JP2013234945A - 鉄塔健全性評価装置及び鉄塔健全性評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 この発明は、風荷重の影響を排除し、鉄塔の健全性を簡易に診断することができる鉄塔健全性評価装置を提供する。
【解決手段】 鉄塔健全性評価装置１０は、鉄塔１００に生じる常時微動の加速度を互いに直交する３軸方向でそれぞれ測定する第１の加速度センサ１と、第１の加速度センサ１から出力される各軸方向の加速度データと当該加速度データの時間間隔をおいた各軸方向の加速度データとの差分をそれぞれ演算する第１の加速度差分演算部３と、第１の加速度差分演算部３により算出された各軸方向の差分値の標準偏差をそれぞれ演算し、算出した各軸方向の標準偏差値における全軸方向の平均を演算する第１の標準偏差演算部４と、第１の標準偏差演算部４により算出された標準偏差値の平均値を鉄塔１００の健全性の評価として出力する出力部６と、を備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、常時微動測定により得られた振動特性を用いて、鉄塔の健全性を診断する鉄塔健全性評価装置及び鉄塔健全性評価方法に関する。

常時微動は、地盤又は構造物中を伝搬する人工的若しくは自然現象による種々の振動のうち、特定の振動源から直接的に影響を受けない状態で、様々な振動によって誘起される微小な振動である。
また、常時微動測定は、この微小な振動を測定して、地盤の振動特性の推定、構造物の固有周期や減衰特性などの振動特性の推定、又は、地盤種別の評価などに利用するために行われる。
この常時微動測定を用いたものとしては、測定周波数範囲を直流（ＤＣ）から１００Ｈｚ（最大値：３００Ｈｚ）までとし、平均フーリエスペクトル密度の値によるトンネル覆工の健全度評価手法が提案されている（例えば、非特許文献１）。

また、従来の構造物の健全度評価装置は、複数の振動受振器とその増幅器から構成される振動測定部と、その振動波形データを周波数分析してフーリエスペクトルを演算する回路とフーリエスペクトル比を演算する回路からなるデータ処理部と、時間領域の振動波形データ、周波数領域の振動波形データ、フーリエスペクトル比の曲線をグラフ化する表示部からなり、自然に存在する常時微動をある距離をおいた複数の点で測定して、測定した常時微動の時間領域の振動波形データをフーリエ変換して、周波数領域の振動波形データであるフーリエスペクトルを求め、さらに各測定箇所のフーリエスペクトル比の曲線をグラフ表示することによって評価する（例えば、特許文献１）。

特開平０５−２８１０８２号公報

蒋 宇静、外４名、「常時微動測定に基づくトンネル覆工の健全度評価手法の提案」、トンネル工学報告集／土木学会トンネル工学委員会編、公益社団法人土木学会、２０１０年１１月２５日、第２０巻、ｐｐ２０５−２０９

しかしながら、トンネル覆工の健全度評価手法や従来の構造物の健全度評価装置は、鉄塔の健全性の評価に応用する場合に、鉄塔が上空からの風荷重の影響を多大に受けるため、風荷重の影響を排除する必要があり、鉄塔自身に起因する常時微動特性のみを把握することが困難であるという課題がある。

また、トンネル覆工の健全度評価手法や従来の構造物の健全度評価装置は、高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：ＦＦＴ）による各周波数のスペクトル密度を求める必要がある。すなわち、スペクトル密度がｇａｌ＊ｓｅｃの単位を有する値であるため、地盤の種別により値が異なる場合があると共に、ＦＦＴ解析の計算手法が多種多様で複雑であり、更に一般的及び簡易的な手法の開発が望まれている。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、風荷重の影響を排除し、鉄塔の健全性を簡易に診断することができる鉄塔健全性評価装置及び鉄塔健全性評価方法を提供するものである。

この発明に係る鉄塔健全性評価装置においては、鉄塔に生じる常時微動の加速度を互いに直交する３軸方向でそれぞれ測定する第１の加速度センサと、第１の加速度センサから出力される各軸方向の加速度データと当該加速度データの時間間隔をおいた各軸方向の加速度データとの差分をそれぞれ演算する第１の加速度差分演算部と、第１の加速度差分演算部により算出された各軸方向の差分値の標準偏差をそれぞれ演算し、算出した各軸方向の標準偏差値における全軸方向の平均を演算する第１の標準偏差演算部と、第１の標準偏差演算部により算出された標準偏差値の平均値を鉄塔の健全性の評価として出力する出力部と、を備えるものである。

開示の鉄塔健全性評価装置は、風荷重の影響を排除し、地盤種別や鉄塔の種類などの各鉄塔の特徴に影響を受けることなく、鉄塔の健全性を簡易に評価することができるという効果を奏する。

（ａ）は第１の実施形態に係る鉄塔健全性評価装置の概略構成を示すブロック図であり、（ｂ）は鉄塔健全性評価装置を鉄塔に設置した状態を説明するための説明図である。 評価対象の鉄塔のＡ脚のｘ軸方向における１０分割した加速度データの波形図である。 評価対象の鉄塔のＡ脚のｙ軸方向における１０分割した加速度データの波形図である。 評価対象の鉄塔のＡ脚のｚ軸方向における１０分割した加速度データの波形図である。 （ａ）は評価対象の鉄塔のＡ脚のｘ軸方向における加速度データの差分値のヒストグラムであり、（ｂ）は評価対象の鉄塔のＡ脚のｙ軸方向における加速度データの差分値のヒストグラムであり、（ｃ）は評価対象の鉄塔のＡ脚のｚ軸方向における加速度データの差分値のヒストグラムである。 （ａ）は評価対象の鉄塔のＡ脚のｘ軸方向における１０分割した加速度データの差分値の標準偏差値を示すグラフであり、（ｂ）は評価対象の鉄塔のＢ脚のｘ軸方向における１０分割した加速度データの差分値の標準偏差値を示すグラフであり、（ｃ）は評価対象の鉄塔のＣ脚のｘ軸方向における１０分割した加速度データの差分値の標準偏差値を示すグラフであり、（ｄ）は評価対象の鉄塔のＤ脚のｘ軸方向における１０分割した加速度データの差分値の標準偏差値を示すグラフである。 （ａ）は評価対象の鉄塔のＡ脚のｙ軸方向における１０分割した加速度データの差分値の標準偏差値を示すグラフであり、（ｂ）は評価対象の鉄塔のＢ脚のｙ軸方向における１０分割した加速度データの差分値の標準偏差値を示すグラフであり、（ｃ）は評価対象の鉄塔のＣ脚のｙ軸方向における１０分割した加速度データの差分値の標準偏差値を示すグラフであり、（ｄ）は評価対象の鉄塔のＤ脚のｙ軸方向における１０分割した加速度データの差分値の標準偏差値を示すグラフである。 （ａ）は評価対象の鉄塔のＡ脚のｚ軸方向における１０分割した加速度データの差分値の標準偏差値を示すグラフであり、（ｂ）は評価対象の鉄塔のＢ脚のｚ軸方向における１０分割した加速度データの差分値の標準偏差値を示すグラフであり、（ｃ）は評価対象の鉄塔のＣ脚のｚ軸方向における１０分割した加速度データの差分値の標準偏差値を示すグラフであり、（ｄ）は評価対象の鉄塔のＤ脚のｚ軸方向における１０分割した加速度データの差分値の標準偏差値を示すグラフである。 （ａ）は評価対象の鉄塔の各脚の各軸方向における加速度データの差分値の標準偏差値を示す表であり、（ｂ）は図９（ａ）に示す各鉄塔の標準偏差値の平均値を示すグラフである。 第２の実施形態に係る鉄塔健全性評価装置の概略構成を示すブロック図である。 評価対象の鉄塔のＡ脚のｘ軸方向におけるフーリエスペクトル密度のスペクトル図である。 評価対象の鉄塔のＡ脚のｙ軸方向におけるフーリエスペクトル密度のスペクトル図である。 評価対象の鉄塔のＡ脚のｚ軸方向におけるフーリエスペクトル密度のスペクトル図である。 （ａ）は評価対象の鉄塔のＡ脚のｘ軸方向における平均フーリエスペクトル密度のスペクトル図であり、（ｂ）は評価対象の鉄塔のＡ脚のｙ軸方向における平均フーリエスペクトル密度のスペクトル図であり、（ｃ）は評価対象の鉄塔のＡ脚のｚ軸方向における平均フーリエスペクトル密度のスペクトル図である。 第３の実施形態に係る鉄塔健全性評価装置の概略構成を示すブロック図である。 第４の実施形態に係る鉄塔健全性評価装置の概略構成を示すブロック図である。

