JP7217246B2 - Monitoring equipment and health monitoring system - Google Patents
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Description
本発明は、モニタリング装置および健全度モニタリングシステムに関する。 The present invention relates to a monitoring device and a health monitoring system.
一般に、河川等にかけられる橋梁では、局所洗掘や川底低下等によって橋脚の安定性に関する健全度が低下することが知られている。そのため、近年では、風や水流による橋脚の常時微動を測定することによって、橋脚の健全度を評価する新たな方法が検討されている(例えば、特許文献1)。 It is generally known that in bridges over rivers, the soundness of the bridge piers is degraded due to local scouring, lowering of the riverbed, and the like. Therefore, in recent years, a new method of evaluating the soundness of a bridge pier by measuring microtremors of the pier due to wind and water currents has been studied (for example, Patent Document 1).
特許文献1では、橋脚の常時微動を加速度センサで測定し、当該常時微動の測定値から、橋脚の固有振動数と相関するパワースペクトル面積比を算出する。そして、当該パワースペクトル面積比に基づいて土被り量を推定して、橋脚の健全度を評価している。
In
しかしながら、特許文献1では、加速度センサの測定データに環境ノイズの影響が含まれてしまう。具体的には、橋脚は、温度変化によって、強度、荷重、および拘束力等の構造的な特性が変化するため、橋脚の常時微動は、周囲の気温によって影響を受ける。また、橋脚の常時微動は、橋脚が設けられた河川の水位によっても影響を受ける。さらに、気温や水位などの環境因子は、季節や突発的な気象現象によって変動する。そのため、橋脚の固有振動数と相関するパワースペクトル面積比を精度良く算出できず、橋脚の健全度を適正に評価できないおそれがあるといった問題があった。
However, in
本発明の目的は、橋脚、橋脚の基礎および基礎の地盤の少なくとも1つの健全度を適正に評価できるモニタリング装置および健全度モニタリングシステムを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a monitoring device and a soundness monitoring system capable of properly evaluating the soundness of at least one of a pier, a foundation of the pier, and the ground of the foundation.
本発明のモニタリング装置は、橋脚に設置され、前記橋脚、前記橋脚の基礎および前記基礎の地盤の少なくとも1つの健全度を測定するモニタリング装置であって、前記橋脚の常時微動を所定頻度で測定する加速度センサと、前記加速度センサの測定データに基づいて、前記橋脚の振動周波数のスペクトルを解析するスペクトル解析部と、前記スペクトル解析部による解析結果に基づいて、所定期間において、所定周波数帯の中で最も振幅が大きい振動周波数の度数分布を集計する度数分布集計部と、前記度数分布集計部による集計結果に基づいて、前記橋脚の卓越振動数を算出する卓越振動数算出部と、を備えることを特徴とする。 A monitoring device according to the present invention is a monitoring device installed on a bridge pier and measuring the soundness of at least one of the pier, the foundation of the pier, and the ground of the foundation, and measures the constant microtremor of the pier at a predetermined frequency. an acceleration sensor, a spectrum analysis unit that analyzes the spectrum of the vibration frequency of the bridge pier based on the measurement data of the acceleration sensor, and based on the analysis result of the spectrum analysis unit, within a predetermined frequency band for a predetermined period of time A frequency distribution aggregating unit that aggregates the frequency distribution of vibration frequencies with the largest amplitudes, and a dominant frequency calculation unit that calculates the dominant frequency of the pier based on the aggregation result of the frequency distribution aggregating unit. Characterized by
本発明では、スペクトル解析部が橋脚の振動周波数のスペクトルを解析する。そして、当該解析結果に基づいて、所定期間において、所定周波数帯の中で最も振幅が大きい振動周波数の度数分布を度数分布集計部が集計する。そして、卓越振動数算出部は、振動周波数の度数分布に基づいて、橋脚の卓越振動数を算出する。つまり、卓越振動数算出部は、橋脚の振動周波数のスペクトルから卓越振動数を直接算出するのではなく、振動周波数のスペクトルが統計的に集計された度数分布に基づいて、卓越振動数を算出する。
ここで、環境ノイズ等によるスペクトルの変化は不規則的で一定でないため、度数としては低くなる。一方、固有振動によるスペクトルの変化は規則的で一定であるため、度数として高くなる。そのため、振動周波数のスペクトルの度数分布に基づいて、卓越振動数を算出することにより、環境ノイズ等の影響を小さくできる。したがって、卓越振動数を精度良く算出でき、橋脚、橋脚の基礎および基礎の地盤の少なくとも1つの健全度を適正に評価することができる。
In the present invention, the spectrum analysis unit analyzes the spectrum of the vibration frequency of the pier. Then, based on the analysis result, the frequency distribution totaling unit totals the frequency distribution of the vibration frequency having the largest amplitude in the predetermined frequency band in the predetermined period. Then, the dominant frequency calculation unit calculates the dominant frequency of the bridge pier based on the frequency distribution of the vibration frequencies. In other words, the dominant frequency calculation unit does not directly calculate the dominant frequency from the spectrum of the vibration frequency of the pier, but calculates the dominant frequency based on the frequency distribution in which the spectrum of the vibration frequency is statistically aggregated. .
Here, since the change in the spectrum due to environmental noise or the like is irregular and not constant, the frequency is low. On the other hand, since the change in the spectrum due to the natural vibration is regular and constant, the frequency is high. Therefore, by calculating the dominant frequency based on the frequency distribution of the vibration frequency spectrum, the influence of environmental noise and the like can be reduced. Therefore, the dominant frequency can be calculated with high accuracy, and the soundness of at least one of the pier, the foundation of the pier, and the ground of the foundation can be properly evaluated.
本発明のモニタリング装置において、前記卓越振動数算出部は、前記度数分布の平均値の振動周波数を前記卓越振動数として算出することが好ましい。
この構成では、卓越振動数算出部は、度数分布の平均値の振動周波数を卓越振動数として算出するので、卓越振動数を精度良く算出できる。
In the monitoring device of the present invention, it is preferable that the dominant frequency calculator calculates the vibration frequency of the average value of the frequency distribution as the dominant frequency.
With this configuration, the dominant frequency calculation unit calculates the vibration frequency of the average value of the frequency distribution as the dominant frequency, so that the dominant frequency can be calculated with high accuracy.
本発明のモニタリング装置において、前記卓越振動数算出部は、前記度数分布の中央値の振動周波数を前記卓越振動数として算出することが好ましい。
この構成では、卓越振動数算出部は、度数分布の中央値の振動周波数を卓越振動数として算出するので、卓越振動数を精度良く算出できる。
In the monitoring device of the present invention, it is preferable that the dominant frequency calculator calculates the vibration frequency of the median value of the frequency distribution as the dominant frequency.
With this configuration, the dominant frequency calculation section calculates the vibration frequency of the median value of the frequency distribution as the dominant frequency, so that the dominant frequency can be calculated with high accuracy.
本発明のモニタリング装置において、前記卓越振動数算出部は、前記度数分布の最頻値の振動周波数を前記卓越振動数として算出することが好ましい。
この構成では、卓越振動数算出部は、度数分布の最頻値の振動周波数を卓越振動数として算出するので、卓越振動数を精度良く算出できる。
In the monitoring device of the present invention, it is preferable that the dominant frequency calculator calculates the vibration frequency of the mode of the frequency distribution as the dominant frequency.
With this configuration, the dominant frequency calculation unit calculates the vibration frequency of the mode of the frequency distribution as the dominant frequency, so that the dominant frequency can be calculated with high accuracy.
本発明のモニタリング装置において、前記卓越振動数算出部により算出された前記卓越振動数を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記卓越振動数を出力する出力部と、を備えることが好ましい。
この構成では、出力部は、記憶部に記憶された卓越振動数を、外部に適宜出力する。すなわち、モニタリング装置からは、常時微動を測定した生データではなく、算出結果である卓越振動数が出力されるため、データの送信量が小さくなる。そのため、データ送信にかかる時間を短縮できる。
The monitoring device of the present invention may include a storage unit that stores the dominant frequency calculated by the dominant frequency calculator, and an output unit that outputs the dominant frequency stored in the storage unit. preferable.
In this configuration, the output section appropriately outputs the dominant frequency stored in the storage section to the outside. That is, the monitoring device outputs not raw data obtained by constantly measuring microtremors, but the dominant frequency, which is the result of calculation, so that the amount of data to be transmitted is reduced. Therefore, the time required for data transmission can be shortened.
