JP7143911B1 - 監視システム、装置、方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電池で動作する機器の寿命を延ばすことを目的として、一度の測定に要する電力量に関係するパラメータを変更することができるようにする。【解決手段】本発明に係る監視システムは、監視対象に設けられた１又は複数の検知手段と、各検知手段から取得した計測値に基づいて、監視対象に生じ得る異常の程度を評価した評価値を導出する異常判定手段と、評価値に応じて、検知手段による測定動作に係る動作パラメータを変更する動作パラメータ変更手段５１を備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、監視システム、装置、方法及びプログラムに関し、例えば、構造物に設置したセンサからのセンサデータを解析して構造物の健全性を監視する監視装置に適用し得るものである。

従来、振動する構造物に種々のセンサを設置し、構造物の健全性を測定する試みが数多くなされてきた（特許文献１参照）。構造物の健全性を判断するためには、構造物に負荷を与える必要がある。日常的に負荷として与えられるのは、例えば、車両などの通過に伴う加重である。

特開２０２０－１４８６２３号公報

センサ装置を動かすには電力が必要であるが、橋梁などの屋外において電源を確保することは容易ではない。また、機器を設置する場所は橋の床板の裏など、通常の方法ではたどり着けない場所が多く、頻繁に電池の交換を行うのは現実的ではない。太陽電池等の発電機能を用いても、常時センサ装置を駆動させることは難しい。また、構造物は長い年月をかけて劣化するものであり、常時監視する必要性はあまりない。間欠的に監視を行い、変化があった場合により厳密な測定を行うことで消費電力を削減し、センサの寿命を延ばすことができる。

そこで、上述した課題に鑑み、本発明は、電池で動作する機器の寿命を延ばすことを目的として、一度の測定に要する電力量に関係するパラメータを変更することができる監視システム、装置、方法及びプログラムを提供しようとするものである。

かかる課題を解決するために、第１の本発明に係る監視システムは、監視対象に設けられた１又は複数の検知手段と、それぞれの検知手段から取得した計測値に基づいて、監視対象に生じ得る異常の程度を評価した評価値を導出する異常判定手段と、それぞれの検知手段の測定動作に係る複数種類の動作パラメータについて、異常の程度を示す評価値毎に設定した特定種類の動作パラメータの値を、異常判定手段により導出された今回の評価値に応じて変更する動作パラメータ変更手段とを備えることを特徴とする。

第２の本発明に係る監視装置は、監視対象に設けられた１又は複数の検知手段と、それぞれの検知手段から取得した計測値に基づいて、監視対象に生じ得る異常の程度を評価した評価値を導出する異常判定手段と、それぞれの検知手段の測定動作に係る複数種類の動作パラメータについて、異常の程度を示す評価値毎に設定した特定種類の動作パラメータの値を、異常判定手段により導出された今回の評価値に応じて変更する動作パラメータ変更手段とを備えることを特徴とする。

第３の本発明に係る監視方法は、異常判定手段が、監視対象に設けられた１又は複数の検知手段から取得した計測値に基づいて、監視対象に生じ得る異常の程度を評価した評価値を導出し、動作パラメータ変更手段が、それぞれの検知手段の測定動作に係る複数種類の動作パラメータについて、異常の程度を示す評価値毎に設定した特定種類の動作パラメータの値を、異常判定手段により導出された今回の評価値に応じて変更することを特徴とする。

第４の本発明に係る監視プログラムは、コンピュータを、監視対象に設けられた１又は複数の検知手段と、それぞれの検知手段から取得した計測値に基づいて、監視対象に生じ得る異常の程度を評価した評価値を導出する異常判定手段と、それぞれの検知手段の測定動作に係る複数種類の動作パラメータについて、異常の程度を示す評価値毎に設定した特定種類の動作パラメータの値を、異常判定手段により導出された今回の評価値に応じて変更する動作パラメータ変更手段として機能させることを特徴とする。

本発明によれば、電池で動作する機器の寿命を延ばすことを目的として、一度の測定に要する電力量に関係するパラメータを変更することができる。

実施形態に係る無線機の内部構成を示す内部構成図である。 実施形態に係る監視システムの全体構成を示す全体構成図である。 実施形態に係る監視装置の内部構成を示す内部構成図である。 フーリエ変換して得たデータスペクトルを示すスペクトル図である。 実施形態に係る加速度センサの動作パラメータの変更処理の動作を示すフローチャートである。

