JP5041232B2

JP5041232B2 - 構造物の健全性判断システム

Info

Publication number: JP5041232B2
Application number: JP2008033322A
Authority: JP
Inventors: 敬一岡田
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2008-02-14
Filing date: 2008-02-14
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2028-02-14
Also published as: JP2009192373A

Description

本発明は、構造物の健全性判断システムに関する。

大地震後における構造物の健全性を判断する目的として、図２（ａ）に示すように、構造体にセンサを取り付けて常時監視状態によって計測を行うことで、地震記録を取得することが通常行われている。特に構造物の展開変形（階間の変位）を計測することによる方法では、記録された数値の最大値から直接損傷などの判断を行うことが可能である。

しかしながら、常時の計測で利用する機器は商用電源が必要であることから、地震の発生などにより停電が発生した場合においては計測の継続が困難である。また、無停電電源等を接続しても計測可能な延長時間に制限がある。このため、無電源にて最大変位値などを記録保持することが可能なセンサシステムが開発され利用されている（例えば、特許文献１参照）。このセンサシステムは事後の状態を保持された記録値として知ることができるものであり、常時の計測で得られるデータのように後処理解析が可能なデータとして記録することができないが、専門家でなくても取り扱いが簡便な計測の目的に活用できる非常時の計測システムである（図２（ｂ））。
特開２００５−２０７８６７号公報

図３に示すように、前述の２つのシステムは、前者が専門家によって常時において高度な判断分析が可能なデータを取得できるシステムであり（図３（ａ））、後者が専門家でなくても非常時において判断可能なシステムである（図３（ｂ））。前述の２つのシステムの違いは、使用するセンサは共有しており計測器を常時と非常時とで使い分けているため、通常は常時の計測のためセンサは常時側の計測器に接続され、非常時には非常時用の計測器に作業者が切り替えることとなる。このような２つのシステムについて利点・欠点を補い、機能面および利便性を向上させた高度なシステムの活用が必要となっている。

しかしながら、このような場面（例えば手動切り替えスイッチを利用する、もしくは計測器の接続ラインの差し替えをする場面）を想定すると、地震後の計測において切り替えたことを忘れてしまい、常時に行うべき計測機能が損なわれる恐れがある。すなわち、ヒューマンエラーが発生しないシステムとしての機能工夫が必要である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、常時と非常時の切り替えを自動的に行うことが可能な構造物の健全性判断システムを提供することを目的とする。

本発明は、構造体の変位量を検出する変位センサと、前記変位センサと出力切替手段を介して接続され、前記変位センサの出力信号に基づいて前記構造体の変位量の計測を行う常時計測手段と、前記変位センサと前記出力切替手段を介して接続され、前記出力切替手段に給電することにより、前記変位センサの出力信号を取り込んで送信する計測送信機と、計測受信機および電源供給部を有し、前記電源供給部からの給電により動作する前記計測送信機から送信される前記変位センサの出力信号を、前記電源供給部からの給電により動作する前記計測受信機に受信させて、前記計測受信機に前記構造体の変位量の計測を行わせる非常時計測手段と、前記計測送信機からの給電を受けると、前記変位センサの出力信号を前記常時計測手段から前記計測送信機に切替える出力切替手段とを備えたことを特徴とする。

本発明は、前記出力切替手段は、前記電源供給部から前記計測送信機を介して給電が行われていない場合には、前記変位センサの出力信号を前記常時計測手段へ出力することを特徴とする。

本発明によれば、非常時における計測機からの電源供給をスイッチの切り替えに利用することで、商用電源の供給が停止しても計測するべき時に自動的な切り替えが行われ、商用電源復旧後においては、常時の計測動作に自動的に戻すことが可能となるため、切り替え忘れを防止することができるという効果が得られる。

以下、本発明の一実施形態による構造物の健全性判断システムを図面を参照して説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、符号１は、構造物に取り付けられ、構造物における変位量を検出することができる変位センサ（変位記憶型センサ）である。符号２は、変位センサ１の出力信号の出力先を自動的に切り替える出力切替部である。符号３は、非常時でない常時（商用電源が供給されている状態）において、変位量の計測を行う常時計測部である。符号４は、非常時（商用電源が供給されない状態）において変位量の計測を行う非常時計測部である。出力切替部２は、非常時計測部４から電源の供給（給電）が行われると、変位センサ１の出力信号が非常時計測部４（Ｂ側）へ出力されるようにスイッチを切り替え、非常時計測部４から電源の供給（給電）が停止すると、変位センサ１の出力信号が常時計測部３（Ａ側）へ出力されるようにスイッチを切り替える。

符号３１は、商用電源を供給する商用電源供給部である。符号３２は、出力切替部２を介して、変位センサ１の出力信号を入力し、この出力信号に基づいて、構造物の健全性判断を行うための変位量計測を行う計測機である。符号３３は、計測機３２から出力される変位量波形を記録する波形記録部であり、例えば、ハードディスク装置等で構成する。

符号４１は、出力切替部２を介して、変位センサ１の出力信号を入力し、この入力した信号を無線通信を使用して送信する計測送信機である。符号４２は、２次電池を備え、この２次電池の電力を供給する２次電池電源供給部である。符号４３は、２次電池電源供給部４２から供給される電力を電源として動作する計測受信機であり、計測送信機に対して、給電を行い、この給電によって計測送信機４１が送信した変位センサ１の出力信号を受信する計測受信機である。符号４４は、変位センサ１の出力信号に基づいて、現時点までの最大値と最小値、さらに現在値を記録する情報記録部である。

