JP3777453B2 - Structure monitoring system - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造体のモニタリングシステムに関し、特に、遠隔からモニタすることのできる構造体のモニタリングシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
構造体は、繰返し荷重による疲労、腐食環境による腐食、衝突事故などに起因する衝撃荷重、地震や突風などの自然災害に起因する過大荷重などにより、亀裂、腐食孔、剥離、変形などの損傷を生じる。そのため、定期的にまたは必要に応じて、損傷検査を実施し、構造体の安全性や機能を確保する必要がある。
【0003】
しかし、この検査は、高度な技術的訓練を受けた有資格者などにより、目視または装置を用いて実施されるものであった。また、機器の検査の際には、検査対象の機器を停止させなければならなかった。そのため、時間的にも、費用的にも、検査に要するコストが高かった。また、検査には、高所での作業や放射線被爆など、測定者に対する危険性が伴う恐れがあった。さらに、例えば地震などの非常時には、検査を迅速に実施することは困難であった。以上のような問題点を解決するために、測定対象にセンサを取り付けて構造体の損傷を検査するシステムが数多く提案されている。
【0004】
(1)構造材料部材に発生する疲労亀裂の検出に関しては、特開平10−185854号広報において、疲労亀裂検知センサを構造材料部材に取り付け、一定の間隔でサンプリングし、センサ出力がしきい値を越えたときに疲労亀裂の発生を検出するシステムが提案されている。このシステムは、疲労亀裂発生の予測には優れているが、衝撃荷重や地震などの予想外の荷重による変形、複合材料や接着接合構造の剥離、腐食などには適用できない。また、巨大構造の場合、膨大な数のセンサが必要となるため、センサに接続されるアナログリード線の引き回しが問題となる。
【0005】
(2)構造物の変形を検出するシステムに関しては、特開平10−318725号広報において、トンネルの内部に光ファイバを貼り付け、光の伝搬強度の差異を比較することで構造物の変形を検出するシステムが提案されている。このシステムは、光ファイバを用いることで配線の面倒を回避できる利点があるが、光ファイバは外力が働かない限りひずみを測定できないため、一般の構造体の点検には適当ではない。また、光強度変化とひずみの関係と、ひずみと損傷の関係をあらかじめ求めておく必要があるため、巨大構造に適用することは困難である。
【0006】
(3)構造物の異常を検知するシステムに関しては、特開平10−274603号広報において、構造物の支持部に平面センサを配置し、地震や台風に起因する構造物の位置のずれを検出するシステムが提案されている。しかし、このシステムは、すでに建設された構造物に適用するためには膨大な設置コストがかかることや、検知されるのは位置のずれだけであるなどの問題がある。
【0007】
(4)地震などの自然災害時に建物の損傷を検出するシステムに関しては、特開平11−44615号広報において、建物内の計算機ネットワークを利用して地震計記録を収集し、固有振動数の変化から建物の損傷を検出するシステムが提案されている。このシステムは、建物内の計算機ネットワークを利用することで膨大なアナログ配線が不要となる点に利点がある。また、固有振動数の変化により損傷を検出するため、少ない数のセンサで損傷を検出できる。しかし、計算機を耐震構造上に設置する必要があることや、固有振動数だけでは検出されにくい振動モードの腹部分における損傷の検出が難しいことなどの問題がある。
【0008】
(5)構造物のモニタ装置に関しては、特開平6ー194275号広報において、センサと演算処理部と送受信装置を一体化したモニタ装置が提案されている。この装置は、構造物に簡単に取り付けることができるが、センサの配置に制約を受けること、無線を用いることで電波障害を受けやすいこと、測定した結果から損傷を判定する部分が無いことなどの問題点がある。
【0009】
(6)プリンタやパーソナルコンピュータなどのネットワーク接続機器の管理システムに関しては、特開平6−222956号広報、特開平10−97444号広報、特開平10−173655号広報、特開平9−134297号広報において、ネットワーク接続機器の異常を監視するホストCPUが異常発生の際に管理者に電子メールを送信して通知するシステムが提案されている。
【0010】
また、特開平11−234271号広報において、ホームページに利用されているHTTPプロトコルによるネットワーク接続機器の遠隔モニタリングシステムが提案されている。
【0011】
しかし、これらのシステムは、ネットワークに接続されていない機器構造の異常検知については言及していない。また、センサ情報は通常は膨大なデータとなるが、これらの膨大なデータの転送については検討されていない。
【0012】
(7)プラントなどの遠隔監視システムに関しては、特開平11−252670号広報において、工場内のイントラネットにセンサを小型端末で接続し、監視情報をHTML形式データまたは電子メールにより管理者へ送信するシステムが提案されている。このシステムは、従来の目視検査や、アナログリード線を利用したセンサ接続による監視と比較すると画期的である。しかし、センサ情報をアンプとフィルターと波形処理とでアナログ処理し、結果をコンパレーターで比較してデジタル化することで監視しているため、測定データ間の関係から総合的に判断するなどの柔軟な判定手法が採用できないことや、複雑な構造体の監視には使用が困難であることなどの問題点がある。
【0013】
また、特開平11−146466号広報において、WWWサーバから提供されるHTML形式データにより、プラントを遠隔地から監視するシステムが提案されている。このシステムは、通信方法がWWWを使用した方法に限定されることや、データをリアルタイムに表示するだけなので監視者が必要であることなどの問題点がある。
【0014】
(8)遠隔地からの分析装置に関しては、特開2000ー28617号広報において、分析対象物を検出して検出値を出力する検出器と、所定の分析プログラムと、インターネットなどのデジタル通信手段とを備えた計算機からなる分析システムが提案されている。このシステムは、分析プログラムによる分析結果と分析条件を、WWW編集プログラムで作成したホームページに表示することや、電子メールで伝達することにより管理者に通知するシステムである。しかし、このシステムは、分析者が積極的にマウス操作やサーバへの依頼などの行動を起こさなければ分析が開始されないこと、常時監視するプログラムが無いこと、センサの故障をチェックする機能が無いこと、センサの情報を再確認する機能がないことなどの問題点がある。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術では、管理者が遠隔操作によりセンサの測定条件を制御することや、センサの故障をチェックすることはできなかった。そのため、管理者は遠隔から構造体の損傷を詳細にモニタすることができなかった。
【0016】
