JP5975187B1 - 構造ヘルスモニタリングシステム及び構造ヘルスモニタリング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力供給が途絶えた後、地震が起きた場合に、構造物を診断することを目的とする。【解決手段】構造物を診断する構造ヘルスモニタリングシステムが、記構造物にかかる加速度を低感度及び高感度に検出し、前記加速度を検出するのに、外部電源からの外部電力を供給し、前記外部電力が供給されているか遮断されているかを判断し、前記外部電力の供給が遮断されていると判断すると、前記検出を前記高感度から前記低感度に切り替え、切り替え後、前記低感度により所定以上の加速度を検出すると、前記検出を前記低感度から前記高感度に切り替え、前記外部電力の供給が遮断されているとき、前記加速度を検出するのにバックアップ電力を供給することで上記課題を解決する。【選択図】図８

Description

本発明は、構造ヘルスモニタリングシステム及び構造ヘルスモニタリング方法に関する。

建物等の構造物を診断する方法が知られている。

例えば、まず、あらかじめ建物の複数の階に、それぞれ設置される複数の加速度センサが、地震の際に加速度を検出する。次に、建物内で、建物診断モニタリングシステムが、複数の加速度センサから、それぞれの検出データを受け取り、分析する。そして、建物診断モニタリングシステムが、分析結果を記録する。続いて、建物診断モニタリングシステムが、各階の震度と、診断アルゴリスムとに基づいて、建物の被災評価を行い、評価結果を送信する。このようにして、インターネットを介することなく、ローカルネットワークで早期に建物の被災評価を行い、被災評価を送信することができる方法が知られている（例えば、特許文献１等）。

特開２０１３―２５４２３９号公報

しかしながら、従来の方法では、電力供給が途絶えた後、地震が起きた場合に、構造物を診断できない場合がある。

本発明の１つの側面は、このような問題に鑑みてなされたものであり、電力供給が途絶えた後、地震が起きた場合であっても、構造物を診断することができることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一実施形態における、構造物を診断する構造ヘルスモニタリングシステムは、
前記構造物にかかる加速度を低感度及び高感度に検出する加速度検出手段と、
前記加速度検出手段に、外部電源からの外部電力を供給する第１給電手段と、
前記外部電力が供給されているか遮断されているかを判断する判断手段と、
前記外部電力の供給が遮断されていると前記判断手段が判断すると、前記加速度検出手段による検出を前記高感度から前記低感度に切り替え、切り替え後、前記加速度検出手段が前記低感度により所定以上の加速度を検出すると、前記加速度検出手段による検出を前記低感度から前記高感度に切り替える切替手段と、
前記外部電力の供給が遮断されているとき、前記加速度検出手段にバックアップ電力を供給する第２給電手段と、
を含む。

本発明によれば、電力供給が途絶えた後、地震が起きた場合であっても、構造物を診断することができる。

本発明の一実施形態における構造ヘルスモニタリングシステムを用いる全体構成の一例を示すモデル図である。 本発明の一実施形態における構造ヘルスモニタリングシステムによって通知される内容の一例を示す図である。 本発明の一実施形態における構造ヘルスモニタリングシステムが有する検出装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における構造ヘルスモニタリングシステムが有する検出装置の別のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における構造ヘルスモニタリングシステムによる全体処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態における構造ヘルスモニタリングシステムによって記憶されるデータの取得方法の一例を示す図である。 本発明の一実施形態における構造ヘルスモニタリングシステムによって記憶されるデータの別の取得方法の一例を示す図である。 本発明の一実施形態における構造ヘルスモニタリングシステムの機能構成の一例を示す機能ブロック図である。 比較例を示すモデル図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

１．全体構成例及び構造ヘルスモニタリングシステムのハードウェア構成例
２．構造ヘルスモニタリングシステムによる全体処理例
３．構造ヘルスモニタリングシステムの機能構成例
≪ １． 全体構成例及び構造ヘルスモニタリングシステムのハードウェア構成例 ≫
≪ 全体構成例 ≫
本発明の一実施形態に係る構造ヘルスモニタリングシステムは、建物又は橋梁等の構造物を診断する。すなわち、構造ヘルスモニタリングシステムは、地震等の振動に対して構造物がどの程度の耐久性を持つかを診断する、いわゆる構造ヘルスモニタリング（Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｈｅａｌｔｈ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ）を行う。すなわち、構造ヘルスモニタリングシステムは、大規模な震災発生等の際に、建物等の損傷又は建物の使用の可否等を判定する。一方で、平時には、構造ヘルスモニタリングシステムは、経年劣化等を検出し、建物の耐震補強実施時期又は補修時期等を算出する。具体的には、構造ヘルスモニタリングは、構造ヘルスモニタリングシステムによって、以下のように行われる。

