WO2020044627A1 - 構造物の点検システム - Google Patents

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WO2020044627A1
WO2020044627A1 PCT/JP2019/009810 JP2019009810W WO2020044627A1 WO 2020044627 A1 WO2020044627 A1 WO 2020044627A1 JP 2019009810 W JP2019009810 W JP 2019009810W WO 2020044627 A1 WO2020044627 A1 WO 2020044627A1
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unit
signal
sensor
tunnel
gateway
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PCT/JP2019/009810
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English (en)
French (fr)
Inventor
毅 関谷
隆文 植村
徹平 荒木
秀輔 吉本
野田　祐樹
貴康 櫻井
浩 濱田
智之 塚田
直明 河村
堤　知明
瀬下　雄一
周治 井出
慎也 尾藤
崇 金村
理寛 ▲高▼安
Original Assignee
国立大学法人大阪大学
国立大学法人東京大学
東電設計株式会社
ダイキン工業株式会社
双葉電子工業株式会社
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B25/00—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems
    • G08B25/01—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium
    • G08B25/04—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium using a single signalling line, e.g. in a closed loop
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C15/00—Arrangements characterised by the use of multiplexing for the transmission of a plurality of signals over a common path
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link

Definitions

  • the present disclosure relates to a structure inspection system.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-22687 discloses an invention related to a structure operation support system.
  • This structure operation support system includes a sheet-like system including a carbon wiring and a sensor (detection unit), and a detection signal output from the sensor is transmitted to a server or a monitoring terminal device via a communication network. It has become so.
  • a structure inspection system includes a detection unit capable of detecting a state of a structure, and a detection signal provided in the structure and output from the detection unit based on a measurement value of the detection unit. And a first integrated unit capable of outputting a first signal based on the detection signal, and a first integrated unit provided on the structure, capable of inputting the first signal and based on the first signal.
  • a second integration unit capable of outputting two signals, wherein a plurality of the first integration units are connected to one second integration unit, and the second integration unit A plurality of the second signals are arranged in the longitudinal direction or in the transverse direction of the structure, so that the second signal can be input / output to / from each other.
  • the state of the structure can be measured by the plurality of detection units, and a detection signal is output from the detection unit based on the measurement value of the detection unit. Is output.
  • the detection signal is input to a first integration unit provided in the structure, and the first signal is output from the first integration unit.
  • the structure is provided with the second accumulation unit, and one second accumulation unit is connected to a plurality of first accumulation units.
  • the first signal is input to the second accumulation unit from the plurality of first accumulation units, and the measurement values obtained by the plurality of detection units can be aggregated in the second accumulation unit.
  • the plurality of second integration units are arranged in the longitudinal direction of the structure or in the short direction of the structure, and are capable of inputting and outputting the second signal to and from each other. For this reason, the measurement values of the plurality of detection units can be shared between the plurality of second accumulation units.
  • a structure inspection system is the structure inspection system according to the first aspect, wherein the state of the structure is estimated based on the parameters obtained from accumulated data and the measured values.
  • a possible state estimator is configured to include the second accumulator.
  • the state estimation unit includes the second accumulation unit.
  • the state estimating unit is capable of estimating the state of the structure based on parameters and measurement values obtained from the stored data. For this reason, the state estimation unit can estimate the state of the structure by aggregating the measurement values at a plurality of locations over a wide range of the structure.
  • the structure inspection system is the structure inspection system according to the second aspect, wherein a notification unit is electrically connected to each of the second accumulation units, and the state estimation is performed.
  • the unit is capable of specifying the detection unit at a location where it is estimated that an abnormality has occurred in the structure, and when it is estimated that an abnormality has occurred in the structure, the detection unit performs the detection.
  • the notification unit electrically connected to the second integration unit to which the first signal based on the detection signal from the unit is input is operable.
  • the notification unit is electrically connected to each of the plurality of second accumulation units.
  • the state estimating unit estimates that an abnormality has occurred in the structure
  • the state estimating unit specifies the detecting unit at a location where it is estimated that an abnormality has occurred in the structure.
  • a notification unit electrically connected to the second accumulation unit to which the first signal based on the detection signal from the detection unit at the location where the abnormality is estimated to have occurred in the structure is provided. Actuated by For this reason, when an abnormality occurs in a structure, it is possible to notify the location where the abnormality occurs in the structure.
  • the notification unit is estimated by the state estimation unit to have an abnormality in the structure.
  • the light emitting unit emits light when supplied with power from the second integrated unit.
  • the state estimating unit estimates that an abnormality has occurred in the structure, a point in the structure where the abnormality is estimated to have occurred.
  • the light emitting unit emits light to notify the abnormality of the structure. For this reason, the observer can quickly recognize the location of the abnormality in the structure at the site.
  • the structure inspection system according to the present disclosure has an excellent effect that the detection signal output from the detection unit can be used on site.
  • FIG. 3 is a development view showing a state where the structure inspection system according to the present embodiment is installed in a tunnel, and schematically showing an arrangement of sensors and the like when an inner peripheral surface of the tunnel is developed in a plane.
  • FIG. 3 is a development view showing a state where the structure inspection system according to the present embodiment is installed in a tunnel, and schematically showing an arrangement of sensors and the like when an inner peripheral surface of the tunnel is developed in a plane.
  • It is a flow chart which shows an example of processing performed in an edge node in a structure inspection system concerning this embodiment.
  • It is a flow chart which shows an example of processing performed by a gateway in a structure inspection system concerning this embodiment.
  • FIGS. 1 to 10 An example of an embodiment of a structure inspection system and a structure inspection method using the same according to the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 10.
  • the “inspection system 10” as a structure inspection system includes a plurality of seat units arranged along an inner peripheral surface 12A of a “tunnel 12” as a structure. 14, and a “gateway 16” as a plurality of second accumulation units disposed between adjacent sheet units 14.
  • the sheet unit 14 is configured to include the edge nodes 18 and 20, the wiring sheet 22, and the insulating sheet 24.
  • the edge nodes 18 and 20 function as loads in the seat unit 14.
  • the wiring sheet 22 is a conductor having carbon as a main material and a flexible material, specifically, graphene, graphite, a single-layer or multi-layer carbon nanotube, and the like. A linear shape or a plate shape is exemplified.
  • the wiring sheet 22 is electrically connected to the edge nodes 18 and 20, and functions as a signal line and a power supply line of the edge nodes 18 and 20.
  • the wiring sheet 22 may be made of metal such as copper depending on the environment in which the sheet unit 14 is arranged. Further, the wiring sheet 22 is electrically connected to an existing power supply line (not shown) for supplying electric power to lighting and the like (not shown) arranged in the tunnel 12.
  • the insulating sheet 24 is made of a material having electrical insulation and flexibility, specifically, an insulating organic polymer such as a polyvinyl chloride resin. It has a rectangular plate shape in plan view along the direction.
  • the wiring sheet 22 is buried inside the insulating sheet 24 except for a portion necessary for connection with the outside of the wiring sheet 22.
  • the seat units 14 are arranged at intervals of about 10 [m] in the longitudinal direction of the tunnel 12.
