JP6618076B2 - 異常検知装置 - Google Patents

Description

この発明は、上部構造が下部構造の上に支承を介して載置された橋梁やビル等の構造物の異常を検知する技術に関する。

従来、橋梁やビル等の様々な種類の構造物について、損傷等にかかる異常を検知するシステムがある（特許文献１、２等参照）。この種のシステムでは、温度センサ、湿度センサ、加速度センサ、変位センサ、赤外線イメージセンサ等、様々な種類のセンサを用いて、構造物にかかる計測対象物理量をセンシングすることによって、構造物の損傷等にかかる状態をモニタリングしている。

また、上部構造が下部構造の上に支承を介して載置された構造物においては、耐震性を向上させるために、ダンパを取り付けることが行われている（特許文献３等参照）。また、上部構造が下部構造の上に支承を介して載置された構造物においては、上部構造と下部構造との間における振動の伝達が支承を介して行われる。例えば、地震動にともなう下部構造の振動が支承介して上部構造に伝達される。ダンパは、軸方向（伸縮方向）の一方の端部が上部構造側に取り付けられ、他方の端部が下部構造側に取り付けられ、下部構造または上部構造の一方から他方に伝達される振動の大きさを抑制する。

特開２００８− ２９８６号公報 特開２０１３− ４０７７４号公報 特開２００５−２９９０７８号公報

しかしながら、上部構造が下部構造の上に支承を介して載置された構造物に取り付けたダンパは、振動時における上部構造と下部構造との相対的な変位を抑制するものである。そして、耐震性を向上させるためにダンパを取り付けた構造物であっても、地震発生時における下部構造の振動は支承を介して上部構造に伝達される。したがって、ダンパが取り付けられた構造物であっても、地震動にともなう下部構造の振動がある程度の大きさを超えると、上部構造と下部構造との間に位置する支承や支承周辺の部材が損傷する可能性が高い。すなわち、上部構造と下部構造との間において伝達された振動が、ある程度の大きさを超えたときには、支承の状態を確認する（支承や支承周辺の部材が損傷していないかどうかを確認する）必要がある。

この発明の目的は、構造物における上部構造と下部構造との間で伝達された振動がある程度の大きさを超えた箇所（すなわち、上部構造と下部構造との間に位置する支承や支承周辺の部材が損傷した可能性が高い箇所）を簡単な構成で適正に検知することができる技術を提供することにある。

この発明の異常検知装置は、上記目的を達するために以下のように構成している。

上部構造を下部構造の上に支承を介して載置した構造物には、軸方向に伸縮可能に構成されたダンパが取り付けられている。このダンパは、伸縮する軸方向の一端が構造物の上部構造側に取り付けられ、且つ軸方向の他端が構造物の下部構造側に取り付けられている。すなわち、ダンパには、軸方向における上部構造と、下部構造との相対的な変位に応じた応力が作用する。ダンパは、粘性ダンパ、粘弾性ダンパ、摩擦ダンパ等を用いればよい。

検知部は、ダンパにおける軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えているかどうかを検知する。一定量は、支承や支承周辺の部材が損傷する可能性が高い大きさの振動が、上部構造と下部構造との間で伝達されたときに、ダンパの軸方向に作用する応力によって、このダンパが軸方向に伸縮する伸縮量に基づいて定めればよい。ダンパの軸方向に作用する応力は、上部構造と下部構造との間で伝達される振動が大きくなるにつれて大きくなる。

また、検知部は、上部構造と下部構造との間で伝達された振動がある程度の大きさ（一定量に応じた大きさ）を超えたときに、そのことを検知することができる構成であればよい。すなわち、検知部は、ダンパの軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えたかどうかを検知できる構成であればよく、ダンパの軸方向の伸縮量を定量的に検知できる構成である必要はない（但し、検知部は、ダンパの軸方向の伸縮量を定量的に検知できる構成であってもよい。）。したがって、検知部は、例えば近接センサ（公知の誘導型や静電型等）や、光電センサ（公知の反射型や透過型）や、限定反射形センサ（公知の光電式や、超音波式）や、画像センサを用いることで実現できる。

出力部は、検知部がダンパにおける軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えていることを検知した場合、その旨を出力する。すなわち、出力部は、上部構造と下部構造との間で伝達された振動がある程度の大きさ（一定量に応じた大きさ）を超えたことを検知した場合、すなわち上部構造と下部構造との間に位置する支承や支承周辺の部材が損傷した可能性が高いことが検知部によって検知された場合に、その旨を出力する。

このように、ダンパの伸縮量が予め定めた一定量を超えているかどうかを検知するという簡単な構成で、上部構造と下部構造との間に位置する支承や支承周辺の部材が損傷した可能性が高いかどうかを適正に検知することができる。

出力部は、検知部がダンパにおける軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えていることを検知した後に、ダンパにおける軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えていないことを検知した第１状態と、検知部がダンパにおける軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えていることを検知した後に、ダンパにおける軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えていないことを検知していない第２状態と、を区別して出力する、構成としてもよい。第１の状態は、上部構造と下部構造との相対的な変位が適正な状態に戻っていない状態であり、第２の状態は、上部構造と下部構造との相対的な変位が適正な状態に戻っている状態である。したがって、震災等の自然災害の発生時に、ダンパにおける軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えている箇所、すなわち支承が損傷している可能性が高い箇所、が多数検知された場合、保守員による支承の状態の目視確認を優先付けが行える。例えば、保守員による支承の状態の目視確認において、第１の状態である箇所を優先することができる。第２の状態である箇所は、支承の状態を確認する必要がないということではない。

