JP2018081038A - Deterioration diagnosis device, deterioration diagnosis method, and deterioration diagnosis system - Google Patents

Deterioration diagnosis device, deterioration diagnosis method, and deterioration diagnosis system Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To diagnose deterioration of a structure within a wide range of degree of deterioration.SOLUTION: A deterioration diagnosis device includes: an input part for measuring a vibration waveform of a structure by a plurality of slave units, and inputting a waveform analysis result obtained by performing predetermined waveform analysis processing to the vibration waveform measured by the plurality of slave units; a storage part for storing a reference value of a natural frequency of the structure and a reference value of a vibration gain of the structure; a change rate calculation part for calculating a change rate of the natural frequency of the structure based on the waveform analysis result to the reference value of the natural frequency, and for calculating a change rate of the vibration gain of the structure based on the waveform analysis result to the reference value of the vibration gain; and a determination part for determining a degree of deterioration of the structure based on the change rate of the natural frequency calculated by the change rate calculation part and the change rate of the vibration gain.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、劣化診断装置、劣化診断方法および劣化診断システムに関する。   The present invention relates to a deterioration diagnosis device, a deterioration diagnosis method, and a deterioration diagnosis system.

特許文献1には、構造物の劣化を診断するための装置の一例が記載されている。特許文献1に記載されている劣化診断装置は、新築時に測定した建物の固有振動数を記憶し、所定期間後あるいは地震等の災害発生後に建物の固有振動数を測定して、記憶した固有振動数と、測定した固有振動数との差に基づいて壁の劣化や損傷の診断を行う。   Patent Document 1 describes an example of an apparatus for diagnosing deterioration of a structure. The deterioration diagnosis apparatus described in Patent Document 1 stores the natural frequency of a building measured at the time of new construction, measures the natural frequency of the building after a predetermined period or after a disaster such as an earthquake, and stores the stored natural vibration. Diagnose wall deterioration and damage based on the difference between the measured frequency and the measured natural frequency.

特開2011−084877号公報JP 2011-084877 A

特許文献1に記載されている劣化診断装置では、建物の固有振動数の変化に基づいて構造物の劣化が診断される。しかしながら、本願発明者による検討において、固有振動数の変化のみに基づく劣化診断には次のような場合があることが判明した。すなわち、構造物において比較的大きな劣化が発生したときには固有振動数が比較的大きく変化する場合がある一方、劣化が比較的大きくないときには固有振動数が大きく変化しない場合がある。このような場合、固有振動数の変化のみに基づく劣化診断では、比較的大きくない劣化を診断することができないことがあるという課題がある。   In the deterioration diagnosis apparatus described in Patent Document 1, deterioration of a structure is diagnosed based on a change in the natural frequency of a building. However, in the examination by the inventors of the present application, it has been found that the deterioration diagnosis based only on the change of the natural frequency may be as follows. That is, the natural frequency may change relatively large when a relatively large deterioration occurs in the structure, while the natural frequency may not change significantly when the deterioration is not relatively large. In such a case, there is a problem that the deterioration diagnosis based on only the change in the natural frequency may not be able to diagnose a relatively small deterioration.

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、構造物の劣化を劣化の程度の広い範囲で診断することができる劣化診断装置、劣化診断方法および劣化診断システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a deterioration diagnosis device, a deterioration diagnosis method, and a deterioration diagnosis system capable of diagnosing deterioration of a structure in a wide range of the degree of deterioration.

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、複数の子器によって構造物の振動波形を計測し、かつ、前記複数の子器によってその計測した振動波形に対して所定の波形解析処理を行った波形解析結果を入力する入力部と、前記構造物の固有振動数の基準値と前記構造物の振動増幅率の基準値とを記憶する記憶部と、前記波形解析結果に基づく前記構造物の固有振動数の前記固有振動数の基準値に対する変化率を算出するとともに、前記波形解析結果に基づく前記構造物の振動増幅率の前記振動増幅率の基準値に対する変化率とを算出する変化率算出部と、前記変化率算出部が算出した前記固有振動数の変化率と前記振動増幅率の変化率とに基づき前記構造物の劣化の度合いを判定する判定部とを備える劣化診断装置である。   In order to solve the above-described problem, according to one embodiment of the present invention, a vibration waveform of a structure is measured by a plurality of slave units, and a predetermined waveform analysis process is performed on the vibration waveforms measured by the plurality of slave units. An input unit for inputting a result of the waveform analysis performed; a storage unit for storing a reference value of the natural frequency of the structure and a reference value of the vibration amplification factor of the structure; and the structure based on the result of the waveform analysis A rate of change of the natural frequency of the structure with respect to a reference value of the natural frequency, and a rate of change of the vibration gain of the structure based on the waveform analysis result with respect to the reference value of the vibration gain A deterioration diagnosis apparatus comprising: a calculation unit; and a determination unit that determines a degree of deterioration of the structure based on the change rate of the natural frequency and the change rate of the vibration amplification factor calculated by the change rate calculation unit. .

また、本発明の一態様は、上記劣化診断装置であって、前記入力部が、前記複数の子器が前記振動波形に基づいて算出した前記構造物の減衰性に応じた値を前記波形解析結果としてさらに入力し、前記記憶部が、前記構造物の減衰性に応じた値の基準値をさらに記憶し、前記変化率算出部が、前記波形解析結果に基づく前記構造物の減衰性に応じた値と前記減衰性に応じた値の基準値に対する変化率をさらに算出し、前記判定部が、前記変化率算出部が算出した前記固有振動数の変化率と前記振動増幅率の変化率と前記減衰性に応じた値の変化率とに基づき前記構造物の劣化の度合いを判定する。   Further, one aspect of the present invention is the above-described deterioration diagnosis apparatus, wherein the input unit calculates a value corresponding to the attenuation of the structure calculated by the plurality of slave units based on the vibration waveform. Further input as a result, the storage unit further stores a reference value of a value according to the attenuation of the structure, and the change rate calculation unit according to the attenuation of the structure based on the waveform analysis result And a rate of change of the value corresponding to the damping value with respect to a reference value is further calculated, and the determination unit calculates the rate of change of the natural frequency and the rate of change of the vibration gain calculated by the rate of change calculator. The degree of deterioration of the structure is determined based on the rate of change of the value corresponding to the attenuation.

また、本発明の一態様は、上記劣化診断装置であって、前記複数の子器が、所定のレベル以上の振動波形を検出した場合に、前記構造物の振動波形を所定時間計測し、かつ、その計測した振動波形に対して前記所定の波形解析処理を行った前記波形解析結果を前記所定の記憶装置に記憶する。   Moreover, one aspect of the present invention is the above-described degradation diagnosis apparatus, wherein when the plurality of slave units detect a vibration waveform of a predetermined level or higher, the vibration waveform of the structure is measured for a predetermined time; and The waveform analysis result obtained by performing the predetermined waveform analysis processing on the measured vibration waveform is stored in the predetermined storage device.

また、本発明の一態様は、上記劣化診断装置であって、前記複数の子器が、前記構造物の固定部に設置された1台と、前記構造物の揺れ部に設置された1台との合計2台である。   Further, one aspect of the present invention is the above-described deterioration diagnosis apparatus, wherein the plurality of slave units are installed in a fixed part of the structure and one installed in a swinging part of the structure. And a total of two.

また、本発明の一態様は、複数の子器によって構造物の振動波形を計測し、かつ、前記複数の子器によってその計測した振動波形に対して所定の波形解析処理を行った波形解析結果を入力する入力部と、前記構造物の固有振動数の基準値と前記構造物の振動増幅率の基準値とを記憶する記憶部と、前記波形解析結果に基づく前記構造物の固有振動数の前記固有振動数の基準値に対する変化率を算出するとともに、前記波形解析結果に基づく前記構造物の振動増幅率の前記振動増幅率の基準値に対する変化率とを算出する変化率算出部とを用い、判定部によって、前記変化率算出部が算出した前記固有振動数の変化率と前記振動増幅率の変化率とに基づき前記構造物の劣化の度合いを判定する劣化診断方法である。   One embodiment of the present invention is a waveform analysis result obtained by measuring a vibration waveform of a structure with a plurality of slave units and performing a predetermined waveform analysis process on the measured vibration waveforms with the plurality of slave units. An input unit for inputting, a storage unit for storing a reference value for the natural frequency of the structure and a reference value for the vibration amplification factor of the structure, and a natural frequency of the structure based on the waveform analysis result. Using a change rate calculation unit that calculates a change rate of the natural frequency with respect to a reference value and calculates a change rate of the vibration gain of the structure based on the waveform analysis result with respect to the reference value of the vibration gain. In the deterioration diagnosis method, the determination unit determines the degree of deterioration of the structure based on the change rate of the natural frequency and the change rate of the vibration amplification factor calculated by the change rate calculation unit.

また、本発明の一態様は、構造物の振動波形を計測し、かつ、計測した振動波形に対して所定の波形解析処理を行った結果を波形解析結果として所定の記憶装置に記憶する複数の子器と、前記複数の子器が記憶した前記波形解析結果を入力する入力部と、前記構造物の固有振動数の基準値と前記構造物の振動増幅率の基準値とを記憶する記憶部と、前記波形解析結果に基づく前記構造物の固有振動数の前記固有振動数の基準値に対する変化率を算出するとともに、前記波形解析結果に基づく前記構造物の振動増幅率の前記振動増幅率の基準値に対する変化率とを算出する変化率算出部と、前記変化率算出部が算出した前記固有振動数の変化率と前記振動増幅率の変化率とに基づき前記構造物の劣化の度合いを判定する判定部とを備える劣化診断システムである。   Further, according to one embodiment of the present invention, a plurality of vibration waveforms of a structure are measured, and a result obtained by performing a predetermined waveform analysis process on the measured vibration waveforms is stored in a predetermined storage device as a waveform analysis result. A sub unit, an input unit for inputting the waveform analysis result stored in the plurality of sub units, and a storage unit for storing a reference value of the natural frequency of the structure and a reference value of the vibration amplification factor of the structure And calculating a rate of change of the natural frequency of the structure based on the waveform analysis result with respect to a reference value of the natural frequency, and the vibration gain of the structure based on the waveform analysis result A rate-of-change calculating unit that calculates a rate of change with respect to a reference value, and a degree of deterioration of the structure is determined based on the rate of change of the natural frequency and the rate of change of the vibration gain calculated by the rate-of-change calculating unit Deterioration diagnosis provided with a determination unit It is a system.

本発明によれば、構造物の劣化を劣化の程度の広い範囲で診断することができる。   According to the present invention, deterioration of a structure can be diagnosed in a wide range of the degree of deterioration.

