JP2009169734A - 現場計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化を抑え、コストを低減することができる操作の簡便な現場計測システムを提供する。
【解決手段】建造物や地盤に設置して所要の現象を測定する所定数のセンサ１と、所定のセンサ１で測定したデータを一時格納する記憶手段を備えた前置測定器３と、前置測定器３を操作制御してデータを無線伝送にて集める測定制御器４と、測定したデータを処理するホスト処理制御器５とから構成する現場計測システムであって、所定数のセンサ１と前置測定器３とはケーブル２で接続し、センサ１で測定したデータを前置測定器３で格納し、この格納したデータを測定制御器４で受信して集積・処理・格納し、さらにホスト処理制御器５においてデータを最終処理する。
【選択図】図2

Description

本発明は、現場計測システムに係り、詳細には所定のセンサを建造物や地盤の所定個所に設置して所要の現象を測定して解析する現場計測システムに関する。

従来のビル、道路、トンネル等の建造物や岩盤、地中等の地盤等における温度や土水圧や歪みやクラック等を測定する計測システム、計測方法としては、センサと測定制御装置間をコードで接続するコード配線方式が知られている。従来の方法ではセンサから測定制御装置にデータを集めると共に測定制御装置でセンサの調整、設定、表示、操作、制御し、データを収録する。そして収録したデータを操作することにより出力し、それを遠隔地の中央処理制御装置に整理し格納・分析する方式であった。
また、測定制御装置から商用無線電話で中央処理制御装置にデータを送信し、そこでデータの集積、分析や表示、警報発信等を行うシステムも知られている。

従来のセンサと測定制御装置間をコードで接続する配線方式では、センサとコード配線が大変大がかりとなり、コストも大きかった。測定制御装置の設置数を増やしてセンサとの距離を短くするようにしても、コード配線はコンパクトにできるが、測定制御装置としての測定器本体の数が増えてコストを大きくしていた。
また、全部を無線方式とする場合には、無線装置が大型であるため、大変高価になると共に、電力消費も大きく、ＡＣ１００Ｖの引き込み線がなければ電池交換も多くしなければならないなどで現実的ではなかった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、装置の大型化を抑え、コストを低減することができる現場計測システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明に係る計測システムは、建造物や地盤に設置して所要の現象を測定する所定数のセンサと、所定の前記センサで測定したデータを一時格納する記憶手段を備えた前置測定器と、前記前置測定器からのデータを無線伝送にて制御集積する測定制御器と、測定したデータを処理管理するホスト処理制御器とから構成する現場計測システムであって、
所定数の前記センサと前記前置測定器とはケーブルで接続し、前記センサで測定した複数のデータを前記前置測定器の前記記憶手段に格納し、
前記測定制御器は送信手段及び受信手段と制御手段と制御器記憶手段を備え、前記前置測定器と無線で送受信して所定数の前記前置測定器の前記記憶手段に格納したデータを集積して前記制御器記憶手段に格納し、さらに測定条件を前記前置測定器に送信すること及び測定器としての全ての操作と制御を無線伝送にて行うと共にホスト処理制御器にデータを出力することを特徴とする。
測定する事項としては、例えば、温度、土水圧、振動、変位、傾斜、割れ、ひずみ、圧力等がある。

請求項２記載の発明に係る計測システムは、請求項１記載の発明の構成において、前記測定制御器と前記ホスト処理制御器との送受信手段に商用無線電話通信を利用して全国汎用型として構成していることを特徴とする。

請求項３記載の発明に係る計測システムは、請求項１又は２のいずれかに記載の発明の構成において、前記測定制御器は警報発信手段を備え、前記センサは複数種の現象をそれぞれ測定することにより、前記測定制御器は前記センサからの複数種の現象の測定値からその相関値を計算して計測現象の確度を高めると共に、予め記憶している所定限定値と比較して前記警報発信手段から警報を発することを特徴とする。
例えば、警報発信手段としては、安全領域であればグリーンの表示灯を点灯し、注意を喚起する程度であれば燈色の表示灯を点灯し、要注意であれば赤色の表示灯を点灯するようにした表示灯又は要注意のときの警報を発生するブザー等があげられる。

