給を許可する電力供給制御部１４１とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物に生じる振動に応じて変化する物理量を測定する測定部と、前記測定部が測定した前記物理量又はこの物理量に基き求められた指標値を示す無線信号を送信する送信部と、前記測定部及び前記送信部へ電力を供給する電源部とを有する複数の測定装置と、
各測定装置の前記送信部が送信した無線信号を受信する受信部と、前記受信部が受信した無線信号で示される前記物理量又は前記指標値に基き前記構造物の損傷の有無を判定する損傷判定部と、を有する損傷監視装置と、
を備えた前記構造物の損傷の有無を監視するシステムであって、
前記測定装置は、
常時は前記電源部から前記送信部への電力の供給を停止させ、
前記測定部が測定した前記物理量が所定の値を超えると、前記電源部から前記送信部への電力の供給を許可する電力供給制御部と、を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムであって、
前記測定部は、構造物に生じる振動に応じて変化する物理量に応じた信号を出力する物理量センサと、前記物理量センサから出力された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部とからなり、
前記測定装置は、所定の時間内の前記Ａ／Ｄ変換された信号の絶対値を加算して振幅絶対値和を算出する演算処理部を備え、
前記送信部は、前記演算処理部が算出した前記振幅絶対値和を送信することを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１記載のシステムであって、
前記測定部は、構造物に生じる振動に応じて変化する物理量に応じた信号を出力する物理量センサと、前記物理量センサから出力された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部とからなり、
前記測定装置は、所定の時間内の前記Ａ／Ｄ変換された信号において正の値と負の値とが隣り合う箇所の個数であるゼロクロス回数をカウントする演算処理部を備え、
前記送信部は、前記演算処理部が算出した前記ゼロクロス回数を送信することを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項２又は３記載のシステムであって、
前記電源部は、前記演算処理部へ電力を供給し、
前記電力供給制御部は、
常時は、前記電源部から前記演算処理部への電力の供給を停止させ、
前記測定部が測定した前記物理量が所定の値を超えると、前記電源部から前記演算処理部への電力の供給を許可することを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１から４のうち何れか１項に記載のシステムであって、
前記測定装置の送信部から送信された無線信号を、前記損傷監視装置の受信部へ中継する複数の中継装置を備え、
前記複数の測定装置は、夫々、複数の前記中継装置と無線通信可能であることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１から５のうち何れか１項に記載のシステムであって、
前記複数の測定装置の前記送信部には、夫々、予め異なる遅延時間が設定されており、
前記送信部は、夫々、前記監視部が起動信号を生成してから、前記設定された遅延時間だけ経過した後、前記物理量又は前記指標値に応じた無線信号を送信することを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項１から６のうち何れか１項に記載のシステムであって、
前記複数の測定装置には、予め、前記送信部の異常の有無の検査を行う検査時点が設定されており、
前記測定装置の送信部は、夫々、前記検査時点ごとに前記検査のための無線信号を送信し、
前記損傷監視端末は、前記受信部により、各測定装置の送信部から送信された前記無線信号を受信できるか否かに基き、前記測定装置の前記送信部の異常の有無を判定することを特徴とするシステム。
【請求項８】
構造物に生じる振動に応じて変化する物理量を測定する測定部と、前記測定部が測定した前記物理量又はこの物理量に応じた指標値を示す無線信号を送信する送信部と、前記測定部及び前記送信部へ電力を供給する電源部とを有する測定装置であって、