本発明の一実施形態に係る劣化診断システムの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the deterioration diagnostic system which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示す子器1の建築物への配置例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of arrangement | positioning to the building of the subunit | mobile_unit 1 shown in FIG. 図1に示す子器1の建築物への他の配置例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of arrangement | positioning to the building of the subunit | mobile_unit 1 shown in FIG. 図1に示す子器1の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the subunit | mobile_unit 1 shown in FIG. 図1に示すPC2の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of PC2 shown in FIG. 建築物の劣化過程における固有振動数の変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change of the natural frequency in the deterioration process of a building. 建築物の劣化過程における固有振動数の変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change of the natural frequency in the deterioration process of a building. 建築物の劣化過程における振動モードの変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change of the vibration mode in the deterioration process of a building. 建築物の劣化過程における振動モードの変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change of the vibration mode in the deterioration process of a building. 図1に示す子器1の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the subunit | mobile_unit 1 shown in FIG. 図1に示す子器1の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the subunit | mobile_unit 1 shown in FIG. 図1に示すPC2の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of PC2 shown in FIG. 本発明の他の実施形態に係る劣化診断システムの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the deterioration diagnostic system which concerns on other embodiment of this invention. 図13に示す子器1の構造物への配置例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of arrangement | positioning to the structure of the subunit | mobile_unit 1 shown in FIG.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る劣化診断システム100の構成例を示すブロック図である。図1に示す劣化診断システム100は、複数の子器1と、PC(パーソナルコンピュータ)2(劣化診断装置)とを備える。本実施形態の劣化診断システム100は、図示していない1または複数の構造物を劣化診断の対象とし、子器1は構造物毎に少なくとも2台設置される。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a deterioration diagnosis system 100 according to an embodiment of the present invention. A degradation diagnosis system 100 shown in FIG. 1 includes a plurality of slave units 1 and a PC (personal computer) 2 (degradation diagnostic device). In the degradation diagnosis system 100 of the present embodiment, one or a plurality of structures (not shown) are targeted for degradation diagnosis, and at least two slave units 1 are installed for each structure.

図1に示す劣化診断システム100では、複数の子器1がLAN(ローカルエリアネットワーク)31を介してデータサーバ32、ルータ33およびPC34に接続される。ただし、図1に示す構成は一例であって、例えば子器1が図示していない移動体通信網等の通信回線に無線で接続されていてもよい。この場合には、LAN31、データサーバ32、ルータ33、PC34等は省略することができる。データサーバ32は、例えば、子器1による計測結果等を記憶したり、記憶した情報をインターネット35を介してクラウド36に構築されたサーバ群に対して送信したりする。ただし、子器1が直接、クラウド36に構築されたサーバ群あるいはPC2に対して計測結果等をデータサーバ32を介さず送信するようにしてもよい。ルータ33は、LAN31をインターネット35に接続する。PC34は、後述するPC2と同等の機能を有するコンピュータであり、PC34でもPC2と同様に劣化診断を行うことができる。ただし、このPC34は省略することができる。   In the degradation diagnosis system 100 shown in FIG. 1, a plurality of slave units 1 are connected to a data server 32, a router 33, and a PC 34 via a LAN (local area network) 31. However, the configuration shown in FIG. 1 is an example, and for example, the slave unit 1 may be wirelessly connected to a communication line such as a mobile communication network (not shown). In this case, the LAN 31, data server 32, router 33, PC 34, etc. can be omitted. For example, the data server 32 stores the measurement result by the slave unit 1 and transmits the stored information to the server group built in the cloud 36 via the Internet 35. However, you may make it the subunit | mobile_unit 1 transmit a measurement result etc. directly via the data server 32 with respect to the server group constructed | assembled in the cloud 36, or PC2. The router 33 connects the LAN 31 to the Internet 35. The PC 34 is a computer having a function equivalent to that of the PC 2 described later, and the PC 34 can perform deterioration diagnosis in the same manner as the PC 2. However, the PC 34 can be omitted.

ルータ38は、クラウド36に構築されたサーバ群とサーバ39とをインターネット37を介して接続する。サーバ39は、例えばクラウド36に構築された所定のサーバにアクセスすることで複数の子器1による計測結果等の情報を受信して記憶する。また、サーバ39は、記憶した情報をPC2に対して提供したり、PC2による劣化診断処理の結果を所定の通知先へ通知したりする。   The router 38 connects a server group constructed in the cloud 36 and the server 39 via the Internet 37. The server 39 receives and stores information such as measurement results from the plurality of slave units 1 by accessing a predetermined server constructed in the cloud 36, for example. Further, the server 39 provides the stored information to the PC 2 and notifies the result of deterioration diagnosis processing by the PC 2 to a predetermined notification destination.

ここで、図2および図3を参照して、構造物の一例である建築物に対する子器1の設置例について説明する。図2は建築物の一例である住宅への子器1の設置例を示す模式図であり、図3は建築物の他の例である複合建築物への子器1の設置例を示す模式図である。図2に示す住宅400は3階建て住宅である。図2に示す住宅400では、図1に示す子器1に対応する2台の子器1aおよび子器1bが、住宅400の1階部分401および3階部分402に設置されている。この場合、子器1aが設置されている1階部分401は1階の床(あるいは住宅400の基礎)に近い領域であり、3階部分402は3階の天井に近い領域である。一方、図3に示す複合建築物500は地下1階地上7階建て建築物である。図3に示す複合建築物500では、図1に示す子器1に対応する2台の子器1gおよび子器1hが、複合建築物500の地下1階部分501および屋上部分502に設置されている。この場合、子器1gが設置されている地下1階部分501は地下1階の床(あるいは基礎)に近い領域である。図2および図3に示す設置例では、1階、地下1階等の建築物の固定部と、3階、屋上等の最上階近傍の揺れ部の2箇所に設置箇所を限定することで、子器1の設置を簡素化している。ここで揺れ部とは固定部と比較して地震や風による振動が概ね大きくなる部分である。なお、構造物が複雑系の場合あるいは動的設計資料がない場合、初期に少なくとも1次〜3次の固有周振動数(あるいは固有周期)とモード値が把握できるような多点計測を行い、劣化診断の支援資料とすることが望ましい。特に固有モード形は1度計測しておくと以後の変化に対処できる。なお、図2および図3は、建築物等の構造物への子器1の設置の一例を示すものであり、例えば同一の階に複数の子器1を設置したり、3以上の階に子器1を設置したりしてもよい。   Here, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, the installation example of the subunit | mobile_unit 1 with respect to the building which is an example of a structure is demonstrated. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of installation of the sub unit 1 in a house which is an example of a building, and FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of the installation of the sub unit 1 in a composite building which is another example of a building. FIG. A house 400 shown in FIG. 2 is a three-story house. In the house 400 shown in FIG. 2, two child devices 1 a and child devices 1 b corresponding to the child device 1 shown in FIG. 1 are installed in the first floor portion 401 and the third floor portion 402 of the house 400. In this case, the first floor portion 401 where the child device 1a is installed is a region close to the first floor (or the foundation of the house 400), and the third floor portion 402 is a region close to the ceiling of the third floor. On the other hand, the composite building 500 shown in FIG. 3 is a seven-story building on the ground first floor. In the complex building 500 shown in FIG. 3, the two child units 1 g and the child units 1 h corresponding to the child unit 1 shown in FIG. 1 are installed in the underground first floor portion 501 and the rooftop portion 502 of the composite building 500. Yes. In this case, the underground first floor portion 501 in which the child unit 1g is installed is an area close to the floor (or foundation) of the first underground floor. In the installation example shown in FIG. 2 and FIG. 3, by limiting the installation location to two places, the fixed part of the building such as the first floor, the first basement floor, and the shaking part near the top floor such as the third floor, the rooftop, The installation of the child unit 1 is simplified. Here, the swaying portion is a portion where vibration due to an earthquake or wind is generally larger than that of the fixed portion. If the structure is a complex system or there is no dynamic design data, multipoint measurement is performed so that at least the primary to tertiary natural frequency (or natural period) and mode value can be grasped at the beginning. It is desirable to provide support materials for deterioration diagnosis. In particular, if the eigenmode shape is measured once, it can cope with subsequent changes. 2 and 3 show an example of installation of the sub unit 1 in a structure such as a building. For example, a plurality of sub units 1 may be installed on the same floor, or on three or more floors. The child unit 1 may be installed.

図1に示す子器1は、図4に示すように、振動センサ11と、処理部12と、記憶部13(記憶装置)と、通信部14を有する。振動センサ11は、例えば加速度センサであり、一方向または複数方向の加速度を検知した結果を出力する。ただし、振動センサ11は、振動レベルを検知するセンサであればよく、加速度センサに限らず、変位センサ、速度センサ等であってもよい。振動センサ11は、子器1が設置された位置の振動レベルを示すアナログあるいはデジタルの信号を出力する。なお、本実施形態において振動レベルとは、振動の加速度、速度または変位の大きさを意味する。   The subunit | mobile_unit 1 shown in FIG. 1 has the vibration sensor 11, the process part 12, the memory | storage part 13 (memory | storage device), and the communication part 14, as shown in FIG. The vibration sensor 11 is an acceleration sensor, for example, and outputs a result of detecting acceleration in one direction or a plurality of directions. However, the vibration sensor 11 may be a sensor that detects a vibration level, and is not limited to an acceleration sensor, and may be a displacement sensor, a speed sensor, or the like. The vibration sensor 11 outputs an analog or digital signal indicating the vibration level at the position where the slave unit 1 is installed. In the present embodiment, the vibration level means the acceleration, speed, or magnitude of displacement of vibration.

図4に示す処理部12は、判定部121と、波形解析部122を有する。判定部121は、振動センサ11の出力信号に基づき、振動センサ11によって所定のレベル以上の振動波形が検出されたか否かを判定する。判定部121は、例えば、振動センサ11の出力信号のピーク値、実効値等と所定の閾値(計測開始閾値)とを比較することで、所定のレベル以上の振動波形が検出されたか否かを判定することができる。処理部12は、判定部121が振動センサ11によって所定のレベル以上の振動波形が検知されたと判定した場合、所定時間、振動センサ11の出力信号を所定のサンプリング周期で繰り返し取り込み、計測値131として記憶部13に記憶する。本実施形態ではこの判定部121を設けることで、計測トリガー設定し、振動波形の収録回数を必要最小限に減じることができる。計測は強風や地震外力により構造物の振動量がある程度以上大きくなった時に自動計測を開始し、一定時間後に終了する。例えば建物の場合は部材損傷などの不具合が発生する恐れのある100Gal応答前後にトリガーをかけ数分間記録することができる。   The processing unit 12 illustrated in FIG. 4 includes a determination unit 121 and a waveform analysis unit 122. Based on the output signal of the vibration sensor 11, the determination unit 121 determines whether or not a vibration waveform of a predetermined level or higher is detected by the vibration sensor 11. For example, the determination unit 121 compares the peak value, effective value, and the like of the output signal of the vibration sensor 11 with a predetermined threshold (measurement start threshold) to determine whether or not a vibration waveform of a predetermined level or higher is detected. Can be determined. When the determination unit 121 determines that a vibration waveform of a predetermined level or higher is detected by the vibration sensor 11, the processing unit 12 repeatedly captures the output signal of the vibration sensor 11 at a predetermined sampling period for a predetermined time and obtains the measurement value 131. Store in the storage unit 13. In this embodiment, by providing this determination unit 121, it is possible to set a measurement trigger and reduce the number of vibration waveform recordings to the minimum necessary. The measurement starts automatically when the amount of vibration of the structure becomes larger than a certain level due to strong winds or earthquake external force, and ends after a certain time. For example, in the case of a building, it is possible to record for several minutes with a trigger before and after a 100 Gal response that may cause problems such as member damage.