（Ａ）主たる実施形態
以下では、本発明に係る監視システム、装置、方法及びプログラムの実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

（Ａ－１）実施形態の構成
（Ａ－１－１）全体構成
図２は、実施形態に係る監視システムの全体構成を示す全体構成図である。

図２において、監視システム１は、親機２０と、子機としての複数の無線機１０（１０－１～１０－ｎ）と、監視装置３０とを有する。

監視システム１は、センサを有する複数の無線機１０－１～１０－ｎを監視対象に設置し、各無線機１０－１～１０－ｎからセンサデータを間欠的に収集し、その収集したセンサデータを用いて監視対象の状態や状況を監視する。

この実施形態では、橋梁等の構造物にセンサを設置し、例えば車両走行や風等による振動を計測して、構造物の健全性を監視する。なお、構造物は、橋梁等である場合を例示するが、これに限らず、例えば、空港、高速道路、港湾などのインフラ構造物としてもよい。

構造物に生じ得る異常は、例えば亀裂、ひび割れ、遊離石灰の発生、ボルトの脱落等に代表される損傷や劣化などが考えられ、センサデータに基づいて、異常の程度を評価する値（異常度の値）を求める。例えば、構造物に設置された複数のセンサのそれぞれからセンシングデータを収集し、各センサのデータを用いて統計的な解析を行う。そして、統計的な解析結果と最新の計測結果（センサデータ）とを比較し、その比較結果と閾値とを用いて評価する。評価の結果、これまでの統計的な解析結果から離れた結果、あるいは異なる結果が得られたときに異常が発生したといえる。

図２において、無線機１０（１０－１～１０－ｎ）と親機２０とは、センサネットワークＳＮを構成している。一般的に、センサネットワークＳＮの通信方式は、特定小電力無線方式などに代表される低速な無線通信方式を適用することができる。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎなどに代表される無線ネットワーク規格、若しくは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線通信方式であっても構わない。センサネットワークＳＮは、基幹ネットワークＮＴに比べ低速な通信方式である。無線機１０（１０－１～１０－ｎ）及び親機２０には、それぞれセンサネットワークＳＮ上で固有のアドレス（例えば、ＭＡＣアドレス、ショートアドレス、ＩＰアドレス等）が割り当てられている。

親機２０と監視装置３０との間のネットワークは基幹ネットワークＮＴである。基幹ネットワークＮＴは、例えば、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ又はＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）である。基幹ネットワークＮＴは、無線回線であってもよいし、有線回線であってもよい。

無線機１０は、主にセンサ、スケジュール決定手段、及び通信手段を有する。以下では、無線機１０を、検知装置又はセンサ機器等とも呼ぶ。無線機１０は、センサを稼働させる時刻を決定する。無線機１０は、計測したデータを含む情報を、センサネットワークＳＮを介して親機２０に送信する。なお、この実施形態において、無線機１０は、例えば、橋梁等の構造物の複数箇所のそれぞれに固定設置されているものとする。

親機２０は、センサネットワークＳＮと基幹ネットワークＮＴとの間でデータを中継する機能を有する。親機２０は、各無線機１０からデータを含む情報を受信すると、各無線機１０のデータを含む情報を監視装置３０に送信する。これにより、センサデータを監視装置３０に与えることができる。

親機２０は、基本的には、無線機１０と同じ構成を備え、無線機１０の構成に加えて監視装置３０に各無線機１０からのデータを中継する中継機能を備えるものであっても良い。また例えば、親機２０は、後述する監視装置３０の構成を備えるものであってもよい。

監視装置３０は、大量のピークデータを用いて求めた特定の周波数領域のピーク特性と、評価対象とする特定の周波数領域のピークデータ（評価対象の測定データ）とに基づいて、測定データの異常度を評価する。ここでは、監視装置３０が測定データの異常の程度をスコア値で評価する。閾値等を用いて測定データのスコア値が異常であると判定するとき、構造物が異常であるとみなす。なお、変形例として、監視装置３０がセンサ機器２０から加速度センサ２０３が計測した計測信号を収集可能とするため、監視装置３０と親機１０とが一体化したものとしてもよい。