また、検知部が、ダンパにおける軸方向の伸縮量を予め定めた複数段階のレベルで計測し、出力部が、検知部によって計測された、ダンパにおける軸方向の伸縮量のレベルを出力する構成にしてもよい。ダンパにおける軸方向の伸縮量のレベルは、上部構造と下部構造との間で伝達された振動の大きさを示す。したがって、このように構成すれば、上部構造と下部構造との間で伝達された振動の大きさを示すレベルを検知し、出力することができる。

この発明によれば、構造物における上部構造と下部構造との間で伝達された振動がある程度の大きさを超えた箇所を簡単な構成で適正に検知することができる。

モニタリングシステムの構成を示す図である。 高架道路橋の橋軸方向の概略断面図である。 高架道路橋の橋軸直角方向の概略断面図である。 ダンパの取り付け状態を示す図である。 センサノードの主要部の構成を示す図である。 図６（Ａ）、（Ｂ）は、ダンパにおけるセンサの取り付け例を示す平面図である。 図７（Ａ）、（Ｂ）は、検知対象物取付部材を示す平面図である。 報知装置の主要部の構成を示すブロック図である。 上位装置の主要部の構成を示すブロック図である。 センサノードの動作を示すフローチャートである。 報知装置の動作を示すフローチャートである。 上位装置の動作を示すフローチャートである。 上位装置における集計結果の表示例を示す図である。 図１４（Ａ）、（Ｂ）は、別の例にかかるダンパにおけるセンサの取り付け例を示す平面図である。 図１５（Ａ）、（Ｂ）は、別の例にかかるダンパにおけるセンサの取り付け例を示す平面図である。 図１６（Ａ）、（Ｂ）は、別の例にかかるダンパにおけるセンサの取り付け例を示す平面図である。 別の例にかかるダンパにおけるセンサの取り付け例を示す平面図である。

以下、この発明の実施形態について説明する。

図１は、この発明の実施形態であるモニタリングシステムの構成を示す図である。この例にかかるモニタリングシステムは、自動車が走行する高架道路橋（橋梁）の上部構造と、下部構造との間に位置する支承や支承周辺の部材が損傷した可能性が高い場合に、その旨を出力する。高架道路橋が、この発明でいう構造物に相当する。この例にかかるモニタリングシステムは、複数のセンサノード１と、複数の報知装置２と、上位装置３と、を備える。

複数のセンサノード１は、グループＰ１〜Ｐｎに分けている。各グループＰ１〜Ｐｎに属するセンサノード１は、１つであってもよいし、複数であってもよい。また、各グループＰ１〜Ｐｎに属するセンサノード１の数は、均一である必要はない。この例では、センサノード１とダンパ５とを、１対１で対応付けている。センサノード１は、後述するダンパ５の軸方向における伸縮量が、予め定めた一定量を超えたかどうかを検知する。センサノード１のグループ分けの詳細については、後述する。

報知装置２は、センサノード１のグループＰ１〜Ｐｎ毎に設けている。報知装置２は、対応するグループＰ１〜Ｐｎに属するセンサノード１との間で入出力にかかる通信を行う。

上位装置３は、高架道路橋を含む交通網を管理する道路管制センタに設置している。上位装置３は、各報知装置２との間で入出力にかかる通信を行う。

構造物である高架道路橋について説明する。図２は、高架道路橋の橋軸方向（この例では、車両の走行方向）の概略断面図である。図３は、高架道路橋の橋軸直角方向（この例では、車両の幅方向）の概略断面図である。図４は、図３において破線で囲んだ領域の拡大図である。高架道路橋の橋脚は、橋軸方向に適当な間隔で並んでいる。高架道路橋は、下部構造である橋脚と、上部構造である主桁との間に、支承が位置する。支承は、主桁を含む上部構造と、橋脚を含む下部構造との間に作用する荷重（振動）を伝達する部材である。自動車が走行する路面は、主桁の上面（橋脚側の反対面）側に設けた床版の上に形成されている。

この例では、高架道路橋の下部構造である橋脚と、報知装置２とを１対１で対応付けている。報知装置２は、図２に示すように、上部構造の側壁に取り付けている。報知装置２は、橋軸方向において、対応する橋脚と略同じ位置に取り付けている。

支承は、公知のように、下部構造である橋脚側に位置する下沓と、上部構造である主桁側に位置する上沓とを備え、下沓と上沓とが相対的に変位する部材である。支承は、下沓を橋脚の上面（上部構造に対向する面）に取り付け、上沓を橋桁の底面（下部構造に対向する面）に取り付けている。すなわち、支承は、図２、および図３に示すように、上部構造と、下部構造との間に位置する。言い換えれば、上部構造は、支承を介して下部構造の上に載置されている。図３は、支承が橋軸直角方向に３つ並んでいる場合を例示している。

なお、橋軸直角方向に並んでいる支承の数は、３つでなくてもよい。

また、下部構造である橋脚の上面には、定着台が形成されている。この定着台は、橋脚に載置されている上部構造の橋桁のいずれかの側面に対向する面を有するブロックである。

ダンパ５は、上部構造の橋桁と、下部構造の定着台との間に取り付けている。図４に示すように、ダンパ５は、伸縮する軸方向の一方の端部を橋桁に取り付け、軸方向の他方の端部を定着台に取り付けている。すなわち、ダンパ５は、軸方向の一方の端部が上部構造側に取り付けられ、軸方向の他方の端部が下部構造側に取り付けられている。ダンパ５の軸方向は、この例では橋軸直角方向に合わせている。図３は、１つの橋脚に対して、２つのダンパ５を取り付けた場合を例示している。

