JP2013064680A - 変位検出警報システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】再帰反射材を用いた1枚のターゲットに対して、異なる方向から複数の変位検出装置によって撮影することで、昼夜問わず外乱による誤検出を低減させることができる。さらに、変位検出装置で撮影した画像データと過去の計測データと気象データを統合することにより、気温の変化によるターゲットもしくは変位検出装置の変形や、両方の変形、降雨や風による変位の誤検出が発生しやすい場合でも、高確率で正しい判定が可能になる。また、各変位検出装置でデータを分散して保存することにより、変位検出装置が最後の1台になっても、計測を継続することが可能である。
【選択図】図1
Description
検出装置で計測するため、風や振動、温度変化等外乱の影響を受けて、実際の変位とは異
なる変位量(誤検出)を得るという問題があった。
変位検出警報システム100は、変位検出装置101と、気象センサ102と、ターゲット103と通信ネットワークを備えている。
まず、変位検出装置が異常かどうかを判定するアルゴリズムについて説明する。ここでは、記憶部には各時刻での変位(X, Y, Z )と、各方向成分の信頼度(SX, SY,
SZ )、気象データ(風速、風向、雨量、温度など)が記憶されているとし、通信回線から得られた他の変位検出装置のデータについても、同じ時刻のデータが記録されているとする。
(1)
急な変化があった時は、ノイズの可能性が高く信頼性が低いと判断し、同じ変位が継続して発生した場合は信頼性が高いということを意味する。式(1)の場合は、基準となる変位量DSの差が得られた場合に信頼度は「1」となる。また、別の例として、過去N回の標準偏差sXと標準偏差の基準値sSを用いて、式(2)で示すように信頼度SXを求める方法もある。
(2)
式(2)の場合は、過去N回の標準偏差sXが標準偏差の基準値sSよりも大きい場合は、ばらつきの大きい状態を意味しているので、変位があったとしても信頼度を低く見積もるという意味になる。このように、方向毎に変位の信頼度の値を求めてから、例えば次の式(3)で示すように評価値を求める。
(3)
式(3)から得られた評価値は、信頼度が全て「1」の場合は変化量(X方向,Y方向,Z方向の変位成分を合成した変位)を表す。変化量が小さいと、その方向の変位は小さいものとみなすという意味になる。このようにして得られた評価値Eが設定しておいた閾値E0よりも大きくなると、警報を発するように判定する。
(4)
式(4)に示すように、評価値の算出時に、全体に係数Kをかけるようにする。例えば、風速が大きい時にはKの値を小さくするようにする。風速が大きい場合は、ターゲットの振動や空気のゆらぎによって発生する変位が大きくなるために信頼度を下げるという意味になる。同様に、雨量や温度変化などによってKの値を変化させることで、気象データを判定に加えることができる。
Zi)、(Sxi, SYi, SZi,)とする。得られた位相に対して、その値と近い値を出力する別の変位検出装置が複数ある時には、単独で求めたSとは別の2番目の信頼度Rを高くし、そうでない時には信頼度Rを低くする。例えばX方向の場合、近いかどうかを決める閾値Tを設定しておき、 T > |X - Xi|のときにFXi
= 1とし、それ以外の場合はFXi = 0とする。FXi = 1となる場合の信頼度SxiとSxの平均値を求め、式(5)のように2番目の信頼度RXを求める。
(5)
このようにすると、他の変位検出装置から出力される変位の大きさのうち、閾値Tより近い値を出力する場合だけ評価値SXiを合計したことになり、変位検出器の総数N+1に対して閾値Tより近い値を出力する変位検出器の数が少ない場合は、2番目の信頼度RXは小さな値となる。逆に、多くの変位検出器が近い値を出力すると2番目の信頼度RXは大きな値となる。また、評価値SXiがある値より小さい場合は、式(4)の計算から除外するようにすると、評価値の低い出力を出す変位検出器の結果は2番目の信頼度RXには影響しないことになる。こうすることで、故障や取り付け向きが変わってしまう等の不具合が発生した変位検出器は自動的に除外されることになる。なお、Y方向とZ方向についても同様の手法で2番目の信頼度RYとRZをそれぞれ求める。
(6)
さらに、上述した式(4)と同様に、気象データによる係数Kをかけるようにしてもよい。
(7)
このようにして得られた評価値Eが、設定しておいた閾値E0よりも大きくなると警報を発するように判定する。
次に、本発明の位相解析に用いているサンプリングモアレ法について説明する。サンプリングモアレ法とは、特開2011−174874号明細書内に記載されているように、撮影された格子画像に対して、サンプリング点およびサンプリング間隔を変えながら、得られる複数枚の位相シフトされたモアレ縞画像から位相分布を求める手法である。
(8)
(9)
(10)
したがってここから、
(11)
となり、簡単に元の格子の位相値を求めることができる。
101、201、301、401 変位検出装置
102、302、402 気象センサ
103 ターゲット
202 撮像素子
203 LED照明
204 処理部
205 制御部
206 判断部
207 記憶部
208 通信部
209 警報部
210 電池
211 太陽電池
Claims (10)
- 斜面に設置した2次元模様をもつターゲットを、別の位置に設置した撮像素子で撮影し、その画像を用いてターゲットを設置した斜面の変位情報を検出する変位検出装置において、
2次元格子が描かれたターゲットと、
前記ターゲット1枚に対して、各々異なる位置に設置された複数の変位検出装置と、
前記変位検出装置から得られた画像データを解析し変位データとする処理部と、
前記変位検出装置を制御する制御部と、
前記変位データと他の変位検出装置の変位データを蓄積する記録部と、
前記変位検出装置同士が前記変位情報を送受信するための通信部と、
前記変位データと前記記録部のデータをもとに所定のアルゴリズムによって変位量を検出して判断する判断部と、
異常があった場合に警報を出す警報部、
とを備えた変位検出警報システム。 - 前記2次元格子ターゲットは白黒2色で印刷したものであることを特徴とする、請求項1に記載の変位検出警報システム。
- 前記2次元格子ターゲットとして、再帰反射材を用いることを特徴とする、請求項1に記載の変位検出警報システム。
- 前記撮像素子はモノクロームタイプであることを特徴とする、請求項1に記載の変位検出警報システム。
- 前記変位データと、変位検出装置から取り出された変位情報から所定のアルゴリズムによって変位情報を求め、当該変位情報によって警報を出すことを特徴とする、請求項1から4に記載の変位検出警報システム。
- 前記変位データと、変位検出装置から取り出された変位情報から所定のアルゴリズムによって変位情報と信頼度を決定し、当該変位情報と信頼度によって警報を出すことを特徴とする、請求項1から4に記載の変位検出警報システム。
- 各時刻毎に気象データを検出する気象センサを備えることを特徴とする、請求項1から4に記載の変位検出警報システム。
- 気象センサによって得られた気象データを含め、所定のアルゴリズムによって変位情報と信頼度を決定し、当該変位情報と信頼度によって警報を出すことを特徴とする、請求項7に記載の変位検出警報システム。
- 1台の変位検出装置で集約した結果出力やデータ蓄積をするだけでなく、通信部により接続された他の複数の変位検出装置と記録部に、検出情報と気象データを分散(複製)して記録できる機能を有することを特徴とする、請求項1または7〜8に記載の変位検出警報システム。
- 斜面の崩落等により、変位検出警報システムの一部が壊れたり通信不能状態になった場合、壊れた装置だけをシステムから切り離すことを特徴とする、請求項1または7〜9に記載の変位検出警報システム。
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