JP6360429B2 - 給電システムとこれを用いた劣化検出システム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、電源のない構造物に取り付けた被給電体に給電する給電システムとこれを用いた劣化検出システム及び方法に関する。

例えばトンネル、橋梁、ダム、護岸、などの人工構造物や、斜面や岩壁等の自然構造物には、電源が無い。そのためこのような構造物に電力を必要とする装置を取り付けた場合、それを駆動するための電源の確保が必要となる。これを解決するものとして、例えば特許文献１が開示されている。

特許文献１に開示された劣化検出方法は、トンネルを走行車で走行しながら、トンネルの内部に埋設されたセンサに電磁波を送信して給電し、センサがその電力を用いて送信するデータを走行車で受信するものである。

特開２００５−３０８１１号公報

上述の特許文献１の劣化検出方法では、データの送信に必要な電力をセンサに供給するには、走行車を低速度もしくは停止させ、給電時間を確保しなければならない。そのため走行車が走行する一車線を通行止めにして一般車両の交通を妨げなければ、この方法で検査をできなかった。

また給電に時間がかかり、道路を通行止めにする必要があるため、構造物の状態を頻繁に検査できない。つまり、例えば検査の次の日に大雨で地盤が緩んだり、地震でトンネルが歪んだりといった劣化が生じた場合、従来の劣化検出方法では、それを把握できなかった。このように従来の劣化検出方法では、日常的に構造物の状態を監視することができなかった。

また従来の劣化検出方法では、走行車を低速度もしくは停止させて給電しなければならないため、たとえ鉄道のように高い頻度で営業車両が走行していたとしても、それとは別の検査専用の走行車を用意し走行させなければならず、営業車両の運転を停止させ、検査の時間を設けなければならない分、検査の効率が悪かった。

さらに電磁波の強度は法規制されているため、電磁波を必要以上に強く発信することはできない。そのため給電に時間がかかるという従来の劣化検出方法の課題を電磁波の強度を強くすることで解決することはできなかった。

本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、移動する移動体から安全な強度の電磁波で位置が固定された被給電体に給電できる給電システムとこれを用いた劣化検出システム及び方法を提供することにある。

本発明によれば、位置が固定された被給電体に電磁波により電力を給電する給電システムであって、
前記被給電体から間隔を隔てた近傍位置を移動しながら前記被給電体に向けて前記電磁波を発信する移動体を備え、
前記移動体は、移動方向の前後に互いに間隔を隔てて配置され前記電磁波を発信する複数の送電器と、
前記移動体の現在位置を検知し、各送電器の前記電磁波の発信及び切断を制御する制御器と、を有し、
前記制御器は、前記現在位置と既知の前記被給電体の前記位置とから、前記被給電体と各送電器との位置関係を計算し、前記被給電体に近接する前記送電器に前記電磁波を発信させ、前記移動体の移動に合わせて前記電磁波の前記発信をする前記送電器を順次切り替えるように、前記送電器を制御する、ことを特徴とする給電システムが提供される。

また本発明によれば、構造物の劣化を検出する上述の給電システムを用いた劣化検出システムであって、
前記被給電体は、前記構造物に取り付けられ給電された前記電力で前記構造物の劣化状態を検知し劣化データとして送信可能な検知センサであり、
前記移動体は、前記劣化データを受信するデータ受信機を有し、
前記検知センサは、前記劣化状態の検知と前記劣化データの送信とに必要とする前記電力の給電が完了した後に前記劣化データを送信する、ことを特徴とする給電システムを用いた劣化検出システムが提供される。

また前記移動体は、移動方向に直列に連結された複数の車両を有する列車であり、
前記送電器は、複数の車両にわたり移動方向の前後に互いに間隔を隔てて配置され、
前記データ受信機は、移動方向の後方に位置する前記車両に配置されている。

また前記移動体は、別々に移動可能な複数の車両又は船舶を有し、
各車両又は各船舶は、前記制御器、前記送電器、及び前記データ受信機を有し、
前記制御器は、各車両又は各船舶が前記近傍位置を移動するときに、前記電磁波の前記発信をするように前記送電器を制御し、
前記近傍位置を前記電力の給電の完了の後に移動する前記車両又は前記船舶の前記データ受信機は、前記劣化データを受信する。

また前記移動体は、移動方向の前後に延びた車体を有する車両、又は移動方向の前後に延びた船体を有する船舶であり、
前記送電器は、前記車体又は前記船体に、移動方向の前後に互いに間隔を隔てて設けられており、
前記データ受信機は、前記車体又は前記船体の後部に搭載される。

また本発明によれば、位置が固定された被給電体に電磁波により電力を給電する給電方法であって、
前記被給電体から間隔を隔てた近傍位置を移動しながら前記被給電体に向けて前記電磁波を発信する移動体を準備し、
前記移動体に、前記電磁波を発信する複数の送電器を移動方向の前後に互いに間隔を隔てて配置して取り付け、
前記移動体の現在位置を検知する制御器を該移動体に取り付け、
前記現在位置と既知の前記被給電体の前記位置とから、前記被給電体と各送電器との位置関係を前記制御器で計算し、前記被給電体に近接する前記送電器から前記電磁波を発信し、前記移動体の移動に合わせて前記電磁波の前記発信をする前記送電器を順次切り替える、ことを特徴とする給電方法が提供される。

