JP3921224B2 - Deformation management system and deformation management method - Google Patents

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Description

本発明は、トンネル覆工等の構造物における変状管理システム及び変状管理方法に関する。   The present invention relates to a deformation management system and a deformation management method in a structure such as a tunnel lining.

トンネル覆工等のコンクリート構造物においては、老朽化や地震等の影響により、ひびや亀裂等の変状が現れてくる。この変状は構造物の安全性、耐久性と密接な関係を有しているため、変状を管理し必要に応じて補修することが不可欠である。   In concrete structures such as tunnel linings, deformations such as cracks and cracks appear due to aging and earthquakes. Since this deformation has a close relationship with the safety and durability of the structure, it is essential to manage the deformation and repair it as necessary.

トンネルの変状管理では、断面変位のみならず、トンネル全体のずれやねじれ、面的な変状等、様々な危険要因を分析する必要がある。このような分析をするために、トンネル覆工を三次元測量し、トンネル覆工の形状の三次元データを用いて変状を管理する方法がある。   In tunnel deformation management, it is necessary to analyze not only cross-sectional displacement, but also various risk factors such as displacement and twist of the entire tunnel, and surface deformation. In order to make such an analysis, there is a method of managing the deformation by three-dimensional surveying the tunnel lining and using the three-dimensional data of the shape of the tunnel lining.

トンネル坑内を三次元測量する方法としては、例えば特許文献1に記載のものがある。これは、トンネル坑の内壁面に複数の反射ターゲットを配設し、トータルステーションによって各反射ターゲットの位置を測量することにより、トンネル坑の全体形状を三次元データとして把握するものである。このようにして得られた三次元データを、過去に測量した三次元データと比較することにより、トンネルの危険要因を分析することができる。
特開2004−138422号公報
As a method for three-dimensional surveying in a tunnel tunnel, for example, there is a method described in Patent Document 1. In this method, a plurality of reflective targets are arranged on the inner wall surface of a tunnel well, and the position of each reflective target is measured by a total station, thereby grasping the entire shape of the tunnel well as three-dimensional data. By comparing the three-dimensional data obtained in this way with the three-dimensional data measured in the past, the risk factor of the tunnel can be analyzed.
JP 2004-138422 A

しかし、測量のたびに反射ターゲットを配置する方法では、過去の測量点と全く同じ位置に反射ターゲットを配置することが困難であるため、全体形状を把握することができても、個別の測量点における変位量や変位方向を把握することはできなかった。
また、三次元データは膨大なデータ量であるため、データのハンドリングが重く、扱いにくいという問題点があった。
However, it is difficult to place the reflective target at the same position as the past survey point with the method of placing the reflective target for each survey, so even if the overall shape can be grasped, individual survey points It was not possible to grasp the amount of displacement and the direction of displacement.
In addition, since the three-dimensional data has an enormous amount of data, there is a problem that the data handling is heavy and difficult to handle.

本発明の課題は、個別の測量点における変位量や変位方向を把握することができ、データのハンドリングが軽い変状管理システム及び変状管理方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a deformation management system and a deformation management method that can grasp the displacement amount and the displacement direction at each surveying point and can handle data easily.

以上の課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、図1に示すように、構造体(トンネル覆工10)の表面から突出するように設けられる複数の反射ターゲット12と、前記反射ターゲット12の位置データを測量する測量装置16と、構造体の前記反射ターゲット12近傍に設けられ、前記反射ターゲット12に対応するタグ情報を格納する非接触ICタグ13と、前記測量装置16により測量された前記反射ターゲット12の位置データを前記タグ情報と対応付けて記憶する記憶部(外部端末18)と、前記非接触ICタグ13よりタグ情報を受信するとともに、タグ情報に対応する位置データを前記記憶部より読み出す読出装置(読出端末17)と、を備えることを特徴とする変状管理システム1である。   In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 includes a plurality of reflection targets 12 provided so as to protrude from the surface of the structure (tunnel lining 10), as shown in FIG. Surveying by the surveying device 16 that surveys the position data of the target 12, the non-contact IC tag 13 that is provided near the reflective target 12 in the structure and stores tag information corresponding to the reflective target 12, and the surveying device 16 The storage unit (external terminal 18) that stores the position data of the reflected target 12 associated with the tag information, and receives the tag information from the non-contact IC tag 13, and the position data corresponding to the tag information The deformation management system 1 includes a reading device (reading terminal 17) that reads data from the storage unit.

