JP4878540B2 - 光給電式計測方法及びそれに用いる光給電式計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、給電式計測方法及びそれに用いる計測装置に係り、詳細にはスポットライト等人工光で所要の時に給電して作動させるようにすることで、装置の小型化と簡易化、コストの低減を図った給電式計測方法及びそれに用いる光給電式計測装置に関する。

従来のトンネル等の暗視野空間における歪みやクラック等を測定する計測方法、計測装置は、センサと制御装置間をコードで接続するコード配線方式又は無線で通信する方式であった。

従来の配線式では、コード配線が大変大がかりとなり、コストも大きかった。
また、無線式では、装置が大型化し、高価になると共に、電力消費も大きく、電池交換も多くしなければならなかった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、装置の大型化を抑え、コストを低減することができる光給電式計測方法及びその装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明に係る光給電式計測方法は、トンネル等の暗視野空間における所定位置に所要のセンサを設置し、前記センサを作動して所要の事項を測定する計測方法において、前記センサを測定器本体に装着するか又は前記センサ近傍に測定器本体を取り付け、前記測定器本体の測定者に対向する位置にＰＶセルを設け、該ＰＶセルの出力ー波長特性に近似したスポットライトの人工光を該ＰＶセルに投光して電力を発生させ、前記測定器本体に設けた２次電池に充電すると共に、前記センサを働かせることで所要の事項を測定することを特徴とする。
測定する事項としては、例えば、変位、傾斜、割れ、ひずみ、圧力等がある。また、スポットライトの投光光線としては、通常の可視光ライトのみでなく、レーザ光や赤外線等を使用することができる。

請求項２記載の発明に係る光給電式計測方法は、請求項１記載の発明の構成において、前記ＰＶセルへの投光による初期の発生電力をトリガーとして、測定回路を所要の時間のみ働かせ、通常は休止状態としていることを特徴とする。

請求項３記載の発明に係る光給電式計測方法は、請求項１又は２のいずれかに記載の発明の構成において、前記センサの測定出力を段階毎に発光素子で点灯表示させることを特徴とする。
例えば、安全領域であればグリーンの表示灯を点灯し、注意を喚起する程度であれば燈色の表示灯を点灯し、要注意であれば赤色の表示灯を点灯するようにする。

請求項４記載の発明に係る光給電式計測方法は、請求項１記載の発明の構成において、前記測定器本体に記憶装置を設け、設定時間毎に自動的に間欠測定を行い、測定データを記憶し、該測定データを測定者の受信装置に送信するものであることを特徴とする。

請求項５記載の発明に係る光給電式計測装置は、請求項１〜５記載のいずれかに記載の発明の実施に使用する計測装置であって、トンネル等の暗視野空間における所定位置に設置する所要のセンサと、該センサを作動させる電力を人工光の投光で発生するＰＶセルと、該ＰＶセルが発生した電力で充電する２次電池とを備えることを特徴とする。

請求項６記載の発明に係る光給電式計測装置は、請求項５記載の発明の構成において、前記ＰＶセルに人工光を投光するスポットライトを備えることを特徴とする。

請求項７記載の発明に係る光給電式計測装置は、請求項５又は６記載の発明の構成において、前記センサの計測データを段階毎に表示する表示手段を備えることを特徴とする。

請求項８記載の発明に係る光給電式計測装置は、請求項５又は６記載の発明の構成において、前記センサの計測データを記憶する記憶装置と、該記憶装置に蓄えた計測データを送信する送信装置を備えることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、光給電の無線方式で計測するので、配線が不要であり、リード線の抵抗値補正やノイズ対策が不要である。また、誘導雷サージ対策のアレスタも電池交換も不要であり、コストを低減できる。また、回路の調整機構のシンプル化や節電回路を設けることにより装置の一層の小型化、低価格化が図れる。さらに、操作が簡単、明瞭であり、未経験者でもモニタができる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、装置の一層の小型化、低価格化が図れる。
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、未経験者でも一層容易にモニタができる。
請求項４記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、計測の一層の省力化が図れる。

請求項５、６記載の発明によれば、無線方式であるので、配線が不要であり、リード線の抵抗値補正やノイズ対策が不要である。また、誘導雷サージ対策のアレスタも電池交換も不要であり、コストを低減できる。小型化を図ることができ、従来の装置に比べて、給電のスポットライト、ＰＶセル等を加えればよく、全体のコストを低減できる。

請求項７記載の発明によれば、請求項５記載の発明の効果に加えて、未経験者でも一層容易にモニタができ、モニタの費用を低減できる。

請求項８記載の発明によれば、請求項５記載の発明の効果に加えて、未経験者でもの一層容易にモニタができ、モニタの費用を低減できる。

以下、本発明の光給電式計測方法について、それに用いる装置に基づいて詳しく説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明に係る光給電式計測装置の実施の形態１のブロック図、図２はその利用形態を説明するブロック図である。

