JP2023062423A - Degradation diagnosis device, method for diagnosing degradation, and degradation diagnosis program - Google Patents

Degradation diagnosis device, method for diagnosing degradation, and degradation diagnosis program Download PDF

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Abstract

To detect a physical quantity accurately even when a temperature hysteresis is happening.SOLUTION: A degradation diagnosis device 1 includes: an acceleration sensor 10a for measuring an inclination amount of an infrastructure facility; a temperature sensor 10b for measuring the temperature in the position of the acceleration sensor 10a; and a controller 11 for regularly acquiring data of the correspondence between the inclination amount and the temperature. The controller 11 learns a temperature correction expression of the inclination amount on the basis of a plurality of pieces of correspondence data in a predetermined learning period of time, and corrects the inclination amount acquired in an operation period of time by the temperature correction expression.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、劣化診断装置、劣化診断方法、及び劣化診断プログラムに関する。 The present invention relates to a deterioration diagnosis device, a deterioration diagnosis method, and a deterioration diagnosis program.

近年、橋梁、トンネル、建築構造物等のインフラ設備の老朽化が社会問題となり、経年劣化の状態確認や対策のため様々な技術が研究・開発されている。例えば、上記のようなインフラ設備の劣化状態を検出する方法として、当該インフラ設備に設置した加速度センサ、歪みセンサ、又は荷重センサ等の物理量センサにより当該インフラ設備に加わる物理量を測定し、数年から数十年の長期に亘る当該物理量の変化を指標とする方法が挙げられる。 In recent years, the aging of infrastructure facilities such as bridges, tunnels, and building structures has become a social problem, and various techniques have been researched and developed to check the state of deterioration over time and to take countermeasures. For example, as a method of detecting the state of deterioration of infrastructure equipment as described above, physical quantity applied to the infrastructure equipment is measured by physical quantity sensors such as acceleration sensors, strain sensors, or load sensors installed in the infrastructure equipment, and the physical quantity applied to the infrastructure equipment is measured. A method using changes in the physical quantity over a long period of several decades as an index is exemplified.

ところで、上記のような物理量センサは、周囲の環境温度により測定精度が大きく影響を受けることが知られており、測定された物理量の値が物理量センサ自身の温度特性に基づいて補正されることが多い。例えば、特許文献1の従来技術では、傾斜量と温度との対応関係を1次、又は2次以上の曲線で近似することにより傾斜量の温度補正を行なっている。 By the way, it is known that the measurement accuracy of the physical quantity sensor described above is greatly affected by the surrounding environmental temperature. many. For example, in the prior art disclosed in Patent Document 1, temperature correction of the tilt amount is performed by approximating the correspondence relationship between the tilt amount and the temperature with a curve of a first order or a second order or higher.

ただし、上記のような従来技術では、傾斜量の温度シフトと温度との関係が一対一であることを前提としているため、実際に測定される両者の関係に履歴現象(ヒステリシス)が生じる場合には、傾斜量の測定精度が低下する問題が生じる。 However, in the conventional technology as described above, since it is assumed that the relationship between the temperature shift of the tilt amount and the temperature is one-to-one, if a hysteresis occurs in the relationship between the two that is actually measured, , there arises a problem that the measurement accuracy of the tilt amount is lowered.

一方、特許文献2に開示された従来技術では、加速度の測定において、温度上昇時と温度下降時とではバイアスが異なる温度ヒステリシスが生じ得ることがあることに着目し、加速度センサの温度補償処理において、互いに逆向きに設置された一対の加速度センサの温度ヒステリシス特性を加算処理により相殺する温度補償処理が開示されている。 On the other hand, in the conventional technology disclosed in Patent Document 2, attention is paid to the fact that temperature hysteresis may occur in which the bias is different between when the temperature rises and when the temperature falls. , discloses a temperature compensation process in which the temperature hysteresis characteristics of a pair of acceleration sensors installed in opposite directions are offset by an addition process.

特開2016-145709号公報JP 2016-145709 A 特開2019-163955号公報JP 2019-163955 A

しかしながら、特許文献2の従来技術では、軸方向ごとに一対の加速度センサが必要になる他、各センサの個体差に基づく測定誤差が解消されないため、傾斜角の測定精度向上の妨げとなる虞が生じる。特に、インフラ設備の劣化状態を検出する場合、物理量として傾斜量(傾斜角)を採用するのであれば測定誤差をおおよそ±0.01°以内に抑えることが求められ、上記のような従来技術では十分な測定精度を達成することは困難である。 However, the prior art of Patent Document 2 requires a pair of acceleration sensors for each axial direction, and measurement errors due to individual differences between the sensors cannot be resolved. occur. In particular, when detecting the deterioration state of infrastructure equipment, if the amount of inclination (inclination angle) is used as a physical quantity, it is required to keep the measurement error within about ±0.01°. Achieving measurement accuracy is difficult.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、温度ヒステリシスが生じる場合であっても物理量を高精度に検出することができる劣化診断装置、劣化診断方法、及び劣化診断プログラムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and aims to provide a deterioration diagnosis device, a deterioration diagnosis method, and a deterioration diagnosis method capable of detecting a physical quantity with high accuracy even when temperature hysteresis occurs. and to provide a deterioration diagnosis program.

上記目的を達成するため、本発明の劣化診断装置は、インフラ設備の劣化を診断するための物理量を測定する物理量センサと、前記物理量センサの位置における温度を測定する温度センサと、前記物理量及び前記温度の対応データを定期的に取得する制御装置と、を備え、前記制御装置は、所定の学習期間における複数の前記対応データに基づいて前記物理量の温度補正式を学習し、運用期間に取得される前記物理量を前記温度補正式で補正する。 In order to achieve the above object, the deterioration diagnosis apparatus of the present invention comprises a physical quantity sensor for measuring a physical quantity for diagnosing deterioration of infrastructure equipment, a temperature sensor for measuring a temperature at a position of the physical quantity sensor, the physical quantity and the a control device that periodically acquires temperature correspondence data, wherein the control device learns the temperature correction formula for the physical quantity based on a plurality of the correspondence data in a predetermined learning period, and acquires the temperature correction formula during the operation period. is corrected by the temperature correction formula.

また、本発明の劣化診断方法は、インフラ設備の劣化を診断するための物理量及び温度の対応データを定期的に取得するデータ取得手順と、所定の学習期間における複数の前記対応データに基づいて前記物理量の温度補正式を学習する学習手順と、運用期間に取得される前記物理量を前記温度補正式に基づいて補正する補正手順と、を含む。 Further, the deterioration diagnosis method of the present invention includes a data acquisition procedure for periodically acquiring correspondence data of physical quantities and temperatures for diagnosing deterioration of infrastructure equipment, and A learning procedure for learning a temperature correction formula for a physical quantity, and a correction procedure for correcting the physical quantity acquired during an operation period based on the temperature correction formula.

さらに、本発明の劣化診断プログラムは、インフラ設備の劣化診断を行う制御装置に、前記インフラ設備の劣化を診断するための物理量及び温度の対応データを定期的に取得するデータ取得手順と、所定の学習期間における複数の前記対応データに基づいて、前記物理量の温度補正式を学習する学習手順と、運用期間に取得される前記物理量を前記温度補正式に基づいて補正する補正手順と、を実行させる。 Further, the deterioration diagnosis program of the present invention includes a data acquisition procedure for periodically acquiring correspondence data of physical quantities and temperatures for diagnosing deterioration of the infrastructure equipment, and a predetermined A learning procedure for learning a temperature correction formula for the physical quantity based on the plurality of corresponding data in the learning period, and a correction procedure for correcting the physical quantity acquired during the operation period based on the temperature correction formula are executed. .

本発明に係る劣化診断装置、劣化診断方法、及び劣化診断プログラムによれば、温度ヒステリシスが生じる場合であっても物理量を高精度に検出することができる。 According to the degradation diagnostic device, degradation diagnostic method, and degradation diagnostic program according to the present invention, physical quantities can be detected with high accuracy even when temperature hysteresis occurs.

