JP2016080635A - 構造物監視装置および構造物監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】非破壊で容易に構造物の健全性を監視することができる構造物監視装置および構造物監視方法を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る構造物監視装置は、接合部および軸部をそれぞれ有する複数の構造材であって、前記複数の構造材どうしが前記接合部を介して接合されて組み上げられた組上げ体において前記複数の構造材の表面どうしが電気的に接続されて電路を形成するように、前記接合部の表面の少なくとも一部および前記軸部の表面の少なくとも一部が導電性を有する前記複数の構造材、により形成された構造物の監視装置であって、前記電路に設けられた複数の端子から選択された２端子の組について、この２端子の組の端子間の抵抗値を測定する抵抗測定部と、前記抵抗測定部により測定された前記２端子の組の端子間の抵抗値と前記２端子の組の端子間の参照抵抗値との差を用いて前記構造物の健全性を評価して評価結果情報を出力する評価部と、を備えたものである。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、構造物の健全性を監視する構造物監視装置および構造物監視方法に関する。

鉄骨構造建築物や鉄筋コンクリート構造建築物、木構造建築物（木造建築物）などの構造物は、時間経過にともなって劣化していくとともに、地震や火災などの外的要因によって劣化する。また、木造建築物はさらに劣化の原因として、害虫や腐朽といった生物的要因を無視できない。構造物の寿命を延ばすためには、劣化の原因および症状に応じた適切な対処（メンテナンス）を行うことが重要である。

一方で、寺社、仏閣などの木造建築物には、長年にわたって残存しているものがある。これらの木造建築物が長年にわたって残存できた理由としては、構造物を構成する構造材（柱や梁、土台など）が目視できる状態にあることが挙げられる。構造材を目視することができる場合、雨漏りや地震の揺れなどによる柱や梁、土台などの構造材の劣化（欠損を含む）を容易かつ迅速に発見することができる。このため、構造材が目視できる構造物は、構造材全体の健全性を容易に監視でき、適切なメンテナンスを行うことが可能である。

ところが、近年の木造住宅などの構造物は、多くの部分が仕上げ材により視認不可能となっている。このため、構造材の状態を視認するためには、仕上げ材を撤去することが必要となってしまう。

従来、視認困難な構造材の状態を監視するための技術として、特開２００１−２４２１１２号公報（特許文献１）に開示された技術がある。この特許文献１に開示された土台木部の維持管理装置は、土台木部内に打ち込まれた電極と、電極に接続され屋外に引き出されたリード線を備えている。このため、屋外から含水率を測定でき、床下に潜って作業することなく土台木部に腐朽が生じやすい状態が生じているか否かを監視することができるようになっている。

特開２００１−２４２１１２号公報

しかし、従来の技術では、水分を原因とした土台木部の劣化監視のみに限られ、構造材全体の健全性を監視することはむずかしい。

構造材のうち劣化する箇所は土台木部に限られない。また、劣化の原因は水分に限られない。たとえば柱や梁などの構造材どうしの接合部は、地震によりズレやハナレが生じてしまう場合がある。また、地震や経年劣化により、構造材にワレが生じてしまう場合がある。

構造材全体の健全性の監視が難しい構造物は、構造物を長期にわたり健全な状態を保つよう劣化に対する適切なメンテナンスを行うことが難しい。一方で、構造材全体の健全性の監視を確実に行うために仕上げ材を撤去し、構造材の健全性を検査し、必要に応じてメンテナンスを施して、また仕上げ材を元に戻す、という作業を定期的に行う監視方法は、あまりに煩雑であり実行が困難である。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、非破壊で容易に構造物の健全性を監視することができる構造物監視装置および構造物監視方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る構造物監視装置は、上述した課題を解決するために、接合部および軸部をそれぞれ有する複数の構造材であって、前記複数の構造材どうしが前記接合部を介して接合されて組み上げられた組上げ体において前記複数の構造材の表面どうしが電気的に接続されて電路を形成するように、前記接合部の表面の少なくとも一部および前記軸部の表面の少なくとも一部が導電性を有する前記複数の構造材、により形成された構造物の監視装置であって、前記電路に設けられた複数の端子から選択された２端子の組について、この２端子の組の端子間の抵抗値を測定する抵抗測定部と、前記抵抗測定部により測定された前記２端子の組の端子間の抵抗値と前記２端子の組の端子間の参照抵抗値との差を用いて前記構造物の健全性を評価して評価結果情報を出力する評価部と、を備えたものである。

本発明の一実施形態に係る構造物監視装置および構造物監視方法によれば、非破壊で容易に構造物の健全性を監視することができる。

本発明の第１実施形態に係る構造物監視装置を含む構造物監視システムの一例を示すブロック図。 （ａ）は複数の構造材による組上げ体の一例を示す説明図、（ｂ）は構造材の構成の一例を示す説明図。 （ａ）は組上げ体により形成される電気回路および２つの端子ｔｌ１、ｔｌ２からなる端子群ｔｌの一例を模式的に示す説明図、（ｂ）は組上げ体により形成される電気回路およびｋ個の端子ｔｌ１〜ｔｌｋからなる端子群ｔｌの他の例を模式的に示す説明図。 端子間に絶縁部が設けられる様子の一例を示す説明図。 第１実施形態に係る構造物監視装置の内部構成例を概略的に示すブロック図。 関連付け情報の一例を示す説明図。 構造物の現在の健全性の評価結果情報に応じた画像が情報処理端末の表示部に表示された様子の一例を示す説明図。 図１に示す構造物監視装置のＣＰＵにより、組上げ体に電路を形成して初期抵抗値を測定する処理が実行される際の手順の一例を示すフローチャート。 図１に示す構造物監視装置のＣＰＵにより、組上げ体に形成された電路の抵抗値を測定することにより非破壊で容易に構造物の健全性を監視する際の手順の一例を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態に係る構造物監視装置を含む構造物監視システムの一例を示すブロック図。

