JP2020143999A - 鋼管柱劣化予測システム - Google Patents

Abstract

【課題】鋼管柱の点検にかかる労力をできるだけ削減しつつ、個人差が介在する余地をできるだけ排除しながら、折損防止に間に合うように鋼管柱の建て替え工事の計画と運用ができるようにする。【解決手段】鋼管柱１と近傍に設けた照合電極３０との間の電位差を測定して蓄積し、電位差の変遷から未来の電位差を算出して、鋼管柱１の建て替えが必要となる建て替え時期を求めるシステムを構築する。【選択図】図１

Description

この発明は、鋼管柱の劣化による状態変化を自動的に観測し、適切な建て替え時期を予測する方法に関する。

鋼管柱は、街中で電線や通信線を支持するために用いられるいわゆる電柱や、通信アンテナの固定、スピーカーや看板の固定など、様々な用途のために立てられている。鋼管柱は、構造や重量の点からコンクリート柱に比べて輸送や導入がしやすく、設置できる箇所は多岐に亘っている。ほとんどの場合、屋外に設置されている。

屋外に設置されている鋼管は風雨や日光、温度差などの様々な環境要因を受けて劣化する。腐食が進むと新設時の耐荷力を満たせなくなり、折損に至る事例がある。鋼管柱が折れると、支えられていた通信線等が破断して停電や通信断が起きるなど、様々な問題が生じる。このため、鋼管柱を設置する業者は折損事故を撲滅すべく、設置箇所へ人員が出向いて現地で目視点検により劣化判定を実施し（例えば非特許文献１）、劣化が進んでいると判定したものは折損に至る前に建て替え工事を実施している。

ただし、鋼管は地上部分だけでなく、地面に埋もれている部分も地面内部の酸性度や地下水の影響を受けて徐々に劣化していく。地面内部の状況を地上から目視で確認することは極めて難しい。これに対して、鋼管と、鋼管から少しずつ離れた地点の地面との間の電位差を測定することで、地表からの深さが異なる箇所の鋼管表面の状態を測定する手法が知られている（例えば非特許文献２）。

効率的な設備運営に向けた地際腐食鋼管柱の点検方法、テクニカルソリューション NTT技術ジャーナル ２０１５．４ P81-84 阿部 健、他６名、「土壌中に縦埋めされた亜鉛めっき鋼管柱の健全度評価法の開発」、さび、日本防食工業株式会社、平成２９年１月、第１５０号、p.5-9

しかしながら、鋼管柱は全国各地に膨大な数が設置されており、点検にかかる時間と費用も膨大である。一方で、設備点検技術を持つ土木技術者の人数は減少傾向にある。このため、やがては点検が追いつかなくなる可能性が高い。

また、多数の技術者が手分けして点検を行うため、人による判断の個人差が生じる可能性は無視できない。また、鋼管柱の状況次第では見落としが発生するおそれもある。このため、建て替え工事が必要になっているはずの鋼管が次回の点検まで見過ごされてしまうこともあった。

さらに、点検で建て替え工事が必要になったと分かってから準備したのでは、鋼管の建て替えが実際に行われるまでのタイムラグの間に折損が起きる可能性もあった。

そこでこの発明は、鋼管柱の点検にかかる労力をできるだけ削減しつつ、個人差が介在する余地をできるだけ排除しながら、折損防止に間に合うように鋼管柱の建て替え工事の計画と運用ができるようにすることを目的とする。

この発明は、
鋼管柱に取り付ける腐食検知デバイスと、前記腐食検知デバイスからデータを受け取る判定サーバとを有し、
前記腐食検知デバイスは、
前記腐食検知デバイス本体からケーブル接続され、前記鋼管柱付近の土壌に設置可能な照合電極と、
前記照合電極と前記鋼管柱との間の電位差を測定する電圧計と、
を有し、
前記判定サーバは、
最新の前記電位差を含む属性情報を用いて、当該鋼管柱の建て替えの必要の有無を判定する劣化判定部と、
過去の前記電位差の変遷から未来の前記電位差を算出する腐食速度判定部と、
前記未来の前記電位差から当該鋼管柱の建て替えが必要となる建替時期を求める腐食時期判定部と、
を実行する
鋼管柱劣化予測システムにより、上記の課題を解決した。