本発明は、これらの課題を解決するためになされたもので、構造体の損傷を遠隔から詳細にモニタすることができる構造体のモニタリングシステムを提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明は、構造体に取り付けられる複数のセンサと、前記複数のセンサのそれぞれから測定情報が入力される測定計算機と、前記測定計算機とインターネットで接続される管理者計算機とから構成される構造体のモニタリングシステムであって、前記測定計算機は、前記複数のセンサのそれぞれから入力される測定情報をデジタル信号に変換するA/D変換機能と、前記デジタル信号から測定データを作成するデータ処理機能と、前記複数のセンサのそれぞれからの測定データ、前記構造体の健全時における測定データとの間の応答曲面の有意差検定で、統計的に応答曲面の同等性の検定が棄却されたときに前記構造体に異常が発生していると判定することによって前記構造体の損傷を検出する損傷判定機能と、前記構造体の損傷の判定結果を前記管理者計算機に送信し、かつ前記管理者計算機からの命令を受信する遠隔送受信機能と、前記管理者計算機からの命令で前記センサの測定条件を制御する測定条件制御機能とを備える構成とした。
また、測定計算機は、前記A/D変換機能、前記データ処理機能および前記測定条件制御機能を備え、前記複数のセンサに接続される第1の計算機と、前記損傷判定機能および前記遠隔送受信機能を備える第2の計算機とから構成され、前記第1の計算機と前記第2の計算機はイーサーネットで接続される構成とした。
【0018】
【作用】
構造物に取り付けられたセンサにより検出された測定情報は、センサと接続する測定計算機に入力される。測定計算機では、測定情報はA/D変換機能によりデジタル信号に変換され、デジタル信号はデータ処理機能によりノイズ除去、平滑化などのデータ処理がなされ、測定データが作成される。そして、その測定データから、損傷判定機能により構造物の損傷を自動的に判定し、判定結果は遠隔送受信機能により管理者計算機に通知される。管理者は遠隔送受信機能により、定期的にまたは必要に応じて、測定条件制御機能に命令を送信し、センサの測定条件を制御する。また、センサと測定計算機の第1の計算機はアナログリード線で接続され、測定計算機の第1の計算機と第2の計算機はイーサーネットで接続される。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明の構造体の損傷モニタリングシステムの構成を、橋梁構造の損傷モニタリングシステムを例として説明する。橋梁構造の損傷モニタリングシステムを図1に示す。
【0020】
図1に示すように、橋梁の部分構造1には複数のセンサ2が取り付けられ、センサ2はアナログリード線3により測定計算機4に接続される。測定計算機4は、部分構造1に取り付けられセンサ2と接続する小型スマート端末5と部分構造1から離れた場所に配置される判定部分計算機6とから構成され、小型スマート端末5と判定部分計算機6はイーサーネットケーブル7により接続される。そして、判定部分計算機6は、遠隔に配置される管理者計算機8とインターネット回線9により接続される。
【0021】
測定計算機4は、センサ2から入力される測定情報から部分構造1の損傷を判定し、判定結果をインターネット回線9を介して管理者計算機8に通知する。そして、管理者計算機8は、定期的にまたは必要に応じて、センサ2の測定条件を制御する命令を測定計算機4に出し、部分構造1の損傷の詳細をモニタする。なお、センサ2は振動測定用のセンサであり、ひずみゲージ加速度計振動センサなどが用いられる。
【0022】
測定計算機4の詳細な構成を図2に示す。図2に示すように、小型スマート端末5は、A/D変換機能10、データ処理機能11および測定条件制御機能12を備える。センサ2から小型スマート端末5に入力された測定情報は、まず、A/D変換機能10によりデジタル信号に変換される。次に、変換されたデジタル信号は、データ処理機能11によりデータ処理され測定データが作成される。そして、測定データはイーサーネットケーブル7を介して測定部分計算機6に送信される。また、測定条件制御機能12は、管理者計算機8からの命令があった際に、その命令に応じてセンサ2の測定時間や測定間隔などを制御する。
【0023】
判定部分計算機6は、損傷判定機能13および遠隔送受信機能14を備える。損傷判定機能13は、小型スマート端末5から送信された測定データから、部分構造1の損傷を判定する。そして、遠隔送受信機能14は、部分構造1の損傷の判定結果を管理者計算機8に送信する。また、遠隔送受信機能14は、管理者計算機8から測定条件制御機能12に対して出される命令を受信する。
【0024】
なお、小型スマート端末5と判定部分計算機6を結ぶイーサーネットケーブル7の本数は、必要に応じて適宜設定する。例えば地震などの大規模な災害時における損傷モニタリングシステムの信頼性を十分に確保するためには、イーサーネットケーブル7は複数本配設されることが好ましい。また、IP Internet Protocol ルーティングの動的なサービスであるRIP Routing Information Protocol サービスを利用して、ネットワーク障害を自動的に回避して判定部分計算機6にデータを確実に送信するように設定することがさらに好ましい。また、無線を利用することが可能な環境では、無線LAN機器を用いることにより小型スマート端末5と判定部分計算機6との間のイーサーネットの配線を省略することもできる。
【0025】
次に、橋梁の損傷の判定方法について説明する。橋梁の損傷には、破壊、変形、接合部における疲労亀裂などがある。また、橋梁に設置される電話などの付属部品の健全性も損傷モニタリングの対象となる。
【0026】
過大荷重による破壊を判定する際は、あらかじめ、構造解析により予測される危険荷重をしきい値として設定しておきセンサ2として用いられる振動センサが検出する振動データがこのしきい値を越えたときに、橋梁に損傷が発生したと判定する。
【0027】
橋梁の変形を判定する際は、振動センサで橋梁の固有振動数の変化を測定し、その測定値を統計的に処理することにより橋梁の変形を判定する。具体的に説明すると、あらかじめ橋梁の健全時の固有振動数を複数回(m回)測定し、その固有振動数の平均値ωmと標準偏差σを求めておく。また、損傷モニタリング時に複数回(n回、n<m)測定して得られた固有振動数の平均値をωnとする。そして、測定値がすべて正規分布に従うとすれば、平均値の差(ωm−ωn)が0であるという帰無仮説(差異はないという仮説)が95%の信頼度で棄却されるためには、統計量z[(ωm−ωn)/{σ√(1/m)+1/n)}]が自由度p=n+m−2のt分布(α=0.025)の値であるt値よりも大きいことが条件となる。つまり、統計量zがt分布のt値よりも大きいときに、統計的に差異があると判断される。このことは、物理的に差異があることを直ちに指しているわけではないが、橋梁の変形を判定する上で強力な指標となる。なお、αの値は、必要に応じて変化させることができる。
【0028】
疲労亀裂の発生を判定する際は、センサにPVDF圧電フイルムなどの軽量センサやひずみゲージなどを用いる。センサ2にひずみゲージを用いて引張力を受ける平板のボルト継ぎ手の疲労亀裂を判定する場合を例に説明する。なお、引張力は、完全に弾性範囲内であるとする。ボルトに亀裂がないときは弾性変形なので、外力が比例負荷であれば、ひずみ出力εは外力の大きさに関係なく互いに比例関係にある。つまりi番目のひずみ出力εiとj番目のひずみ出力εjは、εi=βij×εjの関係にある(βijは比例定数)。したがって、さまざまな比例負荷外力下で2つのひずみゲージ間の応答曲面を作成し、その応答曲面の同等性の有意差検定により亀裂の発生を判定することができる。
【0029】