また本発明によれば、構造物の劣化を検出する劣化検出方法であって、
（Ａ）電磁波により給電された電力で前記構造物の劣化状態を検知し劣化データとして送信可能な検知センサを前記構造物に取り付け、
（Ｂ）前記構造物から間隔を隔てた近傍位置を移動可能な移動体に、前記電磁波を発信する複数の送電器を移動方向の前後に互いに間隔を隔てて配置し取り付け、前記劣化データを受信するデータ受信機を取り付け、
（Ｃ）前記移動体で前記近傍位置を移動しながら、各送電器で前記検知センサに向けて前記電磁波を発信し、
（Ｄ）前記劣化状態の検知と前記劣化データの送信とに必要とする電力の給電が完了した後に、前記検知センサから前記劣化データを送信し、該劣化データを前記移動体で受信するものであり、
前記（Ｃ）において、前記移動体の現在位置と既知の前記検知センサの位置とから、前記検知センサと各送電器との位置関係を計算し、前記検知センサに近接する前記送電器から前記電磁波を発信し、前記移動体の移動に合わせて前記発信をする前記送電器を順次切り替える、ことを特徴とする劣化検出方法が提供される。

上述した装置と方法によれば、複数の送電器が、移動方向の前後に互いに間隔を隔てて配置されており、移動体が移動している間に制御器が電磁波を発信する送電器を次々に切り替え、被給電体に近接する送電器から電磁波を発信するため、被給電体の近傍を移動体が通過している間中、被給電体に給電できる。そのため、本発明の給電システムは、一般の列車、車両、若しくは船舶と同等の移動速度で移動する移動体からでも、その位置が固定された被給電体に電力を給電することができる。

また本発明の装置と方法は、複数回給電を繰り返すことにより被給電体の給電を完了させるので、発信する電磁波が安全な強度であっても、被給電体の給電を完了させることができる。

本発明の給電システムの説明図である。 本発明の給電方法の説明図である。 本発明の劣化検出システムの第１実施形態の全体説明図である。 本発明の検知センサの説明図である。 本発明の劣化検出システムと方法の説明図である。 本発明の劣化検出システムの第２実施形態の説明図である。 本発明の劣化検出システムの第３実施形態の説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図１は、本発明の給電システム１の説明図である。図１（Ａ）は、給電システム１の斜視図であり、図１（Ｂ）は、近傍位置Ｐと近接位置Ｑの説明図である。

本発明の給電システム１は、位置が固定された構造物Ｘに取り付けられた被給電体２に、電磁波により電力を給電するシステムである。図１において被給電体２は、構造物Ｘに取り付けられることにより位置が固定されている。被給電体２は、電磁波により給電される電力を蓄電できる電力を必要とする装置であり、例えばセンサ、中継器、等の電気機器である。

本発明の給電システム１は、被給電体２から間隔を隔てた近傍位置Ｐ（以下、単に近傍位置Ｐ）を移動しながら、被給電体２に向けて電磁波を発信する移動体３を備える。移動体３は、複数の送電器Ｆと制御器５とを有する。
ここで近傍位置Ｐとは、図１（Ｂ）に示すように、送電器Ｆから発信される電磁波が被給電体２に届く位置（以下、近接位置Ｑ）を一部に含む位置であるが、近傍位置Ｐの全ての範囲から被給電体２に電磁波が届く必要はない。

移動体３は、鉄道、地下鉄、モノレール、又はリニアモーターカー、等の電車や路面電車、ディーゼル列車、自動車、大型自動車、バス等の車両、海上を往航する船舶のいずれでもよく、その他の移動体であってもよい。また移動体３は、日常的に運転されている営業列車や営業車両、営業用の船舶であってもよく、検査専用の列車や車両、船舶であってもよい。

複数の送電器Ｆは、その移動方向の前後に互いに間隔を隔てて配置されて移動体３に取り付けられており、電磁波を発信する。送電器Ｆは、マイクロ波による非接触給電に限定せず、他の非接触給電方式で電力を供給するものであっても良い。また送電器Ｆが発信する電磁波は、安全な強度の範囲内であることが好ましい。
送電器Ｆが発信する電磁波は、マイクロ波や光であってもよい。

制御器５は、移動体３の現在位置を検知し、各送電器Ｆの電磁波の発信及び切断を制御する制御装置である。制御器５は、移動体３の現在位置を検知する位置検出装置を有する。

位置検出装置は、人工衛星から受信したＧＰＳ座標から現在位置を算出して特定するＧＰＳ受信機であることが好ましい。しかしそれに限らず位置検出装置は、地磁気から現在位置を算出する地磁気センサであってもよく、その他の現在位置を特定するセンサであってもよい。

もしくは位置検出装置は、移動体３の位置を積分値により求める加速度センサやジャイロセンサであることが好ましい。移動体３に既設の速度計で求めた速度情報を積分して制御器５が使用する位置情報として転用してもよい。

制御器５は、移動体３の現在位置と既知の被給電体２の位置とから、被給電体２と各送電器Ｆとの位置関係を計算し、被給電体２に近接する送電器Ｆに電磁波を発信させる。
ここで「被給電体２に近接する送電器Ｆ」とは、ある被給電体２の近接位置Ｑの範囲内に位置する送電器Ｆを意味する。

