JP6830556B1 - Strut damage detection system, detector, and strut damage detection method - Google Patents
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Abstract
【課題】風力による支柱そのものの揺れについて監視することにより、支柱の損傷を、より正しく認識することを目的とする。【解決手段】本発明の支柱損傷の検出装置５０は、自然の風が支柱に当たったことによって支柱そのものが揺れたことによる振動情報を取得する加速度センサ５１および振動情報取得部６１と、振動情報を変換したスペクトル情報を記憶するメモリ５２と、スペクトル形状の変化の把握に供されるためにスペクトル情報を外部装置に対して提供する情報出力部６４と、を備えた。【選択図】図３PROBLEM TO BE SOLVED: To more accurately recognize damage to a support column by monitoring the shaking of the support column itself due to wind power. SOLUTION: The support column damage detection device 50 of the present invention includes an acceleration sensor 51 and a vibration information acquisition unit 61 for acquiring vibration information due to the support column itself shaking due to a natural wind hitting the support column, and vibration information. A memory 52 for storing the converted spectrum information and an information output unit 64 for providing the spectrum information to an external device for grasping the change in the spectrum shape are provided. [Selection diagram] Fig. 3
Description
本発明は、支柱損傷検知システム、支柱損傷の検出装置、および支柱損傷検知方法に関する。 The present invention relates to a strut damage detection system, a strut damage detection device, and a strut damage detection method.
電柱や照明柱、風力発電装置などの倒壊事故を未然に防ぐため、従来、種々の検討がなされている。
例えば特許文献１では、加速度センサにより、風力発電装置の固有振動数の変化を検出して風力発電装置の異常有無を検知している。より詳しくは、「状態監視装置８０は、風力発電装置１０の固有振動数を検出し、設備設置当初からの固有振動数の変化（低下）を監視することによって、金属疲労等によりタワー１００に生じた亀裂や結合要素（ボルトや溶接等）の損傷等に起因する機械強度（剛性）の低下が生じているか否かを検知する。風力発電装置１０の固有振動数の検出については、状態監視装置８０は、振動センサ７０，７２によって検出される振動波形の周波数分析を行ない、その周波数分析結果に基づいて固有振動数を検出する。」とある（００２９段落）。
また、特許文献２では、電柱にかかる加速度を計測し、広域に散在した多数の電柱から計測データを効率的に収集し、傾斜の発生を早期に検出するためのシステムが開示されている。
さらに、特許文献３では、センサの近くを車で通ることによりセンサが保持しているデータを取集するシステムにおいて、効率よくデータを集めるために経路などを検討したシステムが記載されている。
In order to prevent the collapse of utility poles, lighting poles, wind power generators, etc., various studies have been conducted in the past.
For example, in Patent Document 1, the acceleration sensor detects a change in the natural frequency of the wind power generation device to detect the presence or absence of an abnormality in the wind power generation device. More specifically, "The condition monitoring device 80 detects the natural frequency of the wind power generation device 10 and monitors the change (decrease) of the natural frequency from the initial installation of the equipment, so that the tower 100 is caused by metal fatigue or the like. Detects whether the mechanical strength (rigidity) has decreased due to cracks or damage to connecting elements (bolts, welding, etc.). For the detection of the natural frequency of the wind power generator 10, a condition monitoring device Reference numeral 80 denotes a frequency analysis of the vibration waveform detected by the vibration sensors 70 and 72, and the natural frequency is detected based on the frequency analysis result ”(paragraph 0029).
Further, Patent Document 2 discloses a system for measuring the acceleration applied to utility poles, efficiently collecting measurement data from a large number of utility poles scattered over a wide area, and detecting the occurrence of inclination at an early stage.
Further, Patent Document 3 describes a system for collecting data held by a sensor by passing by a car near the sensor, in which a route or the like is examined in order to efficiently collect the data.
また、非特許文献１では、腐食した道路照明柱の風振動による疲労損傷度に着目し、まず、疲労損傷度の算出に必要な、１次固有振動数、１次減衰比を求める加速度センサと加振方法を検討している。そして、実際に腐食した道路照明柱による疲労試験を行ない、疲労強度等級の明確化を行なっている。これにより、腐食進行により道路照明柱の疲労強度が著しく低下し、疲労損傷による倒壊リスクが高まることを検証している。 Further, in Non-Patent Document 1, focusing on the degree of fatigue damage caused by wind vibration of a corroded road lighting column, first, an acceleration sensor for obtaining the primary natural frequency and the primary attenuation ratio required for calculating the degree of fatigue damage. We are considering a vibration method. Then, a fatigue test is conducted using an actually corroded road lighting column to clarify the fatigue intensity grade. As a result, it has been verified that the fatigue intensity of road lighting columns is significantly reduced due to the progress of corrosion, and the risk of collapse due to fatigue damage is increased.
支柱の一つとして道路照明柱があるが、日本全国で管理されている道路照明柱は、約３５０万基存在している。この道路照明柱に代表される支柱は、根元の腐食や疲労損傷が原因で、倒壊する事例が多数、報告されている。かかる倒壊を未然に防止するために、従来、各種検査方法が検討されている。
しかしながら、現在の検査方法は、例えば超音波探傷が主流であり、検査に多くの時間を要するとともに、場合によっては地面の掘削が必要になるなど、費やすコストは膨大となる。
また、この超音波探傷以外にも、上記非特許文献１などに示されるように打撃やロープ牽引などによる加振など、人的外力から得られた加速度応答値を用いて損傷を推測する研究がなされているが、実際に多数の電柱や照明柱などの検証を行なうには、非常に多くの手間と時間、および費用が必要となる。
さらに、特許文献１によれば、風力発電装置における状態の変化を監視して機械強度の低下を見ているが、ここでは、風力発電にてナセルの回転に伴う振動を検出して振動の分析を行なうことに留まる。そのために、実際に回転して振動を生じる風力発電については監視が可能であるが、稼働物を有しない支柱に対して、その状態を監視することはできない。
There is a road lighting pillar as one of the pillars, but there are about 3.5 million road lighting pillars managed all over Japan. It has been reported that many cases of pillars represented by road lighting pillars collapse due to corrosion at the roots and fatigue damage. Conventionally, various inspection methods have been studied in order to prevent such collapse.
However, the current inspection method is mainly ultrasonic flaw detection, for example, it takes a lot of time for inspection, and in some cases, excavation of the ground is required, so that the cost is enormous.
In addition to this ultrasonic flaw detection, as shown in Non-Patent Document 1 and the like, research on estimating damage using acceleration response values obtained from external human force such as vibration by striking or rope traction has been conducted. However, in order to actually verify a large number of utility poles and lighting poles, a great deal of labor, time, and cost are required.
Further, according to Patent Document 1, the change in the state of the wind power generation device is monitored to see the decrease in mechanical strength. Here, the vibration accompanying the rotation of the nacelle is detected by the wind power generation and the vibration is analyzed. Stay on doing. Therefore, it is possible to monitor the wind power generation that actually rotates and generates vibrations, but it is not possible to monitor the state of the columns that do not have moving objects.
本発明は、風力による支柱そのものの揺れについて監視することにより、支柱の損傷を、より正しく認識することを目的とする。 An object of the present invention is to more accurately recognize damage to a strut by monitoring the shaking of the strut itself due to wind power.