なお、１つの橋脚に取り付けるダンパ５の数は、２つでなくてもよい。また、定着台は、橋脚に取り付けるダンパ５の個数に応じて形成すればよい。

この例では、ダンパ５は摩擦ダンパである。摩擦ダンパについて簡単に説明しておく。摩擦ダンパは、公知のように、内筒を外筒に挿入した構成であり、内筒が外筒に対して挿入方向にスライドすることで伸縮する（例えば、http://www.aaconst.co.jp/sb/point/01.html#01参照）。摩擦ダンパの軸方向は、外筒に対する内筒の挿入方向である。外筒の内部には、軸方向に延びるロッドが取り付けられている。また、内筒の内部には、軸方向に貫通させた穴を有するダイスが取り付けられている。ダイスの穴の内径は、ロッドの外形よりも少し小さい。摩擦ダンパは、内筒を外筒に挿入したとき、ロッドがダイスの穴に嵌挿される構成である。すなわち、摩擦ダンパは、ダイスと、ロッドとの接触面において生じている摩擦力（静摩擦、または動摩擦）を超える応力が軸方向に作用しているときに伸縮する。また、摩擦ダンパは、軸方向に作用している応力がダイスと、ロッドとの接触面において生じている摩擦力未満になると、そのときの状態を保持する。

ダンパ５には、上部構造と下部構造との間で伝達される振動の大きさに応じた応力が軸方向に作用する。ダンパ５の軸方向に作用する応力は、上部構造と下部構造との間で伝達された振動が大きくなるにつれて大きくなる。

報知装置２は、センサノード１のグループＰ１〜Ｐｎ毎に設けている。また、報知装置２と、橋脚とは１対１で対応付けている。そして、センサノード１のグループＰ１〜Ｐｎと、橋脚とは１対１で対応付けている。すなわち、各報知装置２に対応するグループに属するセンサノード１は、その報知装置２が対応する橋脚に取り付けられているダンパ５の軸方向における伸縮量を検知する。

図５は、センサノードの主要部の構成を示すブロック図である。センサノード１は、制御部１１と、電源部１２と、センサ部１３と、近距離無線通信部１４とを備えている。

制御部１１は、センサノード１本体の動作を制御する。また、センサノード１は、自機を識別するノードコードを制御部１１に設けたメモリ（不図示）に記憶している。このノードコードは、例えばｎ桁のコードであり、先頭のｍ桁（ｎ＞ｍ）が対応する橋脚を示すコードである。

電源部１２は、センサノード１本体各部に動作電源を供給する。電源部１２は、センサノード１本体に内蔵している電池、外部接続しているバッテリを電力源とし、センサノード１本体各部に動作電源を供給する構成であってもよいし、内蔵、または外部接続している発電ユニットを電力源とし、センサノード１本体各部に動作電源を供給する構成であってもよい。さらには、電源部１２は、商用電源を電力源とし、センサノード１本体各部に動作電源を供給する構成であってもよい。

センサ部１３は、誘導型の近接センサ１３ａを有し、この近接センサ１３ａでダンパ５の軸方向における伸縮量が予め定めた一定量を超えたかどうかを検知する。

近接センサ１３ａは、検知対象物６ａが検知面に対向しているか、いないかを検知する。図６は、ダンパにおける近接センサの取り付け例を示す平面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）において、ダンパ５の軸方向は、左右方向である。図６（Ａ）は、ダンパの軸方向に対して垂直な方向からみた平面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示すＡ方向からみた平面図である。検知対象物取付部材６が、ダンパ５の内筒に取り付けられている。また、近接センサ１３ａを取り付けるセンサ取付部材７が、ダンパ５の外筒に取り付けられている。

図７は、検知対象物取付部材を示す平面図である。図７（Ａ）は、図６（Ａ）と同じ方向からみた平面図であり、図７（Ｂ）は、図６（Ｂ）と同じ方向からみた平面図である。検知対象物取付部材６は、図７に示すように、検知対象物６ａが取り付けられている。検知対象物取付部材６の材質は、近接センサ１３ａが検出できない材質（例えば、樹脂）である。検知対象物６ａの材質は、近接センサ１３ａが検出できる材質（例えば、金属）である。

ダンパ５を、構造物である橋桁と定着台との間に取り付けるとき、センサ取付部材７に取り付けた近接センサ１３ａの検知面の中心と、検知対象物取付部材６に取り付けた検知対象物６ａの中心とを対向させている。ダンパ５の軸方向の伸縮に応じて、近接センサ１３ａの検知面と、検知対象物６ａとの相対的な位置がダンパ５の軸方向に変化する。センサ部１３は、近接センサ１３ａが検知面と検知対象物６ａとが対向していない状態を検知することにより、ダンパ５の軸方向における伸縮量が予め定めた一定量を超えたことを検知する。この一定量は、ダンパ５の軸方向における検知対象物６ａの長さＬを変えることにより調整できる。具体的には、一定量は、ダンパ５の軸方向における検知対象物６ａの長さＬを長くするにつれて長くなる。また、ダンパ５の軸方向における検知対象物６ａの長さＬは、上部構造と下部構造との間で、支承や支承周辺の部材が損傷する可能性が高い振動が伝達されたときにおける、ダンパ５の軸方向の伸縮量に応じて定める。

なお、ここでは、誘導型の近接センサ１３ａを用いるとしたが、静電容量型や磁気式の近接センサを用いてもよい。

近距離無線通信部１４は、報知装置２との間における近距離無線通信を制御する。

図８は、報知装置の主要部の構成を示すブロック図である。報知装置２は、制御部２１と、電源部２２と、操作部２３と、表示部２４と、近距離無線通信部２５と、無線通信部２６とを備えている。

