JP7060470B2

JP7060470B2 - 監視システム

Info

Publication number: JP7060470B2
Application number: JP2018141329A
Authority: JP
Inventors: 和利安川
Original assignee: Highway Technology Research Center
Current assignee: Highway Technology Research Center
Priority date: 2018-07-27
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2022-04-26
Anticipated expiration: 2038-07-27
Also published as: JP2020016115A

Description

本発明は、道路、鉄道、またはトンネルを構成する構造物の変位による異常を検知するための、監視システムに関する。

出願人は、橋梁などの構造物に生じるき裂の進展を監視するための装置として、下記の特許文献１に記載のき裂監視装置を発明した。
このき裂監視装置は、監視対象の構造物に貼り付ける断線ゲージと、断線ゲージからの電気信号から、き裂の進展情報を生成・送信する制御回路および携帯端末を設けて構成し、収集したき裂の進展情報を用いて補修を要する箇所の検討を可能とした発明である。
このき裂監視装置は、小型で低コストであるため、監視場所が多い高速道路などでも導入に際するコスト負担を抑えることができ、かつ５年以上の駆動も可能であるため、作業員による接近監視のための作業足場の設置や、下方の道路を通行止めにするなどの安全対策のコスト負担が頻繁に発生しない点などにおいて優れた効果を有している。

出願人は、前記き裂監視装置のような小型の監視装置の派生型として、例えば監視対象の構造物を橋梁と想定した場合に、橋梁の桁ずれや落橋を検知可能とする装置の開発に着手した。
下記の非特許文献１には、橋梁の桁ずれや落橋を検知する技術として、レーザー距離計を橋梁に設置し、隣接する橋梁や橋脚などをレーザーの照射先として、当該照射先との距離の変化を捉える方法が開示されている。

特許第６０５９９４３号

「国土技術政策総合研究所プロジェクト研究報告第７章位置計測による構造物の監視・変状探知手法の開発」http://www.nilim.go.jp/lab/bcg/siryou/kpr/prn0050pdf/kp005011.pdf

しかし、上記したレーザー距離計は消費電力が大きく、小型の装置に組みこんだ状態だとバッテリーの消耗が激しいため、交換作業を頻繁に行うことのできない現場での長寿命駆動を実現する、という本来の目的が失われてしまう問題を有していた。

そこで本発明は、監視対象の変位に伴う異常を低コストかつ長寿命で監視可能とする手段の提供を、少なくとも一つの目的とするものである。

上記課題を解決すべくなされた本願の第１発明は、道路、鉄道、またはトンネルを構成する構造物を監視対象とした監視システムであって、監視対象に取り付けて、当該監視対象の傾斜角度を測定可能な、傾斜計と、前記傾斜計による測定作業の実行を管理する、測定制御手段と、前記傾斜計の測定値を少なくとも用いて前記監視対象の段差量および落橋情報のうち少なくとも何れか一方からなる傾斜情報を生成する、傾斜情報生成手段と、前記傾斜情報を可視化したマークを地図上に表示する監視画面を生成する、表示手段と、を少なくとも有し、前記マークが、前記監視対象の傾斜方向を示す複数の領域に分割されていることを特徴とするものである。
また、本願の第２発明は、前記第１発明において、前記測定制御手段が、前記傾斜計による測定作業を定期的に実行することを特徴とするものである。
また、本願の第３発明は、前記第１発明または第２発明において、前記測定制御手段が、地震情報を検知または取得した際に、前記傾斜計による測定作業を実行することを特徴とするものである。
また、本願の第４発明は、前記第３発明において、前記測定制御手段が、前記監視対象に取り付ける震度計を有し、当該震度計でもって地震を検知した際に、前記傾斜計による測定作業を実行することを特徴とするものである。
また、本願の第５発明は、前記第１発明乃至第４発明のうち何れか１つの発明において、前記各領域が、前記傾斜情報に基づいて色分け表示されることを特徴とするものである。