本発明に係る構造物監視装置および構造物監視方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、本発明に係る構造物監視装置の監視対象となる構造物が木造建築物である場合の例について示す。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る構造物監視装置１０を含む構造物監視システム１の一例を示すブロック図である。なお、以下の説明では、本発明に係る構造物監視装置１０の監視対象となる構造物が木造建築物である場合の例について示す。

構造物監視システム１は、構造物監視装置１０、構造物２０および表示端末を有する。表示端末は、少なくとも表示機能を有する端末であって、監視者（住人ＲやサービスマンＳ）により利用される。表示端末は、ネットワーク１００を介して構造物監視装置１０とデータ送受信可能に接続された情報処理端末３０であってもよいし、構造物２０内の壁面等に設けられたモニタ３１でもよい。本実施形態において、構造物監視装置１０は構造物２０の内部に設置され、ネットワーク１００を介して情報処理端末３０やモニタ３１とデータ送受信可能に接続される。

図２（ａ）は複数の構造材２１による組上げ体２２の一例を示す説明図であり、（ｂ）は構造材２１の構成の一例を示す説明図である。

図２（ｂ）に示すように、構造材２１のそれぞれは、軸部２３および接合部２４を有する。複数の構造材２１がいわゆる継ぎ手や仕口などの接合部２４（図２（ｂ）のハッチング参照）を介して接合されて組み上げられることにより、組上げ体２２が構成される（図２（ａ）参照）。組上げ体２２に対して仕上げ材を用いることにより構造物２０が完成する。組上げ体２２において、構造材２１は、柱、横架材、土台、筋交いなどとして機能する。

構造材２１は、組上げ体２２を構成した際に、複数の構造材２１の表面どうしが電気的に接続されて電路を形成するように、軸部２３の表面の少なくとも一部および接合部２４の表面の少なくとも一部に対し、導電性塗料を塗布して導電性皮膜を形成する。換言すれば、組上げ体２２は、構造材２１の表面の導電性皮膜により電気回路（抵抗分圧回路）を形成する。

接合部２４の表面において導電性を有する箇所を一部とする場合は、接合する構造材２１どうしの互いに対向する対応位置とする。また、軸部２３の表面において導電性を有する箇所を一部とする場合は、接合部２４の導電性箇所の間を結ぶ電路となる位置とする。

もちろん、構造材２１の全表面（接合部２４および軸部２３の全表面）に対して導電性塗料を塗布して導電姓皮膜を形成することにより、構造材２１を完全に導電性皮膜で覆うようにしてもよい。このとき、導電性塗料としては、構造材２１を構成する木材を長寿命化する効果のあるものを用いるとよい。たとえば、竹炭粉末を含有する導電性塗料には、木材表面に塗布することにより、殺菌効果、消臭効果、表面親水性による水分侵入防止効果などを生じるものがある。この種の竹炭含有塗料は、殺菌効果により腐食菌によるセルロース分解を低減することができるため、木材の防腐効果およびセルロース分解により生じうる白蟻誘引を低減する効果がある。また、この種の竹炭含有塗料は、白蟻が噛み切ることが難しい硬さを有する。このため、この種の竹炭含有塗料を木材の全表面に塗布することにより、防蟻効果も期待できる。

なお、組上げ体２２を構成した際に軸部２３の表面と接合部２４の表面により電路が形成されればよく、軸部２３の表面は露出面（最外面）でなくともよい。たとえば、組上げ体２２が構成された後、軸部２３の表面に設けられた導電性皮膜に対してさらに非導電性の皮膜を形成してもよい。また、組上げ体２２が軸部２３の表面と接合部２４の表面により形成された電路を有していればよく、必ずしも組上げ体２２の組み上げ前に構造材２１の全表面に導電性皮膜を形成しておかなくてもよい。すなわち、たとえばあらかじめ構造材２１の接合部２４の表面および接合部２４の近傍の軸部２３の表面にのみ導電性皮膜を形成しておき、構造材２１を組み上げて組上げ体２２を構成した後に、軸部２３の残りの電路形成に係る所要部分に導電性皮膜を形成してもよい。

図３（ａ）は組上げ体２２により形成される電気回路および２つの端子ｔｌ１、ｔｌ２からなる端子群ｔｌの一例を模式的に示す説明図であり、（ｂ）は組上げ体２２により形成される電気回路およびｋ個の端子ｔｌ１〜ｔｌｋからなる端子群ｔｌの他の例を模式的に示す説明図である。図３（ａ）および（ｂ）において、接合箇所はＡ〜Ｌのアルファベットで示した。また、図３（ａ）には組上げ体２２が２つの端子ｔｌ１、ｔｌ２からなる端子群ｔｌを有する場合の例について示し、図３（ｂ）には組上げ体２２がｋ個（ただしｋは２以上の整数を表す）の端子ｔｌ１〜ｔｌｋからなる端子群ｔｌを有する場合の例について示した。

図３（ａ）に示すように、組上げ体２２は、少なくとも２つの端子ｔｌ１およびｔｌ２を設けられる。また、図３（ｂ）に示すように、組上げ体２２は、３以上の端子を設けられてもよい。各端子ｔｌ１〜ｔｌｋは、構造材２１の表面の電路上に設けられる。

２端子間の抵抗は、２端子間の電路上に存在する軸部抵抗ｒｂおよび接合部抵抗ｒｊの合成抵抗となる。所定の２端子間の組（たとえばｔｌ１とｔｌ２）の端子間の抵抗値は、軸部抵抗ｒｂおよび接合部抵抗ｒｊに変化がなければ、測定時刻によらず同じ値となる。一方、たとえば地震などにより、接合箇所の接合状態がいわゆるハナレやズレを起こして変化し、あるいは軸部２３の状態がいわゆるワレを起こして変化すると、端子間の抵抗値は変化する。