制御部２１は、報知装置２本体の動作を制御する。また、報知装置２は、自機を識別する装置コードを制御部２１に設けた不揮発性のメモリ（不図示）に記憶している。この装置コードは、例えばｍ桁のコードであり、対応する橋脚を示すコードである。

電源部２２は、報知装置２本体各部に動作電源を供給する。電源部２２は、商用電源が接続される商用電源接続端子２２ａ、およびバッテリが接続されるバッテリ接続端子２２ｂを備えている。電源部２２は、商用電源接続端子２２ａに商用電源が接続されている場合、商用電源接続端子２２ａに接続されている商用電源を電力源とし、報知装置２本体各部に動作電源を供給する。また、電源部２２は、商用電源接続端子２２ａに商用電源が接続されておらず（商用電源の停電時を含む）、バッテリ接続端子２２ｂにバッテリが接続されている場合、バッテリ接続端子２２ｂに接続されているバッテリを電力源とし、報知装置２本体各部に動作電源を供給する。

なお、電源部２２は、上述の商用電源に換えて、内蔵、または外部接続している発電ユニット等を電力源とし、報知装置２本体各部に動作電源を供給する構成としてもよい。

操作部２３は、報知装置２本体に対応する橋脚に取り付けたいずれかのダンパ５における軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えたかどうかを出力させるときに操作する確認ボタン２３ａを有している。この確認ボタン２３ａは、報知装置２本体の表面に露出しており、簡単に操作できる。

表示部２４は、報知装置２本体に対応する橋脚に設けられているいずれかのダンパ５において、軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えたことが検知された場合に点灯させる異常通知ランプ２４ａ、および報知装置２本体に対応する橋脚に設けられている全てのダンパ５において、軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えたことが検知されていない場合に点灯させる適正通知ランプ２４ｂを有している。異常通知ランプ２４ａと、適正通知ランプ２４ｂとは、発光色が異なる。例えば、異常通知ランプ２４ａの発光色は赤であり、適正通知ランプ２４ｂの発光色は青である。

近距離無線通信部２５は、対応するグループＰ１〜Ｐｎに属するセンサノード１との間における近距離無線通信を制御する。

なお、ここでは、センサノード１と報知装置２とは、入出力にかかる通信を近距離無線通信で行う構成にしているが、センサノード１と報知装置２とが有線で接続された構成であってもよい。

無線通信部２６は、上位装置３との間における入出力にかかる無線通信を制御する。

図９は、上位装置の主要部の構成を示すブロック図である。上位装置３は、制御部３１と、操作部３２と、表示部３３と、記憶部３４と、無線通信部３５と、交通網データベース３６（以下、交通網ＤＢ３６と言う。）と、を備えている。

制御部３１は、上位装置３本体の動作を制御する。

操作部３２には、キーボードやマウス等の入力デバイスが接続されている。操作部３２は、オペレータによる入力デバイスの操作に応じて、上位装置３本体に対する入力を受け付ける。

表示部３３には、液晶ディスプレイ等の表示デバイスが接続されている。表示部３３は、接続されている表示デバイスにおける画面表示を制御する。

記憶部３４は、動作時に発生したデータ等を一時的に記憶するワーキングエリアとして使用するメモリを有する。

無線通信部３５は、報知装置２との間における入出力にかかる無線通信を制御する。この例では、上位装置３と、報知装置２との間における通信を無線通信にしているが、有線による通信であってもよい。また、上位装置３と、報知装置２との間における通信は、公衆回線を利用してもよいし、インタネット等のネットワークを利用してもよい。

交通網ＤＢ３６は、この例にかかるモニタリングシステムにおいて、状態をモニタリングする高架道路橋を含む交通網の地図データを記憶している。また、この例にかかるモニタリングシステムにおいて、状態をモニタリングする高架道路橋にかかる橋脚毎に、その橋脚の地図上の位置を示すデータを記憶している。具体的には、橋脚の識別コード（この例では、報知装置２の装置コードでもある。）と、橋脚の位置を示す緯度データ、および経度データと、を対応付けて記憶している。交通網ＤＢ３６が記憶しているデータを総称して交通網データと言う。

以下、この例にかかるモニタリングシステムの動作について説明する。

図１０は、センサノードの動作を示すフローチャートである。センサノード１は、検知タイミングになると（ｓ１）、センサ部１３で検知対象のダンパ５（対応付られているダンパ５）に軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えているかどうかを検知する（ｓ２）。

センサノード１には、検知タイミングになったと判定する条件が予め設定されている。例えば、センサノード１は、
（１）前回の検知タイミングから予め定めている一定時間（数分、数秒等）経過したときや、
（２）追加的に設けた地震動による揺れを検知するセンサ（不図示）が地震動による揺れを検知したときや、
（３）近距離無線通信部１４において、対応する報知装置２側から送信されてきた検知要求を受信したとき、
に検知タイミングになったと判定する。センサノード１が検知タイミングになったと判定する条件は、上記（１）〜（３）以外の条件であってもよい。また、センサノード１が検知タイミングになったと判定する条件は、複数であってもよい。さらに、センサノード１は、ｓ２にかかる処理を常時行う構成であってもよい（この場合、ｓ１にかかる処理は不要である。）。

ｓ２では、予め定めた検知時間（例えば、数秒）にわたって、近接センサ１３ａが連続して検知対象物６ａを検知しつづけた場合、検知対象のダンパ５の軸方向の伸縮量が予め定めた一定量の範囲内であったとする検知結果を得る。また、予め定めた検知時間（例えば、数秒）において、近接センサ１３ａが連続して検知対象物６ａを検知しつづけていない場合、検知対象のダンパ５の軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えたとする検知結果を得る。