劣化診断装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a degradation diagnostic apparatus. 温度補正前の傾斜量及び温度の変化を表す波形である。It is a waveform representing the change in the amount of inclination and the temperature before temperature correction. 劣化診断方法の学習期間における制御手順を表すフローチャートである。4 is a flow chart showing a control procedure during a learning period of a deterioration diagnosis method; 劣化診断方法の運用期間における制御手順を表すフローチャートである。4 is a flow chart showing a control procedure during the operation period of the deterioration diagnosis method; 学習期間及び運用期間における温度と温度補正前後の傾斜量との変化を表す波形である。It is a waveform showing changes in the temperature and the amount of tilt before and after the temperature correction during the learning period and the operating period.

以下、図面を参照し、発明の実施形態について詳細に説明する。尚、本発明は、以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、又は省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。 Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the contents described below, and can be arbitrarily changed and implemented without changing the gist of the present invention. In addition, all of the drawings used to describe the embodiments schematically show constituent members, and are partially emphasized, enlarged, reduced, or omitted for the purpose of deepening understanding. It may not represent the scale, shape, etc. accurately.

図1は、劣化診断装置1の構成を示すブロック図である。劣化診断装置1は、橋梁、トンネル、建築構造物等のインフラ設備に設置され、当該インフラ設備の劣化状態を把握するために数年から数十年に亘り生じる物理量の僅かな変化を継続的に遠隔監視する装置である。ここでは、インフラ設備の劣化を診断するための物理量として傾斜量を用いる実施形態を例示するが、当該インフラ設備に加わる歪みや荷重を用いてもよい。 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the deterioration diagnosis device 1. As shown in FIG. A deterioration diagnosis device 1 is installed in infrastructure facilities such as bridges, tunnels, and building structures, and continuously detects slight changes in physical quantities that occur over several years to several decades in order to grasp the deterioration state of the infrastructure facilities. It is a remote monitoring device. Here, an embodiment using a tilt amount as a physical quantity for diagnosing deterioration of infrastructure equipment is exemplified, but strain or load applied to the infrastructure equipment may be used.

また、本実施形態における劣化診断装置1は、双方向通信によりクラウドサーバ2を介して操作端末3に接続されている。クラウドサーバ2は、劣化診断装置1から受信した各種データを保存すると共に、操作端末3からの制御信号に基づいて劣化診断装置1を制御することで劣化診断装置1を管理する。操作端末3は、例えば汎用の電子計算機からなり、クラウドサーバ2にアクセスすることでユーザが劣化診断装置1の各種データを参照することができると共に、ユーザの操作を受け付けることでクラウドサーバ2を介して劣化診断装置1を制御する。 Further, the deterioration diagnosis device 1 in this embodiment is connected to the operation terminal 3 via the cloud server 2 by two-way communication. The cloud server 2 stores various data received from the deterioration diagnosis device 1 and manages the deterioration diagnosis device 1 by controlling the deterioration diagnosis device 1 based on control signals from the operation terminal 3 . The operation terminal 3 is composed of, for example, a general-purpose computer, and by accessing the cloud server 2, the user can refer to various data of the deterioration diagnosis device 1, and by receiving user operations, data can be obtained via the cloud server 2. to control the deterioration diagnostic device 1 .

劣化診断装置1は、防水筐体に収容されるセンサ部10、制御装置11、記憶装置12、通信部13、電池14、センサ用電源部15、及び通信用電源部16を備える。 The deterioration diagnosis device 1 includes a sensor section 10, a control device 11, a storage device 12, a communication section 13, a battery 14, a sensor power supply section 15, and a communication power supply section 16, which are accommodated in a waterproof housing.

センサ部10は、「物理量センサ」としての加速度センサ10aと温度センサ10bとを含むMEMSセンサ(Micro Electro Mechanical Systems)である。加速度センサ10aは、劣化診断装置1が設置されるインフラ設備の傾斜量を測定する3軸の傾斜計である。温度センサ10bは、加速度センサ10aの位置における温度を測定する。尚、以下では、X軸、Y軸、Z軸のうちX軸の傾斜量のみについて説明し、同様の測定・演算が行われるY軸、Z軸の傾斜量については詳細な説明を省略する。尚、インフラ設備に加わる歪みや荷重を測定する場合には、「物理量センサ」としてひずみ計や荷重計が使用される。 The sensor unit 10 is a MEMS sensor (Micro Electro Mechanical Systems) including an acceleration sensor 10a and a temperature sensor 10b as "physical quantity sensors". The acceleration sensor 10a is a triaxial inclinometer that measures the amount of inclination of the infrastructure facility in which the deterioration diagnosis device 1 is installed. The temperature sensor 10b measures the temperature at the position of the acceleration sensor 10a. Of the X-, Y-, and Z-axes, only the tilt amount of the X-axis will be described below, and detailed description of the tilt amounts of the Y-axis and Z-axis, which are similarly measured and calculated, will be omitted. When measuring the strain and load applied to infrastructure equipment, strain gauges and load gauges are used as "physical quantity sensors."

制御装置11は、公知のマイコン制御回路からなり、RTC(Real-Time Clock)と呼ばれる内部タイマを含むことにより、センサ部10に対して定期的に傾斜量及び温度のデータ取得コマンドを送信する。制御装置11は、センサ部10が取得した傾斜量及び温度からなる対応データを受信し、測定時刻と共に記憶装置12に保存し、通信部13を介してクラウドサーバ2にも送信する。更に、制御装置11は、詳細を後述するように、傾斜量の測定値に含まれる温度シフト量を推定するため、事前の学習期間に測定された対応データで温度補正式を学習するための計算を行う。 The control device 11 is composed of a known microcomputer control circuit and includes an internal timer called RTC (Real-Time Clock) to periodically transmit tilt amount and temperature data acquisition commands to the sensor section 10 . The control device 11 receives the corresponding data consisting of the tilt amount and the temperature acquired by the sensor unit 10 , saves it in the storage device 12 together with the measurement time, and also transmits it to the cloud server 2 via the communication unit 13 . Furthermore, the control device 11 performs calculations for learning a temperature correction formula with corresponding data measured in a prior learning period in order to estimate the temperature shift amount included in the measured value of the tilt amount, as will be described later in detail. I do.

ここで、本実施形態においては、制御装置11は、1時間毎にセンサ部10へデータ取得コマンドを送信する。このときセンサ部10は、加速度センサ10aで傾斜量を複数回測定し、温度センサ10bでそのときの温度を測定し、それらのデータを制御装置11へ返信する。そして、制御装置11は、複数回測定された傾斜量の平均を算出することにより振動等の突発的な外乱や計測のばらつきを排除することができる。そして、当該平均化された傾斜量の値と測定温度とにより上記の1時間毎の対応データが構成される。尚、当該平均化の計算は必須の構成要件ではなく、公知の各種ノイズ処理を採用してもよい。 Here, in this embodiment, the control device 11 transmits a data acquisition command to the sensor unit 10 every hour. At this time, the sensor unit 10 measures the tilt amount multiple times with the acceleration sensor 10 a , measures the temperature at each time with the temperature sensor 10 b , and returns the data to the control device 11 . Then, the control device 11 can eliminate sudden disturbances such as vibrations and variations in measurement by calculating the average of the tilt amounts measured a plurality of times. Then, the corresponding data for each hour is composed of the averaged value of the tilt amount and the measured temperature. Note that the averaging calculation is not an essential component, and various known noise processing may be employed.

記憶装置12は、公知の不揮発メモリからなり、制御装置11とのシリアル通信を通して、測定された対応データや温度補正式に関して計算される各種パラメータを受信して記憶し、それらの情報が必要に応じて制御装置11から読み出される。 The storage device 12 consists of a known non-volatile memory, receives and stores measured corresponding data and various parameters calculated with respect to the temperature correction formula through serial communication with the control device 11, and stores such information as necessary. is read out from the control device 11.

通信部13は、公知のLPWAモジュール(Low Power Wide Area)及び平面アンテナを含み、クラウドサーバ2との間で無線通信を行う。尚、劣化診断装置1の筐体内の平面アンテナに替えて、外付けのロッドアンテナを代用してもよい。 The communication unit 13 includes a known LPWA module (Low Power Wide Area) and a planar antenna, and performs wireless communication with the cloud server 2 . It should be noted that an external rod antenna may be used in place of the planar antenna inside the housing of the deterioration diagnosis device 1 .

