JP2020187023A - State detection device, state detection method, and building diagnosing device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、状態検知装置、状態検知方法、および建造物診断装置に関する。 The present disclosure relates to a state detection device, a state detection method, and a building diagnostic device.
従来、建造物(例えば、橋梁、ビル等)の状態をセンシングする状態検知センサからセンシングの結果を示す情報を受け取り、その情報に基づいて建造物の状態を診断する装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there is known a device that receives information indicating a sensing result from a state detection sensor that senses the state of a building (for example, a bridge, a building, etc.) and diagnoses the state of the building based on the information (for example). , Patent Document 1).
特許文献1の装置は、消費電力を抑えるために、状態検知センサに常時電源を供給せずに、建造物の温度や周囲の温度の変化量が閾値を越えた場合に、状態検知センサに電源を供給する。そして、状態検知センサは、供給された電源を用いて建造物の状態をセンシングする。
In order to reduce power consumption, the device of
しかしながら、特許文献1の装置は、一時的に大きな外力が加わる建造物のモニタリングには適していない。このような建造物としては、例えば、車両等が走行する橋梁(例えば、道路橋、鉄道橋等)が挙げられるが、温度の変化量が橋梁に与える影響は小さい。よって、温度の変化量に基づいて行われたセンシングの結果を用いても、橋梁の状態(例えば、損傷等の状態)を適切に診断することはできない。
However, the device of
本開示の一態様の目的は、消費電力を抑制でき、かつ、建造物の状態の適切な診断の実現に寄与することができる状態検知装置、状態検知方法、および建造物診断装置を提供することである。 An object of one aspect of the present disclosure is to provide a state detection device, a state detection method, and a building diagnosis device capable of suppressing power consumption and contributing to the realization of appropriate diagnosis of the state of a building. Is.
本開示の一態様に係る状態検知装置は、建造物に取り付けられ、前記建造物の状態を検知する状態検知センサと、前記建造物の振動に基づいて発電を行う電源部と、前記状態検知センサおよび前記電源部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記発電による電圧が第1閾値を超えた場合に、前記状態検知センサに電力を供給して前記状態検知センサを駆動させ、前記状態検知センサから受け取った検知結果を示す信号に基づいて、前記建造物の状態の診断に用いられる状態情報を取得する。 The state detection device according to one aspect of the present disclosure includes a state detection sensor that is attached to a building and detects the state of the building, a power supply unit that generates electricity based on the vibration of the building, and the state detection sensor. And a control unit that controls the power supply unit, and the control unit supplies power to the state detection sensor to drive the state detection sensor when the voltage generated by the power generation exceeds the first threshold value. Then, based on the signal indicating the detection result received from the state detection sensor, the state information used for diagnosing the state of the building is acquired.
本開示の一態様に係る建造物診断装置は、本開示の一態様に係る状態検知装置と、前記状態検知装置から受信した状態情報に基づいて、建造物の状態の診断を行う診断装置と、を有する。 The building diagnostic device according to one aspect of the present disclosure includes a state detection device according to one aspect of the present disclosure, a diagnostic device that diagnoses the state of a building based on state information received from the state detection device, and the like. Has.
本開示の一態様に係る建造物診断方法は、建造物に取り付けられ、前記建造物の状態を検知する状態検知センサと、前記建造物の振動に基づいて発電を行う電源部と、を有する装置が行う状態検知方法であって、前記発電による電圧が第1閾値を超えた場合に、前記状態検知センサに電力を供給して前記状態検知センサを駆動させ、前記状態検知センサから受け取った検知結果を示す信号に基づいて、前記建造物の状態の診断に用いられる状態情報を取得する。 The building diagnosis method according to one aspect of the present disclosure is a device attached to a building and having a state detection sensor that detects the state of the building and a power supply unit that generates power based on the vibration of the building. Is a state detection method performed by, when the voltage generated by the power generation exceeds the first threshold value, power is supplied to the state detection sensor to drive the state detection sensor, and the detection result received from the state detection sensor. Based on the signal indicating, the state information used for diagnosing the state of the building is acquired.
本開示によれば、消費電力を抑制でき、かつ、建造物の状態を適切な診断の実現に寄与することができる。 According to the present disclosure, power consumption can be suppressed, and it is possible to contribute to the realization of an appropriate diagnosis of the state of a building.
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において共通する構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は適宜省略する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The components common to each figure are designated by the same reference numerals, and their description will be omitted as appropriate.
<建造物診断装置100>
本実施の形態に係る建造物診断装置100の全体構成について、図1を用いて説明する。図1は、本実施の形態の建造物診断装置100の全体構成を示す模式図である。
<Building
The overall configuration of the building
本実施の形態では、建造物診断装置100により状態を診断される建造物が道路橋Bである場合を例に挙げて説明する。道路橋Bの状態とは、例えば、道路橋Bの侵食、腐食、および、地震などの外力による損傷の度合いをいう。
In the present embodiment, the case where the building whose state is diagnosed by the
なお、診断対象となる建造物は、道路橋Bに限定されず、例えば、列車が走行する鉄道橋、車両が通過するトンネル、または、貯水ダム等であってもよい。 The building to be diagnosed is not limited to the road bridge B, and may be, for example, a railway bridge on which a train travels, a tunnel through which a vehicle passes, a water storage dam, or the like.
