JP2011163837A - 建物状況表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】建物の健全性レベルを視覚的に判断することを可能とした建物状況表示システムを提供する。
【解決手段】建物１の柱２または梁３に設置されたセンサ１１と、建物１１の室内４、壁５または窓７に設置された発光手段と、を備える建物状況表示システム１０であって、センサ１１は、構造体に生じた変位に相関する物理量を感知し、発光手段は、センサ１１で感知された物理量の大きさに応じて該発光手段の表示状態を変化させることで、建物１の健全性のレベルを示す。
【選択図】図１

Description

本発明は、建物状況表示システムに関する。

劣化した建物や外乱（地震、台風等）を受けた建物の安全性を確認する場合には、専門的な知識を有した技術者による調査に委ねるのが一般的である。

例えば、大地震後における建物の被災状況の診断は、応急建物診断士により実施される。

応急建物診断士による建物診断は、まず、１日に２０軒（２０棟）以上の建物について被災状況のランク付けを行い、その後、各建物について詳細な調査を行うものである。

ところが、被災後の建物の調査には危険が伴うため、慎重に行う必要がある反面、短時間で多数の調査を行う必要があるという問題点を有していた。
また、一般利用者には、建物の状況を判断することが難しいため、建物を引き続き使用できるか否かの判断をつけることが困難であった。

そのため特許文献１には、任意の２点間の相対変位を計測する計測部と、計測部で計測された変位量により発光する発光部と、を備えた変状原位置表示装置が開示されている。

この変状原位置表示装置を予め建物に配置しておけば、建物の調査の際に予め建物に生じた変位を予測することができる。
また、変位状況が、発光部が備えるＬＥＤ（発光ダイオード）の色により表示されているため、専門的な知識を有していない一般利用者であっても、建物の状況を判断することが可能となる。

特開２００８−３０９７８４号公報

ところが、従来の変状原位置表示装置は、現状の変形量に対する正常性を判断することを可能としているものであるため、変位として現れてこないひずみ等を含めた建物の健全性レベルの診断は、依然として専門的な知識を有する技術者による詳細な調査が必要とされていた。
また、計測部と発光部とが一体に構成されているため、計測部を柱等の構造体に設置することで、発光部を視認しやすい位置に配置することができなかった。

本発明は、建物の健全性レベルを容易に視認することを可能とした建物状況表示システムを提供することを課題とする。

前記課題を解決する本発明の建物状況表示システムは、建物の構造体に設置されたセンサと、前記建物の室内、外壁または窓に設置された発光手段と、を備える建物状況表示システムであって、前記センサは、前記構造体に生じた変位に相関する物理量を感知し、前記発光手段は、前記センサで感知された物理量の大きさに応じて該発光手段の表示状態を変化させることで、前記建物の健全性のレベルを示すことを特徴としている。

かかる建物状況表示システムによれば、発光手段を視認することにより建物の健全性のレベルを把握することができるため、一般利用者であっても、建物の利用の継続や中止の判断を行うことが可能である。また、被災後の応急建物診断士による調査を、短時間で行うことが可能となる。また、発光手段は、建物の視認しやすい位置に配設されているため、健全性のレベルの確認が容易である。

また、前記発光手段が、前記建物に設置された照明設備であれば、別途発光手段を設ける場合と比較して安価に構成することが可能となる。

また、発光手段として、照明機器等の建物が有する機器設備を利用すれば、安価に建物状況表示システムを構成することができる。
また、発光手段を非構造部材に適宜設置すれば、設置箇所が限定されないため、建物の内外を問わず設置することができ、発光手段をより視認しやすい箇所に設置することが可能となる。

前記発光手段は、前記センサで感知された物理量の大きさに応じて点滅の周期を変化させることで前記建物の健全性のレベルを示すものであってもよいし、前記センサで感知された物理量の大きさに応じて発光色を変化させることで前記建物の健全性のレベルを示すものであってもよい。

これにより、周囲の明るさに関わらず、建物の健全性のレベルを確認することが可能となる。また、発光手段から距離が離れていても、健全性のレベルを確認することが可能となる。

本発明の建物状況表示システムによれば、建物の健全性のレベルを視覚的に判断することが可能となる。

第１の実施の形態に係る建物状況表示システムを示す模式図である。 ひずみ発生箇所を照明の点滅により表示する場合を説明するための平面図である。 第２の実施の形態に係る建物状況表示システムを示す模式図である。