また、すべてのひずみゲージ間の応答曲面の検定を行い、ある特定の番号のゲージが関連した場合にだけ同等性が棄却されれば、そのゲージが取り付けられている個所に亀裂が発生したことが分かる。具体的には、ひずみゲージがε1とε2の場合、無損傷時にn1回の測定を実施し、ε1=β0+β12×ε2の係数を最小2乗法で求める。そして、モニタリングの開始後、n2回の測定を実施し、ε1=B0+B12×ε2の係数を求める。この2直線の同等性の検定は、β0=B0とβ12=B12の帰無仮説を検定すればよい。この場合、統計量W={(SSE0/SSE12−1)(n’−2p’)/p’}がF分布に従うため、F(α,n’,n’−2p’)を越える場合に、仮説が棄却され、同等性が棄却される。なお、SSE0はn1とn2を合わせた集団から得られる誤差平方和であり、n’=n1+n2、p’=応答曲面の係数+1、SSE12=SSE1+SSE2である。また、SSE1はn1の誤差平方和であり、SSE2はn1の誤差平方和である。ここで、応答曲面とは、目的(応答)に対する変数の影響を得るために複数の不連続なデータ点での目的(応答)を連続的な曲面で近似させた近似関数(直線や多項式とは限らない)のことを言う。通常、実験計画法とともに使用され,製造プロセスの最適化などに利用されている。
【0030】
疲労亀裂の長さを推定する際は、一箇所のボルト孔に対して複数のセンサを貼り付け、センサ出力の変化パターンから亀裂長さを推定する。しがって、あらかじめ解析または実験によりそれぞれの亀裂長さに対するひずみ出力を学習用データとして得ておく必要がある。また、判別分析により長さを推定することもできる。例えば、亀裂長さが異なる場合の数多くの実験結果があるとすれば、その実測データがどれに最も近いデータパターンであるかを推定することで、疲労亀裂の長さを推定することができる。
【0031】
次に、測定計算機4の内部で稼働している各種のプログラムについて詳細に説明する。
【0032】
小型スマート端末5の内部では、A/D変換制御プログラム、データ処理プログラムおよび測定条件制御命令送受信プログラムが稼働している。
【0033】
A/D変換制御プログラムには、通常のA/D変換の制御に使用されるデバイスドライバが記述されている。データ処理プログラムには、データの平滑化、FFT、ウエーブレット変換、平均化処理などのアルゴリズムがパッケージ化されている。そして、測定条件制御命令送受信プログラムには、TCP/IPプロトコルのネットワーク送受信プログラムが記述されている。
【0034】
測定条件制御命令送受信プログラムは、小型スマート端末5の起動後にJava言語で定義されるスレッドまたはマルチタスク管理プログラムを起動し、TCP/IPパケットを作成して、TCP/IPサーバープログラムを起動する。TCP/IPサーバーは、特定の接続パケット番号の接続要求を監視する。Java言語を使用すれば、この作業は標準クラスライブラリで簡単に作成可能である。そして、接続要求があれば、スレッドを起動し、マルチタスク化して動作制御プログラムを起動させる。
【0035】
動作制御プログラムの詳細を図3に示す。動作制御プログラムは、ステップS1で送信されたデータから送信元のIPアドレスを習得し、保存する。そして、ステップS2でテキストの命令を取得し、ステップS3でテキストの命令を解読する。そして、ステップS4で、あらかじめ配列に記録されている命令リストから命令を選択し、その命令を副プログラムとして実行する。
【0036】
副プログラムが設定変更であれば、ステップS5で設定を変更し、ステップS6で返信データを作成し、ステップS7で返信プログラムを起動し、送信元のIPアドレスにテキストで返信する。また、副プログラムがデータ処理であれば、ステップS8でデータ処理を実施し、ステップS9で返信データを作成する。そして、次のステップS7で返信プログラムを起動し、送信元のIPアドレスにテキストで返信する。また、副プログラムがA/D変換命令であれば、ステップS10でA/D変換デバイスドライバに命令を出し、ステップS11でセンサ情報を取得する。そして、ステップS12またはステップS13に進む。ステップS12では、センサ情報をメモリに格納する。また、ステップS13では、返信データを作成し、次のステップS7で返信プログラムを起動し、送信元のIPアドレスにテキストで返信する。
【0037】
判定部分計算機6の内部では、小型スマート端末モニタプログラム、損傷判定プログラム、電子メール作成プログラム、電子メルサーバープログラム、データ確認プログラムおよびWWWサーバープログラムが稼働している。
【0038】
小型スマート端末モニタプログラムは、判定部分計算機の内部で小型スマート端末5を模擬して、実行不可能な命令などを送信しないように監督する。また、小型スマート端末5のハードウエア互換性を保つためのデバイスドライバの役割と、センサ2のハードウエア互換性を保つためのデバイスドライバの役割を受け持つオブジェクト指向のクラスとなっている。
【0039】
図4は、小型スマート端末の抽象化クラスを表したものである。Sensorクラス16のサブクラスであるStrain Gage クラス17やTermo coupleクラス18のインスタンスは配列の中に格納されている。そして、Strain Gage クラス17とTermo coupleクラス18は、最新のデータをインスタンス変数内に保存している。それぞれのセンサ2のハードウエア情報はこのSensorクラス16のサブクラスで定義し、小型スマート端末5のハードウエア情報はSmart Terminalクラス15のサブクラスで定義する。また、すべてのSensorクラス16は初期化関数initializeと状態チェック関数check を有している。したがって、初期化関数initializeの命令により、すべてのセンサ2の初期化が可能である。
【0040】
損傷判定プログラムは、損傷モニタリング全般の制御を司る。損傷判定プログラムの詳細を図5に示す。損傷判定プログラムは、ステップS21でセンサ2の初期化とシステムチェックを行い、次のステップS22で測定条件を設定する。そして、しきい値を用いて損傷を判定する場合はステップS23に進み、統計的検定により損傷を判定する場合はステップS26に進む。
【0041】
しきい値を用いて損傷を判定する場合は、ステップS23で危険荷重のしきい値と振動データの測定間隔を設定し、次のステップS24で測定条件を確認し、その測定条件で測定を実施し、測定された測定データを処理する。そして、続くステップS25で損傷を判定する。ステップS25で損傷が判定されれば、次の電子メール作成プログラムに進み管理者計算機8に送信するメールを作成する。また、ステップS25で損傷が判定されなければ先のステップS24に戻る。
【0042】
統計的検定により損傷を判定する場合は、ステップS26で統計的検定と測定間隔を設定し、次のステップS27で測定条件を確認し、その測定条件で測定を実施し、測定された測定データを処理する。そして、続くステップS28で、モニタを開始するかどうか判断する。モニタを開始する場合は次のステップS29に進み、モニタを開始しない場合は先のステップS27に戻る。ステップS29では、測定条件を確認し、その測定条件で測定を実施し、測定された測定データを処理する。そして、次のステップS30で損傷を判定する。ステップS30で損傷が判定されれば、次の電子メール作成プログラムに進み管理者計算機8に送信するメールを作成する。また、ステップS30で損傷が判定されなければ先のステップS29に戻る。
【0043】
なお、統計的検定により損傷を判定する場合は、測定は学習用データ収集ステージとモニタリングステージに分割して行われる。学習用ステージでは、あらかじめ設定された期間にデータ収集を行い、平均値や分散などの統計量を計算する。そして、モニタリングステージでは、設定された間隔で測定を行う。
【0044】