請求項４記載の発明に係る計測システムは、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明の構成において、前記前置測定器及び前記測定制御器は自力給電手段を備えたことを特徴とする。

請求項５記載の発明に係る計測装置は、請求項１ないし４のいずれかに記載の発明の構成において、前記前置測定器及び前記測定制御器の無線送受信は間歇的に行うことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、複数の近傍センサの計測を配線で送るので、配線を必要最小限にすることで大幅な省材料・省力化となり、且つ、リード線の抵抗値補正やノイズ対策が軽減できると共に、複数の前置測定器を１台の測定制御器の制御器操作表示部にて操作と表示を表示をすることによりコストを低減できる。また、回路の調整機構のシンプル化や節電回路を設けることにより装置の小型化、低価格化が図れる。さらに、操作が簡単、明瞭であり、未経験者でもモニタができる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、装置全体について遠隔制御管理のリアルタイム化が図れ、測定手段における人件費の低価格化が図れる。

請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、確度の高い警報信号が得られると共に、未経験者でも注意しなければならない事態を的確に認識することができ、必要な対応が一層迅速にできる。

請求項４記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、電池交換も不要であり、一層のコストを低減できる。

請求項５記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて一層節電が図れる。

以下、本発明の現場計測システムについて、図面を参照しながら詳しく説明する。

図１は本発明に係る現場計測システムの実施の形態の概略の構成を示すブロック図、図２はその作用を説明するブロック図である。

この実施の形態の現場計測システム（以下単に計測システムともいう）は、道路、トンネル等の建造物や岩盤、地中等の地盤等における温度や土水圧や歪みやクラック等を測定するセンサ１とセンサ１とコード２で接続した前置測定器３と、複数の前置測定器３と無線通信する測定制御器４と、システム全体の制御と測定制御器４で集積したデータを最終的に集めて処理するホスト処理制御器５とから構成されている。

センサ１は、例えば、温度、振動、変位、傾斜、割れ、ひずみ、土水圧力、伸縮等の構造物や岩盤の環境の所要の変化を測定するものがあげられ、１種類又は数種類のセンサの組み合わせを用いる。１種類又は数種類の複数個所に設置された１種類又は数種類のセンサ１で測定したデータはケーブル２により前置測定器３に送られて、貯蔵される。

前置測定器３は、複数の例えば４個のセンサ１の近辺の屋外に設置され、センサ１とケーブル２で接続され、集積したデータを測定制御器４に送る機能を有する。そのため、センサ１で測定した測定値を受けるインターフェイス部３１と前置測定器３の全体の動作を制御するＣＰＵ３２と記憶部３３と前置測定器３のデータ等の送受信処理する送受信変換部３４とアンテナ等からなる送受信部３５と電源部３６とを備えている。
また、前置測定器３は最大１ｋｍの範囲で測定制御器３と送受信できるように構成されている。

インターフェイス部３１は、各測定センサ１への電圧供給を行い、センサ１から送られてくるデータ信号を受けて適正な増幅とＡ／Ｄ変換等の処理をする。

ＣＰＵ３２は、前置測定器３の全体の動作を制御する機能を有し、予め設定されたインターバルによりインターフェイス部３１からのセンサ１の測定値を受けて、順次切り替えて記憶部３３に格納し、格納した測定値を送信したりの操作を間欠的に行うように制御するなど測定制御器３の指示を受けて行う。

記憶部３３は、データを貯蔵する記憶手段として機能する要素であり、ＣＰＵ３２による演算処理に必要なプログラムや予め設定登録された前置測定器３の固有のＩＤ番号やその他の設定値及びセンサ１から送られてくる測定データ等のデータを格納するための機能ブロックである。

送受信変換部３４は、測定制御器４と送受信するデータや測定条件の命令等を通信信号に変換する機能部である。測定制御器４からの測定データ読み出し命令の通信信号を命令信号に変換してＣＰＵ３２に送る、一方、ＣＰＵ３２により読み出した記憶部３３に格納した測定データを通信信号に変更する。そして、通信信号は送受信部３５のアンテナから送信する。