この実施の形態１の光給電式計測装置（以下単に計測装置ともいう）１は、センサ２と、このセンサ２の信号を処理する増幅器本体３と、センサ２の測定値に基づき段階毎に表示する表示ランプ４と、増幅器本体３への電源のＯＮ−ＯＦＦを制御する電源制御部５と、２次電池６とＰＶセル（以下ソーラパネルという）７とを備え、これらは測定器本体８に設けられている。さらに、光給電式計測装置１はソーラパネル７にエネルギーを供給するスポットライト９を有して構成されている。

センサ２は、変位、傾斜、割れ、圧力、ひずみ、温度、湿度等の所要の事項を測定し、その測定結果の信号を増幅器本体３に出力する。

増幅器本体３は、図示していないＡ／Ｄコンバータ、増幅器、ＣＰＵ、メモリ等を備え、表示ランプ４に信号を出力する。Ａ／Ｄコンバータは、センサ２より送られてくる検出値のアナログ信号をデジタル変換する。つまり、センサ２より得られる検出値は、アナログ量であることから、これをデジタル処理するための前処理としてＡ／Ｄコンバータが用いられる。

増幅器本体３の増幅器は，センサ２より送られてくる測定値の信号をＣＰＵで処理するために増幅する。増幅器本体３のＣＰＵは、計測装置１の全体の動作を制御するとともに、Ａ／Ｄコンバータより与えられるデジタル形式の検出値の信号を受け、これを次の操作をするための演算を行う。

この実施の形態の増幅器本体３のＣＰＵは、センサ２からの信号を処理し、その測定値により段階毎に異なる表示処理するように信号を次段階の表示ランプ４に送信する。

表示ランプ４は増幅器本体３のＣＰＵの信号に基づき、その段階により異なる表示をする。そのため、表示ランプ４は、赤色灯４ａ、燈色灯４ｂ、緑色灯４ｃを備え、段階毎に異なる色の表示灯を点灯して表示するようにしている。例えば、ＣＰＵが測定値が危険レベルの段階であると判断したときは、表示ランプ４に赤色灯４ａを表示するように出力する。また、ＣＰＵが測定値は要注意レベルの段階であると判断したときは、表示ランプ４に燈色灯４ｂを表示するように出力する。また、ＣＰＵが測定値は通常レベルの段階にあると判断したときは、表示ランプ４に緑色灯４ｃを点灯表示するように出力する。

電源制御部５は、ＣＰＵをＯＮ／ＯＦＦ制御し、センサ２からＣＰＵへの信号の入力を開始し、所定の時間が経過したら処理を終了させる。この電源制御部５は、ＣＰＵに含ませて増幅器本体３に含ませてもよい。

２次電池６は、ソーラパネル７で発生した電力を蓄えるものであり、化学電池といわれるものでも、キャパシタといわれるものでも、種類を問わない。

ソーラパネル７は、ＰＶセルを含み、光エネルギーを電気に変換する装置で、この実施の形態では、可視光線は勿論のこと、光としては赤外線やレーザー光であってもよい。

スポットライト９は、ソーラパネル７で電気に変換する光を供給する装置で、通常の可視光ランプの他、赤外線やレーザー光、ＬＥＤ光等電気に変換できる波長の電磁波を発生するものであればよい。

次に、光給電式計測方法について、上記のように構成してなる計測装置を用いてトンネル内でクラックを測定する例で説明する。

図２に示すように、トンネル１０の所定の位置にセンサ（クラックゲージ）２を設置する。センサ２は増幅器本体３と表示ランプ４と電源制御部５と２次電池６とソーラパネル７を備えた測定器本体８に設けられている。ここにおいて、ソーラパネル７は測定者に対向する位置に設けられている。

そして、測定者は所要の時がきたら、ソーラパネル７の出力ー波長特性に近似したスポットライト９を所持して、測定装置１のソーラパネル７に対向し、スポットライト９の人工光をソーラパネル７に投光して電力を発生させる。

ソーラパネル７において発生した電力は、トリガーとして電源制御部５を作動して増幅器本体３のＣＰＵをＯＮすると共に、２次電池６に蓄えられる。

増幅器本体３のＣＰＵがＯＮしてセンサ２を働かせ、クラックを測定する。測定結果の信号は増幅器本体３のＡ／Ｄコンバータ、増幅器、ＣＰＵでデータ処理をおこない、このデータと予め定められ段階毎に区分された範囲とを判定し、表示ランプ４の表示灯４ａ、４ｂ、４ｃのいずれかを点灯させる。

以上のように、本願発明によれば、スポットライト給電の無線方式で計測するので、配線が不要であり、リード線の抵抗値補正やノイズ対策が不要である。また、誘導雷サージ対策のアレスタも電池交換も不要であり、コストを低減できる。また、回路のシンプル化や節電回路を設けることにより装置の一層の小型化、低価格化が図れる。さらに、この実施の形態においては、スポットライトをソーラパネルに向けるだけで、クラックの状態が測定され、表示ランプの点灯した表示灯を観察すればよいだけであるから、操作が簡単、明瞭であり、未経験者でもモニタができる。