本発明のモニタリング装置において、電力を供給する電力供給部を備え、前記電力供給部は、電力を発電する太陽光パネルと、前記太陽光パネルが発電した電力を蓄電する蓄電池と、前記蓄電池からの電力供給と前記太陽光パネルからの電力供給とを切り換える切換部とを備えることが好ましい。
この構成では、太陽光パネルが発電した電力を利用して、加速度センサ等を動作させることができる。また、太陽光パネルで発電された電力のうち余剰の電力は蓄電池に送られ、夜間など太陽光パネルで発電できない場合には、切換部によって蓄電池から電力を加速度センサ等に出力するようにできる。そのため、乾電池等のバッテリを不要とできたり、使用頻度を小さくできたりするため、バッテリ交換の手間やそのコストを低減できる。
In the monitoring device of the present invention, a power supply unit that supplies power is provided, and the power supply unit includes a solar panel that generates power, a storage battery that stores the power generated by the solar panel, and a power supply from the storage battery. It is preferable to include a switching unit for switching between power supply and power supply from the solar panel.
In this configuration, the power generated by the solar panel can be used to operate the acceleration sensor and the like. Surplus power of the power generated by the solar panel is sent to the storage battery, and when the solar panel cannot generate power such as at night, the power can be output from the storage battery to the acceleration sensor or the like by the switching unit. Therefore, a battery such as a dry battery can be made unnecessary, or the frequency of use can be reduced, so that the trouble and cost of battery replacement can be reduced.
本発明の健全度モニタリングシステムは、橋脚、前記橋脚の基礎および前記基礎の地盤の少なくとも1つの健全度をモニタリングする健全度モニタリングシステムであって、前記橋脚に設置されるモニタリング装置と、前記モニタリング装置と通信可能に構成された健全度評価装置とを備え、前記モニタリング装置は、前記橋脚の常時微動を所定頻度で測定する加速度センサと、前記加速度センサの測定データに基づいて、前記橋脚の振動周波数のスペクトルを解析するスペクトル解析部と、前記スペクトル解析部による解析結果に基づいて、所定期間において、所定周波数帯の中で最も振幅が大きい振動周波数の度数分布を集計する度数分布集計部と、前記度数分布集計部による集計結果に基づいて、前記橋脚の卓越振動数を算出する卓越振動数算出部と、前記卓越振動数算出部により算出された前記卓越振動数を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記卓越振動数を出力する出力部と、を備え、前記健全度評価装置は、前記モニタリング装置から出力された前記卓越振動数を取得する取得部と、前記取得部により取得した前記卓越振動数に基づいて、前記橋脚、前記橋脚の基礎および前記基礎の地盤の少なくとも1つの健全度を評価する評価部と、を備えることを特徴とする。
本発明では、前述と同様の効果を得ることができる。
A soundness monitoring system of the present invention is a soundness monitoring system for monitoring the soundness of at least one of a bridge pier, a foundation of the pier, and a ground of the foundation, comprising a monitoring device installed on the pier, and the monitoring device. The monitoring device includes an acceleration sensor that measures microtremors of the bridge pier at a predetermined frequency, and a vibration frequency of the pier based on the measurement data of the acceleration sensor. a spectrum analysis unit that analyzes the spectrum of; a frequency distribution totalization unit that totals the frequency distribution of vibration frequencies having the largest amplitude in a predetermined frequency band in a predetermined period based on the analysis result of the spectrum analysis unit; A dominant frequency calculation unit that calculates the dominant frequency of the bridge pier based on the results of aggregation by the frequency distribution aggregation unit, a storage unit that stores the dominant frequency calculated by the dominant frequency calculation unit, and the storage and an output unit that outputs the dominant frequency stored in the unit, the soundness evaluation device includes an acquisition unit that acquires the dominant frequency output from the monitoring device, and an acquisition unit that acquires the dominant frequency. an evaluation unit that evaluates the soundness of at least one of the pier, the foundation of the pier, and the ground of the foundation based on the dominant frequency.
According to the present invention, the same effects as described above can be obtained.
本発明の健全度モニタリングシステムは、橋脚、前記橋脚の基礎および前記基礎の地盤の少なくとも1つの健全度をモニタリングする健全度モニタリングシステムであって、前記橋脚に設置されるモニタリング装置と、前記モニタリング装置と通信可能に構成された健全度評価装置とを備え、前記モニタリング装置は、前記橋脚の常時微動を所定頻度で測定する加速度センサと、前記加速度センサの測定データに基づいて、前記橋脚の振動周波数のスペクトルを解析するスペクトル解析部と、前記スペクトル解析部による解析結果を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記解析結果を出力する出力部とを備え、前記健全度評価装置は、前記モニタリング装置から出力された前記解析結果を取得する取得部と、前記取得部により取得した前記解析結果に基づいて、所定期間において、所定周波数帯の中で最も振幅が大きい振動周波数の度数分布を集計する度数分布集計部と、前記度数分布集計部による集計結果に基づいて、前記橋脚の卓越振動数を算出する卓越振動数算出部と、前記卓越振動数算出部により算出した前記卓越振動数に基づいて、前記橋脚、前記橋脚の基礎および前記基礎の地盤の少なくとも1つの健全度を評価する評価部と、を備えることを特徴とする。
本発明では、前述と同様の効果を得ることができる。
さらに、健全度評価装置が度数分布集計部および卓越振動数算出部を備えるので、これらをモニタリング装置が備える場合に比べて、モニタリング装置の構成を簡素化できる。
A soundness monitoring system of the present invention is a soundness monitoring system for monitoring the soundness of at least one of a bridge pier, a foundation of the pier, and a ground of the foundation, comprising a monitoring device installed on the pier, and the monitoring device. The monitoring device includes an acceleration sensor that measures microtremors of the bridge pier at a predetermined frequency, and a vibration frequency of the pier based on the measurement data of the acceleration sensor. a spectrum analysis unit that analyzes the spectrum of the soundness evaluation device, a storage unit that stores analysis results obtained by the spectrum analysis unit, and an output unit that outputs the analysis results stored in the storage unit; an acquisition unit that acquires the analysis result output from the monitoring device, and based on the analysis result acquired by the acquisition unit, a frequency distribution of vibration frequencies having the largest amplitude in a predetermined frequency band for a predetermined period of time. A frequency distribution aggregating unit for aggregating, a dominant frequency calculating unit for calculating the dominant frequency of the bridge pier based on the aggregating result by the frequency distribution aggregating unit, and the dominant frequency calculated by the dominant frequency calculating unit and an evaluation unit that evaluates the soundness of at least one of the pier, the foundation of the pier, and the ground of the foundation based on the above.
According to the present invention, the same effects as described above can be obtained.
Furthermore, since the soundness evaluation device includes the frequency distribution totalization section and the dominant frequency calculation section, the configuration of the monitoring device can be simplified compared to the case where the monitoring device includes these.
本発明の健全度モニタリングシステムは、橋脚、前記橋脚の基礎および前記基礎の地盤の少なくとも1つの健全度をモニタリングする健全度モニタリングシステムであって、前記橋脚に設置されるモニタリング装置と、前記モニタリング装置と通信可能に構成された健全度評価装置とを備え、前記モニタリング装置は、前記橋脚の常時微動を所定頻度で測定する加速度センサと、前記加速度センサの測定データに基づいて、前記橋脚の振動周波数のスペクトルを解析するスペクトル解析部と、前記スペクトル解析部による解析結果に基づいて、所定期間において、所定周波数帯の中で最も振幅が大きい振動周波数の度数分布を集計する度数分布集計部と、前記度数分布集計部による集計結果に基づいて、前記橋脚の卓越振動数を算出する卓越振動数算出部と、前記卓越振動数算出部により算出された前記卓越振動数を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記卓越振動数を出力する出力部と、を備え、前記健全度評価装置は、前記橋脚の卓越振動数と、前記橋脚、前記橋脚の基礎および前記基礎の地盤の少なくとも1つの健全度と、を教師データとして学習する学習部と、前記モニタリング装置から出力された前記卓越振動数を取得する取得部と、前記取得部により取得した前記卓越振動数と、前記学習部による学習結果とに基づいて、前記橋脚、前記橋脚の基礎および前記基礎の地盤の少なくとも1つの健全度を評価する評価部と、を備えることを特徴とする。
本発明では、前述と同様の効果を得ることができる。
さらに、本発明では、健全度評価装置は、橋脚の卓越振動数と、橋脚、橋脚の基礎および基礎の地盤の少なくとも1つの健全度とを教師データとして学習する学習部と、卓越振動数と、学習部による学習結果とに基づいて、橋脚、橋脚の基礎および基礎の地盤の少なくとも1つの健全度を評価する評価部と、を備える。これにより、卓越振動数に基づいた健全度の推定精度を高めることができるので、橋脚、橋脚の基礎、および、基礎の地盤の少なくとも1つの健全度をより正確に評価することができる。
A soundness monitoring system of the present invention is a soundness monitoring system for monitoring the soundness of at least one of a bridge pier, a foundation of the pier, and a ground of the foundation, comprising a monitoring device installed on the pier, and the monitoring device. The monitoring device includes an acceleration sensor that measures microtremors of the bridge pier at a predetermined frequency, and a vibration frequency of the pier based on the measurement data of the acceleration sensor. a spectrum analysis unit that analyzes the spectrum of; a frequency distribution totalization unit that totals the frequency distribution of vibration frequencies having the largest amplitude in a predetermined frequency band in a predetermined period based on the analysis result of the spectrum analysis unit; A dominant frequency calculation unit that calculates the dominant frequency of the bridge pier based on the results of aggregation by the frequency distribution aggregation unit, a storage unit that stores the dominant frequency calculated by the dominant frequency calculation unit, and the storage and an output unit that outputs the dominant frequency stored in the unit, wherein the soundness evaluation device outputs at least one of the dominant frequency of the pier, the pier, the foundation of the pier, and the ground of the foundation. A learning unit that learns the degree of soundness as teacher data, an acquisition unit that acquires the dominant frequency output from the monitoring device, the dominant frequency acquired by the acquisition unit, and the learning result by the learning unit. and an evaluation unit that evaluates the soundness of at least one of the pier, the foundation of the pier, and the ground of the foundation based on.