常時は前記電源部から前記送信部への電力の供給を停止させ、前記測定部が測定した前記物理量が所定の値を超えると、前記電源部から前記送信部への電力の供給を許可する電力供給制御部と、を備えることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物が地震などを被災した際に、構造物に損傷が発生したか否かを監視するためのシステム及びこのシステムを構成する測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、大地震等が起きた際に、建物の構造体に発生した損傷を監視するため、建物の構造体の各部に加速度センサを取り付け、この加速度センサにより測定された加速度に基づき建物の構造体の損傷の有無を判定する方法が知られている。このような方法の一例として、健全時と地震後における加速度をＦＦＴ解析することにより建物の固有周期を算出し、健全時と地震後の固有周期が異なるか否かに基づき損傷の有無を判定する方法が用いられている。しかしながら、固有周期を算出するために用いられるＦＦＴ解析などの演算は計算負荷が大きいため、高性能の演算処理装置が必要となる。
【０００３】
このため、本願出願人らは、健全時と地震後において、所定時間内のＡ／Ｄ変換された加速度の絶対値を加算して振幅絶対値和を算出し、健全時と地震後における振幅絶対値和を比較することで損傷の有無を判定する方法を提案している（特許文献１参照）。
【０００４】
また、本願出願人らは、健全時と地震後において、Ａ／Ｄ変換された加速度を表すサンプル値列において、所定時間内の正の値と負の値とが隣り合う箇所の個数をカウントし、そのカウント数をゼロクロス回数とし、健全時と地震後におけるゼロクロス回数を比較することで損傷の有無を判定する方法を提案している（特許文献２参照）。
特許文献１及び２記載の方法によれば、複雑な演算処理が不要であるため、演算処理装置として低価格なものを用いることができる。
【特許文献１】特開２００８―３０４３号公報
【特許文献２】特開２００８―２９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び２記載の方法は、構造物に取り付けられた加速度センサと、加速度センサにより測定された加速度に基き振幅絶対値和又はゼロクロス回数を求めるＣＰＵとを備えた測定装置及び測定装置と通信可能であり、測定装置によりもと得られた振幅絶対値和又はゼロクロス回数に基き損傷の有無を判定する監視サーバにより構成されるシステムにより実現される。
【０００６】
ここで、上記のシステムにおいて測定装置は多数取り付けられるため、測定装置と監視サーバとは無線通信により通信することが望ましい。この場合、測定装置は、必ずしも、外部電源を利用できるような場所に取り付けられるわけではないため、測定装置内に組み込まれた電池によりＣＰＵ及び無線通信手段を起動させることとなる。しかしながら、加速度センサやＣＰＵは消費電力が小さいものの、無線通信手段は消費電力が大きい。このため、短期間で電池の電力が消費されてしまい、頻繁に電池の交換を行う必要があるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、測定装置における電力消費量を抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の損傷監視システムは、構造物に生じる振動に応じて変化する物理量を測定する測定部と、前記測定部が測定した前記物理量又はこの物理量に基き求められた指標値を示す無線信号を送信する送信部と、前記測定部及び前記送信部へ電力を供給する電源部とを有する複数の測定装置と、各測定装置の前記送信部が送信した無線信号を受信する受信部と、前記受信部が受信した無線信号で示される前記物理量又は前記指標値に基き前記構造物の損傷の有無を判定する損傷判定部と、を有する損傷監視装置と、を備えた前記構造物の損傷の有無を監視するシステムであって、前記測定装置は、常時は前記電源部から前記送信部への電力の供給を停止させ、前記測定部が測定した前記物理量が所定の値を超えると、前記電源部から前記送信部への電力の供給を許可する電力供給制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記のシステムにおいて、前記測定部は、構造物に生じる振動に応じて変化する物理量に応じた信号を出力する物理量センサと、前記物理量センサから出力された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部とからなり、前記測定装置は、所定の時間内の前記Ａ／Ｄ変換された信号の絶対値を加算して振幅絶対値和を算出する演算処理部を備え、前記送信部は、前記演算処理部が算出した前記振幅絶対値和を送信してもよい。
【００１０】
また、前記測定部は、構造物に生じる振動に応じて変化する物理量に応じた信号を出力する物理量センサと、前記物理量センサから出力された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部とからなり、前記測定装置は、所定の時間内の前記Ａ／Ｄ変換された信号において正の値と負の値とが隣り合う箇所の個数であるゼロクロス回数をカウントする演算処理部を備え、前記送信部は、前記演算処理部が算出した前記ゼロクロス回数を送信してもよい。
【００１１】
また、前記電源部は、前記演算処理部へ電力を供給し、前記電力供給制御部は、常時は、前記電源部から前記演算処理部への電力の供給を停止させ、前記測定部が測定した前記物理量が所定の値を超えると、前記電源部から前記演算処理部への電力の供給を許可してもよい。