請求項1に記載の発明によれば、反射ターゲット12の近傍に設けられた非接触ICタグ13から読出装置によりタグ情報を受信し、受信したタグ情報をもとに記憶部からタグ情報に対応する位置データを読み出すことで、反射ターゲット12の位置データを把握することができる。また、測量装置16により反射ターゲット12の現在の位置データを測量し、記憶部から読み出した過去の位置データと比較することで、構造体における各反射ターゲット12の変位量や変位方向を把握することができる。   According to the first aspect of the present invention, tag information is received by the reading device from the non-contact IC tag 13 provided in the vicinity of the reflective target 12, and the tag information is handled from the storage unit based on the received tag information. By reading the position data to be read, the position data of the reflection target 12 can be grasped. Further, the current position data of the reflection target 12 is measured by the surveying device 16 and compared with the past position data read from the storage unit, thereby grasping the displacement amount and the displacement direction of each reflection target 12 in the structure. Can do.

請求項2に記載の発明は、構造体の表面から突出するように設けられる複数の反射ターゲット12の現在の位置データを測量し、前記反射ターゲット12近傍に設けられ、前記反射ターゲット12に対応するタグ情報を格納する非接触ICタグ13からタグ情報を受信し、過去に測量した前記反射ターゲット12の位置データをタグ情報と対応付けて記憶する記憶部より、取得したタグ情報に対応する過去の位置データを読み出し、読み出した過去の位置データを現在の位置データと比較することを特徴とする変状管理方法である。   The invention according to claim 2 surveys current position data of a plurality of reflection targets 12 provided so as to protrude from the surface of the structure, and is provided in the vicinity of the reflection target 12 and corresponds to the reflection target 12. The tag information is received from the non-contact IC tag 13 that stores the tag information, and the past data corresponding to the acquired tag information is stored from the storage unit that stores the position data of the reflection target 12 measured in the past in association with the tag information. This is a deformation management method characterized by reading position data and comparing the read past position data with current position data.

請求項2に記載の発明によれば、測量装置16により反射ターゲット12の現在の位置データを測量するとともに、当該反射ターゲット12の近傍に設けられた非接触ICタグ13から読出装置によりタグ情報を受信し、受信したタグ情報をもとに記憶部からタグ情報に対応する過去の位置データを読み出し、両者を比較することで、構造体における各反射ターゲット12の変位量や変位方向を把握することができる。   According to the second aspect of the present invention, the current position data of the reflective target 12 is surveyed by the surveying device 16, and the tag information is read from the non-contact IC tag 13 provided in the vicinity of the reflective target 12 by the reading device. Receiving and reading past position data corresponding to the tag information from the storage unit based on the received tag information, and comparing the two, thereby grasping the displacement amount and displacement direction of each reflective target 12 in the structure Can do.

本発明によれば、各反射ターゲットに対応するタグ情報を非接触ICタグより受信し、受信したタグ情報に対応する位置データを記憶部から読み出すので、送受信するデータ量が少なくてすみ、ネットワークを介するデータの取得が容易になる。   According to the present invention, tag information corresponding to each reflective target is received from the non-contact IC tag, and position data corresponding to the received tag information is read from the storage unit, so that the amount of data to be transmitted and received can be reduced, and the network can be configured. It is easy to acquire data via

以下、図を参照して本発明にかかる変状管理システム1について説明する。
図1は本発明の変状管理システム1を示す概略図である。なお、本実施の形態においてはトンネル覆工10について本発明を適用しているが、本発明はそれ以外の構造体に適用することもできる。
Hereinafter, the deformation management system 1 according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a deformation management system 1 of the present invention. In the present embodiment, the present invention is applied to the tunnel lining 10, but the present invention can also be applied to other structures.

本発明の変状管理システム1は、反射ターゲット12と、非接触ICタグ13と、測量装置16と、読出端末17(読出装置)と、外部端末18と、中継機19と、接続ケーブル20とから構成されている。   The deformation management system 1 of the present invention includes a reflection target 12, a non-contact IC tag 13, a surveying device 16, a reading terminal 17 (reading device), an external terminal 18, a repeater 19, and a connection cable 20. It is composed of

反射ターゲット12は測量装置16から照射されるレーザ光を反射するものであり、図示しないが基部をトンネル覆工10(構造体)に埋め込まれて固定されている。このため、反射ターゲット12はトンネル覆工10の経年変化に伴い、トンネル覆工10とともに変位する。反射ターゲット12としては、基板の表面に薄い反射シートを貼ったものや、ガラス等から構成された反射プリズム等を用いることができる。   The reflection target 12 reflects the laser beam emitted from the surveying instrument 16 and has a base portion embedded in the tunnel lining 10 (structure) (not shown) and fixed. For this reason, the reflective target 12 is displaced together with the tunnel lining 10 as the tunnel lining 10 changes over time. As the reflection target 12, a substrate in which a thin reflection sheet is pasted on the surface of the substrate, a reflection prism made of glass or the like can be used.