また、損傷判定プログラムに、測定センサ情報間の応答曲面の同等性検定により損傷を判定する手法や、学習データを利用して損傷を判定する手法を用いることもできる。
【0045】
損傷判定プログラムで損傷が判定された場合は、電子メール作成プログラムが起動する。なお、その際、再調査を自動的に行うこともできる。電子メールには、部分構造1の異常を知らせる内容が記載される。また、電子メールには、各センサの測定結果を掲載することもできる。
【0046】
電子メール作成プログラムで作成された電子メールは、電子メールサーバプログラムにより管理者計算機8に送信される。電子メールサーバプログラムは、セキュリティのため、特定の電子メールサーバーにだけ電子メールを配布するように設定し、電子メールの送信や再送要求は自分自身からだけ接続可能とするように設定することが望ましい。
【0047】
データ確認プログラムは、電子メールサーバプログラムにより管理者計算機8に部分構造1の損傷の判定が通知された後や定期点検時に、管理者計算機8がWEBブラウザにより測定計算機4にWWWサービスを要求することにより起動される。なお、データ確認プログラムは常時起動しておいてもかまわない。
【0048】
WWWサービスは、WWWサーバプログラムにより提供される。WWWサーバプログラムは、IDとパスワードの設定に加えて、特定のIPアドレスまたはネットワークアドレスからのみアクセス可能とするように設定することが望ましい。なお、不要なサービスは閉ざしておくべきである。
【0049】
そして、管理者計算機8はWWWサーバプログラムから提供されるホームページで橋梁の損傷をモニタする。ホームページの画面の一例を図6に示す。図6の橋梁損傷モニタリングのホームページの画面では、橋梁の構造を部分構造a〜部分構造fにサブグループ化している。画面の左側のボタン19a〜19fは、それぞれの部分構造a〜部分構造fのホームページへのリンクボタンである。
【0050】
また、画面の右側中央には、部分構造のセレクタ20とセンサのセレクタ21が配置される。図6では、部分構造aとセンサcが選択されている。そして、部分構造aについてのセンサの測定結果は、右上の窓22にグラフで表示される。また、グラフの一部にマウスカーソル23がフォーカスされたときは、小窓24にその値が表示される。また、右下の窓25には、部分構造aの損傷の判定結果が表示される。図6では、「異常あり」と表示されている。また、右下には、センサに測定の命令を出すボタン26、センサに初期化の命令を出すボタン27、判定部分計算機6に損傷の判定を命令するボタン28がそれぞれ配置される。なお、必要ならば、判定部分計算機6に損傷の再判定を命令するボタンを配置することもできる。
【0051】
それぞれの部分構造のホームページの画面の一例を図7に示す。画面の上側には、センサのセレクタ21、測定結果をグラフで表示する窓22、センサに測定の命令を出すボタン26センサに初期化の命令を出すボタン27が配置される。そして、画面の下側には、センサの計測条件のセレクタが配置される。サンプル間隔はセレクタ29で、サンプル時間はセレクタ30で、データ平滑点数はセレクタ31で選択される。また、画面の下側には、窓22に表示されるグラフの変更を命令するボタン32が配置される。したって、管理者計算機8は、センサの測定間隔や測定時間などをホームページの画面から調整することができる。
【0052】
データ確認プログラムの詳細を図8に示す。データ確認プログラムは、ステップS31で構造セレクタ20で選択された部分構造のセレクタ番号を読みこみ、ステップS32でセンサセレクタ21で選択されたセンサのセレクタ番号を読みこむ。そして、次のステップS33では、選択されたセンサが測定可能な状態かどうか検査する。センサが測定中の場合やセンサが測定不能と判定されればステップS34に進み、ステップS34でセンサのエラーを表示する。また、ステップS33で測定可能と判定されればステップS35に進む。
【0053】
ステップS35では、小型スマート端末モニタプログラムへセンサの測定命令を送信する。そして、次のステップS36で、センサの測定データを小型スマート端末モニタプログラムから受信する。そして、続くステップS37で、そのデータを処理し、測定結果のグラフ画像を作成する。そして、ステップS38で、ホームページの窓22にグラフを再表示する。
【0054】
以上、橋梁構造の損傷モニタリングシステムについて説明したが、本発明の損傷モニタリングシステムはポンプや小型発電機などの機器にも適用することができる。例えば、ポンプに適用する場合は、ポンプに制御板を、測定計算機4にD/A変換機能を取り付けておくと、測定計算機4とポンプ制御板と接続さることにより、ポンプの稼働停止を遠隔操作できるばかりではなく、ポンプの回転速度も遠隔から制御することができる。
【0055】
【発明の効果】
以上のことから、本発明によれば、構造体に取り付けられるセンサと接続する測定計算機は、構造体の損傷を判定する損傷判定機能と、構造体の損傷の判定結果を前記管理者計算機に送信し、かつ管理者計算機からの命令を受信する遠隔送受信機能とを有するので、遠隔地から構造体のモニタリングを自動的に行うことができる。また、測定条件制御機能により、センサの測定条件を遠隔から調整することができるので、より詳細なモニタリングが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 橋梁機構の損傷モニタリングシステムの構成図
【図2】 測定計算機の構成図
【図3】 測定条件制御プログラムのフロー図
【図4】 小型スマート端末モニタプログラムのフロー図
【図5】 損傷判定プログラムのフロー図
【図6】 橋梁構造モニタリングのホームページの画面を示す図
【図7】 部分構造モニタリングのホームページの画面を示す図
【図8】 データ確認プログラムのフロー図
【符号の説明】
1 部分構造
2 センサ
3 アナログリード線
4 測定計算機
5 小型スマート端末
6 判定部分計算機
7 イーサーネットケーブル
8 管理者計算機
9 インターネット回線
10 A/D変換機能
11 データ処理機能
12 測定条件制御機能
13 損傷判定機能
14 遠隔送受信機能
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure monitoring system, and more particularly to a structure monitoring system that can be remotely monitored.
[0002]
[Prior art]
Structures are subject to damage such as cracks, corrosion holes, delamination and deformation due to fatigue due to repeated loads, corrosion due to corrosive environments, impact loads resulting from collision accidents, and excessive loads resulting from natural disasters such as earthquakes and gusts. Arise. Therefore, it is necessary to carry out damage inspection periodically or as necessary to ensure the safety and function of the structure.
