JP7227419B1

JP7227419B1 - コンクリート柱たわみ量測定装置、コンクリート柱たわみ量測定方法およびプログラム

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Publication number: JP7227419B1
Application number: JP2022082425A
Authority: JP
Inventors: 直也松野
Original assignee: Hokkaido Electric Power Co Inc
Current assignee: Hokkaido Electric Power Co Inc
Priority date: 2022-05-19
Filing date: 2022-05-19
Publication date: 2023-02-21
Anticipated expiration: 2042-05-19
Also published as: JP2023170574A

Abstract

【課題】電柱の管理および保守点検を容易に行うことが可能なコンクリート柱たわみ量測定装置、コンクリート柱たわみ量測定方法およびプログラムを提供する。【解決手段】コンクリート柱たわみ量測定装置は、コンクリート柱の画像を縦方向より横方向の拡大倍率を上げて拡大し、コンクリート柱におけるユーザに指定された３部分の座標を受け付ける。そして受け付けた３部分からなる三角形の外接円に基づいてコンクリート柱のたわみ量を算出し、たわみ量を出力する。これによれば、肉眼や写真から判定することが困難であるコンクリート柱のたわみ量を容易に算出でき、電柱の管理および保守点検を容易に行うことができる。【選択図】図２

Description

本発明は、コンクリート柱たわみ量測定装置、コンクリート柱たわみ量測定方法およびプログラムに関する。

従来から、電柱の管理及び保守点検を容易にするための様々な工夫が行われている。例えば、特許文献１には、測定された実たわみ量に基づいて、その地域全体（配電系統）の全電柱の荷重を推定して電柱の管理および保守点検に役立てる電柱ストレス管理システムが開示されている。

特開２０１０－２７９２０２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電柱ストレス管理システムでは、電柱のたわみ量を実測した上で電柱の荷重を推定することから、電柱の管理および保守点検を容易に行うという観点で改善の余地があった。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、電柱の管理および保守点検を容易に行うことが可能なコンクリート柱たわみ量測定装置、コンクリート柱たわみ量測定方法およびプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るコンクリート柱たわみ量測定装置は、
コンクリート柱の画像を縦方向より横方向の拡大倍率を上げて拡大する画像処理手段と、
前記画像処理手段で拡大されたコンクリート柱の画像のうち、前記コンクリート柱におけるユーザに指定された３部分の座標を受け付ける受付手段と、
前記受付手段で受け付けた３部分からなる三角形の外接円に基づいて前記コンクリート柱のたわみ量を算出するたわみ量算出手段と、
前記たわみ量算出手段で算出したたわみ量を出力する出力手段と、
を備える。

本発明によれば、電柱の管理および保守点検を容易に行うことができる。

コンクリート柱たわみ量測定装置の一例を示すブロック図である。荷重推定処理の一例を示すフローチャートである。たわみ量算出処理の一例を示すフローチャートである。たわみ量の算出過程を説明するための説明図である。変形例におけるたわみ量の算出過程を説明するための説明図である。

（実施の形態）
本発明を実施するための形態に係るコンクリート柱たわみ量測定装置、コンクリート柱たわみ量測定方法およびプログラムについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、図中同一または相当する部分には同一符号を付す。また、この実施の形態では、コンクリー柱が電柱である場合を例に説明するが、コンクリート柱は、電柱に限られず、例えば野球場やゴルフ場の防球ネットの柱、駐車場やグラウンドに設置されている夜間照明柱などであってもよい。

まず、図１を参照し、コンクリート柱たわみ量測定装置１００の構成について説明する。コンクリート柱たわみ量測定装置１００は、スマートフォン、タブレットやＰＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）などの情報端末であり、ネットワークを介して他の情報端末と各種データを送受信可能である。コンクリート柱たわみ量測定装置１００は、後述する荷重推定処理やたわみ量算出処理を実行する機能を有しており、コンクリート柱の画像に基づいて、コンクリート柱のたわみ量と、当該コンクリート柱の推定荷重を演算する。なお、たわみ量とは、コンクリート柱にかかる横荷重に比例して発生するたわみの大きさを示す値であり、推定荷重は、当該コンクリート柱にかかる横荷重の推定値である。