請求項１に記載された発明は、支柱の根元より高い位置となる設置箇所に取り付けられ風振動で得られる当該支柱の振動情報を測定する検出装置を用いて、予め定められた時間領域にて自然の風が当該支柱に当たったことのみによって当該支柱そのものが揺れたことによる振動情報を取得する取得手段と、前記振動情報または当該振動情報の変換情報を記憶する記憶手段と、前記振動情報または前記変換情報から、固有振動数の履歴変化を把握する把握手段と、把握された前記履歴変化から前記支柱の異常に関する情報を出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする支柱損傷検知システムである。
請求項２に記載された発明は、前記検出装置は、複数の前記支柱に対して当該支柱毎の設置高さとなる設置箇所に取り付けられ、前記把握手段により把握する前記履歴変化は、前記支柱に生じた損傷による固有振動数のずれから生じるスペクトル形状の経時変化であることを特徴とする請求項１記載の支柱損傷検知システムである。
請求項３に記載された発明は、前記振動情報または前記変換情報は、自然の風の風速が予め定められた値より強い、または自然の風に伴う振動があらかじめ定められた値より大きい、ことにより得られること、を特徴とする請求項１記載の支柱損傷検知システムである。
請求項４に記載された発明は、平時にて別個の固有振動数を有する異なる種類の複数の前記支柱の各々に前記検出装置が取り付けられ、前記取得手段および前記記憶手段は、前記複数の前記支柱の各々に設けられることを特徴とする請求項１記載の支柱損傷検知システムである。
請求項５に記載された発明は、前記検出装置は、２方向以上の多軸のうち少なくとも１方向の軸の加速度を検出すること、を特徴とする請求項４記載の支柱損傷検知システムである。
請求項６に記載された発明は、支柱の根元より高い位置となる設置箇所に取り付けられ風振動で得られる当該支柱の振動情報を測定する検出装置であって、予め定められた時間領域にて自然の風が前記支柱に当たったことのみによって当該支柱そのものが揺れたことによる振動情報を取得する取得手段と、前記振動情報、または当該振動情報からの周波数分析情報、を記憶する記憶手段と、スペクトル形状の変化の把握に供されるために前記振動情報または前記周波数分析情報を外部装置に対して提供する提供手段と、を備えたことを特徴とする検出装置である。
請求項７に記載された発明は、前記提供手段は、前記支柱または前記検出装置を一意に識別できる識別情報を、前記振動情報または前記周波数分析情報とともに前記外部装置に対して提供すること、を特徴とする請求項６記載の検出装置である。
請求項８に記載された発明は、１または複数のプロセッサにより実現される支柱損傷検知方法であって、支柱の根元より高い位置となる設置箇所に取り付けられ風振動で得られる当該支柱の振動情報を測定する検出装置を用いて、予め定められた時間領域にて自然の風が当該支柱に当たったことのみによって当該支柱そのものが揺れたことによる時系列加速度を、当該支柱に備えられた加速度センサから取得し、前記時系列加速度に対して高速フーリエ変換を施してスペクトル情報を取得し、複数の時点で取得された前記スペクトル情報から、スペクトル形状の履歴変化を把握し、把握された前記履歴変化に関する情報を出力することを特徴とする支柱損傷検知方法である。
The invention according to claim 1 is attached to an installation location higher than the base of the support column and uses a detection device for measuring vibration information of the support column obtained by wind vibration in a predetermined time region. An acquisition means for acquiring vibration information due to the support itself shaking only when the natural wind hits the support, a storage means for storing the vibration information or conversion information of the vibration information, and the vibration information or A strut damage detection system including a grasping means for grasping a history change of a natural frequency from the conversion information and an output means for outputting information on an abnormality of the strut from the grasped history change. Is.
According to the second aspect of the present invention, the detection device is attached to a plurality of columns at an installation location having an installation height for each column, and the historical change grasped by the grasping means is transmitted to the columns. The support column damage detection system according to claim 1, wherein the spectral shape changes with time due to a shift in the natural frequency due to the damage caused.
According to the third aspect of the present invention, the vibration information or the conversion information is such that the wind speed of the natural wind is stronger than the predetermined value, or the vibration accompanying the natural wind is larger than the predetermined value. The support column damage detection system according to claim 1, wherein the support can be obtained by the above method.
In the invention described in claim 4, the detection device is attached to each of a plurality of different types of columns having different natural frequencies in normal times, and the acquisition means and the storage means are the plurality of said. The support column damage detection system according to claim 1, wherein the support column is provided on each of the columns.
The invention according to claim 5 is the support column damage detection system according to claim 4, wherein the detection device detects acceleration in at least one of two or more axes. ..
The invention according to claim 6 is a detection device attached to an installation location higher than the root of the support column and measuring vibration information of the support column obtained by wind vibration, in a predetermined time region. An acquisition means for acquiring vibration information due to the vibration of the support column itself swaying only when the natural wind hits the support column, and a storage means for storing the vibration information or frequency analysis information from the vibration information. The detection device is provided with a means for providing the vibration information or the frequency analysis information to an external device in order to be used for grasping a change in the spectral shape.
According to a seventh aspect of the present invention, the providing means provides the external device with identification information that can uniquely identify the support column or the detecting device together with the vibration information or the frequency analysis information. The detection device according to claim 6, which is a feature.
The invention according to claim 8 is a support column damage detection method realized by one or a plurality of processors, and vibration information of the support column obtained by wind vibration attached to an installation location located higher than the base of the support column. Accelerometers provided on the struts to measure the time-series acceleration caused by the struts themselves swaying only when the natural wind hits the struts in a predetermined time region using a detection device that measures Obtained from the above, and subjected to high-speed Fourier transformation on the time-series acceleration to acquire spectral information, and from the spectral information acquired at a plurality of time points, the historical change of the spectral shape is grasped, and the grasped historical change It is a support column damage detection method characterized by outputting information about.
本発明によれば、風力による支柱そのものの揺れについての監視により、支柱の損傷を、より正しく認識することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to more accurately recognize the damage of the support column by monitoring the shaking of the support column itself due to the wind power.
〔支柱損傷検知システム１のハードウェア構成〕
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態が適用される支柱損傷検知システム１のハードウェア構成を示す図である。
支柱損傷検知システム１は、サーバとして機能するセンタ装置１０と、道路脇や街中などの各種地域に配置される支柱４０と、支柱４０に取付けられ支柱に生じた振動情報を取得する検出装置５０と、を備えている。また、検出装置５０にて得られた振動情報を収集する収集装置７０と、各種の支柱４０を管理する端末装置８０とを備えている。センタ装置１０、収集装置７０、および端末装置８０は、有線または無線のネットワーク９０を介して接続されている。
[Hardware configuration of support column damage detection system 1]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a hardware configuration of a support column damage detection system 1 to which the present embodiment is applied.
The support column damage detection system 1 includes a center device 10 that functions as a server, a support column 40 that is arranged in various areas such as roadsides and towns, and a detection device 50 that is attached to the support column 40 and acquires vibration information generated on the support column. , Is equipped. Further, it includes a collecting device 70 that collects vibration information obtained by the detecting device 50, and a terminal device 80 that manages various columns 40. The center device 10, the collecting device 70, and the terminal device 80 are connected via a wired or wireless network 90.
図１に示す支柱損傷検知システム１では、支柱４０として、照明灯に用いられる照明灯支柱４０−１、道路脇などに設置される道路反射鏡などの各種機能構造物に用いられる構造物支柱４０−２、電線やケーブル類が張り巡らされる電力柱（電柱）や電信柱などの支柱４０−３、および案内標識に用いられる支柱である標識支柱４０−４が示されている。本件の支柱損傷検知システム１にて検査対象となる支柱４０としては、その他の各種支柱を含めることができる。 In the support pole damage detection system 1 shown in FIG. 1, the support pole 40 is a structure support pole 40 used for various functional structures such as an illumination light support pole 40-1 used for an illumination light and a road reflector installed on the side of a road. -2, Posts 40-3 such as power poles (telephone poles) and telegraph poles on which electric wires and cables are stretched, and sign pillars 40-4 which are pillars used for guide signs are shown. As the support column 40 to be inspected by the support column damage detection system 1 of the present case, various other columns can be included.
情報収集のための収集装置７０は、例えば、営業車両や社有車などの各種車両に搭載されて構成することができる。例えば、収集装置７０が搭載された車両は、検出装置５０が設置された支柱４０の付近の道路を、定期的または不定期に移動する。この移動の際に、収集装置７０は、例えばブルートゥース（登録商標）などの近距離無線通信を介して検出装置５０と通信を行ない、検出装置５０および/または支柱４０の識別情報と、検出装置５０にて検出され記憶されている振動情報に関する情報を取得する。 The collecting device 70 for collecting information can be mounted on various vehicles such as a commercial vehicle and a company-owned vehicle. For example, the vehicle equipped with the collecting device 70 moves regularly or irregularly on the road near the support column 40 in which the detecting device 50 is installed. During this movement, the collecting device 70 communicates with the detection device 50 via short-range wireless communication such as Bluetooth (registered trademark), and the identification information of the detection device 50 and / or the support column 40 and the detection device 50. Acquires information on vibration information detected and stored in.
ネットワーク９０は、各システム及び装置の間のデータ通信に用いられる通信ネットワークであれば特に限定されず、例えばＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）、インターネットなどを例示することができる。データ通信に用いられる通信回線は、有線か無線かを問わず、これらを併用しても良い。また、ゲートウェイ装置やルータ等の中継装置を用い、複数のネットワークや通信回線を介して各装置を接続するように構成しても良い。 The network 90 is not particularly limited as long as it is a communication network used for data communication between each system and device, and examples thereof include LAN (Local Area Network), WAN (Wide Area Network), and the Internet. The communication line used for data communication may be a combination of these, regardless of whether it is wired or wireless. Further, a relay device such as a gateway device or a router may be used to connect each device via a plurality of networks or communication lines.