（本発明の第１の実施形態）
鉄塔健全性評価装置１０は、図１に示すように、鉄塔１００に生じる常時微動の加速度を互いに直交する３軸方向でそれぞれ測定する第１の加速度センサ１と、鉄塔１００の健全性を評価しようとする者（以下、評価者と称す）が鉄塔健全性評価装置１０を起動して評価の開始を指示するための入力部２と、第１の加速度センサ１から出力される各軸方向の加速度データと当該加速度データの時間間隔をおいた各軸方向の加速度データとの差分をそれぞれ演算する第１の加速度差分演算部３と、第１の加速度差分演算部３により算出された各軸方向の差分値の標準偏差をそれぞれ演算し、算出した各軸方向の標準偏差値における全軸方向の平均を演算する第１の標準偏差演算部４と、第１の標準偏差演算部４により算出された標準偏差値の平均値に基づいて鉄塔１００の健全・不健全を評価する第１の健全性評価部５と、第１の健全性評価部５により評価された評価結果を外部に出力する出力部６と、を備える。

なお、本実施形態に係る第１の健全性評価部５は、第１の標準偏差演算部４により算出された標準偏差値の平均値が予め設定された閾値（以下、第１の閾値と称す）を越える場合に、鉄塔１００が不健全であると評価する。

また、第１の閾値は、評価対象の鉄塔１００（の脚部１０１）に対して上部構造物（鉄塔部材）及び基礎構造物（鉄塔１００の主柱材を地中に定着させている構造）が同一の構造であると共に上部構造物及び基礎構造物の腐食やボルトの緩み等の不具合がない又は少ない健全な鉄塔（例えば、設置当初の鉄塔１００の対応する脚部）における常時微動の加速度データを予め測定し、加速度データの差分値、差分値の標準偏差値及び標準偏差値の平均値を予め算出することにより得られる標準偏差値の平均値である。

また、鉄塔健全性評価装置１０は、第１の加速度センサ１で測定された加速度データを格納する第１の加速度データ格納部１ａと、第１の加速度差分演算部３により算出された加速度データの差分値を格納する第１の加速度差分値格納部３ａと、第１の標準偏差演算部４により算出された標準偏差値及び標準偏差値の平均値を格納する第１の標準偏差値格納部４ａと、第１の閾値を格納する閾値格納部５ａと、を備える。

なお、本実施形態に係る第１の加速度センサ１は、データ処理手段であるパソコン１０ａ（personal computer：ＰＣ）に接続される。また、入力部２は、キーボード又はポインティングデバイス等であり、出力部６は、液晶ディスプレイ又はＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）等の表示装置やプリンターやスピーカ等である。また、第１の加速度データ格納部１ａ、入力部２、第１の加速度差分演算部３、第１の加速度差分値格納部３ａ、第１の標準偏差演算部４、第１の標準偏差値格納部４ａ、第１の健全性評価部５、閾値格納部５ａ及び出力部６は、パソコン１０ａに具備される。

また、本実施形態に係る第１の加速度センサ１は、鉄塔１００の一又は複数の脚部（アングル材）１０１のうち少なくとも一の脚部１０１に万力を用いて密着して固定され、鉄塔１００に架設された送電線１０２の線路方向に略平行な方向（以下、ｘ軸方向と称す）と、当該ｘ軸方向に垂直かつ地面に対して略水平な方向（以下、ｙ軸方向と称す）と、当該ｘ軸方向及びｙ軸方向に垂直な方向（以下、ｚ軸方向と称す）とにおける、鉄塔１００に生じる常時微動の加速度をそれぞれ測定する。

つぎに、本実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０の処理動作について説明する。
まず、鉄塔１００の脚部１０１（例えば、Ａ脚１０１ａ）に固定された第１の加速度センサ１は、ｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向の各軸方向における鉄塔１００（Ａ脚１０１ａ）に生じる常時微動の加速度を測定し、パソコン１０ａに出力する。
パソコン１０ａの第１の加速度データ格納部１ａは、第１の加速度センサ１から入力された加速度の時間的変化を加速度データとして格納する。
なお、本実施形態においては、常時微動の加速度の測定時間が２００秒間で、サンプリング間隔を１０００Ｈｚとし、各軸に対して２万個のデータをそれぞれ取得しており、図２乃至図４に示すような加速度データ（加速度波形）が得られる。なお、図２乃至図４においては、２００秒間の加速度データを２０秒毎に１０分割して表示している。

そして、第１の加速度差分演算部３は、入力部２からの起動信号に基づき、第１の加速度データ格納部１ａに格納された加速度データを抽出する。また、第１の加速度差分演算部３は、抽出した加速度データと当該加速度データの時間間隔をおいた加速度データとの差分を演算し、ｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向の各軸方向における加速度データの差分値を第１の加速度差分値格納部３ａに格納する。
なお、本実施形態においては、差分値を算出するための時間間隔を１／１０００秒として、各軸に対して差分値を取得しており、加速度データの差分値の分布は、図５に示すように、中央値０で標準偏差σの標準正規分布になった。

そして、第１の標準偏差演算部４は、第１の加速度差分演算部３からの入力信号に基づき、第１の加速度差分値格納部３ａに格納された加速度データの差分値を抽出する。また、第１の標準偏差演算部４は、抽出した加速度データの差分値の標準偏差を演算し、ｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向の各軸方向における加速度データの差分値の標準偏差値を第１の標準偏差値格納部４ａに格納する。また、第１の標準偏差演算部４は、算出した各軸方向の標準偏差値における全軸方向の平均を演算し、全軸方向の標準偏差値の平均値を第１の標準偏差値格納部４ａに格納する。
なお、本実施形態においては、２００秒間の加速度データを２０秒毎に１０分割した加速度データに対する各差分値の標準偏差値を演算しており、次表１に示すように、加速度データの差分値の基本統計量のうちの標準偏差値及び標準偏差値の平均値を取得した。

そして、第１の健全性評価部５は、第１の標準偏差演算部４からの入力信号に基づき、第１の標準偏差値格納部４ａに格納された全軸方向の標準偏差値の平均値（ここでは、７６６．４５６６）を抽出し、閾値格納部５ａに格納された第１の閾値を抽出する。また、第１の標準偏差演算部４は、抽出した全軸方向の標準偏差値の平均値と第１の閾値とを比較し、全軸方向の標準偏差値の平均値が第１の閾値を越える場合に、鉄塔１００が不健全であると評価すると共に、全軸方向の標準偏差値の平均値が第１の閾値を越えない場合に、鉄塔１００が健全であると評価する。

なお、本実施形態に係る第１の閾値は、評価対象の鉄塔１００の脚部１０１（ここでは、Ａ脚１０１ａ）に対応する健全な鉄塔の脚部における全軸方向の標準偏差値の平均値（例えば、１６４．１２）である。このため、第１の健全性評価部５は、抽出した全軸方向の標準偏差値の平均値７６６．４５６６が第１の閾値１６４．１２を越えるために、鉄塔１００が不健全であると評価する。

そして、出力部６は、第１の健全性評価部５からの評価結果に基づき、鉄塔１００の健全性評価の評価結果を外部に出力して、評価者に報知する。なお、本実施形態においては、出力部６がパソコン１０ａのディスプレイであり、評価結果を表示画面に表示することになる。