電池14は、例えば定格電圧が3V程度のリチウム乾電池であり、制御装置11、センサ部10、及び通信部13へ電力を供給する。尚、制御装置11は、電池14の電力残量を監視し、電池交換が必要な場合には通信部13及びクラウドサーバ2を介して操作端末3にその旨を通知する。 The battery 14 is, for example, a lithium battery with a rated voltage of about 3 V, and supplies power to the control device 11 , the sensor section 10 and the communication section 13 . The control device 11 monitors the remaining power of the battery 14 and notifies the operation terminal 3 via the communication unit 13 and the cloud server 2 when the battery needs to be replaced.

センサ用電源部15及び通信用電源部16は、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)から構成されるスイッチであり、制御装置11からの制御信号に基づいて、センサ部10及び通信部13への電力供給をそれぞれ断接制御する。 The sensor power supply unit 15 and the communication power supply unit 16 are switches composed of MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors). The power supply to 13 is controlled on/off.

上記のような構成により、劣化診断装置1は、データ伝送容量を抑制した通信モジュールと、各構成部分に必要時のみ電池14から電力を供給する省エネ設計とにより、安価かつ低消費電力でインフラ設備の傾斜を監視することができる。 With the above-described configuration, the deterioration diagnosis device 1 can be used as an infrastructure facility at a low cost and with low power consumption by means of a communication module that suppresses the data transmission capacity and an energy-saving design that supplies power from the battery 14 to each component only when necessary. can be monitored.

次に、本発明の課題について詳細に説明する。図2は、温度補正前の傾斜量及び温度の変化を表す波形である。より具体的には、図2は、上記のような加速度センサ10aと温度センサ10bとで測定された6日間の傾斜量及び温度の波形である。尚、傾斜量の平均値は0°ではないが、これは劣化診断装置1の設置角度に依存する。 Next, the subject of the present invention will be described in detail. FIG. 2 shows waveforms representing changes in the amount of tilt and temperature before temperature correction. More specifically, FIG. 2 shows waveforms of the tilt amount and the temperature for six days measured by the acceleration sensor 10a and the temperature sensor 10b as described above. Although the average value of the tilt amount is not 0°, this depends on the installation angle of the deterioration diagnostic device 1 .

図2に示されるように、温度補正前の傾斜量の測定値は、日周期の温度変化と強い相関があり、一日の気温変動により0.1°以上の温度シフトを含むことになる。また、傾斜量の変化は、温度の変化に対して時間的に遅れ、傾斜量と温度との関係が一対一で対応しない温度ヒステリシスが確認できる。このため、例えば事前に傾斜量の温度特性を用意しておき傾斜量の測定時の温度を参照して温度補正する従来の補正方法では、誤差が大きく高精度に傾斜量を検出することができなくなる。 As shown in FIG. 2, the measured value of the slope amount before temperature correction has a strong correlation with the diurnal temperature change, and includes a temperature shift of 0.1° or more due to daily temperature fluctuations. Also, the change in the tilt amount is temporally delayed with respect to the change in temperature, and temperature hysteresis can be confirmed in which the relation between the tilt amount and the temperature does not correspond one-to-one. For this reason, for example, in the conventional correction method in which the temperature characteristics of the tilt amount are prepared in advance and the temperature is corrected by referring to the temperature at the time of measuring the tilt amount, the error is large and the tilt amount cannot be detected with high accuracy. Gone.

そこで、本発明の劣化診断装置1は、以下に示す劣化診断プログラムを制御装置11において実行させることにより、事前の学習期間において傾斜量の温度ヒステリシスを考慮した温度補正式を学習し、運用期間に取得される傾斜量を当該温度補正式に基づいて補正する劣化診断方法で高精度に傾斜量を検出する。ここでは、劣化診断方法を、事前の学習期間と運用期間とに分けて説明する。 Therefore, the deterioration diagnosis device 1 of the present invention learns a temperature correction formula that takes into account the temperature hysteresis of the tilt amount during the preliminary learning period by executing the deterioration diagnosis program shown below in the control device 11, and during the operation period, A tilt amount is detected with high accuracy by a deterioration diagnosis method for correcting the obtained tilt amount based on the temperature correction formula. Here, the deterioration diagnosis method will be described by dividing it into a preliminary learning period and an operation period.

図3は、劣化診断方法の学習期間における制御手順を表すフローチャートである。劣化診断装置1は、インフラ設備に設置され図1のようにクラウドサーバ2及び操作端末3との通信環境が構築された後、ユーザからの学習開始指令に基づいて図3に示される手順を開始する。 FIG. 3 is a flow chart showing the control procedure during the learning period of the deterioration diagnosis method. After the deterioration diagnosis device 1 is installed in the infrastructure equipment and the communication environment with the cloud server 2 and the operation terminal 3 is established as shown in FIG. 1, the procedure shown in FIG. 3 is started based on the instruction to start learning from the user. do.

学習期間が開始すると、制御装置11は、センサ部10によりインフラ設備の傾斜量及び温度の対応データを定期的に取得するデータ取得手順を開始する(ステップS1)。データ取得手順においては、上記したように、傾斜量及び温度が1時間に1回の間隔で定期的に測定される。尚、データ取得の当該間隔は、操作端末3からの指示により変更されてもよい。 When the learning period starts, the control device 11 starts a data acquisition procedure for periodically acquiring data corresponding to the tilt amount and the temperature of the infrastructure equipment by the sensor unit 10 (step S1). In the data acquisition procedure, slope and temperature are measured periodically at hourly intervals, as described above. Note that the data acquisition interval may be changed by an instruction from the operation terminal 3 .

また、制御装置11は、傾斜量及び温度の対応データが1日分取得されるまでデータ取得を行い(ステップS2でNo)、24時間分の対応データが蓄積された場合に(ステップS2でYes)、それらの対応データで温度補正式の学習を行う(ステップS3、学習手順)。 Further, the control device 11 performs data acquisition until the correspondence data of the tilt amount and the temperature for one day is acquired (No in step S2), and when the correspondence data for 24 hours is accumulated (Yes in step S2). ), and the temperature correction formula is learned using the corresponding data (step S3, learning procedure).

制御装置11は、温度補正式の学習を行うための前処理として、取得した24時間分の対応データの平均値を算出し、対応データと当該平均値との差分を用いて以降の計算を行う。より具体的には、傾斜量については、測定された傾斜量xの平均値をXAVEとすると差分ΔX=x‐XAVEを、温度については、測定された温度tの平均値をTAVEとすると差分ΔT=t‐TAVEを用いて計算を行うことにより、制御装置11の演算における桁落ちのエラーを防止することができる。 As preprocessing for learning the temperature correction formula, the control device 11 calculates the average value of the obtained correspondence data for 24 hours, and uses the difference between the correspondence data and the average value to perform subsequent calculations. . More specifically, with respect to the tilt amount, the difference ΔX=x−X AVE , where X AVE is the average value of the measured tilt amounts x, and with respect to the temperature, T AVE is the average value of the measured temperature t. Then, by performing the calculation using the difference ΔT=t−T AVE , it is possible to prevent the cancellation error in the calculation of the control device 11 .

また、本実施形態における温度補正式は、最新の傾斜量の温度シフト量を、直近の所定時間に取得された複数の温度による重み付き線形和で表す式としてモデル化される。より具体的には、整数nに対し、n時間前の温度をΔTとし、重みパラメータをa=[a、a、…、a]とすると、X軸方向の傾斜量の温度シフト量xshiftは、下記の式で表される。
shift=f(ΔT,a)=a・ΔT+a・ΔT+…+a・ΔT …式(1)
Further, the temperature correction formula in the present embodiment is modeled as a formula expressing the temperature shift amount of the latest tilt amount by a weighted linear sum of a plurality of temperatures acquired in the most recent predetermined time. More specifically, if the temperature n hours ago is ΔTn for an integer n, and the weight parameter is a=[a 0 , a 1 , . The amount x shift is represented by the following formula.
x shift =f(ΔT n , a)=a 0 ΔT 0 +a 1 ΔT 1 +...+a n ΔT n Expression (1)

ここで、式(1)における整数nは、温度の変化に対する傾斜量の変化の遅延時間として想定される所定時間であり、予め任意に設定されている。ただし、当該所定時間は、温度ヒステリシスの上記した遅延時間により設定することができ、例えば図2のように温度の変化に対する傾斜量の変化の遅延時間が約4時間である場合にはn=4として設定してもよい。このように、学習期間における温度の変化に対する傾斜量の変化の遅延時間を推定し、遅延時間に応じて当該所定時間を設定することにより、温度ヒステリシスの影響時間をカバーしつつ後述する機械学習の収束時間を短縮させることができる。 Here, the integer n in equation (1) is a predetermined time assumed as a delay time of the change in the tilt amount with respect to the temperature change, and is arbitrarily set in advance. However, the predetermined time can be set by the above-described delay time of the temperature hysteresis. may be set as In this way, by estimating the delay time of the change in the slope amount with respect to the temperature change during the learning period and setting the predetermined time according to the delay time, the machine learning described later can be performed while covering the influence time of the temperature hysteresis. Convergence time can be shortened.