また、前記測定装置の送信部から送信された無線信号を、前記損傷監視装置の受信部へ中継する複数の中継装置を備え、前記複数の測定装置は、夫々、複数の前記中継装置と無線通信可能であってもよい。
【００１２】
また、前記複数の測定装置の前記送信部には、夫々、予め異なる遅延時間が設定されており、前記送信部は、夫々、前記監視部が起動信号を生成してから、前記設定された遅延時間だけ経過した後、前記物理量又は前記指標値に応じた無線信号を送信してもよい。
【００１３】
また、前記複数の測定装置には、予め、前記送信部の異常の有無の検査を行う検査時点が設定されており、前記測定装置の送信部は、夫々、前記検査時点ごとに前記検査のための無線信号を送信し、前記損傷監視端末は、前記受信部により、各測定装置の送信部から送信された前記無線信号を受信できるか否かに基き、前記測定装置の前記送信部の異常の有無を判定してもよい。
【００１４】
また、本発明の測定装置は、構造物に生じる振動に応じて変化する物理量を測定する測定部と、前記測定部が測定した前記物理量又はこの物理量に応じた指標値を示す無線信号を送信する送信部と、前記測定部及び前記送信部へ電力を供給する電源部とを有する測定装置であって、常時は前記電源部から前記送信部への電力の供給を停止させ、前記測定部が測定した前記物理量が所定の値を超えると、前記電源部から前記送信部への電力の供給を許可する電力供給制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電力供給制御部により、常時は、電池から送信部への電力供給を停止し、測定部により、予め設定された振幅値よりも大きな振幅が測定された場合に送信部への電力供給を許可することとしたため、電力消費量を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の損傷監視システムの一実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
本願出願人らは、上記のように、（１）加速度、速度、変位などの物理量（以下、振動物理量という）の絶対値の総和に基き損傷の有無を判定する手法（特許文献１）、及び（２）振動物理量の時間波形が所定時間内に正から負又は負から正へゼロを横切る回数（以下、ゼロクロス回数という）に基き、構造体の損傷の有無を判定する手法（特許文献２）を提案しており、本実施形態ではこれらの手法に基いて振動物理量から損傷の有無を判定している。その概要は以下の通りである。
【００１７】
まず、手法（１）に関して、建物の構造体に損傷が発生していない場合には、地震動の振幅が大きくなると、それに比例して構造体に生ずる振動物理量の振幅も増加する。しかし、建物の構造体に損傷が生じると剛性が低下し、モード形状に変化が生じるため、その部位における振動物理量の振幅の増加の傾向が変化する。このため、健全時に対する地震後の振動物理量の振幅の比を算出し、この比が他の部位と異なる場合には、該当する部位に損傷が発生したと判定できる。
【００１８】
すなわち、具体的には、構造体に損傷が生じていない状態における構造体の各部位の振動物理量の振幅の絶対値の和の相対比を求めておき、また、地震が発生した後における、構造体の各部位の振動物理量の振幅の絶対値の和の相対比を求め、これらの相対比が異なる傾向となる部位の近傍において損傷が発生していると判定する。
【００１９】
次に、手法（２）に関して、建物の構造体に損傷が生じると、その部位の剛性が低下するため、固有周期が変化する。固有周期が変化すると、振動物理量の時間波形も固有周期の変化の影響が強く表れた形状となり、ゼロクロス回数が減少する。このため、ゼロクロス回数を監視することにより、建物の構造体の損傷の有無を判定することができる。
【００２０】
なお、ＲＣ構造物の場合、構造体に損傷が発生していなくても、入力される地震波の振幅が大きくなると固有周期が変化する特性を有することがある。このような構造物では、ゼロクロス回数が変化しても、それが上記の特性によるものであるのか、建物の損傷したことによるものであるのかを判別するのは難しい。そこで、以下に説明する実施形態では、ゼロクロス回数に加えて、振幅に比例する振動物理量の絶対値の総和を監視することとする。これにより、ゼロクロス回数と、振動物理量の絶対値の総和とに基づき、建物の損傷を監視するため、入力される地震波の振幅が大きくなると固有周期が変化する特性を有する構造体でも損傷の有無を監視することができる。なお、ゼロクロス回数及び振動物理量の絶対値の総和は、固有周期を算出するのに比べて、非常に簡単な計算により得られる。
【００２１】
以下、本発明の損傷監視システムの一実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、振動物理量として加速度を用い、上記説明した加速度の絶対値の総和（以下、加速度絶対値総和という）及びゼロクロス回数に基き損傷の有無を判定する方法を適用した場合について説明する。