送受信部３５は、受信手段の受信アンテナと送信手段の送信アンテナとを一体化して備え、測定制御器４からの無線信号を受信したり前置測定器３から無線信号を送信したりする。

電源部３６は、前置測定器３の動作に必要な電力を供給するための要素であり、一次電池や二次電池や燃料電池を用いてもよいが、自力給電手段である太陽発電や風力発電による電力を充電できる電池を用いることが好ましい。この実施の形態の図では太陽電池３７から充電される例を示している。

測定制御器４は、携帯可能な機器であって、前置測定器３と殆ど同様の内部構成をしているが、測定器としての全ての操作と制御を行う機能を有し、また、センサ１の測定値を受ける要素がないことと、格納データを出力する出力部４９を有している。測定制御器４の全体の動作を制御する制御器ＣＰＵ４２と制御器記憶部４３と前置測定器３と測定条件や命令やデータ等の送受信処理する制御器送受信変換部４４とアンテナ等からなる制御器送受信部４５と制御器電源部４６と制御器操作表示部４８とを備えている。

制御器ＣＰＵ４２は、測定制御器４の全体の動作を制御する機能を有し、制御器送受信変換部４４からの測定値の信号を受けて、順次切り替えて制御器記憶部４３に格納したり、格納した測定値を送信したりの操作を間欠的に行うなどの制御をする。

制御器記憶部４３は、測定現象の限界値や複数種の測定値からその相関値を計算するプログラム等の制御器ＣＰＵ４２による演算処理に必要なプログラムや予め設定登録された前置測定器３の固有のＩＤ番号やセンサ１から送られてくる測定データ等のデータを格納するための機能ブロックである。例えば、制御器記憶部４３は前置測定器１００台を操作するように、そのＩＤ番号を記憶し、そのＩＤ番号に対応するデータや基準値を格納する。

制御器送受信変換部４４は、前置測定器３と送受信するデータや測定条件の命令等を信号に変換する機能部である。そして、操作表示部４８からの測定データ読み出し命令に基づいて、制御器送受信変換部４４において命令信号を通信信号に変換して前置測定器３に送る。また、前置測定器３から送信されたデータ信号は制御器送受信変換部４４によりデータ信号に変換され、制御器記憶部４３に格納される。一方、制御器ＣＰＵ４２により読み出した制御器記憶部４３に格納した測定データは制御器出力部４９から有線又は無線電話回線にて他の記憶手段に出力される。

制御器送受信部４５は、受信手段である受信アンテナ部と送信手段である送信アンテナ部とを一体化して備え、前置測定器３からの無線信号を受信したり前置測定器３に測定条件等の命令の無線信号を送信したりする。

制御器電源部４６は、測定制御器４の動作に必要な電力を供給するための要素であり、一次電池や二次電池や燃料電池を用いてもよいが、自力給電手段である太陽発電や風力発電による電力を充電できる電池を用いることが好ましい。この実施の形態の図では太陽電池４７から充電される例を示している。

制御器操作表示部４８は測定データ値や警報の告示や設定した測定制御器４の固有のＩＤ番号等所要の表示を行うと共に測定器としての全ての操作と制御を行う。

制御器出力部４９は、センサ１で測定したデータを測定制御器４からホスト処理制御器５に出力する機能を有する部分である。そして、制御器出力部４９は、無線電話回線の通信用ユニットを直結一体化することにより構成を小型化し、且つ、遠隔地のホスト処理制御器５に転送してそこでの制御管理を可能としている。

ホスト処理制御器５は、遠隔地の所定屋内に設置され、複数のセンサ１で測定され、測定制御器４に集積されて転送されたデータを集計・調整・表示すると共に、系全体の制御を行う機能を備える。そのため、前置測定器３で集積したデータを測定制御器４を経由して入力する入力部５１とホストＣＰＵ５２とホスト記憶部５３と、命令等を入力する操作部５４を有すると共に、表示部５５とを備えている。