  • a plurality of edge nodes 18 and edge nodes 20 are provided on the sheet unit 14 so as to extend in the longitudinal direction of the sheet unit 14.
  • a second feature is that a plurality of gateways 16 are arranged in the tunnel 12, and the gateways 16 can communicate with each other.
  • a third feature is that a "light emitting unit 74" as a notification unit is connected to the gateway 16.
  • the edge node 18 includes a “distortion sensor 26” as a detection unit, a “control unit 28” as a first integration unit, and a signal processing unit 30.
  • the strain sensor 26 includes a strain gauge (not shown) attached to the inner peripheral surface 12A of the tunnel 12 and controls the magnitude of the strain generated in the tunnel 12 where the strain gauge is attached. Accordingly, the “detection signal V1 (voltage)” can be output to the control unit 28.
  • control unit 28 is configured by attaching a CPU (Central Processing Unit) to a board (not shown), and is electrically connected to the signal processing unit 30 via the wiring sheet 22.
  • the control unit 28 includes a case 32 made of a resin having electrical insulation and weather resistance, and the above-described CPU and the like are housed inside the case 32. .
  • the control part 28 is attached to the surface of the insulating sheet 24.
  • the control unit 28 can evaluate the soundness of the strain sensor 26.
  • the control unit 28 includes a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory) (not shown).
  • the ROM stores the upper limit value and the lower limit value of the output value of the strain sensor 26, and the control unit 28 stores the detection signal V1 input from the strain sensor 26 as the upper limit value and the lower limit value stored in the ROM. Otherwise, the detection signal V1 is stored in the RAM as an error.
  • the detection signal V1 falls between the upper limit value and the lower limit value stored in the ROM, the detection signal V1 is stored in the RAM as a measurement value of the strain sensor 26. .
  • the signal processing unit 30 is configured to be able to remove noise of an input signal, and includes a low-pass filter configured by attaching a capacitor, a resistor, and the like (not shown) to a substrate (not shown).
  • the signal processing unit 30 includes a case (not shown) that covers the electronic devices that constitute the signal processing unit 30, similarly to the control unit 28, and is attached to the surface of the insulating sheet 24.
  • the detection signal V1 stored in the RAM of the control unit 28 when the detection signal V1 stored in the RAM of the control unit 28 is an error, the detection signal V1 is transmitted to the gateway 16 as an error signal, and the detection signal V1 Is not an error, the detection signal is input to the signal processing unit 30 and is output to the gateway 16 as a correction signal (correction data) in a state where noise is removed.
  • a signal output from the edge node 18 to the gateway 16 is referred to as a “first signal 34” regardless of whether the signal is an error signal or a correction signal.
  • the edge node 20 includes a “strain sensor 36”, a “salt sensor 38”, and a “potential sensor 40” as detection units, a “control unit 42” as a first integration unit, and a signal processing unit 44.
  • the control unit 42 has the same configuration as the control unit 28
  • the distortion sensor 36 has the same configuration as the distortion sensor 26
  • the signal processing unit 44 has the same configuration as the signal processing unit 30.
  • the strain sensor 36 can output a “detection signal V2 (voltage)” to the control unit 42.
  • the strain sensors 26 and 36 are arranged at predetermined intervals along the longitudinal direction of the seat unit 14 (the circumferential direction of the tunnel 12).
  • the salt sensor 38 is configured to measure the salt concentration of water on the inner peripheral surface 12A of the tunnel 12 and output a “detection signal V3 (voltage)” to the control unit 42 according to the salt concentration.
  • a moisture sensor (not shown) is connected to the salt sensor 38.
  • the salt sensor 38 is activated by a detection signal output when the moisture sensor detects moisture on the inner peripheral surface 12A of the tunnel 12. It has become.
  • the potential sensor 40 is capable of measuring a potential difference between a not-shown reference electrode provided on concrete forming the tunnel 12 and a reinforcing bar 46 (see FIG. 2) of the tunnel 12, and detects a “detection signal” according to the potential difference.
  • V4 voltage
  • the control unit 42 can evaluate the soundness of the strain sensor 36, the salt sensor 38, and the potential sensor 40.
  • the ROM of the control unit 42 stores the upper limit value and the lower limit value of the output value of each sensor that outputs a detection signal to the control unit 42. Then, in the control unit 42, when the detection signals input from the strain sensor 36, the salt sensor 38, and the potential sensor 40 do not fall between the upper limit value and the lower limit value corresponding to each stored in the ROM.
  • the detection signal is stored in the RAM as an error.
  • the detection signal is stored in the RAM as the measurement value of each sensor. Has become.
  • the detection signal stored in the RAM of the control unit 42 when the detection signal stored in the RAM of the control unit 42 is an error, the detection signal is transmitted to the gateway 16 as an error signal, and the detection signal is If no error is detected, the detection signal is input to the signal processing unit 44 and is input to the gateway 16 as a correction signal (correction data) in a state where noise is removed.
  • a signal input from the edge node 20 to the gateway 16 is referred to as a “first signal 48” regardless of whether the signal is an error signal or a correction signal.
  • the gateway 16 includes a control unit 50, a communication unit 52, a storage unit 54, and a case 56 (see FIG. 8) in which these are housed and made of a resin having electrical insulation and weather resistance.
  • control unit 50 is configured by attaching a CPU or the like to a board (not shown), and controls the control unit 28 of the edge node 18 and the edge node via the wiring sheet 22 and the cable 58 (see FIG. 8). 20 are electrically connected to the control unit 42.
  • the control unit 50 can receive the first signals 34 and 48.
  • the cable 58 is also used as a power supply line to the gateway 50.
  • the communication unit 52 is electrically connected to the control unit 50 via a wiring unit (not shown) or the like, so that signals can be input and output between the communication unit 52 and the control unit 50.
  • the communication unit 52 includes, for example, an antenna (not shown) and the like, and can communicate with the external server 60 via a network such as a wireless LAN.
  • the storage unit 54 includes a RAM and a ROM (not shown), and is electrically connected to the control unit 50 and the communication unit 52 via a wiring unit (not shown).
  • the measurement value including the error of each sensor and the identification signal of the sensor that outputs the error are temporarily stored. Is stored.
  • the measurement value of each sensor stored in the storage unit 54 is transmitted to the external server 60 via the communication unit 52 and stored in the external server 60. It has become.
  • a vibration sensor 62 is electrically connected to the control unit 50 of the gateway 16.
  • the vibration sensor 62 includes, for example, an accelerometer and the like, and is capable of outputting a “detection signal V5 (voltage)” to the control unit 50 according to the vibration generated in the tunnel 12. I have.
  • the measurement value of the vibration sensor 62 is output to the storage unit 54 via the control unit 50, and is temporarily stored in the RAM of the storage unit 54.
  • One of the gateways 16 configured as described above is arranged for one seat unit 14 and is arranged at a predetermined interval in the longitudinal direction of the tunnel 12.
  • the control unit 50 of the gateway 16 outputs an instruction signal for instructing measurement by each sensor to the edge nodes 18 and 20.