図１は、本発明の一実施形態における構造ヘルスモニタリングシステムを用いる全体構成の一例を示すモデル図である。図示するように、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、構造物の例である建物ＢＵを診断し、建物の持ち主等であるユーザＵＳに、診断結果を通知する。特に、地震等の災害が発生した際に、法令等で定められている耐震強度を建物ＢＵが確保できるか否か又は人等が建物ＢＵの中に居てもよいか否か等を判断するため、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、診断結果をユーザＵＳに通知する。具体的には、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、例えば、以下のような内容をユーザＵＳに通知する。

図２は、本発明の一実施形態における構造ヘルスモニタリングシステムによって通知される内容の一例を示す図である。例えば、図示するように、高さＬの建物ＢＵが診断の対象であるとする。この例において、地震が発生すると、地震の振動によって、建物ＢＵには、変位ΔＬが発生する。まず、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、地震によって発生する加速度を検出する。次に、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、加速度を２回積分する等して、変位ΔＬを算出する。そして、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、高さＬに対する変位ΔＬの割合を計算する。通知では、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、例えば、計算される割合を示すデータ等を送信する。

高さＬに対する変位ΔＬの割合、すなわち、「ΔＬ／Ｌ」が所定の値を超えると、建物ＢＵは、法令等に基づいて、使用できないと判断される場合が多い。具体的には、所定の値を「１／１００」とすると、「（ΔＬ／Ｌ）＞（１／１００）」となると、建物ＢＵは、使用できないと診断される。このような場合には、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、ユーザＵＳ（図１参照）に、警告等を通知する。

一方で、地震等の災害が無い場合、すなわち、いわゆる平時では、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、いわゆる常時振動を検出する。そして、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、常時振動等の検出結果を利用して、弾性係数等を計算してもよい。

≪ 構造ヘルスモニタリングシステムのハードウェア構成例 ≫
図３は、本発明の一実施形態における構造ヘルスモニタリングシステムが有する検出装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。例えば、構造ヘルスモニタリングシステムは、図示するような検出装置１を少なくとも１つ有する。例えば、検出装置１は、出力装置ＨＷ１と、電源ＨＷ２と、バックアップ電源ＨＷ３と、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）ＨＷ４と、通信機器ＨＷ５と、記憶装置ＨＷ６と、高感度センサＨＷ７と、低感度センサＨＷ８とを有する。

出力装置ＨＷ１は、ＭＰＵＨＷ４が演算を行った結果等を示すデータを記録媒体等の外部装置に出力する。例えば、出力装置ＨＷ１は、コネクタ、ポート、処理ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）及びドライバ等である。

電源ＨＷ２は、外部から供給される電力を各ハードウェアが利用できるように、電圧を変換する等の電源回路である。この例では、電力は、通信機器ＨＷ５を介して、外部から供給される。

バックアップ電源ＨＷ３は、例えば、電池等である。すなわち、バックアップ電源ＨＷ３は、電源ＨＷ２によって電力が供給されない状態において、各ハードウェアに電力を供給する。なお、具体的には、バックアップ電源ＨＷ３は、二次電池であり、電源ＨＷ２によって電力が供給されている状態では、検出装置１は、バックアップ電源ＨＷ３を充電する構成とするとよい。

ＭＰＵＨＷ４は、処理を実現するための演算を行う演算装置及びハードウェアを制御する制御装置である。

通信機器ＨＷ５は、サーバ１１等の外部装置と通信を行う装置である。なお、送信部及び受信部は、例えば、通信機器ＨＷ５等によって実現される。

記憶装置ＨＷ６は、いわゆるメモリ等の主記憶装置である。なお、記憶装置ＨＷ６は、補助記憶装置を更に有してもよい。例えば、記憶装置ＨＷ６には、高感度センサＨＷ７が検出した結果等を示すデータが記憶される。