波形解析部122は、記憶部13に計測値131として記憶されている所定時間分すなわち複数サンプリング分の振動センサ11の出力信号に対して所定の波形解析処理を行い、処理した結果を波形解析結果132として記憶部13に記憶する。なお、本実施形態では複数サンプリング分の振動センサ11の出力信号を振動波形ともいう。所定の波形解析処理とは、例えば固有値解析であり、構造物の固有振動数と振動モードを求める処理である。固有値解析は既知の手法で行うことができる。あるいは、所定の波形解析処理とは、例えば、時刻歴振動波形を周波軸上の波形に変換する処理である周波数分析処理(スペクトル分析処理)である。この場合、構造物の固有振動数は、例えばPC2において算出することになる。波形解析部122は、例えば、記憶部13に記憶されている振動波形を複数の周波数成分に分解し、周波数成分毎のレベルを算出する。あるいは所定の波形解析処理とは、例えば固有振動数毎に構造物の減衰性に応じた値を求める処理である。減衰性に応じた値は、例えば、対数減衰率や減衰比である。波形解析部122は、例えば、記憶部13に記憶されている振動波形に対して自己相関解析を行って、対数減衰率や減衰比を算出する。そして、波形解析部122は、算出した固有値解析の結果や周波数分析結果、または固有値解析の結果や周波数分析結果と減衰性に応じた値の算出結果を、波形解析結果132として記憶部13に記憶する。   The waveform analysis unit 122 performs a predetermined waveform analysis process on the output signal of the vibration sensor 11 for a predetermined time, that is, a plurality of samplings stored as the measurement value 131 in the storage unit 13, and the processed result is a waveform analysis result. Stored as 132 in the storage unit 13. In the present embodiment, the output signal of the vibration sensor 11 for a plurality of samplings is also referred to as a vibration waveform. The predetermined waveform analysis processing is eigenvalue analysis, for example, and is processing for obtaining the natural frequency and vibration mode of the structure. The eigenvalue analysis can be performed by a known method. Alternatively, the predetermined waveform analysis process is, for example, a frequency analysis process (spectrum analysis process) that is a process of converting a time history vibration waveform into a waveform on the frequency axis. In this case, the natural frequency of the structure is calculated in, for example, PC2. For example, the waveform analysis unit 122 decomposes the vibration waveform stored in the storage unit 13 into a plurality of frequency components, and calculates a level for each frequency component. Alternatively, the predetermined waveform analysis process is a process for obtaining a value corresponding to the attenuation of the structure for each natural frequency, for example. The value corresponding to the attenuation is, for example, a logarithmic attenuation factor or an attenuation ratio. For example, the waveform analysis unit 122 performs an autocorrelation analysis on the vibration waveform stored in the storage unit 13 and calculates a logarithmic attenuation rate and an attenuation ratio. Then, the waveform analysis unit 122 stores the calculated eigenvalue analysis result and the frequency analysis result, or the eigenvalue analysis result and the frequency analysis result and the calculation result of the value according to the attenuation in the storage unit 13 as the waveform analysis result 132. To do.

本実施形態では、波形解析部122を設けることで、子器1(あるいはデータサーバ32)は、振動波形そのものを記憶するのではなく、振動波形に対して固有値解析、周波数分析等の所定の一次処理を施した解析結果を記憶する。これによれば、子器1側において記憶する保存データ数の容量を少なくし子器1等を容易に簡素化することができる。従来、地震の場合、時刻歴データの観測は膨大である。概算であるが時刻歴データ数=(100〜1000個)/秒×(数十分)×(地震回数)を保存しているが、現在、真に知りたいのは最大値である。一方、固有値特性が地震強風等の外乱に対する構造物の挙動を決定付けるという観点から、周波数分析という1次処理を行うとデータ数=(約百個/回)×(回数)程度に縮減され、この縮減データのみを保存するとメモリ容量を大幅に減じることが出来る。すなわち、本実施形態では、1次処理して縮減した固有値データを蓄積し、劣化状況を固有値の変化として捕らえる手法が採用されている。   In this embodiment, by providing the waveform analysis unit 122, the slave unit 1 (or the data server 32) does not store the vibration waveform itself, but performs a predetermined primary such as eigenvalue analysis and frequency analysis on the vibration waveform. The processed analysis result is stored. According to this, the capacity | capacitance of the preservation | save data number memorize | stored in the subunit | mobile_unit 1 side can be decreased, and the subunit | mobile_unit 1 etc. can be simplified easily. Conventionally, in the case of earthquakes, observation of time history data is enormous. Although it is an approximation, the number of time history data = (100 to 1000) / second × (tens of minutes) × (number of earthquakes) is stored, but what we really want to know is the maximum value. On the other hand, from the viewpoint that the eigenvalue characteristics determine the behavior of the structure against disturbances such as earthquake strong winds, when the primary processing called frequency analysis is performed, the number of data is reduced to about (approximately 100 / times) × (times), If only this reduced data is stored, the memory capacity can be greatly reduced. That is, in the present embodiment, a technique is employed in which eigenvalue data reduced by the primary processing is accumulated and the deterioration state is captured as a change in eigenvalue.

記憶部13は、例えば、書き換え可能な不揮発性メモリや揮発性メモリから構成されていて、計測値131と波形解析結果132とを記憶する。   The storage unit 13 is composed of, for example, a rewritable nonvolatile memory or volatile memory, and stores the measurement value 131 and the waveform analysis result 132.

通信部14は、有線または無線の通信装置であり、例えば外部のコンピュータや通信装置に対してLAN31等を介して記憶部13に記憶されている波形解析結果132を送信する。   The communication unit 14 is a wired or wireless communication device, and transmits the waveform analysis result 132 stored in the storage unit 13 via, for example, the LAN 31 to an external computer or communication device.

一方、PC2は、図5に示すように、入力部21と、処理部22と、出力部23と、記憶部24を有する。入力部21は、子器1の通信部14から送信された波形解析結果を、通信回線、通信装置やサーバ39等の他のコンピュータを介して受信し、受信した波形解析結果を、処理部22を介して波形解析結果242として記憶部24に記憶する。ただし、入力部21は、着脱自在な記憶媒体を接続してその記憶媒体から波形解析結果を読み込んだり、子器1と無線あるいは有線で直接接続して波形解析結果を読み込んだりする構成であってもよい。   On the other hand, as illustrated in FIG. 5, the PC 2 includes an input unit 21, a processing unit 22, an output unit 23, and a storage unit 24. The input unit 21 receives the waveform analysis result transmitted from the communication unit 14 of the slave unit 1 via another computer such as a communication line, a communication device, or the server 39, and receives the received waveform analysis result as the processing unit 22. Is stored in the storage unit 24 as a waveform analysis result 242. However, the input unit 21 is configured to connect a detachable storage medium and read the waveform analysis result from the storage medium, or to directly connect the slave unit 1 wirelessly or by wire to read the waveform analysis result. Also good.

処理部22は、変化率算出部221と、判定部222と、判定結果出力部223を有する。変化率算出部221は、まず、記憶部24に記憶されている波形解析結果242と基準値241を参照する。ここで、基準値241は、診断対象とする構造物の新築時(あるいは一定の基準時)における所定次数分の固有振動数と、所定次数分の振動増幅率(モード値)と、所定次数分の減衰性に応じた値とを、1または複数の構造物分各子器1に対応させて含むデータである。以下、固有振動数の基準値と振動増幅率の基準値と減衰性に応じた値の基準値をまとめて表すときには単に基準値241といい、個別に表すときには、固有振動数の基準値241、振動増幅率の基準値241、あるいは減衰性に応じた値の基準値241という。基準値241は、設計時における計算上の値、竣工時に計測した値、竣工後一定期間経過後に計測した値に経年変化を顧慮した値等に基づいて設定することができる。   The processing unit 22 includes a change rate calculation unit 221, a determination unit 222, and a determination result output unit 223. The change rate calculation unit 221 first refers to the waveform analysis result 242 and the reference value 241 stored in the storage unit 24. Here, the reference value 241 includes a natural frequency corresponding to a predetermined order, a vibration amplification factor (mode value) corresponding to a predetermined order, and a predetermined order when the structure to be diagnosed is newly constructed (or a fixed reference time). Data corresponding to one or a plurality of structural units corresponding to each sub unit 1. Hereinafter, when the reference value of the natural frequency, the reference value of the vibration amplification factor, and the reference value of the value corresponding to the damping property are collectively expressed, they are simply referred to as the reference value 241, and when expressed individually, the natural frequency reference value 241, This is referred to as a vibration amplification factor reference value 241 or a reference value 241 corresponding to a damping property. The reference value 241 can be set based on a calculated value at the time of design, a value measured at the time of completion, a value that takes into account a secular change, etc. after a certain period after completion.

次に、変化率算出部221は、記憶部24に記憶されている波形解析結果242に含まれている周波数分析結果等のデータに基づいて、当該構造物に設置されている複数の子器1を対象として当該構造物の固有振動数を所定の次数分求めるとともに、当該構造物の振動増幅率を所定の次数分求める。ただし、子器1によって固有振動数や振動増幅率が算出されている場合には変化率算出部221は、それらの値を波形解析結果242から取得することができる。なお、同一計測機会において1つの構造物に設置されている複数の子器1が計測した振動波形に基づく各次数の各固有振動数が異なる場合には、例えば周波数分析において最も周波数成分のレベルが大きいデータに基づく固有振動数を採用することができる。さらに、変化率算出部221は、波形解析結果242から、各子器1において算出された当該構造物の減衰性に応じた値を取得する。なお、振動増幅率は、構造物における2以上の異なる地点間(階層間)の振動ピーク値間の比の値であり、例えば固定部を基準にした同構造物における揺れ部の振動ピーク値間の比の値である。この振動増幅率は、振動固有モード(あるいは振動モード)の各点における振動振幅の割合に対応する値である。なお、振動固有モードは、固有振動数で単振動している系の各点(各質点あるいは振動センサの設置点)における例えば振動振幅の分布を示す振動様式であり、構造物における振動の現れ方を表す。   Next, the change rate calculation unit 221 is based on data such as a frequency analysis result included in the waveform analysis result 242 stored in the storage unit 24, and a plurality of slave units 1 installed in the structure. As a target, the natural frequency of the structure is obtained for a predetermined order, and the vibration amplification factor of the structure is obtained for a predetermined order. However, when the natural frequency or the vibration amplification factor is calculated by the sub unit 1, the change rate calculation unit 221 can acquire those values from the waveform analysis result 242. In addition, when each natural frequency of each order based on the vibration waveform measured by the plurality of slave units 1 installed in one structure at the same measurement opportunity is different, the level of the frequency component is the highest in frequency analysis, for example. Natural frequencies based on large data can be employed. Further, the change rate calculation unit 221 acquires a value corresponding to the attenuation of the structure calculated in each slave unit 1 from the waveform analysis result 242. The vibration amplification factor is a ratio value between vibration peak values between two or more different points (between layers) in the structure, for example, between vibration peak values of the swinging part in the structure based on the fixed part. The ratio value. This vibration amplification factor is a value corresponding to the ratio of the vibration amplitude at each point of the vibration eigenmode (or vibration mode). Note that the vibration eigenmode is a vibration mode that indicates, for example, the distribution of vibration amplitude at each point (each mass point or the installation point of the vibration sensor) of the system that vibrates simply at the natural frequency, and how the vibration appears in the structure. Represents.