図１に示すように、コンクリート柱たわみ量測定装置１００は、記憶部１１０と、制御部１２０と、入出力部１３０と、通信部１４０と、これらを相互に接続するシステムバス（図示省略）と、を備えている。

記憶部１１０は、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等を備える。ＲＯＭは制御部１２０のＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）が実行するプログラム１１１と、プログラム１１１を実行する上で予め必要な各種データ（図示省略）と、荷重比率情報１１２と、を記憶する。

プログラム１１１は、後述する荷重推定処理やたわみ量算出処理を実行するプログラムであり、予め記憶部１１０に記憶されている。

荷重比率情報１１２は、コンクリート柱の形状と長さに応じたたわみ量と推定荷重の比率を示す一覧情報であり、予め記憶部１１０に記憶されている。当該荷重比率情報１１２は、後述するたわみ量算出処理によりたわみ量が算出された場合に、当該算出されたたわみ量から、電柱の形状と長さに基づいて推定荷重を算出する際に参照される情報である。

制御部１２０は、ＣＰＵやＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）等から構成される。制御部１２０は、記憶部１１０に記憶されたプログラム１１１に従って動作し、当該プログラム１１１に従った処理を実行する。制御部１２０は、記憶部１１０に記憶されたプログラム１１１により提供される主要な機能部として、コンクリート柱画像処理部１２１と、たわみ量算出部１２２と、推定荷重処理部１２３と、を備える。

コンクリート柱画像処理部１２１は、コンクリート柱の画像の拡大や回転、指定位置の座標を特定するなど、当該コンクリート柱の画像処理を行う機能部である。具体的に、コンクリート柱画像処理部１２１は、ユーザから指定されたコンクリート柱の画像を、例えば横方向に１０倍拡大する。また、コンクリート柱画像処理部１２１は、ユーザの入出力部１３０に対する操作に応じて当該コンクリート柱の画像を回転する。さらに、コンクリート柱画像処理部１２１は、ユーザの入出力部１３０に対して行われたコンクリート柱における頂部、中間部、地際の３点の座標を特定する。

たわみ量算出部１２２は、ユーザの入出力部１３０に対して行われたコンクリート柱における頂部、中間部、地際の３点からなる三角形に基づいて、当該コンクリート柱のたわみ量を算出する機能部である。具体的に、たわみ量算出部１２２は、コンクリート柱における頂部、中間部、地際の３点からなる三角形の外接円の半径を算出し、算出した半径に基づいてコンクリート柱のたわみ量を算出する。なお、たわみ量算出の詳細については後述する。

推定荷重処理部１２３は、算出したたわみ量に基づいて推定荷重を算出する機能部である。具体的に、推定荷重処理部１２３は、算出したたわみ量と、当該コンクリート柱の形状と長さに対応する推定荷重を、記憶部１１０に記憶された荷重比率情報１１２に基づいて算出する。

入出力部１３０は、キーボード、マウス、カメラ、マイク、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等から構成され、各種データの入出力を行うための装置である。

通信部１４０は、コンクリート柱たわみ量測定装置１００が、ネットワークを介して、他の情報端末と通信を行うためのデバイスである。

これら各機能部が協働することで、コンクリート柱の画像に基づいて、コンクリート柱のたわみ量と推定荷重を演算する機能を、当該コンクリート柱たわみ量測定装置１００に実現させる。

以上が、コンクリート柱たわみ量測定装置１００の構成である。続いてコンクリート柱たわみ量測定装置１００の動作について説明する。ユーザの入出力部１３０の操作が行われることにより、図２に示す荷重推定処理が開始される。