図1に示すように、建造物診断装置100は、複数の状態検知装置1と、診断装置2と、を備える。各状態検知装置1と診断装置2とは、無線ネットワークWNを介して接続されている。
As shown in FIG. 1, the building
状態検知装置1は、例えば、道路橋Bの橋脚aおよび橋桁bに取り付けられている。橋脚aは、道路橋Bの上部構造を支える部分である。橋桁bは、橋脚a間に架け渡された板状の部分である。
The
なお、状態検知装置1は、橋脚aおよび橋桁b以外の部分に取り付けられてもよい。また、本実施の形態では、道路橋Bに複数の状態検知装置1が取り付けられている場合を例に挙げて説明するが、道路橋Bに取り付けられる状態検知装置1は、1つであってもよい。その場合、状態検知装置1は、例えば、道路橋Bの橋脚aに取り付けられてもよい。
The
診断装置2は、例えばサーバまたはパーソナルコンピュータ等の情報処理装置である。診断装置2は、例えば、管理事務所または管理センタ等に設置される。
The
詳細は後述するが、診断装置2は、各状態検知装置1から無線ネットワークWNを介して状態情報を受信し、その状態情報および予め定められたパラメータに基づいて、道路橋Bの状態を診断する。
Although the details will be described later, the
<状態検知装置1>
状態検知装置1の構成について、図2を用いて説明する。図2は、状態検知装置1の主要な構成要素を示すブロック図である。
<
The configuration of the
図2に示すように、状態検知装置1は、制御部3、状態検知センサ群4、タイマ5、記憶部6、通信部7、電源部8、および電圧センサ9を有する。状態検知センサ群4は、3つの状態検知センサ4a、4b、4cを含む。
As shown in FIG. 2, the
これらの構成要素は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。 These components may be configured in hardware or software.
<制御部3>
制御部3は、状態検知センサ群4、タイマ5、記憶部6、無線通信部7、電源部8、および電圧センサ9と電気的に接続されており、それらの動作を制御する。
<
The
図示は省略するが、制御部3は、電源回路および処理回路を有する。電源回路は、状態検知センサ4a、4b、4cに電源を供給する回路である。また、処理回路は、状態検知センサ4a、4b、4cから受け取った検知信号を処理することにより状態情報(詳細は後述)を取得する回路である。
Although not shown, the
また、制御部3は、各種判定処理を行う。各種判定処理の詳細については後述する。
In addition, the
一般的に、電子装置は、電源が入った状態を保ちつつ、省電力化した状態となるスリープモードを備えている。そして、本実施の形態の状態検知装置1も、スリープモードを備える。制御部3は、状態検知装置1をスリープモードにする制御を行う。スリープモードでは、制御部3の制御により、例えば、状態検知センサ群4、記憶部6、および無線通信部7に電力が供給されない。状態検知装置1は、通常、スリープモードである。
Generally, the electronic device has a sleep mode in which the power is saved while the power is kept on. The
<状態検知センサ4a、4b、4c>
状態検知センサ4a、4b、4cは、例えば、状態検知装置1の筐体(図示略)に取り付けられる。
<State detection sensors 4a, 4b, 4c>
The state detection sensors 4a, 4b, and 4c are attached to, for example, a housing (not shown) of the
なお、状態検知センサ4a、4b、4cは、道路橋B(例えば、橋脚a、橋桁b、または、それら以外の部分)に直接取り付けられてもよい。ただし、制御部3は、状態検知センサ4a、4b、4cからの検知信号が弱い場合、読み取ることができないため、状態検知センサ4a、4b、4cは、検知信号がなるべく減衰されないように、状態検知装置1の近辺に取り付けられることが好ましい。
The state detection sensors 4a, 4b, and 4c may be directly attached to the road bridge B (for example, the pier a, the bridge girder b, or a portion other than them). However, since the
状態検知センサ4a、4b、4cとしては、例えば、加速度センサ、変位センサ、または傾斜センサを用いることができる。 As the state detection sensors 4a, 4b, and 4c, for example, an acceleration sensor, a displacement sensor, or an inclination sensor can be used.
加速度センサは、その取付位置の振動の加速度を検知する。変位センサは、その取付位置における道路橋Bの変位量(例えば、橋脚a間の距離や、橋桁bと橋脚aとの距離)を検知する。傾斜センサは、その取付位置における道路橋Bの傾斜角度を検知する。 The acceleration sensor detects the acceleration of vibration at the mounting position. The displacement sensor detects the amount of displacement of the road bridge B at its mounting position (for example, the distance between the piers a and the distance between the bridge girder b and the piers a). The inclination sensor detects the inclination angle of the road bridge B at the mounting position.
状態検知センサ4a、4b、4cは、全て同じ種類のセンサであってもよいし、異なる種類のセンサであってもよい。 The state detection sensors 4a, 4b, and 4c may all be the same type of sensor, or may be different types of sensors.
なお、道路橋Bなどの建造物は、季節や天候などでその状態が変化する。そのため、状態検知センサ4a、4b、4cのうちの1つは、上述した3種類のセンサ以外のセンサ(例えば、温湿度センサ等)であってもよい。例えば、温湿度センサと加速度センサとを組み合わせて用いることにより、より高精度な状態検知を実現することができる。 The state of buildings such as road bridge B changes depending on the season and weather. Therefore, one of the state detection sensors 4a, 4b, and 4c may be a sensor other than the above-mentioned three types of sensors (for example, a temperature / humidity sensor). For example, by using the temperature / humidity sensor and the acceleration sensor in combination, more accurate state detection can be realized.