次に、変化率算出部221は、波形解析結果242に基づく各次数の固有振動数を、次数毎に固有振動数の基準値241と比較して、固有振動数の基準値241からの変化率を算出する。また、変化率算出部221は、波形解析結果242に基づく各次数の振動増幅率を、次数毎に振動増幅率の基準値241と比較して、振動増幅率の基準値241からの変化率を算出する。さらに、変化率算出部221は、波形解析結果242に基づく構造物の減衰性に応じた値を次数毎に減衰性に応じた値の基準値241と比較して、減衰性に応じた値の基準値241からの変化率を算出する。   Next, the change rate calculation unit 221 compares the natural frequency of each order based on the waveform analysis result 242 with the reference value 241 of the natural frequency for each order, and the change rate from the reference value 241 of the natural frequency. Is calculated. Further, the change rate calculation unit 221 compares the vibration amplification factor of each order based on the waveform analysis result 242 with the reference value 241 of the vibration amplification factor for each order, and calculates the change rate from the reference value 241 of the vibration amplification factor. calculate. Furthermore, the change rate calculation unit 221 compares the value corresponding to the attenuation of the structure based on the waveform analysis result 242 with the reference value 241 of the value corresponding to the attenuation for each order, and sets the value corresponding to the attenuation. The rate of change from the reference value 241 is calculated.

そして、判定部222は、変化率算出部221が算出した固有振動数の変化率および振動増幅率の変化率と、記憶部24に記憶されている所定の判定値244とを比較することで、当該構造物の劣化の度合いを判定する。あるいは、判定部222が、変化率算出部221が算出した固有振動数の変化率、振動増幅率の変化率および減衰性に応じた値の変化率と、記憶部24に記憶されている所定の判定値244とを比較することで、当該構造物の劣化の度合いを判定する。ここで、判定値244は、変化率算出部221が算出した各変化率と比較される基準となる値であって、変化率毎に1または複数段階分用意される。判定値244は各変化率と比較される複数の判定値と各判定値に対応する判断の内容を示す情報とを含む。判定値244は、例えば、変化率算出部221が算出した変化率が、ある判定値244より大きい場合には異常であるとか、ある判定値244より小さい場合には正常であるとかという情報を対応づけて構成されている。   Then, the determination unit 222 compares the change rate of the natural frequency and the change rate of the vibration amplification factor calculated by the change rate calculation unit 221 with a predetermined determination value 244 stored in the storage unit 24. The degree of deterioration of the structure is determined. Alternatively, the determination unit 222 uses the change rate of the natural frequency calculated by the change rate calculation unit 221, the change rate of the vibration amplification factor, and the change rate of the value corresponding to the attenuation, and a predetermined value stored in the storage unit 24. By comparing with the determination value 244, the degree of deterioration of the structure is determined. Here, the determination value 244 is a reference value to be compared with each change rate calculated by the change rate calculation unit 221, and is prepared for one or more stages for each change rate. The determination value 244 includes a plurality of determination values to be compared with each change rate and information indicating the content of the determination corresponding to each determination value. The determination value 244 corresponds to, for example, information that the change rate calculated by the change rate calculation unit 221 is abnormal when the change rate is larger than a certain determination value 244 or normal when the change rate is smaller than a certain determination value 244. It is composed.

判定結果出力部223は、判定部222による判定結果を、例えば構造物単位で所定形式で記憶部24に判定結果243として記憶するとともに、例えば構造物単位で所定形式で出力部23から出力する。出力部23は、画像表示装置、印刷装置、通信装置等を有していて、判定結果出力部223の指示に応じて例えば構造物単位で所定形式で判定部222による判定結果を出力する。   The determination result output unit 223 stores the determination result by the determination unit 222 as a determination result 243 in the storage unit 24 in a predetermined format, for example, in units of structures, and outputs it from the output unit 23 in a predetermined format, for example, in units of structures. The output unit 23 includes an image display device, a printing device, a communication device, and the like, and outputs the determination result by the determination unit 222 in a predetermined format, for example, in units of structures in response to an instruction from the determination result output unit 223.

ここで、変化率算出部221による変化率の算出手法の一例について詳細に説明する。この例では、基準値(初期値等)とその後の計測値との関係を評価するための評価式を、(1)固有周期、(2)振動増幅率(モード値)、および(3)減衰性に応じた値についてそれぞれ下式のように設定する。変化率算出部221は、各評価式を用いて、周期変化率(α)、振動増幅率変化率(モード振幅変化率)(β)、および減衰比変化率(h)を算出する。この各変化率が、判定部222における判断の評価指標(判定値244と比較される値)となる。   Here, an example of the change rate calculation method by the change rate calculation unit 221 will be described in detail. In this example, evaluation formulas for evaluating the relationship between a reference value (initial value, etc.) and a subsequent measurement value are (1) natural period, (2) vibration amplification factor (mode value), and (3) attenuation. The value according to the sex is set as shown below. The change rate calculation unit 221 calculates the period change rate (α), the vibration amplification rate change rate (mode amplitude change rate) (β), and the damping ratio change rate (h) using each evaluation formula. Each change rate becomes an evaluation index (a value to be compared with the determination value 244) of the determination in the determination unit 222.

(1)固有周期の変化については、基準値の固有周期(Toi)に対するn回目の計測固有周期(Tni)の変化率(αni)を評価指標にする。この場合、評価式は次式のようにすることができる。 (1) For the change of the natural period, the rate of change (αni) of the n-th measurement natural period (Tni) with respect to the natural period (Toi) of the reference value is used as an evaluation index. In this case, the evaluation formula can be as follows.

Figure 2018081038
Figure 2018081038

ここで、nは子器1の判定部121における判定条件を満たした計測の回数(n回目)を表し、iは固有振動の次数を表す。Tniはn回目i次固有周期であり、αniはn回目i次固有周期の基準値のi次固有周期に対する変化率(評価指標)であり、Toiは基準値(初期値o(1回目))のi次固有周期である。   Here, n represents the number of times of measurement (n-th time) that satisfies the determination condition in the determination unit 121 of the child device 1, and i represents the order of the natural vibration. Tni is the nth i-th natural period, αni is the rate of change (evaluation index) of the reference value of the n-th i-th natural period with respect to the i-th natural period, and Toi is the reference value (initial value o (first time)). I-th natural period.

(2)振動増幅率の変化については、基準値の振動増幅率(Xoir)に対するn回目計測の振動増幅率(Xnir)の変化率(βnir)を評価指標にする。この振動増幅率は各階の質量と剛性の分布連成系で決まるので、いずれかの階が損傷するとその階のモード振幅が変化する。 (2) Regarding the change of the vibration amplification factor, the change rate (βnir) of the vibration amplification factor (Xnir) of the nth measurement with respect to the vibration amplification factor (Xair) of the reference value is used as an evaluation index. Since this vibration amplification factor is determined by the distributed coupled system of mass and rigidity of each floor, if any floor is damaged, the mode amplitude of that floor changes.

Figure 2018081038
Figure 2018081038

ここで、変化率(βnir)が評価指標となる。Xnirはn回目i次r階の振動増幅率、βnirはn回目i次r階の振動増幅率の変化率(評価指標)、Xoirは基準値(初期値o(1回目))のi次r階の振動増幅率である。   Here, the rate of change (βnir) is an evaluation index. Xnir is the n-th order i-th order vibration amplification factor, βnir is the change rate (evaluation index) of the n-th i-th order r-th vibration amplification factor, and Xair is the i-th order r of the reference value (initial value o (first time)). This is the vibration amplification factor of the floor.

(3)減衰性に応じた値の変化については例えば減衰比の変化率(hni)を評価指標とする。設計時にはRC造(鉄筋コンクリート造)、鉄骨造、木造など構造種別より減衰比(h=C/Cc)を想定して地震応答解析が行われるので、概算的な減衰比は予め取得することができる。ここで、Cは粘性減衰係数、Ccは臨界減衰係数である。なお、詳細には、観測波形の自己相関解析法を用いて評価する理論がある。そこで基準値(初期値)を定めこれを基準にして判定することが可能である。なお、減衰性に応じた値の変化については、一例として、基準値の減衰比(Hoi)に対するn回目計測の減衰比(Hni)の変化率(hni)を評価指標にする。   (3) For the change of the value corresponding to the attenuation, for example, the rate of change (hni) of the attenuation ratio is used as the evaluation index. When designing, earthquake response analysis is performed assuming the damping ratio (h = C / Cc) based on the type of structure such as RC (steel reinforced), steel frame, and wooden, so an approximate damping ratio can be obtained in advance. . Here, C is a viscous damping coefficient, and Cc is a critical damping coefficient. In detail, there is a theory of evaluation using an autocorrelation analysis method of an observed waveform. Therefore, it is possible to determine a reference value (initial value) based on this. As for an example of the change in the value corresponding to the attenuation, the rate of change (hni) of the attenuation ratio (Hni) of the nth measurement with respect to the attenuation ratio (Hoi) of the reference value is used as an evaluation index.

Figure 2018081038
Figure 2018081038

ここで、変化率(hni)が評価指標となる。Hniはn回目i次の減衰比、hniはn回目i次の減衰比の変化率(評価指標)、Hoiは基準値(初期値o(1回目))のi次の減衰比である。   Here, the rate of change (hni) is an evaluation index. Hni is the n-th i-th order attenuation ratio, hni is the change rate (evaluation index) of the n-th i-th order attenuation ratio, and Hoi is the i-th order attenuation ratio of the reference value (initial value o (first time)).