制御器５は、移動体３の移動に合わせて、電磁波の発信をする送電器Ｆを順次切り替える。それにより１つの被給電体２に対して代わる代わる複数の送電器Ｆで給電することができる。

図２は、本発明の給電方法の説明図である。図２（Ａ）から図２（Ｃ）にかけて時間が経過する。また移動体３は、図２の右から左に向って移動する。なお、被給電体２の右隣に描かれた棒グラフＹは、被給電体２の充電量を示している。

（ステップＳ１）まず、被給電体２から間隔を隔てた近傍位置Ｐを移動しながら近接位置Ｑで被給電体２に向けて電磁波を発信する移動体３を準備する。そして準備した移動体３に、電磁波を発信する複数の送電器Ｆを移動体３の移動方向の前後に互いに間隔を隔てて配置する。また移動体３の現在位置を検知する制御器５を移動体３に取り付ける。

（ステップＳ２）次いで、移動体３の現在位置と既知の被給電体２の位置とから、被給電体２と各送電器Ｆとの位置関係を制御器５で計算し、被給電体２に近接する送電器Ｆから電磁波を発信し、移動体３の移動に合わせて電磁波の発信をする送電器Ｆを順次切り替える。

具体的に制御器５は、移動体３における送電器Ｆの相対位置と移動体３の現在位置から、送電器Ｆの現在位置を求める。制御器５は、送電器Ｆの現在位置と、被給電体２の既知の位置（例えば緯度、経度等）を比較し、その距離が予め設定した値より小さくなった送電器Ｆ（すなわち被給電体２に近接する送電器Ｆであり、被給電体２の近接位置Ｑの範囲内に位置する送電器Ｆ）に向けて電磁波の発信を開始する旨の開始信号を出力する。開始信号を受信した送電器Ｆは、電磁波の発信を開始する。

例えば図２（Ａ）に示すように、最前に位置する送電器Ｆ（以下、送電器Ｆ１）が近接位置Ｑに来たときに、制御器５が送電器Ｆ１を制御し、送電器Ｆ１が電磁波を発信する。それにより被給電体２（例えば後述の検知センサ１０２）の蓄電池１１（図４を参照）には、図２（Ａ）の棒グラフＹに示すように、送電器Ｆ１から給電された分の電力が蓄えられる。

制御器５は、常に送電器Ｆの現在位置と、被給電体２の既知の位置との比較をし続ける。そして電磁波を発信していた送電器Ｆの現在位置と被給電体２との距離が所定の値より大きくなったとき（すなわち送電器Ｆが被給電体２の近接位置Ｑの範囲外に移動したとき）に、制御器５は、電磁波を切断する旨の切断信号をその送電器Ｆに向けて出力する。送電器Ｆは、その切断信号を受信し、電磁波を切断する。

例えば図２（Ｂ）に示すように移動体３の移動により送電器Ｆ１が近接位置Ｑより前方にまで移動すると、制御器５が送電器Ｆ１を制御し、送電器Ｆ１の電磁波を切断する。

制御器５は、このような送電器Ｆと被給電体２との相対距離の計算と、開始信号と切断信号の出力とを、全ての送電器Ｆについてそれぞれ行う。なお制御器５は、被給電体２が複数ある場合には、送電器Ｆに最も近い被給電体２と送電器Ｆとの相対距離をそれぞれ求める。

例えば図２（Ｂ）に示すように、最前から２番目に位置する送電器Ｆ（以下、送電器Ｆ２）が近接位置Ｑに来ると、制御器５は送電器Ｆ２を制御し、送電器Ｆ２が電磁波を発信する。図２（Ｂ）の棒グラフＹに表した充電量が図２（Ａ）より増加していることから解るように、被給電体２の蓄電池１１には、予め蓄えられていた電力に加えて送電器Ｆ２から給電された電力が蓄えられる。

これらの図２（Ａ）（Ｂ）のプロセスを最後尾に位置する送電器Ｆｎまで繰り返す。それにより被給電体２は、送電器Ｆの個数（１〜ｎ個）にあたる回数だけ給電されることになる。つまり例えば移動体３が送電器Ｆをｎ個有している場合に、１つの被給電体２は、電磁波による給電をｎ回受けることになる。それにより被給電体２は、ｎ回分の電力を蓄積することができる。

このように被給電体２が、送電器Ｆの個数分、繰り返し電磁波を受信することにより、給電が繰り返されるため、発信する電磁波が弱くても、図２（Ｃ）に示すように被給電体２の給電を完了することができる。

本発明の給電システム１は、移動体３が移動している間に制御器５が電磁波を発信する送電器Ｆを次々に切り替え、被給電体２に近接する送電器Ｆから電磁波を発信する。それにより本発明の給電システム１は、被給電体２の近傍を移動体３が通過している間中、被給電体２に給電できる。そのため、本発明の給電システム１は、この構成により、一般の列車、車両、若しくは船舶と同等の移動速度で移動体３が移動していても、位置が固定された被給電体２に移動体３から電力を給電することができる。

