JP7395340B2

JP7395340B2 - 測定器、測定システム及び測定方法

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Publication number: JP7395340B2
Application number: JP2019222055A
Authority: JP
Inventors: 昌祐吉村
Original assignee: Tokkyokiki Corp
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Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2019-12-09
Publication date: 2023-12-11
Anticipated expiration: 2039-12-09
Also published as: JP2021092415A

Description

本発明は、測定器、測定システム及び測定方法に関する。

振動モニタリングシステムでは、建築構造物の複数地点の加速度を測定し、同時刻の加速度を比較し、建築構造物の測定点間の変位を算出することにより、建物への影響度を測定している。このように、複数地点の時刻を同期して測定する場合、同一の測定器に接続して同時測定するか、加速度等の測定値に測定時刻を付与して測定後に時刻同期をする方法がとられている。前者の場合、センサと測定器を接続するケーブル長が長くなり、配線抵抗による測定値の誤差が生じる。後者の場合、ケーブル長を短くすることができるため、配線抵抗による測定値の誤差は無視できる。

しかし、測定値に付与される測定時刻の精度は、時刻を付与する手法に依存する。例えば、測定時刻を付与する装置のＲＴＣ（Real Time Clock）の時刻精度に依存する。ＲＴＣの時刻精度は、水晶振動子の精度に依存する。このため、水晶振動子の精度によっては、振動モニタリングシステムは、ばらつきの大きい測定時刻を測定値に付与することになる。振動モニタリングシステムでは、測定時刻のばらつきが大きくなるほど、測定値の算出誤差が大きくなる。振動モニタリングシステムでは、建築構造物に複数設置された測定器の測定値に基づいて、建築構造物への影響度を推定するため、前者の場合は測定値の算出誤差によって、後者の場合は測定器間の測定時刻のばらつきによって、影響度の推定精度が下がってしまうという問題があった。

長山智則、他３名、"スマートフォンを利用した路面性状評価システムの開発"、［online］、平成２４年９月、土木学会、［令和1年８月６日検索］、インターネット<URL:http://library.jsce.or.jp/jsce/open/00035/2012/67-05/67-05-0308.pdf>

上記事情に鑑み、本発明は、複数の測定器によって同時に取得された測定値に基づく工業量を測定する場合に、各測定器間の測定時刻のばらつきによって生じ得る当該工業量の算出誤差を抑制することができる技術の提供を目的としている。

本発明の一態様は、自装置が設けられた測定対象から所定の測定データを測定する測定部と、前記測定データを所定の周期でサンプリングするサンプリング部と、前記サンプリングされた複数の前記測定データと前記測定データの測定時刻とに基づいて、前記測定対象の予め定められた時刻における測定データの近似データを推定する近似データ推定部と、を備える、測定器である。

本発明の一態様は、上記の測定器であって、前記自装置内の時刻を外部の通信装置から取得された時刻に基づいて補正する時刻補正部をさらに備える。

本発明の一態様は、上記の測定器であって、前記近似データ推定部は、前記サンプリングされた複数の前記測定データと前記測定時刻とに基づいて、前記近似データを推定する近似式を算出し、前記近似式と前記予め定められた時刻とに基づいて、前記近似データを推定する。

本発明の一態様は、上記の測定器であって、前記近似データ推定部は、複数の測定データのうち一部の測定データに欠損が生じている場合、欠損した測定データの前後に測定された測定データと前記近似式とに基づいて、前記欠損した測定データの近似データを推定する。

本発明の一態様は、複数の測定器を備える測定システムであって、前記測定器は、自装置が設けられた測定対象から所定の測定データを測定する測定部と、前記測定データを所定の周期でサンプリングするサンプリング部と、前記サンプリングされた複数の前記測定データと前記測定データの測定時刻とに基づいて、前記測定対象の予め定められた時刻における測定データの近似データを推定する近似データ推定部と、を備える、測定システムである。

本発明の一態様は、測定器が、自装置が設けられた測定対象から所定の測定データを測定する測定ステップと、測定器が、前記測定データを所定の周期でサンプリングするサンプリングステップと、測定器が、前記サンプリングされた複数の前記測定データと前記測定データの測定時刻とに基づいて、前記測定対象の予め定められた時刻における測定データの近似データを推定する近似データ推定ステップと、を有する、測定方法である。

本発明により、複数の測定器によって同時に取得された測定値に基づく工業量を測定する場合に、各測定器間の測定時刻のばらつきによって生じ得る当該工業量の算出誤差を抑制することが可能となる。