上述したように、判定部222は、変化率算出部221が算出した固有振動数の変化率と振動増幅率の変化率とに基づき当該構造物の劣化の度合いを判定する。あるいは、判定部222は、変化率算出部221が算出した固有振動数の変化率と振動増幅率の変化率と減衰性に応じた値の変化率とに基づき当該構造物の劣化の度合いを判定する。判定の際、判定部222は、記憶部24に記憶されている判定値244を呼び出し、判定値244と各変化率を比較することで劣化の度合いを判定する。判定部222は、例えば、各変化率に基づき最も劣化の度合いが大きいと判定された診断結果を該構造物の診断結果とすることができる。   As described above, the determination unit 222 determines the degree of deterioration of the structure based on the natural frequency change rate and the vibration amplification rate change rate calculated by the change rate calculation unit 221. Alternatively, the determination unit 222 determines the degree of deterioration of the structure based on the change rate of the natural frequency calculated by the change rate calculation unit 221, the change rate of the vibration amplification factor, and the change rate of the value corresponding to the attenuation. To do. At the time of determination, the determination unit 222 calls the determination value 244 stored in the storage unit 24, and determines the degree of deterioration by comparing the determination value 244 with each rate of change. For example, the determination unit 222 can use a diagnosis result determined to have the highest degree of deterioration based on each change rate as the diagnosis result of the structure.

上述した変化率(αni、βnir、hni)の算出方法を用いる場合、判定部222は、変化率(αni、βnir、hni)が許容される範囲内か否かを判定することで、劣化診断結果を決定する。この変化率が許容範囲内か否かの判定は、構造物の種類(建物、防音壁、設備機械など)、構造種別(RC造、S造(鉄骨造)、軽量鉄骨造、木造等)と、高さ(高層、中低層、平屋)等によりそれぞれ異なるので、それぞれに定義する必要がある。例えばRC造10階建物の場合、実験結果から、固有振動数の変化率は概略、αni>0.9(正常)、0.9>αni>0.8(要注意、耐力詳細検討)、0.8>αni(設計管理機関に連絡)とすることができる。   When the above-described change rate (αni, βnir, hni) calculation method is used, the determination unit 222 determines whether the change rate (αni, βnir, hni) is within an allowable range, thereby determining the deterioration diagnosis result. To decide. Whether the rate of change is within the allowable range depends on the type of structure (building, soundproof wall, equipment, etc.), structure type (RC structure, S structure (steel structure), lightweight steel structure, wooden structure, etc.) , Different depending on the height (high-rise, middle-low-rise, one-story) etc., it is necessary to define each. For example, in the case of an RC 10-story building, from the experimental results, the rate of change in natural frequency is roughly: αni> 0.9 (normal), 0.9> αni> 0.8 (caution, detailed examination of strength), 0 .8> αni (contact the design management organization).

ここで、図6〜図9を参照して、本実施形態において、判定部222によって変化率算出部221が算出した固有振動数の変化率と振動増幅率の変化率とに基づき構造物の劣化の度合いを判定する構成が奏する効果について説明する。図6〜図9は、大型振動台による実大建物の破壊加振実験において計測された固有振動数の変化または振動モード形の変化を表す図である。この加振実験では、RC造10階建物において、レベルを10%、25%、50%、100%に変化させた所定の地震波に基づき建物を加振した直後に、50Galの地震波を入力して1階〜R階まで1階おきに配置した加速度センサにてXおよびY方向の加速度を計測した。そして、計測された時刻暦データから周波数分析を行い、分析結果から固有振動数と振動モード形を既知の理論から算出した。   Here, referring to FIGS. 6 to 9, in this embodiment, the deterioration of the structure based on the change rate of the natural frequency and the change rate of the vibration amplification factor calculated by the change rate calculation unit 221 by the determination unit 222. The effect which the structure which determines the degree of will show is demonstrated. 6-9 is a figure showing the change of the natural frequency or the change of vibration mode shape measured in the destructive vibration experiment of the full-scale building by the large-sized shaking table. In this vibration experiment, a 50 Gal earthquake wave was input immediately after a building was vibrated based on a predetermined seismic wave whose level was changed to 10%, 25%, 50%, or 100% in an RC 10-story building. The acceleration in the X and Y directions was measured with an acceleration sensor arranged every other floor from the first floor to the R floor. Then, frequency analysis was performed from the measured time calendar data, and the natural frequency and the vibration mode shape were calculated from the known theory from the analysis result.

図6および図7は、横軸に初期値、10%、25%、50%、および100%加振の区分と、縦軸に固有振動数の変化の関係を示す。図6はX方向の1次〜3次の固有振動数の変化を示し、図7はY方向の1次〜4次の固有振動数の変化を示す。図6および図7に示すように、1)地震力が増加すると、XY方向共に、1次、2次および3次の固有振動数が低下する。また、2)10%、25%地震後の変化率と比べて、50%程度を超えると変化率が大きい傾向が分かる。   6 and 7, the horizontal axis indicates the relationship between the initial value, 10%, 25%, 50%, and 100% excitation, and the vertical axis indicates the change in the natural frequency. 6 shows changes in the primary to tertiary natural frequencies in the X direction, and FIG. 7 shows changes in the primary to fourth natural frequencies in the Y direction. As shown in FIGS. 6 and 7, 1) When the seismic force increases, the primary, secondary and tertiary natural frequencies decrease in both the XY directions. 2) Compared to the rate of change after the 10% and 25% earthquakes, if the rate exceeds about 50%, the rate of change tends to be large.

図8および図9は、初期値と、25%、50%、および100%加振後の1次と2次の固有モード形を示す。図8はX方向の1次と2次の固有モード形を示し、図9はY方向の1次と2次の固有モード形を示す。図8および図9では、周波数分析結果から劣化過程のモード振幅をR階振幅を基準(=1.0)とし、1次と2次の固有振動の振動増幅率を示す。図8および図9に示すように、初期値(健全状態)モードと比較して、1)地震力が大きくなるにつれてモードが変化していく様子が分かる。また、2)概略的に見ると、初期値に対して地震力10%から25%までで若干変化した。目視では微細なひび割れが進行している状況であった。3)50%でかなり変化している。目視では上部階の柱梁接合部や耐震壁のひび割れが本格化した。4)100%でモードが更に大きく変化している。目視では同部近傍のコンクリート一部が剥がれて落下するなどの崩壊が近いと観察された。   8 and 9 show the initial values and the primary and secondary eigenmode shapes after 25%, 50%, and 100% excitation. FIG. 8 shows primary and secondary eigenmode shapes in the X direction, and FIG. 9 shows primary and secondary eigenmode shapes in the Y direction. 8 and 9 show the vibration amplification factors of the primary and secondary natural vibrations based on the result of frequency analysis, with the mode amplitude of the degradation process being based on the R-order amplitude (= 1.0). As shown in FIG. 8 and FIG. 9, it can be seen that the mode changes as the seismic force increases as compared with the initial value (healthy state) mode. 2) When viewed roughly, the seismic force changed slightly from 10% to 25% with respect to the initial value. It was a situation where fine cracks were progressing visually. 3) It has changed considerably at 50%. By visual inspection, cracks in the beam-column joints of the upper floors and the seismic walls were in full swing. 4) The mode is further greatly changed at 100%. By visual observation, it was observed that a part of the concrete near the same part was peeled off and dropped.

図6〜図9に示す特性によれば、固有振動数については50%加振後に大きな変化が見られるが、25%以下の加振後にには大きな変化は見られない。一方、固有モード形(振動増幅率)については、25%の加振後であっても、50%加振後と同等の変化がみられる場合がある。したがって、本実施形態によれば、振動変化率(モード値)に応じた評価を行うことができるので、適切に基準値を設定することで、固有振動数の変化のみに基づく劣化診断では診断することができない比較的大きくはない劣化を診断することができることが分かる。すなわち、本実施形態によれば、固有振動数(あるいは固有周期)の変化のみに基づいて診断する場合と比較して、構造物の劣化を劣化の程度の広い範囲で診断することが可能である。   According to the characteristics shown in FIGS. 6 to 9, the natural frequency shows a large change after 50% vibration, but no significant change is observed after the vibration of 25% or less. On the other hand, the natural mode shape (vibration amplification factor) may show the same change as after 50% vibration even after 25% vibration. Therefore, according to the present embodiment, evaluation according to the vibration change rate (mode value) can be performed. Therefore, the deterioration diagnosis based only on the change of the natural frequency is diagnosed by appropriately setting the reference value. It can be seen that a relatively small degradation that cannot be diagnosed can be diagnosed. That is, according to the present embodiment, it is possible to diagnose the deterioration of the structure in a wide range of the degree of deterioration as compared with the case of diagnosing based only on the change of the natural frequency (or the natural period). .

次に、図10〜図12を参照して図1に示す子器1の動作例およびPC2の動作例について概略を説明する。図10は、子器1が振動波形を計測する際の処理の流れを示すフローチャートである。図10に示す処理は、例えば所定の時間間隔で繰り返し実行される。図10に示す処理が開始すると、まず、判定部121は振動センサ11の出力信号を入力し、振動センサ11が検知した振動レベルを取得する(ステップS101)。次に判定部121は、ステップS101で取得した振動レベルと所定の計測開始閾値を比較し、振動レベルが計測開始閾値より大きいか否かを判定する(ステップS102)。判定部121は、ステップS102で振動レベルが計測開始閾値より大きくないと判定した場合(ステップS102で「NO」の場合)、処理を終了する。一方、判定部121は、ステップS102で振動レベルが計測開始閾値より大きいと判定した場合(ステップS102で「YES」の場合)、所定のサンプリング周期で振動レベルを取得する(ステップS103)。次に、判定部121は、ステップS103で取得した振動レベルを記憶部13に計測値131としてサンプリング時刻に対応するように記憶する(ステップS104)。   Next, an outline of an operation example of the slave unit 1 and an operation example of the PC 2 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a flowchart showing the flow of processing when the handset 1 measures the vibration waveform. The process shown in FIG. 10 is repeatedly executed at a predetermined time interval, for example. When the process shown in FIG. 10 starts, first, the determination unit 121 inputs an output signal of the vibration sensor 11 and acquires the vibration level detected by the vibration sensor 11 (step S101). Next, the determination unit 121 compares the vibration level acquired in step S101 with a predetermined measurement start threshold value, and determines whether or not the vibration level is greater than the measurement start threshold value (step S102). If the determination unit 121 determines in step S102 that the vibration level is not greater than the measurement start threshold (if “NO” in step S102), the determination unit 121 ends the process. On the other hand, when determining that the vibration level is larger than the measurement start threshold value in Step S102 (in the case of “YES” in Step S102), the determination unit 121 acquires the vibration level at a predetermined sampling period (Step S103). Next, the determination unit 121 stores the vibration level acquired in step S103 as the measurement value 131 in the storage unit 13 so as to correspond to the sampling time (step S104).