  • the edge nodes 18 and 20 receive the instruction signal based on the instruction signal. The measurement by each sensor is started.
  • the measurement by the vibration sensor 62 connected to the gateway 16 is performed at the same timing as when an instruction signal is output from the gateway 16 to the edge nodes 18 and 20. Further, the measurement of each sensor of the edge nodes 18 and 20 and the vibration sensor 62 is performed intermittently. For example, even if the measurement is performed about once a day, it is set. Alternatively, the measurement may be set to be performed every few minutes.
  • the adjacent gateways 16 among these gateways 16 are electrically connected by a cable 58. Accordingly, these gateways 16 can share the measured values by inputting and outputting the measured values of the respective sensors stored in the RAM of the storage unit 54 as the “second signal 64”. ing.
  • control unit 50 of the gateway 16 analyzes a relative relationship between a predetermined number of measured values stored in the storage unit 54.
  • the control unit 50 determines that the tunnel 12 has an abnormality such as damage due to the case where the measured value of the same sensor is increasing or the magnitude of the measured value of the same sensor measured at the same timing. In this case, a warning signal is transmitted from the gateway 16 to the external server 60.
  • a location where it is estimated that an abnormality has occurred in the tunnel 12 based on the magnitude relationship between the sensors of the same type measured at the same timing, for example, the strain sensors 26 and 36. Can be specified. For example, when the measured value of the strain sensors 26 arranged in series is increased as approaching a specific strain sensor 26, the control unit 50 of the gateway 16 detects an abnormality at a location where the strain sensor 26 is provided. A configuration in which it is determined that an error has occurred may be adopted. This can also be considered that the control unit 50 can specify the strain sensors 26 and 36 disposed at the location where it is estimated that an abnormality has occurred in the tunnel 12.
  • the light emitting unit 74 is configured to include an LED (Light Emitting Diode) 76, is arranged for all the gateways 16, and is electrically connected to the gateway 16 by a cable 78.
  • the light emitting section 74 emits light (lights up) when power is supplied from the gateway 16 via the cable 78.
  • the strain sensors 26 and 36 disposed at the locations where the abnormality is estimated to have occurred in the tunnel 12 are provided.
  • Power is supplied from the gateway 16 which is electrically connected via the control units 28 and 42.
  • the light emitting unit 74 arranged near the place where it is estimated that the abnormality has occurred in the tunnel 12 emits light. It is supposed to.
  • the external server 60 when an alarm signal is input from the gateway 16, a warning is displayed on the monitor 68 of the monitoring computer 66 connected to the external server 60 via a network such as a wireless LAN. (See FIG. 1).
  • a network such as a wireless LAN.
  • the external server 60 also has a database, and the database stores prediction models corresponding to measurement values of various sensors provided in the edge nodes 18 and 20 and the gateway 16. As this prediction model, the relationship between measured values such as strain, salinity and potential of each part in a predetermined structure made of reinforced concrete and the age of the structure, and the reinforced concrete to be measured by the sensor A state prediction model that can predict the deterioration state of the reinforced concrete structure by comparing each state amount of the structure with the state amount of the structure. Further, this database also stores basic information such as the basic structure of the tunnel 12 and the composition of the material constituting the tunnel 12, and some of the predetermined parameters used in the state prediction model are included in the basic information. It is decided based on.
  • the external server 60 can estimate whether the state of the tunnel 12 is abnormal or normal by comparing the measurement value of each sensor with the prediction model. In other words, in the present embodiment, the deterioration state of the tunnel 12 can be determined in the external server 60.
  • a complex of the gateway 16, the edge nodes 18, 20 and the external server 60 will be referred to as a "state estimating unit 70".
  • the external server 60 compares the measurement value of each sensor with the prediction model, and determines whether there is an abnormality in the tunnel 12 based on the degree of deviation between the measurement value and the value of the prediction model. It is supposed to be. Then, when an abnormality is confirmed in the tunnel 12, as shown in FIG. 1, an abnormality signal 72 is output from the external server 60 to the monitoring computer 66, and a warning is displayed on the monitor 68. I have. On the other hand, as a result of comparing the measured values of the sensors with the prediction model in the external server 60, if no abnormality is confirmed in the tunnel 12, the monitor 68 displays that there is no abnormality.
  • the state of the tunnel 12 can be measured by the strain sensors 26 and 36, the salt sensor 38, the potential sensor 40, and the vibration sensor 62.
  • a detection signal is output based on the value measured by the sensor.
  • the detection signal is input to the control units 28 and 42 provided in the tunnel 12, and the control units 28 and 42 output first signals 34 and 48, respectively.
  • the gateway 16 is provided in the tunnel 12, and a plurality of controllers 28 and 42 are connected to one gateway 16. For this reason, the first signals 34 and 48 are input to the gateway 16 from the plurality of control units 28 and 42, and the gateway 16 can aggregate the measurement values obtained by the plurality of sensors.
  • the gateways 16 are arranged in a plurality in the longitudinal direction of the tunnel 12, and are capable of inputting and outputting the second signal 64 with each other. For this reason, the measurement values of a plurality of sensors can be shared by a plurality of gateways 16.
  • the state estimation unit 70 includes the gateway 16. This state estimating unit is capable of estimating the state of the tunnel 12 based on parameters and measurement values obtained from the stored data. For this reason, the state estimating unit 70 can estimate the state of the tunnel 12 by aggregating the measured values at a plurality of locations in a wide range of the tunnel 12.
  • the light emitting unit 74 is electrically connected to each of the plurality of gateways 16.
  • the state estimating unit 70 estimates that an abnormality has occurred in the tunnel 12
  • the state estimating unit 70 specifies a sensor at a location where it is estimated that an abnormality has occurred in the tunnel 12.
  • the light emitting unit 74 electrically connected to the gateway 16 to which the first signal 48 based on the detection signal from the sensor at the location where the abnormality is estimated to have occurred in the tunnel 12 is input to the state estimation unit 70 Actuated by For this reason, when an abnormality occurs in the tunnel 12, it is possible to notify the location where the abnormality occurs in the tunnel 12.
  • the state estimating unit 70 estimates that an abnormality has occurred in the tunnel 12
  • the light emitting unit 74 emits light at a location where it is estimated that an abnormality has occurred in the tunnel 12. Then, the abnormality of the tunnel 12 is notified. For this reason, the observer can quickly recognize the location where the abnormality has occurred in the tunnel 12 at the site.
  • step S100 an instruction signal from the gateway 16 is output to the edge nodes 18 and 20.
  • step S102 measurements are performed by the strain sensors 26 and 36, the salt sensor 38, and the potential sensor 40 based on the instruction signal from the gateway 16.
  • step S104 the soundness of each sensor is evaluated by the control units 28 and 42 from the measured values of each sensor, and the control units 28 and 42 perform the measurement signal of each sensor and the upper and lower limit values of each sensor. Are compared.
