JP2015215226A - 状態検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】状態検出装置が、構造物の状態を測定するセンサ部と、前記センサ部で得られたデータを無線により送信する通信部と、前記センサ部および前記通信部に電力を供給する電源部と、前記センサ部、前記通信部、および前記電源部を収容し、前記構造物に設けられた取り付け穴に対して着脱可能な形状を有する装置本体と、を有する。前記装置本体は、前記装置本体を前記構造物に対して固定した状態のときに、前記取り付け穴内に位置する設置部を有しており、前記センサ部は、前記設置部の内部に配置されている。
【選択図】図4
Description
例えば、特許文献1には、無線モジュールを備えた腐食センサをコンクリート構造物に埋設し、コンクリート構造物中の鋼材の腐食進行状況をモニタリングする技術が開示されている。また特許文献2には、金属板上にひずみセンサと無線モジュールを配置した構造のひずみ計測装置を構造物の表面に取り付け、構造物に生じるひずみをモニタリングする技術が開示されている。
また、本発明の第二の目的は、構造物の内部の状態を精度良くセンシングできるとともに、構造物による電波遮蔽の影響を受けずにセンシングデータの無線通信が可能であり、かつ、取り付けや交換が容易な構造をもつ状態検出装置を提供することにある。
すなわち、本発明に係る状態検出装置は、構造物の状態を測定するセンサ部と、前記セ
ンサ部で得られたデータを無線により送信する通信部と、前記センサ部および前記通信部に電力を供給する電源部と、前記センサ部、前記通信部、および前記電源部を収容し、前記構造物に設けられた取り付け穴に対して着脱可能な形状を有する装置本体と、を有し、前記装置本体は、前記装置本体を前記構造物に対して固定した状態のときに、前記取り付け穴内に位置する設置部を有しており、前記センサ部は、前記設置部の内部に配置されていることを特徴とする。
グすることが可能となる。
図1は本発明の第1実施形態に係る状態検出装置の外観斜視図であり、(a)は取り付け前の状態、(b)は取り付け後の状態を示している。
状態検出装置1は、概略、装置本体10と、装置本体10の内部に収容されるセンサユニット11と、フタ(カバー)12とから構成される。
センサユニット11は、センサ部110とセンサ回路111を備えるセンサ基板112と、無線通信を行うための通信部(無線モジュール)113と、センサ基板112および通信部113に電力を供給する電源部114とを有する。センサ基板112、通信部113、電源部114のあいだは、信号あるいは電力を伝送するための電線(ワイヤ)で接続されている。
フタ12は、装置本体10のボルト頭101をカバーする部材であり、樹脂など、電波を透過する素材で作製される。
センサ部110は、構造物2の内部の状態にかかわる物理量を測定するセンシングデバイスであり、本実施形態では振動センサが用いられる。センサ部110の出力であるセンサ信号はセンサ回路111に入力される。センサ回路111は、処理回路111a、メモリ111b、A/Dコンバータ111cを有する回路である。A/Dコンバータ111cはセンサ部110のセンサ信号をデジタル信号(センシングデータ)に変換し処理回路111aに入力する。処理回路111aは、センシングデータに対する信号処理、メモリ111bおよび通信部(無線モジュール)113の制御などを行うICである。メモリ111bはセンシングデータの一時記憶を行う記憶手段である。センシングデータの蓄積をせず、測定したセンシングデータをその都度外部装置(図3の受信装置3など)に送出する場合には、メモリ111bは必須の構成ではない。
状態検出装置1は、装置本体10のボルト軸102を、構造物2に設けられた取り付け穴20に挿入し締結することで、構造物2に対して固定される。このとき、ねじの固定力を補助するために接着剤などを併用してもよい。なお、取り付け穴20は、構造物2の製造(施工)の段階であらかじめ形成しておくことが好ましいが、構造物2の構造や強度に問題がない場合は取り付け穴20を後加工により形成することもできる。
分は構造物2の内部(取り付け穴20の中)に設置された状態となり、ボルト頭101の部分は構造物2の外側(取り付け穴20の外)に露出した状態となる(以後、ボルト軸102を「設置部」、ボルト頭101を「露出部」とも呼ぶ。)。
物2の表面にセンサを設置する構成に比べて、構造物2の躯体内の状態をより精度良く測定可能となる。また、構造物2に対する着脱(取り付け/取り外し)が可能なため、装置1の設置、修理、交換などが容易化される。さらに、装置本体10をボルト型の形状とし、センサユニットの収容手段としての機能と装置の取り付け・固定手段としての機能の両方を兼ねる構成としたことにより、装置1の小型化と着脱容易化が図られている。