According to the present invention, the same effects as described above can be obtained.
Furthermore, in the present invention, the soundness evaluation device includes a learning unit that learns the dominant frequency of the bridge pier, the soundness of at least one of the bridge pier, the foundation of the bridge pier, and the ground of the foundation as teacher data; the dominant frequency; an evaluation unit that evaluates the soundness of at least one of the pier, the foundation of the pier, and the ground of the foundation based on the results of learning by the learning unit. As a result, the accuracy of estimating the degree of soundness based on the dominant frequency can be improved, so that the degree of soundness of at least one of the piers, the foundations of the piers, and the ground of the foundations can be evaluated more accurately.
本発明の健全度モニタリングシステムは、橋脚、前記橋脚の基礎および前記基礎の地盤の少なくとも1つの健全度をモニタリングする健全度モニタリングシステムであって、前記橋脚に設置されるモニタリング装置と、前記モニタリング装置と通信可能に構成された健全度評価装置とを備え、前記モニタリング装置は、前記橋脚の常時微動を所定頻度で測定する加速度センサと、前記加速度センサの測定データに基づいて、前記橋脚の振動周波数のスペクトルを解析するスペクトル解析部と、前記スペクトル解析部による解析結果を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記解析結果を出力する出力部とを備え、前記健全度評価装置は、前記モニタリング装置から出力された前記解析結果を取得する取得部と、前記取得部により取得した前記解析結果に基づいて、所定期間において、所定周波数帯の中で最も振幅が大きい振動周波数の度数分布を集計する度数分布集計部と、前記度数分布集計部による集計結果に基づいて、前記橋脚の卓越振動数を算出する卓越振動数算出部と、前記橋脚の卓越振動数と、前記橋脚、前記橋脚の基礎および前記基礎の地盤の少なくとも1つの健全度と、を教師データとして学習する学習部と、前記卓越振動数算出部により算出した前記卓越振動数と、前記学習部による学習結果とに基づいて、前記橋脚、前記橋脚の基礎および前記基礎の地盤の少なくとも1つの健全度を評価する評価部と、を備えることを特徴とする。
本発明では、前述と同様の効果を得ることができる。
さらに、本発明では、健全度評価装置は、橋脚の卓越振動数と、橋脚、橋脚の基礎および基礎の地盤の少なくとも1つの健全度とを教師データとして学習する学習部と、卓越振動数と、学習部による学習結果とに基づいて、橋脚、橋脚の基礎および基礎の地盤の少なくとも1つの健全度を評価する評価部と、を備える。これにより、卓越振動数に基づいた健全度の推定精度を高めることができるので、橋脚、橋脚の基礎、および、基礎の地盤の少なくとも1つの健全度をより正確に評価することができる。
A soundness monitoring system of the present invention is a soundness monitoring system for monitoring the soundness of at least one of a bridge pier, a foundation of the pier, and a ground of the foundation, comprising a monitoring device installed on the pier, and the monitoring device. The monitoring device includes an acceleration sensor that measures microtremors of the bridge pier at a predetermined frequency, and a vibration frequency of the pier based on the measurement data of the acceleration sensor. a spectrum analysis unit that analyzes the spectrum of the soundness evaluation device, a storage unit that stores analysis results obtained by the spectrum analysis unit, and an output unit that outputs the analysis results stored in the storage unit; an acquisition unit that acquires the analysis result output from the monitoring device, and based on the analysis result acquired by the acquisition unit, a frequency distribution of vibration frequencies having the largest amplitude in a predetermined frequency band for a predetermined period of time. A frequency distribution totaling unit for totaling, a dominant frequency calculating unit for calculating the dominant frequency of the pier based on the totaled result by the frequency distribution totaling unit, the dominant frequency of the pier, the pier, and the pier At least one soundness of the foundation and the ground of the foundation, and a learning unit that learns as teacher data, the dominant frequency calculated by the dominant frequency calculation unit, and the learning result by the learning unit Based on, and an evaluation unit that evaluates soundness of at least one of the pier, the foundation of the pier, and the ground of the foundation.
According to the present invention, the same effects as described above can be obtained.
Furthermore, in the present invention, the soundness evaluation device includes a learning unit that learns the dominant frequency of the bridge pier, the soundness of at least one of the bridge pier, the foundation of the bridge pier, and the ground of the foundation as teacher data; the dominant frequency; an evaluation unit that evaluates the soundness of at least one of the pier, the foundation of the pier, and the ground of the foundation based on the results of learning by the learning unit. As a result, the accuracy of estimating the degree of soundness based on the dominant frequency can be improved, so that the degree of soundness of at least one of the piers, the foundations of the piers, and the ground of the foundations can be evaluated more accurately.
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、第1実施形態の健全度モニタリングシステム1の概略構成を示す模式図である。
図1に示すように、本実施形態に係る健全度モニタリングシステム1は、河川Rに掛けられた橋梁Bについて、その橋脚BPの健全度をモニタリングするものである。
橋脚BPは、橋桁BGを支持し、橋桁BGには、人や車両が通行するための道路や線路が設けられる。
[First embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a
As shown in FIG. 1, a
The bridge piers BP support the bridge girders BG, and the bridge girders BG are provided with roads and railroad tracks for the passage of people and vehicles.