本発明によれば、以下に記載する効果のうち、少なくとも何れか１つの効果を奏する。
（１）レーザー距離計よりも消費電力の小さい、傾斜計による傾斜角度の変化によって監視対象の変位を捉えるため、電源を確保しにくい橋梁などを監視対象とする場合でも、内蔵のバッテリーで長期間の駆動が可能となる。特に高速道路の橋梁などは、傾斜計の設置のための足場設置作業のために高速道路下の道路を封鎖する必要が生じるため、長期間の駆動を可能とすることで、安全対策のコスト負担を抑えることに寄与する。
（２）監視対象の段差量および落橋情報のうち少なくとも何れか一方からなる傾斜情報を可視化したマークを地図上に表示することで、危険度の高い監視対象の把握が容易となる。
（３）測定制御手段が定期的に傾斜測定作業を実行することで、異常の検知を直ちに把握することができる。
（４）監視対象に別途震度計を設けておき、この震度計による地震の検知後に傾斜測定作業を行うことで、地震発生後に直ちに道路の通行可能性の判断が可能となる。
（５）監視対象の段差量および落橋情報のうち少なくとも何れか一方からなる傾斜情報を可視化したマークを、監視対象の前後左右の傾斜を示す四箇所の領域を少なくとも有するように構成することで、何れの方向に監視対象の変位が発生しているか否かを視覚的に把握することができる。

本発明に係る道路監視システムの機能ブロック図。マークの表示例を示す図。マークの形状例を示す図。本発明に係る道路監視システムの具体例１を示す概略図。本発明に係る道路監視システムの具体例２を示す概略図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。

＜１＞全体構成（図１）
本発明に係る道路監視システムは、主に橋梁、橋脚などの、道路を構成する構造物を監視対象とし、監視対象の変位による構造物の異常の有無を監視する。
図１に示すように、本発明に係る道路監視システムは、傾斜計１０、測定制御手段２０、傾斜情報生成手段３０、および表示手段４０、を少なくとも有する。
以下、各要素の詳細について説明する。

＜２＞傾斜計（図１）
傾斜計１０は、監視対象の傾斜角度を測定するための装置である。
傾斜計１０は、重力加速度の向きを検知することで監視対象の傾斜を検知することが可能な加速度計などの公知の傾斜センサを用いることができる。

＜２．１＞傾斜角度の測定方法
傾斜計１０は、監視対象の傾斜角度を絶対値で測定してもよいし、監視対象へ取り付けた初期状態を０°とするようイニシャライズして、初期状態からの相対値を測定してもよい。

＜３＞測定制御手段（図１）
測定制御手段２０は、傾斜計１０による測定作業の実施を管理するための手段である。
測定制御手段２０は、予めインストールしたプログラムによって所定の情報処理を実行する情報処理装置などによって構成することができる。

＜３．１＞スリープ制御機能
測定制御手段２０は、監視端末Ａを構成するその他の装置をスリープ状態にしておき、タイマーによって自動的に起動して、その他の装置をスリープ状態から復帰させるように構成することができる。
また、測定制御手段２０は、図４、５に示す監視端末Ａに別途設けておいた地震計や、サーバＢからの指示によって起動して、その他の装置をスリープ状態から復帰させるように構成してもよい。

＜４＞傾斜情報生成手段（図１）
傾斜情報生成手段３０は、傾斜計１０の測定値を少なくとも用いて監視対象の傾斜情報を生成するための手段である。
傾斜情報生成手段３０は、予めインストールしたプログラムによって所定の情報処理を実行する情報処理装置などによって構成することができる。
また、傾斜情報とは、傾斜計１０から得た測定値を少なくとも用いて求めた、監視対象の段差量や、落橋情報のうち少なくとも何れか一方が含まれた情報である。

