JP5281492B2 - Structure monitoring system and measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、建築構造物や土木構造物などに適用される構造物モニタリングシステムおよび測定装置に関する。 The present invention relates to a structure monitoring system and a measuring apparatus applied to a building structure, a civil engineering structure, and the like.
パッシブ型の無線ICタグに接続したセンサを耐力フレームに取り付け、受信診断装置と無線ICタグとの間で無線通信を行うことで、センサで取得したデータを収集する技術が特許文献1に開示されている。 Patent Document 1 discloses a technique for collecting data acquired by a sensor by attaching a sensor connected to a passive wireless IC tag to a load-bearing frame and performing wireless communication between the reception diagnostic apparatus and the wireless IC tag. ing.
特許文献1では、無線ICタグに向けて電波を発信することで、データを読み取っているが、無線ICタグを鋼構造物に取り付けると、鋼構造物の表面で電波が反射してしまい、データを読み取れない虞がある。 In Patent Document 1, data is read by transmitting a radio wave toward a wireless IC tag. However, when the wireless IC tag is attached to a steel structure, the radio wave is reflected on the surface of the steel structure, and the data May not be read.
このような観点から、本発明は、センサで取得された測定データを、電波を使用せずに収集することが可能な構造物モニタリングシステムおよび測定装置を提供することを課題とする。 From such a viewpoint, it is an object of the present invention to provide a structure monitoring system and a measurement apparatus that can collect measurement data acquired by a sensor without using radio waves.
前記課題を解決する本発明に係る構造物モニタリングシステムは、構造物に取り付けられた複数のセンサと、前記構造物に付設された測定装置と、可搬型のデータ収集装置と、を具備する構造物モニタリングシステムであって、前記測定装置は、前記各センサで取得された測定データを記憶する記憶手段と、光を受けて発電する測定側受光手段と、前記各センサで取得された測定データを光信号に変換する測定側発光手段と、を備えており、前記データ収集装置は、前記測定側発光手段から発信された光信号を電気信号に変換する収集側受光手段を有し、前記測定装置は、前記測定側受光手段で発電された電力を利用して前記データ収集装置との間で光無線通信を行う、ことを特徴とする。 A structure monitoring system according to the present invention for solving the above-mentioned problems is a structure comprising a plurality of sensors attached to a structure, a measuring device attached to the structure, and a portable data collection device. In the monitoring system, the measurement device includes a storage unit that stores measurement data acquired by each sensor, a measurement-side light receiving unit that receives light to generate power, and the measurement data acquired by each sensor. Measuring side light emitting means for converting into a signal, and the data collection device has a collection side light receiving means for converting an optical signal transmitted from the measurement side light emitting means into an electrical signal, The optical wireless communication is performed with the data collection device using the electric power generated by the measurement side light receiving means.
また、前記した課題を解決する本発明に係る測定装置は、構造物に付設され、外部電源又は内部電源を具備する測定装置であって、前記構造物に取り付けられた複数のセンサへの電力供給を制御する測定制御手段と、前記各センサで取得された測定データを記憶する記憶手段と、光を受けて発電する測定側受光手段と、前記各センサで取得された測定データを光信号に変換する測定側発光手段と、を備えており、前記測定側受光手段で発電された電力を利用してデータ収集装置との間で光無線通信を行うことを特徴とする。 The measuring apparatus according to the present invention to solve the problems described above, is attached to the structure, a measuring device you equipped with external power or internal power supply, the power to a plurality of sensors attached to the structure measurement control means for controlling the supply, the storage means for storing the measurement data acquired by each sensor, the measuring-side light-receiving means for generating by receiving light, before Symbol optical signal measurement data acquired by each sensor And a measurement-side light emitting means for converting the data to the data collection device, and performing optical wireless communication with the data collection device using the electric power generated by the measurement-side light-receiving means.
本発明では、光発電で得られた電力を利用して測定装置を作動させ、測定装置とデータ収集装置との間で光無線通信を行うことによって、センサで取得された測定データを収集する。本発明によれば、測定装置の測定側受光手段に光を照射することで、光無線通信に必要な電力を得ることができるので、例えば、災害や電池切れ等により測定装置への電力供給が絶たれたような場合であっても、測定データを収集することができる。 In the present invention, measurement data acquired by a sensor is collected by operating a measurement device using power obtained by photovoltaic power generation and performing optical wireless communication between the measurement device and the data collection device. According to the present invention, it is possible to obtain power necessary for optical wireless communication by irradiating light on the measurement side light receiving means of the measurement apparatus. Even in the case of being cut off, measurement data can be collected.
本発明を適用可能な構造物の種類に制限はなく、住宅、多層階建てのビル、工場用の建屋、橋梁、トンネルといった各種建築構造物や土木構造物に適用することができる。 The type of the structure to which the present invention is applicable is not limited, and can be applied to various building structures and civil engineering structures such as houses, multi-storey buildings, factory buildings, bridges, and tunnels.
なお、測定装置に接続された外部電源や測定装置に具備させた内部電源(乾電池や蓄電池など)から得た電力をセンサに供給してもよいが、前記測定側受光手段で発電された電力をセンサに供給するとよい。測定側受光手段で発電された電力を利用して前記センサが測定データを取得するように構成すると、災害や電池切れ等により測定装置への電力供給が絶たれたような場合や測定装置に外部電源や内部電源を具備させていない場合であっても、モニタリング(センサによる測定)を行うことが可能になる。 In addition, although the electric power obtained from the external power source connected to the measuring device or the internal power source (dry battery, storage battery, etc.) provided in the measuring device may be supplied to the sensor, the electric power generated by the measuring side light receiving means It may be supplied to the sensor. If the sensor is configured to acquire measurement data using the power generated by the light receiving means on the measurement side, the power supply to the measurement device may be interrupted due to a disaster, battery exhaustion, etc. Even if no power source or internal power source is provided, monitoring (measurement by a sensor) can be performed.