測定システム１のシステム構成を示すシステム構成図である。測定器１００の機能構成を示す機能ブロック図である。情報処理装置２００の機能構成を示す機能ブロック図である。多項式近似によって推定された加速度を示すグラフの一具体例を示す図である。測定システム１の近似値の推定までの流れを示すシーケンスチャートである。測定器１００の近似値の算出の処理の流れを示すフローチャートである。測定器１００にスイープ信号を入力した場合の伝達関数の位相特性を示したグラフである。

図１は、実施形態の測定システム１のシステム構成を示すシステム構成図である。測定システム１は、複数の測定器１００（測定器１００ａ～１００ｄ）、情報処理装置２００及び時刻サーバ３００を備える。測定システム１では、それぞれの測定器１００ａ～１００ｄが、測定した測定値と測定時刻とに基づいて、予め定められた時刻における測定値を推定する。以下、本実施形態では、測定システム１は振動モニタリングシステムであるとして説明する。振動モニタリングシステムでは、各測定器１００は、測定値として加速度を測定する。振動モニタリングシステムは、測定された加速度に基づいて地震等の振動の発生に伴うビル１０の影響度を推定する。以下、いずれの測定器であるかを区別しないときは、測定器１００ａ～１００ｄを単に測定器１００と称して説明する。

図１では、測定システム１の測定器１００は、ビル１０に設けられる。ビル１０は、振動の発生に伴う影響度の測定対象である。測定システム１の各測定器１００は、振動の発生に伴うビル１０の所望の時刻の加速度を推定する。測定システム１は、各測定器１００によって推定された加速度に基づいて、ビル１０の影響度を推定する。複数の測定器１００は、それぞれ異なるフロアに設置される。なお、本実施形態では、測定対象はビルであるが、測定対象はビルに限定されない。例えば、測定対象は、マンションやタワー等の標高の高い建築物であってもよい。

情報処理装置２００は、パーソナルコンピュータ、産業用コンピュータ又はサーバ等の情報処理装置を用いて構成される。情報処理装置２００には、各測定器１００から測定値を取得するための機能（以下「測定値要求処理」という。）が実装されている。測定値要求処理の機能は、ハードウェアによって情報処理装置２００に実装されてもよいし、ソフトウェアのインストールによって実装されてもよい。

時刻サーバ３００は、パーソナルコンピュータ、産業用コンピュータ又はサーバ等の情報処理装置を用いて構成される。時刻サーバ３００は、ネットワークに接続される機器に、機器が持つ時刻を正しい時刻に同期するための機能を備えるサーバである。時刻サーバ３００は、例えばＮＴＰ（Network Time Protocol）サーバである。

複数の測定器１００、情報処理装置２００及び時刻サーバ３００は、いずれもネットワーク４００を介して通信可能である。ネットワーク４００は、例えばＷＡＮ（Wide Area Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）又はインターネット等の通信網である。ネットワーク４００は、無線通信を用いたネットワークであってもよいし、有線通信を用いたネットワークであってもよい。ネットワーク４００は、複数のネットワークが組み合わされて構成されてもよい。ネットワーク４００は、ＶＰＮ（Virtual Private Network）等の閉域通信網であってもよい。なお、ネットワーク４００は、各装置の通信を実現するためのネットワークの具体例にすぎず、各装置の通信を実現するためのネットワークとして他の構成が採用されてもよい。例えば、特定の装置間の通信が他の装置間の通信に用いられるネットワークとは異なるネットワークを用いて実現されてもよい。具体的には、測定器１００と情報処理装置２００の間の通信は、情報処理装置２００と時刻サーバ３００との間の通信とは異なるネットワークで実現されてもよい。

図２は、測定器１００の機能構成を示す機能ブロック図である。測定器１００は、例えばＭＥＭＳ型加速度センサ等の加速度を測定する装置である。測定器１００は、設置された場所の加速度を測定する。加速度は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の３軸方向でそれぞれ測定される。測定器１００は、測定された加速度と測定時刻とに基づいて、所定の時刻（以下「推定対象時刻」という。）における加速度を推定する。測定器１００は、通信部１０１、測定部１０２、Ｘ軸サンプリング部１０３、Ｙ軸サンプリング部１０４、Ｚ軸サンプリング部１０５、データ記憶部１０６及び制御部１０７を備える。

通信部１０１は、ネットワークインタフェースである。通信部１０１はネットワーク４００を介して、情報処理装置２００と通信する。通信部１０１は、例えば無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又はＬＴＥ（Long Term Evolution）（登録商標）等の通信方式で通信してもよい。