ここで、本実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０による鉄塔１００の健全性評価の正否を以下のように検証した。
まず、評価対象の鉄塔１００の上部構造物を目視により観察したところ、顕著な腐食などは見られなかった。
つぎに、鉄塔１００の基礎構造物を地中から掘り出して、Ａ脚１０１ａの基礎構造物を目視により観察したところ、腐食度合いが高く、鋼材が減肉している箇所も見られた。
すなわち、鉄塔健全性評価装置１０による鉄塔１００（Ａ脚１０１ａの基礎構造物）の健全性の評価結果と目視観察による鉄塔１００（Ａ脚１０１ａの基礎構造物）の健全性の評価結果とが一致しており、鉄塔健全性評価装置１０は、鉄塔１００の健全性の評価を行なううえで有効であることを確認することができた。

以上のように、本実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０は、鉄塔１００の上部構造物に腐食やボルトの緩み等の不具合がない（目視観察により上部構造物に不具合が見つからない）場合に、地中に埋設された基礎構造物を地中から掘り出すことなく、非破壊測定により、基礎構造物の腐食の有無を評価することができるという作用効果を奏する。
また、本実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０は、上部構造物及び基礎構造物に腐食がない場合に、目視観察によることなく上部構造物のボルトの緩みの有無を評価することができるという作用効果を奏する。
また、本実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０は、基礎構造物に中空鋼管が使用されており、上部構造物に腐食やボルトの緩み等の不具合がなく（目視観察により上部構造物に不具合が見つからず）、基礎構造物の外部に腐食が見られない場合に、基礎構造物の中空鋼管内の腐食の有無を評価することができるという作用効果を奏する。

特に、本実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０は、加速度データの差分値を演算することにより、各鉄塔１００の特徴（地盤種別、鉄塔１００の種類など）に影響を受け難く、風荷重の影響による各データの影響を除去すると共に、加速度の時刻暦応答の差分値のばらつきである標準正規分布（白色雑音：white noise）により、鉄塔１００の健全性を評価することができる。

なお、本実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０においては、評価対象の鉄塔１００の一又は複数の脚部１０１のうち少なくとも一の脚部１０１における健全性評価を行なう場合について説明したが、評価対象の鉄塔１００の全脚部１０１に対して常時微動の加速度を測定し、鉄塔１００全体として健全性評価を行なってもよい。

この場合に、第１の加速度センサ１は、鉄塔１００の各脚部１０１に万力を用いて密着してそれぞれ固定され、鉄塔１００の各脚部１０１におけるｘ軸方向とｙ軸方向とｚ軸方向との各軸方向の常時微動の加速度をそれぞれ検出することになる。
また、第１の加速度差分演算部３は、第１の加速度センサ１から出力される各脚部１０１の各軸方向の加速度データと当該加速度データの時間間隔をおいた加速度データとの差分値をそれぞれ算出することになる。
また、第１の標準偏差演算部４は、第１の加速度差分演算部３により算出された各脚部１０１の各軸方向の差分値の標準偏差値をそれぞれ算出し、当該各脚部１０１の各軸方向の標準偏差値における全脚部１０１の全軸方向の平均値を算出することになる。
また、第１の健全性評価部５は、第１の標準偏差演算部４により算出された全脚部１０１の全軸方向の標準偏差値の平均値が閾値格納部５ａに予め設定された閾値（以下、第２の閾値と称す）を越える場合に、鉄塔１００が不健全であると評価することになる。

なお、第２の閾値は、評価対象の鉄塔１００に対して上部構造物及び基礎構造物が同一の構造であると共に上部構造物及び基礎構造物の腐食やボルトの緩み等の不具合がない又は少ない健全な鉄塔（例えば、設置当初の鉄塔１００の対応する各脚部１０１）における常時微動の加速度データを予めそれぞれ測定し、各加速度データの差分値、各差分値の標準偏差値、各標準偏差値の平均値及び全脚部１０１の全軸方向の標準偏差値の平均値を予めそれぞれ算出することにより得られる全脚部１０１の全軸方向の標準偏差値の平均値である。

ここで、図６乃至図９に示すように、実際に運用されていた４基の鉄塔１００（Ｎｏ．３０、Ｎｏ．３１、Ｎｏ．３３、Ｎｏ．３４）の全脚部１０１（Ａ脚１０１ａ、Ｂ脚１０１ｂ、Ｃ脚１０１ｃ、Ｄ脚１０１ｄ）に対して、各軸方向の常時微動の加速度を測定し、各軸方向の加速度データの差分値、各軸方向の標準偏差値及び全脚部１０１の全軸方向の標準偏差値の平均値を算出した結果について説明する。

なお、Ｎｏ．３０、Ｎｏ．３１及びＮｏ．３３の鉄塔１００は、全ての基礎構造物が同一の寸法及び規格であり、全ての上部構造物に腐食やボルトの緩み等の不具合はない。
また、Ｎｏ．３４の鉄塔１００は、Ｎｏ．３０、Ｎｏ．３１及びＮｏ．３３の鉄塔１００と異なり、逆Ｔ型コンクリート基礎であり、基礎構造物の鋼材がコンクリートで被覆されているため、基礎構造物の腐食がなく、基礎が安定し、鉄塔１００の全脚部１０１における全軸方向の標準偏差値の平均値が小さいと考えられる。

鉄塔１００の全脚部１０１における全軸方向の標準偏差値の平均値は、図９に示すように、Ｎｏ．３４、Ｎｏ．３０、Ｎｏ．３１、Ｎｏ．３３の順に大きくなっており、鉄塔健全性評価装置１０により、Ｎｏ．３４及びＮｏ．３０の鉄塔１００が健全であり、Ｎｏ．３１及びＮｏ．３３の鉄塔１００が不健全であるという評価結果が得られた。

実際には、Ｎｏ．３０、Ｎｏ．３１、Ｎｏ．３３及びＮｏ．３４の鉄塔１００の基礎構造物を地中から掘り出して、基礎構造物を目視により観察したところ、Ｎｏ．３０の鉄塔１００は腐食度合いが比較的小さく、Ｎｏ．３１の鉄塔１００は腐食度合いが中程度であり、Ｎｏ．３３の鉄塔１００は腐食度合いが大きく、Ｎｏ．３４の鉄塔１００はほぼ設計書通りの寸法であり腐食がなかった。

すなわち、鉄塔１００の全脚部１０１における全軸方向の標準偏差値の平均値の大小関係は、基礎構造物の撤去後の目視観察による基礎構造物の腐食度合いに一致している。
このことは、鉄塔１００の全脚部１０１における全軸方向の標準偏差値の平均値が大きいほど、鉄塔１００の健全性が低い傾向にあると評価することができることを意味している。
このため、本実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０は、鉄塔１００の健全又は不健全を評価する指標として１つの閾値（第１の閾値、第２の閾値）を設定しているが、段階的な複数の閾値を閾値格納部５ａに予め設定し、第１の健全性評価部５が各閾値との比較に基づいて鉄塔１００の不健全（健全）の度合いを評価してもよい。

なお、本実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０は、第１の健全性評価部５により標準偏差値の平均値と閾値とを比較して鉄塔１００の健全性を評価しているが、第１の標準偏差演算部４により算出した標準偏差値の平均値を出力部６に出力し、第１の健全性評価部５の評価結果に代え又は第１の健全性評価部５の評価結果と共に出力部６により標準偏差値の平均値を鉄塔１００の健全性の評価として外部に出力して、評価者に報知（評価者が標準偏差値の平均値に基づいて鉄塔１００の健全性を評価）する構成であってもよい。

（本発明の第２の実施形態）
図１０は第２の実施形態に係る鉄塔健全性評価装置の概略構成を示すブロック図である。図１１は評価対象の鉄塔のＡ脚のｘ軸方向におけるフーリエスペクトル密度のスペクトル図である。図１２は評価対象の鉄塔のＡ脚のｙ軸方向におけるフーリエスペクトル密度のスペクトル図である。図１３は評価対象の鉄塔のＡ脚のｚ軸方向におけるフーリエスペクトル密度のスペクトル図である。図１４（ａ）は評価対象の鉄塔のＡ脚のｘ軸方向における平均フーリエスペクトル密度のスペクトル図であり、図１４（ｂ）は評価対象の鉄塔のＡ脚のｙ軸方向における平均フーリエスペクトル密度のスペクトル図であり、図１４（ｃ）は評価対象の鉄塔のＡ脚のｚ軸方向における平均フーリエスペクトル密度のスペクトル図である。図１０〜図１４において、図１〜図９と同じ符号は、同一又は相当部分を示し、その説明を省略する。