前記データ収集装置に収集側発光手段を具備させてもよい。この収集側発光手段は、測定装置の測定側受光手段に向う光を発光する。この場合、測定装置の前記測定側受光手段は、データ収集装置の前記収集側発光手段から照射された光を受けて発電する。このようにすると、データ収集装置を持ち込み、データ収集装置に具備させた収集側発光手段から、測定装置の測定側受光手段に向けて光を照射するだけで、測定データをデータ収集装置に転送することが可能になるので、測定装置を起動させるための専用の投光器等が不要になる。 The data collection device may be provided with a collection side light emitting means. The collection side light emitting means emits light toward the measurement side light receiving means of the measuring apparatus. In this case, the measurement-side light receiving means of the measurement device generates light by receiving light emitted from the collection-side light emission means of the data collection device. In this case, the measurement data is transferred to the data collection device simply by irradiating light from the collection side light emitting means provided in the data collection device to the measurement side light receiving means of the measurement device. Therefore, a dedicated projector or the like for starting up the measuring device is not necessary.
前記測定装置に、前記測定データを表示する表示手段を具備させてもよい。この場合、前記表示手段は、表示画像を保持する際に電力を必要としない電子ペーパーにて構成することが好ましい。このようにすると、測定装置への電力供給が絶たれたような場合であっても、測定データを目視にて確認することが可能になる。 The measurement apparatus may be provided with display means for displaying the measurement data. In this case, the display means is preferably composed of electronic paper that does not require power when holding a display image. If it does in this way, even if it is a case where the electric power supply to a measuring device is cut off, it will become possible to confirm measurement data visually.
前記測定側受光手段において、前記測定データとともに前記測定データの識別情報を光信号に変換してもよい。このようにすると、測定データとともにその識別情報を収集することが可能になる。なお、測定データの識別情報とは、測定データを識別(区別)するための情報であって、例えば、測定データの取得時刻、測定データを取得したセンサSの位置情報やID番号、測定装置Mの位置情報、測定装置MのID番号などが含まれる。 In the measurement side light receiving means, identification information of the measurement data may be converted into an optical signal together with the measurement data. If it does in this way, it will become possible to collect the discernment information with measurement data. The measurement data identification information is information for identifying (distinguishing) the measurement data. For example, the measurement data acquisition time, the position information and ID number of the sensor S from which the measurement data is acquired, and the measurement apparatus M Position information, an ID number of the measuring apparatus M, and the like.
前記課題を解決する本発明に係る他の構造物モニタリングシステムは、構造物に取り付けられた複数のセンサと、前記構造物に付設された複数の測定装置と、可搬型のデータ収集装置と、を具備する構造物モニタリングシステムであって、前記各測定装置は、少なくとも一つの前記センサで取得された測定データを他の前記測定装置に送信可能であり、少なくとも一つの前記測定装置は、前記各センサで取得された測定データを記憶する記憶手段と、光を受けて発電する測定側受光手段と、前記各測定データを光信号に変換する測定側発光手段と、を備えており、前記データ収集装置は、前記測定側発光手段から発信された光信号を電気信号に変換する収集側受光手段を有し、少なくとも一つの前記測定装置は、前記測定側受光手段で発電された電力を利用して前記データ収集装置との間で光無線通信を行う、ことを特徴とする。 Another structure monitoring system according to the present invention that solves the above problems includes a plurality of sensors attached to a structure, a plurality of measuring devices attached to the structure, and a portable data collection device. A structure monitoring system comprising: each of the measuring devices is capable of transmitting measurement data acquired by at least one of the sensors to the other measuring device, and at least one of the measuring devices is configured of each of the sensors. The data collection device comprising: storage means for storing the measurement data acquired in step 1; measurement side light receiving means for receiving light to generate power; and measurement side light emission means for converting each measurement data into an optical signal. Has a collection-side light receiving means for converting an optical signal transmitted from the measurement-side light-emitting means into an electrical signal, and at least one of the measurement devices is It was by using electric power for optical wireless communication with the data acquisition device, characterized in that.
このようにすると、各測定装置に蓄積された測定データを或る測定装置に集約することが可能になるので、測定装置が構造物の各所に点在しているような場合であっても、測定データを効率よく収集することが可能になる。なお、複数の測定装置のうちの一つを「親機」としておき、複数の測定装置のそれぞれに蓄積されている測定データが「親機」に集約されるように構成してもよいし、二以上の測定装置を「親機」としておき、複数の測定装置のそれぞれに蓄積されている測定データが各親機に集約されるように構成してもよい。二以上の「親機」を設けておけば、一の親機に故障等が発生したとしても、他の「親機」を利用して、複数の測定装置で得られた測定データを収集することが可能になる。 In this way, measurement data accumulated in each measurement device can be aggregated in a certain measurement device, so even if the measurement devices are scattered in various places in the structure, Measurement data can be collected efficiently. One of a plurality of measuring devices may be set as a “parent device”, and the measurement data accumulated in each of the plurality of measuring devices may be configured to be aggregated in the “parent device”. Two or more measuring devices may be set as “parent devices”, and the measurement data stored in each of the plurality of measuring devices may be aggregated in each parent device. If two or more “base units” are provided, even if a failure occurs in one base unit, other “base units” are used to collect measurement data obtained by multiple measurement devices. It becomes possible.