測定部１０２は、加速度を測定する。測定部１０２は、加速度を測定する素子と、素子からの信号を増幅及び調整して出力する信号処理回路で構成される。測定部１０２は、Ｘ軸方向の加速度、Ｙ軸方向の加速度及びＺ軸方向の加速度をそれぞれ測定する。Ｘ軸とは、３次元直交座標系のＸ軸を示す。Ｙ軸とは、３次元直交座標系のＹ軸を示す。Ｚ軸とは、３次元直交座標系のＺ軸を示す。測定部１０２は、Ｘ軸方向の加速度をＸ軸サンプリング部１０３に出力する。測定部１０２は、Ｙ軸方向の加速度をＹ軸サンプリング部１０４に出力する。測定部１０２は、Ｚ軸方向の加速度をＺ軸サンプリング部１０５に出力する。このように、測定部１０２は、測定対象の測定値を測定する。

Ｘ軸サンプリング部１０３は、出力されたＸ軸方向の加速度を所定のサンプリング周期でサンプリングする。Ｘ軸サンプリング部１０３は、例えばＡＤ（Analog Digital）変換器である。具体的には、Ｘ軸サンプリング部１０３は、所定のサンプリング周期がくると、測定されたＸ軸方向の加速度からサンプリング周期が来たタイミングにおける加速度を取得することでサンプリングを行う。Ｘ軸サンプリング部１０３は、サンプリングされた加速度を制御部１０７に出力する。Ｘ軸サンプリング部１０３は、Ｙ軸サンプリング部１０４及びＺ軸サンプリング部１０５と同じタイミングでサンプリングする。所定のサンプリング周期とは、サンプリング間隔を示す周波数に基づいて決定される。例えば、サンプリング間隔を示す周波数が１００Ｈｚである場合、所定のサンプリング周期は１０ミリ秒となる。この場合、Ｘ軸サンプリング部１０３は、１０ミリ秒毎に加速度をサンプリングする。

Ｙ軸サンプリング部１０４は、出力されたＹ軸方向の加速度を所定のサンプリング周期でサンプリングする。Ｙ軸サンプリング部１０４は、例えばＡＤ変換器である。具体的には、Ｙ軸サンプリング部１０４は、所定のサンプリング周期がくると、測定されたＹ軸方向の加速度からサンプリング周期がきたタイミングにおける加速度を取得することでサンプリングを行う。Ｙ軸サンプリング部１０４は、サンプリングされた加速度を制御部１０７に出力する。Ｙ軸サンプリング部１０４は、Ｘ軸サンプリング部１０３及びＺ軸サンプリング部１０５と同じタイミングでサンプリングする。所定のサンプリング周期とは、サンプリング間隔を示す周波数に基づいて決定される。例えば、サンプリング間隔を示す周波数が１００Ｈｚである場合、所定のサンプリング周期は１０ミリ秒となる。この場合、Ｙ軸サンプリング部１０４は、１０ミリ秒毎に加速度をサンプリングする。

Ｚ軸サンプリング部１０５は、出力されたＺ軸方向の加速度を所定のサンプリング周期でサンプリングする。Ｚ軸サンプリング部１０５は、例えばＡＤ変換器である。具体的には、Ｚ軸サンプリング部１０５は、所定のサンプリング周期がくると、測定されたＺ軸方向の加速度からサンプリング周期がきたタイミングにおける加速度を取得することでサンプリングを行う。Ｚ軸サンプリング部１０５は、サンプリングされた加速度を制御部１０７に出力する。Ｚ軸サンプリング部１０５は、Ｘ軸サンプリング部１０３及びＹ軸サンプリング部１０４と同じタイミングでサンプリングする。所定のサンプリング周期とは、サンプリング間隔を示す周波数に基づいて決定される。例えば、サンプリング間隔を示す周波数が１００Ｈｚである場合、所定のサンプリング周期は１０ミリ秒となる。この場合、Ｚ軸サンプリング部１０５は、１０ミリ秒毎に加速度をサンプリングする。

データ記憶部１０６は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置、ＳＤカード等の記憶装置を用いて構成される。データ記憶部１０６は、測定部１０２によって測定された測定値や、近似データ推定部１７３によって推定された近似値を記憶する。データ記憶部１０６は、測定値が測定された測定時刻に測定値を対応付けて記憶する。データ記憶部１０６は、推定対象時刻に近似値を対応付けて記憶する。なお、近似値については、後述する。

制御部１０７は、測定器１００の各部の動作を制御する。制御部１０７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ及びＲＡＭ（Random Access Memory）を用いて構成される。制御部１０７は、プロセッサが特定のプログラムを実行することによって、測定データ記録部１７１、時刻管理部１７２及び近似データ推定部１７３として機能する。