上述したように、上部構造と下部構造との間で伝達された振動が大きくなるにつれて、ダンパ５の軸方向に作用する応力が大きくなる。したがって、ダンパ５の軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えた場合、上部構造と下部構造との間で伝達された振動によって支承や支承周辺の部材が損傷した可能性が高い。すなわち、ｓ２では、支承や支承周辺の部材が損傷した可能性が高いかどうかにかかる検知結果を得ることができる。

なお、（３）の場合、報知装置２は、対応するグループに属する全てのセンサノード１に対して検知要求を一斉に送信してもよいし、特定のセンサノード１に対して検知要求を送信してもよい。

センサノード１は、近距離無線通信部１４における近距離無線通信で、センサ部１３で取得した今回の検知結果（検知対象のダンパ５における軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えたかどうか）を報知装置２に送信し（ｓ３）、ｓ１に戻る。センサノード１は、ｓ３で今回の検知結果を送信するとき、この検知結果に自機のノードコードを対応付けている。

図１１は、報知装置の動作を示すフローチャートである。報知装置２は、近距離無線通信部２５において、対応するグループに属するいずれかのセンサノード１から送信されてきた検知結果を受信すると（ｓ１１）、受信した検知結果を制御部２１に設けている不揮発性のメモリ（不図示）に記憶し（ｓ１２）、ｓ１１に戻る。報知装置２は、近距離無線通信部２５で受信した検知結果に対応づけられているノードコードによって、受信した検知結果が対応するグループに属するいずれかのセンサノード１から送信されてきたものであるかどうかを判定することができる。

制御部２１は、センサノード１毎に、そのセンサノード１から送信されてきた検知結果を２ビットで記憶する。上位ビットは、ダンパ５における軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えたことがあるかどうかを示すビットであり、下位ビットは、今回の検知結果を記憶するビットである。制御部２１は、今回受信した検知結果がダンパ５における軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えていない場合、下位ビットを０にし（この時点において下位ビットが０である場合は、０で保持する。）、上位ビットを現在の値で保持する。一方、制御部２１は、今回受信した検知結果がダンパ５における軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えていた場合、下位ビットを１にするとともに（この時点において下位ビットが１である場合は、１で保持する。）、上位ビットを１にする（この時点において上位ビットが１である場合は、１で保持する。）。

なお、センサノード１が、検知結果を上述した２ビットで記憶し、この２ビットの検知結果を報知装置２に送信する構成であってもよい。

また、報知装置２は、第１の判定タイミングになると（ｓ１３）、対応する橋脚の状態を判定する判定処理を行う（ｓ１４）。具体的には、対応する橋脚に取り付けられているいずれかのダンパ５において、軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えたことがあるかどうかを判定することにより、対応する橋脚の状態を判定する。

報知装置２には、第１の判定タイミングになったと判定する条件が予め設定されている。例えば、報知装置２は、
（１）前回の判定処理から予め定めている一定時間（１時間、数十分、数分等）経過したときや、
（２）前回の判定処理以降に、対応するグループに属する全てのセンサノード１から検知結果の受信を完了したときや、
（３）無線通信部２６において、上位装置３側から送信されてきた判定要求を受信したとき、
に判定タイミングになったと判定する。報知装置２が第１の判定タイミングになったと判定する条件は、上記（１）〜（３）以外の条件であってもよい。また、報知装置２が第１の判定タイミングになったと判定する条件は、複数であってもよい。

なお、（３）の場合、上位装置３は、全ての報知装置２に対して判定要求を一斉に送信してもよいし、特定の報知装置２に対して判定要求を送信してもよい。

ｓ１４にかかる判定処理は、制御部２１において行われる。ｓ１４では、各センサノード１について２ビットで記憶している検知結果を用い、橋脚の状態を判定する。具体的には、制御部２１は、
（１）橋脚に取り付けられている全てのダンパにおいて、これまで一度も、軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えたことがない場合、対応する橋脚の状態を適性状態と判定し、
（２）橋脚に取り付けられているいずれかのダンパ５において、軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えたことがあり、最新の検知結果では軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えていない場合、対応する橋脚の状態を第１の不適正状態と判定し、
（３）橋脚に取り付けられているいずれかのダンパ５において、軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えたことがあり、最新の検知結果でも軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えている場合、対応する橋脚の状態を第２の不適正状態と判定する。

なお、ｓ１４では、橋脚に取り付けられている１つのダンパ５が、軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えたことがあり、最新の検知結果では軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えていない状態であり、且つ他の１つのダンパ５が、軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えたことがあり、最新の検知結果では軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えていない状態である場合には、第２の不適正状態であると判定する。

報知装置２は、無線通信部２６における無線通信で、ｓ１４にかかる判定処理の判定結果を上位装置３に送信し（ｓ１５）、ｓ１１に戻る。適正状態は、支承が損傷している可能性が低いと推定される状態であり、第１の不適正状態、および第２の不適正状態は、支承や支承周辺の部材が損傷している可能性が高いと推定される状態である。報知装置２は、ｓ１５で判定結果を送信するとき、この判定結果に自機の装置コード（すなわち、橋脚を示すコード）を対応付けている。