本実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０は、第１の実施形態で前述した、第１の加速度センサ１、第１の加速度データ格納部１ａ、入力部２、第１の加速度差分演算部３、第１の加速度差分値格納部３ａ、第１の標準偏差演算部４、第１の標準偏差値格納部４ａ、第１の健全性評価部５、閾値格納部５ａ及び出力部６に加えて、第１のフーリエスペクトル密度演算部７と、第１のフーリエスペクトル密度格納部７ａと、第１の平均フーリエスペクトル密度演算部８と、第１の平均フーリエスペクトル密度格納部８ａと、をパソコン１０ａに具備する。

第１のフーリエスペクトル密度演算部７は、第１の加速度センサ１から出力される各軸方向の加速度データを所定時間毎にそれぞれ分割し、当該各軸方向の各加速度データをフーリエ変換してフーリエスペクトル密度をそれぞれ演算する。
なお、第１のフーリエスペクトル密度演算部７は、加速度データを所定時間毎に分割することにより、加速度データに含む不要なノイズを各フーリエスペクトル密度に分散させ、さらに、第１のフーリエスペクトル密度演算部８がフーリエスペクトル密度の合成値の平均を演算することで、後述する平均フーリエスペクトル密度の合成値に含むノイズの割合を削減することができる。
また、第１のフーリエスペクトル密度格納部７ａは、第１のフーリエスペクトル密度演算部７により算出されたフーリエスペクトル密度を格納する。

第１の平均フーリエスペクトル密度演算部８は、第１のフーリエスペクトル密度演算部７により算出された各軸方向の各フーリエスペクトル密度に基づき、周波数毎に各軸方向の各フーリエスペクトル密度のベクトル合成を演算し、フーリエスペクトル密度の合成値の平均を演算する。
また、第１の平均フーリエスペクトル密度格納部８ａは、第１の平均フーリエスペクトル密度演算部８により算出された平均フーリエスペクトル密度の合成値を格納する。

第１の健全性評価部５は、第１の標準偏差演算部４により算出された標準偏差値と、第１の平均フーリエスペクトル密度演算部８により算出された平均フーリエスペクトル密度の合成値と、に基づいて、鉄塔１００の健全・不健全を評価する。

なお、本実施形態に係る第１の健全性評価部５は、第１の標準偏差演算部４により算出された標準偏差値が閾値格納部５ａに予め設定された閾値（第１の閾値、第２の閾値）を越え、第１の平均フーリエスペクトル密度演算部８により算出された平均フーリエスペクトル密度の合成値が閾値格納部５ａに予め設定された閾値（以下、第３の閾値と称す）を越える場合に、鉄塔１００が不健全であると評価する。

また、第３の閾値は、評価対象の鉄塔１００（の脚部１０１）に対して上部構造物及び基礎構造物が同一の構造であると共に上部構造物及び基礎構造物の腐食やボルトの緩み等の不具合がない又は少ない健全な鉄塔（例えば、設置当初の鉄塔１００の対応する脚部）における常時微動の加速度データを予め測定し、加速度データのフーリエスペクトル密度、フーリエスペクトル密度の合成値及び平均フーリエスペクトル密度の合成値を予め算出することにより得られる平均フーリエスペクトル密度の合成値である。

つぎに、本実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０の処理動作について説明する。
なお、以下の説明においては、第１の実施形態において評価対象とした鉄塔１００の脚部１０１（Ａ脚１０１ａ）を、第２の実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０の評価対象にする場合について説明する。
また、本実施形態に係る第１の加速度センサ１、第１の加速度差分演算部３及び第１の標準偏差演算部４の処理動作については、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。

第１のフーリエスペクトル密度演算部７は、入力部２からの起動信号に基づき、第１の加速度データ格納部１ａに格納された加速度データを抽出する。また、第１のフーリエスペクトル密度演算部７は、抽出したｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向の各軸方向の加速度データを所定時間毎にそれぞれ分割し、当該各軸方向の各加速度データをフーリエ変換してフーリエスペクトル密度をそれぞれ演算し、各軸方向における所定時間毎のフーリエスペクトル密度を第１のフーリエスペクトル密度格納部７ａに格納する。
なお、本実施形態においては、２００秒間の加速度データに対して所定時間を２０秒として１０ブロックに分割し、図１１乃至図１３に示すように、各ブロックのフーリエスペクトル密度を算出している。

そして、第１の平均フーリエスペクトル密度演算部８は、第１のフーリエスペクトル密度演算部７からの入力信号に基づき、第１のフーリエスペクトル密度格納部７ａに格納された各軸方向の各フーリエスペクトル密度を抽出する。また、第１の平均フーリエスペクトル密度演算部８は、抽出した各軸方向の各フーリエスペクトル密度に基づき、周波数毎に各軸方向の各フーリエスペクトル密度のベクトル合成を演算し、フーリエスペクトル密度の合成値の平均を演算して、平均フーリエスペクトル密度の合成値を第１の平均フーリエスペクトル密度格納部８ａに格納する。

なお、平均フーリエスペクトル密度は、例えば、図１４に示すように、スペクトルの鋭いピークが２００Ｈｚより低い周波数で表れており、この鋭いピークは、鉄塔１００の上部構造物が風を受けたことによる雑音である。また、鉄塔１００の固有の常時微動特性が２００Ｈｚ以上で顕著になる。このため、平均フーリエスペクトル密度は、風荷重の影響を排除するうえで、２００Ｈｚ以上の周波数における各軸方向の全フーリエスペクトル密度の平均値であることが好ましい。

また、平均フーリエスペクトル密度は、例えば、図１４に示すように、２００Ｈｚをピークにして周波数が高くなるにつれて値が減少し、５００Ｈｚでほぼ０［mgal*sec］になる。このため、平均フーリエスペクトル密度は、第１の平均フーリエスペクトル密度演算部８による処理を削減して鉄塔健全性評価装置１０の負荷を軽減させるうえで、５００Ｈｚ以下の周波数における各軸方向の全フーリエスペクトル密度の平均値であることが好ましい。

なお、本実施形態においては、２００Ｈｚ以上かつ５００Ｈｚの周波数におけるフーリエスペクトル密度の合成値の平均を演算し、平均フーリエスペクトル密度の合成値（ここでは、２０．６［mgal*sec］）を取得した。

そして、第１の健全性評価部５は、第１の標準偏差演算部４からの入力信号に基づき、第１の標準偏差値格納部４ａに格納された全軸方向の標準偏差値の平均値を抽出し、閾値格納部５ａに格納された第１の閾値を抽出して、抽出した全軸方向の標準偏差値の平均値と第１の閾値とを比較する。
また、第１の健全性評価部５は、第１の平均フーリエスペクトル密度演算部８からの入力信号に基づき、第１の平均フーリエスペクトル密度格納部８ａに格納された平均フーリエスペクトル密度の合成値を抽出し、閾値格納部５ａに格納された第３の閾値を抽出して、抽出した平均フーリエスペクトル密度の合成値と第３の閾値とを比較する。
そして、第１の健全性評価部５は、全軸方向の標準偏差値の平均値が第１の閾値を越え、平均フーリエスペクトル密度の合成値が第３の閾値を越える場合に、鉄塔１００が不健全であると評価すると共に、全軸方向の標準偏差値の平均値が第１の閾値を越えず、平均フーリエスペクトル密度の合成値が第３の閾値を越えない場合に、鉄塔１００が健全であると評価する。