そして、学習期間においては、真の傾斜量の変化が0と見做せることから、制御装置11は、上記の温度シフト量xshiftが0となるような重みパラメータaを、取得された対応データに基づいて機械学習により計算する。すなわち誤差EがE=Σ(xshift→0となるような重みパラメータaの値aFIXを算出するため、例えば公知の最急勾配法により学習係数ηを用いた更新式aNEW=aOLD‐η・dE/daで繰り返し最適化演算を行う。 During the learning period, since the change in the true tilt amount can be assumed to be 0, the control device 11 sets the weighting parameter a such that the temperature shift amount x shift becomes 0 in the obtained corresponding data. Calculated by machine learning based on That is, in order to calculate the value a FIX of the weighting parameter a such that the error E becomes E=Σ(x shift ) 2 →0, the update formula a NEW =a OLD -η·dE/da is used for iterative optimization calculations.

尚、上記した重みパラメータaの初期値は、劣化診断装置1の設置前に取得されるデータにより求めることができ、例えば本実施形態においてはa=[0.00293, -0.00267, -0.00276, 0.00299]として制御装置11に記憶されている。また、学習係数ηは、予め任意に設定することができ、ここではη=0.00001とする。これらのパラメータを元に最初の演算を行うと、E=0.00456、dE/da=[0.789, -0.805, -0.803, 0.817]と算出され、最初の繰り返し演算で、重みパラメータはa=[0.00292, -0.00266, -0.00275, 0.00298]と修正された。同様の演算を1000回繰り返すことにより、誤差Eは0.00456から0.00001591へと収束し、収束時のaの値aFIX=[0.000167, -0.000143, -0.000177, 0.000181]が得られた。これにより制御装置11は、傾斜量の温度シフト量xshift=f(ΔT、aFIX)として温度補正式を得ることができる。 The initial value of the weighting parameter a can be obtained from data acquired before installation of the deterioration diagnosis device 1. It is stored in the control device 11 . Also, the learning coefficient η can be arbitrarily set in advance, and is set to η=0.00001 here. Based on these parameters, the first calculation yields E = 0.00456, dE/da = [0.789, -0.805, -0.803, 0.817]. -0.00266, -0.00275, 0.00298]. By repeating the same calculation 1000 times, the error E converged from 0.00456 to 0.00001591, and the value a FIX =[0.000167, -0.000143, -0.000177, 0.000181] at the time of convergence was obtained. As a result, the controller 11 can obtain a temperature correction formula as the temperature shift amount x shift =f(ΔT n , a FIX ) of the tilt amount.

また、制御装置11は、操作端末3からの学習期間終了指示の有無を確認する(ステップS4)。そして、学習期間終了指示が無い間は、ステップS2~ステップS3の手順を繰り返し、この期間に取得される対応データに基づいて、上記の温度補正式の学習を更新する。ここで、本実施形態においては4日間の学習期間が設けられている。尚、学習期間は、必ずしも操作端末3からの終了指示に基づく必要はなく、予め任意に設定された期間で終了してもよい。 Further, the control device 11 confirms whether or not there is an instruction to end the learning period from the operation terminal 3 (step S4). Then, while there is no instruction to end the learning period, the procedure of steps S2 and S3 is repeated, and the learning of the temperature correction formula is updated based on the corresponding data acquired during this period. Here, in this embodiment, a four-day learning period is provided. It should be noted that the learning period does not necessarily have to be based on an end instruction from the operation terminal 3, and may end at an arbitrarily set period in advance.

そして、学習期間が終了すると(ステップS4でYes)、制御装置11は、定期的な対応データの取得を一旦終了する(ステップS5)。また、制御装置11は、それらの学習結果を記憶装置12に保存すると共に、通信部13を介してクラウドサーバ2に送信し(ステップS6)、事前学習のプログラムを終了する。 Then, when the learning period ends (Yes in step S4), the control device 11 once terminates the periodical acquisition of correspondence data (step S5). In addition, the control device 11 saves these learning results in the storage device 12, transmits them to the cloud server 2 via the communication unit 13 (step S6), and terminates the pre-learning program.

これにより、制御装置11は、事前の学習期間における対応データを用いて温度補正式の学習を行うことができる。ここで、制御装置11は、学習期間の4日間に取得された全ての対応データにより一括して温度補正式を学習することもできるが、本実施形態においては、ステップS2のように当該学習期間を1日ごとに複数の計算用期間に分割し、当該計算用期間ごとに温度補正式の学習結果を更新している。これにより、制御装置11の演算負荷と通信部13の通信負荷を時間的に分散することができる。 Thereby, the control device 11 can learn the temperature correction formula using the corresponding data in the previous learning period. Here, the control device 11 can collectively learn the temperature correction formula using all the corresponding data acquired during the four days of the learning period. is divided into a plurality of calculation periods for each day, and the learning result of the temperature correction formula is updated for each calculation period. As a result, the calculation load of the control device 11 and the communication load of the communication unit 13 can be distributed temporally.

続いて、運用期間における制御装置11の動作について説明する。図4は、劣化診断方法の運用期間における制御手順を表すフローチャートである。劣化診断装置1は、上記の学習期間が終了した後、ユーザからの運用開始指令に基づいて図4に示される手順を開始する。 Next, the operation of the control device 11 during operation will be described. FIG. 4 is a flow chart showing a control procedure during operation of the deterioration diagnosis method. After the learning period ends, the deterioration diagnosis device 1 starts the procedure shown in FIG. 4 based on the operation start command from the user.

運用期間が開始すると、制御装置11は、学習期間と同様に定期的(例えば1時間おき)に対応データを取得する(ステップS7、データ取得手順)。また、制御装置11は、運用期間の開始からn時間後(本実施形態では4時間後)以降の取得データに対し、学習済みの温度補正式xshift=f(ΔT、aFIX)に直近n時間分の温度を代入して得られる温度シフト量を算出し、測定された傾斜量から減算する(補正手順)。これにより制御装置11は、取得された傾斜量の値に対し、温度ヒステリシスを考慮した温度補正を行うことができる(ステップS8)。 When the operation period starts, the control device 11 periodically (for example, every hour) acquires corresponding data similarly to the learning period (step S7, data acquisition procedure). In addition, the control device 11 updates the learned temperature correction formula x shift =f(ΔT n , a FIX ) with respect to the acquired data after n hours (4 hours in this embodiment) from the start of the operation period. A temperature shift amount obtained by substituting temperatures for n hours is calculated and subtracted from the measured tilt amount (correction procedure). As a result, the control device 11 can perform temperature correction with temperature hysteresis taken into consideration for the obtained value of the tilt amount (step S8).

取得された傾斜量が温度補正されると、制御装置11は、ステップS7で取得された対応データ、及び補正後の傾斜量を必要に応じて記憶装置12に保存すると共に、通信部13を介してクラウドサーバ2に送信する(ステップS9)。これによりクラウドサーバ2は、劣化診断装置1から定期的に受信する温度補正後の傾斜量により、対象とするインフラ設備の劣化状態を監視することができる。 When the acquired tilt amount is temperature-corrected, the control device 11 saves the corresponding data acquired in step S7 and the corrected tilt amount in the storage device 12 as necessary, and transmits the corrected tilt amount via the communication unit 13. and transmits it to the cloud server 2 (step S9). As a result, the cloud server 2 can monitor the deterioration state of the target infrastructure equipment based on the tilt amount after the temperature correction, which is periodically received from the deterioration diagnosis device 1 .