測定データ記録部１７１は、サンプリングされた加速度をデータ記憶部１０６に記録する。具体的には、測定データ記録部１７１は、時刻管理部１７２から時刻を取得する。取得される時刻は、加速度の測定された時刻（以下「測定時刻」という。）を表す。測定データ記録部１７１は、加速度と測定時刻とを対応付けてデータ記憶部１０６に記録する。測定データ記録部１７１は、Ｘ軸方向の加速度、Ｙ軸方向の加速度及びＺ軸方向の加速度のそれぞれの加速度を測定時刻に対応付けて記録する。なお、測定データ記録部１７１は、加速度と測定時刻とを対応付けるにあたって、測定時刻に端数処理を行ってもよい。端数処理は、測定時刻を一定の丸め幅の整数倍の数値に置き換える処理である。

時刻管理部１７２は、測定器１００内の時刻を管理する。時刻管理部１７２は、情報処理装置２００から時刻情報を受信する。時刻管理部１７２は、測定器１００内の時刻と受信した時刻情報とに基づいて、測定器１００内の時刻を補正する。例えば、時刻管理部１７２は、測定器１００内の時刻と時刻情報との差分が所定の閾値よりも大きい場合、時刻情報によって示される時刻に測定器１００内の時刻を近づけるように所定時間だけ補正してもよい。所定の閾値は、予め定められた値であってもよい。所定時間は、予め定められた一定の時間であってもよい。なお、時刻管理部１７２は、時刻情報を他の装置から取得してもよい。例えば、時刻管理部１７２は、時刻サーバ３００等のＮＴＰサーバから時刻情報を受信してもよい。時刻管理部１７２は、マイクロ秒単位等の細かい単位で時刻を管理するほど近似値の精度を向上させることができる。

近似データ推定部１７３は、複数の加速度と加速度に対応付けされた測定時刻とに基づいて、推定対象時刻における加速度の近似値を推定する。推定対象時刻は、他の測定器１００によって推定された加速度の近似値に対応付けされた時刻と同じ時刻を示す。推定対象時刻は、情報処理装置２００によって指定された時刻であってもよいし、予め定められた時刻であってもよい。推定対象時刻は、サンプリング間隔を示す周波数に基づいて定められてもよい。例えば、推定対象時刻は、周波数が１００Ｈｚである場合、１ミリ秒台の数値を０に固定した１０ミリ秒間隔の時刻であってもよい。近似データ推定部１７３は、所定のタイミングで近似値を推定するように構成される。所定のタイミングとは、情報処理装置２００からデータ要求を受信したタイミングであってもよいし、予め定められたタイミングであってもよい。

以下、具体的に説明する。まず近似データ推定部１７３は、データ記憶部１０６から所定期間内に測定された加速度と、加速度に対応付けされた測定時刻とを取得する。所定期間は、近似値の推定対象となる期間である。所定期間は、情報処理装置２００によって指定されてもよいし、測定器１００によって決定されてもよい。

次に、近似データ推定部１７３は、取得された加速度と加速度に対応付けされた測定時刻とに基づいて、近似式を算出する。近似式は、所定期間における任意の時刻を定めると、その任意の時刻における加速度の近似値を推定できる数式である。近似式は、例えば多項式近似式である。近似データ推定部１７３は、ラグランジュ補間を用いて近似式を算出してもよいし、スプライン補間を用いて近似式を算出してもよい。近似データ推定部１７３は、近似式を算出できるならばどのような手段を用いて近似式を算出してもよい。

近似データ推定部１７３は、算出された近似式に基づいて、推定対象時刻における加速度を推定する。推定された加速度は、推定対象時刻における加速度の近似値である。近似データ推定部１７３は、推定された加速度の近似値と推定対象時刻とを対応付けて、データ記憶部１０６に記録する。近似データ推定部１７３は、Ｘ軸方向の加速度、Ｙ軸方向の加速度及びＺ軸方向の加速度毎に多項式近似を算出する。近似データ推定部１７３は、Ｘ軸方向の加速度、Ｙ軸方向の加速度及びＺ軸方向の加速度のそれぞれの加速度について近似値を推定する。近似データ推定部１７３は、Ｘ軸方向の加速度、Ｙ軸方向の加速度及びＺ軸方向の加速度について、推定された近似値と推定対象時刻とを対応付けてデータ記憶部１０６に記録する。