状態検知センサ4a、4b、4cは、それぞれ、検知結果を示す検知信号を制御部3へ送信する。
The state detection sensors 4a, 4b, and 4c each transmit a detection signal indicating a detection result to the
<タイマ5>
タイマ5は、現在の日時を計測する。
<Timer 5>
The timer 5 measures the current date and time.
<記憶部6>
記憶部6は、状態検知装置1の動作時に用いられる各種設定パラメータを記憶する。
<
The
設定パラメータとしては、例えば、後述する状態情報の記憶のタイミング、状態情報の送信のタイミング、閾値電圧、および、状態検知の実行回数等が挙げられる。 Examples of the setting parameters include the timing of storing state information, the timing of transmitting state information, the threshold voltage, the number of times state detection is executed, and the like, which will be described later.
また、記憶部6は、制御部3が状態検知センサ4a、4b、4cからの検知信号に基づいて取得した状態情報を一時的に記憶する。
Further, the
<無線通信部7>
無線通信部7は、状態検知装置1と診断装置2との間における無線通信を制御する。
<
The
<電源部8>
電源部8は、振動発電デバイス8aおよび二次電池デバイス8bを有する。振動発電デバイス8aおよび二次電池デバイス8bは、状態検知装置1の駆動電源である。
<
The
電源部8は、状態検知装置1の各部の動作に必要な電力を、二次電池デバイス8bから制御部3を介して状態検知装置1の各部へ供給する。これにより、状態検知センサ4a、4b、4c、タイマ5、記憶部6、無線通信部7、電圧センサ9は動作する。
The
<振動発電デバイス8a>
振動発電デバイス8aは、道路橋Bの振動(例えば、車両が道路橋Bを走行するときに発生する振動)によって発電を行う。振動によって発電された電力は、二次電池デバイス8bに供給される。これにより、振動の発生に応じて二次電池デバイス8bの充電を行うことができる。よって、二次電池デバイス8bおよび状態検知装置1の長寿命化を図ることができる。
<Vibration
The vibration
振動によって発電され、振動発電デバイス8aから出力される電力は交流である。その電力を二次電池デバイス8bに蓄電するためには、交流から直流に変換する必要がある。よって、図示は省略するが、振動発電デバイス8aと二次電池デバイス8bとの間には、交流を直流へ変換する変換回路が設けられている。
The electric power generated by the vibration and output from the vibration
また、振動発電デバイス8aは、磁歪式の振動発電を用いる。磁歪式の振動発電は、比較的低電圧かつ低抵抗であることから、二次電池デバイス8bへの充電の際のロスが少なく、発電量に優れるという特徴がある。
Further, the vibration
<電圧センサ9>
電圧センサ9は、振動発電デバイス8aに接続されている。電圧センサ9は、振動発電デバイス8aにより発電された電力の電圧(以下、発電電圧ともいう)を検知する。
<Voltage sensor 9>
The voltage sensor 9 is connected to the vibration
道路橋Bの損傷に最も影響する要因は、例えば、車両が道路橋Bへ進入した時および車両が道路橋Bを通過する時に加わる外力である。この外力が道路橋Bに多く加わると、道路橋Bはさらに振動し、振動発電デバイス8aの発電量は増加する。
The factor most influencing the damage of the road bridge B is, for example, the external force applied when the vehicle enters the road bridge B and when the vehicle passes through the road bridge B. When a large amount of this external force is applied to the road bridge B, the road bridge B vibrates further, and the amount of power generated by the vibration
電圧センサ9により検知される電圧の変化は、振動発電デバイス8aの発電量の経時変化と相関が認められる。すなわち、振動発電デバイス8aの発電量が増加すれば、電圧センサ9により検知される電圧も増加する相関が認められる。
The change in voltage detected by the voltage sensor 9 is correlated with the change over time in the amount of power generated by the vibration
<診断装置2>
診断装置2の構成について、図3を用いて説明する。図3は、診断装置2の主要な構成要素を示すブロック図である。
<
The configuration of the
診断装置2は、制御部10、操作部11、表示部12、記憶部13、および無線通信部14を備えている。
The
診断装置2は、例えば、商用電源に接続されている。また、上述したとおり、診断装置2は、例えば一般的なパーソナルコンピュータまたはサーバ等の情報処理装置である。
The
<制御部10>
制御部10は、診断装置2の各部の動作を制御する。また、制御部10は、状態検知装置1から受信した状態情報と、予め定められたパラメータとに基づいて、道路橋Bの状態を診断する。
<
The
状態情報が、加速度センサの検知信号(加速度の検知信号)に基づいて取得されたものである場合、診断装置2は、加速度センサの状態情報に対応したパラメータに基づいて、道路橋Bの状態を診断する。
When the state information is acquired based on the detection signal of the acceleration sensor (acceleration detection signal), the
状態情報が、変位センサの検知信号(変位量の検知信号)に基づいて取得されたものである場合、診断装置2は、変位センサの状態情報に対応したパラメータに基づいて、道路橋Bの状態を診断する。
When the state information is acquired based on the detection signal of the displacement sensor (displacement amount detection signal), the
状態情報が、傾斜センサの検知信号(傾斜角度の検知信号)に基づいて取得されたものである場合、診断装置2は、傾斜センサの状態情報に対応したパラメータに基づいて、道路橋Bの状態を診断する。
When the state information is acquired based on the detection signal of the inclination sensor (detection signal of the inclination angle), the