尚、本発明に必須の構成ではないが、制御装置11は、運用期間の開始から一定期間に取得される対応データにより温度補正式の学習結果を更新してもよい。より具体的には、制御装置11は、傾斜量が変化しないと見做すことができる運用開始からの一定期間(例えば1か月間)が経過したか否かを判定し(ステップS10)、一定期間が経過するまでの間に取得される対応データに基づいて(ステップS10でNo)、上記した温度補正式を更新してもよい(ステップS11)。そして、当該一定期間が経過すると(ステップS10でYes)、制御装置11は、温度補正式の学習結果の更新を終了する。 Although not an essential configuration for the present invention, the control device 11 may update the learning result of the temperature correction formula with corresponding data acquired during a certain period from the start of the operation period. More specifically, the control device 11 determines whether or not a certain period of time (for example, one month) has elapsed since the start of operation, during which it can be assumed that the tilt amount has not changed (step S10). Based on the corresponding data acquired until the period elapses (No in step S10), the above-described temperature correction formula may be updated (step S11). Then, when the certain period of time has passed (Yes in step S10), the control device 11 finishes updating the learning result of the temperature correction formula.

また、制御装置11は、温度補正された傾斜量の値が、事前に任意に設定された閾値以上であるかを判定してもよい(ステップS12)。この場合、制御装置11は、インフラ設備の傾斜量が閾値以上となるまでは、引き続き数年から数十年に亘り傾斜量の監視を継続する(ステップS12でNo)。 Further, the control device 11 may determine whether the value of the tilt amount corrected for temperature is equal to or greater than a threshold arbitrarily set in advance (step S12). In this case, the control device 11 continues to monitor the tilt amount for several years to several decades until the tilt amount of the infrastructure becomes equal to or greater than the threshold (No in step S12).

一方、補正後の傾斜量の値が、当該閾値以上であると判定された場合には(ステップS12でYes)、通信部13及びクラウドサーバ2を介して操作端末3に傾斜検出の警告を通知し(ステップS13)、当該プログラムを終了してもよい。または、警告後も操作端末3からの運用期間終了指令があるまでは監視を継続してもよい。 On the other hand, when it is determined that the tilt amount after correction is equal to or greater than the threshold value (Yes in step S12), a tilt detection warning is sent to the operation terminal 3 via the communication unit 13 and the cloud server 2. (step S13), and the program may be terminated. Alternatively, monitoring may be continued even after the warning is issued until there is an operation period end command from the operation terminal 3 .

続いて、本発明の効果について説明する。図5は、学習期間及び運用期間における温度と温度補正前後の傾斜量との変化を表す波形である。ここでは、9日間に亘り対応データを取得し、最初の4日間の学習期間で学習された温度補正式を用いて、残りの5日間の運用期間で取得された傾斜量を温度補正した波形を実線で示している。尚、9日間の温度データを破線で示し、参考として温度補正前の傾斜量の変化を一点鎖線で示している。 Next, effects of the present invention will be described. FIG. 5 shows waveforms representing changes in the temperature and the amount of tilt before and after the temperature correction during the learning period and the operating period. Here, the corresponding data is acquired over nine days, and the temperature correction formula learned in the first four days of the learning period is used to generate a waveform obtained by temperature-compensating the tilt amount acquired in the remaining five days of operation. It is indicated by a solid line. The temperature data for nine days is indicated by a broken line, and the change in the amount of inclination before temperature correction is indicated by a dashed line for reference.

ここで、温度補正後の傾斜量の算出で使用する傾斜量の平均値XAVE及び温度の平均値TAVEとしては、補正すべき時刻から過去96時間分(24H×4日)のx及びTを使用してXAVE=-0.076、TAVE=9.646と算出された。また、直近4時間の温度がΔT=[-9.81, -10.76, -11.71, -11.65]であったため、温度シフト量xshiftは、次式のように計算される。
shift=f(ΔTn、aFIX)
=-9.81*0.000167-10.76*(-0.000143)-11.71*(-0.000177)-11.65*0.000181=-0.000154
従って、図5の温度補正後の傾斜量のうち最初のデータは、x=XAVE+xshift=-0.0762と算出される。そして、同様の演算を繰り返すことにより図5の「補正後の傾斜量」の波形が得られる。
Here, the average value X AVE of the inclination amount and the average value T AVE of the temperature used in calculating the amount of inclination after temperature correction are x and T for the past 96 hours (24H×4 days) from the time to be corrected. was calculated as X AVE =−0.076 and T AVE =9.646 using Moreover, since the temperatures in the most recent four hours were ΔT=[−9.81, −10.76, −11.71, −11.65], the temperature shift amount x shift is calculated as follows.
x shift = f(ΔTn, aFIX)
=-9.81*0.000167-10.76*(-0.000143)-11.71*(-0.000177)-11.65*0.000181=-0.000154
Therefore, the first data of the tilt amount after temperature correction in FIG. 5 is calculated as x=X AVE +x shift =-0.0762. Then, by repeating the same calculation, the waveform of "amount of tilt after correction" in FIG. 5 is obtained.

図5に見られるように、温度補正前の傾斜量は、温度変化に応じて温度シフトの影響を受けて日周期の変動が生じている。一方、本発明に係る劣化診断方法により温度補正された傾斜量は、学習期間に亘り変動がほとんど生じておらず、図5における傾斜量の最大値と最小値との差は0.006981であったため、測定誤差が±0.01°以内に抑えられている。すなわち、当該劣化診断方法によれば、温度シフトの影響が±0.01°以内であるため、数年から数十年に亘り生じるインフラ設備の傾斜量の僅かな変化を検出することができる。 As can be seen in FIG. 5, the tilt amount before the temperature correction is subject to the temperature shift in accordance with the temperature change, resulting in diurnal fluctuations. On the other hand, the tilt amount corrected for temperature by the deterioration diagnosis method according to the present invention hardly changed during the learning period, and the difference between the maximum value and the minimum value of the tilt amount in FIG. 5 was 0.006981. The measurement error is suppressed within ±0.01°. That is, according to the degradation diagnosis method, since the influence of the temperature shift is within ±0.01°, it is possible to detect a slight change in the inclination amount of the infrastructure equipment that occurs over several years to several decades.

以上のように、本発明に係る劣化診断装置1は、インフラ設備の物理量及び温度の対応データを時系列で複数取得し、それらの対応データに基づいて温度補正式を学習するため、物理量の測定値に重畳する温度シフト量を時系列変化に対応して推定することができる。これにより本発明に係る劣化診断装置1によれば、温度ヒステリシスが生じる場合であっても物理量を高精度に検出することができる。 As described above, the deterioration diagnosis apparatus 1 according to the present invention acquires a plurality of correspondence data of physical quantities and temperatures of infrastructure facilities in time series, and learns a temperature correction formula based on the correspondence data. The amount of temperature shift superimposed on the value can be estimated corresponding to time-series changes. As a result, the deterioration diagnosis device 1 according to the present invention can detect physical quantities with high accuracy even when temperature hysteresis occurs.

<本発明の実施態様>
本発明の第1の態様に係る劣化診断装置は、インフラ設備の劣化を診断するための物理量を測定する物理量センサと、前記物理量センサの位置における温度を測定する温度センサと、前記物理量及び前記温度の対応データを定期的に取得する制御装置と、を備え、前記制御装置は、所定の学習期間における複数の前記対応データに基づいて前記物理量の温度補正式を学習し、運用期間に取得される前記物理量を前記温度補正式で補正する。
<Embodiment of the present invention>
A deterioration diagnosis device according to a first aspect of the present invention comprises a physical quantity sensor for measuring a physical quantity for diagnosing deterioration of infrastructure equipment, a temperature sensor for measuring a temperature at a position of the physical quantity sensor, the physical quantity and the temperature and a control device that periodically acquires the correspondence data of the physical quantity, the control device learns the temperature correction formula for the physical quantity based on the plurality of the correspondence data in a predetermined learning period, and is acquired during the operation period The physical quantity is corrected by the temperature correction formula.