【００２２】
図１は、本実施形態の損傷監視システム１０を示す図である。同図に示すように、本実施形態の損傷監視システム１０は、建物などの構造体１１の各部に取り付けられた複数の測定装置２０と、測定装置２０が有する機能に加えて測定装置２０が送信した無線信号を中継する機能を備えた中継装置３０と、測定装置２０から受信した無線信号に基き損傷の有無を判定する監視サーバ４０とを備える。
【００２３】
図２は、測定装置２０の構成を示すブロック図である。測定装置２０は、測定部１１０と、演算処理部１２０と、無線送信部１３０と、電池１４０と、電力供給制御部１４１と、を備える。測定部１１０は加速度センサ１１２及びＡ／Ｄ変換部１１４からなり、また、演算処理部１２０は記録部１２２、制御部１２４、ゼロクロスカウント部１２６、及び絶対値加算部１２８からなる。電源部である電池１４０は、測定部１１０及び演算処理部１２０には直接、電力を供給しており、無線送信部１３０には電力供給制御部１４１を介して電力を供給している。
【００２４】
加速度センサ１１２は、常時、建物の構造体１１の直交するｘ、ｙ、ｚ３軸の方向における加速度を測定し、測定した加速度に夫々応じた測定信号を出力する。この測定信号はＡ／Ｄ変換部１１４に入力される。
【００２５】
Ａ／Ｄ変換部１１４は、予め設定されたサンプリング周波数に基づき、測定信号をＡ／Ｄ変換する。Ａ／Ｄ変換部１１４によりＡ／Ｄ変換された測定信号は、演算処理部１２０へと供給される。
【００２６】
演算処理部１２０の記録部１２２は、所定の時間（例えば、１分間）分の測定部１１０から入力されるＡ／Ｄ変換された測定信号が記録されており、この記録された測定信号は所定時間ごとに更新される。
【００２７】
制御部１２４には、予め、所定の閾値が設定されている。この閾値は、測定部１１０から入力されるＡ／Ｄ変換された測定信号の振幅値がこの閾値よりも大きくなった場合に、地震が発生したと判定して、損傷の有無の判定を開始するためのものである。制御部１２４は、入力されるＡ／Ｄ変換された測定信号の振幅値が閾値を超えたことを検知すると、絶対値加算部１２８及びゼロクロスカウント部１２６へ演算を開始する旨の指令信号を供給し、また、電力供給制御部１４１へ起動信号を供給する。
【００２８】
また、制御部１２４には、予め、例えば、所定の時間間隔（例えば、１２時間ごと）でシステムチェック時刻が設定されている。制御部１２４は、システムチェック時刻になると、電力供給制御部１４１及び無線送信部１３０にシステムチェックを行う旨の指令信号を供給する。
【００２９】
絶対値加算部１２８は、制御部１２４より演算を開始する旨の指令信号が供給されると、測定部１１０から供給されたＡ／Ｄ変換された測定信号の所定の期間内の各サンプル値の絶対値を加算して、加速度振幅絶対値和を算出する。
【００３０】
ゼロクロスカウント部１２６は、制御部１２４より演算を開始する旨の指令信号が供給されると、測定部１１０から受信したＡ／Ｄ変換された測定信号の所定の期間内における、正負情報信号の連続する２つのサンプル値のうち、一方が正、他方が負となる回数をカウントし、ゼロクロス回数を求める。
【００３１】
電力供給制御部１４１は、常時は、電池１４０から無線送信部１３０への電力の供給を停止しており、制御部１２４から起動信号が供給されると、電池１４０から無線送信部１３０への電力供給を許可する。また、制御部１２４からシステムチェックを行う旨の指令信号が供給され、後述する送受信機能の異常の有無をチェックを行う間、電池１４０から無線送信部１３０への電力供給を許可する。
無線送信部１３０には、予め、各測定装置２０に固有の遅延時間が設定されている。この遅延時間は、複数の測定装置２０において互いに異なり、例えば、３０秒、６０秒、９０秒・・・のように３０秒間隔で異なるように設定されている。無線送信部１３０は、制御部１２４が加速度の振幅値が閾値を超えたことを検知してから、上記設定された遅延時間が経過した後、絶対値加算部１２８が算出した加速度振幅絶対値和及びゼロクロスカウント部が求めたゼロクロス回数を含む測定結果信号を、当該測定装置２０を識別するための装置識別ＩＤとともに中継装置３０へ無線送信する。
【００３２】
また、無線送信部１３０は、制御部１２４よりシステムをチェックする旨の指令信号が供給されると起動し、試験信号として、記録部１２２に記録された１分間分の測定信号を装置識別ＩＤとともに中継装置３０へ無線送信する。そして、無線送信部１３０は試験信号を送信した後、再び、停止状態となる。
【００３３】
図３は、中継装置３０の構成を示す図である。同図に示すように、測定装置２０における無線送信部１３０が無線送受信部１５０に置き換わった構成である。すなわち、中継装置３０の各構成部１１０〜１４１の機能は、測定装置２０の該当する構成部の機能と等しい。また、無線送受信部１５０は、測定装置２０における無線送信部１３０が有する機能に加えて、測定装置２０又は他の中継装置３０から測定結果信号又は試験信号を受信し、これと等しい信号を監視サーバ４０又は他の中継装置３０へと送信する中継機能を備えている。