<操作部11>
操作部11は、診断装置2のユーザによって行われる種々の入力操作を受け付ける。操作部11は、例えば、キーボード、マウス等の入力デバイスである。
<Operation unit 11>
The operation unit 11 receives various input operations performed by the user of the
<表示部12>
表示部12は、種々の情報を画面表示する。具体的には、表示部12は、操作部11が受け付けた入力操作に応じた画面表示を行ったり、制御部10により実行された処理の結果(例えば、各種パラメータとの比較処理結果)に応じた画面表示を行ったりする。表示部12は、例えば、ディスプレイ等の表示デバイスである。
<
The
<記憶部13>
記憶部13は、診断装置2の動作時に使用されるパラメータ、および、状態検知装置1から受信した状態情報を記憶する。
<Memory unit 13>
The storage unit 13 stores the parameters used during the operation of the
<無線通信部14>
無線通信部14は、道路橋Bに取り付けられた各状態検知装置1との無線通信を制御する。例えば、無線通信部14は、状態検知装置1から送信された状態情報を、無線ネットワークNWを介して受信する。
<Wireless communication unit 14>
The wireless communication unit 14 controls wireless communication with each
<状態検知装置1による道路橋Bの状態の検知タイミング>
状態検知装置1が道路橋Bの状態を検知するタイミングについて、説明する。
<Timing of detection of the state of the road bridge B by the
The timing at which the
制御部3は、状態検知センサ4a、4b、4cへ、道路橋Bの状態の検知の実行指示(以下、検知指示という)を送信する。状態検知センサ4a、4b、4cは、検知指示を受け取ると、道路橋Bの状態を検知し、検知信号を制御部3へ送信する。制御部3は、その検知信号に基づいて状態情報を取得し、その状態情報を記憶部6に記憶させる。
The
制御部3から状態検知センサ4a、4b、4cへ送信される検知指示の頻度(以下、単に「検知指示の頻度」という)は、後述する閾値電圧、検知回数、および時間の設定によって定められる。状態検知装置1の電力の消費を抑えるためには、できるだけ検知指示の頻度を少なくすることが好ましい。よって、1日あたりの検知指示の頻度は、例えば、4回以下または3回以下に設定されることが好ましい。
The frequency of detection instructions transmitted from the
その一方で、制御部3が検知信号を長い期間受信しないと、状態情報を取得できない。その結果、診断装置2が道路の状態を診断できない期間が長くなることは好ましくない。よって、道路橋Bの状態を適切に診断するためには、検知指示の頻度は、例えば、2日に1回、または、3日に1回以上に設定されることが好ましい。
On the other hand, if the
ここで、図4を用いて、状態検知装置1が道路橋Bの状態を検知するタイミングの具体例について説明する。図4は、状態検知装置1が道路橋Bの状態を検知するタイミングを示すグラフである。図4の縦軸は、電圧センサ9により検知された電圧(すなわち、振動発電デバイス8aの発電電圧)を示している。図4の横軸は、1日の時刻を示している。
Here, a specific example of the timing at which the
ここでは、1日に3回、状態検知センサ4a、4b、4cが道路橋Bの状態を検知する場合に挙げる。本実施の形態では、図4に示すように、1日(24時間)を、3つの時間帯であるセクション1〜3に分ける。セクション1は0時〜8時であり、セクション2は8時〜16時であり、セクション3は16時〜24時である。そして、セクション1〜3のそれぞれにおいて1回ずつ状態検知センサ4a、4b、4cを駆動させ、道路橋Bの状態を検知する。
Here, the case where the state detection sensors 4a, 4b, and 4c detect the state of the road bridge B three times a day will be described. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, one day (24 hours) is divided into
<閾値電圧>
制御部3により用いられる閾値電圧について説明する。閾値電圧は、第1閾値の一例に相当する。
<Threshold voltage>
The threshold voltage used by the
閾値電圧は、制御部3が、状態検知センサ4a、4b、4cを駆動させるタイミングであるか否かを判定する際に用いるパラメータである。閾値電圧は、記憶部6に記憶されている。また、閾値電圧は、例えば1Vである。
The threshold voltage is a parameter used by the
制御部3は、電圧センサ9により検知された発電電圧と、閾値電圧とを比較し、発電電圧が閾値電圧より大きい場合、状態検知センサ4a、4b、4cを駆動させるタイミングであると判定する。この場合、制御部3は、検知指示を状態検知センサ4a、4b、4cに送信する。
The
<状態情報の送信タイミング>
状態検知装置1が状態情報を診断装置2へ送信するタイミングについて説明する。
<Transmission timing of status information>
The timing at which the
図1に示したように、状態検知装置1は、道路橋Bに複数個取り付けられている。よって、仮に、複数の状態検知装置1が同じチャンネルを使用して同時に診断装置2へ状態情報を送信した場合、各状態情報が衝突し、通信エラーが発生するおそれがある。
As shown in FIG. 1, a plurality of
そこで、本実施の形態では、状態検知装置1それぞれの状態情報の送信タイミングが異なるように設定する。これにより、複数の状態検知装置1が同時に状態情報の送信を行うことを防止できる。
Therefore, in the present embodiment, the transmission timing of the state information of each
<状態検知装置1の全体動作>
状態検知装置1の全体動作について、図5を用いて説明する。図5は、状態検知装置1の全体動作の一例を示すフローチャートである。図5のフローは、状態検知装置1がスリープモードのときに開始される。
<Overall operation of
The overall operation of the
まず、制御部3は、電圧センサ9により検知された振動発電デバイス8aの発電電圧が、閾値電圧を超えたか否かを判定する(ステップS11)。
First, the
発電電圧が閾値電圧を超えていない場合(ステップS11:NO)、フローは、ステップS11へ戻る。 If the generated voltage does not exceed the threshold voltage (step S11: NO), the flow returns to step S11.