＜４．１＞傾斜情報の生成例
例えば、監視対象を橋梁と想定した場合、この橋梁の傾斜情報の生成例としては、傾斜計１０から取得する測定値が予め所定の値（しきい値）を超えた場合に、橋梁の段差や落橋が発生している可能性が高いと推測する方法が考えられる。
なお、前記したしきい値は、監視対象の環境や諸元によって適宜設定することができる。例えば同一勾配において、橋梁の全長が長ければ長いほど、橋梁の上下方向の段差量も大きくなるため、傾斜角度による判定のしきい値は相対的に低い値で設定することとなる。
その他の生成例としては、傾斜計１０から得た測定値と橋梁の全長（水平方向の長さ）から、都度橋梁の垂直方向の変位量を算出し、この変位量が所定の値（しきい値）を超えた場合に橋梁の桁ずれや落橋が発生している可能性が高いと推測する方法も考えられる。
橋梁の初期状態が水平に設置されている状態から、橋梁の全長をＬ、傾斜角度をα、変位量（段差量）をΔＬとして場合の計算式は［ΔＬ＝Ｌ×ｔａｎα］で求めることができる。

これらのしきい値は、予めデータベース化されている橋梁の諸元を利用して個別に設定しておけば、より適切な監視が可能となる。

なお、橋梁が水平のまま落下した場合は、傾斜角度の測定値からは橋梁の変位を検知できないこととなるが、傾斜計として用いる加速度計が常に加速度を測定しているように構成していれば、加速度の変化を捉えることで、橋梁の変位を検知することができる。

＜５＞表示手段（図１）
表示手段４０は、監視対象の傾斜情報を可視化したマーク６０を地図５１上に表示してなる画面を生成するための手段である。
表示手段４０は、予めインストールしたプログラムによって所定の情報処理を実行する情報処理装置で構成することができる。

＜５．１＞マークの表示例（図２）
図２に、マーク６０の表示例を示す。
各マーク６０は、地図５１上に傾斜計１０の設置地点を予め登録してある位置にプロットしておいたり、傾斜計１０とは別に設けたＧＰＳから取得する座標情報等に基づいて、傾斜計１０の設置場所をリアルタイムに地図５１上にプロットしておいたりすることができる。
図２では、マーク６０は円形状を呈しており、円の内部が段差量および落橋情報のうち少なくとも何れか一方からなる傾斜情報に基づく危険度の高低によって色分け表示されている。
また、図示しないが、本発明では、危険度の高低によって、マーク６０の形状を○、△、×などに変えて表示するように構成してもよい。
上記構成とすると、危険度の高い監視対象の把握が容易となる点で好ましい。

＜５．２＞マークの形状例（図３）
マーク６０は、監視対象の傾斜方向が分かるように、マーク６０を複数の領域６１に分割した構成としてもよい。
図３に、マーク６０のその他の形状例を示す。
図３（ａ）～（ｆ）の何れも、マーク６０が、上下方向（走行方向）および左右方向（幅員方向）の傾斜をそれぞれ示す４箇所の領域６１によって構成されている。
領域６１毎に、監視対象の段差量および落橋情報のうち少なくとも何れか一方からなる傾斜情報に基づいて表示態様を変更することで、監視対象の段差量の大小や落橋の有無を、より視覚的に把握することができる。

＜６＞構成の具体例１（図４）
以下、図４を参照しながら、本発明に係る道路監視システムの構成の具体例１について説明する。

＜６．１＞監視端末
監視端末Ａは、監視対象に設ける装置である。
本実施例では、監視端末Ａを高速道路の橋梁に取り付けている。
図４に係る監視端末Ａは、前述した傾斜計１０および測定制御手段２０を具備する小型の情報処理装置で構成している。
この情報処理装置は、専用のハードウェアにソフトウェアを組み込んで構成する態様や、既存のスマートフォンや携帯端末などにアプリケーションをインストールして構成する態様などを採用することができる。

＜６．２＞サーバ
サーバＢは、前記した各監視端末Ａとの間でネットワークを介して接続される装置である。
サーバＢの設置場所は特段限定しないが、いわゆるデータセンターなどの情報処理装置の設置・運用に特化した施設に設置されることが通常である。
図４に係るサーバＢは、前述した判定情報生成手段および表示手段４０を実現するための機能を有している。