【００３４】
図４は、監視サーバ４０の構成を示す図である。同図に示すように、監視サーバ４０は、無線受信部１６０と、損傷有無判定部１６２と、異常有無判定部１６４と、出力部１６６と、を備える。無線受信部１６０は、測定装置２０及び中継装置３０から送信された測定結果信号又は試験信号を受信する。
【００３５】
損傷有無判定部１６２には、予め、各測定装置２０及び中継装置３０についての、ゼロクロス回数と加速度振幅絶対値和との関係に基づいて損傷の有無を判定するための判定基準が設定されている。本実施形態では、図５に示すように、ゼロクロス回数が一定以下となる場合、及びゼロクロス回数と加速度振幅絶対値和との関係が健全時の傾向から一定以上乖離している場合（図中斜線部）には損傷ありと判定し、それ以外の場合には損傷なしと判定するものとしている。ただし、ゼロクロス回数と加速度振幅値和との関係が健全時の傾向から一定以上かい離している場合であっても、加速度振幅絶対値和が小さい（すなわち、入力加速度が小さい）場合には、損傷が発生する可能性が非常に低いとして、損揚なしと判定する。また、ゼロクロス回数と加速度振幅値との関係が健全時の傾向から一定以上かい離している場合であっても、ゼロクロス回数が大きい（すなわち、入力加速度が大きくなってもゼロクロス回数が減少していない）場合には、固有周期が変化していないとして、損傷なしと判定する。そして、損傷有無判定部１６２は、無線受信部１６０が受信した各測定装置２０及び中継装置３０から受信した測定結果信号に含まれるゼロクロス回数と加速度振幅絶対値和とに基き、上記の判定基準を参照して、構造体１１の各測定装置３０及び中継装置４０の取り付けられている部位における損傷の有無を判定する。
【００３６】
異常有無判定部１６４は、各測定装置２０及び中継装置３０について、無線受信部１６０が受信した試験信号に基き、異常があるか否かを判定する。すなわち、各測定装置２０及び中継装置３０について、当該測定装置２０又は中継装置３０に該当する装置識別ＩＤを含む試験信号を受信できた場合には、当該測定装置２０又は中継装置３０は正常に起動していると判定し、該当する装置識別ＩＤを含む試験信号を受信できなかった場合には、当該測定装置２０又は中継装置３０に異常が発生していると判定する。
【００３７】
出力部１６６は、損傷有無判定部１６２による構造体１１の各部における異常の有無についての判定結果及び異常有無判定部１６４による各測定装置２０及び中継装置３０についての異常の有無についての判定結果を画面出力又は印刷出力する。
【００３８】
なお、測定装置２０の無線送信部１３０、中継装置３０の無線送受信部１５０、及び監視サーバ４０の無線受信部１６０としては、複数の中継装置３０と通信可能なように通信距離が長いものが適しており、また、本実施形態では、後述するように送受信するデータは、加速度振幅絶対値和と、ゼロクロス回数といったデータ量が少ない無線信号であるため、無線規格ＺｉｇＢｅｅが好適である。
【００３９】
図６は、損傷監視システム１０の全ての測定装置２０の無線送信部１３０、中継装置２０の無線送受信部１５０に電力が供給され、これら測定装置２０、中継装置３０、及び監視サーバ４０を接続するネットワークが形成された状態を示す図である。同図に示すように、各測定装置２０は、２以上の中継装置３０に対して無線信号を送信しており、また、各中継装置３０同士も２以上の他の中継装置３０に対して無線信号を送信している。このため、例えば、図７に示すように、測定装置２０と中継装置３０の間、又は中継装置３０同士の間に無線通信を遮断する障害物があるような場合や何れかの中継装置３０に異常が発生した場合であっても、各測定装置２０から送信された無線信号は、他の中継装置３０を経由して監視サーバ４０まで到達する。なお、この際、測定装置２０から監視サーバ４０へのルーティングは、無線規格ＺｉｇＢｅｅが備えるルーティング機能を用いればよい。以下、上記のように各測定装置２０が複数の中継装置３０へ無線信号を送信し、また、各中継装置３０が複数の中継装置３０へ無線信号を送信することで、装置間に複数の通信経路を確保できるネットワークをメッシュ状ネットワークという。
【００４０】
以下、本実施形態のシステム１０により、構造体１１の損傷の有無を監視する方法について説明する。
まず、図８に示すフローチャートを参照しながら加速度センサ１１２が測定した構造体１１の加速度に基き、地震が発生したか否かを判定する流れを説明する。
常時は、電池１４０からの無線送信部１３０（中継装置３０では無線送受信部１５０）への電力供給は、電力供給制御部１４１により停止されている。このため、無線送信部１３０（又は無線送受信部１５０）により電池１４０の電力が消費されることはない。
【００４１】