一方、発電電圧が閾値電圧を超えた場合(ステップS11:YES)、フローは、ステップS12へ進む。 On the other hand, when the generated voltage exceeds the threshold voltage (step S11: YES), the flow proceeds to step S12.
次に、制御部3は、現在時刻のセクションにおいて、状態検知センサ4a、4b、4cにより規定回数の状態検知が実行されたか否かを判定する(ステップS12)。
Next, the
例えば、タイマ5により計測された現在時刻が4時であり、現在時刻のセクションが図4に示したセクション1であるとする。また、セクション1では、状態検知の規定回数が1回に設定されているとする。この場合、制御部3は、0時から4時までの間に、状態検知センサ4a、4b、4cから検知信号を1回受け取っていれば、規定回数の状態検知が実行されたと判定する。一方、制御部3は、0時から4時までの間に、状態検知センサ4a、4b、4cから検知信号を1回も受け取っていなければ、規定回数の状態検知が実行されていないと判定する。
For example, assume that the current time measured by the timer 5 is 4 o'clock and the section of the current time is
現在時刻のセクションにおいて、規定回数の状態検知が実行されている場合(ステップS12:YES)、フローは終了する。 If the specified number of state detections have been executed in the current time section (step S12: YES), the flow ends.
一方、現在時刻のセクションにおいて、規定回数の状態検知が実行されていない場合(ステップS12:NO)、フローは、ステップS13へ進む。 On the other hand, if the state detection of the specified number of times has not been executed in the current time section (step S12: NO), the flow proceeds to step S13.
次に、制御部3は、状態検知センサ4a、4b、4cを駆動させる(ステップS13)。
Next, the
具体的には、制御部3は、二次電池デバイス8bから状態検知センサ4a、4b、4cに電力が供給されるように電源部8を制御し、検知指示を状態検知センサ4a、4b、4cに送信する。これにより、状態検知センサ4a、4b、4cは、道路橋Bの状態を検知し、検知信号を制御部3に送信する。制御部3は、検知信号を処理して状態情報を取得し、その状態情報を記憶部6に記憶させる。
Specifically, the
次に、制御部3は、状態情報の送信タイミングが到来したか否かを判定する(ステップS14)。
Next, the
具体的には、制御部3は、タイマ5により計測された現在時刻に基づいて、予め定められた状態情報の送信タイミングが到来したか否かを判定する。なお、上述したとおり、状態情報の送信タイミングは、状態検知装置1毎に異なるように設定されている。
Specifically, the
状態情報の送信タイミングが到来していない場合(ステップS14:NO)、フローは、ステップS14へ戻る。 If the transmission timing of the state information has not arrived (step S14: NO), the flow returns to step S14.
状態情報の送信タイミングが到来した場合(ステップS14:YES)、フローは、ステップS15へ進む。 When the transmission timing of the state information has arrived (step S14: YES), the flow proceeds to step S15.
次に、制御部3は、二次電池デバイス8bから記憶部6および無線通信部7に電力が供給されるように電源部8を制御する。そして、制御部3は、記憶部6から状態情報を読み出し、その状態情報を無線通信部7へ送信するとともに、状態情報の送信を無線通信部7に指示する。これにより、無線通信部7は、制御部3から受け取った状態情報を、診断装置2へ送信する(ステップS15)。
Next, the
上述したとおり、道路橋Bの状態を検知するために、加速度センサや変位センサを用いることができるが、道路橋Bが振動していない場合、検知信号が出力されないため、状態情報が取得されず、結果的に道路橋Bの状態を診断することはできない。つまり、道路橋Bが振動している時に、状態検知センサ4a、4b、4cを駆動させることで、検知信号から状態情報を取得する一方で、道路橋Bが振動していない時には、状態検知装置1をスリープモードにしておくことが、消費電力の点で有効である。 As described above, an acceleration sensor or a displacement sensor can be used to detect the state of the road bridge B, but if the road bridge B is not vibrating, the detection signal is not output and the state information is not acquired. As a result, the condition of the road bridge B cannot be diagnosed. That is, when the road bridge B is vibrating, the state detection sensors 4a, 4b, and 4c are driven to acquire the state information from the detection signal, while when the road bridge B is not vibrating, the state detection device. It is effective in terms of power consumption to set 1 to the sleep mode.