第1の態様に係る劣化診断装置によれば、インフラ設備の物理量及び温度の対応データを時系列で複数取得し、それらの対応データに基づいて温度補正式を学習するため、物理量の測定値に重畳する温度シフト量を時系列変化に対応して推定することができ、温度ヒステリシスが生じる場合であっても物理量を高精度に検出することができる。 According to the degradation diagnosis device according to the first aspect, a plurality of correspondence data of physical quantities and temperatures of infrastructure equipment are obtained in time series, and a temperature correction formula is learned based on the correspondence data. The superimposed temperature shift amount can be estimated corresponding to the time-series change, and the physical quantity can be detected with high accuracy even when temperature hysteresis occurs.

本発明の第2の態様に係る劣化診断装置は、上記した第1の態様において、前記温度補正式は、最新の前記物理量の温度シフト量を、直近の所定時間に取得された複数の前記温度による重み付き線形和で表す式である。 In the deterioration diagnosis device according to a second aspect of the present invention, in the above-described first aspect, the temperature correction formula calculates the latest temperature shift amount of the physical quantity from the plurality of temperatures acquired in the most recent predetermined time. It is an expression expressed by a weighted linear sum by

第2の態様に係る劣化診断装置によれば、温度補正式は、測定された最新の物理量に影響を与える直近の温度変化を次数の低い多項式で効率的に表現されているため、制御装置における演算量を抑制することができる。 According to the deterioration diagnosis device according to the second aspect, the temperature correction formula efficiently expresses the latest temperature change that affects the latest physical quantity measured by a low-order polynomial. The amount of calculation can be suppressed.

本発明の第3の態様に係る劣化診断装置は、上記した第2の態様において、前記制御装置は、前記学習期間において、前記温度の変化に対する前記物理量の変化の遅延時間を推定し、前記遅延時間に応じて前記所定時間を設定する。 A deterioration diagnosis device according to a third aspect of the present invention is the second aspect described above, wherein the control device estimates a delay time of the change in the physical quantity with respect to the change in the temperature in the learning period, The predetermined time is set according to time.

第3の態様に係る劣化診断装置によれば、温度ヒステリシスの影響時間をカバーできる温度補正式を構成しつつ、温度補正式の学習における繰り返し最適化演算の収束時間を短縮させることができる。 According to the deterioration diagnosis device according to the third aspect, it is possible to shorten the convergence time of iterative optimization calculations in learning the temperature correction formula while constructing the temperature correction formula that can cover the influence time of the temperature hysteresis.

本発明の第4の態様に係る劣化診断装置は、上記した第1乃至3のいずれかの態様において、前記制御装置は、前記学習期間を複数の計算用期間に分割し、前記計算用期間ごとに前記温度補正式の学習結果を更新する。 A deterioration diagnosis device according to a fourth aspect of the present invention is the degradation diagnostic device according to any one of the first to third aspects described above, wherein the control device divides the learning period into a plurality of calculation periods, and to update the learning result of the temperature correction formula.

第4の態様に係る劣化診断装置によれば、制御装置の演算負荷や演算結果の送信における通信負荷を時間的に分散することができる。 According to the deterioration diagnosis device according to the fourth aspect, it is possible to temporally disperse the computation load of the control device and the communication load in transmitting the computation result.

本発明の第5の態様に係る劣化診断装置は、上記した第4の態様において、前記制御装置は、前記計算用期間ごとに前記対応データの平均値を算出し、前記対応データと前記平均値との差分を用いて前記温度補正式を学習する。 A deterioration diagnosis device according to a fifth aspect of the present invention is the deterioration diagnosis device according to the fourth aspect described above, wherein the control device calculates an average value of the corresponding data for each calculation period, and The temperature correction formula is learned using the difference between .

第5の態様に係る劣化診断装置によれば、測定される対応データを平均値からの差分として温度補正式の学習に使用することで、微小な数値を扱う場合であっても制御装置の演算における桁落ちのエラーを防止することができる。 According to the deterioration diagnosis device according to the fifth aspect, by using the measured corresponding data as the difference from the average value for learning the temperature correction formula, even when handling minute numerical values, the calculation of the control device It is possible to prevent the error of cancellation in

本発明の第6の態様に係る劣化診断装置は、上記した第1乃至5のいずれかの態様において、前記制御装置は、前記運用期間の開始から一定期間に取得される前記対応データにより前記温度補正式の学習結果を更新する。 A deterioration diagnosis device according to a sixth aspect of the present invention is the degradation diagnosis device according to any one of the first to fifth aspects described above, wherein the control device detects the temperature according to the corresponding data acquired during a certain period from the start of the operation period. Update the learning result of the correction formula.

第6の態様に係る劣化診断装置によれば、運用期間に取得される対応データにより温度補正式の強化学習を行うことに、温度補正の精度をより向上させることができる。 According to the deterioration diagnosis device according to the sixth aspect, the accuracy of temperature correction can be further improved by performing reinforcement learning of the temperature correction formula using the corresponding data acquired during the operation period.

本発明の第7の態様に係る劣化診断方法は、インフラ設備の劣化を診断するための物理量及び温度の対応データを定期的に取得するデータ取得手順と、所定の学習期間における複数の前記対応データに基づいて前記物理量の温度補正式を学習する学習手順と、運用期間に取得される前記物理量を前記温度補正式に基づいて補正する補正手順と、を含む。 A deterioration diagnosing method according to a seventh aspect of the present invention comprises a data acquisition procedure for periodically acquiring correspondence data of physical quantities and temperatures for diagnosing deterioration of infrastructure equipment; and a correction procedure for correcting the physical quantity obtained during operation based on the temperature correction formula.

第7の態様に係る劣化診断方法によれば、インフラ設備の物理量及び温度の対応データを時系列で複数取得し、それらの対応データに基づいて温度補正式を学習するため、物理量の測定値に重畳する温度シフト量を時系列変化に対応して推定することができ、温度ヒステリシスが生じる場合であっても物理量を高精度に検出することができる。 According to the degradation diagnosis method according to the seventh aspect, a plurality of correspondence data of physical quantities and temperatures of infrastructure equipment are obtained in time series, and a temperature correction formula is learned based on the correspondence data. The superimposed temperature shift amount can be estimated corresponding to the time-series change, and the physical quantity can be detected with high accuracy even when temperature hysteresis occurs.

本発明の第8の態様に係る劣化診断方法は、上記した第7の態様において、前記温度補正式は、最新の前記物理量の温度シフト量を、直近の所定時間に取得された複数の前記温度による重み付き線形和で表す式である。 A degradation diagnosis method according to an eighth aspect of the present invention is, in the above-described seventh aspect, wherein the temperature correction formula calculates the latest temperature shift amount of the physical quantity from a plurality of the temperatures obtained at the most recent predetermined time. It is an expression expressed by a weighted linear sum by

第8の態様に係る劣化診断方法によれば、温度補正式は、測定された最新の物理量に影響を与える直近の温度変化を次数の低い多項式で効率的に表現されているため、学習のための演算量を抑制することができる。 According to the deterioration diagnosis method according to the eighth aspect, the temperature correction formula efficiently expresses the latest temperature change that affects the latest physical quantity measured by a low-order polynomial. can be suppressed.

本発明の第9の態様に係る劣化診断方法は、上記した第8の態様において、前記学習期間においては、前記温度の変化に対する前記物理量の変化の遅延時間を推定し、前記遅延時間に応じて前記所定時間を設定する。 A deterioration diagnosis method according to a ninth aspect of the present invention is the eighth aspect described above, in which, in the learning period, a delay time of change in the physical quantity with respect to the change in temperature is estimated, and according to the delay time, The predetermined time is set.

第9の態様に係る劣化診断方法によれば、温度ヒステリシスの影響時間をカバーできる温度補正式を構成しつつ、温度補正式の学習における繰り返し最適化演算の収束時間を短縮させることができる。 According to the deterioration diagnosis method according to the ninth aspect, it is possible to shorten the convergence time of iterative optimization calculations in learning the temperature correction formula while constructing the temperature correction formula that can cover the influence time of the temperature hysteresis.