このように、近似データ推定部１７３は、他の測定器１００と同じ時刻を用いて近似値を推定することで、測定器１００同士の測定時刻の差に伴う位相差の発生を防ぐことができる。また、近似データ推定部１７３は、端数処理によって生じた丸め誤差に伴う測定値の欠損の発生を防ぐことができる。また、近似データ推定部１７３は、サンプリング間隔が正確であるほど、より高い精度で近似値を推定することができる。また、近似データ推定部１７３は、測定時刻の粒度を細かくすることで、より高い精度で近似値を推定することができる。なお、多項式近似の次数は、測定対象に応じて定められてもよい。多項式近似の次数は、どのような数値であってもよく、２次、３次等であってもよい。

図３は、情報処理装置２００の機能構成を示す機能ブロック図である。情報処理装置２００は、所定のプログラムを実行することで通信部２０１、入力部２０２、出力部２０３、データ記憶部２０４及び制御部２０５を備える。

通信部２０１は、ネットワークインタフェースである。通信部２０１はネットワーク４００を介して、測定器１００及び時刻サーバ３００と通信する。通信部２０１は、例えば無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又はＬＴＥ等の通信方式で通信してもよい。

入力部２０２は、タッチパネル、マウス及びキーボード等の入力装置を用いて構成される。入力部２０２は、入力装置を情報処理装置２００に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、入力部２０２は、入力装置において入力された入力信号から入力データ（例えば、情報処理装置２００に対する指示を示す指示情報）を生成し、情報処理装置２００に入力する。

出力部２０３は、情報処理装置２００に接続された不図示の出力装置を介し、情報処理装置２００のユーザに対してデータの出力を行う。出力部２０３は、ビル１０への影響度推定の結果や、加速度の推定値をユーザに知らせる。出力装置は、例えば画像や文字を画面に出力する装置を用いて構成されても良い。例えば、出力装置は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、電子泳動方式ディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ等の画像表示装置を用いて構成できる。また、出力装置は、画像や文字をシートに印刷（印字）する装置を用いて構成されても良い。例えば、出力装置は、インクジェットプリンタやレーザープリンタ等を用いて構成できる。また、出力装置は、文字を音声に変換して出力する装置を用いて構成されても良い。この場合、出力装置は、音声合成装置及び音声出力装置（スピーカー）を用いて構成できる。出力装置は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光装置を用いて構成されてもよい。出力部２０３は、情報処理装置２００に設けられた通信装置を介して他の情報処理装置に対し判定結果を送信してもよい。なお、出力部２０３は、情報処理装置２００と一体として構成された出力装置であってもよい。

データ記憶部２０４は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。データ記憶部２０４は、測定器１００から送信された近似値を記憶する。データ記憶部１０６は、近似値と近似値に対応付けされた推定対象時刻とを対応付けて記憶する。データ記憶部２０４は、測定器１００毎に近似値を記憶する。

制御部２０５は、情報処理装置２００の各部の動作を制御する。制御部２０５は、例えばＣＰＵ等のプロセッサ及びＲＡＭを備えた装置により実行される。制御部２０５は、プログラムを実行することによって、時刻管理部２５１、近似データ取得部２５２及び影響度推定部２５３として機能する。

時刻管理部２５１は、測定システム１が備える測定器１００内の時刻を管理する。時刻管理部２５１は、所定のタイミングで時刻サーバ３００から時刻を取得する。時刻管理部２５１は、取得された時刻を時刻情報として各測定器１００に送信する。所定のタイミングとは、予め定められたタイミングであればどのようなタイミングであってもよい。所定のタイミングとは、例えば、１０秒や２０秒等の予め定められた周期であってもよいし、入力部２０２を介してユーザによって指定されたタイミングであってもよい。なお、本実施形態では、時刻管理部２５１は、時刻サーバ３００から時刻を取得するように構成されているが、これに限定されない。例えば、時刻管理部２５１は、ＧＰＳ（Global Positioning System）アンテナ等の時刻を取得可能な装置であればどのような装置から時刻を取得してもよい。

近似データ取得部２５２は、測定器１００から近似値を取得する。具体的には、近似データ取得部２５２は、データ要求のタイミングになると、各測定器１００にデータ要求を送信する。データ要求のタイミングとは、例えば、５０秒や１００秒等の予め定められた周期であってもよいし、入力部２０２を介してユーザによって指定されたタイミングであってもよい。データ要求には、期間を示す情報が含まれる。期間を示す情報は、測定器１００によって推定される近似値に対応付けされた時刻（すなわち測定対象時刻）の範囲を表す。例えば、近似データ取得部２５２は、期間を示す情報の期間の範囲に含まれる測定時刻に対応付けされた近似値を測定器１００に要求する。期間を示す情報は、前に送信されたデータ要求に含まれる期間を示す情報から、所定時間後までの期間を示してもよい。所定時間とは、データ要求のタイミングの周期を示す時間と同じ時間であってもよい。