本発明によれば、災害や電池切れ等により測定装置への電力供給が絶たれたような場合であっても、測定データを収集することができる。 According to the present invention, it is possible to collect measurement data even when the power supply to the measurement device is cut off due to a disaster, battery exhaustion, or the like.
本発明の実施形態に係る構造物モニタリングシステムMSは、図1に示すように、構造物Tに取り付けられたセンサS,S,…と、構造物Tに付設される測定装置Mと、可搬型のデータ収集装置Dとを備えて構成されている。なお、本実施形態では、構造物Tが多層階建の建物である場合を例示しているが、本発明の適用範囲を限定する趣旨ではない。 As shown in FIG. 1, the structure monitoring system MS according to the embodiment of the present invention includes sensors S, S,... Attached to the structure T, a measuring device M attached to the structure T, and a portable type. The data collection device D is configured. In addition, in this embodiment, although the case where the structure T is a multilayered building is illustrated, it is not the meaning which limits the application range of this invention.
センサSは、構造物Tの構造躯体(例えば、柱、梁、スラブ、壁など)の現状を直接的または間接的に計測するものである。各センサSを測定装置Mに直接接続してもよいし、複数のセンサS,S,…をカスケード接続してもよい。計測に必要な電力は、測定装置Mから供給される。カスケード接続センサSの種類に制限はないが、例えば、ひずみゲージのほか、ひずみゲージ変換式、圧電式、サーボ式等の各種計測器(加速度計、変位計、荷重計(圧力計)など)、直流電圧出力式の変位計、温度計(熱伝対)などである。 The sensor S directly or indirectly measures the current state of the structural frame (eg, column, beam, slab, wall, etc.) of the structure T. Each sensor S may be directly connected to the measuring apparatus M, or a plurality of sensors S, S,. Electric power necessary for the measurement is supplied from the measuring device M. The type of cascade connection sensor S is not limited. For example, in addition to strain gauges, various measuring instruments such as strain gauge conversion type, piezoelectric type, servo type (accelerometer, displacement meter, load meter (pressure gauge), etc.) DC voltage output type displacement meter, thermometer (thermocouple), etc.
測定装置Mは、構造物Tの外壁に付設されている。なお、図3に示すように、構造物Tの内部に測定装置Mを付設してもよい。図2に示すように、測定装置Mは、スイッチボックス11と、記憶手段12と、表示手段13と、測定制御手段14と、測定側受光手段15と、測定側発光手段16と、通信制御手段17とを備えている。
The measuring device M is attached to the outer wall of the structure T. In addition, as shown in FIG. 3, you may attach the measuring apparatus M inside the structure T. As shown in FIG. As shown in FIG. 2, the measuring apparatus M includes a
スイッチボックス11は、センサSから延びる導線の接続端子やセンサSから出力された微小電圧(電流)を増幅する増幅回路、A/D変換回路などを備えている。
The
記憶手段12は、センサSで取得された測定データ(センサSから出力された電圧値または当該電圧値に校正係数を乗じて得た物理量に関する情報)や当該測定データの識別情報(測定データの取得時刻、測定データを取得したセンサSの位置情報やID番号、測定装置Mの位置情報、測定装置MのID番号など)を記憶するものであり、書き込み可能な不揮発性の半導体メモリ(フラッシュメモリ)により構成されている。なお、ハードディスクや光ディスクなどを記憶手段12としても差し支えない。
The
表示手段13は、センサSで取得された測定データや当該測定データの識別情報などを表示するものであり、本実施形態のものは、表示画像を保持する際に電力を必要としない電子ペーパーからなる。 The display means 13 displays the measurement data acquired by the sensor S, the identification information of the measurement data, and the like. In the embodiment, the display means 13 is an electronic paper that does not require power when holding a display image. Become.
測定制御手段14は、センサS,S,…への電力供給を制御する電力制御機能、センサSから出力された電圧値に校正係数を乗じて所定の物理量を演算する校正機能、センサSで取得された測定データ(センサSから出力された電圧値または前記物理量)をその識別情報とともに記憶手段12に書き込む機能、記憶手段12の中から測定データを読み出す機能、表示手段13に表示させる画像データを生成する描画機能などを具備している。 The measurement control means 14 is acquired by the sensor S, a power control function for controlling power supply to the sensors S, S,..., A calibration function for calculating a predetermined physical quantity by multiplying a voltage value output from the sensor S by a calibration coefficient. A function for writing the measured data (the voltage value or the physical quantity output from the sensor S) into the storage means 12 together with the identification information, a function for reading the measurement data from the storage means 12, and image data to be displayed on the display means 13. It has a drawing function to generate.