健全度モニタリングシステム1は、橋脚BPに設置されるモニタリング装置100と、健全度評価装置200とを備えている。
モニタリング装置100は、計測ユニット110および太陽光パネル120を備えている。計測ユニット110は、橋脚BPの常時微動を測定するために、橋脚BPの上側部分の任意位置に設置される。太陽光パネル120は、太陽光を受光できる位置に設置されていればよく、例えば、橋桁BG上の街灯用ポールLP等に設置される。
健全度評価装置200は、例えば橋梁点検者が持ち運び可能である携帯機器(例えばスマートフォンやタブレット端末等)として構成される。
The
The
The
[モニタリング装置100]
図2は、モニタリング装置100の概略構成を示すブロック図である。
図2に示すように、計測ユニット110は、加速度センサ111、制御部112、記憶部113、通信部114、蓄電池115、バックアップ電池116および切換部117を備えている。本実施形態では、これらは1つのケースに収納されることでユニット化されている。すなわち、計測ユニット110は、各機能が一体化されたスマートセンサである。
[Monitoring device 100]
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the
As shown in FIG. 2 ,
太陽光パネル120は、太陽光を受光し、この受光した太陽光のエネルギーを電力に変換する。
蓄電池115は、太陽光パネル120で発電された電力のうち余剰の電力を蓄電可能な二次電池である。
バックアップ電池116は、例えば、ボタン電池や乾電池等の一次電池である。
切換部117は、太陽光パネル120、蓄電池115およびバックアップ電池116のいずれか1つの電源に選択的に接続されると共に、加速度センサ111、制御部112、記憶部113および通信部114に接続されている。
なお、図2では、各ブロックを繋ぐ電力線を模式的に示している。また、太陽光パネル120、蓄電池115およびバックアップ電池116の各電源と切換部117との間には、直流電圧を安定化させるためのDC-DCコンバータ(図示略)等が接続されている。
The
The
The
In addition, in FIG. 2, the power line which connects each block is shown typically. A DC-DC converter (not shown) or the like for stabilizing the DC voltage is connected between each power source of the
本実施形態では、太陽光パネル120、蓄電池115、バックアップ電池116および切換部117が、加速度センサ111や制御部112等に電力を供給するための電力供給部130を構成している。
例えば、切換部117は、太陽光パネル120が十分に発電している場合には、接続先として太陽光パネル120を選択する。また、夜間など太陽光パネル120によって発電できない場合、切換部117は、接続先を蓄電池115に切り換える。また、加速度センサ111および制御部112等の消費電力に対して、太陽光パネル120および蓄電池115からの電力供給が不足する場合、切換部117は、接続先をバックアップ電池116に切り換える。
このような切換部117としては、供給能力のある方に優先的に切り換える電子スイッチ(ダイオードスイッチ)を用いることができる。
In this embodiment,
For example, if the
As such a
加速度センサ111は、橋桁BGの軸方向に直交する方向(橋軸直交方向)の常時微動の加速度(振動情報)を所定頻度で測定する。常時微動は、例えば風や水流の影響で橋脚BPに常時生じる微小振動である。橋軸直交方向の常時微動を測定する理由としては、洗掘によって影響を受ける度合いがより大きいためである。
加速度センサ111としては、例えばMEMS加速度計など、微小振動を検出可能な精度の高い3軸加速度計が用いられる。MEMS加速度計を用いることで、安価かつ省電力で駆動することができる。
なお、加速度センサ111として、3軸加速度計が用いられることに限られるものではなく、例えば、1軸加速度計が用いられてもよい。
The
As the
Note that the
制御部112は、CPU(Central processing unit)やメモリ等によって構成され、CPUがメモリに格納されたプログラムを実行することで処理を実行する。
制御部112は、スペクトル解析部1121、度数分布集計部1122および卓越振動数算出部1123を有する。
スペクトル解析部1121は、加速度センサ111の測定データに基づいて、橋脚BPの振動周波数のスペクトルを解析する。
度数分布集計部1122は、スペクトル解析部1121の解析結果に基づいて、所定期間において、所定周波数帯の中で最も振幅が大きい振動周波数の度数分布を集計する。
卓越振動数算出部1123は、度数分布集計部1122による集計結果に基づいて、橋脚BPの卓越振動数Nを算出する。
なお、スペクトル解析部1121、度数分布集計部1122および卓越振動数算出部1123の詳細については後述する。
The
The
The
Based on the analysis result of the
The dominant
Details of the
記憶部113は、RAM(Random Access Memory)やSDカード等の不揮発性メモリ等から構成され、卓越振動数Nを所定期間に関連付けて累積的に記憶する。
通信部114は、無線通信手段を備える出力部として、無線通信(例えば、Blue tooth(登録商標)やWi-Fi(登録商標)等)を媒介する通信インタフェースであり、例えば健全度評価装置200からの要求に応え、それまでに記憶部113に記憶された卓越振動数Nを含むデータを出力する。なお、通信部114は、本発明の出力部の一例である。
The
The
[健全度評価装置200]
図3は、健全度評価装置200の概略構成を示すブロック図である。
図3に示すように、健全度評価装置200は、通信部210、制御部220およびデータベース230を備える。
通信部210は、無線通信を媒介する通信インタフェースであり、モニタリング装置100から卓越振動数Nを含む解析データを取得する。なお、通信部210は、本発明の取得部の一例である。
[Soundness evaluation device 200]
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the
As shown in FIG. 3 , the
The
制御部220は、CPUやメモリ等から構成され、CPUがメモリに格納されたプログラムを実行することで各処理を実行する。制御部220は、評価部2201を有する。
評価部2201は、卓越振動数Nを健全度の指標として、予め設定された基準値Dと比較することにより、橋脚BPの健全度を評価する。
データベース230は、橋梁Bの橋脚BPについて、過去に解析された卓越振動数Nや、過去実績に裏付けられた健全度評価用の基準値Dなどを記憶している。
The
The
The
[健全度モニタリング方法]
次に、本実施形態の健全度モニタリング方法について、図4のフローチャートに基づいて説明する。
図4に示すように、先ず、ステップS1として、加速度センサ111は、所定頻度としての1日に1回、タイマー等で設定された測定時間に、橋脚BPの常時微動を測定して、その測定データを取得する。1回の測定は、例えば車両の通行が少ない深夜帯に、所定の間隔(例えば30分)をおいた複数回(例えば5回)の計測が行われ、1回の計測時間は例えば十数秒間である。すなわち、所定の間隔をおいた複数回の計測によって、加速度センサ111による1回の常時微動の測定が構成される。
なお、加速度センサ111の測定頻度は、1日に1回に限定されるものではなく、例えば、12時間に1回でもよく、任意に設定できる。
[Soundness monitoring method]
Next, the soundness monitoring method of this embodiment will be described based on the flowchart of FIG.
As shown in FIG. 4, first, as step S1, the
Note that the measurement frequency of the
次に、ステップS2として、スペクトル解析部1121は、橋脚BPの振動周波数のスペクトルを解析する。
図5は、スペクトル解析部1121によるスペクトル解析結果の一例を示す図である。
図5に示すように、スペクトル解析部1121は、測定時間における加速度の時間変化の波形を既知の手法で解析して、振動周波数ごとの振動の大きさを振幅として示すことにより、橋脚BPの振動周波数のスペクトルを解析する。
Next, as step S2, the
FIG. 5 is a diagram showing an example of spectrum analysis results by the
As shown in FIG. 5, the
次に、ステップS3として、度数分布集計部1122は度数分布を集計する。
図6は、度数分布集計部1122による度数分布の集計結果の一例を示す図である。
図6に示すように、度数分布集計部1122は、階級値ごとに振動周波数の度数を集計する。本実施形態では、各階級の幅は0.05Hzとされている。例えば、図5に示す一例では、最も振幅の大きい振動周波数が3.41Hzであり、3.375以上3.425未満であるため、階級値3.40Hzに度数として集計される。
ここで、本実施形態では、度数分布集計部1122は、所定期間としての1ヵ月間において、所定周波数帯としての2.50Hz~5.00Hzの周波数の中で、最も振幅が大きい振動周波数の度数分布を集計する。
なお、所定期間は、1ヵ月間に限定されるものではなく、例えば、2週間であってもよく、任意に設定することができる。また、所定周波数帯としては、2.50Hz~5.00Hzに限定されるものではなく、例えば、0.00Hz~10.00Hzであってもよく、橋脚BPの特性に応じて任意に設定することができる。
Next, in step S3, the frequency
FIG. 6 is a diagram showing an example of the result of counting the frequency distribution by the frequency
As shown in FIG. 6, the frequency
Here, in the present embodiment, the frequency
Note that the predetermined period is not limited to one month, and may be, for example, two weeks, and can be set arbitrarily. Also, the predetermined frequency band is not limited to 2.50 Hz to 5.00 Hz, and may be, for example, 0.00 Hz to 10.00 Hz, and can be arbitrarily set according to the characteristics of the pier BP.
次に、ステップS4として、卓越振動数算出部1123は、橋脚BPの卓越振動数Nを算出する。本実施形態では、卓越振動数算出部1123は、度数分布の平均値の振動周波数を卓越振動数Nとして算出する。具体的には、卓越振動数算出部1123は、各階級値に各度数を乗じた値を積算し、その値を、各階級値を積算した値で除すことにより、度数分布の平均値を算出する。そして、卓越振動数算出部1123は、算出した卓越振動数Nを所定期間の日時と関連付けて記憶部113に記憶させる。例えば、卓越振動数算出部1123は、4月1日~4月30日の期間に集計された度数分布に基づいて卓越振動数Nを算出した場合、期間の最初の日付である4月1日と関連付けて卓越振動数Nを記憶部113Aに記憶させる。なお、卓越振動数算出部1123は、期間の最初の日付に関連付けて算出した卓越振動数Nを記憶させることに限られるものではない。例えば、卓越振動数算出部1123は、算出した卓越振動数Nを期間の中間日に関連付けて記憶させてもよく、あるいは、4月1日~4月30日といった期間に関連付けて記憶させてもよい。
Next, as step S4, the
次に、ステップS5として、通信部114は、記憶部113に記憶された卓越振動数Nを、健全度評価装置200に出力する。本実施形態では、例えば橋梁点検者が、健全度評価装置200を携帯してモニタリング装置100との無線通信可能範囲に入り、データ要求操作を行うと、健全度評価装置200の通信部210は、データ要求信号を出力する。そうすると、モニタリング装置100の通信部114は、データ要求信号を受信し、これに基づいて卓越振動数Nを含むデータを健全度評価装置200に出力する。これにより、健全度評価装置200の通信部210は、卓越振動数Nを取得する。
なお、モニタリング装置100の通信部114と健全度評価装置200の通信部210とは、上記のように構成されるものに限られるものではない。例えば、モニタリング装置100の通信部114と健全度評価装置200の通信部210とは、インターネット回線等を介して、通信可能に構成されていてもよい。このように構成することで、橋梁点検者が健全度評価装置200を携帯してモニタリング装置100との無線通信可能範囲に入らなくても、卓越振動数Nを含むデータをモニタリング装置100から取得することができる。
Next, in step S<b>5 , the
Note that the
最後に、ステップS6として、健全度評価装置200の評価部2201は、橋脚BPの健全度を評価する。
図7は、橋脚BPの卓越振動数Nと土被り量実測値HMとの関係の一例を示す図である。
データベース230には、事前の調査により得られた、図7に示す卓越振動数Nと土被り量実測値HMとの関係があらかじめ記憶されている。そして、評価部2201は、図7に示す卓越振動数Nと土被り量実測値HMとの関係から土被り量推定値HEを算出し、当該土被り量推定値HEをデータベース230に記憶させる。
Finally, in step S6, the
FIG. 7 is a diagram showing an example of the relationship between the dominant frequency N of the bridge pier BP and the measured soil covering amount HM.