図示する例では、高感度センサＨＷ７及び低感度センサＨＷ８は、加速度センサである。高感度センサＨＷ７と、低感度センサＨＷ８とでは、分解能が異なる。例えば、高感度センサＨＷ７及び低感度センサＨＷ８は、以下のようなセンサである。

高感度センサＨＷ７は、例えば、圧電式又は静電式の加速度センサである。具体的には、高感度センサＨＷ７は、静電容量式のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）センサ等である。また、高感度センサＨＷ７は、１乃至２キロガル（Ｇａｌ）程度の加速度を検出できる感度があり、常時振動等も計測できる高感度なセンサであるのが望ましい。さらに、高感度センサＨＷ７によって検出された加速度は、加速度に比例する数値のデータで記憶されるのが望ましい。

低感度センサＨＷ８は、例えば、機械式の加速度センサである。具体的には、低感度センサＨＷ８は、１乃至数ガル程度の加速度を検出できる感度があるのが望ましい。

そして、低感度センサＨＷ８は、機械式等のように、消費する電力が少ない種類の加速度センサであるのが望ましい。具体的には、低感度センサＨＷ８は、動作クロックの周波数が低い又は待機電力が低い等であるため、消費する電力が少ないセンサであるのが望ましい。さらに、低感度センサＨＷ８は、あらかじめ設定される所定の加速度以上の加速度を検出すると、ＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチ信号等を出力する（すなわち、例えば、加速度により振動して電極間が接触し、ＯＮとする）のが望ましい。

なお、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、外部又は内部に更に、ＵＰＳ（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ、無停電電源装置）を有する。

構造ヘルスモニタリングシステム１０では、外部から電力が供給されている状態、すなわち、平時では、検出装置１が、高感度センサＨＷ７によって０．０２乃至０．０５ガル程度の常時振動又は地震による振動を検出し、データとして記憶する。また、記憶されたデータは、通信機器ＨＷ５を介して、検出装置１からサーバ１１等の外部装置に送られる。一方で、地震等によって、外部からの電力が遮断され、電力の供給が制限される場合がある。このような場合には、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、バックアップ電源ＨＷ３で駆動するように切り替える。このように、バックアップ電源ＨＷ３で駆動する場合には、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、消費する電力が少なくなるように制御する。具体的には、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、電力を多く消費するハードウェアを停止させたり、クロック周波数を下げる等の電力の消費が少なくなる、いわゆる省エネモードで駆動するように切り替えたりする。このような処理は、例えば、ＭＰＵＨＷ４が、通信機器ＨＷ５から電力が供給されているか遮断されているかに基づいて判断して行う。

特に、高感度センサＨＷ７は、低感度センサＨＷ８より多く電力を消費する場合が多い。そこで、電力の供給が遮断されていると判断すると、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、高感度センサＨＷ７の高感度に加速度を検出するのに用いられる電力、及び通信機器ＨＷ５の電力等を停止させる等の制限を行う。

なお、ハードウェア構成は、図示する構成に限られない。例えば、ハードウェア構成は、以下のような構成でもよい。

図４は、本発明の一実施形態における構造ヘルスモニタリングシステムが有する検出装置の別のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図３に示すハードウェア構成と比較すると、図４に示す構成は、電源ＨＷ２に商用電源から電力が供給される点が異なる。このように、電源ＨＷ２は、商用電源等の外部から電力の供給を受けてもよい。なお、この例では、ＭＰＵＨＷ４は、商用電源から電力が供給されているか遮断されているかを判断して、高感度に加速度を検出するのに用いられる電力、及び通信機器ＨＷ５の電力等を制限する。

また、高感度センサＨＷ７及び低感度センサＨＷ８は、１つのセンサであってもよい。この例では、電力の供給が遮断されていると判断され高感度に加速度を検出するのに用いられる電力を制限する場合、センサのクロック周波数が、変更される。まず、電力が供給されている場合、すなわち、平時では、ＭＰＵＨＷ４は、加速度を高感度に検出するため、センサのクロック周波数を高く設定する。このように、センサのクロック周波数が高いと、センサは、時間分解能が高くなるため、高周波の振動を精度良く検出することができる、すなわち、高感度に加速度を検出することができる。一方で、電力の供給が遮断されている場合には、ＭＰＵＨＷ４は、センサで用いられる電力を少なくするため、センサのクロック周波数を下げるように設定する。このようにすると、平時より、センサで用いられる電力を少なくできる。すなわち、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、センサのクロック周波数を下げることで、電力の供給が遮断されている場合には、省エネを実現することができる。