（Ａ－１－２）監視装置の内部構成
図３は、実施形態に係る監視装置３０の内部構成を示す内部構成図である。

図３において、監視装置３０は、通信部３０１、制御部３０２、異常判定部３０３、記憶部３０４を有する。

通信部３０１は、基幹ネットワークＮＴと接続するための通信インタフェースである。

制御部３０２は、監視装置３０における各種機能を司る装置及び処理部である。制御部３０２は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、入出力インタフェース等を有する装置で構成されてもよい。ＣＰＵがＲＯＭに格納される処理プログラム（例えば、監視プログラム等）を実行することにより、処理が実現されるようにしてもよい。

制御部３０２は、構造物の異常度を求めるため、各無線機１０－１～１０－ｎから受信したデータを異常判定部３０３に与える。また、制御部３０２は、異常判定部３０３により求められた異常度に応じて、各加速度センサ１０３の測定動作に関する情報を求める。さらに、制御部３０２は、制御部３０２は、加速度センサ１０３毎の異常度及び測定動作に関する情報を対応する無線機１０に送信させる。

データ蓄積部３０６は、構造物の健全性を判定するための情報を蓄積する。例えば、データ蓄積部３０６は、各加速度センサ２０３の計測データ（例えば、加速度２０３センサが計測した計測信号、計測信号をフーリエ変換して得た周波数スペクトルデータ等）や、計測信号を用いて求めた特定の周波数領域のピークデータ（例えば、周波数、ピークの高さを示す値、日時情報、グループ番号等を含むデータ）などを蓄積する。

制御部３０３は、記憶部３０４に蓄積されている加速度センサ２０３が計測した計測信号をフーリエ変換して周波数スペクトルを求め、周波数スペクトルに現れる多くのピークの中から極大値となる周波数（以下、「ピーク周波数」と呼ぶ。）を求める。制御部３０３は、ピーク周波数を用いて、構造物の特定の周波数（固有周波数）を導出する。

異常判定部３０３は、過去の大量のピークデータを用いて求めた特定の周波数領域のピーク特性と、評価対象とする測定データとを用いて、測定データの異常度を示すスコア値を求める。異常判定部３０３は、スコア値を用いて測定データの異常度を評価する。

ここで、異常判定方法は、様々な方法を広く適用できる。例えば、異常判定部３０３は、加速度センサ１０３が計測した過去の振動データを正規化したデータを導出して記憶部３０４に記憶する。異常判定部３０３は、当該加速度センサ１０３の過去の振動データの正規化データと、当該加速度センサ１０３の最新の振動データとに基づく相関を示す値を導出する。そして、異常判定部３０３は、その相関を示す値と閾値とを比較して異常度を判定する。なお、異常判定方法は、上述した例に限定されない。

ここで、異常度（以下では、「異常評価値」又は「評価値」とも呼ぶ。）は、構造物の損傷や劣化などが生じ、その影響を受けている程度を評価する評価値をいう。異常度は、加速度センサ１０３の計測結果に基づいて評価した、構造物の評価値ともいえる。異常度を判定するための閾値は、１個に限らず、複数個を設定してもよい。

異常判定部３０３は、異常の程度に応じて、複数段階の異常度を求める。例えば、異常判定部３０３は、複数の異なる値の閾値を用いて、「異常度：０」、「異常度：１」、「異常度：２」、「異常度：３」の４段階に区分する。「異常度：０」は「異常なし」と評価でき、「異常度：３」が最も影響を受けて異常の程度が大きいものとする。なお、この実施形態では、４段階の異常度を例示するが、これに限定されない。

また、異常判定部３０３は、加速度センサ１０３毎の異常度を制御部３０２に与える。制御部３０２は、加速度センサ１０３毎の異常度を、該当する加速度センサ１０３を持つ無線機１０に送信するため、当該無線機１０宛であって、異常度を含む情報を通信部３０１に与える。通信部３０１は、無線機１０宛に、異常度を含む情報を送信する。

記憶部３０４は、各無線機１０の計測履歴、異常判定部３０３により導出された演算結果を無線機１０毎に記憶する。計測結果は、例えば、無線機１０の識別情報（例えば、ＭＡＣアドレス、ＩＰアドレス等）、加速度センサ１０３の識別情報、計測時刻、計測データ（センシングデータ）、加速度センサ１０３の測定動作モード種別、測定タイミングの周期、構造物の部材種別等の全て又は一部を対応付けて記憶するようにしてもよい。