ここで、上述した状態検知装置1の動作について、図4を用いて補足する。
Here, the operation of the
図4において、状態検知実行タイミングt1、t2、t3(図4中の黒丸参照)は、電圧センサ9により検知された電圧が閾値電圧を超えたタイミングである。制御部3は、状態検知実行タイミングt1、t2、t3から予め定められた時間(以下、規定時間という)の間、状態検知センサ4a、4b、4cに電力を供給し、それらを駆動させる。規定時間は、1回の状態検知を実行する時間であり、例えば60秒である。
In FIG. 4, the state detection execution timings t1, t2, and t3 (see the black circles in FIG. 4) are timings when the voltage detected by the voltage sensor 9 exceeds the threshold voltage. The
例えばセクション1では、状態検知タイミングt1から規定時間の間、状態検知センサ4a、4b、4cは、道路橋Bの状態の検知を行う。制御部3は、検知センサ4a、4b、4cから検知信号を受け取ると、状態検知の実行済み回数「1」を記憶するとともに、セクション1における規定回数「1」が満たされたと判定する。そして、規定時間の経過後、制御部3は、状態検知装置1をスリープモードにする。これ以降、セクション1の間において、電圧センサ9により検知された電圧が閾値電圧を超えたとしても、制御部3は、状態検知センサ4a、4b、4cを駆動させない。
For example, in
その後、タイマ5により計測された現在時刻がリセット時間r1(例えば、8時)になると、セクション1における状態検知の実行済み回数「1」をリセットする。
After that, when the current time measured by the timer 5 reaches the reset time r1 (for example, 8 o'clock), the number of times the state detection has been executed in
以上の動作は、図4に示したセクション2、3においても同様である。
The above operation is the same in
<検知信号の例>
状態検知センサ4a、4b、4cにより検知される検知信号の例について、図6を用いて説明する。ここでは例として、状態検知センサ4a、4b、4cが加速度センサである場合を例に挙げて説明する。
<Example of detection signal>
An example of the detection signal detected by the state detection sensors 4a, 4b, and 4c will be described with reference to FIG. Here, as an example, a case where the state detection sensors 4a, 4b, and 4c are acceleration sensors will be described as an example.
図6は、電圧センサ9により検知された電圧が閾値電圧を超えてから規定時間の間、状態検知センサ4a、4b、4cにより検知される検知信号を示すグラフである。図6において、横軸は時間を示しており、縦軸が加速度を示している。ここでは、規定時間が60秒に設定された場合を例に挙げて説明する。 FIG. 6 is a graph showing detection signals detected by the state detection sensors 4a, 4b, and 4c for a specified time after the voltage detected by the voltage sensor 9 exceeds the threshold voltage. In FIG. 6, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents acceleration. Here, a case where the specified time is set to 60 seconds will be described as an example.
図6に示すように、規定時間である60秒の間では、加速度が大きく検知される時間帯T1(以下、第1時間帯という)と、加速度がほとんど検知されない時間帯T2(以下、第2時間帯という)とが存在する。 As shown in FIG. 6, during the specified time of 60 seconds, the time zone T1 (hereinafter referred to as the first time zone) in which the acceleration is largely detected and the time zone T2 (hereinafter referred to as the second time zone) in which the acceleration is hardly detected are detected. There is a time zone).
例えば、第1時間帯T1は、電圧センサ9に検知された電圧が所定の閾値よりも大きい時間帯であり、第2時間帯T2は、電圧センサ9により検知された電圧が所定の閾値以下である時間帯である。所定の閾値は、例えば、上述した閾値電圧(第1閾値)よりも大きい値である。また、所定の閾値は、第2閾値の一例に相当する。 For example, the first time zone T1 is a time zone in which the voltage detected by the voltage sensor 9 is larger than a predetermined threshold value, and the second time zone T2 is a time zone in which the voltage detected by the voltage sensor 9 is equal to or less than a predetermined threshold value. It's a certain time zone. The predetermined threshold value is, for example, a value larger than the above-mentioned threshold voltage (first threshold value). Further, the predetermined threshold value corresponds to an example of the second threshold value.
加速度の検知信号から取得された状態情報に基づいて道路橋Bの診断が行われる場合、第2時間帯T2の検知信号から取得された状態情報は必ずしも必要ではない。しかし、その状態情報は、所定のデータ量を有するため、状態検知装置1から診断装置2へ送信される際にある程度の通信時間を要し、消費電力が大きくなる。
When the road bridge B is diagnosed based on the state information acquired from the acceleration detection signal, the state information acquired from the detection signal in the second time zone T2 is not always necessary. However, since the state information has a predetermined amount of data, it takes a certain amount of communication time when being transmitted from the
そこで、制御部3は、第2時間帯T2の検知信号からは状態情報を取得せず、第1時間帯T1の検知信号だけから状態情報を取得してもよい。これにより、第1時間帯T1の検知信号から取得された状態情報のみが診断装置2へ送信されるので、通信されるデータ量の削減が可能となる。その結果、状態検知装置1における消費電力を低減することができる。
Therefore, the
または、制御部3は、第2時間帯T2の間、状態検知センサ4a、4b、4cをスリープ状態(電力の供給量が低減された状態)としてもよい。これにより、状態検知センサ4a、4b、4cの動作に要する消費電力を削減できる。
Alternatively, the
状態検知センサ4a、4b、4cをスリープ状態にするか否かの判定は、電圧センサ9に検知された電圧に基づいて、制御部3により行われる。例えば、状態検知センサ4a、4b、4cが駆動中、制御部3は、電圧センサ9に検知された電圧が所定の閾値以下となった場合、状態検知センサ4a、4b、4cへの電力の供給量を低減し、状態検知センサ4a、4b、4cをスリープ状態にしてもよい。
The
車両がいつ道路橋Bを走行するのか、および、どのような種類の車両が道路橋Bを走行するのかについて、予測することは困難である。そのため、本実施の形態は、消費電力を低減しながら無線通信による状態検知を行うときに有効である。 It is difficult to predict when a vehicle will travel on the overpass B and what type of vehicle will travel on the overpass B. Therefore, this embodiment is effective when the state is detected by wireless communication while reducing the power consumption.