以上のように、１つのセンサにするハードウェア構成とすると、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、構成する部品点数を少なくすることができる。これにより、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、小型化したり、コストダウンをしたりすることができる。

他にも、サーバ１１は、１つの情報処理装置でなくともよい。すなわち、外部装置は、２台以上の情報処理装置であってもよい。また、ハードウェア構成は、図示する構成に限られず、例えば、検出装置１は、更に記憶装置、演算装置、制御装置又はセンサを有してもよい。

≪ ２．構造ヘルスモニタリングシステムによる全体処理例 ≫
例えば、構造ヘルスモニタリングシステムは、以下のような処理を行う。なお、以下の説明では、構造ヘルスモニタリングシステムによって、外部から電力が供給されていると判断される場合を「平時」と言う。一方で、構造ヘルスモニタリングシステムによって、外部からの電力の供給が遮断されていると判断される場合を「災害時」と言う。

図５は、本発明の一実施形態における構造ヘルスモニタリングシステムによる全体処理の一例を示すフローチャートである。

≪ 加速度の検出例（ステップＳ１０１） ≫
ステップＳ１０１では、構造ヘルスモニタリングシステムは、加速度を検出する。なお、ステップＳ１０１では、構造ヘルスモニタリングシステムは、高感度に加速度を検出する。また、構造ヘルスモニタリングシステムは、加速度が検出された時刻を更に取得する。このようにして、各加速度がいつ検出されたかがわかるように、構造ヘルスモニタリングシステムは、加速度の検出結果を示すデータを生成する。

≪ 検出結果を示すデータの送信例（ステップＳ１０２） ≫
ステップＳ１０２では、構造ヘルスモニタリングシステムは、検出結果を示すデータを送信する。すなわち、平時では、構造ヘルスモニタリングシステムは、通信機器ＨＷ５（図３参照）等によって、サーバ１１（図３参照）等の外部装置にステップＳ１０１で生成されるデータを送信する。

≪ 電力が供給されているか遮断されているかの判断例（ステップＳ１０３） ≫
ステップＳ１０３では、構造ヘルスモニタリングシステムは、外部から電力が供給されているか遮断されているか判断する。すなわち、ステップＳ１０３では、構造ヘルスモニタリングシステムは、平時であるか災害時であるかを判断する。具体的には、平時では、商用電源又はネットワーク等の外部装置が稼働しているため、構造ヘルスモニタリングシステムには、外部から電力が供給される。一方で、地震等が起き、停電等になると、構造ヘルスモニタリングシステムには、外部からの電力の供給が遮断され、電力の供給がされないようになる。そこで、構造ヘルスモニタリングシステムは、例えば、通信機器ＨＷ５（図３参照）等から電力の供給がされているか否かに基づいて、外部から電力が供給されているか遮断されているか判断する。

そして、電力が供給されていると構造ヘルスモニタリングシステムが判断すると（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、構造ヘルスモニタリングシステムは、ステップＳ１０１に戻り、ステップＳ１０１乃至ステップＳ１０３の処理を繰り返し行う。一方で、電力の供給が遮断されていると構造ヘルスモニタリングシステムが判断すると（ステップＳ１０３でＮＯ）、構造ヘルスモニタリングシステムは、ステップＳ１０４に進む。

≪ バックアップ電源による起動例（ステップＳ１０４） ≫
ステップＳ１０４では、構造ヘルスモニタリングシステムは、バックアップ電源によって起動する。また、ステップＳ１０４では、構造ヘルスモニタリングシステムは、高感度センサＨＷ７（図３参照）及び通信機器ＨＷ５（図３参照）等に供給される電力等を制限し、消費する電力が少なくなるようにする。なお、構造ヘルスモニタリングシステムは、ＭＰＵＨＷ４（図３参照）のクロック周波数を下げたり、出力装置ＨＷ１（図３）に供給される電力を少なくしたりする制限を行ってもよい。

≪ 加速度の検出例（ステップＳ１０５） ≫
ステップＳ１０５では、構造ヘルスモニタリングシステムは、加速度を検出する。なお、ステップＳ１０５では、構造ヘルスモニタリングシステムは、ステップＳ１０１とは異なり、低感度に加速度を検出する。