前記鋼管柱は主に亜鉛めっきにより保護されている。前記鋼管柱が劣化していくとともにこの亜鉛メッキ層が剥がれて、鋼管自体が酸化していくことで、表面の電極電位が上がっていく。従って、鋼管柱の電極電位によって劣化の進行を把握することができる。この表面の電極電位を、前記鋼管柱付近に設置した照合電極との間の電位差として測定する。最新の前記電位差は現在の最新情報であり、この値が所定の閾値を超えていたら、現時点において速やかな前記鋼管柱の建て替えが必要となることがわかる。ただし、前記電位差は前記照合電極の設置された箇所との電位差であるため、前記閾値は一定の値ではなく、前記鋼管柱の設置環境に合わせた調整が望ましい。

一方、過去の前記電位差の変遷から、未来の前記電位差を算出する。未来において、当該鋼管柱の建て替えが必要となる程度にまで劣化が進行する時期を、前記未来の前記電位差から求める。これにより、ほとんどのケースにおいて緊急に建て替えをするのではなく、将来のどの段階で建て替えをすればよいのかの計画を事前に立てておくことができる。

さらにこの発明にかかる鋼管柱劣化予測システムは、
前記腐食検知デバイスが、前記鋼管柱の根元を含む写真を撮影可能なカメラ部をさらに有し、
前記判定サーバが、前記写真について画像認識により土壌の判別を行う土壌判定部を実行する実施形態が選択できる。

前記電位差の基準となる前記照合電極側の電位は、前記鋼管柱が設置された土壌の状態により上下する。例えば種種の土であったり、アスファルトであったり、コンクリートである。しかも劣化予測は年単位の変遷によるため、設置後に土面がアスファルトで覆われたりするといった変化が起こりうる。このため、カメラ部でその時点における土壌の状態を撮影し、その撮影した写真を画像認識によって判別することで、状態の変化に応じて現在の土壌の状態を把握することができる。

さらにこの発明にかかる鋼管柱劣化予測システムは、
前記判定サーバが、
個々の前記鋼管柱について、前記電位差の履歴と、設置場所に関する情報とを有する鋼管柱管理データベースと、
個々の前記鋼管柱が設置される地域を環境によって区別するエリア情報を記録するエリア情報データベースとを有し、
前記エリア情報から、当該地域を前記設置場所とする前記鋼管柱の前記電位差の履歴に関する情報を参照可能であり、
前記腐食速度判定部、前記腐食時期判定部、又はその両方の実施にあたり、前記設置場所が属する前記エリア情報から参照される、前記電位差の履歴に関する情報を参照して実行する実施形態が選択できる。

前記鋼管柱の劣化速度は前記鋼管柱が設置された地域の環境によって大きく影響を受ける。例えば、塩害を起こす海からの距離や、周辺の緑地率、田園や山間部や都市部などの区別などが大きく影響する。このため、設置された環境と同一又は類似の環境で過去に測定された前記鋼管柱の前記電位差の履歴を参照することで、未来の前記電位差の予測精度を向上させることができる。特に、同一の地域にある他の前記鋼管柱の履歴は好適な補正用データとして参照できる。

さらにこの発明にかかる鋼管柱劣化予測システムは、
前記腐食検知デバイスが、傾きを計測する傾き検出センサを有し、
前記劣化判定部、前記腐食速度判定部、前記腐食時期判定部、又はそれらの複数の実施にあたり、前記傾きを参照する実施形態が選択できる。

前記鋼管柱が劣化していくと、場合によっては具体的に傾いて来る。この傾きが進むほど劣化が進んでいるので、判定の際の参考とすることで、より正確な未来予測や判定が可能になる。

この発明により、鋼管柱が設置された現地へ技術者が目視で点検にいかなくても、電位測定による定量的な劣化判定ができ、将来的にどのタイミングで鋼管柱を建て替えなければならないかの予測が立てられる。これにより、数少ない技術者を的確に派遣して、折損前に建て替える運用が実現できる。

この発明にかかる鋼管柱劣化予測システムの実施形態例の機能ブロック図 腐食検知デバイスを鋼管柱に取り付ける際の形態例 エリア情報ごとの腐食速度の違いを示す例図 電位差の変遷から腐食速度と建替時期Ｔを算出する際の例図 この発明にかかる鋼管柱劣化予測システムの実行前の準備段階のフロー例図 この発明にかかる鋼管柱劣化予測システムの実行手順のフロー例図 鋼管柱管理データベースの例を示すテーブル 図６の続きのフロー例図 （ａ）あるエリアにおける電位差の変遷から近似直線を求め閾値に到達する時期を求めるグラフ、（ｂ）（ａ）とは違うエリアにおけるグラフ