なお、上述した閾値電圧、セクション、規定回数等のパラメータは、例えば無線通信部7を介して診断装置2から状態検知装置1へ設定できるようにしてもよい。その際、状態検知装置1の制御部3は、無線通信部7に電力を供給するように電源部8を制御してもよい。これにより、診断装置2を用いて各種パラメータを容易に変更することができる。
The parameters such as the threshold voltage, section, and specified number of times described above may be set from the
<状態情報の送信動作>
状態検知装置1が状態情報を送信する動作(図5のステップS15)の具体例について、図7を用いて説明する。図7は、状態検知装置1が状態情報を送信する動作の一例を示すフローチャートである。
<Transmission of status information>
A specific example of the operation of the
まず、制御部3は、状態情報が記憶部6に記憶されているか否かを判定する(ステップS21)。
First, the
状態情報が記憶部6に記憶されていない場合(ステップS21:NO)、フローは、終了する。 If the state information is not stored in the storage unit 6 (step S21: NO), the flow ends.
一方、状態情報が記憶部6に記憶されている場合(ステップS21:YES)、フローは、ステップS22へ進む。 On the other hand, when the state information is stored in the storage unit 6 (step S21: YES), the flow proceeds to step S22.
次に、制御部3は、二次電池デバイス8bから無線通信部7へ電力を供給する(ステップS22)。また、このとき、制御部3は、二次電池デバイス8bから記憶部6へ電力を供給する。
Next, the
次に、制御部3は、記憶部6から状態情報を読み出し、その状態情報を無線通信部7へ送信するとともに、状態情報を診断装置2へ送信するように無線通信部7に指示する。これにより、無線通信部7は、無線ネットワークNWを介して診断装置2へ状態情報を送信する(ステップS23)。
Next, the
次に、制御部3は、状態情報の送信が終了したか否かを判定する(ステップS24)。
Next, the
状態情報の送信が終了していない場合(ステップS24:NO)、フローは、ステップS24へ戻る。 If the transmission of the status information is not completed (step S24: NO), the flow returns to step S24.
一方、状態情報の送信が終了した場合(ステップS24:YES)、フローは、ステップS25へ進む。 On the other hand, when the transmission of the state information is completed (step S24: YES), the flow proceeds to step S25.
次に、制御部3は、状態情報の送信に通信エラーがあったか否かを判定する(ステップS25)。
Next, the
状態情報の送信に通信エラーがなかった場合(ステップS25:NO)、すなわち状態情報が正常に診断装置2へ送信された場合、フローは、ステップS26へ進む。
If there is no communication error in the transmission of the status information (step S25: NO), that is, if the status information is normally transmitted to the
次に、制御部3は、無線通信部7への電力供給を停止する(ステップS26)。
Next, the
次に、制御部3は、診断装置2へ送信された、記憶部6に記憶されている状態情報を、記憶部6から消去する(ステップS27)。
Next, the
一方、状態情報の送信に通信エラーがあった場合(ステップS25:YES)、フローは、ステップS28へ進む。 On the other hand, if there is a communication error in transmitting the state information (step S25: YES), the flow proceeds to step S28.
制御部3は、再度の送信を試みるため、次の送信タイミングが到来したか否かを判定する(ステップS28)。この判定処理は、上述した図5のステップS14と同様である。
Since the
状態情報の送信タイミングが到来していない場合(ステップS28:NO)、フローは、ステップS28へ戻る。 If the transmission timing of the state information has not arrived (step S28: NO), the flow returns to step S28.
一方、状態情報の送信タイミングが到来した場合(ステップS28:YES)、フローは、ステップS23へ戻る。 On the other hand, when the transmission timing of the state information has arrived (step S28: YES), the flow returns to step S23.
<効果>
道路橋Bなどの建造物は、大きな外力(例えば、地震による外力)が加わらない限り、状態が急激に変化することはない。よって、状態検知センサ4a、4b、4cは、道路橋Bの状態を常時検知する必要はない。そこで、本実施の形態の状態検知装置1は、振動発電デバイス8aの発電電圧が閾値電圧を超えた場合に、状態検知センサ4a、4b、4cに電力を供給し、道路橋Bの状態の検知を行う。よって、状態検知装置1は、消費電力を抑制することができる。
<Effect>
The state of a building such as a road bridge B does not change suddenly unless a large external force (for example, an external force due to an earthquake) is applied. Therefore, the state detection sensors 4a, 4b, and 4c do not need to constantly detect the state of the road bridge B. Therefore, the
また、本実施の形態において、振動発電デバイス8aの発電電圧が閾値電圧を超える場合は、道路橋Bを走行する車両が多い場合である。その場合、状態検知センサ4a、4b、4cは、道路橋Bの状態を適切に検知することができる。よって、状態検知装置1は、振動発電デバイス8aの発電電圧が閾値電圧を超える場合に状態検知センサ4a、4b、4cを駆動させることにより、好適な検知信号を得ることができ、その検知信号に基づいて好適な状態情報を取得することができる。したがって、状態検知装置1は、道路橋Bの状態の適切な診断の実現に寄与することができる。
Further, in the present embodiment, when the power generation voltage of the vibration
また、状態検知装置1は、状態情報を診断装置2に送信するときにだけ、記憶部6および無線通信部7に電力を供給するので、さらに消費電力を抑制できる。
Further, since the
以上のことから、本実施の形態の状態検知装置1および建造物診断装置100によれば、消費電力を抑制でき、かつ、建造物の状態の適切な診断の実現に寄与することができる。
From the above, according to the
なお、本開示は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。 The present disclosure is not limited to the description of the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present embodiment.