≪ 所定以上の加速度を検出したか否かの判断例（ステップＳ１０６） ≫
ステップＳ１０６では、構造ヘルスモニタリングシステムは、ステップＳ１０５によって、所定以上の加速度を検出したか否かを判断する。

所定以上の加速度を検出したと構造ヘルスモニタリングシステムが判断すると（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、構造ヘルスモニタリングシステムは、ステップＳ１０７に進む。一方で、所定以上の加速度を検出していないと構造ヘルスモニタリングシステムが判断すると（ステップＳ１０６でＮＯ）、構造ヘルスモニタリングシステムは、ステップＳ１０５に戻る。

すなわち、ステップＳ１０５によって、所定以上の加速度が検出されると、ＭＰＵＨＷ４（図３参照）は、いわゆる割り込み処理によって、平時と同様に、高感度に加速度を検出できるようにする。つまり、構造ヘルスモニタリングシステムは、所定以上の加速度を検出すると、ステップＳ１０４で行う、高感度センサＨＷ７（図３参照）に供給される電力等の制限を解除する。

≪ 加速度の検出例（ステップＳ１０７） ≫
ステップＳ１０７では、構造ヘルスモニタリングシステムは、加速度を検出する。なお、ステップＳ１０７では、構造ヘルスモニタリングシステムは、高感度に加速度を検出する。すなわち、ステップＳ１０７では、構造ヘルスモニタリングシステムは、例えば、ステップＳ１０１と同様に、加速度を検出し、加速度及び加速度が検出された時刻を示すデータを生成する。

≪ 検出結果を示すデータの記憶例（ステップＳ１０８） ≫
ステップＳ１０８では、構造ヘルスモニタリングシステムは、検出結果を示すデータを記憶する。なお、ステップＳ１０８では、構造ヘルスモニタリングシステムは、例えば、記憶装置ＨＷ６（図３参照）にデータを記憶する。すなわち、ステップＳ１０２とは異なり、いわゆるローカルの記憶領域にデータを記憶する。

なお、ステップＳ１０８による記憶が終了した後、構造ヘルスモニタリングシステムは、高感度センサＨＷ７（図３参照）に供給される電力等を制限し、消費する電力が少なくなるようにするのが望ましい。このようにすると、災害時、すなわち、停電時等であっても、構造ヘルスモニタリングシステムは、加速度を検出し、記憶することができる。また、ステップＳ１０４のバックアップ電源による起動の後、外部電源からの外部電力の供給が復旧した場合には、構造ヘルスモニタリングシステムは、再びステップＳ１０１からの平時の処理とするとよい。

なお、災害時、すなわち、停電となり、外部からの電力の供給が遮断されている場合には、例えば、構造ヘルスモニタリングシステムが記憶するデータは、以下のようにしてユーザによって取得される。

図６は、本発明の一実施形態における構造ヘルスモニタリングシステムによって記憶されるデータの取得方法の一例を示す図である。図示する例は、検出装置１（図３参照）ごとに、それぞれのデータが記憶される例である。図示するように、各検出装置１は、ハブ（Ｈｕｂ）ＨＷ９によって、サーバ１１と接続される。なお、ハブＨＷ９は、ＰｏＥ（Ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））ハブであるのが望ましい。ハブＨＷ９がＰｏＥハブであると、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、例えば、電源を得るのが難しいような場所であっても、ネットワークケーブル等を介して電力を外部から受け取ることができる。

このような場合には、図示するように、各データを取得するため、ＵＳＢメモリ等の記録媒体によってデータが取得される。なお、平時では、ハブＨＷ９を介して、サーバ１１にデータを送信し（図５に示すステップＳ１０２）、サーバ１１にデータが記憶される。また、構造ヘルスモニタリングシステムが記憶するデータは、以下のようにして取得されてもよい。

図７は、本発明の一実施形態における構造ヘルスモニタリングシステムによって記憶されるデータの別の取得方法の一例を示す図である。例えば、災害時、すなわち、停電となり、構造ヘルスモニタリングシステム１０に外部からの電力の供給が遮断されている場合には、サーバ１１等は、例えば、ＵＰＳ等の非常用電源から電力供給を受けて、シャットダウンを行うものと考えられる。したがって、高感度センサＨＷ７により検出した加速度データをサーバ１１等に送っても、加速度データは、受け取られない可能性がある。そこで、ここでは、ハブＨＷ９からの外部電力の供給が復旧したときには、サーバ１１等の外部装置が起動するものとし、外部電力の供給が復旧したときには、構造ヘルスモニタリングシステムは、前記通信機器ＨＷ５の制限を解除して、通信機器ＨＷ５が、センサや通信機器ＨＷ５の制限中に記憶装置ＨＷ６に記憶された高感度の加速度データをサーバ１１等の外部装置に送信する構成とするとよい。このようにすると、構造ヘルスモニタリングシステムでは、サーバ１１が加速度データを受信できる確率を高くできる。