[0003]
However, this inspection was performed visually or using a device by a qualified person who received advanced technical training. In addition, when inspecting equipment, the equipment to be inspected must be stopped. Therefore, the cost required for the inspection is high both in terms of time and cost. In addition, there is a risk that the inspection involves risks to the measurer such as work at a high place and radiation exposure. Furthermore, it was difficult to carry out the inspection quickly in an emergency such as an earthquake. In order to solve the above-described problems, many systems have been proposed in which a sensor is attached to a measurement target and a structure is inspected for damage.
[0004]
(1) Regarding the detection of fatigue cracks occurring in structural material members, in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 10-185854, a fatigue crack detection sensor is attached to a structural material member, and sampling is performed at regular intervals. Systems have been proposed that detect the occurrence of fatigue cracks when exceeded. This system is excellent in predicting the occurrence of fatigue cracks, but it cannot be applied to deformation due to unexpected loads such as impact loads and earthquakes, separation of composite materials and adhesive joint structures, and corrosion. Further, in the case of a huge structure, an enormous number of sensors are required, so that the routing of analog lead wires connected to the sensors becomes a problem.
[0005]
(2) Regarding a system for detecting deformation of a structure, in JP-A-10-318725, an optical fiber is attached to the inside of the tunnel, and the deformation of the structure is detected by comparing the difference in light propagation intensity. A system has been proposed. Although this system has an advantage of avoiding troublesome wiring by using an optical fiber, since the optical fiber cannot measure strain unless an external force is applied, it is not suitable for inspection of a general structure. Moreover, since it is necessary to obtain in advance the relationship between the change in light intensity and strain and the relationship between strain and damage, it is difficult to apply to a giant structure.
[0006]
(3) Regarding a system for detecting an abnormality of a structure, in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 10-274603, a flat sensor is arranged on a support portion of the structure to detect a displacement of the structure caused by an earthquake or a typhoon. A system has been proposed. However, this system has problems such as a huge installation cost to apply to a structure that has already been constructed, and only a positional shift is detected.
[0007]
(4) Regarding a system for detecting damage to a building during a natural disaster such as an earthquake, in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 11-44615, a seismometer record is collected using a computer network in the building, and a change in natural frequency is detected. Systems for detecting building damage have been proposed. This system is advantageous in that a huge amount of analog wiring is not required by using a computer network in the building. Moreover, since damage is detected by a change in natural frequency, damage can be detected with a small number of sensors. However, there are problems such as that it is necessary to install the computer on an earthquake-resistant structure and that it is difficult to detect damage in the abdominal part of the vibration mode that is difficult to detect only by the natural frequency.
[0008]
(5) With regard to a structure monitoring apparatus, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-194275 has proposed a monitoring apparatus in which a sensor, an arithmetic processing unit, and a transmission / reception apparatus are integrated. This device can be easily attached to a structure, but it is subject to restrictions on sensor placement, is susceptible to radio interference by using wireless, and there is no part to determine damage from the measurement results. There is a problem.
[0009]
(6) Regarding management systems for network connection devices such as printers and personal computers, the following information is disclosed in JP-A-6-2222956, JP-A-10-97444, JP-A-10-173655, and JP-A-9-134297. A system has been proposed in which a host CPU that monitors an abnormality of a network connection device transmits an e-mail to an administrator when an abnormality occurs.
[0010]
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 11-234271 proposes a remote monitoring system for network connection devices based on the HTTP protocol used for homepages.
[0011]
However, these systems do not mention abnormality detection of a device structure that is not connected to a network. In addition, sensor information is usually enormous data, but transfer of such enormous data has not been studied.
[0012]
(7) Regarding a remote monitoring system for a plant or the like, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-252670, a system in which a sensor is connected to an intranet in a factory with a small terminal and monitoring information is transmitted to an administrator by HTML format data or e-mail. Has been proposed. This system is epoch-making when compared with conventional visual inspection and monitoring by sensor connection using analog lead wires. However, the sensor information is monitored by analog processing with amplifiers, filters, and waveform processing, and the results are compared and digitized by a comparator. There is a problem that a simple determination method cannot be adopted and that it is difficult to use for monitoring a complicated structure.
[0013]
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 11-146466 has proposed a system for monitoring a plant from a remote location using HTML format data provided from a WWW server. This system has problems such as that the communication method is limited to a method using WWW and that a monitor is required because data is only displayed in real time.
[0014]
(8) Regarding an analyzer from a remote location, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-28617, a detector that detects an analysis object and outputs a detection value, a predetermined analysis program, and a digital communication means such as the Internet An analysis system consisting of a computer equipped with is proposed. This system is a system for notifying an administrator by displaying an analysis result and an analysis condition by an analysis program on a home page created by a WWW editing program or by transmitting the result by electronic mail. However, this system does not start analysis unless the analyst actively takes actions such as mouse operations or requests to the server, does not have a program to constantly monitor, and does not have a function to check for sensor failures. There is a problem that there is no function for reconfirming sensor information.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
  However, in the above-described conventional technology, the administrator cannot control the measurement conditions of the sensor by remote operation or check the sensor for failure. Therefore, the administrator can remotely monitor the structure damage in detail.could not.
[0016]
  The present invention has been made to solve these problems, and provides a structure monitoring system capable of remotely monitoring a structure damage in detail.Objective.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention is attached to a structure.pluralA sensor;pluralSensorEach ofA monitoring system for a structure composed of a measurement computer to which measurement information is input from, and an administrator computer connected to the measurement computer via the Internet, wherein the measurement computer includes the measurement computerpluralSensorEach ofFromEnteredAn A / D conversion function for converting measurement information into a digital signal; a data processing function for creating measurement data from the digital signal;From each of multiple sensorsmeasurement dataWhen, When the structure is healthyMeasurement atThe response surface is significantly different from the data, and the structure is abnormal when the response surface equivalence test is statistically rejected.When has occurredJudgmentByA damage determination function for detecting damage to the structure; a remote transmission / reception function for transmitting a determination result of damage to the structure to the administrator computer; and receiving a command from the administrator computer; and the administrator computer And a measurement condition control function for controlling the measurement conditions of the sensor in accordance with a command from
  The measurement computer includes the A / D conversion function, the data processing function, and the measurement condition control function,pluralA first computer connected to a sensor and a second computer having the damage determination function and the remote transmission / reception function, and the first computer and the second computer are connected via Ethernet It was.