本開示の状態検知装置、状態検知方法、および建造物診断装置は、建造物の状態を診断する技術に有用である。 The state detection device, the state detection method, and the building diagnosis device of the present disclosure are useful in the technique for diagnosing the state of a building.
1 状態検知装置
2 診断装置
3 制御部
4 状態検知センサ群
4a、4b、4c 状態検知センサ
5 タイマ
6 記憶部
7 無線通信部
8 電源部
8a 振動発電デバイス
8b 二次電池デバイス
9 電圧センサ
10 制御部
11 操作部
12 表示部
13 記憶部
14 無線通信部
100 建造物診断装置
1
Claims (9)
前記建造物の振動に基づいて発電を行う電源部と、
前記状態検知センサおよび前記電源部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記発電による電圧が第1閾値を超えた場合に、前記状態検知センサに電力を供給して前記状態検知センサを駆動させ、
前記状態検知センサから受け取った検知結果を示す信号に基づいて、前記建造物の状態の診断に用いられる状態情報を取得する、
状態検知装置。 A state detection sensor that is attached to a building and detects the state of the building,
A power supply unit that generates electricity based on the vibration of the building
It has the state detection sensor and the control unit that controls the power supply unit.
The control unit
When the voltage generated by the power generation exceeds the first threshold value, power is supplied to the state detection sensor to drive the state detection sensor.
Based on the signal indicating the detection result received from the state detection sensor, the state information used for diagnosing the state of the building is acquired.
State detector.
前記制御部は、
予め定められたタイミングで、前記無線通信部に電力を供給して前記状態情報を前記診断装置へ送信させる、
請求項1に記載の状態検知装置。 It further has a wireless communication unit that performs wireless communication with a diagnostic device that diagnoses the state of the building based on the state information.
The control unit
Power is supplied to the wireless communication unit at a predetermined timing to transmit the state information to the diagnostic device.
The state detection device according to claim 1.
前記発電による電圧が前記閾値電圧を超えたタイミングから規定時間の間、前記状態検知センサに電力を供給して、前記状態検知センサを駆動させ、
前記規定時間の経過後、前記状態検知センサへの電力の供給を停止させる、
請求項1または2に記載の状態検知装置。 The control unit
Power is supplied to the state detection sensor for a specified time from the timing when the voltage generated by the power generation exceeds the threshold voltage to drive the state detection sensor.
After the lapse of the specified time, the power supply to the state detection sensor is stopped.
The state detection device according to claim 1 or 2.
前記規定時間の間、前記発電による電圧が第2閾値以下となった場合、前記状態検知センサへの電力の供給量を低減させる、
請求項3に記載の状態検知装置。 The control unit
When the voltage generated by the power generation falls below the second threshold value during the specified time, the amount of power supplied to the state detection sensor is reduced.
The state detection device according to claim 3.
前記規定時間の間、前記発電による電圧が第2閾値以下であるときに前記状態検知センサにより検知された信号からは前記状態情報を取得しない、
請求項3に記載の状態検知装置。 The control unit
During the specified time, the state information is not acquired from the signal detected by the state detection sensor when the voltage generated by the power generation is equal to or less than the second threshold value.
The state detection device according to claim 3.
前記状態情報の送信に通信エラーがなかった場合、前記無線通信部への電力の供給を停止するとともに、前記状態検知装置に保持されている前記状態情報を消去し、
前記状態情報の送信に通信エラーがあった場合、前記予め定められたタイミングの次のタイミングで前記状態情報の送信を前記無線通信部に実行させる、
請求項2から5のいずれか1項に記載の状態検知装置。 The control unit
If there is no communication error in the transmission of the state information, the power supply to the wireless communication unit is stopped, and the state information held in the state detection device is erased.
When there is a communication error in the transmission of the state information, the wireless communication unit is made to execute the transmission of the state information at the timing next to the predetermined timing.
The state detection device according to any one of claims 2 to 5.
前記制御部は、
前記電圧センサにより検知された電圧が前記閾値電圧を超えたか否かを判定する、
請求項1から6のいずれか1項に記載の状態検知装置。 Further having a voltage sensor for detecting the voltage generated by the power generation
The control unit
It is determined whether or not the voltage detected by the voltage sensor exceeds the threshold voltage.
The state detection device according to any one of claims 1 to 6.
前記状態検知装置から受信した状態情報に基づいて、建造物の状態の診断を行う診断装置と、を有する、
建造物診断装置。 The state detection device according to any one of claims 1 to 7.
It has a diagnostic device that diagnoses the state of a building based on the state information received from the state detection device.
Building diagnostic equipment.
前記発電による電圧が第1閾値を超えた場合に、前記状態検知センサに電力を供給して前記状態検知センサを駆動させ、
前記状態検知センサから受け取った検知結果を示す信号に基づいて、前記建造物の状態の診断に用いられる状態情報を取得する、
状態検知方法。 It is a state detection method performed by a device having a state detection sensor attached to a building and detecting the state of the building and a power supply unit that generates power based on the vibration of the building.
When the voltage generated by the power generation exceeds the first threshold value, power is supplied to the state detection sensor to drive the state detection sensor.
Based on the signal indicating the detection result received from the state detection sensor, the state information used for diagnosing the state of the building is acquired.
State detection method.
Priority Applications (2)
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