図２に示す荷重推定処理を開始すると、制御部１２０は、まず、コンクリート柱画像処理部１２１の機能により、ユーザにより指定された画像を読み込む（ステップＳ１０１）。具体的に、ステップＳ１０１の処理では、ユーザにより指定されたコンクリート柱の画像を読み込み、入出力部１３０に表示する。

ステップＳ１０１の処理を実行した後、制御部１２０は、コンクリート柱画像処理部１２１の機能により、ステップＳ１０１で読み込んだ画像に表示されているコンクリート柱の指定を受け付ける（ステップＳ１０２）。具体的に、ステップＳ１０２の処理では、ステップＳ１０１の処理にて表示した画像について、ユーザによるコンクリート柱の頂部から地際までを指定する操作を受け付け、画像中のコンクリート柱の位置を特定する。

ステップＳ１０２の処理を実行した後、制御部１２０は、コンクリート柱画像処理部１２１の機能により、ステップＳ１０１で読み込んだ画像を拡大する（ステップＳ１０３）。具体的に、ステップＳ１０３の処理では、ステップＳ１０１の処理で読み込んだ画像を画面サイズに合わせて電柱画像を縦方向に最大化させるとともに、横方向は縦倍率の１０倍程度に拡大する。なお、拡大することにより、コンクリート柱のたわみとともに傾斜も強調されることから、ステップＳ１０３の処理では、先に傾斜分を回転させた上で横に拡大してもよい。拡大する倍率はユーザにより任意に設定可能であればよい。また、ステップＳ１０３の処理を実行するコンクリート柱画像処理部１２１およびステップＳ１０３は、画像処理手段および画像処理ステップに対応する。なお、横方向の拡大倍率は、縦倍率の１０倍に限られず、例えば２倍～５０倍程度、望ましくは５倍～２０倍程度であればよい。

ステップＳ１０３の処理を実行した後、制御部１２０は、コンクリート柱画像処理部１２１の機能により、ステップＳ１０３の処理にて拡大された画像のうち、コンクリート柱の頂部、中間部、地際の３点の指定を受け付ける（ステップＳ１０４）。具体的に、ステップＳ１０４の処理では、ステップＳ１０３の処理にて拡大された画像に対するユーザによる入出力部１３０の操作により指定された、コンクリート柱の頂部、中間部、地際の３点における画像上の座標を取得する。なお、ステップＳ１０４にて３点の指定を受け付けるコンクリート柱画像処理部１２１およびステップＳ１０４は、受付手段および受付ステップに対応する。また、コンクリート柱の頂部、中間部、地際の３点は、ユーザに指定された３部分に含まれる。

ステップＳ１０４の処理を実行した後、制御部１２０は、たわみ量算出部１２２の機能により、たわみ量算出処理を実行する（ステップＳ１０５）。なお、ステップＳ１０５の処理を実行するたわみ量算出部１２２およびステップＳ１０５はたわみ量算出手段およびたわみ量算出ステップに対応する。図３に示すたわみ量算出処理を開始すると、制御部１２０は、まず、たわみ量算出部１２２の機能により、図２のステップＳ１０４で受け付けたコンクリート柱の頂部、中間部、地際の３点を頂点とする三角形の外接円の半径を算出する（ステップＳ２０１）。例えば、図２のステップＳ１０４で受け付けたコンクリート柱の頂部、中間部、地際の３点が、図４に示すＡ、Ｂ、Ｃである場合を例に説明すると、図３のステップＳ２０１の処理では、図４に示す△ＡＢＣの外接円の半径Ｒを算出する。具体的に、図２のステップＳ１０４で受け付けたコンクリート柱の頂部、中間部、地際の３点の座標が、それぞれ図４に示すＡ（Ｘ０，Ｙ０）、Ｂ（Ｘ１，Ｙ１）、Ｃ（Ｘ２，Ｙ２）であるとすると、辺ＢＣ（図４に示すａ）の長さは、∠ＡＢＣのそれぞれの対辺をａｂｃとすると下記式（１）から求められる。なお、辺ＡＢ（図４に示すｃ）や辺ＣＡ（図４に示すｂ）の長さについても同様である。