次に、本発明の給電システム１を用いた劣化検出システム１００について説明する。
（第１実施形態）
図３〜５は、劣化検出システム１００の第１実施形態の説明図である。
図３は、本発明の劣化検出システム１００の第１実施形態の全体説明図である。
図４は、本発明の検知センサ１０２の説明図である。図４（Ａ）は、検知センサ１０２の第１実施例の説明図であり、図４（Ｂ）は、第１実施例の検知センサ１０２の構成の説明図である。図４（Ｃ）は、検知センサ１０２の第２実施例の説明図であり、図４（Ｄ）は、検知センサ１０２の第３実施例の説明図である。なお、図４（Ａ）（Ｂ）において、１つの検知センサ１０２のみ、その構成を詳しく図に表し、その他の検知センサ１０２は、その描写を省略している。図４（Ｄ）において、１つの第１検知センサ１０２Ｈと第２検知センサ１０２Ｊについてのみ、その構成を詳しく図に表し、その他の第１検知センサ１０２Ｈと第２検知センサ１０２Ｊについては、制御装置１２とデータ送信機４の描写を省略している。

本発明の劣化検出システム１００は、構造物Ｘの健全性を監視するために、構造物Ｘの劣化を検出するシステムである。ここで「健全性の監視」とは、主に、構造物Ｘの形状の変化の有無を監視することを意味するが、他の方法による監視であってもよい。

構造物Ｘは、例えばトンネル、橋梁、ダム、建物、護岸、道路、線路等の人工の構造物Ｘや、斜面や岩壁等の自然の構造物Ｘ等である。構造物Ｘは、例えば建物のように電源が確保された構造物であってもよいが、トンネル、橋梁、ダム、護岸、道路、線路、斜面や岩壁等のように電源が無い構造物であってもよい。図３には、構造物Ｘとして、トンネル、斜面、橋梁を図示している。

劣化検出システム１００は、検知センサ１０２と移動体１０３を備える。検知センサ１０２は、上述した被給電体２の一例である。また本発明の劣化検出システム１００は、検知センサ１０２から回収した劣化データを遠隔に位置する指令本部Ｒに送信する遠隔送信機１０８を有していることが好ましい。

検知センサ１０２は、構造物Ｘに取り付けられたセンサである。検知センサ１０２は、例えば構造物Ｘの表面に貼り付けられて、又は構造物Ｘの壁の内部に埋設されて取り付けられていることが好ましい。

また図４において本発明の検知センサ１０２は、外部から受ける電磁波を電力に変換し、その電力を充電できる充電式の蓄電池１１と、劣化状態の検知と劣化データの送信とに必要とする電力の給電が完了した後に劣化データを送信するデータ送信機４とを有する。
なお、本発明の蓄電池１１は、例えばバッテリ又はキャパシタである。

（検知センサ１０２の第１実施例）
図４（Ａ）に示す検知センサ１０２の第１実施例は、ひずみゲージである。図４（Ｂ）に示すように検知センサ１０２の第１実施例は、その内部に、抵抗１４に電力を流す充電式の蓄電池１１と、蓄電池１１に接続された複数の抵抗１４と、蓄電池１１を制御し、抵抗値を検知するセンサ１５と、抵抗値を劣化データとして送信するデータ送信機４と、データ送信機４を制御する制御装置１２を有する。構造物Ｘの構造（もしくは形状）が変化すると、構造物Ｘの表面又は構造物Ｘの壁の内部に取り付けられた検知センサ１０２に外力が加わり、ひずみが生じる。ひずみが生じると、ひずみゲージの抵抗値が増減する。図４（Ａ）において、ひずみが生じた検知センサ１０２Ｄを斜線で示す。

各検知センサ１０２の劣化データは、遠隔地にある指令本部Ｒに収集される。指令本部Ｒは、検知センサ１０２ごとにひずみゲージの抵抗値の変化の有無を監視し、抵抗値に変化があるときに、構造物Ｘの、その検知センサ１０２が取り付けられた部位に歪みが生じている（つまり劣化している）と判断する。

（検知センサ１０２の第２実施例）
図４（Ｃ）に示す検知センサ１０２の第２実施例は、構造物Ｘの表面又は構造物Ｘの壁の内部の一部に張り巡らされた電線１３と、その電線１３に電力を流す充電式の蓄電池１１と、蓄電池１１を制御し、通電の有無を判定する制御装置１２と、その通電の有無を劣化データとして送信するデータ送信機４と、を有する。

第２実施例の電線１３は、例えば図４（Ｃ）のように、構造物Ｘのある一区画に張り巡らされていてもよい。図４（Ｃ）において、断線を起した検知センサ１０２Ｅを斜線で示す。例えば構造物Ｘに生じた亀裂Ｚにより検知センサ１０２の電線１３が切断された場合、検知センサ１０２Ｅのみが劣化データを送信しない。それにより、構造物Ｘの検知センサ１０２が取り付けられた部位に劣化が生じていることを検出することができる。

（検知センサ１０２の第３実施例）
検知センサ１０２の第３実施例は、例えば図４（Ｄ）のように、移動方向に延びる電線１３をもつ複数のセンサ（以下、第１検知センサ１０２Ｈ）と周方向に延びる電線１３をもつ複数のセンサ（第２検知センサ１０２Ｊ）の２種類からなり、第１検知センサ１０２Ｈと第２検知センサ１０２Ｊの電線１３が互いに交差している。図４（Ｄ）において、断線を起した検知センサ１０２Ｋ，１０２Ｍを斜線で示す。
なお、検知センサ１０２の第３実施例のその他の構成は、第２実施例と同様である。