非接触ICタグ13は、各反射ターゲット12の近傍のトンネル覆工10に1つずつ設けられている。非接触ICタグ13は図2に示すように、アンテナ部14と、ICチップ15とにより構成されている。アンテナ部14は、アンテナ線が平面状に捲回されてなり、そのアンテナ線の両端部がICチップ15に接続されている。アンテナ部14は読出端末17より出力される高周波信号により誘起され、ICチップ15に動作用電力を供給する。ICチップ15は、非接触ICタグ13に割り当てられたタグ情報を記憶しており、動作用電力により駆動され、アンテナ部14からタグ情報に対応する信号を出力する。なお、本実施の形態ではタグ情報として番号を用いているが、アルファベット等の記号を用いてもよい。   One non-contact IC tag 13 is provided in each tunnel lining 10 in the vicinity of each reflective target 12. As shown in FIG. 2, the non-contact IC tag 13 includes an antenna unit 14 and an IC chip 15. The antenna portion 14 is formed by winding an antenna wire in a planar shape, and both ends of the antenna wire are connected to the IC chip 15. The antenna unit 14 is induced by a high-frequency signal output from the reading terminal 17 and supplies operating power to the IC chip 15. The IC chip 15 stores tag information assigned to the non-contact IC tag 13, is driven by operating power, and outputs a signal corresponding to the tag information from the antenna unit 14. In the present embodiment, numbers are used as tag information, but symbols such as alphabets may be used.

測量装置16は、図示しないが、レーザ照射装置、受光装置、旋回装置、ジャイロコンパス、演算装置等を備える。レーザ照射装置は反射ターゲット12に対してレーザ光を照射する。受光装置は反射ターゲット12により反射されたレーザ光を受光する。測量装置16は接続ケーブル20により、中継機19と接続されている。なお、測量装置16と中継機19との間を接続ケーブル20の代わりに無線により接続してもよい。   Although not shown, the surveying device 16 includes a laser irradiation device, a light receiving device, a turning device, a gyrocompass, a computing device, and the like. The laser irradiation device irradiates the reflection target 12 with laser light. The light receiving device receives the laser light reflected by the reflection target 12. The surveying device 16 is connected to the repeater 19 by a connection cable 20. Note that the surveying device 16 and the relay 19 may be connected wirelessly instead of the connection cable 20.

旋回装置は、レーザ照射装置から照射されたレーザ光が反射ターゲット12で反射されて受光装置で受光されるように、レーザ照射装置及び受光装置を旋回させる。ジャイロコンパスはレーザ照射装置及び受光装置が指向する方向を検知する。   The turning device turns the laser irradiation device and the light receiving device so that the laser light emitted from the laser irradiation device is reflected by the reflection target 12 and received by the light receiving device. The gyro compass detects the direction in which the laser irradiation device and the light receiving device are directed.

演算装置は、ターゲットに向かってレーザ光を照射してから反射されたレーザ光を受光装置で受光するまでの時間や位相差を元に、測量装置16と反射ターゲット12との距離を演算し、これとジャイロコンパスにより求められたレーザ光の照射方向により、反射ターゲット12の三次元座標情報を求める。
上記の測量装置16として、例えば三次元レーザースキャナやトータルステーション等を用いることができる。
The calculation device calculates the distance between the surveying device 16 and the reflection target 12 based on the time and phase difference from the irradiation of the laser beam toward the target until the reflected laser beam is received by the light receiving device, Based on this and the irradiation direction of the laser light obtained by the gyrocompass, the three-dimensional coordinate information of the reflection target 12 is obtained.
For example, a three-dimensional laser scanner or a total station can be used as the surveying device 16.