次に、近似データ取得部２５２は、データ要求を受信した測定器１００から近似値と近似値に対応付けされた時刻とを受信する。近似データ取得部２５２は、近似値と近似値に対応付けされた時刻とをデータ記憶部２０４に記録する。近似データ取得部２５２は、測定器１００毎に近似値をデータ記憶部２０４に記録する。近似データ取得部２５２は、Ｘ軸方向の加速度の近似値、Ｙ軸方向の加速度の近似値及びＺ軸方向の加速度の近似値毎に記録する。

影響度推定部２５３は、ビル１０への影響度を推定する。影響度とは、振動がビル１０へ与える影響の度合いを示す。影響度とは、例えば、ビル１０へ与えたと推定されるダメージであってもよい。影響度とは、例えば、時刻毎の最大震度であってもよい。影響度とは、例えば、振動の状況を示すレポートであってもよい。具体的には、影響度推定部２５３は、データ記憶部２０４に記録された加速度の近似値と時刻とに基づいて、層間変形角を算出する。層間変形角は、測定器１００間の変位量を示す。影響度推定部２５３は、算出された層間変形角に基づいて、ビル１０に対する影響度を推定する。影響度推定部２５３は、既知の手段で影響度を推定してもよい。

図４は、多項式近似によって推定された加速度を示すグラフの一具体例を示す図である。図４は、図４（ａ）と図４（ｂ）とで構成される。図４（ａ）は、第１測定器の測定値と第２測定器の測定値とをプロットしたグラフである。図４（ａ）が示すグラフの縦軸は加速度を表す。図４（ａ）が示すグラフの横軸は測定時刻を表す。図４（ａ）が示すグラフでは、多項式近似は行われていない。第１測定器と第２測定器とはそれぞれが独立して加速度を測定する。このため、測定システム１では、第１測定器と第２測定器との間で、測定タイミングを同期することが難しい。このため、符号５００が示すように、第１測定器の測定時刻と第２測定器の測定時刻のずれが、位相差として現れる。また、測定データ記録部１７１が、加速度と測定時刻との対応付けの際に、測定時刻に端数処理を行った場合、測定時刻がドリフトする場合がある。ドリフトとは、測定時刻が端数処理によって他の測定時刻と同じ時刻になることである。符号５０１は、端数処理によって、第１測定器の加速度の測定時刻がドリフトによって、他の測定時刻と同じ時刻になった場合の例を示す。この場合、測定値が１つ欠損することになる。

図４（ｂ）は、多項式近似によって推定された近似値をプロットしたグラフである。図４（ｂ）が示すグラフの縦軸は加速度を表す。図４（ｂ）が示すグラフの横軸は測定時刻を表す。図４（ｂ）にプロットされた近似値は、所定の測定時刻における加速度の近似値を示す。図４（ｂ）では、ドリフトした時刻に関する加速度は、破棄される。破棄された加速度が測定された時刻における加速度は欠損する。破棄された加速度は、近似式に基づいて補間される。符号５０２は、破棄された加速度と補間された加速度との一例を示す。図４（ｂ）では、近似データ推定部１７３は、破棄された加速度は、破棄された加速度の前後に測定された加速度と近似式とに基づいて、近似値を推定する。このように、多項式近似を用いることで、端数処理や測定器１００間で測定時刻の同期がとれていないことによって生じる位相差を補間することができる。

図５は、測定システム１の近似値の推定までの流れを示すシーケンスチャートである。情報処理装置２００の時刻管理部２５１は、時刻を取得するタイミングであるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。時刻を取得するタイミングでない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、処理は、ステップＳ１０５に遷移する。時刻を取得するタイミングである場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、時刻管理部２５１は、時刻サーバ３００から時刻を取得する（ステップＳ１０２）。時刻管理部２５１は、取得された時刻を時刻情報として各測定器１００に送信する（ステップＳ１０３）。測定器１００の時刻管理部１７２は、測定器１００内の時刻と受信した時刻情報とに基づいて、測定器１００内の時刻を補正する（ステップＳ１０４）。