たとえば、接合箇所ＡとＢを結ぶ構造材２１が接合箇所Ａから離脱すると、接合箇所ＡとＢを結ぶ電路が開放される。このため、たとえば端子ｔｌ１と端子ｔｌ２の端子間の電路の合成抵抗値は、接合箇所ＡとＢを結ぶ電路が開放されることにより高くなる。したがって、２端子間の抵抗値は、接合箇所の接合状態や軸部２３の状態を反映した値となることがわかる。

そこで、本実施形態に係る構造物監視装置１０は、複数の構造材２１の表面どうしが電気的に接続されて電路を形成している構造物２０について、電路に設けられた２端子間の抵抗値を監視することにより接合箇所の接合状態変化および軸部２３の状態変化を監視する。

図４は、端子間に絶縁部２５が設けられる様子の一例を示す説明図である。図４において、ハッチング部は導電性皮膜を表す。

２端子の組のうち、同一の構造材２１に設けられるとともに２端子間の距離が所定の距離よりも短い２端子間には、絶縁部２５を設けるとよい（図４参照）。なお、図４には、端子ｔｌ１およびｔｌ２がポストであり、各ポストに接続されたリード線２６が抵抗測定部４０に接続される場合の例について示したが、端子ｔｌ１〜ｔｌｋはポストに限られず、たとえばバナナソケットなど構造材２１に凹部形状として形成されてもよい。

また、ポスト等の引出し部材およびリード線２６は必ずしも必要ではなく、監視者が抵抗測定時に電路上の２箇所に対してテスタ端子などを直接接触させてもよい。たとえば、図３に示す例において、端子ｔｌ１およびｔｌ２は監視者（住人ＲやサービスマンＳ）によりアクセス可能な床下収納口内に設けられてもよく、また端子ｔｌ３およびｔｌ４は監視者（住人ＲやサービスマンＳ）によりアクセス可能な天井点検口内に設けられてもよい。

さらに、絶縁部２５を設ける場合には、絶縁部２５を挟んだ２端子間を短絡するためのスイッチＳＷを設けてもよい。図３には、端子ｔｌ１とｔｌ２の間にスイッチＳＷ_１２を、端子ｔｌ３とｔｌ４の間にスイッチＳＷ_３４を、それぞれ設ける場合の例を示した。

また、スイッチＳＷを設ける場合、測定対象の端子間を除く電路を確保するように、測定対象の２端子の組に対応するスイッチを開放するとともに非測定対象の２端子の組に対応するスイッチを短絡するとよい。たとえば、図３に示す例において、端子ｔｌ１とｔｌ２の間の抵抗値を測定する場合、端子ｔｌ１とｔｌ２の間のスイッチＳＷ_１２を開放するとともに端子ｔｌ３とｔｌ４の間のスイッチＳＷ_３４を短絡するとよい。

図５は、第１実施形態に係る構造物監視装置１０の内部構成例を概略的に示すブロック図である。

構造物監視装置１０は、抵抗測定部４０のほか、表示部４１、入力部４２、記憶部４３、送受信部４４、スピーカ４５および監視制御部４６を有する。抵抗測定部４０を除く各部４１−４６は、たとえば一般的なパーソナルコンピュータやワークステーション、タブレット端末などの携帯型情報処理端末などにより構成することができる。

表示部４１は、たとえば液晶ディスプレイやＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイなどの一般的な表示出力装置により構成され、監視制御部４６の制御に従って構造物２０の健全性を示す画像などの各種画像を表示する。

入力部４２は、たとえばマウス、トラックボール、キーボード、タッチパネル、テンキーなどの一般的な入力装置により構成される。入力部３２は、監視者の操作に対応した操作入力信号を監視制御部４６に出力する。また、入力部４２として音声入力用のマイクロフォンを用いてもよい。この場合、マイクロフォンは監視者によって入力された音声をデジタル音声信号に変換し、監視制御部４６は、このデジタル音声信号を音声認識処理することにより監視者の入力した音声に応じた動作を行う。

記憶部４３は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、監視制御部４６のＣＰＵにより読み書き可能な記録媒体を含んだ構成を有し、これら記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部はネットワーク１００を介してダウンロードされてもよい。記憶部４３は、参照抵抗値や関連付け情報を記憶する。

送受信部４４は、ネットワーク１００の形態に応じた種々の情報通信用プロトコルを実装する。送受信部４４は、この各種プロトコルに従って構造物監視装置１０を情報処理端末３０およびモニタ３１に対してデータ送受信可能に接続する。ここでネットワーク１００とは、電気通信技術を利用した情報通信網全般を意味し、無線／有線ＬＡＮ（Local Area Network）やインターネット網のほか、電話通信回線網、光ファイバ通信ネットワーク、ケーブル通信ネットワークおよび衛星通信ネットワークなどを含む。

スピーカ４５は、監視制御部４６が出力する評価結果情報に構造物２０に異常がある旨の情報が含まれていると、監視者に注意を促す警告情報などの、各種情報に対応した音声やビープ音などを出力する。

なお、ここで「音声」とは、聞き手に人の声として認識される音によりテキストデータを読み上げた音をいう。また、「音」とは、「音声」を含むほか、「音楽」や「効果音（ビープ音など）」などを含むものとする。

監視制御部４６は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭをはじめとする記憶媒体などにより構成され、たとえばワンチップマイコンなどを用いることができる。監視制御部４６は、この記憶媒体に記憶されたプログラムに従って構造物監視装置１０の動作を制御する。監視制御部４６のＣＰＵは、ＲＯＭをはじめとする記憶媒体に記憶された監視プログラムおよびこのプログラムの実行のために必要なデータをＲＡＭへロードする。ＣＰＵはこのプログラムに従って、組上げ体２２に形成された電路の抵抗値を測定することにより、非破壊で容易に構造物２０の健全性を監視するための処理を実行する。