  • step S106 the control units 28 and 42 determine whether an error (a value that does not fall between the upper limit value and the lower limit value of each sensor) is included in the measurement value of each sensor. If it is determined that an error is included in the measurement value of each sensor, the process proceeds to step S108, where the corresponding measurement value is transmitted to the gateway 16 as an error signal (abnormal value), and other measurement is performed. The value is transmitted to the signal processing units 30 and 44, and proceeds to step S110. On the other hand, when it is determined that no error is included in the measurement values of each sensor, all the measurement values of each sensor are transmitted to the signal processing units 30 and 44, and the process proceeds to step S110.
  • an error a value that does not fall between the upper limit value and the lower limit value of each sensor
  • step S110 the noise of the measurement value of each sensor is removed by the signal processing units 30 and 44.
  • step S112 the measured values of the sensors from which noise has been removed are transmitted from the edge nodes 18 and 20 to the gateway 16, and the control flow ends.
  • step S200 an instruction signal for instructing the edge nodes 18 and 20 to perform measurement is output from the gateway 16.
  • step S202 it is determined whether or not there is an error in the measurement values of the sensors input from the edge nodes 18 and 20. If it is determined that there is an error in the measured values of the sensors, the process proceeds to step S204, where the identification signal of the sensor that has output the error is stored in the storage unit 54 of the gateway 16, and the process proceeds to step S206. move on. On the other hand, when it is determined that there is no error in the measurement values of the sensors input from the edge nodes 18 and 20, the process proceeds to step S206.
  • step S206 the control unit 50 of the gateway 16 analyzes the relative relationship between the measurement values of the sensors transmitted from the edge nodes 18 and 20.
  • step S208 a simple diagnosis of the tunnel 12 is performed based on the analysis result in step S206.
  • this simple diagnosis the tendency of the increase and decrease of the measurement value of the same sensor and the magnitude relation of the measurement values of the same type of sensor measured at the same timing are compared.
  • step S210 it is determined from the result of step S208 whether an abnormality has occurred in the tunnel 12. If it is determined that an abnormality has occurred in the tunnel 12, the process proceeds to step S212, where an alarm signal is transmitted from the gateway 16 to the external server 60, and it is estimated that an abnormality has occurred in the tunnel 12.
  • the light emitting unit 74 disposed near the point where the light emission is performed is turned on, and the process proceeds to step S214. On the other hand, if it is determined that no abnormality has occurred in the tunnel 12, the process proceeds to step S214.
  • step S214 the measurement value of each sensor is transmitted from the gateway 16 to the external server 60, and the control flow ends.
  • step S300 it is determined whether an alarm signal has been input from the gateway 16. If it is determined that an alarm signal has been input from the gateway 16, the process proceeds to step S302, a warning is displayed on the monitor 68, and the process proceeds to step S304. On the other hand, when it is determined that the alarm signal has not been input from the gateway 16, the process proceeds to step S304.
  • step S304 the measured values of each sensor transmitted from the gateway 16 are stored in the external server 60.
  • step S306 it is determined whether or not the measurement value of each sensor transmitted from the gateway 16 includes an error. If it is determined that an error is included in the measurement value of each sensor transmitted from the gateway 16, the process proceeds to step S ⁇ b> 308, and the monitor 68 displays the type and location of the sensor that has output the error. Then, the process proceeds to step S310. On the other hand, if it is determined that no error is included in the measurement values of each sensor transmitted from the gateway 16, the process proceeds to step S310.
  • step S310 the basic information of the tunnel 12 is called from the database.
  • step S312 a prediction model corresponding to the measurement value of each sensor is called from the database based on the basic information of the tunnel 12.
  • step S314 the measured value of each sensor is compared with the prediction model.
  • step S316 it is determined from the result of step S312 whether the tunnel 12 has an abnormality. If it is determined that there is an abnormality in the tunnel 12, the process proceeds to step S318, where the external server 60 outputs an abnormality signal 72 to the monitoring computer 66, and a warning is displayed on the monitor 68. Ends. On the other hand, if it is determined that there is no abnormality in the tunnel 12, the process proceeds to step S320, where no abnormality is displayed on the monitor 68, and the control flow ends.
  • the detection signal output from the sensor can be used on site.
  • the inspection system 10 can be arranged on the “bridge 80” as a structure.
  • the seat unit 14 is arranged along the longitudinal direction of the main girder 82 (the longitudinal direction of the bridge 80) for each of the plurality of main girders 82 of the bridge 80, and
  • One gateway 16 is arranged for each of the 82.
  • Each of the gateways 16 is provided with a light emitting unit 74.
  • the communication unit 52 is shared by the plurality of gateways 16 arranged in the short direction of the bridge 80 (the direction orthogonal to the long direction of the main girder 82), and the second signal 64 Input / output is performed between the gateways 16 via the two communication units 52.
  • the abnormality of the bridge 80 can be detected by the state estimation unit 70 as in the case of the tunnel 12.
  • the configuration is such that data from the edge nodes 18 and 20 is aggregated in the gateway 16, but this is not a limitation.
  • the detection signal of each sensor may be directly output to the gateway 16 according to the function of the CPU or the like of the control unit 50 of the gateway 16.
  • the gateways 16 are connected to each other by the cable 58.
  • the configuration is not limited to this, and the gateways 16 may perform wireless communication using the communication unit 52.
  • an antenna or the like may be provided in the edge nodes 18 and 20 to perform wireless communication between the edge nodes 18 and 20 and the gateway 16.
  • the strain sensor, the salt content sensor, the potential sensor, and the vibration sensor are provided, but a sensor other than these may be arranged on the structure. Further, the type of each sensor is not limited to those described above, and various types of sensors can be adopted.
  • the inspection system 10 detects the abnormality of the tunnel 12 and the bridge 80.
  • the inspection system 10 may use other structures. Can be detected.
  • the light emitting unit 74 is used as the notification unit, but an alarm or the like may be used as the notification unit.