図２は、センタ装置１０のハードウェア構成を示す図である。
センタ装置１０は、例えばデスクトップＰＣやノートＰＣなどであるコンピュータ装置２０と、取得した各種情報が記憶されるデータベース（ＤＢ）３０とで構成される。センタ装置１０のコンピュータ装置２０は、装置全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）である制御部２１と、演算に際して作業エリアとして用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ２２と、プログラムや各種設定データなどの記憶に用いられるＨＤＤ（Hard Disk Drive）や半導体メモリ等の記憶装置である記憶部２３と、を有している。また、ネットワーク９０を介してデータの送受信を行なう通信部２４を有している。更に、ユーザからの入力操作を受け付けるキーボード、ポインティングデバイス、タッチパネルなどの操作部２５と、ユーザに対して画像やテキスト情報などを表示する液晶ディスプレイなどからなる表示部２６と、表示部２６を制御する表示制御部２７とを有している。尚、各ハードウェアは、筐体を一つにするものとは限らない。また、コンピュータ装置２０にデータベース（ＤＢ）３０が一体として設けられる態様もある。
FIG. 2 is a diagram showing a hardware configuration of the center device 10.
The center device 10 is composed of a computer device 20 such as a desktop PC or a notebook PC, and a database (DB) 30 in which various acquired information is stored. The computer device 20 of the center device 10 includes a control unit 21 which is a CPU (Central Processing Unit) that controls the entire device, a memory 22 such as a RAM (Random Access Memory) used as a work area for calculation, and programs and various settings. It has an HDD (Hard Disk Drive) used for storing data and the like, and a storage unit 23 which is a storage device such as a semiconductor memory. It also has a communication unit 24 that transmits and receives data via the network 90. Further, it controls an operation unit 25 such as a keyboard, a pointing device, and a touch panel that accepts input operations from the user, a display unit 26 including a liquid crystal display that displays images and text information to the user, and a display unit 26. It has a display control unit 27. It should be noted that each hardware does not always have one housing. In addition, there is also an embodiment in which the database (DB) 30 is integrally provided in the computer device 20.
なお、収集装置７０は例えば汎用型のコンピュータを備え、コンピュータ装置２０と同様なハードウェア構成を有している。収集装置７０は、コンピュータ装置２０と同様なハードウェア構成に加え、検出装置５０からの信号を効果的に受信するための受信アンテナ（図示せず）を備えている。 The collecting device 70 includes, for example, a general-purpose computer, and has the same hardware configuration as the computer device 20. The collecting device 70 has a hardware configuration similar to that of the computer device 20, and also includes a receiving antenna (not shown) for effectively receiving a signal from the detecting device 50.
端末装置８０は、電柱を管理する団体のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）や、電気会社が管理するＰＣ、標識や信号機などを管理する団体のＰＣなどであり、コンピュータ装置２０と同様なハードウェア構成を有している。センタ装置１０から得られた情報をもとに、各会社や団体などが、自ら所有する支柱４０の状態を把握・管理する。 The terminal device 80 is a personal computer (PC) of an organization that manages utility poles, a PC managed by an electric company, a PC of an organization that manages signs, traffic lights, etc., and has the same hardware configuration as the computer device 20. doing. Based on the information obtained from the center device 10, each company or organization grasps and manages the state of the support column 40 owned by itself.
〔検出装置５０の機能構成〕
図３は、支柱４０に取り付けられる検出装置５０の機能構成を示すブロック図である。
本実施の形態が適用される検出装置５０は、支柱４０の多軸方向の加速度を検出可能な加速度センサ５１を有している。この加速度センサ５１は、例えばＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸を測定可能なセンサであり、風振動で得られる支柱４０の加速度を測定する。この加速度センサ５１は、自然の風が支柱４０に当たったことによって支柱４０そのものが揺れたことによる振動情報を取得する取得手段の一つとして機能している。また、加速度センサ５１からの出力を処理する制御部６０と、制御部６０にて処理された振動に関する情報を記憶するメモリ５２と、検出装置５０の識別情報などの固有情報を記憶するＲＯＭ５３とを有している。また、外部装置と通信し取得データを送信する通信部５４と、バッテリを内蔵し検出装置５０に電力を供給する電源部５５とを有している。電源部５５としては、リチウムイオン電池などの内蔵バッテリや太陽光電池などを用いることができる。
なお、「振動情報」は、各種センサにより取得された振動の情報である。「加速度」が、主たる態様であるが、その他に、「速度」や「位置変位」、「ひずみの時刻歴波形」など、振動に関する各種の特性、これらの特性の数値化されたものなどが該当する。また、情報の形式も特に限定されない。
[Functional configuration of detection device 50]
FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the detection device 50 attached to the support column 40.
The detection device 50 to which the present embodiment is applied has an acceleration sensor 51 capable of detecting the acceleration of the support column 40 in the multiaxial direction. The acceleration sensor 51 is a sensor capable of measuring three axes, for example, the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis, and measures the acceleration of the support column 40 obtained by wind vibration. The acceleration sensor 51 functions as one of the acquisition means for acquiring vibration information due to the support column 40 itself shaking due to the natural wind hitting the support column 40. Further, the control unit 60 that processes the output from the acceleration sensor 51, the memory 52 that stores the information about the vibration processed by the control unit 60, and the ROM 53 that stores the unique information such as the identification information of the detection device 50. Have. Further, it has a communication unit 54 that communicates with an external device and transmits acquired data, and a power supply unit 55 that has a built-in battery and supplies power to the detection device 50. As the power supply unit 55, a built-in battery such as a lithium ion battery, a solar cell, or the like can be used.
The "vibration information" is vibration information acquired by various sensors. "Acceleration" is the main mode, but in addition, various characteristics related to vibration such as "velocity", "positional displacement", and "time history waveform of strain", and numerical values of these characteristics are applicable. To do. Moreover, the format of the information is not particularly limited.
制御部６０は、加速度センサ５１からの振動情報を取得する振動情報取得部６１と、取得した振動情報に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理（高速フーリエ変換）を施して解析するＦＦＴ解析部６２と、ＦＦＴ解析部６２より得られたスペクトル情報をメモリ５２に記憶するスペクトル情報記憶部６３と、を有している。振動情報取得部６１は、振動情報を取得する取得手段の一つとして機能している。また、メモリ５２に記憶されたスペクトル情報や、ＲＯＭ５３に記憶されている識別情報などを、通信部５４に出力する情報出力部６４を有している。ＦＦＴ解析部６２より得られたスペクトル情報は、加速度センサ５１からの振動情報の変換情報の一例である。 The control unit 60 includes a vibration information acquisition unit 61 that acquires vibration information from the acceleration sensor 51, and an FFT analysis unit 62 that performs FFT (Fast Fourier Transform) processing (fast Fourier transform) on the acquired vibration information to analyze it. It also has a spectrum information storage unit 63 that stores the spectrum information obtained from the FFT analysis unit 62 in the memory 52. The vibration information acquisition unit 61 functions as one of the acquisition means for acquiring vibration information. Further, it has an information output unit 64 that outputs spectrum information stored in the memory 52, identification information stored in the ROM 53, and the like to the communication unit 54. The spectrum information obtained from the FFT analysis unit 62 is an example of the conversion information of the vibration information from the acceleration sensor 51.
振動情報取得部６１は、加速度センサ５１が取得した、自然の風が支柱４０に当たったことによって支柱４０そのものが揺れたことによる加速度について、予め定めた時間領域の加速度を取得する。振動情報取得部６１は、加速度センサ５１から得られる振動情報として、時間軸で加速度がどのように変化したかを示す加速度の時刻歴波形（時系列加速度）をＦＦＴ解析部６２に出力する。ＦＦＴ解析部６２は、取得した時系列加速度がどの程度、周波数成分を含んでいるか、を検出するために、時間領域の信号である時系列加速度を、周波数領域の信号へと変換する。 The vibration information acquisition unit 61 acquires the acceleration in a predetermined time region with respect to the acceleration acquired by the acceleration sensor 51 due to the strut 40 itself shaking due to the natural wind hitting the strut 40. The vibration information acquisition unit 61 outputs to the FFT analysis unit 62 a time history waveform (time series acceleration) of acceleration indicating how the acceleration has changed on the time axis as vibration information obtained from the acceleration sensor 51. The FFT analysis unit 62 converts the time-series acceleration, which is a signal in the time domain, into a signal in the frequency domain in order to detect how much the acquired time-series acceleration contains a frequency component.
スペクトル情報記憶部６３は、ＦＦＴ解析部６２から取得した振動情報であるＦＦＴのスペクトル情報を、メモリ５２に記憶する。情報出力部６４は、出力要求を受け、必要なタイミングで、ＲＯＭ５３およびメモリ５２に記憶されている情報を、通信部５４を介して外部に出力するように制御する。 The spectrum information storage unit 63 stores the spectrum information of the FFT, which is the vibration information acquired from the FFT analysis unit 62, in the memory 52. The information output unit 64 receives an output request and controls the information stored in the ROM 53 and the memory 52 to be output to the outside via the communication unit 54 at a necessary timing.