測定側受光手段15は、光を受けて発電する機能(すなわち、光起電力効果により発電する機能)、データ収集装置Dから発信された光信号を電気信号に変換する機能、得られた電気信号を通信制御手段17に出力する機能などを具備している。本実施形態の測定側受光手段15は、光発電用受光素子(または受光素子アレイ)15aと、光発電用受光素子15aで発電された電力を測定装置M内の部品に供給するための給電回路(図示略)と、信号変換用受光素子(または受光素子アレイ)15bと、信号変換用受光素子15bから出力された電気信号を復調する復調回路(図示略)とを備えて構成されている。
The measurement-side light receiving means 15 has a function of generating light by receiving light (that is, a function of generating power by the photovoltaic effect), a function of converting an optical signal transmitted from the data collection device D into an electric signal, and an obtained electric signal. Is output to the communication control means 17. The measurement-side light receiving means 15 of the present embodiment includes a light receiving element (or light receiving element array) 15a for photovoltaic power generation and a power feeding circuit for supplying power generated by the
光発電用受光素子15aは、例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトIC、太陽電池セルなどからなる。なお、本実施形態では、光発電用受光素子15aとして、赤外線領域の光に好適に反応する受光素子を使用するが、可視光領域の光に好適に反応する受光素子を使用しても差し支えない。
The
信号変換用受光素子15bは、例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトICなどからなる。なお、本実施形態では、信号変換用受光素子15bとして、赤外線領域の光に好適に反応する受光素子を使用するが、可視光領域の光に好適に反応する受光素子を使用しても差し支えない。
The signal converting light receiving
測定側発光手段16は、センサSで取得された測定データやその識別情報など(以下、「測定データ等」という。)を光信号に変換するものである。本実施形態の測定側発光手段16は、測定データを変調する変調回路と、変調回路から出力された電気信号に対応する光を発光する発光素子16aと、を備えて構成されている。発光素子16aは、例えば、発光ダイオードやレーザーダイオードなどからなり、赤外線領域の光を発光する。なお、可視光領域の光を発光する発光素子16aを使用しても差し支えない。
The measurement-side light emitting means 16 converts the measurement data acquired by the sensor S and its identification information (hereinafter referred to as “measurement data etc.”) into an optical signal. The measurement-side light emitting means 16 of the present embodiment includes a modulation circuit that modulates measurement data and a light-emitting
通信制御手段17は、測定側受光手段15から出力された電気信号にデータ送信を要求する信号(送信要求信号)が含まれているか否かを判定し、送信要求信号が含まれていると判定した場合には、記憶手段12の中から測定データ等を読み出し、読み出した測定データ等を測定側発光手段16に出力する。また、通信制御手段17は、測定側受光手段15から出力された電気信号にモニタリング(センサによる測定)を要求する信号(測定要求信号)が含まれているか否かを判定し、測定要求信号が含まれていると判定した場合には、その結果を測定制御手段14に出力する。すなわち、通信制御手段17は、測定側受光手段15から出力された電気信号に送信要求信号または測定要求信号が含まれているか否かを判定する機能、記憶手段12の中から測定データ等を読み出す機能、読み出した測定データ等を測定側発光手段16に出力する機能、測定要求信号を測定制御手段14に出力する機能などを具備している。
The
本実施形態の測定装置Mは、外部電源および内部電源(乾電池や蓄電池など)の少なくとも一方を具備していて(以下、「常時電源」と称する。)、通常時においては常時電源から得た電力で作動するが、災害や停電などにより常時電源から電力が得られない場合には、測定側受光手段14で発電された電力で作動する。すなわち、測定装置Mは、常時電源からの電力供給が継続している場合には、予め設定された時間間隔ごとに起動してセンサS,S,…で計測を行い、取得した測定データ等を記憶手段12に格納するとともに、表示手段14に表示するが、常時電源からの電力供給が停止もしくは不十分になった場合には、測定側受光手段14で発電された電力で作動し、データ収集装置Dからの指示に基づいて各種処理を実行する。 The measuring apparatus M of the present embodiment includes at least one of an external power source and an internal power source (such as a dry battery or a storage battery) (hereinafter, referred to as “always power source”). However, if power is not always available from the power source due to a disaster or power failure, the power is generated by the power generated by the measurement light receiving means 14. That is, when the power supply from the power source is always continued, the measuring device M starts at every preset time interval and performs measurements with the sensors S, S,. While storing in the storage means 12 and displaying on the display means 14, when the power supply from the constant power supply is stopped or insufficient, it operates with the power generated by the measurement-side light receiving means 14 and collects data. Various processes are executed based on instructions from the device D.
データ収集装置Dは、図1に示すように、リーダ部D1と、コントロール部D2と、図示せぬ内部電源とを備えている。 As shown in FIG. 1, the data collection device D includes a reader unit D1, a control unit D2, and an internal power supply (not shown).
リーダ部D1は、図2に示すように、測定側受光手段15に向う光を発光可能な収集側発光手段21と、測定側発光手段16から発信された光信号を電気信号に変換する収集側受光手段22とを備えて構成されている。
As shown in FIG. 2, the reader unit D <b> 1 includes a collection-side
収集側発光手段21は、コントロール部D2から出力された電気信号を光信号に変換する機能を具備している。本実施形態の収集側発光手段21は、コントロール部D2から出力された送信要求信号や測定要求信号を変調する変調回路(図示略)と、変調回路から出力された電気信号またはコントロール部D2から直接出力された電気信号に対応する光を発光する発光素子(または発光素子アレイ)21aとを備えて構成されている。 The collection-side light emitting means 21 has a function of converting the electrical signal output from the control unit D2 into an optical signal. The collection-side light emitting means 21 of this embodiment includes a modulation circuit (not shown) that modulates a transmission request signal and a measurement request signal output from the control unit D2, and an electrical signal output from the modulation circuit or directly from the control unit D2. And a light emitting element (or light emitting element array) 21a that emits light corresponding to the output electric signal.