また、余弦定理であるｃｏｓＡ＝（ｂ^２＋ｃ^２－ａ^２）／２ｂｃから頂点Ａの角の余弦（ｃｏｓＡの値）を算出することで、下記式（２）から頂点Ａの角の正弦（ｓｉｎ∠Ａの値）を算出する。

上記式（１）で算出した辺ＢＣ（図４に示すａ）の長さと、式（２）で算出した頂点Ａの角の正弦について、正弦定理である辺ａ／ｓｉｎ∠Ａ＝２Ｒを適用することで外接円の半径Ｒを算出する。

図３に戻り、ステップＳ２０１の処理を実行した後、制御部１２０は、たわみ量算出部１２２の機能により、図４に示す頂点Ｏの角の余弦であるｃｏｓ∠ｒの値を算出する（ステップＳ２０２）。具体的に、ステップＳ２０２の処理では、余弦定理であるｃｏｓ∠ｒ＝（２Ｒ^２－ｂ^２）／２Ｒ^２を用いてｃｏｓ∠ｒの値を算出する。

ステップＳ２０２の処理を実行した後、制御部１２０は、たわみ量算出部１２２の機能により、画像上のたわみ量を算出する（ステップＳ２０３）。具体的に、ステップＳ２０３の処理では、図４に示す画像上のたわみ量を、Ｒ－Ｒｃｏｓ∠ｒにより算出する。

図３に示すステップＳ２０３の処理を実行した後、制御部１２０は、たわみ量算出部１２２の機能により、実際の推定たわみ量を算出し（ステップＳ２０４）、たわみ量算出処理を終了する。具体的に、ステップＳ２０４の処理では、コンクリート柱の地上高Ｈに対するたわみ量（実際の推定たわみ量）を、Ｈ／ｂ（Ｒ－Ｒｃｏｓ∠ｒ）の演算を行うことにより算出する。なお、例えばコンクリート柱が電柱であれば、当該電柱の１／６の長さは地中に埋め込まれている（根入れされている）ため、当該電柱の長さの５／６をコンクリート柱の地上高Ｈとする。すなわち、コンクリート柱の長さに基づいて予め定められた根入れ分を差し引いた長さをコンクリート柱の地上高Ｈとすればよい。コンクリート柱の長さは、ユーザにより指定されればよい。

図２に戻り、ステップＳ１０５の処理を実行した後、制御部１２０は、推定荷重処理部１２３の機能により、コンクリート柱にかかる横荷重の推定値である推定荷重を算出する（ステップＳ１０６）。具体的に、ステップＳ１０６の処理では、記憶部１１０に記憶された荷重比率情報１１２を参照し、コンクリート柱の形状、長さ、およびステップＳ１０５の処理で算出したたわみ量に対応する比率を用いて推定荷重を算出する。コンクリート柱の形状や長さについては、ユーザにより指定されればよい。なお、ステップＳ１０６の処理を実行する推定荷重処理部１２３は、推定荷重算出手段に対応する。

ステップＳ１０６の処理を実行した後、制御部１２０は、たわみ量算出部１２２の機能および推定荷重処理部１２３の機能により算出したたわみ量および推定荷重を入出力部１３０に出力し（ステップＳ１０７）、荷重推定処理を終了する。なお、ステップＳ１０７の処理を実行する制御部１２０およびステップＳ１０７は、出力手段および出力ステップに対応する。

以上説明したように、コンクリート柱たわみ量測定装置１００では、コンクリート柱の画像を横方向に拡大させることによりたわみを目視できるレベルまで拡大させた上で、当該コンクリート柱の頂部、中間部、地際の３点の指定を受け付ける。そして当該３点を頂点とする三角形の外接円の半径に基づいてたわみ量を算出し、たわみ量から推定荷重を算出する。このように、この実施の形態に係るコンクリート柱たわみ量測定装置１００によれば、肉眼や写真から判定することが困難であるコンクリート柱のたわみ量を容易に算出することができるため、推定荷重についても容易に算出でき、電柱の管理および保守点検を容易に行うことができる。