＜６．３＞ユーザ端末
ユーザ端末Ｃは、本発明に係るシステムのユーザが使用する装置である。
図４に係るユーザ端末Ｃは、ユーザの勤務場所に設置したＰＣなどの情報処理装置や、ユーザが携行するスマートフォンなどの端末を想定する。
ユーザは、ユーザ端末ＣからサーバＢにアクセスし、サーバＢが備える表示手段４０でもって、ユーザ端末Ｃのディスプレイから橋梁の傾斜情報を確認することができる。
この確認方法は、取り付けた監視端末Ａ毎に傾斜計１０の測定値や、橋梁の傾斜情報をリスト化した方法や、地図５１に示した監視対象の橋梁の位置に、橋梁の傾斜情報を示すマーク６０をプロットする方法などがある。

＜６．４＞運用方法
本構成での運用方法の一例を以下に示す。
＜６．４．１＞通常時
（１）監視端末Ａに備えた測定制御手段２０は、定期的に傾斜計１０の測定値を取得するためにタイマーによって駆動し、サーバＢに送信する。
（２）サーバＢに備えた判定情報生成手段は、取得した傾斜計１０の測定値に基づいて、傾斜情報を生成する。
（３）サーバＢに備えた表示手段４０は、前記傾斜情報を、ユーザ端末Ｃから確認可能な状態とする。

＜６．４．２＞地震発生時
地震が発生した場合、測定制御手段２０は、監視端末Ａに設けた地震計が所定の震度以上であった場合傾斜計１０の測定値を取得してサーバＢに送信する。その後の処理は前記した通常時と同様である。

＜７＞構成の具体例２（図５）
以下、図５を参照しながら、本発明に係る道路監視システムの構成の具体例２について説明する。
前記した第１構成例（図４）と異なる点は、サーバＢ側に測定制御手段２０を設け、サーバＢから監視端末Ａに対し、傾斜計１０による測定作業の実行指令を送信する点である。
よって、サーバＢ側では、通常時には、傾斜計１０による測定作業の実行指令を監視端末Ａに定期的に送信し、地震発生時には、地震速報信号の受信後、監視対象の橋梁の場所での震度が所定の震度以上であった場合に、傾斜計１０による測定作業の実行指令を監視端末Ａに送信すればよい。

前記した実施例１では、監視対象を高速道路における橋梁としていたが、本発明は、傾斜状態によって大きな段差の発見や落橋の有無等の異常を検知することが可能なものであれば道路以外の構造物を監視対象とすることができる。
その他の構造物には、例えば、鉄道橋梁、トンネルなどが考えられる。

１０傾斜計
２０測定制御手段
２１震度計
３０傾斜情報生成手段
４０表示手段
５０表示画面
５１地図
５２監視対象
６０マーク
６１領域
Ａ監視端末
Ｂサーバ
Ｃユーザ端末

Claims

道路、鉄道、またはトンネルを構成する構造物を監視対象とした監視システムであって、
監視対象に取り付けて、当該監視対象の傾斜角度を測定可能な、傾斜計と、
前記傾斜計による測定作業の実行を管理する、測定制御手段と、
前記傾斜計の測定値を少なくとも用いて前記監視対象の段差量および落橋情報のうち少なくとも何れか一方からなる傾斜情報を生成する、傾斜情報生成手段と、
前記傾斜情報を可視化したマークを地図上に表示する監視画面を生成する、表示手段と、
を少なくとも有し、
前記マークが、前記監視対象の傾斜方向を示す複数の領域に分割されていることを特徴とする、
道路監視システム。
前記測定制御手段が、前記傾斜計による測定作業を定期的に実行することを特徴とする、
請求項１に記載の道路監視システム。
前記測定制御手段が、地震情報を検知または取得した際に、前記傾斜計による測定作業を実行することを特徴とする、
請求項１または２に記載の道路監視システム。
前記測定制御手段が、前記監視対象に取り付ける震度計を有し、当該震度計でもって地震を検知した際に、前記傾斜計による測定作業を実行することを特徴とする、
請求項３に記載の道路監視システム。
前記各領域が、前記傾斜情報に基づいて色分け表示されることを特徴とする、
請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の道路監視システム。