本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。
第１の実施の形態にかかる建物状況表示システム１０は、建物の構造体（柱２、梁３等）に設置されたセンサ１１と、建物１の室内４に設置された発光手段（照明１２、発光パネル１３）とを備えて構成されている。

建物１の構成は限定されるものではないが、本実施形態では、複層階備えた構造物に建物状況表示システム１０を設置した場合について説明する。

センサ１１は、柱２または梁３に設置されていて、この柱２または梁３に生じた変位に相関する物理量（ひずみ、変位、速度、加速度など）を感知する。
センサ１１は、建物１の各階に１点以上設置されている。

本実施形態では、センサ１１として、ひずみゲージを使用する。
センサ１１は、柱２または梁３に貼り付けられた状態で、物理量を測定する。

センサ１１は、設置箇所に生じたひずみの大きさに応じて抵抗値が変化する。そして、センサ１１が接続されたホイートストンブリッジ回路（図示せず）の出力に応じて発光手段を発光させることで、構造体（建物１）の健全性が表示される。

また、センサ１１は、電力の供給が停止した場合であっても、設置箇所に生じたひずみに応じた抵抗値が保持（記憶）されるので、電力が復旧した際にそのひずみの大きさを再度示すことを可能としている。

なお、センサ１１には、ひずみゲージ以外に、例えば変位計や加速度計等を使用することや、ひずみゲージ、変位計、加速度計等を組み合わせて使用することも可能である。
また、例えば、光ファイバーセンサーのように、物理量をも計測することが可能なものを構造体に付設することで、損傷している位置やひずみ量等を特定するように構成してもよい。また、コンピュータ等の端末機にデータを送信可能に構成することで、画面により損傷箇所やひずみ量を確認できるように構成してもよい。

変位計を使用する場合は、建物１全体の傾きや階層毎の変位差などを視覚的に示す構成をとる。なお、変位量の測定は、レーザー等を使用して行ってもよい。

加速度計を使用する場合は、健全と思われる建物状態の加速度波形から周波数分析を行い、これを初期値として、定期的に測定を行う。経年変化による劣化や外乱が作用することにより生じた建物１の損傷は、周波数分析の結果、初期値と異なる数値を観測した際に、発光手段１２を介して視覚的に示す構成とする。

発光手段は、センサ１１で感知された物理量の大きさに応じて自身の発光状態を変化させることで、建物１の健全性のレベルを示す。

本実施形態では、発光手段として、室内４の照明１２（照明設備）を利用し、センサ１１が感知した物理量（ひずみ）が閾値を超えた際に、点滅するように構成する。
照明１２としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）や白熱灯等により構成されているのが望ましいが、蛍光灯やハロゲン灯等を使用してもよい。

照明１２は、図１に示すように、配線１４を介してセンサ１１に接続されている。
照明１２とセンサ１１とは、発振回路を介して接続されていることで、センサ１１が感知したひずみの大きさに応じて、発光周期（点滅の周期）が変化するように構成されている。これにより、照明１２の点滅の周期から建物の健全性レベルを把握することができる。

本実施形態では、センサ１１と、このセンサ１１に最も近い照明１２とを接続する。このようにすると、点滅した照明１２の近傍の柱２または梁３にひずみが発生したことを視認することができる。

例えば、図２に示すように、４本の柱２ａ〜２ｄと柱２ａ〜２ｄ同士の間に横架された４本の梁３ａ〜３ｄを備える建物１の室内に４つの照明１２ａ〜１２ｄが配設されている場合において、柱２ａにひずみが生じた場合は、柱２ａに最も近い照明１２ａが点滅するように構成すればよい。同様に、柱２ｄにひずみが生じた場合は、照明１２ｄが点滅するように構成する。
また、例えば、梁３ｃにひずみが生じた場合は梁３ｃの近傍に配置された照明１２ｂと照明１２ｃが点滅し、梁３ａにひずみが生じた場合は梁３ａの近傍に配置された照明１２ａと照明１２ｄが点滅するように構成する。

さらに、床にひずみが生じた場合は、すべての照明１２ａ〜１２ｄが点滅するように構成する。なお、床のひずみが生じた位置に応じて照明１２ａ〜１２ｄのいずれかが点滅するように構成してもよい。この場合、点滅の速度により、柱２や梁３にひずみが生じた場合と区別する。
このように構成することで、損傷が生じた構造体および構造体の位置を照明１２の点滅により視認することができる。