図6に本発明の第2実施形態に係る状態検出装置の内部構造を示す。第1実施形態との違いは、設置部102内のセンサ部110の周りの空間を絶縁性材料で充填した点である。
図7に本発明の第3実施形態に係る状態検出装置の内部構造を示す。図7(a)はセンサユニット11の斜視図であり、図7(b)は状態検出装置1の断面図である。第2実施形態との違いは、センサ部110と通信部113のあいだに、センサ部110が配置される空間と通信部113が配置される空間を分離するための分離部(分離壁)70を設けた点である。
図8に本発明の第4実施形態に係る状態検出装置の内部構造を示す。第1実施形態との違いは、センサ部110を設置部102の内壁80に接触固定した点である。センサ部110と内壁80とのあいだは接着剤などを用いて固定すればよい。
することで、センサ部110の位置・姿勢が安定するため、測定精度の向上が期待できる。また、センサ部110が温度センサの場合であれば、構造物2とセンサ部110のあいだの熱伝達が安定かつ速やかになるため、温度センサの応答性及び精度の向上を図ることができる。また、センサ部110としてひずみセンサ(ひずみゲージ)を用いることで、設置部102の変形を測定することができる。ひずみセンサのセンシングデータを用いれば構造物2の内部応力の状態などを推定可能となる。
図9に本発明の第5実施形態に係る状態検出装置の内部構造を示す。第1実施形態との違いは、センサ部110を構造物2の内部表面に接触可能とした点である。
上記の実施形態はあくまでも一例であって、本発明はその要旨を逸脱しない範囲内で適宜変形し得る。
例えば、上記実施形態ではボルト型の状態検出装置を構造物の取り付け穴に締結したが、図10に示すように、状態検出装置1とワッシャ1aおよびナット1b(めねじの形成されたねじ部品)を用いて、状態検出装置1を構造物2へ固定することもできる。この構造は、構造物2の厚みが比較的小さい場合や、構造物2にめねじを形成するのが難しい場合などに好適である。
上記の各実施形態の構成は技術的な矛盾や物理的な制約がない限り、互いに組み合わせてもよい。また、一つの状態検出装置の中に複数のセンサ部(同じ種類のセンサでも異なる種類のセンサでもよい)を設けてもよい。
2:構造物、20:取り付け穴、21:躯体内振動
3:受信装置
4:構造物ヘルスモニタリング(SHM)システム、40:受信装置、41:ホストコンピュータ
10:装置本体、101:露出部(ボルト頭)、102:設置部(ボルト軸)
11:センサユニット、110:センサ部、110a:プローブ電極、111:センサ回路、111a:処理回路、111b:メモリ、111c:A/Dコンバータ、112:センサ基板、113:通信部、114:電源部
12:フタ
60:樹脂材料
70:分離部、71:挿通口
80:内壁
Claims (6)
- 構造物の状態を測定するセンサ部と、
前記センサ部で得られたデータを無線により送信する通信部と、
前記センサ部および前記通信部に電力を供給する電源部と、
前記センサ部、前記通信部、および前記電源部を収容し、前記構造物に設けられた取り付け穴に対して着脱可能な形状を有する装置本体と、を有し、
前記装置本体は、前記装置本体を前記構造物に対して固定した状態のときに、前記取り付け穴内に位置する設置部を有しており、
前記センサ部は、前記設置部の内部に配置されている
ことを特徴とする状態検出装置。 - 前記装置本体は、前記装置本体を前記構造物に対して固定した状態のときに、前記構造物の外側に露出する露出部をさらに有し、
前記通信部は、前記露出部の内部に配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の状態検出装置。 - 前記設置部内の前記センサ部の周りの空間が、固体又は液体で充填されている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の状態検出装置。 - 前記センサ部と前記通信部のあいだに、前記センサ部が配置される空間と前記通信部が配置される空間を分離するための分離部が設けられている
ことを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の状態検出装置。 - 前記分離部の一部分に、前記センサ部と前記通信部とを接続する電線を通すための挿通口が設けられている
ことを特徴とする請求項4に記載の状態検出装置。 - 前記設置部の外周におねじが形成されており、
前記設置部と、前記構造物の取り付け穴に形成されためねじ、又は、めねじ部品とを締結することにより、前記状態検出装置が前記構造物に固定される
ことを特徴とする請求項1〜5のうちいずれか1項に記載の状態検出装置。
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