そして、出力部６は、第１の健全性評価部５からの評価結果に基づき、鉄塔１００の健全性評価の評価結果を外部に出力して、評価者に報知する。

なお、この第２の実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０においては、第１のフーリエスペクトル密度演算部７（第１のフーリエスペクトル密度格納部７ａ）及び第１の平均フーリエスペクトル密度演算部８（第１の平均フーリエスペクトル密度格納部８ａ）を更に備えているところのみが第１の実施形態と異なるところであり、第１のフーリエスペクトル密度演算部７（第１のフーリエスペクトル密度格納部７ａ）及び第１の平均フーリエスペクトル密度演算部８（第１の平均フーリエスペクトル密度格納部８ａ）による作用効果以外は、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。

本実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０は、全軸方向の標準偏差値の平均値による鉄塔１００の健全性評価に加えて、平均フーリエスペクトル密度の合成値による鉄塔１００の健全性評価を行なうことにより、鉄塔健全性評価装置１０による評価精度を向上し、鉄塔健全性評価装置１０の信頼性の向上を図ることができるという作用効果を奏する。

なお、本実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０においては、評価対象の鉄塔１００の一又は複数の脚部１０１のうち少なくとも一の脚部１０１における健全性評価を行なう場合について説明したが、評価対象の鉄塔１００の全脚部１０１に対して常時微動の加速度を測定し、鉄塔１００全体として健全性評価を行なってもよい。

この場合に、第１の加速度センサ１は、鉄塔１００の各脚部１０１に万力を用いて密着してそれぞれ固定され、鉄塔１００の各脚部１０１におけるｘ軸方向とｙ軸方向とｚ軸方向との各軸方向の常時微動の加速度をそれぞれ検出することになる。
また、第１のフーリエスペクトル密度演算部７は、第１の加速度センサ１から出力される各脚部１０１の各軸方向の加速度データを所定時間毎にそれぞれ分割し、当該各脚部１０１の各軸方向の各加速度データをフーリエ変換してフーリエスペクトル密度をそれぞれ演算することになる。
また、第１の平均フーリエスペクトル密度演算部８は、第１のフーリエスペクトル密度演算部７により算出された各脚部１０１の各軸方向の各フーリエスペクトル密度に基づき、周波数毎に各脚部１０１の各軸方向の各フーリエスペクトル密度のベクトル合成を演算する。そして、第１の平均フーリエスペクトル密度演算部８は、２００Ｈｚ以上かつ５００Ｈｚ以下の周波数における各脚部１０１のフーリエスペクトル密度の合成値の平均を演算し、当該各脚部１０１の平均フーリエスペクトル密度の合成値における全脚部１０１の平均値を算出することになる。
また、第１の健全性評価部５は、第１の平均フーリエスペクトル密度演算部８により算出された全脚部１０１の平均フーリエスペクトル密度の合成値の平均値が予め設定された閾値（以下、第４の閾値と称す）を越える場合に、鉄塔１００が不健全であると評価することになる。

なお、第４の閾値は、評価対象の鉄塔１００に対して上部構造物及び基礎構造物が同一の構造であると共に上部構造物及び基礎構造物の腐食やボルトの緩み等の不具合がない又は少ない健全な鉄塔（例えば、設置当初の鉄塔１００の対応する各脚部１０１）における常時微動の加速度データを予めそれぞれ測定し、加速度データのフーリエスペクトル密度、フーリエスペクトル密度の合成値、平均フーリエスペクトル密度の合成値及び全脚部１０１の平均フーリエスペクトル密度の合成値の平均値を予め算出することにより得られる全脚部１０１の平均フーリエスペクトル密度の合成値の平均値である。

ここで、実際に運用されていた４基の鉄塔１００（Ｎｏ．３０、Ｎｏ．３１、Ｎｏ．３３、Ｎｏ．３４）の全脚部１０１（Ａ脚１０１ａ、Ｂ脚１０１ｂ、Ｃ脚１０１ｃ、Ｄ脚１０１ｄ）に対して、各軸方向の常時微動の加速度を測定し、各軸方向の加速度データのフーリエスペクトル密度、フーリエスペクトル密度の合成値、平均フーリエスペクトル密度の合成値及び全脚部１０１の平均フーリエスペクトル密度の合成値の平均値を算出した結果について説明する。

鉄塔１００の全脚部１０１における平均フーリエスペクトル密度の合成値の平均値は、次表２に示すように、Ｎｏ．３４、Ｎｏ．３０、Ｎｏ．３１、Ｎｏ．３３の順に大きくなっており、鉄塔健全性評価装置１０により、Ｎｏ．３４及びＮｏ．３０の鉄塔１００が健全であり、Ｎｏ．３１及びＮｏ．３３の鉄塔１００が不健全であるという評価結果が得られた。

このため、鉄塔１００の全脚部１０１における平均フーリエスペクトル密度の合成値の平均値の大小関係は、基礎構造物の撤去後の目視観察による基礎構造物の腐食度合いに一致している。
このことは、鉄塔１００の全脚部１０１における平均フーリエスペクトル密度の合成値の平均値が大きいほど、鉄塔１００の健全性が低い傾向にあると評価することができることを意味している。
このため、本実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０は、鉄塔１００の健全又は不健全を評価する指標として１つの閾値（第１の閾値、第２の閾値、第３の閾値、第４の閾値）を設定しているが、段階的な複数の閾値を閾値格納部５ａに予め設定し、第１の健全性評価部５が各閾値との比較に基づいて鉄塔１００の不健全（健全）の度合いを評価してもよい。

なお、本実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０は、第１の健全性評価部５により標準偏差値の平均値及び平均フーリエスペクトル密度の合成値と閾値とを比較して鉄塔１００の健全性を評価しているが、第１の標準偏差演算部４により算出した標準偏差値の平均値及び第１の平均フーリエスペクトル密度演算部８により算出した平均フーリエスペクトル密度の合成値を出力部６に出力し、第１の健全性評価部５の評価結果に代え又は第１の健全性評価部５の評価結果と共に出力部６により標準偏差値の平均値及び平均フーリエスペクトル密度の合成値を鉄塔１００の健全性の評価として外部に出力して、評価者に報知（評価者が標準偏差値の平均値及び平均フーリエスペクトル密度の合成値に基づいて鉄塔１００の健全性を評価）する構成であってもよい。

（本発明の第３の実施形態）
図１５は第３の実施形態に係る鉄塔健全性評価装置の概略構成を示すブロック図である。図１５において、図１〜図１４と同じ符号は、同一又は相当部分を示し、その説明を省略する。

本実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０は、第１の実施形態で前述した第１の加速度センサ１に加えて、第２の加速度センサ１１を備え、第１の実施形態で前述した、第１の加速度データ格納部１ａ、入力部２、第１の加速度差分演算部３、第１の加速度差分値格納部３ａ、第１の標準偏差演算部４、第１の標準偏差値格納部４ａ、閾値格納部５ａ及び出力部６に加えて、第２の加速度データ格納部１１ａと、第２の加速度差分演算部１３と、第２の加速度差分値格納部１３ａと、第２の標準偏差演算部１４と、第２の標準偏差値格納部１４ａと、をパソコン１０ａに具備する。
また、本実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０は、第１の実施形態で前述した第１の健全性評価部５に代えて、第２の健全性評価部１５を備える。

第２の加速度センサ１１は、パソコン１０ａに接続され、評価対象の鉄塔１００近傍（例えば、評価対象の鉄塔１００の全脚部１０１から等距離にある地点）の地盤に配設され、当該地盤に生じる常時微動の加速度を互いに直交する３軸方向でそれぞれ測定する。なお、本実施形態に係る第２の加速度センサ１１は、不陸（地面の凹凸）の影響を排除するために、一部を地盤に埋設して固定され、第１の加速度センサ１で測定する３軸方向と同一の３軸方向（ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向）における、地盤に生じる常時微動の加速度をそれぞれ測定する。
また、第２の加速度データ格納部１１ａは、第２の加速度センサ１１で測定された加速度データを格納する。

第２の加速度差分演算部１３は、第２の加速度センサ１１から出力される各軸方向の加速度データと当該加速度データの時間間隔をおいた各軸方向の加速度データとの差分をそれぞれ演算する。
また、第２の加速度差分値格納部１３ａは、第２の加速度差分演算部１３により算出された加速度データの差分値を格納する。