（変形例）
なお、この発明は、上記実施の形態に限定されず、様々な変形及び応用が可能である。例えば、上記実施の形態に係るコンクリート柱たわみ量測定装置１００は、上記で示した全ての技術的特徴を備えるものでなくてもよく、従来技術における少なくとも１つの課題を解決できるように、上記実施の形態で説明した一部の構成を備えたものであってもよい。また、下記の変形例それぞれについて、少なくとも一部を組み合わせてもよい。

上記実施の形態では、図２のステップＳ１０７の処理において、算出したたわみ量および推定荷重を当該コンクリート柱たわみ量測定装置１００の入出力部１３０に出力する例を示したが、これは一例である。この他にも、現場の作業員の所有するスマートフォン、タブレットやＰＣなどの情報端末の入出力部に、通信部１４０を介して、算出したたわみ量および推定荷重を出力してもよい。この場合、ステップＳ１０１の処理についても、現場の作業員の所有する情報端末から通信部１４０を介してコンクリート柱の画像を受信し、読み込むようにすればよい。これによれば、現場の作業員が撮影した現場の画像に基づいてたわみ量および推定荷重を算出して出力することができ、電柱の管理および保守点検をより容易化することができる。

また、上記実施の形態では、図３のステップＳ２０３の処理において、Ｒ－Ｒｃｏｓ∠ｒにより図４に示す画像上のたわみ量を算出する例を示したが、これは一例である。この他にも、図５に示す△ＡＳＣを用いて算出してもよい。具体的に、△ＡＯＣは二等辺三角形であることから、∠Ａおよび∠Ｃは、それぞれ（１８０－∠ｒ）／２＝９０－∠ｒ／２となる。図５に示す△ＡＳＣの∠ｒ’は、９０－∠Ｃであることから、∠ｒ’＝∠ｒ／２となる。そうすると、画像上のたわみ量は、ｂｓｉｎ（∠ｒ／２）により算出することができる。また、図３のステップＳ２０４の処理では、（Ｈ／ｂ）ｂｓｉｎ（∠ｒ／２）＝Ｈｓｉｎ（∠ｒ／２）により推定たわみ量を算出すればよい。

また、上記実施の形態では、図２のステップＳ１０４の処理にてコンクリート柱の頂部、中間部、地際の３点の指定を受け付ける例を示したが、これは一例である。コンクリート柱に加わる荷重にアンバランスがある場合、外接円が当該コンクリート柱の傾斜と一致しないことがある。その場合、コンクリート柱の頂部、中間部、地際の３点ではなく、ユーザの視点でたわみの大きい部分（以下、局部という）３点を指定し、当該局部の指定を受け付けてもよい。すなわち、ユーザにより指定されたコンクリート柱の３点を頂点とする三角形の外接円の弧が、コンクリート柱の傾斜と重なるように当該３点が指定されれば、コンクリート柱の頂部、中間部、地際の３点でなくてもよい。この場合、図３に示すたわみ量算出処理では、当該局部３点を頂点とする三角形の外接円の半径を算出し、たわみ量を算出すればよい。そして、図２のステップＳ１０６の処理において推定荷重を算出し、ステップＳ１０７の処理によりこれらを出力すればよい。これによれば、たわみの強い箇所に合わせて、より精度の高いたわみ量および推定荷重を算出することができる。なお、局部３点や三角形の外接円の弧がコンクリート柱の傾斜と重なるように指定された３点はユーザに指定された３部分に含まれる。なお、この場合にも、コンクリート柱の頂部から地際までの距離（図５に示すｂ）を基準として実際の推定たわみ量を算出すればよい。