〔収集装置７０の機能構成〕
図４は、収集装置７０の機能構成を示すブロック図である。
収集装置７０は、センタ装置１０とネットワーク９０を介して通信を行なう通信部７１と、センタ装置１０からの指示のもと、計測対象の情報を取得し、情報収集のために処理する計測対象特定部７２と、計測対象特定部７２からの情報により、情報収集のための巡回経路を探索する巡回経路探索部７３とを有している。巡回経路探索部７３による探索結果は、収集装置７０が搭載された車両のカーナビゲーション装置などに転送され、この車両の運行に用いられる。
[Functional configuration of collection device 70]
FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration of the collecting device 70.
The collection device 70 acquires the information of the measurement target under the instruction from the communication unit 71 that communicates with the center device 10 via the network 90 and the center device 10, and processes the measurement target identification for information collection. It has a unit 72 and a circuit route search unit 73 that searches for a circuit route for collecting information based on information from the measurement target identification unit 72. The search result by the patrol route search unit 73 is transferred to a car navigation device or the like of a vehicle equipped with the collection device 70, and is used for the operation of this vehicle.
また、収集装置７０は、受信アンテナを用いて検出装置５０より識別情報とスペクトル情報とを取得するスペクトル情報取得部７４と、情報を記憶するメモリ７５と、識別情報に対応させてスペクトル情報をメモリ７５に記憶するスペクトル情報記憶部７６と、メモリ７５に記憶されたスペクトル情報をメモリ７５から出力する情報出力部７７とを有している。情報出力部７７にて出力されたスペクトル情報は、識別情報に紐付けられて、通信部７１よりセンタ装置１０へ送出される。 Further, the collecting device 70 stores the spectrum information acquisition unit 74 that acquires the identification information and the spectrum information from the detection device 50 using the receiving antenna, the memory 75 that stores the information, and the spectrum information corresponding to the identification information. It has a spectrum information storage unit 76 stored in the memory 75 and an information output unit 77 that outputs the spectrum information stored in the memory 75 from the memory 75. The spectrum information output by the information output unit 77 is associated with the identification information and sent from the communication unit 71 to the center device 10.
〔センタ装置１０の機能構成〕
図５は、センタ装置１０の機能構成を示すブロック図である。
センタ装置１０は、通信部２４を介して収集装置７０から識別情報とスペクトル情報とを取得するスペクトル情報取得部１１と、識別情報に対応させてスペクトル情報を記憶するスペクトル情報記憶部１２とを有している。また、スペクトル情報取得部１１にて取得したスペクトル情報と、スペクトル情報記憶部１２から同一の識別情報を有する過去のスペクトル情報とを読み出し、これらを分析する分析部１３を有している。また、各々、端末装置８０を有し、支柱４０を管理する管理会社の各種情報が記憶された管理会社情報記憶部１４と、分析部１３による分析結果をもとに、管理会社情報記憶部１４に記憶されている管理会社情報を用い、通信部２４を介して異常情報や正常情報を端末装置８０に出力する分析情報出力部１５と、を有している。さらに、各種管理会社の管理する支柱４０と、対応する検出装置５０の情報とを管理会社情報記憶部１４に記憶し、また、各種管理会社の要望を受けて支柱４０の情報等を管理会社情報記憶部１４から読み出して出力する管理会社情報処理部１６を有している。
[Functional configuration of center device 10]
FIG. 5 is a block diagram showing a functional configuration of the center device 10.
The center device 10 includes a spectrum information acquisition unit 11 that acquires identification information and spectrum information from the collection device 70 via a communication unit 24, and a spectrum information storage unit 12 that stores spectrum information in correspondence with the identification information. doing. Further, it has an analysis unit 13 that reads out the spectrum information acquired by the spectrum information acquisition unit 11 and the past spectrum information having the same identification information from the spectrum information storage unit 12 and analyzes them. In addition, the management company information storage unit 14 has a terminal device 80 and stores various information of the management company that manages the support columns 40, and the management company information storage unit 14 based on the analysis results by the analysis unit 13. It has an analysis information output unit 15 that outputs abnormal information and normal information to the terminal device 80 via the communication unit 24 by using the management company information stored in the terminal device 80. Further, the support column 40 managed by various management companies and the information of the corresponding detection device 50 are stored in the management company information storage unit 14, and the information and the like of the support column 40 are stored in the management company information at the request of various management companies. It has a management company information processing unit 16 that reads from the storage unit 14 and outputs the information.
〔支柱損傷検知システム１における処理について〕
次に、本実施の形態の支柱損傷検知システム１にて実行される、支柱４０の損傷検知処理について説明する。
図６（Ａ）〜（Ｃ）は、支柱４０の損傷検知処理の概要について示した図である。図６（Ａ）は、支柱４０が風で振動した際に加速度センサ５１から得られる時系列加速度（加速度応答値、加速度の時刻歴波形）の一例を示しており、横軸は時間〔sec〕を示し、縦軸は加速度〔gal〕である（１gal＝０.０１ｍ/ｓ２）。図６（Ｂ）,（Ｃ）は、図６（Ａ）に示すような加速度応答値の変換情報であり、高速フーリエ変換を施して得られたフーリエスペクトルの一例である。横軸は周波数〔Hz〕、縦軸はスペクトル〔gal・sec〕である。このスペクトルは、周波数領域への変換（高速フーリエ変換）によって得られる周波数の関数であり、「加速度振幅」ということもできる。
[Processing in the column damage detection system 1]
Next, the damage detection process of the support column 40 executed by the support column damage detection system 1 of the present embodiment will be described.
6 (A) to 6 (C) are views showing an outline of the damage detection process of the support column 40. FIG. 6A shows an example of time-series acceleration (acceleration response value, time history waveform of acceleration) obtained from the acceleration sensor 51 when the support column 40 vibrates due to wind, and the horizontal axis is time [sec]. The vertical axis is acceleration [gal] (1 gal = 0.01 m / s 2 ). 6 (B) and 6 (C) are conversion information of acceleration response values as shown in FIG. 6 (A), and are examples of Fourier spectra obtained by performing a fast Fourier transform. The horizontal axis is the frequency [Hz], and the vertical axis is the spectrum [gal · sec]. This spectrum is a function of the frequency obtained by the transformation into the frequency domain (fast Fourier transform), and can also be called "acceleration amplitude".
このフーリエスペクトルにて、図６（Ｂ）は健全な支柱４０のスペクトル形状の一例を示している。一方、図６（Ｃ）は、図６（Ｂ）に示す健全な支柱４０が損傷した際の、損傷のある支柱４０のスペクトル形状の一例を示している。本実施の形態では、固有振動数の履歴変化から支柱４０の損傷を検知しており、この固有振動数の履歴変化の一例として、スペクトル形状の履歴変化を把握している。例えば、通常、図６（Ｂ）に示すスペクトル形状であるものが、図６（Ｃ）に示すスペクトル形状になった事象を捉え、その変化があったことにより損傷があったものとしている。支柱４０のスペクトル形状に大きな変化がない場合には「損傷無し」とし、一方、同じ支柱４０の過去のスペクトル形状に対して損傷の可能性が推測される変化があった場合には、「損傷の可能性有り」と判断している。ここで、「固有振動数」とは、支柱４０が自由振動した際に現れる、その支柱４０が持つ固有の周波数である。 In this Fourier spectrum, FIG. 6B shows an example of the spectral shape of a sound strut 40. On the other hand, FIG. 6C shows an example of the spectral shape of the damaged support column 40 when the sound support column 40 shown in FIG. 6B is damaged. In the present embodiment, damage to the support column 40 is detected from the history change of the natural frequency, and as an example of the history change of the natural frequency, the history change of the spectrum shape is grasped. For example, it is assumed that the event having the spectral shape shown in FIG. 6 (B) is usually damaged due to the change in the event that has become the spectral shape shown in FIG. 6 (C). If there is no significant change in the spectral shape of the strut 40, it is considered as "no damage", while if there is a change in the past spectral shape of the same strut 40 that may be damaged, it is "damaged". There is a possibility of this. " Here, the "natural frequency" is a frequency inherent in the support column 40 that appears when the support column 40 vibrates freely.
〔検出装置５０における処理について〕
図３、図７、および図８を用いて、検出装置５０における処理について説明する。
図７は、検出装置５０にて行なわれる処理の流れを示すフローチャートである。また、図８（Ａ）〜（Ｃ）は、風況の違いによるスペクトル状態を説明するための図である。図８（Ａ）は加速度センサ５１にて測定される風振動の軸を説明するための図、図８（Ｂ）は最大風速が弱いときに計測されたスペクトルの例、図８（Ｃ）は最大風速が強いときに計測されたスペクトルの例を示している。ここで「風況」とは、支柱４０に対する風の吹き方をいう。図８（Ａ）では、支柱４０の一例として長円型の照明柱を例示している。
[Processing in the detection device 50]
The processing in the detection device 50 will be described with reference to FIGS. 3, 7, and 8.