The
図8は、本実施形態の健全度モニタリングシステム1を用いて、約2年間、橋梁Bの橋脚BPの監視を実施した場合の、卓越振動数Nに基づく土被り量推定値HEと土被り量実測値HMとの関係の一例を示す図である。なお、土被り量の実測は、既知の音響測深法による測量により実施した。
図8に示すように、本実施形態では、約2年間のモニタリング期間において、土被り量の実測を4回実施したが、そのいずれの土被り量実測値HMも、卓越振動数Nから推定した土被り量推定値HEと同等の値であった。すなわち、算出した卓越振動数Nから高い精度で橋脚BPの土被り量を推定できることが明らかとなった。
そして、評価部2201は、データベース230に記憶された基準値Dと、土被り量推定値HEとを比較して、橋脚BPの健全度を評価する。すなわち、評価部2201は、土被り量推定値HEが基準値Dよりも大きければ、健全と評価する。一方、評価部2201は、土被り量推定値HEが基準値Dを下回った場合、異常と評価する。そして、評価部2201は、異常と評価した場合、図示略の警報装置などにより、アラーム音や警告表示等の警報を発する。これに応じて、衝撃振動試験等による詳細な点検や補修を行うことができる。
FIG. 8 shows the estimated amount of overburden HE based on the dominant frequency N and the amount of overburden when monitoring the pier BP of the bridge B for about two years using the
As shown in FIG. 8, in this embodiment, the actual measurement of the amount of soil covering was performed four times during the monitoring period of about two years. It was the same value as the estimated value HE of the amount of soil covering. That is, it became clear that the overburden amount of the bridge pier BP can be estimated with high accuracy from the calculated dominant frequency N.
Then, the
以上のような第1実施形態では、次の効果を奏することができる。
(1)本実施形態では、スペクトル解析部1121が橋脚BPの振動周波数のスペクトルを解析する。そして、当該解析結果に基づいて、所定期間である1ヵ月間において、所定周波数帯である2.50Hz~5.00Hzの中で最も振幅が大きい振動周波数の度数分布を度数分布集計部1122が集計する。そして、卓越振動数算出部1123は、振動周波数の度数分布に基づいて、橋脚BPの卓越振動数Nを算出する。つまり、卓越振動数算出部1123は、橋脚BPの振動周波数のスペクトルから卓越振動数Nを直接算出するのではなく、振動周波数のスペクトルが統計的に集計された度数分布に基づいて、卓越振動数Nを算出する。
ここで、環境ノイズ等によるスペクトルの変化は不規則的で一定でないため、度数としては低くなる。一方、固有振動によるスペクトルの変化は規則的で一定であるため、度数として高くなる。そのため、振動周波数のスペクトルの度数分布に基づいて、卓越振動数Nを算出することにより、環境ノイズ等の影響を小さくできる。したがって、卓越振動数Nを精度良く算出でき、橋脚BPの健全度を適正に評価することができる。
The following effects can be obtained in the first embodiment as described above.
(1) In this embodiment, the
Here, since the change in the spectrum due to environmental noise or the like is irregular and not constant, the frequency is low. On the other hand, since the change in the spectrum due to the natural vibration is regular and constant, the frequency is high. Therefore, by calculating the dominant frequency N based on the frequency distribution of the vibration frequency spectrum, the influence of environmental noise and the like can be reduced. Therefore, the dominant frequency N can be calculated with high accuracy, and the soundness of the pier BP can be properly evaluated.
(2)本実施形態では、卓越振動数算出部1123は、度数分布の平均値の振動周波数を卓越振動数Nとして算出する。そのため、卓越振動数算出部1123は、卓越振動数Nを精度良く算出できる。
(2) In the present embodiment, the
(3)本実施形態では、通信部114は、健全度評価装置200の通信部210からのデータ要求信号に応じて、記憶部113に記憶された卓越振動数Nを適宜出力する。すなわち、モニタリング装置100からは、常時微動を測定した生データではなく、算出結果である卓越振動数Nが出力されるため、データの送信量が小さくなる。そのため、データ送信にかかる時間を短縮できる。
(3) In this embodiment, the
(4)本実施形態では、太陽光パネル120が発電した電力を利用して、加速度センサ111等を動作させることができる。また、太陽光パネル120で発電された電力のうち余剰の電力は蓄電池115に送られ、夜間など太陽光パネル120で発電できない場合には、切換部117によって蓄電池115から電力を加速度センサ111等に出力するようにできる。そのため、バックアップ電池116の使用頻度を小さくできるため、バックアップ電池116の交換の手間やコストを低減できる。
(4) In this embodiment, the power generated by the
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について図面に基づいて説明する。
第2実施形態では、健全度評価装置200Aに、度数分布集計部2202Aおよび卓越振動数算出部2203Aが設けられる点で第1実施形態と異なる。なお、第2実施形態において、第1実施形態と同一または同様の構成には同一符号を付し、説明を省略する。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
The second embodiment differs from the first embodiment in that the
[モニタリング装置100A]
図9は、モニタリング装置100Aの概略構成を示すブロック図である。
図9に示すように、モニタリング装置100Aは、制御部112A、記憶部113Aおよび通信部114Aを備える。
そして、制御部112Aは、スペクトル解析部1121Aを備える。
[
FIG. 9 is a block diagram showing a schematic configuration of the
As shown in FIG. 9, the
記憶部113Aは、スペクトル解析部1121Aによる解析結果を記憶する。
そして、通信部114Aは、記憶部113Aに記憶された解析結果を、健全度評価装置200Aに出力する。
Then, the
[健全度評価装置200A]
図10は、健全度評価装置200Aの概略構成を示すブロック図である。
図10に示すように、健全度評価装置200Aは、通信部210A、制御部220Aおよびデータベース230Aを備える。そして、制御部220Aは、評価部2201A、度数分布集計部2202Aおよび卓越振動数算出部2203Aを備える。
通信部210Aは、無線通信を媒介する通信インタフェースとして構成され、モニタリング装置100Aからスペクトル解析部1121Aによる解析結果を取得する。
[
FIG. 10 is a block diagram showing a schematic configuration of the
As shown in FIG. 10, the
210 A of communication parts are comprised as a communication interface which mediates wireless communication, and acquire the analysis result by the
度数分布集計部2202Aは、通信部210Aにより取得した解析結果に基づいて、所定期間において、所定周波数帯の中で最も振幅が大きい振動周波数の度数分布を集計する。
卓越振動数算出部2203Aは、度数分布集計部2202Aによる集計結果に基づいて、橋脚BPの卓越振動数Nを算出する。
なお、度数分布集計部2202Aおよび卓越振動数算出部2203Aの構成は、前述した第1実施形態の度数分布集計部1122および卓越振動数算出部1123の構成と同様である。
Based on the analysis result acquired by the
The dominant
The configurations of the frequency
以上のような第2実施形態では、次の効果を奏することができる。
(5)本実施形態では、健全度評価装置200Aは、度数分布集計部2202Aおよび卓越振動数算出部2203Aを備える。これにより、前述した第1実施形態のように、モニタリング装置100が度数分布集計部1122および卓越振動数算出部1123を備える場合に比べて、モニタリング装置100Aの構成を簡素化できる。
In the second embodiment as described above, the following effects can be obtained.