この場合、例えばトンネルの図４（Ｄ）に示す位置に亀裂Ｚが生じた場合、亀裂Ｚの部位に取り付けられた電線１３が断線するので、図４（Ｄ）の検知センサ１０２Ｍと検知センサ１０２Ｋのみから劣化データが送信されず、それ以外の検知センサ１０２（２Ｈ，１０２Ｊ）からは劣化データが送信される。したがって、検知センサ１０２Ｍの電線１３と検知センサ１０２Ｋの電線１３の交点の付近に劣化が生じていることを検出することができる。

なお、本発明の検知センサ１０２は、上述した第１実施例〜検知センサ１０２の第３実施例に限らず、その他の形式のセンサであってもよい。

この構成により、検知センサ１０２は、電磁波により給電された電力を蓄電池１１に蓄電し、その電力で構造物Ｘの劣化状態を検知し、それを劣化データとして送信できる。

図５は、本発明の劣化検出システム１００と方法の説明図である。図５（Ａ）は、劣化検出システム１００の斜視図であり、図５（Ｂ）は、近傍位置Ｐと近接位置Ｑの説明図である。また図５（Ｃ）は、劣化検出方法の説明図である。

本発明の劣化検出方法において、検知センサ１０２に給電するステップは、図２（Ａ）から（Ｃ）と同じである。図５（Ｃ）は、図２（Ｃ）の後に続くステップを表している。移動体１０３は、図５の右から左に向って移動する。なお、検知センサ１０２の右隣に描かれた棒グラフＹは、検知センサ１０２の充電量を示している。

移動体１０３は、近傍位置Ｐを移動しながら、近接位置Ｑで検知センサ１０２に向けて電磁波を発信し、劣化データを受信する車両である。図５（Ｂ）に示すように例えば構造物Ｘがトンネルである場合、近傍位置Ｐは、トンネルの空洞内の範囲であり、近接位置Ｑは、電磁波が検知センサ１０２に届くほど検知センサ１０２に近い範囲である。

移動体１０３は、移動方向に直列に連結された複数の車両を有する列車である。移動体１０３は、鉄道、地下鉄、モノレール、又はリニアモーターカー、等の電車や路面電車、ディーゼル列車、等のように日常的に運転されている列車であることが好ましい。それにより、構造物Ｘの健全性を日常的に監視できる。
しかし移動体１０３は、それに限らず、保守専用の走行車であってもよい。

図５（Ａ）に示すように移動体１０３は、給電システム１の送電器Ｔ及び制御器１０５と、劣化データを受信するデータ受信機１０６とを有する。

例えば送電器Ｔは、図５（Ａ）に示すように、複数の車両にわたり移動方向の前後に互いに間隔を隔てて配置される。

最後尾に位置する送電器Ｔ（以下、送電器Ｔｎ）は、検知センサ１０２に劣化データを発信させるための発信要請信号を電磁波と共に送信することが好ましい。
もしくは劣化検出システム１００は、発信要請信号を検知センサ１０２に送信するための信号送信機１０７を送電器Ｔとは別に備えていてもよい。移動体１０３が信号送信機１０７を備える場合、信号送信機１０７は、最後尾に位置する送電器Ｔｎとデータ受信機１０６との移動方向における間に配置されることが好ましい。

データ受信機１０６は、検知センサ１０２への給電が完了した後に、検知センサ１０２から送信される劣化データを受信する受信機である。

データ受信機１０６は、移動方向の後方に位置する車両に配置される。それによりデータ受信機１０６が検知センサ１０２の近接位置Ｑに移動するタイミングを給電が完了した後に設定することができる。

劣化検出システム１００に搭載された制御器１０５は、最後尾に位置する送電器Ｔ又は信号送信機１０７や、遠隔送信機１０８をも制御することが好ましい。

制御器１０５は、最後尾に位置する送電器Ｔ又は信号送信機１０７が検知センサ１０２の近接位置Ｑに来たときに、発信要請信号を送信するように、最後尾に位置する送電器Ｔ又は信号送信機１０７を制御する。

さらに制御器１０５は、データ受信機１０６が受信した劣化データを記憶し、その劣化データを遠隔地に位置する指令本部Ｒへ送信するように、遠隔送信機１０８を制御する。

なお、本発明の劣化検出システム１００は、検知センサ１０２に遠隔送信機１０８を設けることで、検知センサ１０２から直接、指令本部Ｒに劣化データを送信するようにしてもよい。

次に、本発明の劣化検出方法について説明する。
本発明の劣化検出方法における検知センサ１０２への送電は、上述した給電方法の（ステップＳ１）の前に、電磁波によって給電可能な検知センサ１０２を構造物Ｘに取り付ける。ここでは、給電された電力で構造物Ｘの劣化状態を検知し劣化データとして送信できるセンサを検知センサ１０２として用いる。

次に図２に示した給電システム１の（ステップＳ１）と同様に、構造物Ｘから間隔を隔てた近傍位置Ｐを移動可能な移動体１０３を準備し、移動体１０３に、電磁波を発信する複数の送電器Ｔを移動方向の前後に互いに間隔を隔てて配置して取り付ける。また劣化データを受信するデータ受信機１０６を移動体１０３に取り付ける。