FIG. 7 is a flowchart showing the flow of processing performed by the detection device 50. 8 (A) to 8 (C) are diagrams for explaining the spectral state due to the difference in wind conditions. FIG. 8A is a diagram for explaining the axis of wind vibration measured by the acceleration sensor 51, FIG. 8B is an example of a spectrum measured when the maximum wind speed is weak, and FIG. 8C is an example of a spectrum measured. An example of the spectrum measured when the maximum wind speed is strong is shown. Here, the "wind condition" refers to how the wind blows on the support column 40. In FIG. 8A, an oval lighting column is illustrated as an example of the column 40.
図７を用いて説明すると、まず、振動情報取得部６１は、現在が計測タイミングか否かを判断する（ステップ１０１）。本実施の形態では、例えば、１０日に一回や、一月に一回など、予め定めた期間ごとに定期的に測定を行なう。計測タイミングである場合には（ステップ１０１でＹＥＳ）、振動情報取得部６１は、検出装置５０の加速度センサ５１により、予め定めた時間領域の加速度を取得する（ステップ１０２）。予め定めた時間領域は、例えば６分（３６０秒）〜１０分（６００秒）など、風の吹き方による支柱４０の揺れ等を考慮して設定される。計測タイミングでない場合には（ステップ１０１でＮＯ）、計測タイミングが到達するまで待機する。 Explaining with reference to FIG. 7, first, the vibration information acquisition unit 61 determines whether or not the current measurement timing is present (step 101). In the present embodiment, the measurement is performed periodically at predetermined periods such as once every 10 days or once a month. When the measurement timing is reached (YES in step 101), the vibration information acquisition unit 61 acquires the acceleration in a predetermined time domain by the acceleration sensor 51 of the detection device 50 (step 102). The predetermined time region is set in consideration of the shaking of the support column 40 due to the way the wind blows, for example, 6 minutes (360 seconds) to 10 minutes (600 seconds). If it is not the measurement timing (NO in step 101), it waits until the measurement timing is reached.
このステップ１０２の加速度センサ５１による加速度の計測は、例えば図８（Ａ）に示すような、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の３軸で行なわれる。図８（Ａ）の例では、支柱４０に取り付けられる検出装置５０にて、支柱４０の軸方向（鉛直方向）がＺ方向であり、そのＺ方向と直交する水平方向に、各々が直交するＸ方向、Ｙ方向が決定され、この３軸で加速度が計測される。
なお、支柱４０に対する検出装置５０の設置高さであるが、検出装置５０に設けられる加速度センサ５１の設置箇所が高いほど、固有振動数のスペクトルは強度が大きくなることが実証試験により得られている。発明者による検討の結果、設置高さが２ｍ程度であっても測定が可能であった。
The acceleration measured by the acceleration sensor 51 in step 102 is performed in three axes of the X direction, the Y direction, and the Z direction, as shown in FIG. 8A, for example. In the example of FIG. 8A, in the detection device 50 attached to the support column 40, the axial direction (vertical direction) of the support column 40 is the Z direction, and X is orthogonal to each other in the horizontal direction orthogonal to the Z direction. The direction and the Y direction are determined, and the acceleration is measured on these three axes.
Regarding the installation height of the detection device 50 with respect to the support column 40, it was obtained from the verification test that the higher the installation location of the acceleration sensor 51 provided in the detection device 50, the stronger the spectrum of the natural frequency. There is. As a result of examination by the inventor, it was possible to measure even if the installation height was about 2 m.
次に、振動情報取得部６１は、取得した時間領域の加速度の中から、最大加速度が予め定められた値αｍより大きいか否かを判断する（ステップ１０３）。このαｍは、履歴変化の把握がし易いことなど、その後の解析の際の便宜により、任意に定めることができる。得られた最大加速度が予め定められた値αｍより大きい場合には（ステップ１０３でＹＥＳ）、ステップ１０４のＦＦＴ解析へ移行する。最大加速度が予め定められた値αｍより小さい場合には（ステップ１０３でＮＯ）、ステップ１０１へ戻る。なお、最大加速度がαｍより小さい場合には、振動情報取得部６１は、ステップ１０１の計測タイミングの判定にて予め定めた期間を短く設定し、例えば、計測タイミングを翌日などに変更することが好ましい。これによって、ある一定の情報量を確保する。 Next, the vibration information acquisition unit 61 determines whether or not the maximum acceleration is larger than the predetermined value αm from the acquired accelerations in the time domain (step 103). This αm can be arbitrarily determined for convenience in subsequent analysis, such as easy grasping of historical changes. When the obtained maximum acceleration is larger than the predetermined value αm (YES in step 103), the process proceeds to the FFT analysis in step 104. If the maximum acceleration is smaller than the predetermined value αm (NO in step 103), the process returns to step 101. When the maximum acceleration is smaller than αm, it is preferable that the vibration information acquisition unit 61 sets a short period predetermined in the determination of the measurement timing in step 101, and for example, changes the measurement timing to the next day or the like. .. This secures a certain amount of information.
このステップ１０３で、最大加速度が予め定められた値αｍより大きいか否かが判断されるが、図８（Ｂ）,（Ｃ）にて、この判断の内容について説明する。
図８（Ｂ）は、ある支柱４０にて最大風速が５.５ｍ/sのときのスペクトルの一例を示している。一方、図８（Ｃ）は、同じ支柱４０にて最大風速が７.８ｍ/sのときのスペクトルの一例を示している。図８（Ｂ）,（Ｃ）の各々は、Ｘ方向の軸であるＸ軸、Ｙ方向の軸であるＹ軸、Ｚ方向の軸であるＺ軸のスペクトルを示している。また、これらスペクトルの各々は、横軸に周波数〔Hz〕、縦軸にスペクトル〔gal・sec〕を示している。
図８（Ｂ）と図８（Ｃ）とを比較してみると、Ｘ軸比較にて、１.７Hz付近、および４.２Hz付近に、主要な応答を示す振動数である卓越振動数が存在している。同様に、Ｙ軸比較およびＺ軸比較にて、１.５Hz付近、および５.８Hz付近に卓越振動数が存在している。
図８（Ｂ）に示す風速５ｍ程度は、スペクトルの値は小さいが、この程度であっても固有振動数が測定できることが理解できる。但し、振動の履歴変化を見るためには、振動による揺れがある程度より大きい方が好ましいことから、本実施の形態では、例えば、最大加速度を基準の一つとし、その値が予め定められた閾値（例えば加速度αｍ）よりも大きい場合に、履歴情報として用いられるものとしている。
In this step 103, it is determined whether or not the maximum acceleration is larger than the predetermined value αm, and the contents of this determination will be described with reference to FIGS. 8 (B) and 8 (C).
FIG. 8B shows an example of the spectrum when the maximum wind speed is 5.5 m / s at a certain support column 40. On the other hand, FIG. 8C shows an example of the spectrum when the maximum wind speed is 7.8 m / s on the same support column 40. 8 (B) and 8 (C) each show spectra of the X axis, which is the axis in the X direction, the Y axis, which is the axis in the Y direction, and the Z axis, which is the axis in the Z direction. Further, each of these spectra has a frequency [Hz] on the horizontal axis and a spectrum [gal · sec] on the vertical axis.
Comparing FIG. 8 (B) and FIG. 8 (C), in the X-axis comparison, the predominant frequency, which is the frequency showing the main response, is around 1.7 Hz and around 4.2 Hz. Existing. Similarly, in the Y-axis comparison and the Z-axis comparison, the predominant frequencies exist in the vicinity of 1.5 Hz and in the vicinity of 5.8 Hz.
Although the spectrum value is small at a wind speed of about 5 m shown in FIG. 8B, it can be understood that the natural frequency can be measured even at this level. However, in order to see the change in the history of vibration, it is preferable that the vibration due to vibration is larger than a certain level. Therefore, in the present embodiment, for example, the maximum acceleration is set as one of the references, and the value is a predetermined threshold value. When it is larger than (for example, acceleration αm), it is used as history information.