以下、この発明について、実施形態例を挙げて説明する。この発明は、屋外に設置された鋼管柱１の劣化に関する情報を測定し、建て替えが必要なタイミングを予測する鋼管柱劣化予測システム、鋼管柱劣化予測方法と、鋼管柱劣化予測システムを構成する装置、及びそれらを実行するためのプログラムである。

図１に、この発明にかかる鋼管柱劣化予測システム１１の実施形態例の機能ブロック図を示す。この発明にかかる鋼管柱劣化予測システム１１は、腐食検知デバイス１２と、判定サーバ１３と、検証用端末１４を有する。

腐食検知デバイス１２は、個々の鋼管柱１に取り付けられ、継続的にデータを取得して鋼管柱１の劣化を監視する。腐食検知デバイス１２を鋼管柱１に取り付けた状態の例を図２に示す。この腐食検知デバイス１２は、上部設置機器２１と下部埋設機器２２とに分かれており、ケーブル２３で接続されている。

上部設置機器２１は鋼管柱１の地上から離れた箇所に取り付ける。関係者以外の人間が誤って操作できないような高さＬに設置されていることが望ましい。高さＬは地上から３ｍ以上の高さであるとよく、管理用の足場ボルト２が設けてある高さであると、設置しやすく好ましい。一方、下部埋設機器２２は、鋼管柱１の近傍に取り付け、少なくとも土壌に接触しているように設置する。具体的には、地上に設置して地表に接触させてもよいし、土中に埋設させてもよい。土中に埋設した方が環境の変化を受けにくく、後述する電位差の履歴による予測がしやすくなる。図２では土中に埋設させた形態を示す。上部設置機器２１と下部埋設機器２２との間のケーブル２３は、電位差を測定するための回路を形成するものである。このケーブル２３が劣化してしまうと後述する予測は困難になるため、ケーブル本体は何らかの保護管に包まれていると好ましい。ケーブル本体は長期間経過しても破断しないものが望ましく、例えばＣＶ線（架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル）などの一般に用いられる電力ケーブルを採用することができる。

下部埋設機器２２は、地面または土中に接触する照合電極３０を有する。照合電極３０により電位を測定する点は、鋼管柱１と接触しておらず、なおかつ、出来るだけ近い箇所であると好ましい。照合電極３０は電位の変化が少なく、電位が安定した電極であればよく、種類は特に限定されないが、例えば、亜鉛電極や、銅／飽和硫酸銅水溶液電極が好適に用いることができる。ただし、長期間に亘って放置するため、電解質の流出をできるだけ少なくしたものを用いるのが望ましい。

上部設置機器２１は、鋼管柱１の足場ボルト２に対して電気的に接触できる設置部３１を有する。足場ボルト２は、鋼管柱１に作業員が登る際に足場として用いる金属製のボルトであり、複数本が鋼管柱１の外周に高さを交互にずらして取り付けられている。多くの場合、梯子や脚立がなければ手足が届かない高さに設けてあり、関係者以外が容易に利用できないようにしてある。足場ボルト２は鋼管柱１に対して金属同士が接触しているため、足場ボルト２に電気的に接続すると、鋼管柱１とも電気的に接続できる。設置部３１は足場ボルト２に電気的な接続が可能な状況を保持できればよい。具体的には、ケーブルの先端に取り付けられたクリップなどでもよいし、足場ボルト２に対してソケットのように取り付けるものでもよい。

上部設置機器２１は、照合電極３０と設置部３１との間の電位差を測定する電圧計３２を有する。この電圧計３２による測定を定期的に行い、測定した電位差のデータを、通信部３３を介して判定サーバ１３へ送信する。

上部設置機器２１は、判定サーバ１３へデータを送信可能な通信部３３を有する。有線接続でも無線接続でもよい。その鋼管柱１に通信線が配されている場合には当該通信線を用いて送信できるようにしたり、当該通信線と並行して専用線を引いて接続してもよい。一方、その鋼管柱１に取り付ける設備が独立して稼働するものであったりする場合など、通信線を引くことが難しい場合や、配線の都合上接続が難しい場合などは、移動体通信網などを用いた無線接続を行うとよい。通信部３３が送信するデータは、上記の電位差の他、後述するカメラ部３４、加速度センサ３５によるデータも送信する。