[0018]
[Action]
Measurement information detected by a sensor attached to the structure is input to a measurement computer connected to the sensor. In the measurement computer, the measurement information is converted into a digital signal by the A / D conversion function, and the digital signal is subjected to data processing such as noise removal and smoothing by the data processing function to create measurement data. Then, the damage is automatically determined from the measurement data by the damage determination function, and the determination result is notified to the administrator computer by the remote transmission / reception function. The administrator uses the remote transmission / reception function to send a command to the measurement condition control function periodically or as needed to control the measurement conditions of the sensor. The sensor and the first computer of the measurement computer are connected by an analog lead wire, and the first computer and the second computer of the measurement computer are connected by Ethernet.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The structure of the structure damage monitoring system of the present invention will be described by taking a bridge structure damage monitoring system as an example. Figure 1 shows a damage monitoring system for bridge structures.
[0020]
As shown in FIG. 1, a plurality of sensors 2 are attached to a bridge partial structure 1, and the sensors 2 are connected to a measurement computer 4 by analog lead wires 3. The measurement computer 4 includes a small smart terminal 5 attached to the partial structure 1 and connected to the sensor 2, and a determination partial computer 6 disposed at a location away from the partial structure 1, and includes the small smart terminal 5 and the determination partial computer 6. Are connected by an Ethernet cable 7. The determination partial computer 6 is connected to an administrator computer 8 that is remotely located by an Internet line 9.
[0021]
The measurement computer 4 determines whether the partial structure 1 is damaged from the measurement information input from the sensor 2 and notifies the administrator computer 8 of the determination result via the Internet line 9. Then, the administrator computer 8 issues a command for controlling the measurement conditions of the sensor 2 to the measurement computer 4 periodically or as necessary, and monitors the details of damage to the partial structure 1. Sensor 2 is a vibration measurement sensor., HiStrain gauge,Accelerometer,Vibration sensorWhoUsed.
[0022]
A detailed configuration of the measurement computer 4 is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the small smart terminal 5 includes an A / D conversion function 10, a data processing function 11, and a measurement condition control function 12. Measurement information input from the sensor 2 to the small smart terminal 5 is first converted into a digital signal by the A / D conversion function 10. Next, the converted digital signal is processed by the data processing function 11 to create measurement data. Then, the measurement data is transmitted to the measurement partial computer 6 via the Ethernet cable 7. In addition, when there is a command from the administrator computer 8, the measurement condition control function 12 controls the measurement time and measurement interval of the sensor 2 according to the command.
[0023]
The determination partial computer 6 includes a damage determination function 13 and a remote transmission / reception function 14. The damage determination function 13 determines damage of the partial structure 1 from the measurement data transmitted from the small smart terminal 5. Then, the remote transmission / reception function 14 transmits the determination result of the damage of the partial structure 1 to the administrator computer 8. The remote transmission / reception function 14 is an administrator computer 8.MeasurementFor constant condition control function 12Issued againstReceive instructions.
[0024]
The number of Ethernet cables 7 that connect the small smart terminal 5 and the judgment partial computer 6 is appropriate as necessary.SpecialDetermine. For example,In order to sufficiently ensure the reliability of the damage monitoring system at the time of a large-scale disaster such as an earthquake, a plurality of Ethernet cables 7 are preferably provided. IP( Internet Protocol )RIP is a dynamic routing service( Routing Information Protocol )It is more preferable that the service is set so that the network failure is automatically avoided and the data is reliably transmitted to the determination partial computer 6. In an environment where wireless communication can be used, wireless LAN devices must be connected.By using,Between the small smart terminal 5 and the judgment partial computer 6Ethernet wiring can also be omitted.
[0025]
Next, a method for determining bridge damage will be described. For damage to bridges,Destruction, deformation, contactThere are fatigue cracks at joints. Also,Installed on the bridgeThe health of accessories such as telephones is also subject to damage monitoring.
[0026]
When judging destruction due to excessive load,in advance,By structural analysisRiyoMeasured dangerous load as thresholdAside,Used as sensor 2When the vibration data detected by the vibration sensor exceeds this threshold, it is determined that the bridge has been damaged.
[0027]
When judging the deformation of the bridge, the change in the natural frequency of the bridge is measured by a vibration sensor, and the deformation of the bridge is judged by statistically processing the measured value. More specifically, the natural frequency when the bridge is healthy is measured a plurality of times (m times), and the average value ωm and standard deviation σ of the natural frequency are obtained in advance. In addition, an average value of natural frequencies obtained by measuring a plurality of times (n times, n <m) during damage monitoring is defined as ωn. If all measured values follow a normal distribution, the null hypothesis that the average difference (ωm−ωn) is 0 (the hypothesis that there is no difference) is rejected with 95% confidence. , Statistic z [(ωm−ωn) / {σ√ (1 / m) + 1 / n)}] is a t value which is a value of a t distribution (α = 0.025) with p = n + m−2 degrees of freedom. Is also a condition. That is, when the statistic z is larger than the t value of the t distribution, it is determined that there is a statistical difference. This does not immediately indicate that there is a physical difference, but it is a powerful indicator for judging bridge deformation. Note that the value of α can be changed as necessary.
[0028]
When judging the occurrence of fatigue cracks,2In addition, a lightweight sensor such as a PVDF piezoelectric film or a strain gauge is used.For sensor 2A case where a fatigue crack of a flat bolt joint subjected to a tensile force using a strain gauge is determined will be described as an example. Note that the tensile force is completely within the elastic range. When there is no crack in the bolt, it is elastically deformed, so if the external force is proportional load,eachThe strain outputs ε are proportional to each other regardless of the magnitude of the external force. That is, the i-th strain output εi and the j-th strain output εj have a relationship of εi = βij × εj (βij is a proportional constant). Therefore, it is possible to create a response surface between two strain gauges under various proportional load external forces, and to determine the occurrence of a crack by a significant difference test of the equivalence of the response surfaces.
[0029]
  In addition, if response surfaces between all strain gauges are tested and equivalence is rejected only when a specific number of gauges is involved, it is possible that a crack has occurred at the location where the gauge is attached. I understand. Specifically, when the strain gauges are ε1 and ε2, measurement is performed n1 times without damage, and a coefficient of ε1 = β0 + β12 × ε2 is obtained by the least square method. Then, after the start of monitoring, n2 measurements are performed to obtain a coefficient of ε1 = B0 + B12 × ε2. The equivalence test of these two straight lines may be performed by testing the null hypothesis of β0 = B0 and β12 = B12. In this case, the statistic W = {(SSE0 / SSE12-1) (n'-2p ') /p '} Follows the F distribution, the hypothesis is rejected and equivalence is rejected when it exceeds F (α, n ′, n′−2p ′). SSE0 is the error sum of squares obtained from the group of n1 and n2, and n ′ = n1 + n2, p ′ = response surface coefficient + 1, SSE12 =SSE1 + SSE2It is. SSE1 is the error sum of squares of n1, and SSE2 is the error sum of squares of n1.Here, a response surface is an approximate function (what is a straight line or a polynomial?) That approximates the objective (response) at a plurality of discrete data points with a continuous surface in order to obtain the influence of the variable on the objective (response). (Not limited). It is usually used in conjunction with experimental design and is used to optimize manufacturing processes.