読出端末17は、図示しないが、駆動回路と、アンテナと、検知部と、読出部と、表示部とを備える。駆動回路はアンテナに高周波信号を出力させる。この高周波信号は非接触ICタグ13のアンテナ部14を誘起させることで、ICチップ15に動作用電力を供給する。検知部は、非接触ICタグ13より出力される信号をアンテナにより検知し、対応するタグ情報を取得する。読出部は検知部により取得されたタグ情報に対応する、過去に測量した三次元座標情報を読み出す読出指令を外部端末18に送信する。表示部には外部端末18より受信した三次元座標情報が表示される。読出端末17は、接続ケーブル20により、中継機19と接続されている。なお、読出端末17と中継機19との間を接続ケーブル20の代わりに無線により接続してもよい。   Although not illustrated, the reading terminal 17 includes a drive circuit, an antenna, a detection unit, a reading unit, and a display unit. The drive circuit causes the antenna to output a high frequency signal. This high frequency signal induces the antenna unit 14 of the non-contact IC tag 13 to supply operating power to the IC chip 15. A detection part detects the signal output from the non-contact IC tag 13 with an antenna, and acquires corresponding tag information. The reading unit transmits to the external terminal 18 a reading command for reading the three-dimensional coordinate information measured in the past corresponding to the tag information acquired by the detecting unit. Three-dimensional coordinate information received from the external terminal 18 is displayed on the display unit. The reading terminal 17 is connected to the repeater 19 by a connection cable 20. Note that the reading terminal 17 and the relay 19 may be connected wirelessly instead of the connection cable 20.

中継機19は接続ケーブル20により、外部端末18と接続されている。これらの接続ケーブル20としては、導電性のケーブルや光ファイバーケーブル等を用いることができる。   The repeater 19 is connected to the external terminal 18 by a connection cable 20. As these connection cables 20, a conductive cable, an optical fiber cable, or the like can be used.

外部端末18は、例えば、トンネル坑の外部に設置された現場事務所等に設けられており、図示しないが、ROM、RAM、CPU等を備える。ROMには、CPUにより実行される変状管理システム1用の制御プログラムが格納されている。   The external terminal 18 is provided in, for example, a field office installed outside the tunnel mine, and includes a ROM, a RAM, a CPU, and the like (not shown). The ROM stores a control program for the deformation management system 1 executed by the CPU.

RAMには、CPUが制御プログラムを実行する際に使用するワークエリアが設けられている。また、RAMには、図3に示すような三次元データテーブル30が格納されている。三次元データテーブル30には、過去の測量日と、当該測量日に測量された反射ターゲット12の三次元座標情報と、反射ターゲット12に対応する非接触ICタグ13に記憶されたタグ情報とが関連付けて記憶されている。   The RAM is provided with a work area used when the CPU executes the control program. Further, the RAM stores a three-dimensional data table 30 as shown in FIG. The three-dimensional data table 30 includes past survey dates, three-dimensional coordinate information of the reflection target 12 measured on the measurement date, and tag information stored in the non-contact IC tag 13 corresponding to the reflection target 12. It is stored in association.

CPUは、ROMに格納された制御プログラムに従って、変状管理システム1の制御動作を実行する。また、CPUは、測量装置16により測量された反射ターゲット12の三次元座標情報をROMの三次元データテーブル30に書き込むとともに、読出端末17からの読出指令に応じて、タグ情報に対応する三次元座標情報を三次元データテーブル30より読み出し、読出端末17に送信する。   The CPU executes the control operation of the deformation management system 1 according to the control program stored in the ROM. In addition, the CPU writes the three-dimensional coordinate information of the reflection target 12 measured by the surveying device 16 into the three-dimensional data table 30 of the ROM, and the three-dimensional corresponding to the tag information in response to a reading command from the reading terminal 17. The coordinate information is read from the three-dimensional data table 30 and transmitted to the reading terminal 17.

ここで、変状管理システム1による、変状管理方法について説明する。
まず、測量する反射ターゲット12の近傍に読出端末17を配置し、非接触ICタグ13からタグ情報を取得する。そして、外部端末18に、三次元データテーブル30からタグ情報に対応する三次元座標情報を読み出す読出指令を送信する。
Here, a deformation management method by the deformation management system 1 will be described.
First, the reading terminal 17 is arranged in the vicinity of the reflective target 12 to be surveyed, and tag information is acquired from the non-contact IC tag 13. Then, a read command for reading the three-dimensional coordinate information corresponding to the tag information from the three-dimensional data table 30 is transmitted to the external terminal 18.

読出指令を受信した外部端末18は、三次元データテーブル30からタグ情報に対応する三次元座標情報を読み出し、読出端末17に送信する。読出端末17が三次元情報を受信すると、当該反射ターゲット12の三次元座標情報が読出端末17の表示部に表示される。   The external terminal 18 that has received the read command reads the three-dimensional coordinate information corresponding to the tag information from the three-dimensional data table 30 and transmits it to the read terminal 17. When the reading terminal 17 receives the three-dimensional information, the three-dimensional coordinate information of the reflection target 12 is displayed on the display unit of the reading terminal 17.