上部設置機器２１は、鋼管柱１の根元付近の写真を撮影可能なカメラ部３４を有すると好ましい。根元付近とは、鋼管柱１の下部埋設機器２２が取り付けられた箇所を含む。照合電極３０が接触している場所が、どのような土か、あるいはアスファルト、コンクリートなどのいずれの材質であるかによって、照合電極３０が基準となる電位が変わり、それによって鋼管柱１との間の電位差も変わってくるからである。判定サーバ１３では後述する土壌判定部４５が、送信された写真を画像認識により判定して、土、アスファルト、コンクリートのいずれかであるか、又はどのような土であるかを判定する。周辺の道路工事や土壌工事によってアスファルトやコンクリートが新たに敷かれたり、逆に土壌を露出させたりするように変化することもあるため、前記電位差の測定の度に撮影することが望ましい。

上部設置機器２１は、傾きを計測する傾き検出センサを有すると好ましい。図１の実施形態では傾き検出センサとして、加速度センサ３５を設けている。鋼管柱１の根元付近が劣化していくと、わずかながら鋼管柱１が傾くことがある。鋼管柱１を設置している土壌の強度にもよるが、傾きが拡大していくと、鋼管柱１の劣化が進行している可能性が極めて高い。このため、鋼管柱１の傾きのデータは、劣化の判定や腐食速度の算出の際に参照する数値として有用である。

また、上部設置機器２１は、電圧計３２，カメラ部３４，加速度センサ３５で取得したデータを一時的、又は恒久的に記録しておく記憶部３６を有する。記憶部３６は磁気ディスクや半導体メモリなどの一般的な記憶装置を用いることができる。また、この記憶部３６には、腐食検知デバイス１２の識別番号や、取り付けられた鋼管柱１の識別番号、所在地情報などを記憶しておいてもよい。判定サーバ１３へデータを送信する際には、少なくともどの腐食検知デバイス１２から送信されたデータであるのかを判別できるようにするため、これらのなんらかの識別番号とともに送信するとよい。

また、上部設置機器２１は、上記の電圧計３２，カメラ部３４、加速度センサ３５、通信部３３などを制御し、データを記録し、送信する処理部３７を有する。処理部３７は一般的な演算装置を採用することができ、所定のプログラムに沿って上記の上部設置機器２１の処理をプログラムとして実行する。

さらに、図示しないが上部設置機器２１は日時を取得可能な時計部を有する。測定したデータの測定日時を記録する際に用いる。

判定サーバ１３は、鋼管柱１から離れた場所に設置されたサーバである。インターネット上、又は事業者ネットワーク上に設置され、多数の腐食検知デバイス１２から送られたデータを集約して判定を行う。

判定サーバ１３は、個々の腐食検知デバイス１２を設置した鋼管柱１を管理するための鋼管柱管理データベース５１を有する。鋼管柱管理データベース５１には、腐食検知デバイス１２を設置した鋼管柱１の所在地、エリア情報、鋼管柱１の識別番号、鋼管柱１の種類、鋼管柱１の建柱年度、鋼管柱１の長さや耐荷重などの仕様、アースの有無、支線の有無など、取り付けた鋼管柱１に関する情報を有していると管理や判定の際に有用である。

また、鋼管柱管理データベース５１には、鋼管柱１に設置した腐食検知デバイス１２を管理するための情報を有する。個々の腐食検知デバイス１２自体の識別番号と、腐食検知デバイス１２を取り付けた鋼管柱１の識別番号と紐付ける情報を有する。また、個々の腐食検知デバイス１２で測定された電位差、写真、傾きなどのデータの履歴を有する。個々の履歴は日時情報を有しており、時系列に従った解析が可能であるように保存される。さらに、判定結果や後述する腐食速度、建替時期等を記録していてもよいし、識別番号で紐付けられた他のデータベースに記録していてもよい。

なお、鋼管柱管理データベース５１は、鋼管柱１自体に関する情報と、取り付けられた腐食検知デバイス１２に関する情報とにデータベースが分かれていてもよい。この場合、鋼管柱１の識別番号と腐食検知デバイス１２の識別番号を共通させたり、または連携させたりすることで、相互参照可能にするとよい。