発光素子21aは、例えば、発光ダイオードやレーザーダイオードなどからなる。本実施形態では、光発電用受光素子15aおよび信号変換用受光素子15bに赤外線領域の光に好適に反応する受光素子を使用していることに対応して、赤外線領域の光を発光する発光素子21aを使用するが、可視光領域の光に好適に反応する受光素子を光発電用受光素子15aおよび信号変換用受光素子15bに使用した場合には、可視光領域の光を発光する発光素子21aを使用する。
The
収集側受光手段22は、測定装置Mから発信された光信号を電気信号(測定データ等)に変換する機能、得られた電気信号をコントロール部D2に出力する機能などを具備している。本実施形態の収集側受光手段22は、受光素子(または受光素子アレイ)22aと、受光素子22aから出力された電気信号を復調する復調回路(図示略)とを備えて構成されている。
The collection-side light receiving means 22 has a function of converting an optical signal transmitted from the measuring device M into an electric signal (measurement data or the like), a function of outputting the obtained electric signal to the control unit D2, and the like. The collection-side light receiving means 22 of the present embodiment includes a light receiving element (or light receiving element array) 22a and a demodulation circuit (not shown) that demodulates the electrical signal output from the
受光素子22aは、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトICなどからなる。本実施形態では、赤外線領域の光を発光する発光素子16aに対応して、赤外線領域の光に好適に反応する受光素子22aを使用するが、可視光領域の光を発光する発光素子16aを使用した場合には、可視光領域の光に好適に反応する受光素子22aを使用する。
The
コントロール部D2は、入力手段23と、収集制御手段24と、記憶手段25と、表示手段26と、通信手段27とを備えている。
The control unit D2 includes an
入力手段23は、「収集開始」や「測定開始」といったオペレータの指示を入力するための手段であり、例えば、キーボードや操作ボタンにより構成されている。
The
収集制御手段24は、入力手段23を介して入力されたオペレータの指示に応じてトリガー信号、送信要求信号、測定要求信号といった電気信号を生成する機能、生成した電気信号を収集側発光手段21に出力する機能、収集側受光手段22から出力された電気信号(測定データ等)を記憶手段25に書き込む機能、表示手段26に表示させる画像データを生成する描画機能などを具備している。
The
記憶手段25は、収集側受光手段22から出力された測定データ等を記憶するものであり、書き込み可能な不揮発性の半導体メモリ(フラッシュメモリ)により構成されている。なお、ハードディスクや光ディスクなどを記憶手段25としても差し支えない。 The storage unit 25 stores the measurement data output from the collection-side light receiving unit 22 and is configured by a writable nonvolatile semiconductor memory (flash memory). Note that a hard disk, an optical disk, or the like may be used as the storage means 25.
表示手段26は、記憶手段25に記憶されている測定データ等やデータ収集の状況等を表示するものであり、液晶ディスプレイや電子ペーパーなどにより構成されている。 The display means 26 displays the measurement data stored in the storage means 25, the status of data collection, and the like, and is configured by a liquid crystal display, electronic paper, or the like.
通信手段27は、通信回線Nに接続されており、記憶手段25に記憶されている測定データ等を通信回線Nに接続された管理用コンピュータCに送信する。なお、通信回線Nは、有線(光回線や電話回線など)でも無線でもよい。
The
次に、測定装置Mへの常時電源による電力供給が絶たれている状況下における構造物モニタリングシステムMSの使用方法を説明する。 Next, a method of using the structure monitoring system MS in a situation where the power supply to the measuring device M by the constant power supply is cut off will be described.
まず、データ収集装置Dを携行したオペレータを構造物T(図1参照)に向わせる。測定装置Mの設置場所に到着したならば、データ収集装置Dのリーダ部D1を、測定装置Mに接触させるか、若しくは、測定装置Mの測定側受光手段15および測定側発光手段16がデータ収集装置Dのリーダ部D1との間で双方向通信が可能になるまで測定装置Mに近接させつつ対向させる。 First, the operator carrying the data collection device D is directed to the structure T (see FIG. 1). When it arrives at the installation location of the measuring device M, the reader unit D1 of the data collecting device D is brought into contact with the measuring device M, or the measuring side light receiving means 15 and the measuring side light emitting means 16 of the measuring device M collect data. It is made to face while facing the measuring device M until bidirectional communication with the reader unit D1 of the device D becomes possible.
次に、入力手段23を介して「収集開始」または「測定開始」の指示を入力する。例えば、オペレータが「収集開始」の指示を入力すると、収集制御手段24によってトリガー信号と送信要求信号とが生成され、収集側発光手段21に出力される。なお、トリガー信号は、送信要求信号に先立って生成される。
Next, an instruction “start collection” or “start measurement” is input via the
収集側発光手段21に出力されたトリガー信号および送信要求信号は、変調回路により変調されたうえで発光素子21aにより光信号に変換され、測定装置Mの測定側受光手段15に向けて照射される。
The trigger signal and the transmission request signal output to the collection-side light emitting means 21 are modulated by the modulation circuit, converted into an optical signal by the light-emitting
トリガー信号に対応する光(光信号)が測定側受光手段15に達すると、光発電用受光素子15aの光起電力効果により、光無線通信の初期動作に必要な電力が発電され、図示せぬ給電回路を介して通信制御手段17等に給電される。トリガー信号に対応する光(光信号)に引き続き、送信要求信号に対応する光信号が測定側受光手段15に達することになるが、当該光信号が測定側受光手段15に達するまでに、光無線通信の初期動作に必要な電力が発電されているので、送信要求信号に対応する光信号が測定側受光手段15に達すると、信号変換用受光素子15bによって電気信号に変換されるとともに、復調回路で送信要求信号に復調され、通信制御手段17に出力される。なお、通信制御手段17も、測定側受光手段15で発電された電力により作動する。ちなみに、光発電用受光素子15aは、送信要求信号に対応する光(光信号)を受光することでも発電する。
When light corresponding to the trigger signal (optical signal) reaches the measurement-side light receiving means 15, electric power necessary for the initial operation of optical wireless communication is generated by the photovoltaic effect of the
通信制御手段17に送信要求信号が入力されると、記憶手段12の中から測定データ等が読み出され、読み出された測定データ等が測定側発光手段16に出力される。なお、測定側発光手段16も、測定側受光手段15で発電された電力により作動する。
When a transmission request signal is input to the
測定側発光手段16に測定データ等が入力されると、変調回路により変調されたうえで発光素子16aにより光信号に変換され、データ収集装置Dの収集側受光手段22に向けて発信される。
When measurement data or the like is input to the measurement side light emitting means 16, it is modulated by the modulation circuit, converted into an optical signal by the
測定データ等に対応する光(光信号)が収集側受光手段22に達すると、受光素子22aによって電気信号に変換されるとともに、復調回路で測定データ等に復調され、収集制御手段24に出力される。
When light (optical signal) corresponding to measurement data or the like reaches the collection-side light receiving means 22, it is converted into an electrical signal by the
収集制御手段24に入力された測定データ等は、記憶手段25に書き込まれる。なお、記憶手段25に格納された測定データ等は、必要に応じて、通信回線Nを介して管理用コンピュータCに送信される。
Measurement data and the like input to the
なお、測定装置Mへの常時電源による電力供給が絶たれた状況下において、構造物Tの最新の状態をモニタリングしたい場合には、入力手段23を介して「測定開始」の指示を入力する。 Note that, in a situation where the power supply to the measuring device M by the constant power supply is cut off, when it is desired to monitor the latest state of the structure T, an instruction to “start measurement” is input via the input means 23.