また、報知装置２は、第２の判定タイミングになったと判定すると、対応するグループに属する全てのセンサノード１に対して検知要求の一斉送信を行う（ｓ１６、ｓ１７）。報知装置２は、確認ボタン２３ａが操作されたときに、ｓ１６で第２の判定タイミングになったと判定する。例えば、地震の発生後に、路面の段差や陥没等の状況を確認に来た保守員が確認ボタン２３ａを操作したときに、報知装置２は第２の判定タイミングになったと判定する。

報知装置２は、ｓ１７で検知要求の一斉送信を行うと、予め定めた一定時間経過するのを待つ（ｓ１８）。この一定時間は、センサノード１が上述したｓ２、ｓ３にかかる処理を行うのに必要な時間よりも、少し長い。すなわち、報知装置２は、ｓ１８において、対応するグループに属する各センサノード１から検知結果が送信されてくるのを待っている。

報知装置２は、ｓ１８で予め定めた一定時間経過したと判定すると、対応する橋脚に取り付けられているいずれかのダンパ５において、軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えたことがあるかどうかを判定する判定処理を行う（ｓ１９）。ｓ１９にかかる判定処理は、上述したｓ１４にかかる判定処理とほぼ同じであるが、ｓ１８で一定時間経過するのを待っている間に、対応するグループに属する全てのセンサノード１から検知結果が送信されてこなかった場合、上述した第２の不適正状態と判定する。すなわち、ｓ１９では、いずれかのセンサノード１（検知結果が送信されてこなかったセンサノード１）が損傷している可能性が高いことから、支承が損傷している可能性が高いと判断するようにしている。

報知装置２は、ｓ１９にかかる判定処理が完了すると、今回の判定結果を表示部２４において表示する（ｓ２０）。具体的には、判定結果が適正状態である場合、表示部２４は、異常通知ランプ２４ａを消灯し、適正通知ランプ２４ｂを点灯する。反対に、判定結果が第１の不適正状態、または第２の不適正状態である場合、表示部２４は、異常通知ランプ２４ａを点灯し、適正通知ランプ２４ｂを消灯する。したがって、保守員は、確認ボタン２３ａを操作した報知装置２に対応する橋脚に取り付けられている支承が損傷している可能性が高く、支承を目視確認する必要があるかどうかの確認が簡単に行える。

なお、表示部２４は、第１の不適正状態と、第２の不適正状態とを区別して表示できるように、異常通知ランプ２４ａを２つ設けた構成にしてもよい。

また、報知装置２は、ｓ１９にかかる判定処理の判定結果を上位装置３に送信し（ｓ２１）、ｓ１１に戻る。ｓ２１は、ｓ１５と同じ処理である。

このように、ダンパ５の軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えたかどうかを検知するという簡単な構成で、構造物における上部構造と下部構造との間で伝達された振動がある程度の大きさを超えた箇所（すなわち、上部構造と下部構造との間に位置する支承や支承周辺の部材が損傷した可能性が高い箇所）を適正に検知することができる。

また、保守員は、地震によって停電が発生していた地域の報知装置２であっても、バッテリ接続端子２２ｂに携帯しているバッテリを接続し、確認ボタン２３ａを操作することにより、この報知装置２に上述したｓ１６〜ｓ２１の処理を行わせ、対応する橋脚に取り付けられている支承や支承周辺の部材が損傷しているかどうかを確認することができる。

また、報知装置２は、バッテリ接続端子２２ｂにバッテリが接続されたときに、ｓ１６で第２の判定タイミングになったと判定する構成にしてもよい。このようにすれば、保守員は、確認ボタン２３ａを操作しなくても、対応する橋脚に取り付けられている支承や支承周辺の部材が損傷しているかどうかを確認することができる。

また、上記の例では、報知装置２は、ｓ１９にかかる判定処理の判定結果を視覚により確認できる形態（異常通知ランプ２４ａ、および適正通知ランプ２４ｂの点灯状態）で出力する構成であるとしたが、判定結果を音声メッセージ（聴覚により確認できる形態）で出力する構成にしてもよいし、判定結果をメッセージで表示する構成にしてもよい。判定結果を出力する形態は、保守員が視覚、または聴覚で確認できる形態であれば、どのような形態であってもよい。

なお、報知装置２は、上述したｓ１７、ｓ１８にかかる処理をなくし、ｓ１９にかかる処理を、ｓ１４と同じ処理にしてもよい。

図１２は、上位装置の動作を示すフローチャートである。上位装置３は、無線通信部３５において、いずれかの報知装置２から送信されてきた判定結果を受信すると（ｓ３１）、受信した判定結果を記憶部３４に記憶し（ｓ３２）、ｓ３１に戻る。ｓ３２では、受信した判定結果を、この判定結果を送信してきた報知装置２の装置コードに対応づけて記憶する。

また、上位装置３は、判定結果の集計開始要求があると（ｓ３３）、記憶部３４に記憶している各報知装置２から通知された判定結果を集計する集計処理を行う（ｓ３４）。オペレータは、操作部３２で所定の入力操作を行うことにより、上位装置３に対してｓ３３にかかる集計開始要求の入力が行える。

ｓ３４では、記憶部３４に記憶している最新の判定結果に基づき、橋脚を上述した適正状態、第１の不適正状態、または第２の不適正状態の３つのグループに分類する。そして、交通網ＤＢ３６に記憶している交通網データを用い、交通網において、自動車の走行を禁止する区間（通行止めにする区間）、および自動車の走行を禁止しない区間（通行止めにしない区間）を判断する。道路網は、道路網に設けられているインタチェンジや、ジャンクションによって、複数の区間に分割される。自動車の走行を禁止する区間は、その区間内に位置する橋脚の中に第１の不適正状態、または第２の不適正状態である橋脚が存在する区間である。自動車の走行を禁止しない区間は、その区間内に位置する全ての橋脚が適正状態である区間である。