さらに、判定サーバ１３は、鋼管柱１が設置された環境をほぼ同一とみなせる地域ごとに区切ったエリア情報を管理するエリア情報データベース５３を有していてもよい。ここでいう環境は、塩害の条件となる海からの距離や、酸素濃度やＮＯｘ濃度、ＳＯｘ濃度が異なってくる田園地帯や山間部や都市部であるかといった自然や工場立地などによる環境の違いである。前記エリア情報の区分けとしては、概ね市町村レベルでの区分を基礎とし、同一市町村内でも環境の違いが大きい場合にはさらに細分化するとよい。また、交通量の多い国道沿いなど、他と大きく異なる場合にはさらに細かく細分化してもよい。具体的には、鋼管柱１の劣化が類似の挙動を示す範囲を一つのエリア情報として管理すると判定や予測の精度を向上させやすい。個々のエリア情報には、腐食速度に関するパラメータが含まれていると後述する判定の際に利用しやすい。

前記エリア情報による腐食速度の違いの区分例を図３に示す。それぞれのグラフの横軸は時間経過、縦軸は電位差である。エリアＡはエリアＢ，Ｃに比べて電位差が上昇する傾きが大きい。これは腐食が激しい速度で進んでいることを示しており、このエリアＡは腐食速度に関するパラメータを高く設定するとよい。これはすなわち、このエリアＡに設置された他の鋼管柱も、ある程度類似した高い速度で腐食が進むであろうことを示している。これに対してエリアＢ，Ｃは比較的傾きが小さい。個々のデータで見るとエリアＣの鋼管柱（８）はエリアＢの鋼管柱（５）よりも傾きが小さいくらいであるが、同じエリアＣに属する鋼管柱（７）及び（９）がやや傾きが大きいため、全体としてエリアＣの方がエリアＢよりも腐食速度に関するパラメータを高く設定するとよい。

判定サーバ１３は、個々の鋼管柱１から送信された電位差を含む属性情報を用いて、当該鋼管柱１の建て替えの必要の有無を判定する劣化判定部４１を有する。ここでいう建て替えの必要の有無とは、速やかに建て替えなければ折損のおそれがある、緊急性の高い状況であるか否かの判定である。たとえば、電位差が所定の閾値を超過している場合は、表面のメッキだけではなく鋼管柱本体が著しく腐食していると判断されるので建替の必要があると判断する。また、傾き検出センサによる傾きが何十度にもなり、明らかに折損や倒壊のおそれがある場合は建替の必要があると判断する。さらに、腐食の進行を示す電位差の時間に対する傾きが所定の閾値を超えたら、鋼管柱１の表面保護層が破れて腐食が一気に進んだと判断する。これらの要素を個々に判断し、一つでも条件に合致したら建て替えの必要があると判定してもよいし、それぞれのパラメータを複合的に計算して判定してもよい。

判定サーバ１３は、過去の前記電位差の変遷から未来の前記電位差を算出する腐食速度判定部４２を有する。基本的には、現在の電位差から過去の電位差を引いた値を、測定期間で割ることで、腐食速度が算出できる。ただし、基準となる過去の電位差は、初期値を利用してもよいし、所定の期間が経過した場合は、５年前や１０年前など、所定の期間前のある時点における値を利用してもよい。長期間環境が安定している環境にある鋼管柱の場合、初期のほとんど変動のないデータを含めると、実際に腐食し始めてからの腐食速度が十分な精度で得られない場合があるからである。いずれにせよ、得られた腐食速度に未来のある時点までの時間を乗算した値を、現在の電位差に加算すると、当該未来のある時点での電位差を予測して算出することができる。なお、ここに記載した未来の前記電位差を算出する方法はあくまでも一例であり、別のパラメータを含めて精度を高めてもよいし、処理を軽減するために簡略化した計算方法で求めてもよい。ただし、少なくとも過去の電位差の変遷を利用した計算方法である。

また、電位差と共に、その他のデータを参照してもよい。例えば前記傾き検出センサ（加速度センサ３５）の傾きの現在の値や、傾きの変遷などを参照し、それらの値が高ければ腐食速度の値を補正してもよい。また、前記エリア情報を参照して、その鋼管柱１が設置されているエリア情報における腐食速度のパラメータを反映させてもよい。

判定サーバ１３は、前記未来の電位差から当該鋼管柱１の建て替えが必要となる建替時期を求める腐食時期判定部４３を有する。腐食速度判定部４２で未来の電位差を求めることで、この未来の電位差が、その環境において鋼管柱１の折損のおそれがあるため建て替えの必要があると判断される閾値に到達する時期を求めることができる。その例を図４を用いて説明する。横軸は時間経過、縦軸は電位差、実線は電位差をプロットした折れ線グラフである。初期値から現在の電位差までの値を所要期間で割ることで、破線で示す未来予測線の傾きを求めることができる。初期値を通り求めた傾きである一次直線を外挿すると、閾値を示す破線に到達する時期Ｔが算出される。この時期Ｔをそのまま建替時期としてもよいし、実際に建替を行うタイミングは、この時期Ｔよりも前で、技術者を派遣できる時期を適宜選ぶことが出来る。