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Abstract

トンネル（１２）にゲートウェイ（１６）が設けられており、一つのゲートウェイ（１６）には、複数の制御部（２８、４２）が接続されている。このため、ゲートウェイ（１６）には、複数の制御部（２８、４２）から第１信号（３４、４８）が入力され、ゲートウェイ（１６）に複数のセンサによる計測値を集約することができる。

Description

構造物の点検システム
　本開示は、構造物の点検システムに関する。
　特開２０１８－２２６８７号公報には、構造物運用支援システムに関する発明が記載されている。この構造物運用支援システムは、炭素配線とセンサ（検知部）とを備えたシート状システムを備えており、センサから出力された検知信号が通信ネットワークを介してサーバや監視用端末装置に送信されるようになっている。
　しかしながら、特開２０１８－２２６８７号公報に記載の先行技術では、センサから出力された検知信号によるデータは、サーバに蓄積されるか監視用端末装置のモニタに表示されるのみであり、センサから出力された信号を現場で利用することができない。
　本開示は上記事実を考慮し、検知部から出力された検知信号を現場で利用することができる構造物の点検システムを提供することが目的である。
　第１の態様に係る構造物の点検システムは、構造物の状態を検知可能な検知部と、前記構造物に設けられ、前記検知部による計測値に基づいて当該検知部から出力された検知信号が入力されると共に、当該検知信号に基づいて第１信号を出力可能な第１集積部と、前記構造物に設けられ、前記第１信号を入力可能とされると共に当該第１信号に基づく第２信号を出力可能な第２集積部と、を備え、一つの前記第２集積部には、複数の前記第１集積部が接続されていると共に、当該第２集積部は、前記構造物の長手方向又は当該構造物の短手方向に複数配置されて、互いに前記第２信号を入出力可能とされている。
　第１の態様に係る構造物の点検システムによれば、複数の検知部によって構造物の状態を測定可能とされており、当該検知部からは、当該検知部による計測値に基づいて、検知信号が出力される。また、検知信号は、構造物に設けられた第１集積部に入力されると共に、当該第１集積部からは第１信号が出力される。
　ここで、本態様では、構造物に第２集積部が設けられており、一つの第２集積部には、複数の第１集積部が接続されている。このため、第２集積部には、複数の第１集積部から第１信号が入力され、当該第２集積部に複数の検知部による計測値を集約することができる。
　また、第２集積部は、構造物の長手方向又は構造物の短手方向に複数配置されていると共に、互いに第２信号を入出力可能とされている。このため、複数の検知部による計測値を複数の第２集積部間で共有することができる。
　第２の態様に係る構造物の点検システムは、第１の態様に係る構造物の点検システムにおいて、蓄積されたデータから求められたパラメータと前記計測値とに基づいて前記構造物の状態を推定可能な状態推定部が、前記第２集積部を含んで構成されている。
　第２の態様に係る構造物の点検システムによれば、第２集積部を含んで状態推定部が構成されている。この状態推定部は、蓄積されたデータから求められたパラメータと計測値とに基づいて構造物の状態を推定可能とされている。このため、状態推定部では、構造物の広範囲において複数箇所の計測値を集約し、当該構造物の状態を推定することができる。
　第３の態様に係る構造物の点検システムは、第２の態様に係る構造物の点検システムにおいて、前記第２集積部のそれぞれには、報知部が電気的に接続されており、前記状態推定部は、前記構造物において異常が発生していると推定された箇所の前記検知部を特定可能とされていると共に、当該構造物に異常が発生していると推定された場合に、当該検知部からの前記検知信号に基づく前記第１信号が入力される前記第２集積部に電気的に接続された前記報知部を作動可能とされている。
　第３の態様に係る構造物の点検システムによれば、複数の第２集積部のそれぞれに報知部が電気的に接続されている。一方、状態推定部は、構造物に異常が発生していると推定したときに、当該構造物において異常が発生していると推定された箇所の検知部を特定する。そして、構造物において異常が発生していると推定された箇所の検知部からの検知信号に基づく第１信号が入力される第２集積部に電気的に接続された報知部が、状態推定部によって作動される。このため、構造物に異常が発生した場合に、当該構造物において異常が発生している箇所を報知することができる。
　第４の態様に係る構造物の点検システムは、第３の態様に係る構造物の点検システムにおいて、前記報知部は、前記状態推定部で前記構造物に異常が発生していると推定された場合に、前記第２集積部から電力を供給されて発光する発光部とされている。
　第４の態様に係る構造物の点検システムによれば、状態推定部で構造物に異常が発生していると推定された場合に、当該構造物における異常が発生していると推定された箇所において、発光部が発光して当該構造物の異常が報知される。このため、観測者は、現場において、構造物における異常発生箇所を速やかに認識することができる。
　以上説明したように、本開示に係る構造物の点検システムは、検知部から出力された検知信号を現場で利用することができるという優れた効果を有する。
本実施形態に係る構造物の点検システムの概略構成を示す模式図である。 本実施形態に係る構造物の点検システムがトンネルに設置された状態を示しており、トンネルの内周面を平面状に展開したときの各センサ等の配置を模式的に示す展開図である。 本実施形態に係る構造物の点検システムの概略構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る構造物の点検システムにおいて、エッジ・ノードで行われる処理の一例を示すフローチャートである。 本実施形態に係る構造物の点検システムにおいて、ゲートウェイで行われる処理の一例を示すフローチャートである。 本実施形態に係る構造物の点検システムにおいて、サーバで行われる処理の一例を示すフローチャートである。 本実施形態に係る構造物の点検システムの一部を構成する配線シートの構成を模式的に示す部分断面図である。 本実施形態に係る構造物の点検システムがトンネルに設置された状態を示す模式図である。 本実施形態の変形例に係る構造物の点検システムが橋に設置された状態を示す模式図である。 本実施形態の変形例に係る構造物の点検システムが橋に設置された状態を示しており、橋を下方側から見たときの各センサ等の配置を模式的に示す平面図である。
　以下、図１～図１０を用いて、本開示に係る構造物の点検システム及びこれを用いた構造物の点検方法の実施形態の一例について説明する。
　図８に示されるように、本実施形態に係る構造物の点検システムとしての「点検システム１０」は、構造物としての「トンネル１２」の内周面１２Ａに沿って配置された複数のシートユニット１４と、隣接するシートユニット１４間にそれぞれ配置された複数の第２集積部として「ゲートウェイ１６」とを備えている。
　図７にも示されるように、シートユニット１４は、エッジ・ノード１８、２０、配線シート２２及び絶縁シート２４を含んで構成されている。なお、エッジ・ノード１８、２０は、シートユニット１４において、負荷として機能している。