また、照明１２は、停電時や電気を消した状態（消灯時）でも、損傷が発生した箇所を点滅などにより表示することが望ましい。この場合には、無停電装置や太陽電池などのバックアップ施設を使用すればよい。

本実施形態では、発振回路をアナログ回路とし、建物１が被災したときに瞬時に健全性レベルを表示することが可能となるようにする。

なお、発光手段は、照明１２に限定されるものではなく、例えば内壁５に設置された発光パネル１３であってもよい。これにより、発光手段の設置箇所が限定されないため、適宜視認しやすい位置に設置することが可能となる。

かかる発光パネル１３は、センサ１１の変位に相関する物理量（本実施形態ではひずみ）を感知した際に、発光するように構成されており、センサで感知された物理量の大きさに応じて、発光色を変化させることで、建物の健全性のレベルを示す。

発光パネル１３は、３色ＬＥＤを使用することにより、８種類の色（無発光状態の黒及び３色全発光の白を含む）を発光するように構成されており、センサ１１が感知した物理量の大きさ応じてＬＥＤへのＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことで、発光色が変化する。建物１の健全性レベルを表示する発光色の種類や色の数は限定されるものではなく、３色ＬＥＤの各色ＬＥＤ（赤、青、緑）の発光電流を制御することで、多種類の色を発光させてもよい。また、発光パネル１３を点滅させることで建物１の健全性レベルを表示してもよい。

以上、本実施形態の建物状況表示システム１０によれば、発光手段の点滅または発光色により、建物の健全性レベルを示すため、特別な知識を有していない一般利用者であっても、建物の健全性レベルを把握することができる。
そのため、例えば地震等の被災地における建物について、外観上に現れてこない大きなひずみが構造体に生じている場合であっても、利用者は照明１２の点滅（発光パネル１３の色）により把握することができるため、安全に避難することが可能となる。

また、被災後の応急建物診断士による建物の診断についても、建物１の健全性レベルを一目で認知することが可能なため、詳細な調査の参考にすることができる。

また、物理量の変化量により建物１の健全性のレベルを表示するため、より正確に健全性のレベルを把握することができる。
また、建物の劣化による健全性レベルの低下についても、把握することができるため、建物の補修の時期等の判断に採用することが可能である。

また、発光手段として照明１２を使用しているため、常時は室内照明として使用でき、経済的である。

なお、センサ１１と発光手段（照明１２等）とは、必ずしも配線１４を介して直接接続されている必要はない。例えば、センサ１１に送信手段１５を接続し、発光手段に受信手段１６を接続しておけば、センサ１１がひずみ等を感知して送信手段１５からの信号を発信することで、受信手段１６を介して発光手段が発光する構成としてもよい（図１参照）。

また、照明１２は、発光色が変化することにより建物１の健全性レベルを表示してもよい。例えば、安全な場合は青色、注意が必要な場合は黄色、危険な場合は赤色に変化するように構成してもよい。

同様に、発光パネル１３は、点滅の速度により健全性レベルを表示するように構成されていてもよいし、健全性レベルに相当するような文字列を表示するように構成されてもよい。さらに、警報音発信手段を設けてもよい。

また、発光手段（照明１２や発光パネル１３）の点滅速度により、損傷箇所を特定するように構成されていてもよい。例えば、柱が損傷した場合は点滅の周期を長くすること（長い点灯と消灯を繰り返す点滅）により表示し、梁が損傷した場合は点滅の周期を短くすること（短い点灯と消灯を繰り返す点滅）により表示、床が損傷した場合は周期の長い点滅と短い点滅（長い点灯と短い点灯）とを交互に繰り返すことにより表示するなどして損傷箇所を示す。

第２の実施の形態にかかる建物状況表示システム１０は、建物１の構造体（柱２、梁３等）に設置されたセンサ１１（図１参照）と、建物１の外壁６に設置された表示灯１７（発光手段）と、を備えて構成されている（図３参照）。

センサ１１に関する事項は、第１の実施の形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

センサ１１と表示灯１７とは、図示しない配線を介して接続されている。表示灯１７は、センサ１１が構造体に生じた変位に相関する物理量を感知することで発光し、当該物理量の大きさに応じて発光状態が変化するように構成されている。

表示灯１７は、図３に示すように、建物１の階層毎に設置されており、各階に設置されたセンサ１１がひずみを感知すると、当該センサ１１が設置された階層に対応する表示灯１７が発光する。
また、表示灯１７は、センサ１１が感知したひずみの大きさに応じて点滅速度または発光色が変化する。