判定サーバ１３は腐食検知デバイス１２から送られた写真について、画像認識により土壌の判別を行う土壌判定部４５を有するとよい。土壌判定部４５としては、例えばニューラルネットワークに土の地面やコンクリートの地面、アスファルトの地面などの地面の写真を多数読み込ませてトレーニングして、土壌の種類を判別可能にしたものを用いることができる。その他、土壌の種類を人の目に寄らずに判別できるものであれば、仕組みは特に限定されない。判定サーバ１３は腐食検知デバイス１２から写真が送られてきたら、適宜この土壌判定部４５で判定して、現在の時点における土壌の状態を確認し、鋼管柱管理データベース５１における土壌環境の値を更新する。

鋼管柱劣化予測システム１１は、判定サーバ１３での判定結果を表示するための検証用端末１４を有する。少なくともディスプレイを有しており、腐食速度のグラフや、判定結果を示す表、調べようとする鋼管柱１の選択など、操作に必要な情報を表示できる。具体的には、一般的なパソコン、スマートフォンなどを利用することができ、ネットワークを介して判定サーバ１３にアクセスできる。判定サーバ１３はこの検証用端末１４からのアクセスに答えるため、webサーバ機能か、またはそれに類する機能を有していることが望ましい。判定サーバ１３は検証用端末１４からのアクセスに応じて、鋼管柱管理データベース５１のデータや判定結果の一部や、建替時期を表示するようにデータ送信する。

この発明にかかる鋼管柱劣化予測システム１１が実行する鋼管柱劣化予測方法の具体的なフローを図５を用いて説明する。まず（Ｓ１０１）、判定サーバ１３側の準備をする（Ｓ１０２）。腐食検知デバイス１２を取り付けようとする鋼管柱１のデータを鋼管柱管理データベース５１に入力する。このとき、取り付けようとする腐食検知デバイス１２の識別番号を、鋼管柱１の識別番号に直接又は間接に紐付けておく。その上で、監視したい鋼管柱１に腐食検知デバイス１２を取り付ける（Ｓ１０３）。このとき、下部埋設機器２２を鋼管柱１近くの土中に埋設し、設置部３１を鋼管柱の足場ボルト２に取り付ける。カメラ部３４は下部埋設機器２２が埋まった地面付近を撮影するようにし、電圧計３２の定期的な測定とともに、写真撮影を行うように設定する。また、加速度センサ３５を取り付け、鋼管柱１の傾きを検出できるようにする。電圧計３２による電位差と、写真と、傾きとを、測定した時間データとともに、判定サーバ１３に送信できるようにしておく。判定サーバ１３は送信されたデータを、鋼管柱管理データベース５１の個々の鋼管柱１のデータと紐付けて記録する（Ｓ１０４）。

なお、システムへの登録開始（Ｓ１０１）より前に、土壌判定部４５のニューラルネットワークによるトレーニングを完了させておき、土壌判定部４５を実行可能にしておくと好ましい。

次に、実際の判定を行う手順について、図６を用いて説明する。まず（Ｓ２０１）、それぞれの鋼管柱１において、腐食検知デバイス１２が、定期的に測定を行う。測定は、電圧計３２による電位差測定（Ｓ２０２）と、カメラ部３４による土壌撮影（Ｓ２０３）と、加速度センサ３５による傾き測定（Ｓ２０４）である。これらのデータをまとめて判定サーバ１３に送信する（Ｓ２０５）。

データを受信した判定サーバ１３は、撮影された土壌の写真を土壌判定部４５で判定し、土壌環境を決定する（Ｓ２１１）。電位差、傾きデータとともに、土壌環境の値を鋼管柱管理データベース５１に登録する（Ｓ２１２）。鋼管柱管理データベース５１のデータ例を図７に示す。なお、この段階では現在の健全度は判定されていない。また、腐食度データも算出されていない。エリア情報はサービスの初期段階では確定していないが、システムの運用が長期間に亘ると、当該エリア情報の腐食速度の平均値などが算出可能になり、このセルに腐食速度を示す後述する近似直線のパラメータを入力可能となる。建て替え目安時期もこの段階ではまだ未入力である。