（Ａ－１－３）無線機の内部構成
図１は、実施形態に係る無線機１０の内部構成を示す内部構成図である。

図１において、無線機１０は、通信部１０１、制御部１０２、加速度センサ１０３、スケジュール決定部１０４、タイマ部１０５、時計部１０６を有する。

この実施形態に係る無線機１０は、その各部をハードウェアによって構成しても良く、また、一部の構成についてはソフトウェア的に構成しても良い。また、無線機１０は、電池を有しており、電池が各構成要素に対して電力を供給する。

通信部１０１は、センサネットワークＳＮにアクセスするための通信インタフェースである。

制御部１０２は、無線機１０における各種機能を司る装置及び処理部である。制御部１０２は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、入出力インタフェース等を有する装置で構成されてもよい。ＣＰＵがＲＯＭに格納される処理プログラム（例えば、計測動作プログラム等）を実行することにより、処理が実現されるようにしてもよい。

制御部１０２は、動作パラメータ変更部５１を有する。動作パラメータ変更部５１は、異常度に応じて、加速度センサ１０３の動作パラメータ（動作パラメータの値）を変更するものである。動作パラメータ変更部５１が動作パラメータを変更することで、加速度センサ１０３の測定動作を変えることができ、省電力化を図ることができる。

ここで、動作パラメータは、加速度センサ１０３の測定動作のパラメータである。特に、動作パラメータは、加速度センサ１０３の測定に要する電力量を変化させるパラメータを意図する。

例えば、動作パラメータは以下に例示するものを用いることができる。以下では、各動作パラメータの特性を電力量の観点から説明する。なお、異常度に応じて変更する動作パラメータは、以下に限定されない。

「フーリエ変換に用いるデータ数」は、時間経過とともに、取得したデータをフーリエ変換し、周波数ごとの特性を見ることができる。データ数が増えると、より周波数の分解能が上がり、詳細な計測が可能だが、計算量が増えるので消費電力が増加する。

図４は、フーリエ変換して得たデータスペクトルを示す図であり、横軸は周波数、縦軸はパワーを示す。図４（Ａ）はデータ数が１６３８４個であり、図４（Ｂ）はデータ数が５１２個である。図４（Ａ）に示すように、データ数が多い場合、スペクトルが滑らかな曲線になり、ピーク周波数を細かく求めることができる。他方、図４（Ｂ）に示すように、データ数が少ない場合、スペクトルが折れ線になり（ガタガタになり）、ピーク周波数を正確に求めることが難しくなる。

「１回の測定の計測時間」は、長時間測定した方が外乱の影響を少なくすることができ、より正確な計測ができる。しかし、計測時間が長くなるほど、消費電力は増加する。

「センサのデータ取得頻度」は、例えば、センサの動作周波数が該当する。動作周波数は、例えば、１秒間のデータ取得回数であり、動作周波数を上げると、データ取得回数が増えるので、より細かい測定が可能となり、データをフーリエ変換すると、計測できる周波数の範囲が大きくなる。しかし、データ量が増大するため、消費電力が増加する。

「センサの計測方向の数」は、例えば、加速度センサ１０３の場合、一般的にｘ軸，ｙ軸，ｚ軸の３方向の計測が可能であり、必要な方向のデータを取得できる。例えば、構造物には揺れやすい方向と揺れにくい方向があり、平常時は揺れやすい方向のみを用いるのが合理的だが、異常発生時には多くの方向のデータを用いることで、より詳細な計測が可能となる。しかし、方向の数が多くなると、データ量が増大するため、消費電力が増加する。

「監視装置に通知する送信内容」は、無線機１０が監視装置３０に通知する送信内容が、詳細なデータになれば、データ量も増大するので、消費電力が増大する。逆に、無線機１０が詳細なデータの送信を省略すると、消費電力は減少する。例えば、監視装置３０に送信する送信内容は、加速度センサ３０の計測値に基づく異常の有無のみ、ピーク周波数のみ、周波数スペクトル全体、計測したデータそのものなどとすることができる。

また、制御部１０２は、通信部１０１を介して、監視装置３０から測定動作に関する情報を受信すると、監視装置３０から受信した、測定動作スケジュールを含む情報をスケジュール決定部１０４に与える。

「測定動作スケジュール」は、無線機１０においてセンサ（例えば加速度センサ１０３）を稼働させるスケジュール情報をいう。この実施形態では、後述する周期的な測定タイミングが測定動作スケジュールに含まれる。センサを稼働させる時刻又は時間では、無線機１０においてセンサを含む構成要素に電力を供給して稼働状態とするが、それ以外の時刻又は時間の間では、消費電力を抑えるために、無線機１０は休止状態となる。換言すると、測定動作スケジュールは、無線機１０の状態を、休止状態又は稼働状態に遷移させる動作スケジュールともいえる。