情報処理装置２００の近似データ取得部２５２は、データ要求のタイミングであるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。データ要求のタイミングでない場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、処理は、ステップＳ１０１に遷移する。データ要求のタイミングである場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、近似データ取得部２５２は、各測定器１００に対してデータ要求を送信する（ステップＳ１０６）。測定器１００の制御部１０７は、データ要求に含まれる期間を示す情報に基づいて、近似値と近似値に対応付けされた時刻（すなわち推定対象時刻）とをデータ記憶部１０６から取得する（ステップＳ１０７）。制御部１０７は、取得された近似値と近似値に対応付けされた時刻とをデータ応答として情報処理装置２００に送信する（ステップＳ１０８）。近似データ取得部２５２は、近似値と近似値に対応付けされた時刻とをデータ記憶部２０４に記録する（ステップＳ１０９）。影響度推定部２５３は、データ記憶部２０４に記録された加速度の近似値と時刻とに基づいて、ビル１０への影響度を推定する（ステップＳ１１０）。

図６は、測定器１００の近似値の算出の処理の流れを示すフローチャートである。図６に示すフローチャートでは、Ｘ軸方向の加速度を例にして説明する。なお、測定器１００は他の方向の加速度（Ｙ軸方向の加速度及びＺ軸方向の加速度）についても、同様に近似値の算出の処理を行う。測定器１００の測定部１０２は加速度を測定する（ステップＳ２０１）。Ｘ軸サンプリング部１０３は、サンプリング周期が来たか否かを判定する（ステップＳ２０２）。サンプリング周期が来ていない場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、処理は、ステップＳ２０１に遷移する。サンプリング周期が来た場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、Ｘ軸サンプリング部１０３は、測定されたＸ軸方向の加速度からサンプリング周期における加速度を取得することでサンプリングする（ステップＳ２０３）。

測定器１００の測定データ記録部１７１は、加速度の測定された測定時刻を時刻管理部１７２から取得する。測定データ記録部１７１は、加速度と測定時刻とを対応付けてデータ記憶部１０６に記録する（ステップＳ２０４）。測定器１００の近似データ推定部１７３は、近似値を推定するタイミングであるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。近似値を推定するタイミングではない場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）、処理は、ステップＳ２０１に遷移する。近似値を推定するタイミングである場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、近似データ推定部１７３は、データ記憶部１０６から近似値の推定対象となる期間の加速度と、加速度に対応付けされた測定時刻とを取得する（ステップＳ２０６）。近似データ推定部１７３は、取得された加速度と加速度に対応付けされた測定時刻とに基づいて、近似式を算出する（ステップＳ２０７）。近似データ推定部１７３は、近似式に基づいて、推定対象時刻における加速度の近似値を推定する（ステップＳ２０８）。近似データ推定部１７３は、推定された加速度の近似値と推定対象時刻とを対応付けて、データ記憶部１０６に記録する（ステップＳ２０９）。

図７は、測定器１００にスイープ信号を入力した場合の伝達関数の位相特性を示したグラフである。図７は、図７（ａ）と図７（ｂ）とで構成される。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、いずれも４台の測定器１００に対して、同じスイープ信号を一斉に入力した場合の伝達関数の位相特性を示す。入力されたスイープ信号は、１～５０Ｈｚの周波数を持つ。

図７（ａ）は、多項式近似を行わなかった場合の伝達関数の位相特性を示したグラフである。図７（ａ）が示すグラフの縦軸はＰｈａｓｅ［ｄｅｇ］（位相）を表す。図７（ａ）が示すグラフの横軸はスイープ信号の周波数を表す。図７（ａ）のグラフは、１０^０Ｈｚ以上のの周波数を持つスイープ信号が入力されると位相差が生じ始めることを示す。図７（ａ）のグラフは、１０^１Ｈｚの周波数を持つスイープ信号が入力されると、測定器１００間で特に大きな位相差が生じることを示す。

図７（ｂ）は、多項式近似を行った場合の伝達関数の位相特性を示したグラフである。図７（ｂ）が示すグラフの縦軸はＰｈａｓｅ［ｄｅｇ］（位相）を表す。図７（ｂ）が示すグラフの横軸はスイープ信号の周波数を表す。図７（ｂ）のグラフは、１０^１Ｈｚの周波数を持つスイープ信号が入力された場合であっても、測定器１００間で位相差は殆ど生じていないことを示す。

このように構成された測定システムでは、測定器１００において、測定部１０２が測定対象から測定値を測定する。近似データ推定部１７３は、所定の間隔でサンプリングされた複数の測定値と測定値を測定した測定時刻とに基づいて、予め定められた時刻における近似値を推定する。このように、測定システムでは、任意の時刻における測定値の近似値を推定することができる。このため、複数の測定器１００がそれぞれ独立で動作して測定値を取得する場合であっても、測定器１００間の測定時刻のばらつきによる影響を抑制することができ、測定値の同期精度を向上させることができる。このため、実施形態の測定システム１によれば、複数の測定器によって同時に取得された測定値に基づく工業量を測定する場合に、各測定器間の測定時刻のばらつきによって生じ得る当該工業量の算出誤差を抑制することが可能となる。