なお、表示部４１、入力部４２、スピーカ４５は構造物監視装置１０に設けられずともよい。

一方、情報処理端末３０は、一般的なパーソナルコンピュータやワークステーション、タブレット端末などの携帯型情報処理端末などにより構成することができる。情報処理端末３０は、図１に示すように、表示部５１、入力部５２、記憶部５３、送受信部５４、スピーカ５５および端末制御部５６を有する。なお、入力部５２、スピーカ５５は情報処理端末３０に設けられずともよい。

表示部５１、入力部５２およびスピーカ５５は、構造物監視装置１０の表示部４１、入力部４２およびスピーカ４５と同等の構成を有する。

表示部５１は、監視制御部４６からネットワーク１００を介して受けた構造物２０の健全性を示す画像などの各種画像を表示する。

表示部５１および入力部５２は、一体として操作パネルを構成してもよい。この場合、操作パネルは、監視者が押したときにそれぞれ固有の指示信号をＣＰＵに与えるボタンなどの入力部５２の一部としてのハードキーと、表示入力装置とを有する。この場合、表示入力装置は、表示部５１と、表示部５１の近傍に設けられた入力部５２の一部としてのタッチパネルとを有する。表示部５１は、端末制御部５６に制御されて、構造物２０の健全性を示す画像のほか、情報処理端末３０を操作するための情報および情報処理端末３０を操作するための複数のソフトキーを表示する。タッチパネルは、監視者によるタッチパネル上の指示位置の情報を端末制御部５６に与える。

記憶部５３は、構造物監視装置１０の記憶部４３と同等の構成を有し、これら記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部はネットワーク１００を介してダウンロードされてもよい。記憶部５３は、端末制御部５６に制御されて、監視制御部４６からネットワーク１００を介して受けた関連付け情報を記憶してもよい。

端末制御部５６は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭをはじめとする記憶媒体などにより構成される。端末制御部５６は、この記憶媒体に記憶されたプログラムに従って情報処理端末３０の動作を制御する。

また、モニタ３１は、少なくとも情報処理端末３０の表示部５１、送受信部５４と同等の構成を有し、監視制御部４６からネットワーク１００を介して受けた構造物２０の健全性を示す画像などの各種画像を表示する。

次に、構造物監視装置１０の監視制御部４６の構成について説明する。

図５に示すように、監視制御部４６のＣＰＵは、監視プログラムによって、少なくとも時刻取得部６１、端子選択部６２、関連付け部６３、評価部６４および評価通知部６５として機能する。この各部６１〜６５は、ＲＡＭの所要のワークエリアをデータの一時的な格納場所として利用する。なお、これらの機能実現部は、複数のプロセッサが協働することによって実現されてもよいし、ＣＰＵを用いることなく回路などのハードウエアロジックによって実現されてもよい。

時刻取得部６１は、図示しないＲＴＣ（Real Time Clock）やＨＰＥＴ（High Precision Event Timer）の出力にもとづいて現在時刻の情報を取得する。

端子選択部６２は、端子群ｔｌ（端子ｔｌ１〜ｔｌｋ）からあらかじめ設定された１または複数の２端子の組を選択する。また、端子選択部６２は、測定対象の組に対応するスイッチＳＷを開放するとともに非測定対象の組に対応するスイッチＳＷを短絡するよう各スイッチＳＷを制御する。抵抗測定部４０は、端子選択部６２により選択された１または複数の２端子の組のそれぞれについて、２端子の組の端子間の現在の抵抗値を測定する。

たとえば抵抗測定部４０が正極と負極の測定端子を１組備える場合であって、端子選択部６２により複数の２端子の組が選択される場合には、この選択された２端子の組がそれぞれ順に抵抗測定部４０の測定端子に接続される。この場合、抵抗測定部４０は、測定端子に接続された２端子の組の端子間の抵抗値を順次測定する。抵抗測定部４０は、たとえば直流の高電圧をコンデンサにチャージし、この高電圧を測定端子間に印加することにより、測定端子間に流れる電流を検出して２端子の組の端子間の抵抗値を測定する。

なお、端子が２つの場合など、２端子の組が複数選択されず１つしか選択されない場合には、端子選択部６２およびスイッチＳＷは設けられずともよい。

また、端子選択部６２は、入力部４２、情報処理端末３０の入力部５２またはモニタ３１の図示しない入力部を介した監視者指示にもとづいて、１または複数の２端子の組を選択してもよい。この場合、監視者による端子選択受け付けのための画像を表示部４１、情報処理端末３０の表示部５１またはモニタ３１に表示させてもよい。

図６は、関連付け情報の一例を示す説明図である。関連付け情報は、評価部６４により、構造物２０の現在の健全性を評価するためのデータとして用いられる。

関連付け部６３は、端子群ｔｌから選択された２端子の組ｉの情報（ただしｉ＝１、２、・・・、ｍであり、ｍは正整数を表す）と、この２端子の組ｉの端子間の抵抗測定部４０による抵抗測定値Ｒｉ（ｔ）と、抵抗測定時の時刻ｔと、を関連付けた関連付け情報を生成し、記憶部４３に記憶させる（図６参照）。

評価部６４は、２端子の組の端子間の現在の抵抗値と、２端子の組の端子間の参照抵抗値と、の差を用いて構造物２０の健全性を評価して、評価結果情報を出力して評価通知部６５に与える。このとき、評価部６４は、構造物２０の健全性を少なくとも正常状態および重度異常状態を含む複数段階に評価して評価結果情報を生成するとよい。