（実施の形態２）
図３は本発明に係る光給電式計測装置の実施の形態２のブロック図である。

この実施の形態２の光給電式計測装置（以下単に計測装置ともいう）は、上記実施の形態１とは、その構成に加えて測定データを記憶するメモリと、これを送信する機能と受信する機能を加えて構成している点で相違する。共通する構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

計測装置１１は、センサ２と、増幅器本体３と、表示ランプ４と、電源制御部５と、２次電池６と、ソーラパネル７とを備え、設けられている。さらに、測定器本体８に送信する測定データを記憶するメモリ１２と記憶したデータを送信する送信部１３を設けている。また、計測装置１１はソーラパネル７にエネルギーを供給するスポットライト９を有すると共に、測定器本体８の送信部１３から送信されたデータを受信して記憶する受信装置１４を備えて構成されている。

電源制御部５は、この実施の形態では、ＣＰＵをＯＮ／ＯＦＦ制御し、センサ２からＣＰＵへの信号の入力開始／処理終了及びＯＮ／ＯＦＦのインターバル制御をする。

増幅器本体３のＣＰＵがインターバルでＯＮしてセンサ２を働かせ、クラックを測定する。測定結果の信号は増幅器本体３のＡ／Ｄコンバータ、増幅器、ＣＰＵでデータ処理をおこない、このデータはメモリ１２に記憶される。この測定、処理は測定者が去った後は２次電池６に蓄えられた電力により行われる。

送信部１３は、メモリ１２に記憶されているデータ送信する。そのタイミングとしては、測定者が来て、ソーラパネル７にエネルギーが供給されたのを電源制御部５が検知して、それを出力したら、最新測定データと共に記憶しているデータを受信装置１４に送信する。

受信装置１４は、送信部１３から送信されるデータを受信し、メモリに記憶する。受信装置１４は、測定者がスポットライト９と一緒に所持する。

この実施の形態においても、測定者はスポットライトをソーラパネルに向けるだけで、クラックの状態が測定され、受信装置１４に受信されるから、操作が簡単、明瞭であり、未経験者でもモニタができる。

なお、本願発明は上記実施の形態に限られない。例えば、測定装置で測定結果の表示及び測定結果の表示とデータを送信する例で説明したが、測定結果の表示を計測器本体８で行わずにデータは測定者の受信部に送信する送信部のみを備える構成としてもよい。また、受信装置１４は、スポットライト９と一体に構成されたものであってもよい。また、光トリガー回路をＯＦＦにし、若干のスリーピング時間待機電流を流し、相互通信をすれば、小型屋外専用機としても、利用可能である。

本発明に係る光給電式計測の実施の形態１の構成を概略的に示すブロック図である。 利用形態を模式的に示すブロック図である。 本発明に係る光給電式計測の実施の形態２の構成を概略的に示すブロック図である。

符号の説明

１ 光給電式計測装置
２ センサ
３ 増幅器本体
４ 表示ランプ
５ 電源制御部
６ ２次電池
７ ソーラパネル（ＰＶセル）
８ 計測器本体
９ スポットライト

Claims (8)

1. トンネル等の暗視野空間における所定位置に所要のセンサを設置し、前記センサを作動して所要の事項を測定する計測方法において、前記センサを測定器本体に装着するか又は前記センサ近傍に測定器本体を取り付け、前記測定器本体の測定者に対向する位置にＰＶセルを設け、該ＰＶセルの出力ー波長特性に近似したスポットライトの人工光を該ＰＶセルに投光して電力を発生させ、前記測定器本体に設けた２次電池に充電すると共に、前記センサを働かせることで所要の事項を測定することを特徴とする光給電式計測方法。
2. 前記ＰＶセルへの投光による初期の発生電力をトリガーとして、測定回路を所要の時間のみ働かせ、通常は休止状態としていることを特徴とする請求項１記載の光給電式計測方法。
3. 前記センサの測定出力を段階毎に発光素子で点灯表示させることを特徴とする請求項１又は２記載の光給電式計測方法。
4. 前記測定器本体に記憶装置を設け、設定時間毎に自動的に間欠測定を行い、測定データを記憶し、該測定データを測定者の受信装置に送信するものであることを特徴とする請求項１記載の光給電式計測方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の計測方法に使用する計測装置であって、トンネル等の暗視野空間における所定位置に設置する所要のセンサと、該センサを作動させる電力を人工光の投光で発生するＰＶセルと、該ＰＶセルが発生した電力で充電する２次電池とを備えることを特徴とする光給電式計測装置。
6. 前記ＰＶセルに人工光を投光するスポットライトを備えることを特徴とする請求項５記載の光給電式計測装置。
7. 前記センサの計測データを段階毎に表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項５又は６記載の光給電式計測装置。
8. 前記センサの計測データを記憶する記憶装置と、該記憶装置に蓄えた計測データを送信する送信装置を備えることを特徴とする請求項５又は６記載の光給電式計測装置。

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