次に、図１を参照して、図１に示す構造物の健全性判断システムの動作を説明する。まず、２次電池電源供給部４２は、商用電源が停電しているか否かを判定し、停電していなければ計測受信機４３に対して電力を供給しない。これにより、出力切替部２に対して、非常時計測部４から給電されないことになる。出力切替部２内のスイッチは、非常時計測部４から給電が行われると、変位センサ１の出力信号が非常時計測部４へ出力されるように切り替え、非常時計測部４から電源の給電が停止すると、変位センサ１の出力信号が常時計測部３へ出力されるように切り替えるようになっているため、変位センサ１の出力信号は、常時計測部３に対して出力される。計測機３２は、この出力信号を読み取り、波形記録部３３に記録していくことにより常時における変位量計測を行う。

一方、２次電池電源供給部４２は、地震発生などにより商用電源が停電したことを検知すると、２次電池の電力を計測受信機４３に対して供給することにより計測受信機４３に対して給電を行う。これを受けて、計測受信機４３は、２次電池電源供給部４２から供給された電力を使用して計測送信機４１に対して給電を行う。計測送信機４１に対する給電が行われると、出力切替部２に対しても給電が行われることになる。出力切替部２に対して給電が行われると、出力切替部２内のスイッチは、変位センサ１の出力信号が非常時計測部４へ出力されるように切り替る（Ａ側からＢ側へ切り替える）。これにより、変位センサ１の出力信号は、非常時計測部４に対して出力されることになる。計測送信機４１は、変位センサ１の出力信号を読み取り、計測受信機４３に対して、読み取った出力信号を送信する。これを受けて、計測受信機４３は、受信した出力信号値に基づいて、最大値または最小値の更新と現在値の更新を行って、情報記録部４４に記録する。この動作は、２次電池電源供給部４２から給電されている間において続行する。

そして、商用電源の停電が復旧したことを検知すると、２次電池電源供給部４２は、計測受信機４３に対する給電動作を停止し、商用電源の電力を使用して、２次電池を充電する。２次電池電源供給部４２から計測受信機４３への給電が停止すると、計測送信機４１を介した出力切替部２に対する給電も停止することになる。出力切替部２に対する給電が停止すると、出力切替部２内のスイッチは、変位センサ１の出力信号が常時計測部３へ出力されるように切り替る（Ｂ側からＡ側へ切り替える）。これにより、変位センサ１の出力信号は、常時計測部３に対して出力されることになる。計測機３２は、この出力信号を読み取り、波形記録部３３に記録していくことにより常時における変位量計測を行なわれることになる。

このように、非常時における計測機からの電源供給をスイッチの切り替えに利用することで、商用電源の供給が停止しても計測するべき時に自動的な切り替えが行われ、商用電源復旧後においては、常時の計測動作に自動的に戻すことが可能となるため、切り替え忘れを防止することができる。特に、本発明は、構造体の健全性を判断することを目的に、最大変位値などを保持する変位記憶型センサを共用して、商用電源が供給されて常時動作する状態の常時と、商用電源が停電している状態の非常時におけるの計測機能を持ち合わせたシステムであり、両者の機能を有効に活用するため、自動的に変位センサ１の出力先を切り替えることが可能な出力切替部２を備えることで、切り替え忘れの発生を防止することができるようになる。

なお、図１に示す出力切替部２は、変位記憶型センサの特徴である最大値、最小値、累積値などを保持可能なセンサ（通常の変位出力も持ち合わせている）を接続する場合において有効な方法である。

従来の計測方法は、常時または非常時において変位記憶型センサによる計測方法を使い分けていたため詳細な計測または簡便な計測といった計測方法の違いによるデータの取得に制限があった。しかし、本発明は、変位センサの出力を自動的に切り替えることを可能とすることで、計測の運用上で両者の機能を持ち合わせた健全性判断システムとして構築することが可能となる。本発明による健全性判断システムを利用する場面は、大地震の発生による建物の健全性を判断するための目的で利用する場合であり、常時、非常時において自動的に切換えが可能となることでシステムが２重化されて信頼性を高めることができる。

なお、図１における常時計測部３及び非常時計測部４の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより変位量計測処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。構造物の健全性を判断する計測システムの概要を示す説明図である。従来の計測システムの構成を示す説明図である。

符号の説明

１・・・変位センサ、２・・・出力切替部、３・・・常時計測部、３１・・・商用電源供給部、３２・・・計測機、３３・・・波形記録部、４・・・非常時計測部、４１・・・計測送信機、４２・・・２次電池電源供給部、４３・・・計測受信機、４４・・・情報記録部

Claims

構造体の変位量を検出する変位センサと、
前記変位センサと出力切替手段を介して接続され、前記変位センサの出力信号に基づいて前記構造体の変位量の計測を行う常時計測手段と、
前記変位センサと前記出力切替手段を介して接続され、前記出力切替手段に給電することにより、前記変位センサの出力信号を取り込んで送信する計測送信機と、
計測受信機および電源供給部を有し、前記電源供給部からの給電により動作する前記計測送信機から送信される前記変位センサの出力信号を、前記電源供給部からの給電により動作する前記計測受信機に受信させて、前記計測受信機に前記構造体の変位量の計測を行わせる非常時計測手段と、
前記計測送信機からの給電を受けると、前記変位センサの出力信号を前記常時計測手段から前記計測送信機に切替える出力切替手段と
を備えたことを特徴とする構造物の健全性判断システム。
前記出力切替手段は、前記電源供給部から前記計測送信機を介して給電が行われていない場合には、前記変位センサの出力信号を前記常時計測手段へ出力することを特徴とする請求項１に記載の構造物の健全性判断システム。