ここで、評価部６４による構造物２０の健全性評価方法をより具体的に説明する。

評価部６４は、参照抵抗値として、２端子の組の端子間の初期抵抗値を用いてもよい。初期抵抗値とは、たとえば複数の構造材２１が接合部２４を介して接合されて組み上げられ、組上げ体２２が構成されてから所定期間内（初期期間内）の所定の測定タイミングにあらかじめ測定された抵抗値（図６のｔ＝ｔ１参照）をいうものとする。ここで、初期期間内の測定タイミングとしては、組上げ体２２の構成直後や、構造物２０の完成直後などが挙げられる。この場合、評価部６４は、２端子の組の端子間の現在の抵抗値と２端子の組の端子間の初期抵抗値との差に応じて構造物２０の健全性を評価する。

また、評価部６４は、参照抵抗値として、初期期間から現在までの抵抗値の経時変化を予測して、２端子の組の端子間の初期抵抗値を補正した抵抗値である２端子の組の端子間の現在の予測抵抗値を用いてもよい。この場合、あらかじめ経時変化を予測するための補正式や補正用ルックアップテーブルなどを記憶部４３に記憶しておき、これらの式やテーブルを用いて現在の予測抵抗値を求めるとよい。

なお、２端子の組の端子間の現在の抵抗値と２端子の組の端子間の参照抵抗値との差が所定の閾値以内である場合は、構造物２０は健全であると評価するとよい。たとえば構造物２０が建築物である場合であって、強風にさらされる場合や構造物２０が交通量の多い道路に近い場合、工事現場に近い場合などには、日常的に軽度の振動にさらされることになる。この場合、日常的に抵抗値の変動が観測されることになる。このため、２端子の組の端子間の現在の抵抗値と２端子の組の端子間の参照抵抗値との差が所定の閾値以内である場合は、構造物２０は健全であると評価するとよい。

また、評価部６４は、関連付け情報の履歴から抵抗測定値の履歴を抽出し、抵抗測定値の履歴にもとづいて構造物２０の健全性を評価してもよい。たとえば、２端子の組の端子間の現在の抵抗値と２端子の組の端子間の参照抵抗値との差が所定回数以上、または所定期間以上、第１の閾値超えた場合に、構造物２０に異常があると評価してもよい。この場合でも、２端子の組の端子間の現在の抵抗値と２端子の組の端子間の参照抵抗値との差が第１の閾値より大きい第２の閾値以上であった場合は、評価部６４は構造物２０に重度の異常があると評価してもよい。

なお、抵抗測定部４０による抵抗値測定および関連付け部６３による関連付け情報の生成は、たとえば１時間ごと、１日ごと、または１週間ごとなど定期的に行われるとよい。また、定期的な抵抗値測定および関連付け情報の生成に加えて、入力部４２、情報処理端末３０の入力部５２またはモニタ３１の図示しない入力部を介した監視者指示にもとづいて、所要のタイミングで抵抗値測定および関連付け情報の生成を行ってもよい。

また、評価部６４による健全性評価のタイミングは、関連付け情報の生成タイミングにあわせてもよい。関連付け情報の生成タイミング（たとえば１時間ごと）とは異なる定期的なタイミング（たとえば１日ごと）で行われてもよい。健全性評価を定期的に行うことにより、構造物２０の健全性を常時監視することができる。もちろん、定期的な健全性評価実行に加えて、入力部４２、情報処理端末３０の入力部５２またはモニタ３１の図示しない入力部を介した監視者指示にもとづいて、所要のタイミングで健全性評価を行ってもよい。

また、２端子の組ｉが複数ある場合は、１つの組でも異常があれば構造物２０に異常がある旨の評価結果情報を生成してもよいし、所定数の組に異常があるときのみ構造物２０に異常がある旨の評価結果情報を生成してもよい。

図７は、構造物２０の現在の健全性の評価結果情報に応じた画像７０が情報処理端末３０の表示部５１に表示された様子の一例を示す説明図である。

評価通知部６５は、評価部６４が出力した構造物２０の現在の健全性の評価結果情報に応じた情報を生成して、監視者に提示する。

たとえば、評価通知部６５は、評価部６４が出力した構造物２０の現在の健全性の評価結果情報に応じた画像７０を生成して、表示部４１、モニタ３１、情報処理端末３０の表示部５１に表示させる。また、評価通知部６５は、監視制御部４６が出力する評価結果情報に構造物２０に異常がある旨の情報が含まれていると、スピーカ４５および５５に対して監視者に注意を促す警告情報を内容とする音声やビープ音を出力させる。また、評価通知部６５は、現在の健全性の評価結果情報を内容とする電子メールを生成して情報処理端末３０に送信してもよい。

画像７０としては、現在の健全性評価を示す文字列であってもよいし（図７上段参照）、現在の健全性が正常状態および重度異常状態を含む複数段階のうちいずれの段階にあるかを示す画像であってもよいし（図７中段参照）、現在の健全性評価が直感的にわかりやすいカラーバーなどを用いた画像であってもよい（図７下段参照）。

また、評価通知部６５は、情報処理端末３０の表示部５１については、監視制御部４６が出力する評価結果情報に構造物２０に異常がある旨の情報が含まれているときのみ画像７０を送信するようにしてもよい。また、評価通知部６５は、評価結果情報に構造物２０に異常がある旨の情報が含まれているときのみ、現在の健全性の評価結果情報を内容とする電子メールを生成して情報処理端末３０に送信するようにしてもよい。さらに、評価結果情報の健全性評価が正常のときおよび軽度の異常のときはサービスマンＳが所有する情報処理端末３０に対するメール送信に留める一方、重度の異常のときにはサービスマンＳが所有する情報処理端末３０のみならず住人Ｒが所有する情報処理端末３０に警告メール送信を行うとともに、表示部４１、情報処理端末３０の表示部５１およびモニタ３１に画像７０を表示させ、またスピーカ４５、情報処理端末３０のスピーカ５５およびモニタ３１の図示しないスピーカから警告情報を内容とする音声やビープ音を出力させてもよい。