第２の標準偏差演算部１４は、第２の加速度差分演算部１３により算出された各軸方向の差分値の標準偏差をそれぞれ演算し、算出した各軸方向の標準偏差値における全軸方向の平均を演算する。
また、第２の標準偏差値格納部１４ａは、第２の標準偏差演算部１４により算出された標準偏差値及び標準偏差値の平均値を格納する。

標準偏差差分演算部９は、第１の標準偏差演算部４により算出された標準偏差値の平均値と、第２の標準偏差演算部１４により算出された標準偏差値の平均値との差分を演算する。
また、標準偏差差分値格納部９ａは、標準偏差差分演算部９により算出された標準偏差値の平均値の差分値を格納する。

第２の健全性評価部１５は、標準偏差差分演算部９により算出された標準偏差値の平均値の差分値に基づいて、鉄塔１００の健全・不健全を評価する。
出力部６は、第２の健全性評価部１５により評価された評価結果を外部に出力する。

なお、本実施形態に係る第２の健全性評価部１５は、標準偏差差分演算部９により算出された標準偏差値の平均値の差分値が予め設定された閾値（以下、第５の閾値と称す）を越える場合に、鉄塔１００が不健全であると評価する。

また、第５の閾値は、評価対象の鉄塔１００近傍の地盤における常時微動の加速度データを予め測定し、加速度データの差分値、差分値の標準偏差値及び標準偏差値の平均値を予め算出することにより得られる標準偏差値の平均値を、第１の閾値（一の脚部１０１に基づく鉄塔１００の健全性評価の場合）又は第２の閾値（全脚部１０１に基づく鉄塔１００の健全性評価の場合）から減算して得られる標準偏差値の平均値の差分値である。

つぎに、本実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０の処理動作について説明する。
なお、本実施形態に係る第１の加速度センサ１、第１の加速度差分演算部３及び第１の標準偏差演算部４の処理動作については、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
また、本実施形態に係る第２の加速度センサ１１、第２の加速度差分演算部１３及び第２の標準偏差演算部１４の処理動作については、測定対象が地盤である点を除き、第１の加速度センサ１、第１の加速度差分演算部３及び第１の標準偏差演算部４の処理動作と同様であるので、説明を省略する。

標準偏差差分演算部９は、第１の標準偏差演算部４からの入力信号に基づき、第１の標準偏差値格納部４ａに格納された全軸方向の標準偏差値の平均値を抽出し、第２の標準偏差演算部１４からの入力信号に基づき、第２の標準偏差値格納部１４ａに格納された全軸方向の標準偏差値の平均値を抽出する。
また、標準偏差差分演算部９は、第１の標準偏差値格納部４ａから抽出した全軸方向の標準偏差値の平均値から、第２の標準偏差値格納部１４ａから抽出した全軸方向の標準偏差値の平均値を減算して、標準偏差値の平均値の差分値を算出し、標準偏差差分値格納部９ａに標準偏差値の平均値の差分値を格納する。

そして、第２の健全性評価部１５は、標準偏差差分演算部９からの入力信号に基づき、標準偏差差分値格納部９ａに格納された標準偏差値の平均値の差分値を抽出し、閾値格納部５ａに格納された第５の閾値を抽出して、抽出した標準偏差値の平均値の差分値と第５の閾値とを比較する。
また、第２の健全性評価部１５は、標準偏差値の平均値の差分値が第５の閾値を越える場合に、鉄塔１００が不健全であると評価すると共に、標準偏差値の平均値の差分値が第５の閾値を越えない場合に、鉄塔１００が健全であると評価する。

そして、出力部６は、第２の健全性評価部１５からの評価結果に基づき、鉄塔１００の健全性評価の評価結果を外部に出力して、評価者に報知する。

なお、本実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０は、第２の健全性評価部１５により標準偏差値の平均値の差分値と閾値とを比較して鉄塔１００の健全性を評価しているが、標準偏差差分演算部９により算出した標準偏差値の平均値の差分値を出力部６に出力し、第２の健全性評価部１５の評価結果に代え又は第２の健全性評価部１５の評価結果と共に出力部６により標準偏差値の平均値の差分値を鉄塔１００の健全性の評価として外部に出力して、評価者に報知（評価者が標準偏差値の平均値の差分値に基づいて鉄塔１００の健全性を評価）する構成であってもよい。

また、この第３の実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０においては、標準偏差差分演算部９（標準偏差差分値格納部９ａ）、第２の加速度センサ１１（第２の加速度データ格納部１１ａ）、第２の加速度差分演算部１３（第２の加速度差分値格納部１３ａ）、第２の標準偏差演算部１４（第２の標準偏差値格納部１４ａ）及び第２の健全性評価部１５を備えているところのみが第１の実施形態と異なるところであり、標準偏差差分演算部９（標準偏差差分値格納部９ａ）、第２の加速度センサ１１（第２の加速度データ格納部１１ａ）、第２の加速度差分演算部１３（第２の加速度差分値格納部１３ａ）、第２の標準偏差演算部１４（第２の標準偏差値格納部１４ａ）及び第２の健全性評価部１５による作用効果以外は、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。

本実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０は、鉄塔特有の振動と地盤特有の振動とに基づく標準偏差値の平均値から、地盤特有の振動に基づく標準偏差値の平均値を減算して、鉄塔特有の振動のみに基づく標準偏差値の平均値の差分値を算出し、この標準偏差値の平均値の差分値による鉄塔１００の健全性評価を行なうことにより、評価対象の鉄塔１００近傍の地盤種別に依存せず、鉄塔健全性評価装置１０による評価精度を向上し、鉄塔健全性評価装置１０の信頼性の向上を図ることができるという作用効果を奏する。

（本発明の第４の実施形態）
図１６は第４の実施形態に係る鉄塔健全性評価装置の概略構成を示すブロック図である。図１６において、図１〜図１５と同じ符号は、同一又は相当部分を示し、その説明を省略する。

本実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０は、第１の実施形態乃至第３の実施形態で前述した、第１の加速度センサ１、第１の加速度データ格納部１ａ、入力部２、第１の加速度差分演算部３、第１の加速度差分値格納部３ａ、第１の標準偏差演算部４、第１の標準偏差値格納部４ａ、閾値格納部５ａ、出力部６、第１のフーリエスペクトル密度演算部７、第１のフーリエスペクトル密度格納部７ａ、第１の平均フーリエスペクトル密度演算部８、第１の平均フーリエスペクトル密度格納部８ａ、標準偏差差分演算部９、標準偏差差分値格納部９ａ、第２の加速度センサ１１、第２の加速度データ格納部１１ａ、第２の加速度差分演算部１３、第２の加速度差分値格納部１３ａ、第２の標準偏差演算部１４、第２の標準偏差値格納部１４ａ及び第２の健全性評価部１５に加えて、第２のフーリエスペクトル密度演算部１７と、第２のフーリエスペクトル密度格納部１７ａと、第２の平均フーリエスペクトル密度演算部１８と、第２の平均フーリエスペクトル密度格納部１８ａと、平均フーリエスペクトル密度差分演算部１９と、平均フーリエスペクトル密度差分値格納部１９ａと、を備える。

第２のフーリエスペクトル密度演算部１７は、第２の加速度センサ１１から出力される各軸方向の加速度データをそれぞれ分割し、当該各軸方向の各加速度データをフーリエ変換してフーリエスペクトル密度をそれぞれ演算する。
また、第２のフーリエスペクトル密度格納部１７ａは、第２のフーリエスペクトル密度演算部１７により算出されたフーリエスペクトル密度を格納する。