本発明の第10の態様に係る劣化診断方法は、上記した第7乃至9のいずれかの態様において、前記学習期間を複数の計算用期間に分割し、前記計算用期間ごとに前記温度補正式の学習結果を更新する。 A deterioration diagnosis method according to a tenth aspect of the present invention is, in any one of the seventh to ninth aspects described above, wherein the learning period is divided into a plurality of calculation periods, and the temperature correction formula is calculated for each calculation period. update the learning results of

第10の態様に係る劣化診断方法によれば、温度補正式の学習における演算負荷や演算結果の送信における通信負荷を時間的に分散することができる。 According to the deterioration diagnosis method according to the tenth aspect, it is possible to temporally disperse the computation load in learning the temperature correction formula and the communication load in transmitting the computation result.

本発明の第11の態様に係る劣化診断方法は、上記した第10の態様において、前記計算用期間ごとに前記対応データの平均値を算出し、前記対応データと前記平均値との差分を用いて前記温度補正式を学習する。 A deterioration diagnosis method according to an eleventh aspect of the present invention is, in the above-described tenth aspect, calculating an average value of the corresponding data for each calculation period, and using a difference between the corresponding data and the average value. to learn the temperature correction formula.

第11の態様に係る劣化診断方法によれば、測定される対応データを平均値からの差分として温度補正式の学習に使用することで、微小な数値を扱う場合であっても制御装置の演算における桁落ちのエラーを防止することができる。 According to the deterioration diagnosis method according to the eleventh aspect, by using the measured corresponding data as the difference from the average value for learning the temperature correction formula, even when handling minute numerical values, the calculation of the control device It is possible to prevent the error of cancellation in

本発明の第12の態様に係る劣化診断方法は、上記した第7乃至11のいずれかの態様において、前記運用期間の開始から一定期間に取得される前記対応データにより前記温度補正式の学習結果を更新する。 A deterioration diagnosis method according to a twelfth aspect of the present invention is, in any one of the seventh to eleventh aspects described above, a learning result of the temperature correction formula based on the corresponding data acquired in a certain period from the start of the operation period. to update.

第12の態様に係る劣化診断方法によれば、運用期間に取得される対応データにより温度補正式の強化学習を行うことに、温度補正の精度をより向上させることができる。 According to the deterioration diagnosis method according to the twelfth aspect, the accuracy of temperature correction can be further improved by performing reinforcement learning of the temperature correction formula using corresponding data acquired during the operation period.

本発明の第13の態様に係る劣化診断プログラムは、インフラ設備の劣化診断を行う制御装置に、前記インフラ設備の劣化を診断するための物理量及び温度の対応データを定期的に取得するデータ取得手順と、所定の学習期間における複数の前記対応データに基づいて、前記物理量の温度補正式を学習する学習手順と、運用期間に取得される前記物理量を前記温度補正式に基づいて補正する補正手順と、を実行させる。 A deterioration diagnosis program according to a thirteenth aspect of the present invention is a data acquisition procedure for periodically acquiring correspondence data between physical quantities and temperatures for diagnosing deterioration of infrastructure equipment in a control device for diagnosing deterioration of infrastructure equipment. a learning procedure for learning the temperature correction formula for the physical quantity based on the plurality of corresponding data in a predetermined learning period; and a correction procedure for correcting the physical quantity acquired during the operation period based on the temperature correction formula. , is executed.

第13の態様に係る劣化診断プログラムによれば、インフラ設備の物理量及び温度の対応データを時系列で複数取得し、それらの対応データに基づいて温度補正式を学習するため、物理量の測定値に重畳する温度シフト量を時系列変化に対応して推定することができ、温度ヒステリシスが生じる場合であっても物理量を高精度に検出することができる。 According to the degradation diagnosis program according to the thirteenth aspect, a plurality of correspondence data of the physical quantity and the temperature of the infrastructure equipment are obtained in time series, and the temperature correction formula is learned based on the correspondence data. The superimposed temperature shift amount can be estimated corresponding to the time-series change, and the physical quantity can be detected with high accuracy even when temperature hysteresis occurs.

本発明の第14の態様に係る劣化診断プログラムは、上記した第13の態様において、前記温度補正式は、最新の前記物理量の温度シフト量を、直近の所定時間に取得された複数の前記温度による重み付き線形和で表す式である。 A deterioration diagnosis program according to a fourteenth aspect of the present invention is the above-described thirteenth aspect, wherein the temperature correction formula calculates the latest temperature shift amount of the physical quantity from a plurality of the temperatures acquired in the most recent predetermined time. It is an expression expressed by a weighted linear sum by

第14の態様に係る劣化診断プログラムによれば、温度補正式は、測定された最新の物理量に影響を与える直近の温度変化を次数の低い多項式で効率的に表現されているため、制御装置における演算量を抑制することができる。 According to the deterioration diagnosis program according to the fourteenth aspect, since the temperature correction formula efficiently expresses the latest temperature change that affects the latest physical quantity measured by a low-order polynomial, the control device The amount of calculation can be suppressed.

本発明の第15の態様に係る劣化診断プログラムは、上記した第14の態様において、前記学習期間においては、前記温度の変化に対する前記物理量の変化の遅延時間を推定し、前記遅延時間に応じて前記所定時間を設定する。 A deterioration diagnosis program according to a fifteenth aspect of the present invention, in the above-described fourteenth aspect, estimates a delay time of change in the physical quantity with respect to the change in temperature in the learning period, and The predetermined time is set.

第15の態様に係る劣化診断プログラムによれば、温度ヒステリシスの影響時間をカバーできる温度補正式を構成しつつ、温度補正式の学習における繰り返し最適化演算の収束時間を短縮させることができる。 According to the deterioration diagnosis program according to the fifteenth aspect, it is possible to shorten the convergence time of the iterative optimization calculation in learning the temperature correction formula while constructing the temperature correction formula that can cover the influence time of the temperature hysteresis.

本発明の第16の態様に係る劣化診断プログラムは、上記した第13乃至15のいずれかの態様において、前記学習期間を複数の計算用期間に分割し、前記計算用期間ごとに前記温度補正式の学習結果を更新する。 A deterioration diagnosis program according to a 16th aspect of the present invention is, in any one of the 13th to 15th aspects described above, wherein the learning period is divided into a plurality of calculation periods, and the temperature correction formula is calculated for each calculation period. update the learning results of

第16の態様に係る劣化診断プログラムによれば、温度補正式の学習における演算負荷や演算結果の送信における通信負荷を時間的に分散することができる。 According to the deterioration diagnosis program according to the sixteenth aspect, it is possible to temporally disperse the computation load in learning the temperature correction formula and the communication load in transmitting the computation result.

本発明の第17の態様に係る劣化診断プログラムは、上記した第16の態様において、前記計算用期間ごとに前記対応データの平均値を算出し、前記対応データと前記平均値との差分を用いて前記温度補正式を学習する。 A deterioration diagnosis program according to a seventeenth aspect of the present invention, in the sixteenth aspect described above, calculates an average value of the correspondence data for each calculation period, and uses a difference between the correspondence data and the average value. to learn the temperature correction formula.

第17の態様に係る劣化診断プログラムによれば、測定される対応データを平均値からの差分として温度補正式の学習に使用することで、微小な数値を扱う場合であっても制御装置の演算における桁落ちのエラーを防止することができる。 According to the deterioration diagnosis program according to the seventeenth aspect, by using the measured corresponding data as the difference from the average value for learning the temperature correction formula, even when handling minute numerical values, the calculation of the control device It is possible to prevent the error of cancellation in

本発明の第18の態様に係る劣化診断プログラムは、上記した第13乃至17のいずれかの態様において、前記運用期間の開始から一定期間に取得される前記対応データにより前記温度補正式の学習結果を更新する。 An eighteenth aspect of the present invention is a deterioration diagnosis program according to any one of the thirteenth to seventeenth aspects described above, wherein the learning result of the temperature correction formula is obtained from the corresponding data acquired in a certain period from the start of the operation period. to update.

第18の態様に係る劣化診断プログラムによれば、運用期間に取得される対応データにより温度補正式の強化学習を行うことに、温度補正の精度をより向上させることができる。 According to the deterioration diagnosis program according to the eighteenth aspect, the accuracy of temperature correction can be further improved by performing reinforcement learning of the temperature correction formula using the corresponding data acquired during the operation period.