(5) In the present embodiment, the
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について図面に基づいて説明する。
第3実施形態では、健全度評価装置200Bに学習部2204Bが設けられる点で第1、2実施形態と異なる。なお、第3実施形態において、第1、2実施形態と同一または同様の構成には同一符号を付し、説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The third embodiment differs from the first and second embodiments in that the
[健全度評価装置200B]
図11は、健全度評価装置200Bの概略構成を示すブロック図である。
図11に示すように、健全度評価装置200Bは、通信部210B、制御部220Bおよびデータベース230Bを備える。そして、制御部220Bは、評価部2201Bおよび学習部2204Bを備える。なお、通信部210Bは、前述した第1実施形態の通信部210の構成と同様である。
[
FIG. 11 is a block diagram showing a schematic configuration of the
As shown in FIG. 11, the
[学習部2204B]
学習部2204Bは、所謂ニューラルネットワークに基づいて、教師有りの機械学習を行う。本実施形態では、学習部2204Bは、例えば、音響測深法により測量した橋脚BPの土被り量実測値HM(健全度)と、通信部210Bを介して取得した卓越振動数Nとを教師データとして機械学習を行う。
具体的には、学習部2204Bを構成するニューラルネットワークは、それぞれ複数のニューロンから構成される入力層、中間層、および、出力層を有する。そして、入力層に入力された卓越振動数Nに基づいて出力層から出力される土被り量推定値HEが土被り量実測値HMに近づくように、機械学習を行う。なお、図7に示すように、卓越振動数Nと土被り量実測値HMとは相関関係が認められる。
また、学習部2204Bにて学習した学習済みモデルは、データベース230Bに記憶される。なお、学習部2204Bによる学習済みモデルは、評価部2201Bによる健全度の評価に先立ってデータベース230Bに記憶されるが、さらに、評価部2201Bによる評価を行いながら、学習済みモデルを随時更新してもよい。
[
The
Specifically, the neural network that constitutes the
Also, the learned model learned by the
[評価部2201B]
評価部2201Bは、通信部210Bを介して取得した卓越振動数Nと、学習部2204Bによる学習結果(学習済みモデル)とに基づいて、橋脚BPの健全度を評価する。
具体的には、評価部2201Bは、通信部210Bを介して卓越振動数Nを取得する。そして、評価部2201Bは、取得した卓越振動数Nを、データベース230Bに記憶された学習済みモデルに入力することで土被り量推定値HEを取得する。その後、評価部2201Bは、データベース230Bに記憶された基準値Dと、土被り量推定値HEとを比較して、橋脚BPの健全度を評価する。
[
The
Specifically, the
以上のような第3実施形態では、次の効果を奏することができる。
(6)本実施形態では、健全度評価装置200Bは、橋脚BPの卓越振動数Nおよび土被り量実測値HMを教師データとして学習する学習部2204Bと、学習部2204Bによる学習結果に基づいて橋脚BPの健全度を評価する評価部2201Bとを備える。これにより、卓越振動数Nに基づいた土被り量推定値HEの推定精度を高めることができるので、橋脚BPの健全度をより正確に評価することができる。
The following effects can be obtained in the above-described third embodiment.
(6) In the present embodiment, the
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態について図面に基づいて説明する。
第4実施形態では、前述した第3実施形態と同様に、健全度評価装置200Cに学習部2204Cが設けられる点で第1、2実施形態と異なる。なお、第4実施形態において、第1~3実施形態と同一または同様の構成には同一符号を付し、説明を省略する。
[Fourth embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The fourth embodiment differs from the first and second embodiments in that the
[健全度評価装置200C]
図12は、健全度評価装置200Cの概略構成を示すブロック図である。
図12に示すように、健全度評価装置200Cは、通信部210C、制御部220Cおよびデータベース230Cを備える。そして、制御部220Cは、評価部2201C、度数分布集計部2202C、卓越振動数算出部2203C、および、学習部2204Cを備える。なお、通信部210C、度数分布集計部2202C、および、卓越振動数算出部2203Cは、それぞれ前述した第2実施形態の通信部210A、度数分布集計部2202A、および、卓越振動数算出部2203Aの構成と同様である。
[
FIG. 12 is a block diagram showing a schematic configuration of the
As shown in FIG. 12, the
[学習部2204C]
学習部2204Cは、前述した第3実施形態の学習部2204Bと同様に、所謂ニューラルネットワークに基づいて、教師有りの機械学習を行う。本実施形態では、学習部2204Cは、音響測深法により測量した橋脚BPの土被り量実測値HM(健全度)と、卓越振動数算出部2203Cにより算出した卓越振動数Nとを教師データとして機械学習を行う。そして、学習部2204Cにて学習した学習済みモデルは、データベース230Cに記憶される。
[
The
[評価部2201C]
評価部2201Cは、卓越振動数算出部2203Cにて算出した卓越振動数Nと、学習部2204Cによる学習結果(学習済みモデル)とに基づいて、橋脚BPの健全度を評価する。
具体的には、評価部2201Cは、卓越振動数算出部2203Cにて算出した卓越振動数Nを取得する。そして、評価部2201Cは、取得した卓越振動数Nを、データベース230Cに記憶された学習済みモデルに入力することで土被り量推定値HEを取得する。その後、評価部2201Cは、データベース230Cに記憶された基準値Dと、土被り量推定値HEとを比較して、橋脚BPの健全度を評価する。
[
The
Specifically, the
以上のような第4実施形態では、次の効果を奏することができる。
(7)本実施形態では、前述した第3実施形態と同様に、健全度評価装置200Cは、橋脚BPの卓越振動数Nおよび土被り量実測値HMを教師データとして学習する学習部2204Cと、学習部2204Cによる学習結果に基づいて橋脚BPの健全度を評価する評価部2201Cとを備える。そのため、前述した第3実施形態と同様に、橋脚BPの健全度をより正確に評価することができる。
The following effects can be obtained in the fourth embodiment as described above.
(7) In the present embodiment, as in the third embodiment described above, the
[変形例]
なお、本発明は前述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記各実施形態では、モニタリング装置100,100Aは、河川Rに掛けられた橋梁Bの橋脚BPの健全度を測定可能に構成されていたが、これに限定されるものではない。例えば、モニタリング装置100,100Aは、橋脚BPの基礎Fや基礎Fの地盤Gの健全度を測定可能に構成されていてもよく、橋脚BP、基礎Fおよび地盤Gの少なくとも1つの健全度を測定可能に構成されていればよい。すなわち、健全度モニタリングシステム1は、橋脚BP、基礎Fおよび地盤Gの少なくとも1つの健全度をモニタリング可能に構成されていればよい。
[Modification]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes modifications, improvements, etc. within the scope of achieving the object of the present invention.
In each of the embodiments described above, the
前記各実施形態では、モニタリング装置100,100Aは、1つの橋脚BPに設けられていたが、これに限定されるものではない。例えば、モニタリング装置100,100Aは、複数の橋脚BPに設けられていてもよい。さらに、陸地に設けられた橋脚BPに気温補正用のコントロールとしてのモニタリング装置100,100Aを設けてもよい。この場合、当該の陸地の橋脚BPに設置したモニタリング装置100,100Aによる卓越振動数Nの算出結果によって、河川R内の橋脚BPに設置したモニタリング装置100,100Aによる卓越振動数Nの算出結果を温度補正できる。
In each of the above-described embodiments, the
前記各実施形態では、卓越振動数算出部1123,2203A,2203Cは、度数分布の平均値の振動周波数を卓越振動数Nとして算出するよう構成されていたが、これに限定されるものではない。例えば、卓越振動数算出部1123,2203A,2203Cは、度数分布の中央値の振動周波数を卓越振動数Nとして算出する、あるいは、度数分布の最頻値の振動周波数を卓越振動数Nとして算出するように構成されていてもよい。このような構成によっても、卓越振動数Nを精度良く算出できる。
In each of the above-described embodiments, the
前記各実施形態では、モニタリング装置100,100Aは、出力部としての通信部114,114Aを備えていたが、これに限定されるものではない。例えば、モニタリング装置100,100Aは、通信部114,114Aの替わりに、卓越振動数Nを含むデータを記録媒体に書き込むデータ書込部を有していてもよい。この場合、健全度評価装置200,200A,200B,200Cは、取得部としての通信部210,210A,210B,210Cの替わりに、記録媒体から卓越振動数Nを含むデータを読み取る読取部を有していてもよい。
In each of the embodiments described above, the
前記各実施形態では、健全度評価装置200,200A,200B,200Cは、スマートフォンやタブレット端末等の携帯機器として構成されていたが、これに限定されるものではなく、例えば、据え置き型の装置として構成されていてもよい。
また、健全度評価装置200,200A,200B,200Cは、モニタリング装置100,100Aに組み込まれて構成されてもよい。すなわち、モニタリング装置100,100A間でデータの送受信を行うように構成されていてもよい。
In each of the above-described embodiments, the
Moreover, the
前記各実施形態では、モニタリング装置100,100Aの計測ユニット110,110Aはユニット化されているが、これに限定されるものではない。例えば、通信部114,114Aは、太陽光パネル120,120Aと一緒に、橋桁BG上の街灯用ポールLP等に設置されていてもよい。また、加速度センサ111,111Aは、ケースに収納されることに限られず、例えば、橋脚BPの上面等に直接設置されていてもよい。
In each of the embodiments described above, the
前記各実施形態では、電力供給部130,130Aは、太陽光パネル120,120A、蓄電池115,115A、バックアップ電池116,116Aおよび切換部117,117Aを備えて構成されていたが、これに限定されるものではない。例えば、電力供給部130,130Aは、バックアップ電池116,116Aを備えていなくてもよい。
また、電力供給部130,130Aは、太陽光パネル120,120Aおよび蓄電池115,115Aのいずれか一方から構成されるものであってもよい。
さらに、電力供給部130,130Aは、モニタリング装置100,100Aの外部から電力を受電可能に構成されていてもよい。この場合、電力供給部130,130Aは、太陽光パネル120,120A、蓄電池115,115A、バックアップ電池116,116Aおよび切換部117,117Aを備えていなくてもよい。
In each of the embodiments described above, the
Furthermore, the
前記各実施形態では、モニタリング装置100,100Aの通信部114,114Aは、無線通信を媒介する通信インタフェースとして構成されていたが、これに限定されるものではなく、例えば、有線通信を媒介するインタフェースとして構成されていてもよい。
同様に、健全度評価装置200,200A,200B,200Cの通信部210,210A,210B,210Cは、有線通信を媒介するインタフェースとして構成されていてもよい。
In each of the above-described embodiments, the
Similarly, the
前記実施形態では監視対象の橋脚BPとして河川橋梁の橋脚BPの例を挙げて説明したが、これに限定されず、例えば、高架橋の橋脚などでもよい。ただし、河川橋梁では橋脚BP近辺の地盤Gの洗掘範囲が徐々に広がり、長期的に安定性が低下する場合が多く、本発明を適用して長期のモニタリングを行うのに特に適している。 In the above-described embodiment, the bridge pier BP to be monitored has been described as an example of the pier BP of a river bridge. However, in river bridges, the scouring range of the ground G near the bridge piers BP gradually expands, and in many cases the long-term stability is lowered, so the present invention is particularly suitable for long-term monitoring.