次に、本実施形態に係る構造物監視装置および構造物監視方法の動作の一例について説明する。

図８は、図１に示す構造物監視装置１０のＣＰＵにより、組上げ体２２に電路を形成して初期抵抗値を測定する処理（初期処理）が実行される際の手順の一例を示すフローチャートである。図８において、Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。

まず、ステップＳＴ１において、木材により構成された構造材２１の接合部２４を含む全表面に竹炭粉末を含有する導電性塗料を塗布する。次に、ステップＳＴ２において、構造材２１を組み上げて組上げ体２２を構成する。

次に、ステップＳＴ３において、組上げ体２２の電路上の複数箇所に端子群ｔｌを排泄する。

次に、ステップＳＴ４において、２端子の組ｉについて、組上げ体２２の組み上げから所定期間内に端子間の初期抵抗値を測定する。

次に、ステップＳＴ５において、２端子の組ｉの情報と、端子間の初期抵抗値と、測定時刻とを関連付けて記憶部４３に記憶させる。

次に、ステップＳＴ６において、仕上げ材を用いて構造物２０を完成させる。

以上の手順により、組上げ体２２に電路を形成して初期抵抗値を測定することができる。なお、以上の手順において、ステップＳＴ２と３は入れ替えてもよい。また、ステップＳＴ６は、ステップＳＴ３の後かつステップＳＴ４の前に行ってもよい。また、導電性塗料の２度塗りを行うよう、ステップＳＴ１は、ステップＳＴ２の後かつステップＳＴ３の前に再度行ってもよい。

図９は、図１に示す構造物監視装置１０のＣＰＵにより、組上げ体２２に形成された電路の抵抗値を測定することにより非破壊で容易に構造物２０の健全性を監視する際の手順の一例を示すフローチャートである。図９において、Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。この手順は、図８に示す手順が終了した後スタートとなる。

ステップＳＴ１１において、関連付け部６３は、ＲＡＭの所要ワークエリアにｉ＝１を格納する。次に、ステップＳＴ１２において、端子選択部６２は、端子群ｔｌ（端子ｔｌ１〜ｔｌｋ）から１または複数の２端子の組ｉを選択する。そして、抵抗測定部４０は、端子選択部６２により選択された１または複数の２端子の組ｉのそれぞれについて、２端子の組ｉの端子間の現在の抵抗値を測定する。

次に、ステップＳＴ１３において、関連付け部６３は、端子群ｔｌから選択された２端子の組ｉの情報と、この２端子の組ｉの端子間の抵抗測定部４０による抵抗測定値Ｒｉ（ｔ）と、抵抗測定時の時刻ｔと、を関連付けた関連付け情報を生成し、記憶部４３に記憶させる（図６参照）。

次に、ステップＳＴ１４において、評価部６４は、組ｉの参照抵抗値を取得する。たとえば、参照抵抗値を初期抵抗値とする場合は、評価部６４は、関連付け情報から組ｉの初期抵抗値を取得する。

次に、ステップＳＴ１５において、評価部６４は、２端子の組ｉの端子間の現在の抵抗値と、２端子の組ｉの端子間の参照抵抗値と、の差を用いて構造物２０の健全性を評価して、評価結果情報を出力して評価通知部６５に与える。

次に、ステップＳＴ１６において、評価通知部６５は、評価部６４が出力した構造物２０の現在の健全性の評価結果情報に応じた情報（たとえば画像７０）を生成して監視者に提示する。

次に、ステップＳ１７において、関連付け部６３は、ＲＡＭの所要ワークエリアに格納されたｉの値がｉの最大値であるｍより大きいか否かを判定する。ｉの値がｍより大きい場合は一連の手順は終了となる。一方、ｉの値がｍ以下である場合は、ステップＳＴ１８においてＲＡＭの所要ワークエリアに格納されたｉの値に１を加えてステップＳＴ１２に戻る。

以上の手順により、組上げ体２２に形成された電路の抵抗値を測定することにより非破壊で容易に構造物２０の健全性を監視することができる。

本実施形態に係る構造物監視装置１０は、組上げ体２２に形成された電路の抵抗値を測定することができる。組上げ体２２に形成された電路の抵抗値は、接合箇所の接合状態や軸部２３の状態を反映した値である。したがって、本実施形態に係る構造物監視装置１０によれば、非破壊で容易に構造物２０の現在の健全性を監視することができる。また、本実施形態に係る構造物監視装置１０によれば、監視を常時行い、異常があった場合に監視者に確実に通知することができる。

たとえば、大きな地震があった場合、見た目には構造物２０に異常がないものの、組上げ体２２の接合箇所のハナレやズレ、構造材２１のワレなどが発生している場合がある。この場合、余震が来た場合には構造物２０が突然倒壊してしまう危険がある。このような場合にも、本実施形態に係る構造物監視装置１０によれば、１度目の地震による組上げ体２２の接合箇所のハナレやズレ、構造材２１のワレなどに起因する抵抗値の変化を確実に検知し、監視者に異常を通知することができる。

また、現在の構造物２０の健全性を非破壊で適切に評価することができるため、構造物２０が譲渡の対象物となった際に構造物２０の価値を適切に評価することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明に係る構造物監視装置および構造物監視方法の第２実施形態について説明する。

図１０は、本発明の第２実施形態に係る構造物監視装置１０Ａおよび１０Ｂを含む構造物監視システム１Ａの一例を示すブロック図である。

この第２実施形態に示す構造物監視装置１０Ａおよび１０Ｂならびに構造物監視システム１Ａは、第１実施形態に係る構造物監視装置１０の機能がネットワーク１００上に設置される部分である第１構造物監視装置１０Ａと構造物２０に設置される部分である第２構造物監視装置１０Ｂとに分割される点で第１実施形態に示す構造物監視装置１０および構造物監視システム１と異なる。他の構成および作用については構造物監視装置１０を含む構造物監視システム１と実質的に異ならないため、同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。