次に判定部121は、所定時間が経過したか否かを判定する(ステップS105)。判定部121は、所定時間が経過していないと判定した場合(ステップS105で「NO」の場合)、ステップS103〜ステップS105の処理を繰り返し実行する。一方、判定部121は、ステップS102で所定時間が経過したと判定した場合(ステップS105で「YES」の場合)、所定の時間間隔で振動レベルを取得する(ステップS106)。次に判定部121は、ステップS106で取得した振動レベルと所定の計測終了閾値を比較し、振動レベルが計測終了閾値より小さいか否かを判定する(ステップS107)。判定部121は、ステップS107で振動レベルが計測終了閾値より小さくないと判定した場合(ステップS107で「NO」の場合)、ステップS106〜ステップS107の処理を繰り返し実行する。   Next, the determination unit 121 determines whether or not a predetermined time has elapsed (step S105). When the determination unit 121 determines that the predetermined time has not elapsed (in the case of “NO” in step S105), the determination unit 121 repeatedly executes the processes in steps S103 to S105. On the other hand, when determining that the predetermined time has elapsed in step S102 (in the case of “YES” in step S105), the determining unit 121 acquires the vibration level at predetermined time intervals (step S106). Next, the determination unit 121 compares the vibration level acquired in step S106 with a predetermined measurement end threshold value, and determines whether the vibration level is smaller than the measurement end threshold value (step S107). If the determination unit 121 determines in step S107 that the vibration level is not smaller than the measurement end threshold value (in the case of “NO” in step S107), the determination unit 121 repeatedly executes the processes in steps S106 to S107.

判定部121がステップS107で振動レベルが計測終了閾値より小さいと判定した場合(ステップS107で「YES」の場合)、波形解析部122が記憶部13に記憶されている所定時間分の計測値131に対して周波数分析処理を実行する(ステップS108)。次に波形解析部122は、ステップS108での周波数分析結果を記憶部13に対して波形解析結果132として記憶する(ステップS109)。次に波形解析部122は、記憶部13に記憶されている所定時間分の計測値131に基づいて減衰性に応じた値を算出する(ステップS110)。次に波形解析部122は、ステップS110での減衰性に応じた値の算出結果を記憶部13に対して波形解析結果132として記憶する(ステップS111)。   When the determination unit 121 determines in step S107 that the vibration level is smaller than the measurement end threshold value (in the case of “YES” in step S107), the waveform analysis unit 122 measures the measurement value 131 for a predetermined time stored in the storage unit 13. Is subjected to frequency analysis processing (step S108). Next, the waveform analysis unit 122 stores the frequency analysis result in step S108 in the storage unit 13 as the waveform analysis result 132 (step S109). Next, the waveform analysis unit 122 calculates a value corresponding to the attenuation based on the measurement value 131 for a predetermined time stored in the storage unit 13 (step S110). Next, the waveform analysis unit 122 stores the calculation result of the value according to the attenuation in step S110 as the waveform analysis result 132 in the storage unit 13 (step S111).

以上の処理を実行することで子器1は計測開始閾値を越える振動レベルを検出した場合に、所定時間、所定のサンプリング周期で振動波形を取り込み、取り込んだ結果を計測値131として記憶部13に記憶するとともに、記憶した振動波形に基づく周波数分析処理と減衰性に応じた値を算出する処理とを実行する。そして、子器1は、周波数分析処理結果と減衰性に応じた値の算出結果を波形解析結果132として記憶部13に記憶する。その際、計測値131は、ステップS108の周波数分析とステップS110の減衰性に応じた値の算出が終了した後は、消去(あるいは上書き)が可能となる。   When the slave unit 1 detects a vibration level exceeding the measurement start threshold value by executing the above processing, the slave unit 1 captures a vibration waveform at a predetermined sampling period for a predetermined time, and stores the captured result as a measured value 131 in the storage unit 13. A frequency analysis process based on the stored vibration waveform and a process for calculating a value corresponding to the attenuation are executed while storing the data. And the subunit | mobile_unit 1 memorize | stores the calculation result of the value according to the frequency analysis processing result and attenuation property in the memory | storage part 13 as the waveform analysis result 132. FIG. At this time, the measured value 131 can be deleted (or overwritten) after the frequency analysis in step S108 and the calculation of the value corresponding to the attenuation in step S110 are completed.

次に、図11を参照して子器1が記憶部13に記憶した波形解析結果132を通信部14から送信する際の処理の流れについて説明する。図11に示す処理は、例えば所定の時間間隔で繰り返し実行される。まず、子器1では処理部12が所定の送信条件が成立したか否かを判定する(ステップS201)。所定の送信条件とは、例えば記憶部13に未送信の波形解析結果132が記憶されているという場合、記憶部13に未送信の波形解析結果132が記憶されているととともに、データサーバ32やクラウド36内のサーバに対して波形解析結果132を送信可能な状態となった場合や、データサーバ32やクラウド36内のサーバから送信要求を受信した場合等である。処理部12は、ステップS201で所定の送信条件が成立したと判定した場合(ステップS201で「YES」の場合)、通信部14を制御して所定の送信先へ記憶部13に記憶されている波形解析結果132を送信する(ステップS202)。ここで所定の送信先とは、データサーバ32、クラウド36内のサーバ、サーバ39等である。また、その際、送信される波形解析結果132には、子器1の識別符号、振動波形の計測時刻等の情報が添付される。   Next, the flow of processing when the slave unit 1 transmits the waveform analysis result 132 stored in the storage unit 13 from the communication unit 14 will be described with reference to FIG. The process shown in FIG. 11 is repeatedly executed at a predetermined time interval, for example. First, in the subunit | mobile_unit 1, the process part 12 determines whether predetermined | prescribed transmission conditions were satisfied (step S201). For example, when the untransmitted waveform analysis result 132 is stored in the storage unit 13, the predetermined transmission condition is that the untransmitted waveform analysis result 132 is stored in the storage unit 13 and the data server 32 or For example, when the waveform analysis result 132 can be transmitted to the server in the cloud 36, or when a transmission request is received from the data server 32 or the server in the cloud 36. When it is determined in step S201 that the predetermined transmission condition is satisfied (in the case of “YES” in step S201), the processing unit 12 controls the communication unit 14 and stores the predetermined transmission destination in the storage unit 13. The waveform analysis result 132 is transmitted (step S202). Here, the predetermined transmission destination is the data server 32, the server in the cloud 36, the server 39, or the like. At that time, the transmitted waveform analysis result 132 is attached with information such as the identification code of the slave unit 1 and the measurement time of the vibration waveform.

次に、図12を参照してPC2が、子器1から送信された波形解析結果132に基づいて構造物の劣化を診断する際の処理の流れについて説明する。図12に示す処理は、例えばサーバ39が子器1から送信された新たな波形解析結果132を受信した場合に実行される。まず、入力部21が、子器1から受信した新たな波形解析結果132をサーバ39から入力して、記憶部24に波形解析結果242として記憶し、さらに、変化率算出部221が、診断対象の構造物単位で記憶部24が記憶する波形解析結果242を処理部22内の図示していないワーキングメモリ等の記憶領域に読み込む(ステップS301)。次に、変化率算出部221が、記憶部24が記憶する当該子器1に対応する各次数の基準値241を処理部22内の図示していないワーキングメモリ等の記憶領域に読み込む(ステップS302)。次に、変化率算出部221が、記憶部24が記憶する当該子器1に対応する各次数の判定値244を処理部22内の図示していないワーキングメモリ等の記憶領域に読み込む(ステップS303)。   Next, the flow of processing when the PC 2 diagnoses the deterioration of the structure based on the waveform analysis result 132 transmitted from the slave unit 1 will be described with reference to FIG. The process shown in FIG. 12 is executed when the server 39 receives a new waveform analysis result 132 transmitted from the slave unit 1, for example. First, the input unit 21 inputs the new waveform analysis result 132 received from the slave unit 1 from the server 39 and stores it as the waveform analysis result 242 in the storage unit 24. Further, the change rate calculation unit 221 further selects the diagnosis target. The waveform analysis result 242 stored in the storage unit 24 is read into a storage area such as a working memory (not shown) in the processing unit 22 (step S301). Next, the change rate calculation unit 221 reads the reference value 241 of each order corresponding to the child device 1 stored in the storage unit 24 into a storage area such as a working memory (not shown) in the processing unit 22 (step S302). ). Next, the change rate calculation unit 221 reads the determination value 244 of each order corresponding to the child device 1 stored in the storage unit 24 into a storage area such as a working memory (not shown) in the processing unit 22 (step S303). ).

次に、変化率算出部221が、ステップS301で読み込んだ波形解析結果242に基づき所定次数の固有周期を算出する(あるいは波形解析結果242から所定次数の固有周期を取得する)(ステップS304)。次に、変化率算出部221が、ステップS304で算出した各次数の固有周期とステップS302で読み込んだ各次数の固有周期の基準値241とに基づいて各次数の固有周期の変化率を算出する(ステップS305)。次に、判定部222が、ステップS305で算出した固有周期の変化率とステップS303で読み込んだ判定値244を次数毎に比較する(ステップS306)。   Next, the change rate calculation unit 221 calculates a natural period of a predetermined order based on the waveform analysis result 242 read in step S301 (or acquires a natural period of a predetermined order from the waveform analysis result 242) (step S304). Next, the change rate calculation unit 221 calculates the change rate of the natural period of each order based on the natural period of each order calculated in step S304 and the reference value 241 of the natural period of each order read in step S302. (Step S305). Next, the determination unit 222 compares the change rate of the natural period calculated in step S305 with the determination value 244 read in step S303 for each order (step S306).

次に、変化率算出部221が、ステップS301で読み込んだ波形解析結果242に基づき所定次数の振動増幅率を算出する(あるいは波形解析結果242から所定次数の振動増幅率を取得する)(ステップS307)。次に、変化率算出部221が、ステップS307で算出した各次数の振動増幅率とステップS302で読み込んだ各次数の振動増幅率の基準値241とに基づいて各次数の振動増幅率の変化率を算出する(ステップS308)。次に、判定部222が、ステップS308で算出した振動増幅率の変化率とステップS303で読み込んだ判定値244を次数毎に比較する(ステップS309)。   Next, the change rate calculation unit 221 calculates a vibration amplification factor of a predetermined order based on the waveform analysis result 242 read in step S301 (or acquires a vibration amplification factor of a predetermined order from the waveform analysis result 242) (step S307). ). Next, the rate of change of the vibration amplification factor of each order based on the vibration amplification factor of each order calculated in step S307 and the reference value 241 of the vibration amplification factor of each order read in step S302. Is calculated (step S308). Next, the determination unit 222 compares the change rate of the vibration amplification factor calculated in step S308 with the determination value 244 read in step S303 for each order (step S309).