　配線シート２２は、炭素を主な材料とする導体でかつ可撓性を有する材質、具体的には、グラフェン、グラファイト及び単層又は多層のカーボンナノチューブ等で構成されており、その形状としては、線状又は板状が挙げられる。この配線シート２２は、エッジ・ノード１８、２０と電気的に接続されており、エッジ・ノード１８、２０の信号線や電力供給線として機能している。なお、配線シート２２は、シートユニット１４が配置される環境等に応じて、銅等の金属製とされていてもよい。また、配線シート２２は、トンネル１２内に配置された図示しない照明等に電力を供給する図示しない既設の電力供給線と電気的に接続されている。
　一方、絶縁シート２４は、電気絶縁性及び可撓性を有する材質、具体的には、ポリ塩化ビニル樹脂等の絶縁性有機高分子体で構成されており、その形状としては、トンネル１２の周方向に沿う平面視で矩形の板状とされている。そして、絶縁シート２４の内側には、配線シート２２が、当該配線シート２２の外部との接続に必要な箇所を除いて、埋め込まれた状態となっている。
　なお、本実施形態では、一例として、シートユニット１４がトンネル１２の長手方向に１０[ｍ]程度の間隔をあけて配置されている。
　ここで、本実施形態では、図１及び図２に示されるように、シートユニット１４に当該シートユニット１４の長手方向に連なって複数のエッジ・ノード１８及びエッジ・ノード２０が設けられている点に第１の特徴がある。また、本実施形態では、トンネル１２に複数のゲートウェイ１６が配置されており、当該ゲートウェイ１６同士が通信可能とされている点に第２の特徴がある。さらに、ゲートウェイ１６に報知部としての「発光部７４」が接続されている点に第３の特徴がある。以下、本実施形態の要部を構成するエッジ・ノード１８、２０、ゲートウェイ１６及び発光部７４の構成について詳細に説明することとする。
　図３に示されるように、エッジ・ノード１８は、検知部としての「歪センサ２６」と、第１集積部としての「制御部２８」と、信号処理部３０とを備えている。
　歪センサ２６は、トンネル１２の内周面１２Ａに貼り付けられた図示しない歪ゲージを含んで構成されていると共に、トンネル１２における当該歪ゲージが貼り付けられた箇所に発生した歪の大きさに応じて「検知信号Ｖ１（電圧）」を制御部２８に出力可能とされている。
　制御部２８は、一例として、図示しない基板にＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等が取り付けられて構成されていると共に、配線シート２２を介して信号処理部３０に電気的に接続されている。この制御部２８は、図７に示されるように、電気絶縁性及び耐候性を有する樹脂で構成されたケース３２を備えており、ケース３２の内側には、上述したＣＰＵ等が収納されている。そして、制御部２８は、絶縁シート２４の表面に取り付けられている。
　また、制御部２８は、歪センサ２６の健全性を評価可能とされている。詳しくは、制御部２８は、図示しないＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）を備えている。そして、ＲＯＭには歪センサ２６の出力値の上限値及び下限値が記憶されており、制御部２８では、歪センサ２６から入力された検知信号Ｖ１がＲＯＭに記憶された上限値と下限値との間に収まっていない場合には、検知信号Ｖ１がエラーとしてＲＡＭに記憶されるようになっている。なお、検知信号Ｖ１が上記ＲＯＭに記憶された上限値と下限値との間に収まっている場合には、検知信号Ｖ１は、歪センサ２６の計測値としてＲＡＭに記憶されるようになっている。
　信号処理部３０は、一例として、入力された信号のノイズを除去可能な構成とされており、図示しない基板に同じく図示しないコンデンサや抵抗器等が取り付けられて構成されたローパスフィルタを備えている。なお、信号処理部３０は、制御部２８と同様に信号処理部３０を構成する電子機器を覆う図示しないケースを備えていると共に、絶縁シート２４の表面に取り付けられている。
　そして、上記のように構成されたエッジ・ノード１８では、制御部２８のＲＡＭに記憶された検知信号Ｖ１がエラーである場合に、検知信号Ｖ１がエラー信号としてゲートウェイ１６に送信され、検知信号Ｖ１がエラーでない場合には、当該検知信号が信号処理部３０に入力されてノイズが除去された状態で、ゲートウェイ１６に補正信号（補正データ）として出力されるようになっている。なお、以下では、エッジ・ノード１８からゲートウェイ１６に出力される信号を、エラー信号であるか補正信号であるかに関わらず、「第１信号３４」と称することとする。
　一方、エッジ・ノード２０は、検知部としての「歪センサ３６」、「塩分センサ３８」及び「電位センサ４０」と、第１集積部としての「制御部４２」と、信号処理部４４とを備えている。これらのうち、制御部４２は制御部２８と、歪センサ３６は歪センサ２６と、信号処理部４４は信号処理部３０と、それぞれ基本的に同様の構成とされている。なお、歪センサ３６は、「検知信号Ｖ２（電圧）」を制御部４２に出力可能とされている。また、歪センサ２６、３６は、シートユニット１４の長手方向（トンネル１２の周方向）に沿って所定の間隔をあけて配置されている。
　塩分センサ３８は、トンネル１２の内周面１２Ａの水分の塩分濃度を測定して、当該塩分濃度に応じて「検知信号Ｖ３（電圧）」を制御部４２に出力可能とされている。なお、塩分センサ３８には、図示しない水分センサが接続されており、塩分センサ３８は、当該水分センサがトンネル１２の内周面１２Ａの水分を検出したときに出力される検知信号によって起動されるようになっている。
　電位センサ４０は、トンネル１２を構成するコンクリートに設けられた図示しない照合電極とトンネル１２の鉄筋４６（図２参照）との電位差を測定可能とされていると共に、当該電位差に応じて「検知信号Ｖ４（電圧）」を制御部４２に出力可能とされている。
　なお、制御部４２も制御部２８と同様に、歪センサ３６、塩分センサ３８及び電位センサ４０の健全性を評価可能とされている。詳しくは、制御部４２のＲＯＭには、制御部４２に検知信号を出力する各センサの出力値の上限値及び下限値が記憶されている。そして、制御部４２では、歪センサ３６、塩分センサ３８及び電位センサ４０から入力された検知信号が、ＲＯＭに記憶されたそれぞれに対応する上限値と下限値との間に収まっていない場合には、当該検知信号がエラーとしてＲＡＭに記憶されるようになっている。なお、これらの検知信号が制御部４２のＲＯＭに記憶された上限値と下限値との間に収まっている場合には、当該検知信号は、各センサの計測値としてＲＡＭに記憶されるようになっている。
　そして、上記のように構成されたエッジ・ノード２０では、制御部４２のＲＡＭに記憶された検知信号がエラーである場合に、当該検知信号がエラー信号としてゲートウェイ１６に送信され、当該検知信号がエラーでない場合には、当該検知信号が信号処理部４４に入力されてノイズが除去された状態で、ゲートウェイ１６に補正信号（補正データ）として入力されるようになっている。なお、以下では、エッジ・ノード２０からゲートウェイ１６に入力される信号を、エラー信号であるか補正信号であるかに関わらず、「第１信号４８」と称することとする。
　次に、ゲートウェイ１６の構成について説明する。ゲートウェイ１６は、制御部５０、通信部５２、記憶部５４及びこれらが収納されると共に電気絶縁性及び耐候性を有する樹脂で構成されたケース５６（図８参照）を備えている。
　制御部５０は、一例として、図示しない基板にＣＰＵ等が取り付けられて構成されていると共に、配線シート２２及びケーブル５８（図８参照）を介してエッジ・ノード１８の制御部２８及びエッジ・ノード２０の制御部４２に電気的に接続されている。そして、制御部５０には、第１信号３４、４８が入力可能とされている。なお、ケーブル５８は、ゲートウェイ５０への電力供給線としても用いられている。