測定装置２０及び中継装置３０の測定部１１０の加速度センサ１１２及びＡ／Ｄ変換部１１４は常時作動しており、加速度センサ１１２は、構造体１１に生じた振動の加速度に応じた測定信号を出力する（ＳＴＥＰ１００）。加速度センサ１１２より出力された測定信号はＡ／Ｄ変換部１１４に入力される。
そして、Ａ／Ｄ変換部１１４は、入力された測定信号をＡ／Ｄ変換し（ＳＴＥＰ１０２）、Ａ／Ｄ変換された測定信号は、演算処理部１２０へ入力される。
【００４２】
演算処理部１２０の記録部１２２は、測定部１１０から入力される所定時間（例えば、１分間）分のＡ／Ｄ変換された測定信号を記録する（ＳＴＥＰ１０４）。
また、これと並行して、演算処理部１２０の制御部１２４は、Ａ／Ｄ変換部１１４より入力されたＡ／Ｄ変換された測定信号の振幅値が閾値が超えるか否かに基き地震の発生の有無を判定しており（ＳＴＥＰ１０６）、振幅値が閾値を以下の場合には地震が発生していないと判定し（ＳＴＥＰ１０８）、振幅値が閾値を超える場合には地震が発生したと判定する（ＳＴＥＰ１１０）。
【００４３】
地震が発生していないと判定された場合には、上記のＳＴＥＰ１００〜１０６を繰り返し、地震が発生したと判定された場合には、後述する構造体１１の各部位について損傷の有無を検討する（すなわち、図１０のＳＴＥＰ１４０、１５０、１６０に進む）。
【００４４】
また、本実施形態の損傷監視システム１０は、地震が発生していないと判定されている期間には、定期的にシステムの送受信機能の異常の有無のチェック処理（以下、通信異常チェックという）を行う。以下、図９に示すフローチャートを参照しながらこの通信異常チェックの流れを説明する。
制御部１２４は、設定されたシステムチェック時刻になると、電力供給制御部１４１へシステムチェックを行う旨の指令信号を供給する（ＳＴＥＰ１２０）。
【００４５】
電力供給制御部１４１は、システムチェックを行う旨の指令信号が供給されると、無線送信部１３０（又は無線送受信部１５０）への電力供給を許可する（ＳＴＥＰ１２２）。これにより、無線送信部１３０（又は無線送受信部１５０）は、起動することとなる。また、他の測定装置２０や中継装置３０もこのシステムチェック時間になると起動するため、上記のメッシュ状ネットワーク２００が形成される（ＳＴＥＰ１２４）。
【００４６】
このように無線送信部１３０（又は無線送受信部１５０）が起動した後、制御部１２４は、無線送信部１３０（又は無線送受信部１５０）へシステムチェックを行う旨の指令信号を供給する。
無線送信部１３０（又は無線送受信部１５０）は、指令信号が供給されると、試験信号として、記録部１２２に記録された１分間分の測定信号を装置識別ＩＤとともにメッシュ状ネットワーク２００を介して無線送信する（ＳＴＥＰ１２６）。この際、メッシュ状ネットワーク２００により無線信号の送受信を行うため、何れかの中継装置３０に障害があるような場合であっても、他の中継装置３０及び測定装置２０との試験信号の送受信を行うことができる。
【００４７】
そして、監視サーバ４０は、試験信号を受信すると（ＳＴＥＰ１２８）、異常有無判定部１６４により、各測定装置２０及び中継装置３０から受信した試験信号に基き、これらの無線送信部１３０及び無線送受信部１５０が正常に機能しているか否かを判定する（ＳＴＥＰ１３０）。すなわち、各測定装置２０及び中継装置３０について、この測定装置２０又は中継装置３０を示す装置識別ＩＤを含む試験信号を受信できた場合には、この測定装置２０又は中継装置３０の無線送信部１３０及び無線送受信部１５０が正常に機能していると判定し、受信できない場合には異常が発生していると判定する。
【００４８】
そして、異常があると判定された場合（ＳＴＥＰ１３０においてＹＥＳ）には、異常が発生したと判定された測定装置２０又は中継装置３０を示す装置識別ＩＤとともに異常が発生した旨の判定結果を出力部１６６により画像出力又は印刷出力して（ＳＴＥＰ１３２）、通信異常チェックを終了する。
また、異常がないと判定された場合（ＳＴＥＰ１３０においてＮＯ）には、そのまま、通信異常チェックを終了する。
そして、通信異常チェックが終了した後、電源供給制御部１４１は、電池１４０から無線送信部１３０（又は無線送受信部１５０）への電力の供給を再び停止する（ＳＴＥＰ１３４）。
【００４９】
図８に戻り、ＳＴＥＰ１１０において、制御部１２４により地震が発生したと判定された場合には、損傷監視システム１０は構造体１１の各部の損傷の有無を判定する。以下、損傷監視システム１０により構造体１１の各部の損傷の有無を判定する処理を図１０のフローチャートを参照して説明する。
【００５０】
上記のように、制御部１２４は、地震が発生したと判定すると（図８のＳＴＥＰ１１０）、絶対値加算部１２６及びゼロクロスカウント部１２８へ演算を開始すべき旨の指令信号を供給し（ＳＴＥＰ１５０、１６０）、また、電力供給制御部１４１へ起動信号を供給する（ＳＴＥＰ１４０）。
【００５１】