[0030]
Fatigue crack lengthEstimatedWhen attaching a plurality of sensors to one bolt hole, the crack length is calculated from the change pattern of the sensor output.EstimatedTo do. Therefore, it is necessary to obtain the strain output for each crack length as learning data in advance by analysis or experiment. Also, the length is determined by discriminant analysis.EstimatedYou can also For example, if there are many experimental results when the crack lengths are different, the fatigue crack length can be calculated by estimating which data pattern the measured data is closest to.Estimatedcan do.
[0031]
Next, various programs operating in the measurement computer 4 will be described in detail.
[0032]
Inside the small smart terminal 5, an A / D conversion control program, a data processing program, and a measurement condition control command transmission / reception program are running.
[0033]
In the A / D conversion control program, a device driver used for controlling normal A / D conversion is described. In the data processing program, algorithms such as data smoothing, FFT, wavelet transform, and averaging processing are packaged. The measurement condition control command transmission / reception program describes a TCP / IP protocol network transmission / reception program.
[0034]
The measurement condition control command transmission / reception program starts a thread or multitask management program defined in Java language after the small smart terminal 5 is started, creates a TCP / IP packet, and starts a TCP / IP server program. The TCP / IP server monitors a connection request for a specific connection packet number. If the Java language is used, this work can be easily created with a standard class library. If there is a connection request, the thread is activated, and the operation control program is activated by multitasking.
[0035]
Details of the operation control program are shown in FIG. The operation control program acquires the IP address of the transmission source from the data transmitted in step S1, and stores it. In step S2, a text command is acquired. In step S3, the text command is decoded. In step S4, an instruction is selected from an instruction list recorded in advance in the array, and the instruction is executed as a subprogram.
[0036]
If the subprogram is a setting change, the setting is changed in step S5, reply data is created in step S6, the reply program is started in step S7, and the text is returned to the IP address of the sender. If the subprogram is data processing, data processing is performed in step S8, and reply data is created in step S9. Then, in the next step S7, a reply program is activated, and the text is replied to the IP address of the transmission source. If the subprogram is an A / D conversion instruction, an instruction is issued to the A / D conversion device driver in step S10, and sensor information is acquired in step S11. Then, the process proceeds to step S12 or step S13. In step S12, the sensor information is stored in the memory. In step S13, reply data is created, and in the next step S7, a reply program is activated to send a reply to the sender IP address in text.
[0037]
Inside the judgment partial computer 6, a small smart terminal monitor program, a damage judgment program, an e-mail creation program, an electronic mail-Server program, data confirmation program, and WWW server program are running.
[0038]
Small smart terminal monitor program is a judgment partial computer6The small smart terminal 5 is simulated inside to supervise not to transmit an unexecutable command or the like. In addition, it is an object-oriented class that plays the role of a device driver for maintaining the hardware compatibility of the small smart terminal 5 and the device driver for maintaining the hardware compatibility of the sensor 2.
[0039]
FIG. 4 shows an abstract class of a small smart terminal. Instances of the Strain Gage class 17 and the Termo couple class 18 that are subclasses of the Sensor class 16 are stored in the array. The Strain Gage class 17 and the Termo couple class 18 store the latest data in instance variables. The hardware information of each sensor 2 is defined by a subclass of the Sensor class 16, and the hardware information of the small smart terminal 5 is defined by a subclass of the Smart Terminal class 15. All the sensor classes 16 have an initialization function initialize and a state check function check. Therefore, all the sensors 2 can be initialized by the instruction of the initialization function initialize.
[0040]
The damage determination program controls overall damage monitoring. Details of the damage determination program are shown in FIG. The damage determination program initializes the sensor 2 and performs a system check in step S21, and sets measurement conditions in the next step S22. If damage is determined using a threshold value, the process proceeds to step S23. If damage is determined by statistical test, the process proceeds to step S26.
[0041]
When judging the damage using the threshold value, the threshold value of the dangerous load and the vibration data measurement interval are set in step S23, the measurement condition is confirmed in the next step S24, and the measurement is performed under the measurement condition. And processing the measured measurement data. In subsequent step S25, damage is determined. If damage is determined in step S25, the process proceeds to the next e-mail creation program to create a mail to be transmitted to the administrator computer 8. If no damage is determined in step S25, the process returns to step S24.
[0042]
When determining damage by statistical test, statistical test and measurement interval are set in step S26, measurement conditions are confirmed in the next step S27, measurement is performed under the measurement conditions, and measured measurement data is obtained. To process. In subsequent step S28, it is determined whether or not to start monitoring. When the monitor is started, the process proceeds to the next step S29, and when the monitor is not started, the process returns to the previous step S27. In step S29, the measurement conditions are confirmed, measurement is performed under the measurement conditions, and the measured measurement data is processed. Then, damage is determined in the next step S30. If damage is determined in step S30, the process proceeds to the next e-mail creation program to create a mail to be transmitted to the administrator computer 8. If no damage is determined in step S30, the process returns to step S29.
[0043]
In the case where damage is determined by statistical test, measurement is divided into a learning data collection stage and a monitoring stage. In the learning stage, data is collected during a preset period, and statistics such as average value and variance are calculated. In the monitoring stage, measurement is performed at set intervals.
[0044]
In addition, a method for determining damage by an equivalence test of response surfaces between measurement sensor information or a method for determining damage using learning data can be used for the damage determination program.
[0045]
E-mail creation program if damage is determined by the damage determination programHappenedMove. At that time, a re-investigation can be automatically performed. In the e-mail, contents for notifying the abnormality of the partial structure 1 are described. In addition, the measurement result of each sensor can be posted in the e-mail.
[0046]
Email creationEmail created by the program is sent to an email server-It is transmitted to the administrator computer 8 by the program. Email server-For security reasons, it is desirable that the program is set so that the e-mail is distributed only to a specific e-mail server, and that the e-mail transmission and retransmission request can be connected only from itself.
[0047]
Data confirmation program is an email server-After the program notifies the administrator computer 8 of the determination of the damage of the partial structure 1 or during periodic inspection, the administrator computer 8 is started by requesting the WWW service from the measurement computer 4 by the WEB browser. The data confirmation program may be always activated.
[0048]
WWW service is a WWW server-Provided by the program. WWW server-In addition to setting the ID and password, the program is preferably set so that it can be accessed only from a specific IP address or network address. Unnecessary services should be closed.
[0049]
The administrator computer 8 is a WWW server.-Monitor bridge damage on the homepage provided by the program. An example of the homepage screen is shown in FIG. On the screen of the bridge damage monitoring home page in FIG. 6, the bridge structure is subgrouped into partial structure a to partial structure f. The buttons 19a to 19f on the left side of the screen are link buttons to the home pages of the partial structures a to f.