　通信部５２は、図示しない配線部等を介して制御部５０と電気的に接続されており、通信部５２と制御部５０との間で信号の入出力等が可能とされている。また、通信部５２は、一例として、図示しないアンテナ等を備えており、無線ＬＡＮ等のネットワークを介して外部サーバ６０との通信が可能とされている。
　記憶部５４は、図示しないＲＡＭ及びＲＯＭを備えていると共に、図示しない配線部等を介して制御部５０及び通信部５２と電気的に接続されている。そして、記憶部５４のＲＡＭには、制御部２８、４２からの第１信号３４、４８が入力されることで、各センサのエラーを含む計測値及びエラーを出力したセンサの識別信号が一時的に記憶されるようになっている。なお、記憶部５４に記憶された各センサの計測値は、制御部５０から制御信号が入力されると、通信部５２を介して外部サーバ６０に送信されて、当該外部サーバ６０に記憶されるようになっている。
　また、ゲートウェイ１６の制御部５０には、振動センサ６２が電気的に接続されている。この振動センサ６２は、一例として、加速度計等を含んで構成されており、トンネル１２に発生する振動に応じて「検知信号Ｖ５（電圧）」を制御部５０に出力することが可能とされている。そして、振動センサ６２の計測値は、制御部５０を介して記憶部５４に出力されて、記憶部５４のＲＡＭに一時的に記憶されるようになっている。
　上記のように構成されたゲートウェイ１６は、一つのシートユニット１４に対して一つ配置されていると共に、トンネル１２の長手方向に所定の間隔をあけて配置されている。また、ゲートウェイ１６の制御部５０からは、エッジ・ノード１８、２０に各センサによる計測を指示する指示信号が出力されるようになっており、エッジ・ノード１８、２０は、当該指示信号に基づき各センサによる計測を開始するようになっている。
　なお、ゲートウェイ１６に接続された振動センサ６２による測定は、ゲートウェイ１６からエッジ・ノード１８、２０への指示信号が出力されるのと同様のタイミングで行われるようになっている。また、エッジ・ノード１８、２０の各センサ及び振動センサ６２の測定は、間欠的に行われるようになっており、例えば、当該計測が一日に一回程度行われるように設定されていてもよいし、当該計測が数分毎に行われるように設定されていてもよい。
　そして、図１及び図２に示されるように、これらのゲートウェイ１６のうち隣接するゲートウェイ１６同士はケーブル５８で電気的に接続されている。これにより、これらのゲートウェイ１６は、互いに記憶部５４のＲＡＭに記憶されている各センサの計測値を「第２信号６４」として入出力することで、当該計測値を共有することが可能となっている。
　また、本実施形態では、トンネル１２の簡易診断を行うことが可能となっている。具体的には、ゲートウェイ１６の制御部５０では、記憶部５４に記憶された所定数の計測値の相対関係が解析されるようになっている。
　そして、同じセンサの計測値が増加傾向にある場合や、同様のタイミングで測定された同種のセンサの計測値の大小関係からトンネル１２に損傷等の異常が発生していると制御部５０で判定された場合には、ゲートウェイ１６から外部サーバ６０に警報信号が送信されるようになっている。
　さらに、ゲートウェイ１６の制御部５０では、同様のタイミングで測定された同種のセンサ、一例として、歪センサ２６、３６の計測値の大小関係からトンネル１２において異常が発生していると推定される箇所を特定することが可能となっている。例えば、ゲートウェイ１６の制御部５０は、連なって配置された歪センサ２６において、特定の歪センサ２６に近付くに従って計測値が大きくなっている場合、当該歪センサ２６が設けられている箇所で異常が発生していると判定するような構成としてもよい。これは、制御部５０によって、トンネル１２において異常が発生していると推定される箇所に配置された歪センサ２６、３６を特定可能とされていると捉えることもできる。
　一方、発光部７４は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）７６を含んで構成されていると共に、全てのゲートウェイ１６に対して配置されており、ケーブル７８でゲートウェイ１６と電気的に接続されている。そして、発光部７４は、ゲートウェイ１６からケーブル７８を介して電力を供給されることで発光（点灯）するようになっている。
　詳しくは、ゲートウェイ１６の制御部５０でトンネル１２において異常が発生していると推定された場合、トンネル１２において異常が発生していると推定された箇所に配置された歪センサ２６、３６に、制御部２８、４２を介して電気的に接続されたゲートウェイ１６から電力が供給されるようになっている。その結果、ゲートウェイ１６の制御部５０でトンネル１２において異常が発生していると推定された場合、トンネル１２において異常が発生していると推定された箇所の近傍に配置された発光部７４が発光するようになっている。
　一方、外部サーバ６０では、ゲートウェイ１６からの警報信号が入力されると、無線ＬＡＮ等のネットワークを介して外部サーバ６０に接続された監視コンピュータ６６のモニタ６８に警告が表示されるようになっている（図１参照）。また、ゲートウェイ１６から送信された各センサの計測値にエラーが含まれていた場合には、モニタ６８にエラーが出力されたセンサの種類と配置箇所が表示されるようになっている。
　また、外部サーバ６０は、データベースを備えており、当該データベースには、エッジ・ノード１８、２０及びゲートウェイ１６に設けられている各種センサの計測値に対応する予測モデルが格納されている。この予測モデルとしては、鉄筋コンクリート製の所定の構造物における各部分の歪、塩分濃度及び電位度等の実測値と当該構造物の経過年数との関係と、上記センサで測定された測定対象の鉄筋コンクリート構造物の各状態量とを照合し、当該鉄筋コンクリート構造物構造物の劣化状態を予測可能な状態予測モデルが挙げられる。さらに、このデータベースには、トンネル１２の基本構造やトンネル１２を構成する材料の組成等の基本情報も格納されており、上記状態予測モデルに用いられる所定のパラメータの一部が、当該基本情報に基づいて決定されるようになっている。
　そして、本実施形態では、外部サーバ６０において、各センサの計測値と予測モデルとが比較されることで、トンネル１２の状態が異常であるか正常であるかを推定可能とされている。換言すれば、本実施形態では、外部サーバ６０において、トンネル１２の劣化状態を判定可能とされている。なお、以下では、ゲートウェイ１６、エッジ・ノード１８、２０及び外部サーバ６０の複合体を「状態推定部７０」と称することとする。
　具体的には、外部サーバ６０では、各センサの計測値と予測モデルとが比較されて、当該計測値と予測モデルの値との乖離度に基づいてトンネル１２に異常があるか否かが判定されるようになっている。そして、トンネル１２に異常が確認された場合には、図１に示されるように、外部サーバ６０から監視コンピュータ６６に異常信号７２が出力されて、モニタ６８に警告が表示されるようになっている。一方、外部サーバ６０で各センサの計測値と予測モデルとを比較した結果、トンネル１２に異常が確認されない場合には、モニタ６８には、異常無しと表示されるようになっている。
　（本実施形態の作用及び効果）
　次に、本実施形態の作用並びに効果を説明する。
　本実施形態では、図１に示されるように、歪センサ２６、３６、塩分センサ３８、電位センサ４０及び振動センサ６２によってトンネル１２の状態を測定可能とされており、これらのセンサからは、当該センサによる計測値に基づいて、検知信号が出力される。また、検知信号は、トンネル１２に設けられた制御部２８、４２に入力されると共に、制御部２８、４２からは第１信号３４、４８が出力される。