第２の平均フーリエスペクトル密度演算部１８は、第２のフーリエスペクトル密度演算部１７により算出された各軸方向の各フーリエスペクトル密度に基づき、周波数毎に各軸方向の各フーリエスペクトル密度のベクトル合成を演算し、フーリエスペクトル密度の合成値の平均を演算する。なお、平均フーリエスペクトル密度の合成値は、２００Ｈｚ以上の周波数におけるフーリエスペクトル密度の合成値の平均であることが好ましく、２００Ｈｚ以上かつ５００Ｈｚ以下の周波数におけるフーリエスペクトル密度の合成値の平均であることがより好ましい。
また、第２の平均フーリエスペクトル密度格納部１８ａは、第２の平均フーリエスペクトル密度演算部１８により算出された平均フーリエスペクトル密度の合成値を格納する。

平均フーリエスペクトル密度差分演算部１９は、第１の平均フーリエスペクトル密度演算部８により算出された平均フーリエスペクトル密度の合成値と、第２の平均フーリエスペクトル密度演算部１８により算出された平均フーリエスペクトル密度の合成値との差分を演算する。
また、平均フーリエスペクトル密度差分値格納部１９ａは、平均フーリエスペクトル密度差分演算部１９により算出された平均フーリエスペクトル密度の合成値の差分値を格納する。

第２の健全性評価部１５が、平均フーリエスペクトル密度差分演算部１９により算出された平均フーリエスペクトル密度の合成値の差分値に基づいて、鉄塔１００の健全・不健全を評価する。

なお、本実施形態に係る第２の健全性評価部１５は、平均フーリエスペクトル密度差分演算部１９により算出された平均フーリエスペクトル密度の合成値の差分値が予め設定された閾値（以下、第６の閾値と称す）を越える場合に、鉄塔１００が不健全であると評価する。

また、第６の閾値は、評価対象の鉄塔１００近傍の地盤における常時微動の加速度データを予め測定し、加速度データのフーリエスペクトル密度、フーリエスペクトル密度の合成値及び平均フーリエスペクトル密度の合成値を予め算出することにより得られる平均フーリエスペクトル密度の合成値を、第３の閾値（一の脚部１０１に基づく鉄塔１００の健全性評価の場合）又は第４の閾値（全脚部１０１に基づく鉄塔１００の健全性評価の場合）から減算して得られる平均フーリエスペクトル密度の合成値の差分値である。

つぎに、本実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０の処理動作について説明する。
なお、本実施形態に係る第１の加速度センサ１、第１の加速度差分演算部３、第１の標準偏差演算部４、第１のフーリエスペクトル密度演算部７、第１の平均フーリエスペクトル密度演算部８、標準偏差差分演算部９、第２の加速度センサ１１、第２の加速度差分演算部１３及び第２の標準偏差演算部１４の処理動作については、第２の実施形態又は第３の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
また、本実施形態に係る第２のフーリエスペクトル密度演算部１７、第２の平均フーリエスペクトル密度演算部１８の処理動作については、第２の加速度センサ１１の測定対象が地盤である点を除き、第１のフーリエスペクトル密度演算部７及び第１の平均フーリエスペクトル密度演算部８の処理動作と同様であるので、説明を省略する。

平均フーリエスペクトル密度差分演算部１９は、第１の平均フーリエスペクトル密度演算部８からの入力信号に基づき、第１の平均フーリエスペクトル密度格納部８ａに格納された平均フーリエスペクトル密度の合成値を抽出し、第２の平均フーリエスペクトル密度演算部１８からの入力信号に基づき、第２の平均フーリエスペクトル密度格納部１８ａに格納された平均フーリエスペクトル密度の合成値を抽出する。
また、平均フーリエスペクトル密度差分演算部１９は、第１の平均フーリエスペクトル密度格納部８ａから抽出した平均フーリエスペクトル密度の合成値から、第２の平均フーリエスペクトル密度格納部１８ａから抽出した平均フーリエスペクトル密度の合成値を減算して、平均フーリエスペクトル密度の合成値の差分値を算出し、平均フーリエスペクトル密度差分値格納部１９ａに平均フーリエスペクトル密度の合成値の差分値を格納する。

そして、第２の健全性評価部１５は、標準偏差差分演算部９からの入力信号に基づき、標準偏差差分値格納部９ａに格納された標準偏差値の平均値の差分値を抽出し、閾値格納部５ａに格納された第５の閾値を抽出して、抽出した標準偏差値の平均値の差分値と第５の閾値とを比較する。
また、第２の健全性評価部１５は、平均フーリエスペクトル密度差分演算部１９からの入力信号に基づき、平均フーリエスペクトル密度差分値格納部１９ａに格納された平均フーリエスペクトル密度の合成値の差分値を抽出し、閾値格納部５ａに格納された第６の閾値を抽出して、抽出した平均フーリエスペクトル密度の合成値の差分値と第６の閾値とを比較する。

そして、第２の健全性評価部１５は、標準偏差値の平均値の差分値が第５の閾値を越え、平均フーリエスペクトル密度の合成値の差分値が第６の閾値を越える場合に、鉄塔１００が不健全であると評価すると共に、標準偏差値の平均値の差分値が第５の閾値を越えず、平均フーリエスペクトル密度の合成値の差分値が第６の閾値を越えない場合に、鉄塔１００が健全であると評価する。

そして、出力部６は、第２の健全性評価部１５からの評価結果に基づき、鉄塔１００の健全性評価の評価結果を外部に出力して、評価者に報知する。

なお、本実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０は、第２の健全性評価部１５により標準偏差値の平均値の差分値及び平均フーリエスペクトル密度の合成値の差分値と閾値とを比較して鉄塔１００の健全性を評価しているが、標準偏差差分演算部９により算出した標準偏差値の平均値の差分値及び平均フーリエスペクトル密度差分演算部１９により算出した平均フーリエスペクトル密度の合成値の差分値を出力部６に出力し、第２の健全性評価部１５の評価結果に代え又は第２の健全性評価部１５の評価結果の評価結果と共に出力部６により標準偏差値の平均値の差分値及び平均フーリエスペクトル密度の合成値の差分値を鉄塔１００の健全性の評価として外部に出力して、評価者に報知（評価者が標準偏差値の平均値の差分値及び平均フーリエスペクトル密度の合成値の差分値に基づいて鉄塔１００の健全性を評価）する構成であってもよい。

また、この第３の実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０においては、第２のフーリエスペクトル密度演算部１７（第２のフーリエスペクトル密度格納部１７ａ）、第２の平均フーリエスペクトル密度演算部１８（第２の平均フーリエスペクトル密度格納部１８ａ）、平均フーリエスペクトル密度差分演算部１９（平均フーリエスペクトル密度差分値格納部１９ａ）を備えているところのみが第１の実施形態乃至第３の実施形態と異なるところであり、第２のフーリエスペクトル密度演算部１７（第２のフーリエスペクトル密度格納部１７ａ）、第２の平均フーリエスペクトル密度演算部１８（第２の平均フーリエスペクトル密度格納部１８ａ）、平均フーリエスペクトル密度差分演算部１９（平均フーリエスペクトル密度差分値格納部１９ａ）による作用効果以外は、第１の実施形態乃至第３の実施形態と同様の作用効果を奏する。

本実施形態に係る鉄塔健全性評価装置１０は、標準偏差値の平均値の差分値による鉄塔１００の健全性評価に加えて、鉄塔特有の振動と地盤特有の振動とに基づく平均フーリエスペクトル密度の合成値から、地盤特有の振動に基づく平均フーリエスペクトル密度の合成値を減算して、鉄塔特有の振動のみに基づく平均フーリエスペクトル密度の合成値の差分値を算出し、この平均フーリエスペクトル密度の合成値の差分値による鉄塔１００の健全性評価を行なうことにより、評価対象の鉄塔１００近傍の地盤種別に依存せず、鉄塔健全性評価装置１０による評価精度を向上し、鉄塔健全性評価装置１０の信頼性の向上を図ることができるという作用効果を奏する。