1 劣化診断装置
2 クラウドサーバ
3 操作端末
10 センサ部
10a 加速度センサ
10b 温度センサ
11 制御装置
12 記憶装置
13 通信部
14 電池
15 センサ用電源部
16 通信用電源部
Reference Signs List 1 deterioration diagnosis device 2 cloud server 3 operation terminal 10 sensor unit 10a acceleration sensor 10b temperature sensor 11 control device 12 storage device 13 communication unit 14 battery 15 sensor power supply unit 16 communication power supply unit

Claims (18)

インフラ設備の劣化を診断するための物理量を測定する物理量センサと、
前記物理量センサの位置における温度を測定する温度センサと、
前記物理量及び前記温度の対応データを定期的に取得する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、所定の学習期間における複数の前記対応データに基づいて前記物理量の温度補正式を学習し、運用期間に取得される前記物理量を前記温度補正式で補正する、劣化診断装置。
a physical quantity sensor that measures a physical quantity for diagnosing deterioration of infrastructure equipment;
a temperature sensor that measures the temperature at the position of the physical quantity sensor;
a control device that periodically acquires corresponding data of the physical quantity and the temperature;
The control device learns a temperature correction formula for the physical quantity based on the plurality of corresponding data in a predetermined learning period, and corrects the physical quantity acquired during the operation period with the temperature correction formula.
前記温度補正式は、最新の前記物理量の温度シフト量を、直近の所定時間に取得された複数の前記温度による重み付き線形和で表す式である、請求項1に記載の劣化診断装置。 2. The deterioration diagnosis device according to claim 1, wherein said temperature correction formula is a formula expressing the latest temperature shift amount of said physical quantity by a weighted linear sum of said plurality of temperatures acquired in the most recent predetermined time. 前記制御装置は、前記学習期間において、前記温度の変化に対する前記物理量の変化の遅延時間を推定し、前記遅延時間に応じて前記所定時間を設定する、請求項2に記載の劣化診断装置。 3. The deterioration diagnosis device according to claim 2, wherein said control device estimates a delay time of change in said physical quantity with respect to said change in temperature during said learning period, and sets said predetermined time according to said delay time. 前記制御装置は、前記学習期間を複数の計算用期間に分割し、前記計算用期間ごとに前記温度補正式の学習結果を更新する、請求項1乃至3のいずれかに記載の劣化診断装置。 4. The deterioration diagnosis device according to claim 1, wherein said control device divides said learning period into a plurality of calculation periods, and updates the learning result of said temperature correction formula for each of said calculation periods. 前記制御装置は、前記計算用期間ごとに前記対応データの平均値を算出し、前記対応データと前記平均値との差分を用いて前記温度補正式を学習する、請求項4に記載の劣化診断装置。 5. The deterioration diagnosis according to claim 4, wherein the control device calculates an average value of the corresponding data for each calculation period, and learns the temperature correction formula using a difference between the corresponding data and the average value. Device. 前記制御装置は、前記運用期間の開始から一定期間に取得される前記対応データにより前記温度補正式の学習結果を更新する、請求項1乃至5のいずれかに記載の劣化診断装置。 6. The deterioration diagnosis device according to claim 1, wherein said control device updates the learning result of said temperature correction formula with said corresponding data acquired during a fixed period from the start of said operation period. インフラ設備の劣化を診断するための物理量及び温度の対応データを定期的に取得するデータ取得手順と、
所定の学習期間における複数の前記対応データに基づいて前記物理量の温度補正式を学習する学習手順と、
運用期間に取得される前記物理量を前記温度補正式に基づいて補正する補正手順と、を含む劣化診断方法。
a data acquisition procedure for periodically acquiring physical quantity and temperature correspondence data for diagnosing deterioration of infrastructure equipment;
a learning procedure for learning a temperature correction formula for the physical quantity based on the plurality of corresponding data in a predetermined learning period;
and a correction procedure for correcting the physical quantity acquired during operation based on the temperature correction formula.
前記温度補正式は、最新の前記物理量の温度シフト量を、直近の所定時間に取得された複数の前記温度による重み付き線形和で表す式である、請求項7に記載の劣化診断方法。 8. The deterioration diagnosis method according to claim 7, wherein said temperature correction formula is a formula that expresses the latest temperature shift amount of said physical quantity by a weighted linear sum of said plurality of temperatures acquired in the most recent predetermined time. 前記学習期間においては、前記温度の変化に対する前記物理量の変化の遅延時間を推定し、前記遅延時間に応じて前記所定時間を設定する、請求項8に記載の劣化診断方法。 9. The deterioration diagnosis method according to claim 8, wherein in said learning period, a delay time of change in said physical quantity with respect to said change in temperature is estimated, and said predetermined time is set according to said delay time. 前記学習期間を複数の計算用期間に分割し、前記計算用期間ごとに前記温度補正式の学習結果を更新する、請求項7乃至9のいずれかに記載の劣化診断方法。 10. The deterioration diagnosis method according to claim 7, wherein said learning period is divided into a plurality of calculation periods, and the learning result of said temperature correction formula is updated for each of said calculation periods. 前記計算用期間ごとに前記対応データの平均値を算出し、前記対応データと前記平均値との差分を用いて前記温度補正式を学習する、請求項10に記載の劣化診断方法。 11. The deterioration diagnosis method according to claim 10, wherein an average value of said correspondence data is calculated for each said calculation period, and said temperature correction formula is learned using a difference between said correspondence data and said average value. 前記運用期間の開始から一定期間に取得される前記対応データにより前記温度補正式の学習結果を更新する、請求項7乃至11のいずれかに記載の劣化診断方法。
12. The deterioration diagnosis method according to any one of claims 7 to 11, wherein the learning result of the temperature correction formula is updated with the corresponding data acquired during a certain period from the start of the operation period.
インフラ設備の劣化診断を行う制御装置に、
前記インフラ設備の劣化を診断するための物理量及び温度の対応データを定期的に取得するデータ取得手順と、
所定の学習期間における複数の前記対応データに基づいて、前記物理量の温度補正式を学習する学習手順と、
運用期間に取得される前記物理量を前記温度補正式に基づいて補正する補正手順と、を実行させる劣化診断プログラム。
For the control device that diagnoses the deterioration of infrastructure equipment,
a data acquisition procedure for periodically acquiring physical quantity and temperature correspondence data for diagnosing deterioration of the infrastructure;
a learning procedure for learning a temperature correction formula for the physical quantity based on the plurality of corresponding data in a predetermined learning period;
and a correction procedure for correcting the physical quantity obtained during operation based on the temperature correction formula.
前記温度補正式は、最新の前記物理量の温度シフト量を、直近の所定時間に取得された複数の前記温度による重み付き線形和で表す式である、請求項13に記載の劣化診断プログラム。 14. The degradation diagnostic program according to claim 13, wherein said temperature correction formula is a formula expressing the latest temperature shift amount of said physical quantity by a weighted linear sum of said plurality of temperatures obtained in the most recent predetermined time. 前記学習期間においては、前記温度の変化に対する前記物理量の変化の遅延時間を推定し、前記遅延時間に応じて前記所定時間を設定する、請求項14に記載の劣化診断プログラム。 15. The degradation diagnostic program according to claim 14, wherein in said learning period, a delay time of change in said physical quantity with respect to said change in temperature is estimated, and said predetermined time is set according to said delay time. 前記学習期間を複数の計算用期間に分割し、前記計算用期間ごとに前記温度補正式の学習結果を更新する、請求項13乃至15のいずれかに記載の劣化診断プログラム。 16. The degradation diagnostic program according to any one of claims 13 to 15, wherein said learning period is divided into a plurality of calculation periods, and the learning result of said temperature correction formula is updated for each of said calculation periods. 前記計算用期間ごとに前記対応データの平均値を算出し、前記対応データと前記平均値との差分を用いて前記温度補正式を学習する、請求項16に記載の劣化診断プログラム。 17. The degradation diagnosis program according to claim 16, wherein an average value of said correspondence data is calculated for each said calculation period, and said temperature correction formula is learned using a difference between said correspondence data and said average value. 前記運用期間の開始から一定期間に取得される前記対応データにより前記温度補正式の学習結果を更新する、請求項13乃至17のいずれかに記載の劣化診断プログラム。 18. The deterioration diagnosis program according to any one of claims 13 to 17, wherein the learning result of the temperature correction formula is updated with the corresponding data acquired during a certain period from the start of the operating period.
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