≪ ３．構造ヘルスモニタリングシステムの機能構成例 ≫
図８は、本発明の一実施形態における構造ヘルスモニタリングシステムの機能構成の一例を示す機能ブロック図である。例えば、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、図示するような検出装置１を有する。具体的には、検出装置１は、加速度検出手段ＦＮ１と、給電手段ＦＮ２（第１給電手段ＦＮ２ａ、第２給電手段ＦＮ２ｂ）と、判断手段ＦＮ３と、制限手段ＦＮ４（切替手段ＦＮ４ａ、通信制限手段ＦＮ４ｂ）と、通信手段ＦＮ５とを含む。

加速度検出手段ＦＮ１は、建物等の構造物にかかる加速度を低感度及び高感度に検出する。具体的には、加速度検出手段ＦＮ１は、平時には、高感度に加速度を検出する。一方で、災害時には、加速度検出手段ＦＮ１は、低感度に加速度を検出する。なお、加速度検出手段ＦＮ１は、例えば、高感度センサＨＷ７（図３参照）及び低感度センサＨＷ８（図３参照）等によって実現される。

給電手段ＦＮ２は、加速度検出手段ＦＮ１等に、電力Ｐを供給する。具体的には、給電手段ＦＮ２は、第１給電手段ＦＮ２ａ及び第２給電手段ＦＮ２ｂを有する構成であり、加速度検出手段ＦＮ１及び通信手段ＦＮ５等に電力Ｐを供給する。具体的には、外部電源からの外部電力が供給されている場合には、第１給電手段ＦＮ２ａは、加速度検出手段ＦＮ１や通信手段ＦＮ５等に外部電力を供給する。一方で、外部電源からの外部電力が遮断されている場合には、第２給電手段ＦＮ２ｂは、加速度検出手段ＦＮ１にバックアップ電力を供給する。また、第２給電手段ＦＮ２ｂは、通信手段ＦＮ５等にバックアップ電力を供給してもよい。なお、第１給電手段ＦＮ２ａは、例えば、電源ＨＷ２（図３参照）及び通信機器ＨＷ５（図３参照）等によって実現される。また、第２給電手段ＦＮ２ｂは、例えば、バックアップ電源ＨＷ３（図３参照）等によって実現される。

判断手段ＦＮ３は、外部から電力が供給されているか遮断されているかを判断する。なお、判断手段ＦＮ３は、例えば、ＭＰＵＨＷ４（図３参照）及び通信機器ＨＷ５（図３参照）等によって実現される。

制限手段ＦＮ４は、電力Ｐの供給が遮断されていると判断手段ＦＮ３が判断すると、高感度の検出に用いられる電力、及び通信に用いられる電力等を制限する。そして、制限手段ＦＮ４による制限の後、低感度の検出に基づいて、所定以上の加速度を検出すると、高感度の検出に用いられる電力の制限を解除する。なお、制限手段ＦＮ４は、例えば、ＭＰＵＨＷ４（図３参照）等によって実現される。具体的には、制限手段ＦＮ４は、切替手段ＦＮ４ａ及び通信制限手段ＦＮ４ｂを有する構成である。

切替手段４ａは、外部電源からの供給が遮断されていると判断手段ＦＮ３が判断すると、加速度検出手段ＦＮ１による検出を高感度から低感度に切り替える。次に、切り替え後、加速度検出手段ＦＮ１が低感度により所定以上の加速度を検出すると、加速度検出手段ＦＮ１による検出を低感度から高感度に切り替える。

通信制限手段ＦＮ４ｂは、外部電源からの供給が遮断されていると判断手段ＦＮ３が判断すると、通信手段ＦＮ５による外部との通信の制限を行う。すなわち、制限手段ＦＮ４による制限の後、低感度の検出に基づいて、所定以上の加速度を検出しても、通信制限手段ＦＮ４ｂは制限を解除しない。一方、第１給電手段ＦＮ２ａからの外部電力の供給が復旧すると、通信制限手段４ｂは制限を解除する。