第２構造物監視装置１０Ｂは、構造物２０内または構造物２０近傍に設けられ、抵抗測定部４０および構造物用送受信部４４Ｂを有する。構造物用送受信部４４Ｂは、抵抗測定部４０による抵抗値測定結果をネットワーク１００を介して第１構造物監視装置１０Ａに送信する。

第１構造物監視装置１０Ａは、ネットワーク１００上に設けられ、表示部４１Ａ、入力部４２Ａ、記憶部４３Ａ、送受信部４４Ａ、スピーカ４５Ａおよび監視制御部４６Ａを有し、たとえば一般的なパーソナルコンピュータやワークステーション、タブレット端末などの携帯型情報処理端末など。各部４１Ａ−４３Ａ、４５Ａの機能は第１実施形態に係る構造物監視装置１０の各部４１−４３、４５と異ならないため説明を省略する。

送受信部４４Ａは、第１実施形態に係る構造物監視装置１０の送受信部４４と同等の機能に加え、第１構造物監視装置１０Ａと第２構造物監視装置１０Ｂとをデータ送受信可能に接続する。

本実施形態に係る構造物監視装置１０Ａおよび１０Ｂによっても、第１実施形態に係る構造物監視装置１０と同様の効果を奏する。また、本実施形態に係る構造物監視装置１０Ａおよび１０Ｂによれば、各構造物２０に第２構造物監視装置１０Ｂを設けることにより１台の第１構造物監視装置１０Ａにより複数の構造物２０の健全性を集中監視することができる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

また、本発明は、構造材２１が木材などの導電性が低い材料である方が好適であるが、構成材料が金属や導電性コンクリートなどの導電性の高いものであっても適用可能である。たとえば、地震などの影響により、外観上は構造物全体に異常がみられないものの柱と梁の接合部が１箇所だけ完全に離れている場合などには、たとえ構成材料が金属や導電性コンクリートなどの導電性の高いものであっても、構造物監視装置１０や１０Ａおよび１０により、容易に異常を検知することができる。

１、１Ａ 構造物監視システム
１０、１０Ａ、１０Ｂ 構造物監視装置
２０ 構造物
２１ 構造材
２３ 軸部
２４ 接合部
２５ 絶縁部
４０ 抵抗測定部
４１ 表示部
４４ 送受信部
５１ 表示部
５４ 送受信部
６２ 端子選択部
６３ 関連付け部
６４ 評価部
６５ 評価通知部

本発明の一実施形態に係る構造物監視装置は、上述した課題を解決するために、接合部および軸部をそれぞれ有する複数の構造材であって、前記複数の構造材どうしが前記接合部を介して接合されて組み上げられた立体的な組上げ体において前記複数の構造材の表面どうしが電気的に接続されて電路を形成するように、前記接合部の表面の少なくとも一部および前記軸部の表面の少なくとも一部が導電性を有する前記複数の構造材、により形成された前記組上げ体を有する構造物の監視装置であって、前記電路に設けられた複数の端子から選択された２端子の組について、この２端子の組の端子間の立体的な電路の抵抗値を測定する抵抗測定部と、前記抵抗測定部により測定された前記２端子の組の端子間の抵抗値と、前記２端子の組の端子間の参照抵抗値との差を用いて前記構造物の健全性を評価して評価結果情報を出力する評価部と、を備えたものである。

もちろん、構造材２１の全表面（接合部２４および軸部２３の全表面）に対して導電性塗料を塗布して導電性皮膜を形成することにより、構造材２１を完全に導電性皮膜で覆うようにしてもよい。このとき、導電性塗料としては、構造材２１を構成する木材を長寿命化する効果のあるものを用いるとよい。たとえば、竹炭粉末を含有する導電性塗料には、木材表面に塗布することにより、殺菌効果、消臭効果、表面親水性による水分侵入防止効果などを生じるものがある。この種の竹炭含有塗料は、殺菌効果により腐食菌によるセルロース分解を低減することができるため、木材の防腐効果およびセルロース分解により生じうる白蟻誘引を低減する効果がある。また、この種の竹炭含有塗料は、白蟻が噛み切ることが難しい硬さを有する。このため、この種の竹炭含有塗料を木材の全表面に塗布することにより、防蟻効果も期待できる。

さらに、絶縁部２５を設ける場合には、絶縁部２５を挟んだ２端子間を短絡するためのスイッチＳＷを設けてもよい。図３（ｂ）には、端子ｔｌ１とｔｌ２の間にスイッチＳＷ_１２を、端子ｔｌ３とｔｌ４の間にスイッチＳＷ_３４を、それぞれ設ける場合の例を示した。

また、スイッチＳＷを設ける場合、測定対象の端子間を除く電路を確保するように、測定対象の２端子の組に対応するスイッチを開放するとともに非測定対象の２端子の組に対応するスイッチを短絡するとよい。たとえば、図３（ｂ）に示す例において、端子ｔｌ１とｔｌ２の間の抵抗値を測定する場合、端子ｔｌ１とｔｌ２の間のスイッチＳＷ_１２を開放するとともに端子ｔｌ３とｔｌ４の間のスイッチＳＷ_３４を短絡するとよい。

また、評価部６４は、関連付け情報の履歴から抵抗測定値の履歴を抽出し、抵抗測定値の履歴にもとづいて構造物２０の健全性を評価してもよい。たとえば、２端子の組の端子間の現在の抵抗値と２端子の組の端子間の参照抵抗値との差が所定回数以上、または所定期間以上、第１の閾値を超えた場合に、構造物２０に異常があると評価してもよい。この場合でも、２端子の組の端子間の現在の抵抗値と２端子の組の端子間の参照抵抗値との差が第１の閾値より大きい第２の閾値以上であった場合は、評価部６４は構造物２０に重度の異常があると評価してもよい。