加速度センサ１０３は、橋梁等の構造物にかかる計測対象物理量をセンシングするものである。１台の無線機１０が、１個の加速度センサ１０３を備えるようにしても良いし、１台の無線機１０が、複数個の加速度センサ１０３を備えるようにしてもよい。なお、この実施形態では、加速度センサ１０３を備えるようにしたが、センサ種類はこれに限らない。例えば、無線機１０は、加速度センサ１０３に加えて、あるいは、加速度センサ１０３に代えて、温度センサ、湿度センサ、振動センサ、赤外線イメージセンサ等、様々な種類のセンサを用いても良い。

スケジュール決定部１０４は、監視装置３０から受信した測定動作スケジュール情報に基づいて、加速度センサ１０３を稼働させる測定動作スケジュール（すなわち、周期的な測定タイミング）を決定する。スケジュール決定部１０４は、測定動作スケジュールをタイマ部１０５に設定する。

タイマ部１０５は、スケジュール決定部１０４により設定された測定動作スケジュールに基づいて、無線機１０における状態（休止状態、稼働状態）を管理する。

例えば、タイマ部１０５は、時計部１０６から現在時刻を監視している。その間、無線機１０は休止状態である。ここで、休止状態は、無線機１０の一部の要素の機能は稼働し、その他の要素は停止している状態をいう。例えば、無線機１０のタイマ部１０５及び時計部１０６が稼働し、それ以外の要素が停止している状態を「休止状態」とする。

そして、現在時刻が測定動作スケジュール（測定タイミング）の測定時刻に達すると、タイマ部１０５は制御部１０２に起動指示をする。つまり、タイマ部１０５は、測定動作を稼働するため、制御部１０２に起動指示をする。これにより、無線機１０は休止状態から起動状態になる。

時計部１０６は、現在時刻を提供する時計である。

（Ａ－２）実施形態の動作
次に、実施形態に係る監視システム１における処理動作を、図面を参照して説明する。

［監視処理］
まず、監視システム１における監視処理の一般的な処理動作の一例を説明する。なお、以下では、複数の無線機１０、親機２０及び監視装置３０の間で、時刻が同期しているものとする。

監視対象とする構造物には、複数の加速度センサ１０３が設置されている。構造物の種類に応じて、損傷や劣化しやすい箇所には、異常の程度をより詳細に解析できるようにするため、他の箇所よりも多くの加速度センサ１０３を配置してもよい。

監視装置３０は、構造物に設置している加速度センサ１０３を事前に管理していてもよい。例えば、構造物において、ある特定箇所に、複数の加速度センサ１０３を配置しても良い。その場合、特定箇所を特定する特定箇所情報（例えば、構造物における識別情報）と、配置する複数の加速度センサ１０３の識別情報とを対応付けて管理してもよい。これにより、ある特定箇所に対して、どの加速度センサ１０３をどのように配置したかの配置状況を事前に知ることができる。

各無線機１０では、加速度センサ１０３が周期的に稼働し、加速度センサ１０３が構造物の特性を示すデータを計測する。

例えば、橋梁などの構造物では、車両が走行することで構造物は振動し、長い年月をかけて構造物に損傷や劣化などが生じ得る。各無線機１０の加速度センサ１０３は、構造物に生じる振動データを計測する。走行する車両が橋梁に加重して（荷重を加えて）生じる振動データの値を、加速度センサ１０３が計測する。

計測された振動データ値は制御部１０２に与えられ、通信部１０１が、振動データ値を含む通信信号を親機２０に送信する。例えば、無線機１０のアドレス情報を送信元アドレスとし、親機２０のアドレス情報を送信先アドレスとし、当該無線機１０の加速度センサ１０３の計測結果を含む通信信号が、親機２０に向けて送信される。

親機２０は、複数の無線機１０のそれぞれから受信した、計測結果（振動データの値）を含む通信信号を、監視装置３０に向けて中継する。

監視装置３０では、各無線機１０から計測結果を含む通信信号を受信すると、各無線機１０からの計測結果を記憶部３０５に保存する。

異常判定部３０３は、無線機１０毎に、過去の計測結果と、最新の計測結果とを比較して異常度を求める。ここでは、複数の閾値を用いて、構造物に生じ得る異常の程度を「異常度：０」～「異常度：３」の４段階に評価する。