なお、ここでは、自然の風に伴う振動の一つとして、「加速度」が、あらかじめ定められた値αｍより大きいか否かにより判断した。自然の風に伴う振動としては、その他に、「速度」や「位置変位」などに閾値を定めて判断することも可能である。また、自然の風の大きさを例えば風量計により測定し、自然の風が予め定められた値よりも大きいか否かを基準とすることもできる。この自然の風の大きさとしては、現地での測定のほか、例えば気象庁発表の風速がある一定値を超えたら測定を開始する、などの方法を採用することも可能である。
また、閾値である「αｍ」は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の軸、もしくはそれ以外の方向の軸も併せて、軸毎に異なる場合がある。どの軸でも閾値が同じ、ということには限定されない。また、例えば、何らかの閾値を一つ以上の軸において超えれば次のステップへ移行する、とすることも可能である。
Here, as one of the vibrations caused by the natural wind, it was judged whether or not the "acceleration" is larger than the predetermined value αm. In addition to the vibration caused by the natural wind, it is also possible to determine by setting a threshold value for "velocity", "positional displacement", and the like. It is also possible to measure the magnitude of the natural wind with, for example, an air flow meter, and use it as a reference whether or not the natural wind is larger than a predetermined value. As for the magnitude of this natural wind, in addition to the on-site measurement, it is also possible to adopt a method such as starting the measurement when the wind speed announced by the Japan Meteorological Agency exceeds a certain value.
Further, the threshold value "αm" may be different for each axis, including the axes in the X, Y, and Z directions, or the axes in other directions. The threshold is not limited to the same for all axes. Further, for example, it is possible to move to the next step if some threshold value is exceeded on one or more axes.
次に、ＦＦＴ解析部６２は、振動情報取得部６１から取得した加速度の時刻歴波形（時系列加速度）に対して高速フーリエ変換を行い、ＦＦＴ解析を施すことで（ステップ１０４）、振動情報の変換情報を取得する。そして、スペクトル情報記憶部６３は、振動情報の変換情報の一つとしてＦＦＴ解析の結果であるスペクトル情報を、メモリ５２に記憶する（ステップ１０５）。これによって、スペクトル形状の履歴が記憶され、ユーザに対して履歴変化の把握を可能とさせる。 Next, the FFT analysis unit 62 performs a fast Fourier transform on the time history waveform (time series acceleration) of the acceleration acquired from the vibration information acquisition unit 61, and performs the FFT analysis (step 104) to obtain the vibration information. Get the transform information. Then, the spectrum information storage unit 63 stores the spectrum information, which is the result of the FFT analysis, in the memory 52 as one of the conversion information of the vibration information (step 105). As a result, the history of the spectral shape is stored, and the user can grasp the history change.
次に、情報出力部６４は、スペクトル情報の出力タイミングか否かを判断する（ステップ１０６）。出力タイミングである場合とは、例えば、収集装置７０からの収集指示を受けた通信部５４からの出力要求などが挙げられる。例えば、検出装置５０の通信部５４が直接、ネットワーク９０に接続することが可能であり、センタ装置１０に直接、情報を提供することができる場合には、センタ装置１０からの要求により、またはセンタ装置１０の自らの判断により、出力タイミングが決定される。出力タイミングである場合には（ステップ１０６でＹＥＳ）、情報出力部６４は、ＲＯＭ５３から検出装置５０の識別情報を読み出し、およびメモリ５２に記憶されているスペクトル情報を読み出し、この識別情報とスペクトル情報とを通信部５４を介して出力（ステップ１０７）する。これによって、検出装置５０の処理が終了する。ステップ１０６で出力タイミングでない場合には（ステップ１０６でＮＯ）、ステップ１０１に戻る。ステップ１０７にて出力される識別情報としては、検出装置５０が取付けられている支柱４０の情報でもよい。また、識別情報としては、その他に、例えば支柱４０の位置情報など、支柱４０を一意に特定できる他の情報を採用することもできる。 Next, the information output unit 64 determines whether or not it is the output timing of the spectrum information (step 106). Examples of the output timing include an output request from the communication unit 54 that has received a collection instruction from the collection device 70. For example, when the communication unit 54 of the detection device 50 can be directly connected to the network 90 and the information can be provided directly to the center device 10, the center device 10 can request the information or the center device 10. The output timing is determined by the device 10's own judgment. When it is the output timing (YES in step 106), the information output unit 64 reads the identification information of the detection device 50 from the ROM 53 and reads the spectrum information stored in the memory 52, and this identification information and the spectrum information. Is output (step 107) via the communication unit 54. As a result, the processing of the detection device 50 is completed. If it is not the output timing in step 106 (NO in step 106), the process returns to step 101. The identification information output in step 107 may be information on the support column 40 to which the detection device 50 is attached. In addition, as the identification information, other information that can uniquely identify the support column 40, such as the position information of the support column 40, can be adopted.
なお、上述した例では、ＦＦＴ解析部６２がＦＦＴ解析を施すステップ１０４の前に、ステップ１０３にて最大加速度がαｍより大きいか否かを判断しているが、この判断は他の箇所で行なうことも可能である。例えば、ステップ１０２で振動情報取得部６１が加速度を取得する際に、最大加速度がαｍより大きいものを取得することもできる。また例えば、スペクトル情報記憶部６３がステップ１０５でスペクトル情報を記憶する際に、最大加速度がαｍより大きいものだけを記憶するように構成することもできる。 In the above example, the FFT analysis unit 62 determines in step 103 whether or not the maximum acceleration is greater than αm before step 104 in which the FFT analysis is performed, but this determination is made at another location. It is also possible. For example, when the vibration information acquisition unit 61 acquires the acceleration in step 102, the maximum acceleration larger than αm can be acquired. Further, for example, when the spectrum information storage unit 63 stores the spectrum information in step 105, it may be configured to store only those having a maximum acceleration larger than αm.
また、上述した例では、ステップ１０５にてメモリ５２に記憶する情報は、振動情報の変換情報であるスペクトル情報であるとしたが、変換前の、振動情報取得部６１にて取得した振動情報である加速度の情報をそのままメモリ５２に記憶するように構成することもできる。かかる場合には、スペクトル情報記憶部６３の代わりに、または、このスペクトル情報記憶部６３とともに、振動情報記憶部（図示せず）が設けられる。 Further, in the above-mentioned example, the information stored in the memory 52 in step 105 is the spectrum information which is the conversion information of the vibration information, but the vibration information acquired by the vibration information acquisition unit 61 before the conversion is used. It is also possible to configure the memory 52 to store the information of a certain acceleration as it is. In such a case, a vibration information storage unit (not shown) is provided in place of the spectrum information storage unit 63 or together with the spectrum information storage unit 63.
〔収集装置７０における処理について〕
図４、図５および図９を用いて、収集装置７０における処理を説明する。
図９は、収集装置７０にて行なわれる処理の流れを示すフローチャートである。
図４に示す収集装置７０の計測対象特定部７２は、センタ装置１０から、通信部７１を介して計測対象の情報を取得する（ステップ２０１）。また、計測対象特定部７２は、計測対象の位置情報を取得する（ステップ２０２）。ステップ２０１で取得する計測対象の情報の中に、位置情報が含まれる場合もある。位置情報としては、例えば、住所表記、緯度・経度情報、ＧＰＳ検知情報が挙げられる。
[Processing in the collection device 70]
The processing in the collecting device 70 will be described with reference to FIGS. 4, 5 and 9.
FIG. 9 is a flowchart showing the flow of processing performed by the collecting device 70.
The measurement target identification unit 72 of the collection device 70 shown in FIG. 4 acquires information on the measurement target from the center device 10 via the communication unit 71 (step 201). Further, the measurement target identification unit 72 acquires the position information of the measurement target (step 202). Position information may be included in the measurement target information acquired in step 201. Examples of the position information include address notation, latitude / longitude information, and GPS detection information.
例えば、Ａ市に属する道路照明灯をＡ市が維持管理している場合を想定する。そのＡ市から収集処理の要請があるとすると、その収集処理の開始に際して計測対象の情報が取得される。より具体的には、図５に示すセンタ装置１０の管理会社情報処理部１６は、Ａ市の端末装置８０からの収集要請を通信部２４を介して取得する。そして、管理会社情報記憶部１４に記憶されているＡ市の支柱４０の情報と、その支柱４０に取り付けられている検出装置５０の情報とを読み出す。この読み出されたＡ市の支柱４０の情報と検出装置５０の情報とを、通信部２４を介して収集装置７０へ出力する。 For example, suppose that city A maintains and manages road lighting that belongs to city A. If there is a request for collection processing from the city A, the information to be measured is acquired at the start of the collection processing. More specifically, the management company information processing unit 16 of the center device 10 shown in FIG. 5 acquires a collection request from the terminal device 80 in city A via the communication unit 24. Then, the information of the support column 40 in the city A stored in the management company information storage unit 14 and the information of the detection device 50 attached to the support column 40 are read out. The read information on the support column 40 in city A and the information on the detection device 50 are output to the collection device 70 via the communication unit 24.