前記実施形態では、加速度センサ111,111Aは、橋桁BGの軸方向に直交する方向(橋軸直交方向)の常時微動の加速度を測定するよう構成されていたが、これに限定されるものではない。例えば、加速度センサ111,111Aは、必要に応じて橋桁BGの軸方向の常時微動の加速度を測定するよう構成されていてもよい。さらに、加速度センサ111,111Aは、傾斜角を測定するよう構成されていてもよい。これにより、橋脚BPの傾きを測定できるので、橋脚BPの傾きに応じて警報を出力するようにモニタリング装置100,100Aを構成できる。
In the above embodiment, the
1…健全度モニタリングシステム、100,100A…モニタリング装置、110,110A…計測ユニット、111,111A…加速度センサ、112,112A…制御部、113,113A…記憶部、114,114A…通信部(出力部)、115,115A…蓄電池、116,116A…バックアップ電池、117,117A…切換部、120,120A…太陽光パネル、130,130A…電力供給部、1121,1121A…スペクトル解析部、1122,2202A,2202C…度数分布集計部、1123,2203A,2203C…卓越振動数算出部、200,200A,200B,200C…健全度評価装置、210,210A,210B,210C…通信部(取得部)、220,220A,220B,220C…制御部、230,230A,230B,230C…データベース、2201,2201A,2201B,2201C…評価部、2204B,2204C…学習部。 1... soundness monitoring system, 100, 100A... monitoring device, 110, 110A... measurement unit, 111, 111A... acceleration sensor, 112, 112A... control section, 113, 113A... storage section, 114, 114A... communication section (output Part), 115, 115A... storage battery, 116, 116A... backup battery, 117, 117A... switching section, 120, 120A... solar panel, 130, 130A... power supply section, 1121, 1121A... spectrum analysis section, 1122, 2202A , 2202C... frequency distribution totalizing unit, 1123, 2203A, 2203C... dominant frequency calculating unit, 200, 200A, 200B, 200C... soundness evaluation device, 210, 210A, 210B, 210C... communication unit (acquisition unit), 220, 220A, 220B, 220C... control section, 230, 230A, 230B, 230C... database, 2201, 2201A, 2201B, 2201C... evaluation section, 2204B, 2204C... learning section.
Claims (10)
前記橋脚の常時微動を所定頻度で測定する加速度センサと、
前記加速度センサの測定データに基づいて、前記橋脚の振動周波数のスペクトルを解析するスペクトル解析部と、
前記スペクトル解析部による解析結果に基づいて、所定期間において、所定周波数帯の中で最も振幅が大きい振動周波数の度数分布を集計する度数分布集計部と、
前記度数分布集計部による集計結果に基づいて、前記橋脚の卓越振動数を算出する卓越振動数算出部と、を備える
ことを特徴とするモニタリング装置。 A monitoring device installed on a bridge pier to measure the soundness of at least one of the pier, the foundation of the pier, and the ground of the foundation,
an acceleration sensor that measures the constant microtremor of the bridge pier at a predetermined frequency;
a spectrum analysis unit that analyzes the vibration frequency spectrum of the bridge pier based on the measurement data of the acceleration sensor;
a frequency distribution aggregating unit for aggregating the frequency distribution of the vibration frequency having the largest amplitude in the predetermined frequency band in a predetermined period based on the analysis result by the spectrum analysis unit;
A monitoring device comprising: a dominant frequency calculation unit that calculates a dominant frequency of the bridge pier based on a result of aggregation by the frequency distribution aggregation unit.
前記卓越振動数算出部は、前記度数分布の平均値の振動周波数を前記卓越振動数として算出する
ことを特徴とするモニタリング装置。 The monitoring device of claim 1, wherein
The monitoring device, wherein the dominant frequency calculation unit calculates a vibration frequency of an average value of the frequency distribution as the dominant frequency.
前記卓越振動数算出部は、前記度数分布の中央値の振動周波数を前記卓越振動数として算出する
ことを特徴とするモニタリング装置。 The monitoring device of claim 1, wherein
The monitoring device, wherein the dominant frequency calculation unit calculates the vibration frequency of the median value of the frequency distribution as the dominant frequency.
前記卓越振動数算出部は、前記度数分布の最頻値の振動周波数を前記卓越振動数として算出する
ことを特徴とするモニタリング装置。 The monitoring device of claim 1, wherein
The monitoring device, wherein the dominant frequency calculation unit calculates the vibration frequency of the mode of the frequency distribution as the dominant frequency.
前記卓越振動数算出部により算出された前記卓越振動数を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記卓越振動数を出力する出力部と、を備える
ことを特徴とするモニタリング装置。 The monitoring device according to any one of claims 1 to 4,
a storage unit that stores the dominant frequency calculated by the dominant frequency calculation unit;
and an output unit that outputs the dominant frequency stored in the storage unit.
電力を供給する電力供給部を備え、
前記電力供給部は、
電力を発電する太陽光パネルと、
前記太陽光パネルが発電した電力を蓄電する蓄電池と、
前記蓄電池からの電力供給と前記太陽光パネルからの電力供給とを切り換える切換部とを備える
ことを特徴とするモニタリング装置。 The monitoring device according to any one of claims 1 to 5, comprising a power supply unit that supplies power,
The power supply unit
a solar panel that generates electricity;
a storage battery for storing power generated by the solar panel;
A monitoring device comprising: a switching unit that switches between power supply from the storage battery and power supply from the solar panel.
前記橋脚に設置されるモニタリング装置と、
前記モニタリング装置と通信可能に構成された健全度評価装置とを備え、
前記モニタリング装置は、
前記橋脚の常時微動を所定頻度で測定する加速度センサと、
前記加速度センサの測定データに基づいて、前記橋脚の振動周波数のスペクトルを解析するスペクトル解析部と、
前記スペクトル解析部による解析結果に基づいて、所定期間において、所定周波数帯の中で最も振幅が大きい振動周波数の度数分布を集計する度数分布集計部と、
前記度数分布集計部による集計結果に基づいて、前記橋脚の卓越振動数を算出する卓越振動数算出部と、
前記卓越振動数算出部により算出された前記卓越振動数を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記卓越振動数を出力する出力部と、を備え、
前記健全度評価装置は、
前記モニタリング装置から出力された前記卓越振動数を取得する取得部と、
前記取得部により取得した前記卓越振動数に基づいて、前記橋脚、前記橋脚の基礎および前記基礎の地盤の少なくとも1つの健全度を評価する評価部と、を備える
ことを特徴とする健全度モニタリングシステム。 A soundness monitoring system for monitoring soundness of at least one of a pier, a foundation of the pier, and a ground of the foundation,
a monitoring device installed on the pier;
A soundness evaluation device configured to be communicable with the monitoring device,
The monitoring device
an acceleration sensor that measures the constant microtremor of the bridge pier at a predetermined frequency;
a spectrum analysis unit that analyzes the vibration frequency spectrum of the bridge pier based on the measurement data of the acceleration sensor;
a frequency distribution aggregating unit for aggregating the frequency distribution of the vibration frequency having the largest amplitude in the predetermined frequency band in a predetermined period based on the analysis result by the spectrum analysis unit;
A dominant frequency calculation unit that calculates the dominant frequency of the bridge pier based on the results of aggregation by the frequency distribution aggregation unit;
a storage unit that stores the dominant frequency calculated by the dominant frequency calculation unit;
an output unit that outputs the dominant frequency stored in the storage unit,
The soundness evaluation device is
an acquisition unit that acquires the dominant frequency output from the monitoring device;
and an evaluation unit that evaluates the soundness of at least one of the pier, the foundation of the pier, and the ground of the foundation based on the dominant frequency acquired by the acquisition unit. .