［動作パラメータの変更処理］
図５は、実施形態に係る加速度センサ１０３の動作パラメータの変更処理の動作を示すフローチャートである。

異常判定部３０３が、各加速度センサ１０３の計測値に基づいて異常度を求めると、制御部３０２は、無線機１０宛の異常度を含む情報を生成する。そして、通信部３０１が、無線機１０宛の異常度を含む通信信号を送信する。

各無線機１０において、通信部１０１は、異常度を含む通信信号を受信し、制御部１０２は異常度を取得する（Ｓ１０１）。

動作パラメータ変更部５１は、取得した異常度に応じて、加速度センサ１０３の動作パラメータを変更する（Ｓ１０２）。

［異常度：０（Ｓ１０３）］
「異常度：０」は、構造物に異常が発生していない状態を示す。つまり、加速度センサ１０３による詳細な計測は不要である。したがって、動作パラメータ変更部５１は、加速度センサ１０３の１回の測定での計測時間を短くし、加速度センサ１０３の動作周波数を下げ、詳細な測定結果を監視装置３０に送信しない、等の変更を行う。

例えば、加速度センサ１０３の計測時間について、異常度の値に応じた時間を事前に設定しておき、動作パラメータ変更部５１は「異常度：０」のときに用いる短時間の計測時間（例えばｔ１）に変更する。

また例えば、加速度センサ１０３の動作周波数についても、異常度の値に応じて事前に複数の周波数を設定しておき、「異常度：０」のときに用いる周波数が小さい値（例えば動作周波数Ａ）に変更する。

このように、動作パラメータ変更部５１が加速度センサ１０３の動作パラメータを変更することで、消費電力を下げることができる。加速度センサ１０３による計測期間のうち、「異常度：０」の期間が大部分を占める。したがって、「異常度：０」の期間の加速度センサ１０３の消費電力を削減することは、監視システム１全体の消費電力を下げる上で重要である。

［異常度：１（Ｓ１０４）］
「異常度：１」は、ある程度の異常が検出された状態を示す。この状態は、異常を検出ときの計測結果が誤りであり、異常ではない可能性もある。つまり、「異常度：０」のときよりも、加速度センサ１０３の計測能力を上げることが求められる。

したがって、動作パラメータ変更部５１は、例えば、加速度センサ１０３による１回の測定での計測時間を、「異常度：０」のときの計測時間よりも長い時間に変更する。例えば、動作パラメータ変更部５１は、事前に設定された「異常度：１」の計測時間ｔ２（「異常度：０」の計測時間ｔ１よりも長い時間）に変更する。

また、動作パラメータ変更部５１は、例えば、加速度センサ１０３の動作周波数を、「異常度：０」のときの動作周波数よりも大きい値に変更する。この場合も、事前に設定された「異常度：１」の動作周波数（例えば動作周波数Ｂ）（「異常度：０」の動作周波数Ａよりも大きい周波数）に変更する。

さらに、動作パラメータ変更部５１は、加速度センサ１０３の詳細な測定結果を含む情報を監視装置３０に送信するようにする。ここで、無線機１０が詳細な測定結果を含む情報を監視装置３０に送信する周期は、異常度に応じて取り決められた周期としてもよい。例えば、異常度に応じて、送信周期が長い長周期モードと、送信周期が短い短周期モード等のように複数の周期モードを用意しておき、異常度が比較的小さいときには長周期モードで動作させ、異常度が比較的大きいときには短周期モードで動作させるようにしてもよい。

［異常度：２（Ｓ１０５）］
「異常度：２」は、「異常度：１」の期間で加速度センサ１０３が行なった詳細な測定結果に基づいて異常が発生していることが明らかになった状態である。この状態では、異常の進展状況を監視する必要がある。

したがって、例えば、動作パラメータ変更部５１は、加速度センサ１０３の計測方向の数を、例えば３個（ｘ軸方向、ｙ軸方向、z軸方向の３方向）に変更する。

また例えば、動作パラメータ変更部５１は、加速度センサ１０３による１回の測定での計測時間を「異常度：１」のときの計測時間よりも長い時間に変更する。なお、異常の進展状況を監視できればよいので、「異常度：１」のときの計測時間と同じ計測時間としてもよい。