収集装置７０の巡回経路探索部７３は、得られた計測対象の情報と計測対象の位置情報とから、巡回経路を探索する（ステップ２０３）。この巡回経路の探索には、例えば収集装置７０が搭載された車両のナビゲーション装置などを用いて探索することも好ましい。その後、探索経路に従って車両が巡回経路を移動する。この車両に搭載された収集装置７０のスペクトル情報取得部７４は、計測対象である支柱４０の検出装置５０から、検出装置５０または支柱４０の識別情報と、検出装置５０に記憶されているスペクトル情報とを、無線通信により取得する（ステップ２０４）。スペクトル情報記憶部７６は、取得した識別情報とスペクトル情報とをメモリ７５に一旦、記憶する（ステップ２０５）。このようにして順次、収集され、メモリ７５に記憶されている識別情報とスペクトル情報は、情報出力部７７が通信部７１を介してセンタ装置１０に出力する（ステップ２０６）。 The patrol route search unit 73 of the collection device 70 searches for a patrol route from the obtained information on the measurement target and the position information of the measurement target (step 203). It is also preferable to search for this patrol route by using, for example, a navigation device of a vehicle equipped with a collection device 70. After that, the vehicle moves on the patrol route according to the search route. The spectrum information acquisition unit 74 of the collection device 70 mounted on the vehicle receives identification information of the detection device 50 or the support column 40 from the detection device 50 of the support column 40 to be measured, and spectrum information stored in the detection device 50. And are acquired by wireless communication (step 204). The spectrum information storage unit 76 temporarily stores the acquired identification information and the spectrum information in the memory 75 (step 205). The identification information and the spectrum information sequentially collected in this way and stored in the memory 75 are output by the information output unit 77 to the center device 10 via the communication unit 71 (step 206).
なお、この実施の形態では、車で近くを走り、振動情報や変換情報（スペクトル情報）を吸い出し、サーバであるセンタ装置１０に収集する、といった非接触型のデータ収集で説明した。しかし非接触ではなく、例えばフラッシュメモリなどの可搬性メモリなどを介してのデータ収集をすることや、ケーブル接続によるデータ吸い出しなどを行う、所謂、接触型のデータ収集を選択することもできる。 In this embodiment, the non-contact type data collection is described in which the vehicle runs nearby, sucks out vibration information and conversion information (spectral information), and collects them in the center device 10 which is a server. However, instead of non-contact, it is possible to select so-called contact-type data collection, such as collecting data via a portable memory such as a flash memory or extracting data by connecting a cable.
また、例えば、検出装置５０が持つ位置情報と収集装置７０が持つ位置情報とを照らし合わせ、一致したら情報を吸い上げ、一致しなかったら警告を出す、という流れを組むことが可能である。ここで、「一致しない場合」としては、例えば検出装置５０でビット化けが生じている等、情報の何処かに不備がある場合が挙げられる。また、位置情報以外に、検出装置５０が有する識別情報を収集装置７０が認識し、この識別情報の有無や識別情報の内容によって収集装置７０による情報受信の有無を決定することも可能である。 Further, for example, it is possible to collate the position information of the detection device 50 with the position information of the collection device 70, suck up the information if they match, and issue a warning if they do not match. Here, as the "mismatch", there is a case where there is a defect somewhere in the information, for example, a bit is garbled in the detection device 50. Further, in addition to the position information, the collecting device 70 recognizes the identification information possessed by the detection device 50, and it is also possible to determine whether or not the collecting device 70 receives the information depending on the presence or absence of the identification information and the content of the identification information.
〔センタ装置１０における処理について〕
センタ装置１０における処理について、図５および図１０を用いて説明する。
図１０は、センタ装置１０にて行なわれる処理の流れを示すフローチャートである。
センタ装置１０のスペクトル情報取得部１１は、収集装置７０にて収集された、支柱４０の識別情報とスペクトル情報とを、通信部２４を介して取得する（ステップ３０１）。スペクトル情報記憶部１２は、スペクトル情報取得部１１にて取得したスペクトル情報を識別情報に対応させて記憶する（ステップ３０２）。分析部１３は、識別情報に対応した計測対象毎に、スペクトル情報取得部１１および／またはスペクトル情報記憶部１２にて取得した複数のスペクトル情報を分析する（ステップ３０３）。識別情報に対応した計測対象毎に分析することから、結果として複数のスペクトル情報を分析することとなる。そして分析部１３は、この分析結果から、識別情報に対応した計測対象毎に、スペクトル形状の履歴変化を把握し（ステップ３０４）、履歴変化から支柱の異常を判断する（ステップ３０５）。
[Processing in center device 10]
The processing in the center device 10 will be described with reference to FIGS. 5 and 10.
FIG. 10 is a flowchart showing the flow of processing performed by the center device 10.
The spectrum information acquisition unit 11 of the center device 10 acquires the identification information and the spectrum information of the columns 40 collected by the collection device 70 via the communication unit 24 (step 301). The spectrum information storage unit 12 stores the spectrum information acquired by the spectrum information acquisition unit 11 in correspondence with the identification information (step 302). The analysis unit 13 analyzes a plurality of spectrum information acquired by the spectrum information acquisition unit 11 and / or the spectrum information storage unit 12 for each measurement target corresponding to the identification information (step 303). Since the analysis is performed for each measurement target corresponding to the identification information, as a result, a plurality of spectral information is analyzed. Then, from this analysis result, the analysis unit 13 grasps the historical change of the spectral shape for each measurement target corresponding to the identification information (step 304), and determines the abnormality of the column from the historical change (step 305).
ここで、異常があるか否かの判断については、固有振動数の履歴変化の一例として、図６（Ｂ）,（Ｃ）にて説明した過去と現在とのスペクトル形状の違いから行われる。過去の健全な状況にて得られた支柱４０のスペクトル形状に対し、何らかの異なるスペクトル形状が解析された場合には、固有振動数の履歴変化があったものとし、異常と判断できる。但し、何らかの外力が加わり突発的な異常が観測される懸念性もあることから、「損傷のある」という状態についての継続性も考慮に入れることが好ましい。継続性の考慮としては、「損傷のある」と判断される支柱４０について、再度、測定を行い、その損傷の時間的変化を判断する等である。 Here, the determination of whether or not there is an abnormality is performed based on the difference in spectral shape between the past and the present described in FIGS. 6 (B) and 6 (C) as an example of the historical change of the natural frequency. When some different spectral shape is analyzed with respect to the spectral shape of the support column 40 obtained in the past sound condition, it is assumed that there is a history change of the natural frequency, and it can be judged as abnormal. However, since there is a concern that a sudden abnormality may be observed due to some external force, it is preferable to take into consideration the continuity of the "damaged" state. As a consideration of continuity, the support column 40 judged to be "damaged" is measured again, and the temporal change of the damage is determined.
また、異常があるか否かの判断については、図８（Ａ）〜（Ｃ）に示す「Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の３軸」などの多軸のうちから、そのうちの一つでも過去のスペクトル形状に対して異なるスペクトル形状が得られた場合に、異常と判断することが好ましい。全ての軸ではなく例えば１軸だけの判断に対して多軸の判断を行うことで、損傷の見逃しを軽減できる。 Further, regarding the determination of whether or not there is an abnormality, any one of the multiple axes such as "three axes in the X direction, the Y direction, and the Z direction" shown in FIGS. 8 (A) to 8 (C) can be used. When a spectral shape different from the past spectral shape is obtained, it is preferable to judge that it is abnormal. By making a multi-axis judgment for a judgment of only one axis instead of all axes, it is possible to reduce the oversight of damage.
ステップ３０５の判断にて、異常があった場合には（ステップ３０６でＹＥＳ）、分析情報出力部１５は、管理会社情報記憶部１４に記憶されている管理会社情報を用い、通信部２４を介して異常に関する情報を管理会社の端末装置８０に出力する（ステップ３０７）。異常がない場合には（ステップ３０６でＮＯ）、ステップ３０１に戻る。なお、支柱４０にて異常がない、と判断される場合に、「異常はみられない」旨の情報を管理会社の端末装置８０に出力してもよい。 If there is an abnormality in the judgment of step 305 (YES in step 306), the analysis information output unit 15 uses the management company information stored in the management company information storage unit 14 and uses the management company information stored in the management company information storage unit 14 via the communication unit 24. The information regarding the abnormality is output to the terminal device 80 of the management company (step 307). If there is no abnormality (NO in step 306), the process returns to step 301. If it is determined that there is no abnormality in the support column 40, information indicating that "no abnormality is found" may be output to the terminal device 80 of the management company.
ここで、本実施の形態では、支柱４０の識別情報とスペクトル情報とを収集装置７０から収集したが、支柱４０に設置された検出装置５０が自らネットワーク９０に発信できる機能を有している場合には、センタ装置１０は検出装置５０から直接、これらを収集するように構成することもできる。
また、上述した実施例にて、センタ装置１０が収集する振動情報は、ＦＦＴ変換がなされた後のスペクトル情報であるが、ＦＦＴ変換前の、加速度情報であっても構わない。その場合には、センタ装置１０にＦＦＴを解析する機能を設けることとなる。
なお、ＦＦＴ解析部６２によるＦＦＴ処理はデータ処理の一例であり、他の処理を採用することも可能である。
更に、本実施の形態では、収集装置７０により振動情報を収集する態様について説明したが、収集装置７０を介さずに、検出装置５０から直接、ネットワーク９０に接続し、端末装置８０に収集情報を送信する態様を採用することも可能である。
Here, in the present embodiment, the identification information and the spectrum information of the support column 40 are collected from the collection device 70, but the detection device 50 installed on the support column 40 has a function of transmitting to the network 90 by itself. The center device 10 can also be configured to collect them directly from the detection device 50.