次に、変化率算出部221が、ステップS301で読み込んだ波形解析結果242に含まれている各次数の減衰性に応じた値とステップS302で読み込んだ各次数の減衰性に応じた値の基準値241とに基づいて減衰性に応じた値の変化率を算出する(ステップS310)。次に、判定部222が、ステップS310で算出した減衰性に応じた値の変化率とステップS303で読み込んだ判定値244を次数毎に比較する(ステップS311)。   Next, the change rate calculation unit 221 uses a value corresponding to the attenuation of each order included in the waveform analysis result 242 read in step S301 and a reference of a value corresponding to the attenuation of each order read in step S302. Based on the value 241, the rate of change of the value corresponding to the attenuation is calculated (step S310). Next, the determination unit 222 compares the change rate of the value calculated in step S310 with the determination value 244 read in step S303 for each order (step S311).

次に、判定部222が、ステップS306、S309およびS311で求めた各比較結果を判定結果243として記憶部24に記憶する(ステップS312)。次に、判定結果出力部223が、記憶した判定結果243を構造物単位で所定形式で出力部23から出力する(ステップS313)。   Next, the determination unit 222 stores the comparison results obtained in steps S306, S309, and S311 as the determination results 243 in the storage unit 24 (step S312). Next, the determination result output unit 223 outputs the stored determination result 243 from the output unit 23 in a predetermined format in units of structures (step S313).

以上のように、本実施形態では、入力部21が、複数の子器1によって構造物の振動波形を計測し、かつ、複数の子器1によってその計測した振動波形に対して所定の波形解析処理を行った波形解析結果132を入力する。また、入力部21は、入力した波形解析結果132を波形解析結果242として記憶部24に記憶する。また、記憶部24が、構造物の固有振動数の基準値241と構造物の振動増幅率の基準値241とを記憶する。また、変化率算出部221が、波形解析結果242に基づく構造物の固有振動数の固有振動数の基準値241に対する変化率を算出するとともに、波形解析結果242に基づく構造物の振動増幅率の振動増幅率の基準値241に対する変化率とを算出する。そして、判定部222が、変化率算出部221が算出した固有振動数の変化率と動増幅率の変化率とに基づき構造物の劣化の度合いを判定する。この構成によれば、構造物の劣化を劣化の程度の広い範囲で診断することができる。   As described above, in the present embodiment, the input unit 21 measures the vibration waveform of the structure with the plurality of slave units 1 and performs a predetermined waveform analysis on the measured vibration waveform with the plurality of slave units 1. The processed waveform analysis result 132 is input. Further, the input unit 21 stores the input waveform analysis result 132 in the storage unit 24 as the waveform analysis result 242. The storage unit 24 stores a reference value 241 for the natural frequency of the structure and a reference value 241 for the vibration amplification factor of the structure. The rate-of-change calculating unit 221 calculates the rate of change of the natural frequency of the structure based on the waveform analysis result 242 with respect to the reference value 241 of the natural frequency, and the vibration amplification factor of the structure based on the waveform analysis result 242 is calculated. The change rate of the vibration amplification factor with respect to the reference value 241 is calculated. Then, the determination unit 222 determines the degree of deterioration of the structure based on the change rate of the natural frequency and the change rate of the dynamic amplification factor calculated by the change rate calculation unit 221. According to this configuration, the deterioration of the structure can be diagnosed in a wide range of the degree of deterioration.

また、本実施形態では、入力部21が、複数の子器1が振動波形に基づいて算出した構造物の減衰性に応じた値を波形解析結果132としてさらに入力して波形解析結果242として記憶する。また、記憶部24が、構造物の減衰性に応じた値の基準値241をさらに記憶する。また、変化率算出部221が、波形解析結果242に基づく前記構造物の減衰性に応じた値と前記減衰性に応じた値の基準値に対する変化率をさらに算出する。また、判定部222が、変化率算出部221が算出した固有振動数の変化率と振動増幅率の変化率と減衰性に応じた値の変化率とに基づき前記構造物の劣化の度合いを判定する。この構成によれば、より詳細に劣化の度合いを診断することが期待できる。   In the present embodiment, the input unit 21 further inputs a value corresponding to the attenuation of the structure calculated by the plurality of slave units 1 based on the vibration waveform as the waveform analysis result 132 and stores it as the waveform analysis result 242. To do. Further, the storage unit 24 further stores a reference value 241 of a value corresponding to the attenuation of the structure. Further, the change rate calculation unit 221 further calculates a change rate with respect to a reference value of a value corresponding to the attenuation of the structure based on the waveform analysis result 242 and a value corresponding to the attenuation. Further, the determination unit 222 determines the degree of deterioration of the structure based on the change rate of the natural frequency calculated by the change rate calculation unit 221, the change rate of the vibration amplification factor, and the change rate of the value corresponding to the attenuation. To do. According to this configuration, it can be expected to diagnose the degree of deterioration in more detail.

また、本実施形態では、複数の子器1が、所定のレベル以上の振動波形を検出した場合に、構造物の振動波形を所定時間計測し、かつ、その計測した振動波形に対して所定の波形解析処理を行った波形解析結果132を記憶部13等(所定の記憶装置)に記憶する。この構成によれば、記憶容量や通信容量の縮小等、子器1の構成を簡素化することができる。   Further, in the present embodiment, when the plurality of slave units 1 detect a vibration waveform of a predetermined level or higher, the vibration waveform of the structure is measured for a predetermined time, and the predetermined vibration waveform is measured with respect to the measured vibration waveform. The waveform analysis result 132 subjected to the waveform analysis processing is stored in the storage unit 13 or the like (predetermined storage device). According to this structure, the structure of the subunit | mobile_unit 1 can be simplified, such as reduction of a storage capacity or a communication capacity.

また、本実施形態では、複数の子器1を、構造物の固定部に設置された1台と、構造物の揺れ部に設置された1台との合計2台に限定することができる。この場合、劣化診断システム100の簡素化を図ることができる。   Moreover, in this embodiment, the some subunit | mobile_unit 1 can be limited to a total of 2 units | sets, one unit installed in the fixed part of the structure, and one unit installed in the shaking part of the structure. In this case, the deterioration diagnosis system 100 can be simplified.

長年供用されている構築物の使用者は地震あるいは強風のたびに安全性に不安を感じるのが常である。構築物の経年変化状況が簡便な方法で長期に渡り把握し続け、その劣化状況が分かることは居住者や使用者の共通の願いであろう。従来の耐震診断や被災度判定システムなどは、供用後何年か経た時に大地震に遭遇したとき、その時点での揺れ最大値と耐震設計値との比較評価であるが、本実施形態によれば、構築後から揺れを頻繁に経験し構築部に蓄えられる振動エネルギー累積損傷するという観点から、経年劣化の進行状況が評価できる動的固有値観測を容易に実現することができる。   Users of structures that have been in service for many years usually feel uneasy about safety every time an earthquake or strong wind occurs. It is a common desire of residents and users to keep track of the aging of the structure over a long period of time in a simple manner and to understand its deterioration. The conventional seismic diagnosis and damage assessment system, etc., is a comparative evaluation between the maximum shake value and the seismic design value when a major earthquake is encountered several years after in-service. For example, it is possible to easily realize dynamic eigenvalue observation that can evaluate the progress of aging deterioration from the viewpoint of frequently experiencing vibration after construction and causing cumulative damage of vibration energy stored in the construction part.

本実施形態の適用例としては、例えば、マンション居住者に大地震後にその都度、適切な様式で診断結果を出力し、報告することができる。都内湾岸高層マンションでも地震経験の少ない外国人居住者は地震のたびに不安に駆られるというが、建物の安全性を伝えるのに役立つであろう。その他、構築物全般にわたり大地震に対する安全性の不安感が付きまとっている場合が多数ある。簡便で安価な方法により実施可能であれば、その劣化状況を見て必要な耐震改修も事前に計画的に行われるであろう。この理論構築において、本実施形態によれば、構築物本来の性能を表す固有値特性に着目することで、劣化の進捗度合いを固有値の変動具合として把握し、安全安心性の評価を行うことができる。   As an application example of the present embodiment, for example, a diagnosis result can be output and reported to an apartment resident in an appropriate manner each time after a large earthquake. Even in high-rise apartments in the bay area of Tokyo, foreign residents who have little experience of earthquakes will be worried about every earthquake, which will help convey the safety of the building. In addition, there are many cases where there is a sense of safety insecurity for large earthquakes throughout the structure. If it can be implemented by a simple and inexpensive method, the necessary seismic retrofit will be planned in advance in view of its deterioration. In this theoretical construction, according to the present embodiment, by focusing on the eigenvalue characteristics representing the original performance of the structure, it is possible to grasp the degree of progress of deterioration as the degree of fluctuation of the eigenvalue and to evaluate safety and security.

次に、図13および図14を参照して本発明の他の実施形態について説明する。図13は、本発明の他の実施形態に係る劣化診断システム100aの構成例を示すブロック図である。なお、図13において図1に示した構成と同一または対応する構成には同一の符号を付けて説明を適宜省略する。また、図14は、図13に示す子器1の構造物への配置例を示す模式図である。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration example of a deterioration diagnosis system 100a according to another embodiment of the present invention. In FIG. 13, the same or corresponding components as those shown in FIG. FIG. 14 is a schematic diagram showing an example of arrangement of the child unit 1 shown in FIG. 13 on the structure.

図13に示す劣化診断システム100aは、複数の子器1およびPC2と、車載PC4と記憶媒体5とを備える。この場合、子器1は車載PC4との間で無線通信を行い、図4に示す波形解析結果132を車載PC4に対して送信する。車載PC4は、自動車に搭載されているPCであり、子器1から波形解析結果132を受信し、受信した波形解析結果132を記憶媒体5に記憶する。記憶媒体5は、メモリカード、汎用バス仕様のメモリ等の着脱自在で書き換え可能な不揮発性記憶装置である。PC2は、図5に示す入力部21に記憶媒体5を接続し、記憶媒体5に記憶されている波形解析結果132を入力し、波形解析結果242として記憶部24に記憶する。子器1およびPC2の他の構成および動作は図1〜図12を参照して説明した上記実施形態と同一である。   A deterioration diagnosis system 100a shown in FIG. 13 includes a plurality of slave units 1 and PCs 2, an in-vehicle PC 4, and a storage medium 5. In this case, the subunit | mobile_unit 1 performs radio | wireless communication between vehicle-mounted PC4, and transmits the waveform analysis result 132 shown in FIG. The in-vehicle PC 4 is a PC mounted on the automobile, receives the waveform analysis result 132 from the slave unit 1, and stores the received waveform analysis result 132 in the storage medium 5. The storage medium 5 is a detachable and rewritable nonvolatile storage device such as a memory card or a general-purpose bus specification memory. The PC 2 connects the storage medium 5 to the input unit 21 shown in FIG. 5, inputs the waveform analysis result 132 stored in the storage medium 5, and stores it in the storage unit 24 as the waveform analysis result 242. Other configurations and operations of the slave unit 1 and the PC 2 are the same as those of the above-described embodiment described with reference to FIGS.