なお、表示灯１７を階層毎に複数設置することで、ひずみが生じた構造体の位置を表示するように構成してもよい。
つまり、ひずみを感知したセンサ１１の近くに設置された表示灯１７が発光するように構成すれば、ひずみが生じた位置を建物１の外部から視認することが可能となる。

本実施形態では、発光手段として、外壁に設置された表示灯１７を使用する場合について説明したが、発光手段の構成は表示灯に限定されるものではなく、例えば、外壁に設置された発光パネル１３であってもよい。

かかる発光パネル１３は、図３に示すように、建物１の階層毎に発光するように構成されている。ひずみが生じた階層において、センサ１１がひずみを感知すると、当該階層に対応する外壁に設置された発光パネル１３が発光する。発光パネル１３は、ひずみの大きさに応じて色が変化することで、建物１の外部から、ひずみが生じた階およびその階層でのひずみの大きさを認識することができる。

以上、第２の実施の形態に係る建物状況表示システム１０によれば、建物１の外部から、建物の健全性レベルを確認することが可能となる。そのため、例えば、被災地における応急建物診断士による被災状況のランク付け等を早期に行うことが可能となる。また、安全性を外部から確認した上で建物１内へ入室することができるため、作業をより安全に行うことができる。

なお、発光手段は、必ずしも外壁６に設置されている必要はなく、例えば、窓７に設置されていてもよい。かかる構成によれば、建物１（構造体）の健全性レベルを、室内および室外から確認することが可能となる。この場合において、ひずみが生じた構造体（柱２または梁３等）に最も近い窓７の発光状態が変化するように構成すれば、ひずみが生じた構造体の位置を確認することが可能となる。
また、予め窓７などのガラスに液晶シャッター７ａを設置しておき、この液晶シャッターにより色、数字や文字を表示することでひずみが生じたことを通知するように構成してもよい。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
例えば、建物状況表示システム１０を設置する建物１の用途は限定されるものではない。

また、前記各実施形態では、建物状況表示システム１０を室内に設置した場合と、室外に設置した場合について説明したが、両建物状況システム１０を組み合わせて使用することで、室内と室外に設置してもよい。

なお、任意層に損傷が発生した場合には、その他の階にも、損傷の発生を表示することが望ましい。
つまり、柱２に損傷を受けた場合には、損傷を受けた柱２が建物１等の自重に耐えられないような損傷を受けている場合には、他の全ての階に柱２に損傷が生じたことを表示するように構成する。また、柱２が損傷を受けたが、建物１等の自重には耐え得る場合には、損傷を受けた階以上の階に柱に損傷が生じたことを表示するように構成する。
また、梁３に損傷を受けた場合には、損傷を受けた梁３の階とその上階にその旨を表示する。さらに、床に損傷を受けた場合には、損傷を受けた床の階とその下階にその旨を表示する。

また、可視光通信技術を利用することで、特定の人に対して特定の情報を通報、伝達するように構成してもよい。例えば、照明１２などに発信器を付設しておき、携帯電話、ＰＤＡ（携帯端末）や電子機器などに信号（情報）を送信することで、万人向けの情報以外の特殊な情報を、特定の個人（例えば専門技術者等）が得られるように構成できる。

１ 建物
２ 柱（構造体）
３ 梁（構造体）
４ 室内
５ 内壁
６ 外壁
７ 窓
１０ 建物状況表示システム
１１ センサ
１２ 照明（発光手段）
１３ 発光パネル（発光手段）
１７ 表示灯（発光手段）

Claims (4)

1. 建物の構造体に設置されたセンサと、
   前記建物の室内、壁または窓に設置された発光手段と、を備える建物状況表示システムであって、
   前記センサは、前記構造体に生じた変位に相関する物理量を感知し、
   前記発光手段は、前記センサで感知された物理量の大きさに応じて該発光手段の表示状態を変化させることで、前記建物の健全性のレベルを示すことを特徴とする、建物状況表示システム。
2. 前記発光手段が、前記建物に設置された照明設備であることを特徴とする、請求項１に記載の建物状況表示システム。
3. 前記発光手段は、前記センサで感知された物理量の大きさに応じて点滅の速度を変化させることで前記建物の健全性のレベルを示すことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の建物状況表示システム。
4. 前記発光手段は、前記センサで感知された物理量の大きさに応じて発光色を変化させることで前記建物の健全性のレベルを示すことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の建物状況表示システム。

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