前記橋脚に設置されるモニタリング装置と、
前記モニタリング装置と通信可能に構成された健全度評価装置とを備え、
前記モニタリング装置は、
前記橋脚の常時微動を所定頻度で測定する加速度センサと、
前記加速度センサの測定データに基づいて、前記橋脚の振動周波数のスペクトルを解析するスペクトル解析部と、
前記スペクトル解析部による解析結果を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記解析結果を出力する出力部とを備え、
前記健全度評価装置は、
前記モニタリング装置から出力された前記解析結果を取得する取得部と、
前記取得部により取得した前記解析結果に基づいて、所定期間において、所定周波数帯の中で最も振幅が大きい振動周波数の度数分布を集計する度数分布集計部と、
前記度数分布集計部による集計結果に基づいて、前記橋脚の卓越振動数を算出する卓越振動数算出部と、
前記卓越振動数算出部により算出した前記卓越振動数に基づいて、前記橋脚、前記橋脚の基礎および前記基礎の地盤の少なくとも1つの健全度を評価する評価部と、を備える
ことを特徴とする健全度モニタリングシステム。 A soundness monitoring system for monitoring soundness of at least one of a pier, a foundation of the pier, and a ground of the foundation,
a monitoring device installed on the pier;
A soundness evaluation device configured to be communicable with the monitoring device,
The monitoring device
an acceleration sensor that measures the constant microtremor of the bridge pier at a predetermined frequency;
a spectrum analysis unit that analyzes the vibration frequency spectrum of the bridge pier based on the measurement data of the acceleration sensor;
a storage unit that stores analysis results by the spectrum analysis unit;
an output unit that outputs the analysis result stored in the storage unit;
The soundness evaluation device is
an acquisition unit that acquires the analysis result output from the monitoring device;
a frequency distribution aggregating unit for aggregating a frequency distribution of vibration frequencies having the largest amplitude in a predetermined frequency band in a predetermined period based on the analysis result obtained by the obtaining unit;
A dominant frequency calculation unit that calculates the dominant frequency of the bridge pier based on the results of aggregation by the frequency distribution aggregation unit;
and an evaluation unit that evaluates the soundness of at least one of the pier, the foundation of the pier, and the ground of the foundation based on the dominant frequency calculated by the dominant frequency calculation unit. degree monitoring system.
前記橋脚に設置されるモニタリング装置と、
前記モニタリング装置と通信可能に構成された健全度評価装置とを備え、
前記モニタリング装置は、
前記橋脚の常時微動を所定頻度で測定する加速度センサと、
前記加速度センサの測定データに基づいて、前記橋脚の振動周波数のスペクトルを解析するスペクトル解析部と、
前記スペクトル解析部による解析結果に基づいて、所定期間において、所定周波数帯の中で最も振幅が大きい振動周波数の度数分布を集計する度数分布集計部と、
前記度数分布集計部による集計結果に基づいて、前記橋脚の卓越振動数を算出する卓越振動数算出部と、
前記卓越振動数算出部により算出された前記卓越振動数を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記卓越振動数を出力する出力部と、を備え、
前記健全度評価装置は、
前記橋脚の卓越振動数と、前記橋脚、前記橋脚の基礎および前記基礎の地盤の少なくとも1つの健全度と、を教師データとして学習する学習部と、
前記モニタリング装置から出力された前記卓越振動数を取得する取得部と、
前記取得部により取得した前記卓越振動数と、前記学習部による学習結果とに基づいて、前記橋脚、前記橋脚の基礎および前記基礎の地盤の少なくとも1つの健全度を評価する評価部と、を備える
ことを特徴とする健全度モニタリングシステム。 A soundness monitoring system for monitoring soundness of at least one of a pier, a foundation of the pier, and a ground of the foundation,
a monitoring device installed on the pier;
A soundness evaluation device configured to be communicable with the monitoring device,
The monitoring device
an acceleration sensor that measures the constant microtremor of the bridge pier at a predetermined frequency;
a spectrum analysis unit that analyzes the vibration frequency spectrum of the bridge pier based on the measurement data of the acceleration sensor;
a frequency distribution aggregating unit for aggregating the frequency distribution of the vibration frequency having the largest amplitude in the predetermined frequency band in a predetermined period based on the analysis result by the spectrum analysis unit;
A dominant frequency calculation unit that calculates the dominant frequency of the bridge pier based on the results of aggregation by the frequency distribution aggregation unit;
a storage unit that stores the dominant frequency calculated by the dominant frequency calculation unit;
an output unit that outputs the dominant frequency stored in the storage unit,
The soundness evaluation device is
a learning unit that learns, as teacher data, the dominant frequency of the pier and the soundness of at least one of the pier, the foundation of the pier, and the ground of the foundation;
an acquisition unit that acquires the dominant frequency output from the monitoring device;
an evaluation unit that evaluates the soundness of at least one of the pier, the foundation of the pier, and the ground of the foundation based on the dominant frequency acquired by the acquisition unit and the learning result of the learning unit. A soundness monitoring system characterized by:
前記橋脚に設置されるモニタリング装置と、
前記モニタリング装置と通信可能に構成された健全度評価装置とを備え、
前記モニタリング装置は、
前記橋脚の常時微動を所定頻度で測定する加速度センサと、
前記加速度センサの測定データに基づいて、前記橋脚の振動周波数のスペクトルを解析するスペクトル解析部と、
前記スペクトル解析部による解析結果を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記解析結果を出力する出力部とを備え、
前記健全度評価装置は、
前記モニタリング装置から出力された前記解析結果を取得する取得部と、
前記取得部により取得した前記解析結果に基づいて、所定期間において、所定周波数帯の中で最も振幅が大きい振動周波数の度数分布を集計する度数分布集計部と、
前記度数分布集計部による集計結果に基づいて、前記橋脚の卓越振動数を算出する卓越振動数算出部と、
前記橋脚の卓越振動数と、前記橋脚、前記橋脚の基礎および前記基礎の地盤の少なくとも1つの健全度と、を教師データとして学習する学習部と、
前記卓越振動数算出部により算出した前記卓越振動数と、前記学習部による学習結果とに基づいて、前記橋脚、前記橋脚の基礎および前記基礎の地盤の少なくとも1つの健全度を評価する評価部と、を備える
ことを特徴とする健全度モニタリングシステム。 A soundness monitoring system for monitoring soundness of at least one of a pier, a foundation of the pier, and a ground of the foundation,
a monitoring device installed on the pier;
A soundness evaluation device configured to be communicable with the monitoring device,
The monitoring device
an acceleration sensor that measures the constant microtremor of the bridge pier at a predetermined frequency;
a spectrum analysis unit that analyzes the vibration frequency spectrum of the bridge pier based on the measurement data of the acceleration sensor;
a storage unit that stores analysis results by the spectrum analysis unit;
an output unit that outputs the analysis result stored in the storage unit;
The soundness evaluation device is
an acquisition unit that acquires the analysis result output from the monitoring device;
a frequency distribution aggregating unit for aggregating a frequency distribution of vibration frequencies having the largest amplitude in a predetermined frequency band in a predetermined period based on the analysis result obtained by the obtaining unit;
A dominant frequency calculation unit that calculates the dominant frequency of the bridge pier based on the results of aggregation by the frequency distribution aggregation unit;
a learning unit that learns, as teacher data, the dominant frequency of the pier and the soundness of at least one of the pier, the foundation of the pier, and the ground of the foundation;
an evaluation unit that evaluates the soundness of at least one of the pier, the foundation of the pier, and the ground of the foundation based on the dominant frequency calculated by the dominant frequency calculation unit and the learning result of the learning unit; A health monitoring system comprising:
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