次いで、図２に示した給電システム１の（ステップＳ２）と同様に、移動体１０３で近傍位置Ｐを移動しながら、近接位置Ｑで、各送電器Ｔで検知センサ１０２に向けて電磁波を発信する。

具体的には、まず、移動体１０３の現在位置と既知の検知センサ１０２の位置とから、若しくは移動体１０３の現在位置と既知の検知センサ１０２の位置とから、検知センサ１０２と各送電器Ｔとの位置関係を計算する。次いで、検知センサ１０２に近接する（すなわち検知センサ１０２の近接位置Ｑの範囲に位置する）送電器Ｔから電磁波を発信し、移動体１０３の移動に合わせて電磁波の発信をする送電器Ｔを順次切り替える。

（ステップＳ３）その後、検知センサ１０２が劣化状態の検知と劣化データの送信とに必要とする電力の給電が完了した後に、検知センサ１０２から劣化データを送信し、劣化データを移動体１０３に搭載したデータ受信機１０６で受信する。

具体的には、劣化検出システム１００の移動体１０３は、図５（Ｃ）に示すように、最後尾に位置する送電器Ｔｎ又は信号送信機１０７から発信要請信号を送信する。検知センサ１０２は、発信要請信号を受信すると、構造物Ｘの劣化状態を検知し、劣化データを送信する。データ受信機１０６は、最後尾に位置する送電器Ｔｎ又は信号送信機１０７より後方に配置されている。データ受信機１０６は、劣化データを受信し、制御器１０５に向けて出力する。

（ステップＳ４）制御器１０５は、データ受信機１０６から劣化データを受信して記憶し、遠隔送信機１０８を介して指令本部Ｒに送信する。

現在、トンネル、橋梁、ダム、建物、護岸、等の人工の構造物Ｘの老朽化が進行する中、それらの構造物Ｘの健全性をモニタするためのセンサの開発が求められている。
また斜面や岩壁等の自然の構造物Ｘを監視することにより、土砂災害や転石の前兆をいち早く検知し、災害の発生を未然に防ぐ取り組みが求められている。

本実施形態の劣化検出システム１００は、この構成により、高速で移動する移動体１０３に搭載した送電器Ｔでも検知センサ１０２の充電を完了させることができる。したがって普段から日常的に運転している列車に本発明の送電器Ｔ、データ受信機１０６、及び制御器１０５を搭載することで、簡単に本発明の劣化検出システム１００を実施できる。それにより運行経路上にある構造物Ｘの劣化状態を日常的に効率的に監視できる。そのため例えば大雨により斜面の地盤が急に緩んだ場合や、地震によりトンネルが歪んだ場合など、突発的に構造物Ｘが、劣化や歪み、形状の変化等を生じた場合でも、それを検出して後続の移動体１０３やその乗客の安全を守ることができる。

つまり例えば構造物Ｘ（例えば運行経路上のトンネル、橋梁、斜面、線路、等）に歪みが発見された場合、それを把握した指令本部Ｒが後続の列車に連絡してその運行を停止させる等の処理をすることにより、後続の列車が構造物Ｘの崩壊による事故（例えばトンネルの崩落事故、土砂災害、線路の陥没による脱線事故、等）に巻き込まれるのを未然に防ぐことができる。

また普段から日常的に運転している移動体１０３で構造物Ｘの劣化データを回収するので、列車の経路を通行止めにする必要が無い。そのため本発明の劣化検出システム１００は、検査を行う時間を一般の列車の運転時間と別個に設ける必要がなく、構造物Ｘの監視を効率的に行うことができる。また劣化データとして日常的に継続したデータを得られるので、指令本部Ｒが構造物Ｘの微細な変化をも把握することができる。そのため年に数回しか検査を行えない従来の劣化検出方法よりも、高い検出率で構造物Ｘの劣化、歪み等の微細な変化を検出することができる。

（第２実施形態）
図６は、本発明の劣化検出システム２００の第２実施形態の説明図である。図６（Ａ）は、移動体２０３が車両であるときの説明図であり、図６（Ｂ）は、移動体２０３が船舶であるときの説明図である。図６（Ａ）は、構造物Ｘがトンネルである場合を例としている。また図６（Ｂ）は、構造物Ｘが橋梁である場合を例としている。

図６（Ａ）に示すように、移動体２０３は、別々に移動可能な複数の車両を有する。車両は、例えばタクシーや一般車両等の普通自動車や、運輸業のトラック等の大型自動車、又はバス等が好ましいが、その他の車両であってもよい。

本実施形態の各車両は、それぞれが、制御器２０５、送電器Ｕ、及びデータ受信機２０６を有する。各車両の送電器Ｕとデータ受信機２０６とは、第１実施形態の送電器Ｆやデータ受信機１０６と同様に作動する。

また本実施形態の制御器２０５は、各車両が近傍位置Ｐを移動するときに、近接位置Ｑで電磁波の発信をするように送電器Ｕを制御する。

検知センサ２０２は、給電が完了した後に劣化データを送信する。つまり図６（Ａ）の場合、一番先頭を移動する移動体２０３（移動体２０３Ｌ）のデータ受信機２０６が図で一番左側に位置する検知センサ２０２（検知センサ２０２Ｌ）の近接位置Ｑに位置しているが、検知センサ２０２Ｌの蓄電池１１はまだ給電を完了していない。そのため、移動体２０３Ｌの信号送信機２０７から発信要請信号を受信しても、検知センサ２０２Ｌは劣化データを発信しない。