上位装置３は、ｓ３４にかかる集計処理の集計結果を出力し（ｓ３５）、ｓ３１に戻る。ｓ３５では、例えば、図１３に示すように、交通網において、通行止めにする区間と、通行止めにしない区間と、を区別したマップを表示部３３に接続されている液晶ディスプレイ等の表示デバイスに表示する。図１３において、実線で示す区間が自動車の走行を禁止しない区間であり、破線で示す区間が自動車の走行を禁止する区間である。

したがって、オペレータは、上位装置３がｓ３５で表示部３３に表示したマップによって、交通網において、自動車の走行を禁止する区間、および自動車の走行を禁止しない区間の確認が簡単に行える。

なお、ｓ３５では、支承や支承周辺の部材が損傷している可能性が高い橋脚の一覧表を、表示部３３に接続されている液晶ディスプレイ等の表示デバイスに表示してもよい。

また、上記の例では、ダンパ５の軸方向における伸縮量が予め定めた一定量を超えたかどうかを誘導型の近接センサ１３ａで検知するとしたが、図１４〜図１７に示す構成で、ダンパ５の軸方向における伸縮量が予め定めた一定量を超えたかどうかを検知する構成にしてもよい。図１４〜図１７では、センサや検知対象物を取り付ける部材の図示を省略している。

図１４（Ａ）は、ダンパの軸方向に対して垂直な方向からみた平面図であり、図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）に示すＡ方向からみた平面図である。図１４に示す構成は、超音波式の限定反射形センサ５０をダンパ５の内筒に取り付け、超音波式の限定反射形センサ５０が検知する検知対象物５１をダンパ５の外筒に取り付けた構成である。超音波式の限定反射形センサ５０と、検知対象物５１との距離は、ダンパ５における軸方向の伸縮量に応じて変化する。

超音波式の限定反射形センサ５０は、超音波を送出し、予め設定した検知範囲内に位置する検知対象物５１からの反射波を検出するセンサである。超音波式の限定反射形センサ５０は、検知対象物５１を検知できる範囲（検知面から検知対象物５１までの距離の範囲）を設定できる。すなわち、超音波式の限定反射形センサ５０が、送出した超音波にかかる反射波を検出したときには、検知対象物５１が予め設定した検知範囲内に位置し、送出した超音波にかかる反射波を検出しなかったときには、検知対象物５１が予め設定した検知範囲内に位置しない。

超音波式の限定反射形センサ５０、および検知対象物５１は、ダンパ５の軸方向における伸縮量が予め定めた一定量の範囲内であるとき、超音波式の限定反射形センサ５０が検知対象物５１を検知でき、ダンパ５の軸方向における伸縮量が予め定めた一定量の範囲内でないとき、超音波式の限定反射形センサ５０が検知対象物５１を検知できないようにダンパ５に取り付けている。したがって、センサ部１３は、超音波式の限定反射形センサ５０によって、ダンパ５の軸方向における伸縮量が予め定めた一定量を超えたかどうかを検知することができる。

なお、超音波式の限定反射形センサ５０をダンパ５の外筒に取り付け、検知対象物５１をダンパ５の内筒に取り付けてもよい。

また、図１５（Ａ）は、ダンパの軸方向に対して垂直な方向からみた平面図であり、図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）に示すＡ方向からみた平面図である。図１５に示す構成は、光電式の限定反射形センサ５２をダンパ５の内筒に取り付け、光電式の限定反射形センサ５２が検知する検知対象物５３をダンパ５の外筒に取り付けた構成である。光電式の限定反射形センサ５２と、検知対象物５３との距離は、ダンパ５における軸方向の伸縮量に応じて変化する。

光電式の限定反射形センサ５２は、光ビームを送出し、予め設定した検知範囲内に位置する検知対象物５３からの反射光を検出するセンサである。光電式の限定反射形センサ５２は、検知対象物５３を検知できる範囲（検知面から検知対象物５３までの距離の範囲）を設定できる。すなわち、光電式の限定反射形センサ５２が、送出した光ビームにかかる反射光を検出したときには、検知対象物５３が予め設定した検知範囲内に位置し、送出した光ビームにかかる反射光を検出しなかったときには、検知対象物５３が予め設定した検知範囲内に位置しない。

光電式の限定反射形センサ５２、および検知対象物５３は、ダンパ５の軸方向における伸縮量が予め定めた一定量の範囲内であるとき、光電式の限定反射形センサ５２が検知対象物５３を検知でき、ダンパ５の軸方向における伸縮量が予め定めた一定量の範囲内でないとき、光電式の限定反射形センサ５２が検知対象物５３を検知できないようにダンパ５に取り付けている。したがって、センサ部１３は、光電式の限定反射形センサ５２によって、ダンパ５の軸方向における伸縮量が予め定めた一定量を超えたかどうかを検知することができる。

なお、光電式の限定反射形センサ５２をダンパ５の外筒に取り付け、検知対象物５３をダンパ５の内筒に取り付けてもよい。

また、図１６（Ａ）は、ダンパの軸方向に対して垂直な方向からみた平面図であり、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）に示すＡ方向からみた平面図である。図１６に示す構成は、光電式の限定反射形センサ５４をダンパ５の外筒に取り付けた構成である。この例では、光電式の限定反射形センサ５４は、ダンパ５の内筒の端部（ダンパ５の一部）を検知する。すなわち、光電式の限定反射形センサ５４が検知するダンパ５の内筒の端部が、上述した検知対象物５３に相当する。