なお、上記実施の形態に係るコンクリート柱たわみ量測定装置１００は、専用の装置によらず、通常のコンピュータを用いて実現可能である。例えば、コンピュータに上述のいずれかを実行するためのプログラムを格納した記録媒体から該プログラムをコンピュータにインストールすることにより、上述の処理を実行するコンクリート柱たわみ量測定装置１００を構成してもよい。また、複数のコンピュータが協働して動作することによって、１つのコンクリート柱たわみ量測定装置１００を構成してもよい。

また、上述の機能を、ＯＳ（ＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）とアプリケーションとの分担、またはＯＳとアプリケーションとの協働により実現する場合等には、ＯＳ以外の部分のみを媒体に格納してもよい。

また、搬送波にプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。例えば、通信ネットワーク上の掲示板（ＢＢＳ、ＢｕｌｌｅｔｉｎＢｏａｒｄＳｙｓｔｅｍ）に当該プログラムを掲示し、ネットワークを介して当該プログラムを配信してもよい。そして、これらのプログラムを起動し、オペレーティングシステムの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上述の処理を実行できるように構成してもよい。

１００コンクリート柱たわみ量測定装置
１１０記憶部
１１１プログラム
１１２荷重比率情報
１２０制御部
１２１コンクリート柱画像処理部
１２２たわみ量算出部
１２３推定荷重処理部
１３０入出力部

Claims

コンクリート柱の画像を縦方向より横方向の拡大倍率を上げて拡大する画像処理手段と、
前記画像処理手段で拡大されたコンクリート柱の画像のうち、前記コンクリート柱におけるユーザに指定された３部分の座標を受け付ける受付手段と、
前記受付手段で受け付けた３部分からなる三角形の外接円に基づいて前記コンクリート柱のたわみ量を算出するたわみ量算出手段と、
前記たわみ量算出手段で算出したたわみ量を出力する出力手段と、
を備えるコンクリート柱たわみ量測定装置。
前記３部分は、前記外接円の弧が前記コンクリート柱の傾斜と重なるように前記ユーザにより指定される、
請求項１に記載のコンクリート柱たわみ量測定装置。
前記たわみ量算出手段で算出した前記コンクリート柱のたわみ量と、予め記憶された、たわみ量と推定荷重との比率を示す比率情報と、に基づいて前記コンクリート柱にかかる推定荷重を算出する推定荷重算出手段と、をさらに備え、
前記出力手段は、前記推定荷重算出手段で算出した推定荷重をさらに出力する、
請求項１または２に記載のコンクリート柱たわみ量測定装置。
前記たわみ量算出手段は、前記外接円の半径に基づいて前記コンクリート柱の画像上のたわみ量を算出し、算出した前記画像上のたわみ量と、前記コンクリート柱の地上高と前記三角形の一辺の長さとの比率と、から前記たわみ量を算出する、
請求項１または２に記載のコンクリート柱たわみ量測定装置。
コンクリート柱たわみ量測定装置によるコンクリート柱たわみ量測定方法であって、
コンクリート柱の画像を縦方向より横方向の拡大倍率を上げて拡大する画像処理ステップと、
前記画像処理ステップで拡大されたコンクリート柱の画像のうち、前記コンクリート柱におけるユーザに指定された３部分の座標を受け付ける受付ステップと、
前記受付ステップで受け付けた３部分からなる三角形の外接円に基づいて前記コンクリート柱のたわみ量を算出するたわみ量算出ステップと、
前記たわみ量算出ステップで算出したたわみ量を出力する出力ステップと、
を備えるコンクリート柱たわみ量測定方法。
コンピュータを、
コンクリート柱の画像を縦方向より横方向の拡大倍率を上げて拡大する画像処理手段、
前記画像処理手段で拡大されたコンクリート柱の画像のうち、前記コンクリート柱におけるユーザに指定された３部分の座標を受け付ける受付手段、
前記受付手段で受け付けた３部分からなる三角形の外接円に基づいて前記コンクリート柱のたわみ量を算出するたわみ量算出手段、
前記たわみ量算出手段で算出したたわみ量を出力する出力手段、
として機能させるプログラム。