オペレータが「測定開始」の指示を入力すると、収集制御手段24によってトリガー信号と測定要求信号とが生成され、収集側発光手段21に出力される。なお、トリガー信号は、測定要求信号に先立って生成される。
When the operator inputs a “measurement start” instruction, a trigger signal and a measurement request signal are generated by the
収集側発光手段21に出力されたトリガー信号および測定要求信号は、変調回路により変調されたうえで発光素子により光信号に変換され、測定装置Mの測定側受光手段15に向けて照射される。 The trigger signal and the measurement request signal output to the collection-side light emitting means 21 are modulated by the modulation circuit, converted into an optical signal by the light-emitting element, and irradiated to the measurement-side light receiving means 15 of the measuring apparatus M.
トリガー信号に対応する光(光信号)が測定側受光手段15に達すると、光無線通信の初期動作に必要な電力およびセンサSによる測定(モニタリング)に必要な電力が発電され、通信制御手段17等に給電される。トリガー信号に対応する光(光信号)に引き続き、測定要求信号に対応する光信号が測定側受光手段15に達すると、信号変換用受光素子15bによって電気信号に変換されるとともに、復調回路で送信要求信号に復調され、通信制御手段17に出力される。
When the light corresponding to the trigger signal (optical signal) reaches the measurement-side light receiving means 15, the power required for the initial operation of optical wireless communication and the power required for the measurement (monitoring) by the sensor S are generated, and the communication control means 17. Etc. are fed. When the optical signal corresponding to the measurement request signal reaches the measurement-side light receiving means 15 following the light (optical signal) corresponding to the trigger signal, it is converted into an electrical signal by the signal conversion
通信制御手段17に測定要求信号が入力されると、測定制御手段14に出力され、センサSによる測定、取得した測定データ等の記憶手段12への書き込みといった一連の動作が実行される。 When a measurement request signal is input to the communication control means 17, it is output to the measurement control means 14, and a series of operations such as measurement by the sensor S and writing of the acquired measurement data to the storage means 12 are executed.
最新の測定データ等が記憶手段12に格納されると、それまでに格納されていた測定データ等とともに読み出され、読み出された測定データ等が測定側発光手段16に出力される。以後の動作は、「収集開始」を指示した場合と同様である。
When the latest measurement data and the like are stored in the
このように、本実施形態に係る構造物モニタリングシステムMSでは、測定側受光手段15で発電された電力を利用してデータ収集装置Dとの間で光無線通信が行われ、センサSで取得された測定データや当該測定データの識別情報などが光無線通信によってデータ収集装置Dに転送される。
As described above, in the structure monitoring system MS according to the present embodiment, optical wireless communication is performed with the data collection device D using the power generated by the measurement-side
以上説明した本実施形態に係る構造物モニタリングシステムMSによれば、測定側受光手段15に光を照射することで、光無線通信に必要な電力を得ることができるので、測定装置への常時電源による電力供給が絶たれたような場合であっても、測定データ等をデータ収集装置Dに転送し、収集することができる。 According to the structure monitoring system MS according to the present embodiment described above, power necessary for optical wireless communication can be obtained by irradiating the measurement-side light receiving means 15 with light. Even when the power supply by is cut off, measurement data and the like can be transferred to the data collection device D and collected.
また、測定側受光手段15で発電された電力を利用してセンサSが測定データを取得するので、測定装置への常時電源による電力供給が絶たれたような場合であっても、センサSによる測定(モニタリング)を実行することが可能になる。 Further, since the sensor S acquires the measurement data using the power generated by the measurement-side light receiving means 15, even if the power supply to the measurement device by the constant power source is cut off, the sensor S Measurement (monitoring) can be performed.
また、データ収集装置Dが収集側発光手段21を具備しているので、データ収集装置Dのみを携行して測定装置Mに近接させるだけで、測定データ等を収集することができる。つまり、本実施形態に係る構造物モニタリングシステムMSによれば、測定装置Mを作動させるための専用の投光器等が不要になる。 Further, since the data collection device D includes the collection-side light emitting means 21, measurement data and the like can be collected simply by carrying the data collection device D alone and bringing it close to the measurement device M. That is, according to the structure monitoring system MS according to the present embodiment, a dedicated projector or the like for operating the measuring device M becomes unnecessary.