Further, in the above-described embodiment, the vibration information collected by the center device 10 is the spectrum information after the FFT conversion is performed, but may be the acceleration information before the FFT conversion. In that case, the center device 10 is provided with a function for analyzing the FFT.
The FFT process by the FFT analysis unit 62 is an example of data processing, and other processes can be adopted.
Further, in the present embodiment, the mode of collecting the vibration information by the collecting device 70 has been described, but the collected information is directly connected to the network 90 from the detecting device 50 and collected to the terminal device 80 without going through the collecting device 70. It is also possible to adopt a mode of transmission.
このように本実施の形態では、自然の風が支柱４０に当たったことによって支柱４０そのものが揺れたことによる振動情報を取得し、その振動情報から固有振動数の履歴変化を把握し、この履歴変化から異常を判断している。より詳しくは、支柱４０に加速度センサ５１を設置し、風による支柱４０の動的振動や静的振動を常時計測する。そして計測した振動のＦＦＴスペクトルに着目し、支柱４０に損傷がある場合と正常な場合ではＦＦＴスペクトルの形状が異なることを示すことで、支柱４０の損傷のスクリーニングを実施している。 As described above, in the present embodiment, the vibration information due to the vibration of the support column 40 itself due to the natural wind hitting the support column 40 is acquired, and the history change of the natural frequency is grasped from the vibration information, and this history. Abnormality is judged from the change. More specifically, an acceleration sensor 51 is installed on the support column 40 to constantly measure the dynamic vibration and static vibration of the support column 40 due to the wind. Then, paying attention to the FFT spectrum of the measured vibration, screening for damage to the support column 40 is performed by showing that the shape of the FFT spectrum is different between the case where the support column 40 is damaged and the case where the support column 40 is normal.
また、本実施の形態では、経時変化に着目していることから、取り付け位置などは、支柱４０毎に好ましい箇所とすることも可能である。さらに、経時変化に着目していることから、支柱４０の種類が異なる場合であっても、支柱４０の種類毎に設定値を変え支柱４０の特性に合わせて判断する等の手間は不要である。例えば、照明柱を例に挙げても、図８（Ａ）に示すような長円型の他、上方が湾曲していない直線型、上方が二手に分かれているＹ型など、各種あり、これらは平時にて別個の固有振動数を有する。また、照明柱以外にも、標識柱や電信柱など、各種の支柱４０が存在し、これらも平時にて支柱４０毎に異なる固有振動数を有する。しかし、本実施の形態によれば、固有振動数の履歴変化（経時変化）に着目していることから、平時にて異なる固有振動数を有する多種の支柱４０においても、全く同様な作業で簡易に損傷を検知できる。 Further, in the present embodiment, since attention is paid to the change with time, the mounting position and the like can be set to a preferable position for each support column 40. Furthermore, since attention is paid to changes over time, even if the types of the columns 40 are different, it is not necessary to change the set value for each type of the columns 40 and make a judgment according to the characteristics of the columns 40. .. For example, even if the lighting column is taken as an example, there are various types such as an oval type as shown in FIG. 8 (A), a linear type in which the upper part is not curved, and a Y type in which the upper part is divided into two hands. Has a separate natural frequency in normal times. In addition to the lighting columns, there are various columns 40 such as sign columns and telegraph columns, and these also have different natural frequencies for each column 40 in normal times. However, according to the present embodiment, since attention is paid to the historical change (change with time) of the natural frequency, it is easy to perform the same work even for various columns 40 having different natural frequencies in normal times. Damage can be detected.
１０…センタ装置、１１…スペクトル情報取得部、１２…スペクトル情報記憶部、１３…分析部、１５…分析情報出力部、４０…支柱、５０…検出装置、５１…加速度センサ、５２…メモリ、５４…通信部、６０…制御部、６１…振動情報取得部、６２…ＦＦＴ解析部、６３…スペクトル情報記憶部、６４…情報出力部、７０…収集装置、７４…スペクトル情報取得部、７５…メモリ、７６…スペクトル情報記憶部、７７…情報出力部、８０…端末装置、９０…ネットワーク 10 ... Center device, 11 ... Spectrum information acquisition unit, 12 ... Spectrum information storage unit, 13 ... Analysis unit, 15 ... Analysis information output unit, 40 ... Support, 50 ... Detection device, 51 ... Acceleration sensor, 52 ... Memory, 54 ... communication unit, 60 ... control unit, 61 ... vibration information acquisition unit, 62 ... FFT analysis unit, 63 ... spectrum information storage unit, 64 ... information output unit, 70 ... collection device, 74 ... spectrum information acquisition unit, 75 ... memory , 76 ... Spectral information storage unit, 77 ... Information output unit, 80 ... Terminal device, 90 ... Network
Claims (8)
前記振動情報または当該振動情報の変換情報を記憶する記憶手段と、
前記振動情報または前記変換情報から、固有振動数の履歴変化を把握する把握手段と、
把握された前記履歴変化から前記支柱の異常に関する情報を出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする支柱損傷検知システム。 A natural wind hits the strut in a predetermined time range using a detection device that is attached to an installation location higher than the base of the strut and measures the vibration information of the strut obtained by wind vibration. An acquisition means for acquiring vibration information due to the support itself shaking only by
A storage means for storing the vibration information or conversion information of the vibration information,
A means for grasping the historical change of the natural frequency from the vibration information or the conversion information, and
An output means for outputting information on the abnormality of the support column from the grasped history change, and
A prop damage detection system characterized by being equipped with.
前記把握手段により把握する前記履歴変化は、前記支柱に生じた損傷による固有振動数のずれから生じるスペクトル形状の経時変化であることを特徴とする請求項１記載の支柱損傷検知システム。 The detection device is attached to an installation location at an installation height for each of the plurality of columns.
The support column damage detection system according to claim 1, wherein the history change grasped by the grasping means is a change with time of a spectral shape caused by a deviation of a natural frequency due to damage caused to the support column.
前記取得手段および前記記憶手段は、前記複数の前記支柱の各々に設けられることを特徴とする請求項１記載の支柱損傷検知システム。 The detector is attached to each of a plurality of different types of columns having different natural frequencies in peacetime.
The support column damage detection system according to claim 1, wherein the acquisition means and the storage means are provided in each of the plurality of support columns.
予め定められた時間領域にて自然の風が前記支柱に当たったことのみによって当該支柱そのものが揺れたことによる振動情報を取得する取得手段と、
前記振動情報、または当該振動情報からの周波数分析情報、を記憶する記憶手段と、
スペクトル形状の変化の把握に供されるために前記振動情報または前記周波数分析情報を外部装置に対して提供する提供手段と、
を備えたことを特徴とする検出装置。 It is a detection device that is attached to an installation location higher than the base of the column and measures the vibration information of the column obtained by wind vibration.
An acquisition means for acquiring vibration information due to the swaying of the stanchion itself only when the natural wind hits the stanchion in a predetermined time domain.
A storage means for storing the vibration information or frequency analysis information from the vibration information,
A means of providing the vibration information or the frequency analysis information to an external device in order to grasp the change in the spectral shape, and
A detection device characterized by being equipped with.
支柱の根元より高い位置となる設置箇所に取り付けられ風振動で得られる当該支柱の振動情報を測定する検出装置を用いて、予め定められた時間領域にて自然の風が当該支柱に当たったことのみによって当該支柱そのものが揺れたことによる時系列加速度を、当該支柱に備えられた加速度センサから取得し、
前記時系列加速度に対して高速フーリエ変換を施してスペクトル情報を取得し、
複数の時点で取得された前記スペクトル情報から、スペクトル形状の履歴変化を把握し、
把握された前記履歴変化に関する情報を出力する
ことを特徴とする支柱損傷検知方法。 A strut damage detection method realized by one or more processors.
A natural wind hits the strut in a predetermined time range using a detection device that is attached to the installation location higher than the base of the strut and measures the vibration information of the strut obtained by wind vibration. The time-series acceleration caused by the shaking of the support column itself is acquired from the acceleration sensor provided on the support column.
Fast Fourier transform is applied to the time series acceleration to acquire spectral information.
From the spectral information acquired at a plurality of time points, the historical change of the spectral shape can be grasped.
A support column damage detection method characterized by outputting the grasped information on the history change.
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