また、加速度センサ１０３の動作周波数については、「異常度：１」のときの動作周波数と同じ値としてもよいし、又は、より詳細なデータを計測するため、「異常度：１」のときの動作周波数よりも大きい値に変更してもよい。

さらに、動作パラメータ変更部５１は、「異常度：１」のときと同様に、加速度センサ１０３の詳細な測定結果を含む情報を監視装置３０に送信するようにしてもよい。

［異常度：３（Ｓ１０６）］
「異常度：３」は、「異常度：２」のときよりも構造物の劣化が進んだ状態である。この状態では、例えば、通行止め等の処置をとるか否かを判断する必要がある。

したがって、動作パラメータ変更部５１は、１回の測定での計測時間を長くするよりも、加速度センサ１０３の測定頻度を上げるようにする。若しくは、動作パラメータ変更部５１は、常時測定する。例えば、前者の場合、動作パラメータ変更部５１は、１回の測定での計測時間を「異常度：２」のときの計測時間と同じして、加速度センサ１０３の動作周波数を「異常度：２」のときの動作周波数よりも大きいものに変更する。また例えば、後者の場合、動作パラメータ変更部５１は、１回の測定での計測時間を常時計測に変更する。

また、動作パラメータ変更部５１は、加速度センサ１０３の詳細な計測結果を監視装置３０に送信せず、危険度のみを監視装置３０に送信する等の変更を行う。危険度は、制御部１０２が加速度センサ１０３から取得した計測値と、事前に設けた複数の閾値とを比較して得た値とすることができる。つまり、フーリエ変換した周波数領域のデータ値での評価ではなく、加速度センサ１０３からの計測値そのもののデータを用いて評価した値とする。

なお、この場合も、動作パラメータ変更部５１は、加速度センサ１０３の３方向のデータを取得するようにする。

以上のようにして、動作パラメータ変更部５１は、異常度に応じて加速度センサ１０３の動作パラメータを変更することで消費電力を削減する。言い換えると、動作パラメータ変更部５１は、構造物の劣化状態に応じて、加速度センサ１０３の動作パラメータを変更することができる。

なお、「異常度：３」で例示した動作パラメータで加速度センサ１０３が計測する動作モードは、構造物の異常を検知した場合以外に、例えば、地震の直後など、瞬時に大きな外力が構造物に加わったときの状況判断などにも利用できる。このような場合、監視装置３０に対して外部から指示を与え、異常度が上がったものとして無線機（センサ機器）１０を動作させることが考えられる。

また、上述した動作パラメータ変更処理は、無線機１０の制御部１０２が行なう処理として例示した。しかし、監視装置３０の制御部３０２が動作パラメータ変更部５１と同じ処理部を備え、制御部３０２が、動作パラメータを変更し、その変更後の動作パラメータを、無線機１０に送信するようにしてもよい。

（Ａ－３）実施形態の効果
以上のように、この実施形態によれば、異常度に応じて、センサの動作パラメータを変更することで、消費電力を削減することができる。

また、この実施形態によれば、状況に応じて動作パラメータを変更することで、通常時の消費電力を抑えることが可能となり、長期間の計測が可能となる。

（Ｂ）他の実施形態
上述した実施形態においても種々の変形実施形態を言及したが、本発明は、以下の変形実施形態にも適用できる。

（Ｂ－１）上述した実施形態では、単一のセンサ機器（無線機）の動作パラメータを変更する構成を示したが、複数のセンサ機器が構造物に設置されている状況において、個々のセンサ機器の動作パラメータを変更することで、複数の目的を同時に達成する構成を取ることも可能である。例えば、高精度に動作するが、測定間隔が長いセンサ機器と、低精度であるが、測定間隔を短くしたセンサ機器を組み合わせて動作させる。これによって、個々のセンサ機器の消費電力を抑えつつ必要な計測を行うことができる。

（Ｂ－２）図５のＳ１０３～Ｓ１０６は、動作パラメータ変更部５１が、異常度に応じて動作パラメータを変更する一例を説明するために、例えば、計測時間、動作周波数等の動作パラメータ例と数値例を例示して、動作パラメータの変更処理を例示した。しかし、図５で挙げた動作パラメータ例や数値例は一例であり、これらに限定されない。動作パラメータ変更部５１が動作パラメータの値を変更する方法も、異常度に応じて、構造物の異常状況を監視するために必要なデータを保持しつつ、消費電力を削減することができれば、他の方法を用いることができる。