次に、トンネル覆工10に設けられた反射ターゲット12の現在の三次元座標を測量する。反射ターゲット12の測量は、座標が既知の基準点をもとにして行う。なお、既に測量を終えた反射ターゲット12を基準点としてもよい。   Next, the current three-dimensional coordinates of the reflective target 12 provided in the tunnel lining 10 are surveyed. The reflection target 12 is surveyed based on a reference point whose coordinates are known. The reflection target 12 that has already been surveyed may be used as the reference point.

測量により得られた反射ターゲット12の現在の三次元座標情報と、三次元データテーブル30より得られた反射ターゲット12の過去の三次元座標情報とを比較することで、トンネル覆工10の経年変化による反射ターゲット12の三次元座標の変位量、移動方向を知ることができる。なお、過去と現在の三次元座標の比較は、測量装置16や読出端末17を用いて行ってもよいし、あるいは外部端末18を用いて行ってもよい。   By comparing the current three-dimensional coordinate information of the reflective target 12 obtained by surveying with the past three-dimensional coordinate information of the reflective target 12 obtained from the three-dimensional data table 30, the secular change of the tunnel lining 10 is obtained. It is possible to know the displacement amount and the moving direction of the three-dimensional coordinates of the reflection target 12 by. Note that the comparison between the past and the present three-dimensional coordinates may be performed using the surveying device 16 or the reading terminal 17, or may be performed using the external terminal 18.

また、以上の実施の形態においては、測量装置16と読出端末17と別の機器としたが、単独の装置により測量及び読み出しを行ってもよい。その他、外部端末18における三次元データテーブル30等の具体的なデータ構造についても適宜に変更可能である。   In the above embodiment, the surveying device 16 and the reading terminal 17 are separate devices, but surveying and reading may be performed by a single device. In addition, specific data structures such as the three-dimensional data table 30 in the external terminal 18 can be changed as appropriate.

本発明の実施の形態の変状管理システム1の構成を示す立面図である。1 is an elevation view showing a configuration of a deformation management system 1 according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態で用いられる非接触ICタグ13を示す平面図である。It is a top view which shows the non-contact IC tag 13 used in embodiment of this invention. 外部端末18のRAMに記憶された三次元データテーブル30である。It is a three-dimensional data table 30 stored in the RAM of the external terminal 18.

符号の説明Explanation of symbols

1 変状管理システム
10 トンネル覆工(構造体)
12 反射ターゲット
13 非接触ICタグ
16 測量装置
17 読出端末(読出装置)
18 外部端末(記憶部)
1 Deformation management system 10 Tunnel lining (structure)
12 reflection target 13 non-contact IC tag 16 surveying device 17 reading terminal (reading device)
18 External terminal (storage unit)

Claims (2)

構造体の表面から突出するように設けられる複数の反射ターゲットと、
前記反射ターゲットの位置データを測量する測量装置と、
構造体の前記反射ターゲット近傍に設けられ、前記反射ターゲットに対応するタグ情報を格納する非接触ICタグと、
前記測量装置により測量された前記反射ターゲットの位置データを前記タグ情報と対応付けて記憶する記憶部と、
前記非接触ICタグよりタグ情報を受信するとともに、タグ情報に対応する位置データを前記記憶部より読み出す読出装置と、を備えることを特徴とする構造体の変状管理システム。
A plurality of reflective targets provided so as to protrude from the surface of the structure;
A surveying device for surveying position data of the reflective target;
A non-contact IC tag provided in the vicinity of the reflective target of the structure and storing tag information corresponding to the reflective target;
A storage unit for storing position data of the reflection target surveyed by the surveying device in association with the tag information;
A structure deformation management system comprising: a reading device that receives tag information from the non-contact IC tag and reads position data corresponding to the tag information from the storage unit.
構造体の表面から突出するように設けられる複数の反射ターゲットの現在の位置データを測量し、
前記反射ターゲット近傍に設けられ、前記反射ターゲットに対応するタグ情報を格納する非接触ICタグからタグ情報を受信し、
過去に測量した前記反射ターゲットの位置データをタグ情報と対応付けて記憶する記憶部より、取得したタグ情報に対応する過去の位置データを読み出し、
読み出した過去の位置データを現在の位置データと比較することを特徴とする構造体の変状管理方法。
Surveying the current position data of multiple reflective targets provided to protrude from the surface of the structure,
Tag information is received from a non-contact IC tag that is provided near the reflective target and stores tag information corresponding to the reflective target;
Read the past position data corresponding to the acquired tag information from the storage unit that stores the position data of the reflection target measured in the past in association with the tag information,
A structure deformation management method, comprising comparing read-out past position data with current position data.
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