従来の測定システムでは、情報処理装置２００が各測定器１００に同期パルスを送信することで、測定器１００間の測定時刻の同期をとっていた。同期パルスは、遅延することが許されない。このため、従来の測定システムでは、情報処理装置２００と測定器１００とは、有線回線で接続されることが望ましかった。本実施形態の測定システム１では、近似式を用いることで、任意の時刻における測定値の近似値を推定する。このため、測定システム１は、通信回線が遅延した場合であっても、複数の測定器１００間で同じ時刻における測定値を取得することが可能になる。このため、情報処理装置２００と測定器１００とは無線で接続しても、遅延することなく測定値を取得することが可能になる。情報処理装置２００と測定器１００とを無線で接続することによって、情報処理装置２００と測定器１００とを有線で接続する場合よりも、より安価に測定システム１を構築することが可能になる。また、より広範囲にわたる測定システム１を構築することが可能になる。

上述の実施形態では、測定システム１は、加速度を測定する場合を例として説明したが、加速度に限定されない。例えば、測定システム１は、加速度以外の情報を推定するように構成されてもよい。加速度以外の情報は、例えば温度、湿度、音量又は照度等の測定器を用いて測定できる情報であればどのような情報であってもよい。また、測定システム１は、振動モニタリングシステムに限定されない。例えば、測定システム１は、プラント内の状態を推定するプラントモニタリングシステムとして構成されてもよいし、天気の状態を推定する気象モニタリングシステムとして構成されてもよい。測定システム１は、測定値に基づいてモニタリングできる対象であればどのような対象のモニタリングシステムとして構成されてもよい。

上述の実施形態では、測定器１００にて近似値を推定するように構成されたがこれに限定されない。例えば、情報処理装置２００が近似値を推定するように構成されてもよい。この場合、情報処理装置２００が近似データ推定部１７３を備える。測定器１００は、測定値と測定時刻とを情報処理装置に送信する。情報処理装置２００の近似データ推定部１７３が近似値を推定する。

情報処理装置２００は、ネットワークを介して通信可能に接続された複数台の情報処理装置を用いて実装されてもよい。この場合、情報処理装置２００が備える各機能部は、複数の情報処理装置に分散して実装されてもよい。例えば、近似データ取得部２５２と影響度推定部２５３とはそれぞれ異なる情報処理装置に実装されてもよい。

上述した実施形態における測定器１００及び情報処理装置２００をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１…測定システム，１０…ビル，１００…測定器，１０１…通信部，１０２…測定部，１０３…Ｘ軸サンプリング部，１０４…Ｙ軸サンプリング部，１０５…Ｚ軸サンプリング部，１０６…データ記憶部，１０７…制御部，１７１…測定データ記録部，１７２…時刻管理部，１７３…近似データ推定部，２００…情報処理装置，２０１…通信部，２０２…入力部，２０３…出力部，２０４…データ記憶部，２０５…制御部，２５１…時刻管理部，２５２…近似データ取得部，２５３…影響度推定部，３００…時刻サーバ，４００…ネットワーク

Claims

複数の測定器と、前記測定器とネットワークを介して通信可能とされた情報処理装置と、を備える測定システムであって、
前記測定器は、
測定対象から所定の測定データを測定する測定部と、
前記測定データを所定の周期でサンプリングするサンプリング部と、
前記サンプリングされた複数の前記測定データと前記測定データの測定時刻とに基づいて、前記測定対象の予め定められた時刻における前記測定データの近似データを推定する近似データ推定部と、
前記近似データを記憶する測定器データ記憶部と、
を備え、
前記近似データ推定部は、前記測定データと、前記測定データに対応付けされた測定時刻とを取得し、取得された前記測定データと前記測定時刻とに基づいて近似式を算出し、算出された前記近似式に基づいて、推定対象時刻における測定データの近似値を推定し、
前記測定器データ記憶部は、推定された前記近似値と前記推定対象時刻とを対応付けて記録し、
前記情報処理装置は、近似データ取得部と処理装置データ記憶部と影響度推定部とを備え、
前記近似データ取得部は、測定時刻に対応付けされた近似値を前記測定器に要求し、前記近似値と前記近似値に対応付けされた時刻とを前記処理装置データ記憶部に記録し、
前記影響度推定部は、前記処理装置データ記憶部に記録された前記近似値である加速度の近似値と時刻とに基づいて、前記測定器間の変位量である層間変形角を算出する、
測定システム。
前記近似式が多項近似式である、請求項１に記載の測定システム。