絶対値加算部１２６は、制御部１２４より演算を開始する旨の指令信号が供給されると、測定部１１０から受信したＡ／Ｄ変換された測定信号の所定の時間内の各サンプル値の絶対値を加算して、加速度振幅絶対値和を算出する（ＳＴＥＰ１５２）。
【００５２】
また、ゼロクロスカウント部１２６は、制御部１２４より演算を開始する旨の指令信号が供給されると、測定部１１０から受信したＡ／Ｄ変換された測定信号の所定の期間内における、正負情報信号の連続する２つのサンプル値のうち、一方が正、他方が負となる回数をカウントし、ゼロクロス回数を求める（ＳＴＥＰ１６２）。
【００５３】
また、電力供給制御部１４１は起動信号が供給されると、電池１４０から無線送信部１３０（又は無線送受信部１５０）への電力供給を許可する（ＳＴＥＰ１４２）。これにより、測定装置２０及び中継装置３０の無線送信部１３０及び無線送受信部１５０が起動し、メッシュ状ネットワーク２００が機能することとなる（ＳＴＥＰ１４４）。
【００５４】
次に、測定装置２０の無線送信部１３０及び中継装置３０の無線送受信部１５０は、このメッシュ状ネットワーク２００を介して監視サーバ４０へ、当該測定装置２０又は中継装置３０を識別する装置識別ＩＤとともに絶対値加算部１２８が算出した加速度振幅絶対値和と、ゼロクロスカウント部１２６が求めたゼロクロス回数とを送信する（ＳＴＥＰ１７０）。なお、この際、各測定装置２０の無線送信部１３０や中継装置３０の無線送受信部１５０が起動し、メッシュ状ネットワーク２００が機能するまでに時間がかかるが、本実施形態では、メッシュ状ネットワーク２００を介して、加速度振幅絶対値和と、ゼロクロス回数のみを送信するのみであり、これらの情報はデータ量が少ないため、送信に時間がかからず、構造体１１の損傷を検知するまでにかかる時間は長期化することはない。
【００５５】
また、各測定装置２０及び中継装置３０が同時に無線送信を行うと、無線信号が相互に干渉を起してしまい、無線信号の送受信に障害が生じてしまう虞がある。これに対して、本実施形態では、上記のように無線送信部１３０及び無線送受信部１５０に各測定装置２０及び中継装置３０に固有の遅延時間が設定されている。このため、図１１に示すように、各測定装置２０及び中継装置３０が互いに異なるタイミングで（本実施形態では、３０秒間隔おきに）、測定結果信号を送信することとなるので、無線信号同士の干渉を防止できる。
【００５６】
次に、監視サーバ４０の損傷有無判定部１６２は、構造体１１の各部について、当該部分に取り付けられた各測定装置２０又は中継装置３０に対応する装置識別ＩＤとともに受信した加速度振幅絶対値和と、ゼロクロス回数とに基き、上記した判定基準を参照しながら当該測定装置２０又は中継装置３０の取り付けられている部位に損傷が生じているか否かを判定する（ＳＴＥＰ１７４）。
【００５７】
そして、監視サーバ４０は、出力部１６６により構造体１１の損傷有りと判定された部位を示す情報含む判定結果を画面出力又は印刷出力し（ＳＴＥＰ１７６）、さらに必要に応じて警報発令等を行う。これにより、建物の構造体１１における異常の発生を早期に検出することができる。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態によれば、電池１４０から無線送信部１３０（又は無線送受信部１５０）への電力供給を常時は停止させており、地震が発生した場合にのみ電気供給を許可することとしたため、消費電力の大きな無線送信部１３０及び無線送受信部１５０は信号の送信が必要となる地震時のみ起動することとなり、これにより、消費電力を削減することができる。その結果、電池１４０の交換の手間を削減できることになる。なお、電池１４０が蓄電池である場合には、充電の手間を削減できる。
【００５９】
また、各測定装置２０が複数の中継装置３０に対して無線信号を送信するとともに、各中継装置３０も複数の他の中継装置３０に対して無線信号を送信するメッシュ状ネットワーク２００により各測定装置２０から監視サーバ４０へ無線信号を送信することとしたため、中継装置３０に異常が発生したり、中継装置３０と測定装置２０との無線信号の送受信に障害が生じたりした場合であっても、各測定装置２０が送信した測定結果信号を監視サーバ４０へ送信することができる。
【００６０】
また、測定装置２０及び中継装置３０に固有の遅延時間を設定しておき、各装置２０、３０の無線送信部１３０（又は無線送受信部１５０）が地震が発生し、起動してから遅延時間後に無線信号を送信することとしたため、無線信号同士の干渉を防止できる。
【００６１】
また、測定装置２０の無線送信部１３０及び中継装置３０の無線送受信部１４０が定期的に起動され、監視サーバ４０へ試験信号を送信することとしたため、定期的に各測定装置２０及び中継装置３０が正常に動作していることを確認することができる。
【００６２】
なお、本実施形態では、上記の振動物理量として加速度を用いて、加速度の振幅絶対値和及びゼロクロス回数に基き、構造体の損傷の有無を判定するものとしたが、これに限らず、振動物理量として速度や変位を用いてもよい。