１：監視システム、１０（１０－１～１０－ｎ）：無線機、２０：親機、３０：監視装置、５１：動作パラメータ変更部、１０１：通信部、１０２：制御部、１０３：加速度センサ、１０４：スケジュール決定部、１０５：タイマ部、１０６：時計部、３０１：通信部、３０２：制御部、３０３：異常判定部、３０４：記憶部、３０５：記憶部。

Claims (10)

1. 監視対象に設けられた１又は複数の検知手段と、
   それぞれの前記検知手段から取得した計測値に基づいて、前記監視対象に生じ得る異常の程度を評価した評価値を導出する異常判定手段と、
   それぞれの前記検知手段の測定動作に係る複数種類の動作パラメータについて、異常の程度を示す前記評価値毎に設定した特定種類の動作パラメータの値を、前記異常判定手段により導出された今回の前記評価値に応じて変更する動作パラメータ変更手段と
   を備えることを特徴とする監視システム。
2. 異常判定手段が、それぞれの前記検知手段からの前記計測値をフーリエ変換して得た周波数特性に基づいて、前記計測値の異常の程度を評価した前記評価値を導出するものであり、
   前記複数種類の動作パラメータが、フーリエ変換に用いるデータ数を含み、
   前記動作パラメータ変更手段は、前記評価値に基づき異常の程度が小さくなるほど前記データ数を少なくし、異常の程度が大きくなるほど前記データ数を大きくする
   ことを特徴とする請求項１に記載の監視システム。
3. 前記複数種類の動作パラメータが、それぞれの前記検知手段が検知する計測時間を含み、
   前記動作パラメータ変更手段は、前記評価値に基づき異常の程度が小さくなるほど前記計測時間を短くし、異常の程度が大きくなるほど前記計測時間を長くする
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の監視システム。
4. 前記複数種類の動作パラメータが、それぞれの前記検知手段のデータ取得頻度を含み、
   前記動作パラメータ変更手段は、前記評価値に基づき異常の程度が小さくなるほど前記データ取得頻度を小さくし、異常の程度が大きくなるほど前記データ取得頻度を大きくする
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の監視システム。
5. 前記複数種類の動作パラメータが、それぞれの前記検知手段としての加速度センサの計測方向数を含み、
   前記動作パラメータ変更手段は、前記評価値に基づき異常の程度が大きくなるほど前記計測方向数を大きくする
   ことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の監視システム。
6. 前記複数種類の動作パラメータが、それぞれの前記検知手段が前記異常判定手段に送信する送信データ量を含み、
   前記動作パラメータ変更手段は、前記評価値に応じて、前記送信データ量を変更することを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の監視システム。
7. 前記動作パラメータ変更手段が、前記監視対象としての構造物の劣化状態に応じて、前記特定種類の動作パラメータの値を変更することを特徴とする請求項１に記載の監視システム。
8. 監視対象に設けられた１又は複数の検知手段と、
   それぞれの前記検知手段から取得した計測値に基づいて、前記監視対象に生じ得る異常の程度を評価した評価値を導出する異常判定手段と、
   それぞれの前記検知手段の測定動作に係る複数種類の動作パラメータについて、異常の程度を示す前記評価値毎に設定した特定種類の動作パラメータの値を、前記異常判定手段により導出された今回の前記評価値に応じて変更する動作パラメータ変更手段と
   を備えることを特徴とする監視装置。
9. 異常判定手段が、監視対象に設けられた１又は複数の検知手段から取得した計測値に基づいて、前記監視対象に生じ得る異常の程度を評価した評価値を導出し、
   動作パラメータ変更手段が、それぞれの前記検知手段の測定動作に係る複数種類の動作パラメータについて、異常の程度を示す前記評価値毎に設定した特定種類の動作パラメータの値を、前記異常判定手段により導出された今回の前記評価値に応じて変更する
   ことを特徴とする監視方法。
10. コンピュータを、
    監視対象に設けられた１又は複数の検知手段と、
    それぞれの前記検知手段から取得した計測値に基づいて、前記監視対象に生じ得る異常の程度を評価した評価値を導出する異常判定手段と、
    それぞれの前記検知手段の測定動作に係る複数種類の動作パラメータについて、異常の程度を示す前記評価値毎に設定した特定種類の動作パラメータの値を、前記異常判定手段により導出された今回の前記評価値に応じて変更する動作パラメータ変更手段と
    して機能させることを特徴とする監視プログラム。

Images