判定サーバ１３は登録された鋼管柱管理データベース５１の値を用いて劣化判定部４１を実行し、「現在の健全度」を判定する（Ｓ２１３）。図７を例にとって判定例を説明する。電柱Ａは傾きデータが３５度に達しており、該当する鋼管柱１は既に倒れかかっていると判断される。例えば２０度であれば速やかな倒壊のおそれあり、と判断する。また、電位差データはここではＶ単位を例に示している。土壌環境が土で、電位差がある閾値を超えていたら、折損の危険があるため、緊急で建て替えが必要であると判断する（Ｓ２１３→劣化）。その状況を「劣化」と判定する。この場合、判定サーバ１３は検証用端末１４に対して、当該鋼管柱１は建て替えが必要である旨を出力させる（Ｓ２１４）。一方、全く腐食が見られない状態から折損の危険はないが腐食している状態までを「健全」と判定する。電柱Ｂや電柱Ｃは前記の閾値に達しておらず、速やかな建て替えが必要ではない「健全」と判定され、将来的な予測へと移る（Ｓ２１３→健全）。ここからは、図８に記載のエリア情報有無判定以降の手順へと移る。

次に、エリア情報データベース５３に、当該鋼管柱１が設置された設置箇所と同一のエリアにおいて他に腐食検知デバイス１２を設置して得られたデータ（以下、「エリア情報」という）があるか否かを判定する（Ｓ２２０）。存在するのであれば（Ｓ２２０→有り）、そのエリア情報を取得する（Ｓ２２１）。このエリア情報は、個々の腐食検知デバイス１２が測定した電位差データだけでなく、その腐食検知デバイス１２が設置された鋼管柱１の建柱年度と、電柱種別の情報も含む。一方、建て替え時期の判定をしようとする鋼管柱１について、建柱年度と電柱種別の情報も、エリア情報データベース５３から取得する（Ｓ２２２）。なお、Ｓ２２０及びＳ２２１とＳ２２２とは、順番が前後していてもよい。

その上で、エリア情報を解析して、当該エリアにおける腐食速度を算出する。この算出の例を図９（ａ）（ｂ）に示す。判定サーバ１３は腐食速度判定部４２を実行し、エリア情報における電位差データを建柱されてからの時間Ｔに対する値として入力し、個々の鋼管柱１についての電位差の変遷を示す線を求める。これらの線を収束させた近似直線を最小二乗法などの手法により求める。この近似直線の傾きが腐食速度となる（Ｓ２２３）。次に、今度は建て替え時期を判定しようとする鋼管柱１の電位差データの変遷を、この近似直線と比較して、誤差が少なくなるように補正をかけてプロットする。プロットしたら、現在の値と、近似直線における閾値に到達する時間Ｔまでの時間の差から、腐食時期判定部４３が建替時期を計算する（Ｓ２２４）。なお、このとき、し線やアースの有無など、電柱の状態により閾値となる電位差も変化するため、電柱種別を元に電位差に補正をかけると予測の精度を向上させることができる。最終的には検証用端末１４に、当該鋼管柱１の建替時期を出力する（Ｓ２２５）。

この近似直線はエリアによって大きく異なる。図９（ａ）（ｂ）では傾きも基準値も異なる。これは、土壌が違えば電位差の基準値も異なるし、空気中の酸性物質濃度や塩害の危険性次第でも、建て替えの緊急性が異なってくるからである。海に近い場合は塩害の影響もあり、火山や温泉地が近い場合は硫黄化合物その他の影響を受ける。

なお、上記の例での腐食速度判定部４２及び腐食時期判定部４３では参照するデータと判定するデータのどちらについても一旦変遷を示す線を求めてから近似させて判定したが、手順上はこれに限るものではなく、電位データの変遷を用いて閾値に到達する建替時期が算出できれば、線をプロットする必要はなく、数値上の解析で行ってよい。また、算出手順も上記の手順に限定されるものではない。