この例では、光電式の限定反射形センサ５４は、ダンパ５の軸方向における伸縮量が予め定めた一定量の範囲内であるとき、ダンパ５の内筒の端部を検知でき、ダンパ５の軸方向における伸縮量が予め定めた一定量の範囲内でないとき、ダンパ５の内筒の端部を検知できないようにダンパ５の外筒に取り付けている。したがって、センサ部１３は、光電式の限定反射形センサ５４によって、ダンパ５の軸方向における伸縮量が予め定めた一定量を超えたかどうかを検知することができる。また、検知対象物を必要としないので、構成を簡単にできる。

なお、光電式の限定反射形センサ５４は、ダンパ５の内筒に取り付け、ダンパ５の外筒の端部（ダンパ５の一部）を検知するようにしてもよい。

図１７は、ダンパの軸方向に対して垂直な方向からみた平面図である。図１７に示す構成は、センサ部１３において、ダンパ５の周辺に配置した画像センサ５５により撮像したダンパ５の画像を処理し、このダンパ５の軸方向における伸縮量を検知する構成である。したがって、この構成でも、ダンパ５の軸方向における伸縮量が予め定めた一定量を超えたかどうかを検知することができる。

また、この構成では、ダンパ５の軸方向における伸縮量を検知することができるので、伸縮量を予め定めた複数段階のレベルで区分しておき、ダンパ５の軸方向における伸縮量が予め定めた一定量を超えたときには、今回検知したダンパ５の軸方向における伸縮量が該当するレベルを判断し、このレベルも報知装置２に送信するようにしてもよい。

また、センサ部１３は、画像センサ５５を用いないで、超音波式や光学式の測距センサを用いて、ダンパ５の軸方向における伸縮量（センサの検知面と、検知対象物との距離）を検知する構成としてもよい。

また、上記の例では、報知装置２に対応付ける橋脚を１つとしたが、隣接する複数の橋脚を対応付けてもよい。このようにすれば、必要な報知装置２の台数が抑えられる。また、上記の例では、報知装置２は、側壁に取り付けるとしたが、対応する橋脚の周辺であれば、側壁に限らず、他の場所に取り付けてもよい。

また、上記の例では、ダンパ５は、軸方向を橋軸直角方向に合わせているとしたが、軸方向を橋軸方向にしてもよいし、橋軸直角方向と平行の角度から橋軸方向の角度までの範囲に合わせてもよいし、構造物の鉛直方向に合わせてもよい。

また、上記の例では、ダンパ５は、摩擦ダンパであるとしたが、粘性ダンパ、粘弾性ダンパを用いてもよい。

また、上記の例におけるセンサノード１と報知装置２とを１つの筐体で構成してもよい。

また、上記の例では、構造物として高架道路橋（橋梁）を例にして説明したが、ビル等の橋梁以外の構造物であっても、本願発明は適用できる。

１…センサノード
２…報知装置
３…上位装置
５…ダンパ
６…検知対象物取付部材
６ａ、５１、５３…検知対象物
７…センサ取付部材
１１…制御部
１２…電源部
１３…センサ部
１３ａ…近接センサ
１４…近距離無線通信部
２１…制御部
２２…電源部
２２ａ…商用電源接続端子
２２ｂ…バッテリ接続端子
２３…操作部
２３ａ…確認ボタン
２４…表示部
２４ａ…異常通知ランプ
２４ｂ…適正通知ランプ
２５…近距離無線通信部
２６…無線通信部
３１…制御部
３２…操作部
３３…表示部
３４…記憶部
３５…無線通信部
３６…交通網データベース（交通網ＤＢ）
５０…超音波式の限定反射形センサ
５２、５４…光電式の限定反射形センサ
５５…画像センサ

Claims (4)

1. 軸方向に伸縮可能に構成され、上部構造を下部構造の上に支承を介して載置した構造物に対して、前記軸方向の一端が前記構造物の前記上部構造側に取り付けられ、且つ前記軸方向の他端が前記構造物の前記下部構造側に取り付けられたダンパと、
   前記ダンパにおける前記軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えているかどうかを検知する検知部と、
   前記ダンパにおける前記軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えていることが前記検知部によって検知された場合、その旨を出力する出力部と、を備え、
   前記ダンパは、内筒を外筒に対して前記軸方向にスライド可能に挿入した構成であり、
   前記検知部は、センサを有し、前記ダンパにおける前記軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えていないとき、前記センサが前記ダンパの一部を検知し、且つ前記ダンパにおける前記軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えているとき、前記センサが前記ダンパの一部を検知しないように、前記センサを前記内筒、または前記外筒の一方に取り付けている、異常検知装置。
2. 前記検知部は、前記ダンパにおける前記軸方向の伸縮量を予め定めた複数段階のレベルで計測し、
   前記出力部は、前記検知部によって計測された、前記ダンパにおける前記軸方向の伸縮量のレベルを出力する、請求項１に記載の異常検知装置。
3. 前記出力部は、前記検知部が前記ダンパにおける前記軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えていることを検知した後に、前記ダンパにおける前記軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えていないことを検知したときも、前記ダンパにおける前記軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えていることが前記検知部によって検知されたことを出力する、請求項１、または２に記載の異常検知装置。
4. 前記出力部は、
   前記検知部が前記ダンパにおける前記軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えていることを検知した後に、前記ダンパにおける前記軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えていないことを検知した第１状態と、
   前記検知部が前記ダンパにおける前記軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えていることを検知した後に、前記ダンパにおける前記軸方向の伸縮量が予め定めた一定量を超えていないことを検知していない第２状態と、を区別して出力する、請求項１〜３のいずれかに記載の異常検知装置。

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