１ 第１の加速度センサ
１ａ 第１の加速度データ格納部
２ 入力部
３ 第１の加速度差分演算部
３ａ 第１の加速度差分値格納部
４ 第１の標準偏差演算部
４ａ 第１の標準偏差値格納部
５ 第１の健全性評価部
５ａ 閾値格納部
６ 出力部
７ 第１のフーリエスペクトル密度演算部
７ａ 第１のフーリエスペクトル密度格納部
８ 第１の平均フーリエスペクトル密度演算部
８ａ 第１の平均フーリエスペクトル密度格納部
９ 標準偏差差分演算部
９ａ 標準偏差差分値格納部
１０ 鉄塔健全性評価装置
１１ 第２の加速度センサ
１ａ 第２の加速度データ格納部
１３ 第２の加速度差分演算部
１３ａ 第２の加速度差分値格納部
１４ 第２の標準偏差演算部
１４ａ 第２の標準偏差値格納部
１５ 第２の健全性評価部
１７ 第２のフーリエスペクトル密度演算部
１７ａ 第２のフーリエスペクトル密度格納部
１８ 第２の平均フーリエスペクトル密度演算部
１８ａ 第２の平均フーリエスペクトル密度格納部
１９ 平均フーリエスペクトル密度差分演算部
１９ａ 平均フーリエスペクトル密度差分値格納部
１０ａ パソコン
１００ 鉄塔
１０１ 脚部
１０１ａ Ａ脚
１０１ｂ Ｂ脚
１０１ｃ Ｃ脚
１０１ｄ Ｄ脚
１０２ 送電線

Claims (9)

1. 鉄塔の脚部に配設され、当該鉄塔に生じる常時微動の加速度を互いに直交する３軸方向でそれぞれ測定する第１の加速度センサと、
   前記第１の加速度センサから出力される各軸方向の加速度データと当該加速度データの時間間隔をおいた各軸方向の加速度データとの差分をそれぞれ演算する第１の加速度差分演算部と、
   前記第１の加速度差分演算部により算出された各軸方向の差分値の標準偏差をそれぞれ演算し、算出した各軸方向の標準偏差値における全軸方向の平均を演算する第１の標準偏差演算部と、
   前記第１の標準偏差演算部により算出された標準偏差値の平均値を前記鉄塔の健全性の評価として出力する出力部と、
   を備えることを特徴とする鉄塔健全性評価装置。
2. 前記請求項１に記載の鉄塔健全性評価装置において、
   前記第１の加速度センサが、前記鉄塔の各脚部にそれぞれ配設され、前記鉄塔の各脚部における前記各軸方向の加速度をそれぞれ測定し、
   前記第１の加速度差分演算部が、前記各脚部における前記各軸方向の差分値をそれぞれ算出し、
   前記第１の標準偏差演算部が、前記各脚部における前記各軸方向の標準偏差値をそれぞれ算出し、当該各脚部の各軸方向の標準偏差値における全脚部の全軸方向の平均値を算出することを特徴とする鉄塔健全性評価装置。
3. 前記請求項１又は２に記載の鉄塔健全性評価装置において、
   前記第１の標準偏差演算部により算出された標準偏差値の平均値に基づいて、前記鉄塔の健全・不健全を評価する第１の健全性評価部を備え、
   前記出力部が、前記第１の健全性評価部の評価結果を、前記第１の標準偏差演算部により算出された標準偏差値の平均値に代え又は当該標準偏差値の平均値と共に出力することを特徴とする鉄塔健全性評価装置。
4. 前記請求項１又は２に記載の鉄塔健全性評価装置において、
   前記鉄塔近傍の地盤に配設され、当該地盤に生じる常時微動の加速度を互いに直交する３軸方向でそれぞれ測定する第２の加速度センサと、
   前記第２の加速度センサから出力される各軸方向の加速度データと当該加速度データの時間間隔をおいた各軸方向の加速度データとの差分をそれぞれ演算する第２の加速度差分演算部と、
   前記第２の加速度差分演算部により算出された各軸方向の差分値の標準偏差をそれぞれ演算し、算出した各軸方向の標準偏差値における全軸方向の平均を演算する第２の標準偏差演算部と、
   前記第１の標準偏差演算部により算出された標準偏差値の平均値と、前記第２の標準偏差演算部により算出された標準偏差値の平均値との差分を演算する標準偏差差分演算部と、
   を備え、
   前記出力部が、前記標準偏差差分演算部により算出された標準偏差値の平均値の差分値を、前記第１の標準偏差演算部により算出された標準偏差値の平均値に代えて出力することを特徴とする鉄塔健全性評価装置。
5. 前記請求項１乃至４のいずれかに記載の鉄塔健全性評価装置において、
   前記第１の加速度センサから出力される各軸方向の加速度データをそれぞれ分割し、当該各軸方向の各加速度データをフーリエ変換してフーリエスペクトル密度をそれぞれ演算する第１のフーリエスペクトル密度演算部と、
   前記第１のフーリエスペクトル密度演算部により算出された各軸方向の各フーリエスペクトル密度に基づき、周波数毎に各軸方向の各フーリエスペクトル密度のベクトル合成を演算し、２００Ｈｚ以上の周波数におけるフーリエスペクトル密度の合成値の平均を演算する第１の平均フーリエスペクトル密度演算部と、
   を備え、
   前記出力部が、前記第１の平均フーリエスペクトル密度演算部により算出された平均フーリエスペクトル密度の合成値を前記鉄塔の健全性の評価として出力することを特徴とする鉄塔健全性評価装置。
6. 前記請求項５に記載の鉄塔健全性評価装置において、
   前記第１の平均フーリエスペクトル密度演算部が、５００Ｈｚ以下の周波数におけるフーリエスペクトル密度の合成値の平均を演算することを特徴とする鉄塔健全性評価装置。
7. 前記請求項５又は６に記載の鉄塔健全性評価装置において、
   前記第１の健全性評価部が、前記第１の平均フーリエスペクトル密度演算部により算出された平均フーリエスペクトル密度の合成値に基づいて、前記鉄塔の健全・不健全を評価し、
   前記出力部が、前記第１の健全性評価部の評価結果を、前記第１の平均フーリエスペクトル密度演算部により算出された平均フーリエスペクトル密度の合成値に代え又は当該平均フーリエスペクトル密度の合成値と共に出力することを特徴とする鉄塔健全性評価装置。
8. 前記請求項５又は６に記載の鉄塔健全性評価装置において、
   前記第２の加速度センサから出力される各軸方向の加速度データをそれぞれ分割し、当該各軸方向の各加速度データをフーリエ変換してフーリエスペクトル密度をそれぞれ演算する第２のフーリエスペクトル密度演算部と、
   前記第２のフーリエスペクトル密度演算部により算出された各軸方向の各フーリエスペクトル密度に基づき、周波数毎に各軸方向の各フーリエスペクトル密度のベクトル合成を演算し、２００Ｈｚ以上の周波数におけるフーリエスペクトル密度の合成値の平均を演算する第２の平均フーリエスペクトル密度演算部と、
   前記第１の平均フーリエスペクトル密度演算部により算出された平均フーリエスペクトル密度の合成値と、前記第２の平均フーリエスペクトル密度演算部により算出された平均フーリエスペクトル密度の合成値との差分を演算する平均フーリエスペクトル密度差分演算部と、
   を備え、
   前記出力部が、前記平均フーリエスペクトル密度差分演算部により算出された平均フーリエスペクトル密度の合成値の差分値を、前記第１の平均フーリエスペクトル密度演算部により算出された平均フーリエスペクトル密度の合成値に代えて出力することを特徴とする鉄塔健全性評価装置。
9. 鉄塔に生じる常時微動の加速度を第１の加速度センサで互いに直交する３軸方向でそれぞれ測定する加速度測定ステップと、
   前記加速度測定ステップにより測定された各軸方向の加速度データと当該加速度データの時間間隔をおいた各軸方向の加速度データとの差分をそれぞれ演算する差分演算ステップと、
   前記差分演算ステップにより算出された各軸方向の差分値の標準偏差をそれぞれ演算し、算出した各軸方向の標準偏差値における全軸方向の平均を演算する標準偏差演算ステップと、
   前記標準偏差演算ステップにより算出された標準偏差値の平均値を前記鉄塔の健全性の評価として出力する出力ステップと、
   を含むことを特徴とする鉄塔健全性評価方法。

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