検知センサ２０２Ｌの蓄電池１１の電力は、移動体２０３が近くを通過する度に、蓄えられていく。そして例えば図６（Ａ）の一番右側の検知センサ２０２（以下、検知センサ２０２Ｒ）に示すように、検知センサ２０２Ｒの蓄電池１１の給電が完了した後に移動体２０３が近くを通過した場合に、検知センサ２０２（２０２Ｒ）は、その移動体２０３のデータ受信機２０６に向けて劣化データを送信する。

検知センサ２０２の給電の完了の後にそれの近傍位置Ｐを移動する車両のデータ受信機２０６は、劣化データを受信し、制御器２０５に向けて出力する。その車両の制御器２０５は、劣化データを受信して記憶し、遠隔送信機２０８を介して指令本部Ｒへ送信する。

劣化検出システム２００の第２実施形態は、この構成により、一般道路や高速道路などの道路のように、複数の車両が様々な速度や方向に別々に移動する場合であっても、構造物Ｘの健全性を検査できる。それにより、移動体２０３が普通自動車や大型自動車、又はバス等の車両の場合、構造物Ｘ（例えばトンネル、橋梁、斜面、道路、等）に歪みが発見された場合、それを把握した指令本部Ｒが、搭載されたカーナビを介して後続の車両に警告することにより、もしくは構造物Ｘの周囲の道路を通行止めにすることにより、後続の車両が構造物Ｘの崩壊による事故（例えば地盤沈下による道路の陥没やトンネルの崩落事故、斜面の崩壊による土砂災害、等）に巻き込まれるのを回避できる。

また移動体２０３は、図６（Ｂ）に示すように、別々に往航可能な船舶であってもよい。その場合、制御器２０５、送電器Ｕ、及びデータ受信機２０６は、各船舶が有する。例えば図６（Ｂ）に示すように橋梁の健全性を検査する場合や、護岸の健全性を検査する場合に、船舶を移動体２０３として使用できる。

本発明の劣化検出システム２００は、電磁波を使って給電するので、検知センサ２０２は、水面より上に設置することが好ましい。また本発明の検知センサ２０２は、電磁波を使って給電するものであるため、外部の電源と連結する配線が無く、検知センサ２０２を水密に密閉して防水性に構成することが可能である。それにより本発明の検知センサ２０２を橋梁や護岸等の水辺等の水が掛かる場所にも設置することができるため、本発明の劣化検出システム２００は、橋梁や護岸等の水辺の健全性をも検査することができる。
その他の劣化検出システム２００の第２実施形態と方法の構成は、第１実施形態のそれらと同様である。

（第３実施形態）
図７は、本発明の劣化検出システム３００の第３実施形態の説明図である。図７（Ａ）は、移動体３０３が車両であるときの説明図であり、図７（Ｂ）は、移動体３０３が船舶であるときの説明図である。図７（Ａ）は、構造物Ｘがトンネルである場合を例としている。また図７（Ｂ）は、構造物Ｘが橋梁である場合を例としている。

移動体３０３は、図７（Ａ）に示すような移動方向の前後に延びた車体を有する車両、又は図７（Ｂ）に示すような移動方向の前後に延びた船体を有する船舶である。車両は、例えば一両編成の列車、バス、大型トラック、又はトレーラ等である。

本実施形態の送電器Ｗは、車体又は船体に、移動方向の前後に互いに間隔を隔てて設けられている。また本実施形態のデータ受信機３０６は、車体又は船体の後部に搭載される。
その他の劣化検出システム３００の第３実施形態と方法の構成は、第１実施形態又は第２実施形態のそれらと同様である。

第３実施形態の劣化検出システム３００は、一車両の車体が移動方向の前後に延びた形状をしているので、一車両あたり複数の送電器Ｗを設置できる。そのため、検知センサ３０２の近くを一車両が通過する間に、検知センサ３０２の給電を完了させることができる。

上述した装置と方法によれば、複数の送電器Ｆが、移動方向の前後に互いに間隔を隔てて配置されており、移動体３が移動している間に制御器５が電磁波を発信する送電器Ｆを次々に切り替え、被給電体２に近接する送電器Ｆから電磁波を発信するため、被給電体２の近傍を移動体３が通過している間中、被給電体２に給電できる。そのため、本発明の給電システム１は、一般の列車、車両、若しくは船舶と同等の移動速度で移動する移動体３からでも、その位置が固定された被給電体２に電力を給電することができる。

また本発明の装置と方法は、複数回給電を繰り返すことにより被給電体２の給電を完了させるので、発信する電磁波が安全な強度であっても、被給電体２の給電を完了させることができる。