一方、当該鋼管柱１が設置された設置箇所と同一のエリアに設置された腐食検知デバイス１２のデータ（エリア情報）が存在していなければ（Ｓ２２０→無し）、属性が似たような状況にあるエリアの腐食検知デバイス１２のデータ（図中「エリア属性情報」と記載する。）を参照する（Ｓ２３１）。ここで似たような状況にあるエリア情報とは、マップデータ等を参照したり、海岸からの距離、土壌の状態、大気の酸素濃度など、その他の地形上、気象上のデータを参照して判断してよい。また、システムを実行する前に、サービス提供区域中の区域毎の類似性を予め設定しておいてもよい。判定サーバが実行する腐食速度判定部４２は、似たような状況にあるエリア属性情報を参照して、Ｓ２２２と同様に判定しようとする鋼管柱１の建柱年度や電柱種別を取得して（Ｓ２３２）、Ｓ２２３と同様に腐食速度を決定する（Ｓ２３３）。腐食時期判定部４３は、Ｓ２２４と同様に建替時期を計算し（Ｓ２３４）、建替時期を出力する（Ｓ２３５）。

１ 鋼管柱
２ 足場ボルト
１１ 鋼管柱劣化予測システム
１２ 腐食検知デバイス
１３ 判定サーバ
１４ 検証用端末
２１ 上部設置機器
２２ 下部埋設機器
２３ ケーブル
３０ 照合電極
３１ 設置部
３２ 電圧計
３３ 通信部
３４ カメラ部
３５ 加速度センサ
３６ 記憶部
３７ 処理部
４１ 劣化判定部
４２ 腐食速度判定部
４３ 腐食時期判定部
４５ 土壌判定部
５１ 鋼管柱管理データベース
５３ エリア情報データベース

Claims (7)

1. 鋼管柱に取り付ける腐食検知デバイスと、前記腐食検知デバイスからデータを受け取る判定サーバとを有し、
   前記腐食検知デバイスは、
   前記腐食検知デバイス本体からケーブル接続され、前記鋼管柱付近の土壌に設置可能な照合電極と、
   前記照合電極と前記鋼管柱との間の電位差を測定する電圧計と、
   を有し、
   前記判定サーバは、
   最新の前記電位差を含む属性情報を用いて、当該鋼管柱の建て替えの必要の有無を判定する劣化判定部と、
   過去の前記電位差の変遷から未来の前記電位差を算出する腐食速度判定部と、
   前記未来の前記電位差から当該鋼管柱の建て替えが必要となる建替時期を求める腐食時期判定部と、
   を実行する
   鋼管柱劣化予測システム。
2. 前記腐食検知デバイスが、前記鋼管柱の根元を含む写真を撮影可能なカメラ部をさらに有し、
   前記判定サーバが、前記写真について画像認識により土壌の判別を行う土壌判定部を実行する
   請求項１に記載の鋼管柱劣化予測システム。
3. 前記判定サーバが、
   個々の前記鋼管柱について、前記電位差の履歴と、設置場所に関する情報とを有する鋼管柱管理データベースと、
   個々の前記鋼管柱が設置される地域を環境によって区別するエリア情報を記録するエリア情報データベースとを有し、
   前記エリア情報から、当該地域を前記設置場所とする前記鋼管柱の前記電位差の履歴に関する情報を参照可能であり、
   前記腐食速度判定部、前記腐食時期判定部、又はその両方の実施にあたり、前記設置場所が属する前記エリア情報から参照される、前記電位差の履歴に関する情報を参照して実行する請求項１又は２に記載の鋼管柱劣化予測システム。
4. 前記腐食検知デバイスが、傾きを計測する傾き検出センサを有し、
   前記劣化判定部、前記腐食速度判定部、前記腐食時期判定部、又はそれらの複数の実施にあたり、前記傾きを参照する請求項１乃至３のいずれかに記載の鋼管柱劣化予測システム。
5. 鋼管柱付近の土壌に設置された照合電極と前記鋼管柱との間の電位差を測定する電圧計を有する腐食検知デバイスから前記電位差を送信され、
   最新の前記電位差を含む属性情報を用いて、当該鋼管柱の建て替えの必要の有無を判定する劣化判定部と、
   過去の前記電位差の変遷から未来の前記電位差を算出する腐食速度判定部と、
   前記未来の前記電位差から当該鋼管柱の建て替えが必要となる建替時期を求める腐食時期判定部と、を実行する判定サーバ。
6. 鋼管柱付近の土壌に設置された照合電極と前記鋼管柱との間の電位差を測定するステップ、
   最新の前記電位差を含む属性情報を用いて、当該鋼管柱の建て替えの必要の有無を判定するステップ、
   過去の前記電位差の変遷から未来の前記電位差を算出するステップ、
   前記未来の前記電位差から当該鋼管柱の建て替えが必要となる建替時期を求めるステップ、
   を実行する、鋼管柱劣化予測方法。
7. コンピュータを、請求項５に記載の判定サーバとして実行させるためのプログラム。

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