さらに、本実施形態では、測定装置Mの表示手段13を電子ペーパーとしたので、電力供給が絶たれる前の測定データ等を目視にて確認することができる。 Furthermore, in this embodiment, since the display means 13 of the measuring apparatus M is an electronic paper, it is possible to visually confirm measurement data before power supply is cut off.
なお、前記した測定装置Mおよびデータ収集装置Dの構成は適宜変更しても差し支えない。 Note that the configurations of the measurement apparatus M and the data collection apparatus D described above may be changed as appropriate.
例えば、前記した実施形態では、測定装置Mの測定側受光手段15に、光発電用発光素子15aと信号変換用受光素子15bとを設けた場合を例示したが、一の受光素子(または受光素子アレイ)で光発電と信号変換の両方を行うように構成してもよい。
For example, in the above-described embodiment, the case where the light-receiving
また、前記した実施形態では、データ収集装置Dの収集側発光手段21に、一の発光素子21aを具備させた場合を例示したが、光発電用の光を発光する光発電用発光素子(または発光素子アレイ)と、電気信号を光信号に変換する信号変換用発光素子とを設けても差し支えない。この場合には、赤外線領域の光を発光する発光素子を信号変換用発光素子とし、可視光領域の光を発光する発光素子を光発電用発光素子とすることが望ましい。このようにすると、信号変換用発光素子から発光された光が、光発電用発光素子から発光された光によって妨害され難くなる。
Further, in the above-described embodiment, the case where the collection-side light emitting means 21 of the data collection device D is provided with one
なお、データ収集装置Dの収集側発光手段21から発光される光量が不足するような場合には、別途用意した投光器から発した光を測定装置Mの測定側受光手段15に照射して光無線通信に必要な電力を発電してもよい。 When the amount of light emitted from the collection-side light emitting means 21 of the data collection device D is insufficient, light emitted from a separately prepared projector is irradiated to the measurement-side light receiving means 15 of the measurement apparatus M to perform optical wireless communication. You may generate electric power required for communication.
また、前記した実施形態では、データ収集装置Dから送信された送信要求信号や測定要求信号を契機として、光無線通信が行われる場合を例示したが、光無線通信に必要な電力が発電されたときに自動的に光無線通信を行うように構成してもよい。この場合には、送信要求信号や測定要求信号を省略することができるので、データ収集装置Dの信号変換用発光素子を省略することができる。 In the above-described embodiment, the case where optical wireless communication is performed using the transmission request signal and the measurement request signal transmitted from the data collection device D as an opportunity is illustrated. However, power necessary for optical wireless communication is generated. Sometimes, it may be configured to automatically perform optical wireless communication. In this case, since the transmission request signal and the measurement request signal can be omitted, the signal conversion light emitting element of the data collection device D can be omitted.
本実施形態では、複数のセンサS,S,…から得られたデータを一の測定装置Mに集約した場合を例示したが、図3に示すように、複数の測定装置M,M,…を構造物Tに設けてもよい。すなわち、複数のセンサS,S,…を複数のグループに分け、グループごとに測定装置Mを設けてもよい。各測定装置Mは、対応するグループに属する複数のセンサS,S,…とカスケード接続されており、各センサSで取得された測定データを蓄積する。 In the present embodiment, the case where data obtained from a plurality of sensors S, S,... Is collected in one measuring device M is illustrated, but a plurality of measuring devices M, M,. The structure T may be provided. That is, the plurality of sensors S, S,... May be divided into a plurality of groups, and the measuring device M may be provided for each group. Each measuring device M is cascade-connected to a plurality of sensors S, S,... Belonging to the corresponding group, and accumulates measurement data acquired by each sensor S.
複数の測定装置Mを設けた場合には、一の測定装置Mと他の測定装置Mとの間で双方向通信が可能となるように、有線回線(同軸ケーブル、LANケーブル、光ファイバー、電力線、専用線、人体などを利用した回線)N1または無線回線(電波や赤外線などを利用した回線)N2を介して測定装置Mどうしを接続するとよい。このようにすると、各測定装置Mに蓄積された測定データを他の測定装置Mに送信することが可能になる。つまり、複数の測定装置M,M,…に蓄積された測定データを各測定装置Mに集約することが可能になるので、測定装置M,M,…が構造物の各所に点在しているような場合であっても、データ収集(データ収集装置Dによるデータ収集)を何れか一つの測定装置Mにおいて一括して行うことが可能になる。なお、測定装置Mごとにデータ収集装置Dを用いてデータ収集を行っても勿論差し支えない。 When a plurality of measuring devices M are provided, a wired line (coaxial cable, LAN cable, optical fiber, power line, power line, so as to enable bidirectional communication between one measuring device M and another measuring device M. The measuring devices M may be connected to each other via a dedicated line (a line using a human body or the like) N1 or a wireless line (a line using radio waves or infrared rays) N2. If it does in this way, it will become possible to transmit the measurement data accumulated in each measuring device M to other measuring devices M. That is, measurement data accumulated in a plurality of measuring devices M, M,... Can be aggregated in each measuring device M, so that the measuring devices M, M,. Even in such a case, data collection (data collection by the data collection device D) can be performed collectively in any one measurement device M. Of course, data collection may be performed using the data collection device D for each measurement device M.