なお本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 給電システム、１００，２００，３００ 劣化検出システム、
２ 被給電体、３，１０３，２０３，２０３Ｌ，３０３ 移動体、
４ データ送信機、５，１０５，２０５，３０５ 制御器、
１０２，２０２，２０２Ｌ，２０２Ｒ，３０２ 検知センサ、
１０２Ｈ 第１検知センサ、１０２Ｊ 第２検知センサ、
１０２Ｄ，１０２Ｋ，１０２Ｍ，１０２Ｅ 劣化を検出した検知センサ、
１０６，２０６，３０６ データ受信機、
１０７，２０７，３０７ 信号送信機、
１０８，２０８，３０８ 遠隔送信機、
１１ 蓄電池、１２ 制御装置、１３ 電線、１４ 抵抗、１５ センサ、
Ｐ 近傍位置、Ｑ 近接位置、Ｒ 指令本部、
Ｆ，Ｆ１，Ｆ２，Ｔ，Ｕ，Ｗ 送電器、
Ｘ 構造物、Ｙ 棒グラフ、Ｚ 亀裂

Claims (7)

1. 位置が固定された被給電体に電磁波により電力を給電する給電システムであって、
   前記被給電体から間隔を隔てた近傍位置を移動しながら前記被給電体に向けて前記電磁波を発信する移動体を備え、
   前記移動体は、移動方向の前後に互いに間隔を隔てて配置され前記電磁波を発信する複数の送電器と、
   前記移動体の現在位置を検知し、各送電器の前記電磁波の発信及び切断を制御する制御器と、を有し、
   前記制御器は、前記現在位置と既知の前記被給電体の前記位置とから、前記被給電体と各送電器との位置関係を計算し、前記被給電体に近接する前記送電器に前記電磁波を発信させ、前記移動体の移動に合わせて前記電磁波の前記発信をする前記送電器を順次切り替えるように、前記送電器を制御する、ことを特徴とする給電システム。
2. 構造物の劣化を検出する請求項１に記載の給電システムを用いた劣化検出システムであって、
   前記被給電体は、前記構造物に取り付けられ給電された前記電力で前記構造物の劣化状態を検知し劣化データとして送信可能な検知センサであり、
   前記移動体は、前記劣化データを受信するデータ受信機を有し、
   前記検知センサは、前記劣化状態の検知と前記劣化データの送信とに必要とする前記電力の給電が完了した後に前記劣化データを送信する、ことを特徴とする給電システムを用いた劣化検出システム。
3. 前記移動体は、移動方向に直列に連結された複数の車両を有する列車であり、
   前記送電器は、複数の車両にわたり移動方向の前後に互いに間隔を隔てて配置され、
   前記データ受信機は、移動方向の後方に位置する前記車両に配置されている、ことを特徴とする請求項２に記載の給電システムを用いた劣化検出システム。
4. 前記移動体は、別々に移動可能な複数の車両又は船舶を有し、
   各車両又は各船舶は、前記制御器、前記送電器、及び前記データ受信機を有し、
   前記制御器は、各車両又は各船舶が前記近傍位置を移動するときに、前記電磁波の前記発信をするように前記送電器を制御し、
   前記近傍位置を前記電力の給電の完了の後に移動する前記車両又は前記船舶の前記データ受信機は、前記劣化データを受信する、ことを特徴とする請求項２に記載の給電システムを用いた劣化検出システム。
5. 前記移動体は、移動方向の前後に延びた車体を有する車両、又は移動方向の前後に延びた船体を有する船舶であり、
   前記送電器は、前記車体又は前記船体に、移動方向の前後に互いに間隔を隔てて設けられており、
   前記データ受信機は、前記車体又は前記船体の後部に搭載される、ことを特徴とする請求項２に記載の給電システムを用いた劣化検出システム。
6. 位置が固定された被給電体に電磁波により電力を給電する給電方法であって、
   前記被給電体から間隔を隔てた近傍位置を移動しながら前記被給電体に向けて前記電磁波を発信する移動体を準備し、
   前記移動体に、前記電磁波を発信する複数の送電器を移動方向の前後に互いに間隔を隔てて配置して取り付け、
   前記移動体の現在位置を検知する制御器を該移動体に取り付け、
   前記現在位置と既知の前記被給電体の前記位置とから、前記被給電体と各送電器との位置関係を前記制御器で計算し、前記被給電体に近接する前記送電器から前記電磁波を発信し、前記移動体の移動に合わせて前記電磁波の前記発信をする前記送電器を順次切り替える、ことを特徴とする給電方法。
7. 構造物の劣化を検出する劣化検出方法であって、
   （Ａ）電磁波により給電された電力で前記構造物の劣化状態を検知し劣化データとして送信可能な検知センサを前記構造物に取り付け、
   （Ｂ）前記構造物から間隔を隔てた近傍位置を移動可能な移動体に、前記電磁波を発信する複数の送電器を移動方向の前後に互いに間隔を隔てて配置し取り付け、前記劣化データを受信するデータ受信機を取り付け、
   （Ｃ）前記移動体で前記近傍位置を移動しながら、各送電器で前記検知センサに向けて前記電磁波を発信し、
   （Ｄ）前記劣化状態の検知と前記劣化データの送信とに必要とする電力の給電が完了した後に、前記検知センサから前記劣化データを送信し、該劣化データを前記移動体で受信するものであり、
   前記（Ｃ）において、前記移動体の現在位置と既知の前記検知センサの位置とから、前記検知センサと各送電器との位置関係を計算し、前記検知センサに近接する前記送電器から前記電磁波を発信し、前記移動体の移動に合わせて前記発信をする前記送電器を順次切り替える、ことを特徴とする劣化検出方法。

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