通信手段ＦＮ５は、ネットワークを通じて、サーバ１１等の外部との通信を実施する。なお、通信手段ＦＮ５は、通信機器ＦＮ５（図３参照）等によって実現される。

まず、平時には、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、加速度検出手段ＦＮ１によって、高感度に加速度を検出する。この高感度に加速度を検出するのに用いられる電力は、第１給電手段ＦＮ２ａによって、供給される。一方で、例えば、地震が起きた場合等の災害時には、停電等が起きるため、外部からの電力の供給が遮断される場合がある。この場合には、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、判断手段ＦＮ３によって、電力Ｐの供給が遮断されているのを検出する。次に、電力Ｐの供給が遮断されていると判断手段ＦＮ３が判断すると、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、切替手段ＦＮ４ａによって、加速度検出手段ＦＮ１による検出を高感度から低感度に切り替える。また、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、通信制限手段ＦＮ４ｂによって、通信手段ＦＮ５の制限を行う。このようにすると、高感度に加速度を検出するのに用いられる電力、及び通信に用いられる電力等を減らし、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、消費する電力を少なくすることができる。

一方で、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、加速度検出手段ＦＮ１によって、低感度に加速度を検出する。このように、低感度に加速度を検出するのは、高感度に加速度を検出する場合より、消費する電力が少ない。そのため、外部からの電力の供給が遮断されており、電池等にあらかじめ蓄電される等の限られた電力であっても、長時間、加速度を検出することができる。さらに、制限の後、低感度の検出に基づいて、所定以上の加速度が検出され、制限が解除されると、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、高感度に加速度を検出することができる。なお、この際に通信制限手段ＦＮ４ｂは制限を解除しない。

このようにすると、例えば、１回目の地震で停電となり、その後、２回目以降の地震、すなわち、余震が起きた場合であっても、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、地震に係る加速度を検出することができる。すなわち、電力供給が途絶えた後、余震等の地震が起きた場合であっても、構造ヘルスモニタリングシステム１０は、構造物を診断することができる。

≪ 比較例 ≫
図９は、比較例を示すモデル図である。以下、図示するシステムによって、建物ＢＵ等の診断を行う場合の比較例を説明する。

この例では、地震等が起きる前は、加速度センサによって加速度が検出され、ビルオーナ等に、検出結果が示される。そして、地震等が起き、停電となると、ＵＰＳ等によって、シャットダウンを行う。一方、比較例では、バックアップ電源ＨＷ３を備えていないため、停電後、余震等があっても、余震による加速度を検出できず、ビルオーナ等が、余震等によって、建物ＢＵ等が使える状態にあるか否かを判断する事ができない問題がある。

≪ 変形例 ≫
構造ヘルスモニタリングシステムによって記憶されるデータの更に別の取得方法としては、低感度センサＨＷ８により所定以上の加速度を検出することで高感度センサＨＷ７に切り替えられた後に、その高感度により検出した加速度データを、通信機器ＨＷ５の制限を解除して、ハブＨＷ９やネットワークケーブルを介して平時にデータを送信するサーバ１１でなく無線等で別の送信先に送信する構成としてもよい。

なお、本発明の一実施形態に係る各処理の全部又は一部は、プログラミング言語によって記述されるプログラムによって実現されてもよい。すなわち、プログラムは、情報処理装置又は１以上の情報処理装置を有する情報処理システム等のコンピュータに構造物診断方法に係る各手順を実行させるためのコンピュータプログラムである。

さらに、本発明の一実施形態に係る実施形態は、上記に説明した以外の構成及び手順に限られない。すなわち、本発明の一実施形態に係る実施形態は、上記に説明した以外の他の方法であって、構造ヘルスモニタリングシステムが行う上記に説明した処理と等価な構造ヘルスモニタリング方法でもよい。

また、本発明の一実施形態に係る各処理は、図示した順序に限られない。例えば、各処理の一部又は全部は、異なる順序、並行、分散又は省略されて処理されてもよい。

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は、上述の実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。