[0050]
A partial structure selector 20 and a sensor selector 21 are arranged in the center of the right side of the screen. In FIG. 6, the partial structure a and the sensor c are selected. And sensor about partial structure acIs displayed in a graph in the upper right window 22. When the mouse cursor 23 is focused on a part of the graph, the value is displayed in the small window 24. In the lower right window 25, the damage determination result of the partial structure a is displayed. In FIG. 6, “abnormal” is displayed. Also, in the lower right is a button for issuing a measurement command to the sensor26, Button to send sensor initialization command27, Button to instruct the judgment partial computer 6 to judge damage28Are arranged respectively. If necessary, a button for instructing the judgment partial computer 6 to redetermine damage can be arranged.
[0051]
An example of the homepage screen of each partial structure is shown in FIG. On the upper side of the screen is a sensor selector 21, a window 22 for displaying a measurement result in a graph, and a button 26 for issuing a measurement command to the sensor.,A button 27 for issuing an initialization command to the sensor is arranged. At the bottom of the screen, a sensor measurement condition selector is arranged. Sample interval is selector 29, sample time is selector 30, data smoothingConversionThe score is selected by the selector 31. In addition, a button 32 for instructing a change of the graph displayed on the window 22 is arranged on the lower side of the screen. Therefore, the administrator computer 8 can adjust the measurement interval and measurement time of the sensor from the homepage screen.
[0052]
Details of the data confirmation program are shown in FIG. The data confirmation program reads the selector number of the partial structure selected by the structure selector 20 in step S31, and reads the selector number of the sensor selected by the sensor selector 21 in step S32. Then, in the next step S33, it is checked whether or not the selected sensor is in a measurable state. If the sensor is measuring or if it is determined that the sensor is not measurable, the process proceeds to step S34, and a sensor error is displayed in step S34. If it is determined in step S33 that measurement is possible, the process proceeds to step S35.
[0053]
In step S35, a sensor measurement command is transmitted to the small smart terminal monitor program. In step S36, sensor measurement data is received from the small smart terminal monitor program. In step S37, the data is processed to create a graph image of the measurement result. In step S38, the graph is displayed again on the window 22 of the home page.
[0054]
Although the damage monitoring system for the bridge structure has been described above, the damage monitoring system of the present invention can also be applied to devices such as pumps and small generators. For example, when applied to a pump, a control board is provided for the pump, and a D / A conversion function is provided for the measurement computer 4.TakeIf connected, the measurement computer 4 is connected to the pump control board.SetThus, not only can the pump stop operation be remotely controlled, but also the rotational speed of the pump can be controlled remotely.
[0055]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention, the measurement computer connected to the sensor attached to the structure transmits the damage determination function for determining damage to the structure and the determination result of damage to the structure to the administrator computer. And having a remote transmission / reception function for receiving commands from the administrator computer, the structure can be automatically monitored from a remote location. In addition, the measurement condition control function allows remote adjustment of sensor measurement conditions, enabling more detailed monitoring.It becomes possible.
[Brief description of the drawings]
[Fig. 1] Configuration diagram of damage monitoring system for bridge mechanism
[Figure 2] Configuration diagram of the measurement computer
Fig. 3 Flow chart of measurement condition control program
FIG. 4 is a flowchart of a small smart terminal monitor program.
Fig. 5 Flow diagram of damage assessment program
[Figure 6] Figure showing the homepage screen for bridge structure monitoring
FIG. 7 is a diagram showing a homepage screen for partial structure monitoring.
[Figure 8] Flow chart of data confirmation program
[Explanation of symbols]
1 Partial structure
2 sensors
3 Analog lead wire
4 measurement computers
5 Small smart terminals
6 Judgment partial computer
7 Ethernet cable
8 administrator computer
9 Internet line
10 A / D conversion function
11 Data processing functions
12 Measurement condition control function
13 Damage judgment function
14 Remote transmission / reception function

Claims (4)

構造体に取り付けられる複数のセンサと、
前記複数のセンサのそれぞれから測定情報が入力される測定計算機と、
前記測定計算機とインターネットで接続される管理者計算機とから構成される構造体のモニタリングシステムであって、
前記測定計算機は、
前記複数のセンサのそれぞれから入力される測定情報をデジタル信号に変換するA/D変換機能と、
前記デジタル信号から測定データを作成するデータ処理機能と、
前記複数のセンサのそれぞれからの測定データの応答曲面と、前記構造体の健全時における測定データの応答曲面との間の同等性検定で、統計的に応答曲面の同等性が棄却されたときに前記構造体に異常が発生していると判定することによって前記構造体の損傷を検出する損傷判定機能と、
前記構造体の損傷の判定結果を前記管理者計算機に送信し、かつ前記管理者計算機からの命令を受信する遠隔送受信機能と、
前記管理者計算機からの命令で前記センサの測定条件を制御する測定条件制御機能とを備えたことを特徴とする、構造体のモニタリングシステム。
A plurality of sensors attached to the structure;
A measurement computer to which measurement information is input from each of the plurality of sensors;
A structure monitoring system comprising the measurement computer and an administrator computer connected via the Internet,
The measurement calculator is
An A / D conversion function for converting measurement information input from each of the plurality of sensors into a digital signal;
A data processing function for creating measurement data from the digital signal;
In the equivalence test between the response surface of the measurement data from each of the plurality of sensors and the response surface of the measurement data when the structure is healthy, when the equivalence of the response surface is statistically rejected A damage determination function for detecting damage to the structure by determining that an abnormality has occurred in the structure;
A remote transmission / reception function for transmitting a determination result of damage to the structure to the administrator computer and receiving a command from the administrator computer;
A structure monitoring system comprising: a measurement condition control function for controlling the measurement condition of the sensor in accordance with a command from the administrator computer.
前記測定計算機は、前記A/D変換機能、前記データ処理機能および前記測定条件制御機能を備え、前記複数のセンサに接続される第1の計算機と、前記損傷判定機能および前記遠隔送受信機能を備える第2の計算機とから構成され、前記第1の計算機と前記第2の計算機はイーサーネットで接続されることを特徴とする、請求項1に記載の構造体のモニタリングシステム。The measurement computer includes the A / D conversion function, the data processing function, and the measurement condition control function, and includes a first computer connected to the plurality of sensors, the damage determination function, and the remote transmission / reception function. 2. The structure monitoring system according to claim 1, comprising a second computer, wherein the first computer and the second computer are connected by Ethernet. 前記遠隔送受信機能は、電子メールにより通信することを特徴とする、請求項1または2に記載の構造体のモニタリングシステム。  The structure monitoring system according to claim 1, wherein the remote transmission / reception function communicates by electronic mail. 前記遠隔送受信機能は、WWWにより通信することを特徴とする、請求項1または2に記載の構造体のモニタリングシステム。  The structure monitoring system according to claim 1, wherein the remote transmission / reception function communicates by WWW.
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