次に上記のように構成してなる本願発明の現地計測システムについて測定作業を説明する。

ホスト処理制御器５のホスト記憶部５３に、操作部５４のキーボード等によりシステム全体の制御や測定データの最終的収集・解析・活用を実行する種々のプログラムが予めロードされる。測定制御器４は、ホスト処理制御器５において決められているプログラムに基づいて動作するように、プログラムがロードされる。

ホスト処理制御器５又は測定制御器４の制御器操作表示部４８からインターバル測定、間歇通信等の測定条件が測定制御器４にロードされ、その測定条件を実施するように、前置測定器３に無線により命令されて設定される。命令を受けた前置測定器３は測定条件に則ってセンサ１のデータを格納する。さらに、前置測定器３は、ホスト処理制御器５において決められているプログラムや制御器操作表示部４８から入力されている指令に基づいて動作するように、プログラムがロードされており、それを実行する。

前置測定器３は、設定に基づいた測定制御器４からの指令にて、格納しているデータを測定制御器４に無線で送信する。

測定制御器４は、制御器記憶部４３に複数の前置測定器３が収集したデータを格納すると共に、設定に基づいて演算処理して表示を行ったり、演算結果を制御器記憶部４３に格納したり表示したりする。

さらに、測定制御器４では、制御器記憶部４３に格納したデータをオンライン又はオフライン操作によりホスト処理制御器５に出力部４９から出力する。出力方法としては、無線通信での送信や電話やケーブルでの送信、記憶媒体への複写や移動があげられる。

上記のように構成してなる本願発明の現地計測システムによれば、配線を必要最小限にすることで、リード線の抵抗値補正やノイズ対策が軽減できると共に、省資源化と省労力化が大きく図られ、且つ、複数の前置測定器を１台の制御器操作表示部にて制御することによりコストを低減できる。また、回路の調整機構のシンプル化や節電回路を設けることにより装置の小型化と太陽発電による省エネルギー化、低価格化が図れる。さらに、操作が簡単、明瞭であり、未経験者でもモニタができる。

本発明の実施の形態における現地計測システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態における現地計測システム構成の作用を説明するブロック図である。

符号の説明

１ センサ
３ 前置測定器
４ 測定制御器
５ ホスト処理制御器
３１ インターフェイス部
３２ ＣＰＵ
３３ 記憶部
３４ 送受信変換部
３５ 送受信部
３６ 電源部
４８ 制御器操作表示部

Claims (5)

1. 建造物や地盤に設置して所要の現象を測定する所定数のセンサと、所定の前記センサで測定したデータを一時格納する記憶手段を備えた前置測定器と、前記前置測定器からのデータを無線伝送にて制御集積する測定制御器と、測定したデータを処理管理するホスト処理制御器とから構成する現場計測システムであって、
   所定数の前記センサと前記前置測定器とはケーブルで接続し、前記センサで測定した所定数のデータを前記前置測定器の前記記憶手段に格納し、
   前記測定制御器は送信手段及び受信手段と制御手段と制御器記憶手段を備え、前記前置測定器と無線で送受信して所定数の前記前置測定器の前記記憶手段に格納したデータを集積して前記測定制御器記憶手段に格納し、さらに測定条件を前記前置測定器に送信すること及び測定器としての全ての操作と制御を無線伝送にて行うと共にホスト処理制御器にデータを出力することを特徴とする現場計測システム。
2. 前記測定制御器と前記ホスト処理制御器との送受信手段に商用無線電話通信を利用して全国汎用型として構成していることを特徴とする請求項１に記載の現場計測システム。
3. 前記測定制御器は警報発信手段を備え、前記センサは複数種の現象をそれぞれ測定することにより、前記測定制御器は前記センサからの複数種の現象の測定値からその相関値を計算して計測現象の確度を高めると共に、予め記憶している所定限定値と比較して前記警報発信手段から警報を発することを特徴とする請求項１又は２に記載の現場計測システム。
4. 前記前置測定器と前記測定制御器は自力給電手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の現場計測システム。
5. 前記前置測定器及び前記測定制御器の無線送受信は間歇的に行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の現場計測システム。

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