１０ 構造ヘルスモニタリングシステム
１ 検出装置
１１ サーバ
ＨＷ１ 出力装置
ＨＷ２ 電源
ＨＷ３ バックアップ電源
ＨＷ４ ＭＰＵ
ＨＷ５ 通信機器
ＨＷ６ 記憶装置
ＨＷ７ 高感度センサ
ＨＷ８ 低感度センサ
ＨＷ９ ハブ
ＦＮ１ 加速度検出手段
ＦＮ２ 給電手段
ＦＮ２ａ 第１給電手段
ＦＮ２ｂ 第２給電手段
ＦＮ３ 判断手段
ＦＮ４ 制限手段
ＦＮ４ａ 切替手段
ＦＮ４ｂ 通信制限手段
ＦＮ５ 通信手段
Ｐ 電力

Claims (11)

1. 少なくとも１つの検出装置を備え、構造物を診断する構造ヘルスモニタリングシステムであって、
   前記構造物にかかる加速度を低感度及び高感度に検出する加速度検出手段と、
   前記加速度検出手段に、外部電源からの外部電力を供給する第１給電手段と、
   前記外部電力が供給されているか遮断されているかを判断する判断手段と、
   前記外部電力の供給が遮断されていると前記判断手段が判断すると、前記加速度検出手段による検出を前記高感度から前記低感度に切り替え、切り替え後、前記加速度検出手段が前記低感度により所定以上の加速度を検出すると、前記加速度検出手段による検出を前記低感度から前記高感度に切り替える切替手段と、
   前記外部電力の供給が遮断されているとき、前記加速度検出手段にバックアップ電力を供給する第２給電手段と、
   を含む構造ヘルスモニタリングシステム。
2. 前記加速度検出手段は、前記加速度を低感度に検出する低感度センサと、前記加速度を高感度に検出する高感度センサとを有する請求項１に記載の構造ヘルスモニタリングシステム。
3. 前記低感度センサは、所定の加速度以上の加速度を検出すると、ＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチ信号を出力するセンサである請求項２に記載の構造ヘルスモニタリングシステム。
4. 前記高感度センサは、静電容量式であり、かつ、前記低感度センサは、機械式である請求項２又は３に記載の構造ヘルスモニタリングシステム。
5. 前記判断手段が前記外部電力の供給が遮断されていると判断すると、前記切替手段は、前記加速度検出手段のクロック周波数を下げる請求項１に記載の構造ヘルスモニタリングシステム。
6. 前記第２給電手段は、前記外部電力で充電可能な二次電池であり、
   前記第１給電手段が前記外部電源からの前記外部電力を供給する場合に、前記第２給電手段を充電する請求項１から５のいずれか１項に記載の構造ヘルスモニタリングシステム。
7. 前記検出装置は、
   ネットワークを通じて外部との通信を実施する通信手段と、
   前記外部電力の供給が遮断されていると前記判断手段が判断すると、前記通信手段の制限を行う通信制限手段と、
   前記加速度検出手段が前記高感度により検出した加速度データを記憶する記憶装置と、
   を更に含む請求項１から６のいずれか１項に記載の構造ヘルスモニタリングシステム。
8. 前記加速度データに基づいて前記構造物の診断を行う外部装置と、該検出装置と該外部装置とを接続するＰｏＥハブとを更に備え、
   前記第１給電手段は、前記外部電源としての前記ＰｏＥハブからの前記外部電力を供給する請求項７に記載の構造ヘルスモニタリングシステム。
9. 前記ＰｏＥハブからの前記外部電力の供給が復旧すると前記通信制限手段が前記通信手段の制限を解除し、該通信手段が前記記憶装置の前記加速度データを前記外部装置に送信する請求項８に記載の構造ヘルスモニタリングシステム。
10. 前記検出装置は、前記加速度検出手段と、前記第１給電手段と、前記判断手段と、前記切替手段と、前記第２給電手段とを有する請求項１から９のいずれか１項に記載の構造ヘルスモニタリングシステム。
11. 構造物にかかる加速度を加速度検出手段で検出して前記構造物を診断する構造ヘルスモニタリング方法であって、
    前記加速度検出手段に外部電力の供給が行われている場合には、前記構造物にかかる加速度を高感度で検出し、
    前記加速度検出手段への前記外部電力の供給が遮断された場合には、前記加速度検出手段にバックアップ電源からのバックアップ電力の供給を行うとともに、前記加速度検出手段による検出を低感度に切り替え、
    前記加速度検出手段により前記低感度で所定以上の加速度が検出された場合には、前記加速度検出手段による検出を前記高感度に切り替える構造ヘルスモニタリング方法。

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