図13に示す劣化診断システム100aは、例えば子器1を図14に示すような高架道路6の防音壁等の構造物に設置して劣化診断を行うのに適した構成を有している。この場合、高架道路6の橋脚61上の道路壁62に1台の子器1sが設置され、防音壁63の上部にもう1台の子器1tが設置されている。子器1sおよび子器1tは図1および図4に示す子器1に対応する。また、子器1sおよび子器1tからの波形解析結果132の収集は、自動車8に搭載されている車載PC4を用いて無線接続にて行うことができる。   The deterioration diagnosis system 100a shown in FIG. 13 has a configuration suitable for performing deterioration diagnosis by installing the child unit 1 on a structure such as a sound barrier of the elevated road 6 as shown in FIG. In this case, one slave unit 1 s is installed on the road wall 62 on the bridge pier 61 of the elevated road 6, and another slave unit 1 t is installed above the soundproof wall 63. The subunit | mobile_unit 1s and the subunit | mobile_unit 1t respond | correspond to the subunit | mobile_unit 1 shown in FIG. 1 and FIG. Further, the collection of the waveform analysis results 132 from the slave unit 1s and the slave unit 1t can be performed by wireless connection using the in-vehicle PC 4 mounted on the automobile 8.

本実施形態においても図1等を参照して説明した上記実施形態と同様の効果を得ることができる。   Also in this embodiment, the same effect as the above-described embodiment described with reference to FIG. 1 and the like can be obtained.

なお、本発明の実施の形態は上記のものに限定されない。例えば、地震、台風等の後、対象建物等に出かけて人手でデータを回収する方法を採用あるいは併用することもできる。この場合、例えば、大きな振動を記録した後、技術員が現場に出かけてデータ回収する。原始的方法ではあるが、対象構造物によってはシステム経費削減に寄与し取り扱いやすい場合がある。また、上記各実施形態において、同一の構造物あるいは同一の構造物の一定の領域内に設置された複数の子器1について、複数の判定部121のいずれかが振動波形の記録開始を判定した場合に、すべての子器1で振動波形の記録を開始するようにしてもよい。また、各子器1に各子器1間で時刻合わせ可能な時計機能を設けることで、各子器1における振動波形の計測を同期させるようにしてもよい。   The embodiment of the present invention is not limited to the above. For example, after an earthquake, a typhoon, etc., it is possible to adopt or use a method of going to the target building etc. and manually collecting data. In this case, for example, after recording a large vibration, a technician goes to the site and collects data. Although it is a primitive method, depending on the target structure, it may contribute to a reduction in system cost and may be easy to handle. In each of the above embodiments, any of the plurality of determination units 121 determines the start of recording of the vibration waveform for the plurality of slave units 1 installed in the same structure or in a certain region of the same structure. In some cases, recording of the vibration waveform may be started in all the slave units 1. Moreover, you may make it synchronize the measurement of the vibration waveform in each subunit | mobile_unit 1 by providing the timepiece function which can set time between each subunit | mobile_unit 1 in each subunit | mobile_unit 1. FIG.

100、100a 劣化診断システム
1、1a、1b、1g、1h、1s、1t 子器
11 振動センサ
12 処理部
121 判定部
122 波形解析部
13 記憶部
132 波形解析結果
2 PC
22 処理部
221 変化率算出部
222 判定部
223 判定結果出力部
24 記憶部
241 基準値
242 波形解析結果
243 判定結果
244 判定値
4 車載PC
5 記憶媒体
100, 100a Deterioration diagnosis system 1, 1a, 1b, 1g, 1h, 1s, 1t Slave unit 11 Vibration sensor 12 Processing unit 121 Determination unit 122 Waveform analysis unit 13 Storage unit 132 Waveform analysis result 2 PC
22 processing unit 221 change rate calculation unit 222 determination unit 223 determination result output unit 24 storage unit 241 reference value 242 waveform analysis result 243 determination result 244 determination value 4 vehicle-mounted PC
5 storage media

Claims (6)

複数の子器によって構造物の振動波形を計測し、かつ、前記複数の子器によってその計測した振動波形に対して所定の波形解析処理を行った波形解析結果を入力する入力部と、
前記構造物の固有振動数の基準値と前記構造物の振動増幅率の基準値とを記憶する記憶部と、
前記波形解析結果に基づく前記構造物の固有振動数の前記固有振動数の基準値に対する変化率を算出するとともに、前記波形解析結果に基づく前記構造物の振動増幅率の前記振動増幅率の基準値に対する変化率とを算出する変化率算出部と、
前記変化率算出部が算出した前記固有振動数の変化率と前記振動増幅率の変化率とに基づき前記構造物の劣化の度合いを判定する判定部と
を備える劣化診断装置。
An input unit that measures a vibration waveform of a structure with a plurality of slave units, and inputs a waveform analysis result obtained by performing a predetermined waveform analysis process on the vibration waveforms measured by the plurality of slave units;
A storage unit for storing a reference value of the natural frequency of the structure and a reference value of the vibration amplification factor of the structure;
The rate of change of the natural frequency of the structure based on the waveform analysis result with respect to the reference value of the natural frequency is calculated, and the reference value of the vibration gain of the structure based on the waveform analysis result A rate of change calculation unit for calculating a rate of change with respect to
A deterioration diagnosis device comprising: a determination unit that determines a degree of deterioration of the structure based on the change rate of the natural frequency and the change rate of the vibration amplification factor calculated by the change rate calculation unit.
前記入力部が、前記複数の子器が前記振動波形に基づいて算出した前記構造物の減衰性に応じた値を前記波形解析結果としてさらに入力し、
前記記憶部が、前記構造物の減衰性に応じた値の基準値をさらに記憶し、
前記変化率算出部が、前記波形解析結果に基づく前記構造物の減衰性に応じた値と前記減衰性に応じた値の基準値に対する変化率をさらに算出し、
前記判定部が、前記変化率算出部が算出した前記固有振動数の変化率と前記振動増幅率の変化率と前記減衰性に応じた値の変化率とに基づき前記構造物の劣化の度合いを判定する
請求項1に記載の劣化診断装置。
The input unit further inputs, as the waveform analysis result, a value corresponding to the attenuation of the structure calculated by the plurality of slave units based on the vibration waveform,
The storage unit further stores a reference value of a value according to the attenuation of the structure,
The change rate calculation unit further calculates a change rate with respect to a reference value of a value corresponding to the attenuation value of the structure and a value corresponding to the attenuation property based on the waveform analysis result,
The determination unit determines the degree of deterioration of the structure based on the change rate of the natural frequency calculated by the change rate calculation unit, the change rate of the vibration amplification factor, and the change rate of a value corresponding to the damping property. The deterioration diagnosis device according to claim 1.
前記複数の子器が、所定のレベル以上の振動波形を検出した場合に、前記構造物の振動波形を所定時間計測し、かつ、その計測した振動波形に対して前記所定の波形解析処理を行った前記波形解析結果を前記所定の記憶装置に記憶する
請求項1または2に記載の劣化診断装置。
When the plurality of slave units detect a vibration waveform of a predetermined level or higher, the vibration waveform of the structure is measured for a predetermined time, and the predetermined waveform analysis processing is performed on the measured vibration waveform. The deterioration diagnosis apparatus according to claim 1, wherein the waveform analysis result is stored in the predetermined storage device.
前記複数の子器が、前記構造物の固定部に設置された1台と、前記構造物の揺れ部に設置された1台との合計2台である
請求項1から3のいずれか1項に記載の劣化診断装置。
4. The plurality of slave units is a total of two units, one unit installed at a fixed portion of the structure and one unit installed at a swinging unit of the structure. 5. Deterioration diagnosis apparatus according to 1.
複数の子器によって構造物の振動波形を計測し、かつ、前記複数の子器によってその計測した振動波形に対して所定の波形解析処理を行った波形解析結果を入力する入力部と、
前記構造物の固有振動数の基準値と前記構造物の振動増幅率の基準値とを記憶する記憶部と、
前記波形解析結果に基づく前記構造物の固有振動数の前記固有振動数の基準値に対する変化率を算出するとともに、前記波形解析結果に基づく前記構造物の振動増幅率の前記振動増幅率の基準値に対する変化率とを算出する変化率算出部と
を用い、
判定部によって、前記変化率算出部が算出した前記固有振動数の変化率と前記振動増幅率の変化率とに基づき前記構造物の劣化の度合いを判定する
劣化診断方法。
An input unit that measures a vibration waveform of a structure with a plurality of slave units, and inputs a waveform analysis result obtained by performing a predetermined waveform analysis process on the vibration waveforms measured by the plurality of slave units;
A storage unit for storing a reference value of the natural frequency of the structure and a reference value of the vibration amplification factor of the structure;
The rate of change of the natural frequency of the structure based on the waveform analysis result with respect to the reference value of the natural frequency is calculated, and the reference value of the vibration gain of the structure based on the waveform analysis result A rate of change calculation unit for calculating the rate of change with respect to
A deterioration diagnosis method in which a determination unit determines a degree of deterioration of the structure based on a change rate of the natural frequency and a change rate of the vibration amplification factor calculated by the change rate calculation unit.
構造物の振動波形を計測し、かつ、計測した振動波形に対して所定の波形解析処理を行った結果を波形解析結果として所定の記憶装置に記憶する複数の子器と、
前記複数の子器が記憶した前記波形解析結果を入力する入力部と、
前記構造物の固有振動数の基準値と前記構造物の振動増幅率の基準値とを記憶する記憶部と、
前記波形解析結果に基づく前記構造物の固有振動数の前記固有振動数の基準値に対する変化率を算出するとともに、前記波形解析結果に基づく前記構造物の振動増幅率の前記振動増幅率の基準値に対する変化率とを算出する変化率算出部と、
前記変化率算出部が算出した前記固有振動数の変化率と前記振動増幅率の変化率とに基づき前記構造物の劣化の度合いを判定する判定部と
を備える劣化診断システム。
A plurality of slave units for measuring a vibration waveform of the structure and storing a result of performing a predetermined waveform analysis process on the measured vibration waveform in a predetermined storage device as a waveform analysis result;
An input unit for inputting the waveform analysis results stored in the plurality of slave units;
A storage unit for storing a reference value of the natural frequency of the structure and a reference value of the vibration amplification factor of the structure;
The rate of change of the natural frequency of the structure based on the waveform analysis result with respect to the reference value of the natural frequency is calculated, and the reference value of the vibration gain of the structure based on the waveform analysis result A rate of change calculation unit for calculating a rate of change with respect to
A deterioration diagnosis system comprising: a determination unit that determines a degree of deterioration of the structure based on the change rate of the natural frequency and the change rate of the vibration amplification factor calculated by the change rate calculation unit.
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