また、複数の測定装置M,M,…のうちの一つを「親機」としておき、測定装置M,M,…のそれぞれに蓄積されている測定データが「親機」に集約されるように構成してもよいし、二以上の測定装置Mを「親機」としておき、測定データが両親機のそれぞれに集約されるように構成してもよい。二以上の「親機」を設けておけば、一の親機に故障等が発生したとしても、他の「親機」を利用して、複数の測定装置で得られた測定データを収集することが可能になる。なお、「親機」以外の測定装置Mにおいては、測定側受光手段15および測定側発光手段16を省略してもよい。 Further, one of the plurality of measuring devices M, M,... Is set as a “parent device” so that the measurement data accumulated in each of the measuring devices M, M,. Alternatively, two or more measuring devices M may be set as “parent devices”, and the measurement data may be collected in each parent device. If two or more “base units” are provided, even if a failure occurs in one base unit, other “base units” are used to collect measurement data obtained by multiple measurement devices. It becomes possible. In the measuring apparatus M other than the “master unit”, the measurement side light receiving means 15 and the measurement side light emitting means 16 may be omitted.
MS 構造物モニタリングシステム
S センサ
M 測定装置
13 表示手段
15 測定側受光手段
16 測定側発光手段
D データ収集装置
21 収集側発光手段
22 収集側受光手段
MS structure monitoring system S sensor
Claims (7)
前記構造物に付設された測定装置と、
可搬型のデータ収集装置と、を具備する構造物モニタリングシステムであって、
前記測定装置は、前記各センサで取得された測定データを記憶する記憶手段と、光を受けて発電する測定側受光手段と、前記各センサで取得された測定データを光信号に変換する測定側発光手段と、を備えており、
前記データ収集装置は、前記測定側発光手段から発信された光信号を電気信号に変換する収集側受光手段を有し、
前記測定装置は、前記測定側受光手段で発電された電力を利用して前記データ収集装置との間で光無線通信を行う、ことを特徴とする構造物モニタリングシステム。 A plurality of sensors attached to the structure;
A measuring device attached to the structure;
A portable data collection device, and a structure monitoring system comprising:
The measurement apparatus includes a storage unit that stores measurement data acquired by each sensor, a measurement-side light receiving unit that receives light to generate power, and a measurement side that converts the measurement data acquired by each sensor into an optical signal. A light emitting means,
The data collection device has a collection-side light receiving means for converting an optical signal transmitted from the measurement-side light emission means into an electrical signal,
The structure monitoring system, wherein the measurement device performs optical wireless communication with the data collection device using electric power generated by the measurement-side light receiving means.
前記測定側受光手段は、前記収集側発光手段から照射された光を受けて発電する、ことを特徴とする請求項2に記載の構造物モニタリングシステム。 The data collection device has a collection side light emitting means capable of emitting light directed to the measurement side light receiving means,
The structure monitoring system according to claim 2, wherein the measurement-side light receiving unit receives the light emitted from the collection-side light-emitting unit and generates electric power.
前記表示手段は、表示画像を保持する際に電力を必要としない電子ペーパーからなる、ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の構造物モニタリングシステム。 The measuring device has display means for displaying the measurement data,
4. The structure monitoring system according to claim 1, wherein the display unit is made of electronic paper that does not require power when holding a display image. 5.
前記構造物に付設された複数の測定装置と、
可搬型のデータ収集装置と、を具備する構造物モニタリングシステムであって、
前記各測定装置は、少なくとも一つの前記センサで取得された測定データを他の前記測定装置に送信可能であり、
少なくとも一つの前記測定装置は、前記各センサで取得された測定データを記憶する記憶手段と、光を受けて発電する測定側受光手段と、前記各測定データを光信号に変換する測定側発光手段と、を備えており、
前記データ収集装置は、前記測定側発光手段から発信された光信号を電気信号に変換する収集側受光手段を有し、
少なくとも一つの前記測定装置は、前記測定側受光手段で発電された電力を利用して前記データ収集装置との間で光無線通信を行う、ことを特徴とする構造物モニタリングシステム。 A plurality of sensors attached to the structure;
A plurality of measuring devices attached to the structure;
A portable data collection device, and a structure monitoring system comprising:
Each of the measurement devices can transmit measurement data acquired by at least one of the sensors to the other measurement device,
At least one of the measurement devices includes a storage unit that stores measurement data acquired by each sensor, a measurement-side light receiving unit that receives light to generate power, and a measurement-side light emission unit that converts each measurement data into an optical signal And,
The data collection device has a collection-side light receiving means for converting an optical signal transmitted from the measurement-side light emission means into an electrical signal,
The structure monitoring system, wherein at least one of the measurement devices performs optical wireless communication with the data collection device using the power generated by the measurement-side light receiving means.
前記構造物に取り付けられた複数のセンサへの電力供給を制御する測定制御手段と、
前記各センサで取得された測定データを記憶する記憶手段と、
光を受けて発電する測定側受光手段と、
前記各センサで取得された測定データを光信号に変換する測定側発光手段と、
を備えており、
前記測定側受光手段で発電された電力を利用してデータ収集装置との間で光無線通信を行うことを特徴とする測定装置。 Is attached to the structure, a measuring device you equipped with external power or internal power supply,
Measurement control means for controlling power supply to a plurality of sensors attached to the structure;
Storage means for storing measurement data acquired by each sensor;
A light receiving means on the measurement side that generates light by receiving light;
A measurement side light emitting means for converting the pre-Symbol measurement data obtained by the sensor into an optical signal,
With
A measuring apparatus for performing optical wireless communication with a data collecting apparatus using the electric power generated by the measuring side light receiving means.
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