【００６３】
また、加速度振幅絶対値和及びゼロクロス回数を求め、これらに基き構造体１１の各部位の損傷の有無を判定するものとしたが、これに限らず、上記のように加速度振幅絶対値和のみ、又はゼロクロス回数のみから損傷の有無を判定することもできる。
【００６４】
また、本実施形態では、中継装置３０と監視サーバ４０との間を無線信号により送受信可能に接続するものとしたが、これに限らず、中継装置３０と監視サーバ４０とを有線のネットワークにより接合してもよい。
【００６５】
また、本実施形態では、測定装置２０は無線信号を中継する機能は持たず、中継装置３０のみが無線信号を中継する機能を有するものとしたが、これに限らず、各測定装置２０に無線信号を中継する機能を持たせる（すなわち、測定装置２０に換えて中継装置３０を用いる）構成としてもよい。
【００６６】
また、本実施形態では、演算処理部１２０の制御部１２４に、予め、所定の閾値を設定しておき、測定部１１０から入力されるＡ／Ｄ変換された測定信号の振幅値がこの閾値よりも大きくなった場合に、地震が発生したと判定し、電力供給制御部１４１へ起動信号を送信し、無線送信部１５０への電力供給を許可させるものとしたが、本発明はこれに限られない。
【００６７】
図１２は、別の実施形態の測定装置３２０の構成を示す図である。同図に示すように、本実施形態では、電池１４０は、測定部１１０には直接、電力を供給しており、演算処理部１２０及び無線送信部１３０には電力供給制御部１４１を介して電力を供給している。
電力供給制御部１４１には、加速度センサ１１２から測定信号が入力される。電力供給制御部１４１には、地震が発生したと判定するための基準となる所定の閾値が設定されている。電力供給制御部１４１は、常時は、電池１４０から演算処理部１２０及び無線送信部１３０への電力の供給を停止しており、加速度センサ１１２から入力される測定信号が閾値以上となると、地震が発生したと判定し、演算処理部１２０及び無線送信部１３０への電力供給を許可する。
【００６８】
かかる構成によれば、無線送信部１３０に加えて、演算処理部１２０も信号の送信が必要となる地震時のみ起動することとなり、さらに、消費電力を削減することができる。なお、中継装置３０も同様の構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本実施形態の損傷監視システムを示す図である。
【図２】測定装置の構成を示す図である。
【図３】中継装置の構成を示す図である。
【図４】監視サーバの構成を示す図である。
【図５】損傷有無判定部に設定された加速度振幅絶対値和と、ゼロクロス回数とに基き損傷の有無を判定する基準を示す図である。
【図６】損傷監視システムにおいて形成されたメッシュ状ネットワークを示す図である。
【図７】一部の中継装置に異常が発生し、また、測定装置と中継装置の間に障害物がある場合のメッシュ状ネットワークを示す図である。
【図８】加速度センサが測定した構造体に発生した加速度に基き、地震が発生したか否かを判定する流れを示すフローチャートである。
【図９】システムの送受信機能の異常の有無をチェックする流れを示すフローチャートである。
【図１０】構造体の各部の損傷の有無を判定する流れを示すフローチャートである。
【図１１】各測定装置に固有の遅延時間を持たせることにより、異なるタイミングで測定結果信号を送信することとなることを示す図である。
【図１２】別の実施形態の測定装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０  損傷監視システム                  １１  構造体
２０、３２０  測定装置                  ３０  中継装置
４０  監視サーバ                        １１０  測定部
１１２  加速度センサ                    １１４  Ａ／Ｄ変換部
１２０  演算処理部                      １２２  記録部
１２４  制御部                          １２６  ゼロクロスカウント部
１２８  絶対値加算部                    １３０  無線送信部
１４０  電池                            １４１  電力供給制御部
１５０  無線送受信部
１６０  無線受信部                      １６２  損傷有無判定部
１６４  異常有無判定部                  １６６  出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2009258063.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図５】
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