また、評価部６４による健全性評価のタイミングは、関連付け情報の生成タイミングにあわせてもよいし、関連付け情報の生成タイミング（たとえば１時間ごと）とは異なる定期的なタイミング（たとえば１日ごと）で行われてもよい。健全性評価を定期的に行うことにより、構造物２０の健全性を常時監視することができる。もちろん、定期的な健全性評価実行に加えて、入力部４２、情報処理端末３０の入力部５２またはモニタ３１の図示しない入力部を介した監視者指示にもとづいて、所要のタイミングで健全性評価を行ってもよい。

次に、ステップＳＴ３において、組上げ体２２の電路上の複数箇所に端子群ｔｌを配設する。

次に、ステップＳ１７において、関連付け部６３は、ＲＡＭの所要ワークエリアに格納されたｉの値がｉの最大値であるｍ以上か否かを判定する。ｉの値がｍ以上である場合は一連の手順は終了となる。一方、ｉの値がｍより小さい場合は、ステップＳＴ１８においてＲＡＭの所要ワークエリアに格納されたｉの値に１を加えてステップＳＴ１２に戻る。

また、本発明は、構造材２１が木材などの導電性が低い材料である方が好適であるが、構成材料が金属や導電性コンクリートなどの導電性の高いものであっても適用可能である。たとえば、地震などの影響により、外観上は構造物全体に異常がみられないものの柱と梁の接合部が１箇所だけ完全に離れている場合などには、たとえ構成材料が金属や導電性コンクリートなどの導電性の高いものであっても、構造物監視装置１０や１０Ａおよび１０Ｂにより、容易に異常を検知することができる。

本発明の一実施形態に係る構造物監視装置は、上述した課題を解決するために、接合部および軸部をそれぞれ有する複数の構造材であって、前記複数の構造材どうしが前記接合部を介して接合されて組み上げられた立体的な建築物の骨格をなす組上げ体において前記複数の構造材の表面どうしが電気的に接続されて電路を形成するように、前記接合部の表面の少なくとも一部および前記軸部の表面の少なくとも一部が導電性を有する前記複数の構造材、により形成された前記組上げ体を有する構造物の監視装置であって、前記電路に設けられた複数の端子から選択された２端子の組について、この２端子の組の一方の端子から他方の端子に至る全ての電路の合成抵抗値である前記２端子の組の端子間の抵抗値を測定する抵抗測定部と、前記抵抗測定部により測定された前記２端子の組の端子間の抵抗値と、前記２端子の組の端子間の参照抵抗値との差を用いて前記構造物の健全性を評価して評価結果情報を出力する評価部と、を備えたものである。

Claims (6)

1. 接合部および軸部をそれぞれ有する複数の構造材であって、前記複数の構造材どうしが前記接合部を介して接合されて組み上げられた組上げ体において前記複数の構造材の表面どうしが電気的に接続されて電路を形成するように、前記接合部の表面の少なくとも一部および前記軸部の表面の少なくとも一部が導電性を有する前記複数の構造材、により形成された構造物の監視装置であって、
   前記電路に設けられた複数の端子から選択された２端子の組について、この２端子の組の端子間の抵抗値を測定する抵抗測定部と、
   前記抵抗測定部により測定された前記２端子の組の端子間の抵抗値と、前記２端子の組の端子間の参照抵抗値との差を用いて前記構造物の健全性を評価して評価結果情報を出力する評価部と、
   を備えた構造物監視装置。
2. 前記２端子の組のうち、同一の構造材に設けられるとともに２端子間の距離が所定の距離よりも短い２端子間は、絶縁部が設けられて電気的に絶縁される、
   請求項１記載の構造物監視装置。
3. 前記絶縁部を挟んだ２端子間を短絡するためのスイッチと、
   前記複数の端子から２端子の組を複数選択するとともに、測定対象の組に対応するスイッチを開放するとともに非測定対象の組に対応するスイッチを短絡するよう各スイッチを制御する端子選択部と、
   をさらに備えた請求項２記載の構造物監視装置。
4. 前記構造物の健全性の評価結果情報に応じた画像を生成する評価通知部と、
   少なくとも表示部を有する端末とデータ送受信する送受信部と、
   をさらに備え、
   前記評価通知部は、
   前記構造物の健全性の評価結果情報に応じた画像を、前記送受信部を介して前記端末の表示部に表示させる、
   請求項１ないし３のいずれか１項に記載の構造物監視装置。
5. 前記抵抗測定部は、
   定期的かつ自動的に前記２端子の組の端子間の現在の抵抗値を測定し、
   前記評価部は、
   定期的かつ自動的に前記抵抗測定部により測定された前記２端子の組の端子間の抵抗値と、前記２端子の組の端子間の前記参照抵抗値との差を用いて前記構造物の健全性を評価して評価結果情報を出力する、
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載の構造物監視装置。
6. 接合部および軸部をそれぞれ有する複数の構造材どうしが前記接合部を介して接合されて組み上げられるときに、これら複数の構造材の表面どうしが電気的に接続されて電路を形成するように、前記接合部の表面の少なくとも一部および前記軸部の表面の少なくとも一部が導電性を有する複数の構造材により形成された構造物の監視方法であって、
   前記電路に設けられた複数の端子から選択された２端子の組について、２端子の組の端子間の抵抗値を測定するステップと、
   前記測定するステップで測定された前記２端子の組の端子間抵抗値と、前記２端子の組の端子間の参照抵抗値との差を用いて前記構造物の健全性を評価して評価結果情報を出力するステップと、
   を有する構造物監視方法。