　ここで、本実施形態では、トンネル１２にゲートウェイ１６が設けられており、一つのゲートウェイ１６には、複数の制御部２８、４２が接続されている。このため、ゲートウェイ１６には、複数の制御部２８、４２から第１信号３４、４８が入力され、ゲートウェイ１６に複数のセンサによる計測値を集約することができる。
　また、ゲートウェイ１６は、トンネル１２の長手方向に複数配置されていると共に、互いに第２信号６４を入出力可能とされている。このため、複数のセンサによる計測値を複数のゲートウェイ１６で共有することができる。
　また、本実施形態では、ゲートウェイ１６を含んで状態推定部７０が構成されている。この状態推定部は、蓄積されたデータから求められたパラメータと計測値とに基づいてトンネル１２の状態を推定可能とされている。このため、状態推定部７０では、トンネル１２の広範囲において複数箇所の計測値を集約し、トンネル１２の状態を推定することができる。
　また、本実施形態では、複数のゲートウェイ１６のそれぞれに発光部７４が電気的に接続されている。一方、状態推定部７０は、トンネル１２に異常が発生していると推定したときに、トンネル１２において異常が発生していると推定された箇所のセンサを特定する。そして、トンネル１２において異常が発生していると推定された箇所のセンサからの検知信号に基づく第１信号４８が入力されるゲートウェイ１６に電気的に接続された発光部７４が、状態推定部７０によって作動される。このため、トンネル１２に異常が発生した場合に、トンネル１２において異常が発生している箇所を報知することができる。
　加えて、本実施形態では、状態推定部７０でトンネル１２に異常が発生していると推定された場合に、トンネル１２における異常が発生していると推定された箇所において、発光部７４が発光してトンネル１２の異常が報知される。このため、観測者は、現場において、トンネル１２における異常発生箇所を速やかに認識することができる。
　次に、図４～図６に示されるフローチャートを用いて、本実施形態に係る点検システム１０による構造物（トンネル１２）の点検方法の手順の一例を示す。なお、トンネル１２の点検方法は、図４～図６に示されるフローチャートに限らず他の手順により行われてもよい。
　最初に、図４を用いてエッジ・ノード１８、２０の制御フローを示すこととする。このフローが開始されると、まず、ステップＳ１００では、ゲートウェイ１６からの指示信号がエッジ・ノード１８、２０に出力される。
　次に、ステップＳ１０２では、ゲートウェイ１６からの指示信号に基づき、歪センサ２６、３６、塩分センサ３８、電位センサ４０による計測が行われる。
　次に、ステップＳ１０４では、各センサの計測値から制御部２８、４２で各センサの健全性評価が行われ、制御部２８、４２において各センサの計測信号と各センサの上限値及び下限値とが比較される。
　次に、ステップＳ１０６では、制御部２８、４２で各センサの計測値にエラー（各センサの上限値と下限値との間に収まっていない値）が含まれているか否かが判定される。そして、各センサの計測値にエラーが含まれていると判定された場合には、ステップＳ１０８に進み、該当する計測値がエラー信号（異常値）としてゲートウェイ１６に送信されると共に、その他の計測値は、信号処理部３０、４４に送信されて、ステップＳ１１０に進む。一方、各センサの計測値にエラーが含まれていないと判定された場合には、各センサの全ての計測値が信号処理部３０、４４に送信されて、ステップＳ１１０に進む。
　次に、ステップＳ１１０では、信号処理部３０、４４で各センサの計測値のノイズが除去される。
　次に、ステップＳ１１２では、ノイズが除去された各センサの計測値がエッジ・ノード１８、２０からゲートウェイ１６に送信されて、上記制御フローが終了する。
　次に、図５を用いてゲートウェイ１６の制御フローを示すこととする。このフローが開始されると、まず、ステップＳ２００では、ゲートウェイ１６からエッジ・ノード１８、２０に計測を指示する指示信号が出力される。
　次に、ステップＳ２０２では、エッジ・ノード１８、２０から入力された各センサの計測値にエラーがあるか否かが判定される。そして、各センサの計測値の中にエラーがあると判定された場合には、ステップＳ２０４に進み、ゲートウェイ１６の記憶部５４にエラーが出力されたセンサの識別信号が記憶されて、ステップＳ２０６に進む。一方、エッジ・ノード１８、２０から入力された各センサの計測値にエラーがないと判定された場合には、ステップＳ２０６に進む。
　次に、ステップＳ２０６では、エッジ・ノード１８、２０から送信された各センサによる計測値の相対関係が、ゲートウェイ１６の制御部５０で解析される。
　次に、ステップＳ２０８では、ステップＳ２０６での解析結果に基づき、トンネル１２の簡易診断が行われる。この簡易診断では、同じセンサの計測値の増減の傾向や同様のタイミングで測定された同種のセンサの計測値の大小関係が比較される。
　次に、ステップＳ２１０では、ステップＳ２０８の結果からトンネル１２に異常が発生しているか否かが判定される。そして、トンネル１２に異常が発生していると判定された場合には、ステップＳ２１２に進み、ゲートウェイ１６から外部サーバ６０に警報信号が送信されると共に、トンネル１２において異常が発生していると推定された箇所の近傍に配置された発光部７４が点灯されて、ステップＳ２１４に進む。一方、トンネル１２に異常が発生していないと判定された場合には、ステップＳ２１４に進む。
　次に、ステップＳ２１４では、ゲートウェイ１６から各センサの計測値が外部サーバ６０に送信されて、上記制御フローが終了する。
　次に、図６を用いて外部サーバ６０の制御フローを示すこととする。このフローが開始されると、まず、ステップＳ３００では、ゲートウェイ１６から警報信号が入力されているか否かが判定される。そして、ゲートウェイ１６から警報信号が入力されていると判定された場合には、ステップＳ３０２に進み、モニタ６８に警告が表示されて、ステップＳ３０４に進む。一方、ゲートウェイ１６から警報信号が入力されていないと判定された場合には、ステップＳ３０４に進む。
　次に、ステップＳ３０４では、ゲートウェイ１６から送信された各センサの計測値が外部サーバ６０に記憶される。
　次に、ステップＳ３０６では、ゲートウェイ１６から送信された各センサの計測値にエラーが含まれているか否かが判定される。そして、ゲートウェイ１６から送信された各センサの計測値にエラーが含まれていると判定された場合には、ステップＳ３０８に進み、モニタ６８にエラーが出力されたセンサの種類と配置箇所が表示されて、ステップＳ３１０に進む。一方、ゲートウェイ１６から送信された各センサの計測値にエラーが含まれていないと判定された場合には、ステップＳ３１０に進む。
　次に、ステップＳ３１０では、トンネル１２の基本情報がデータベースから呼び出される。
　次に、ステップＳ３１２では、トンネル１２の基本情報に基づき、データベースから各センサの計測値に対応する予測モデルが呼び出される。
　次に、ステップＳ３１４では、各センサの計測値と予測モデルとが比較される。
　次に、ステップＳ３１６では、ステップＳ３１２の結果からトンネル１２に異常があるか否かが判定される。そして、トンネル１２に異常があると判定された場合には、ステップＳ３１８に進み、外部サーバ６０から監視コンピュータ６６に異常信号７２が出力されることでモニタ６８に警告が表示されて、上記制御フローが終了する。一方、トンネル１２に異常がないと判定された場合には、ステップＳ３２０に進み、モニタ６８に異常無しが表示されて、上記制御フローが終了する。
　以上、説明したように、本実施形態に係る点検システム１０によれば、センサから出力された検知信号を現場で利用することができる。
　＜上記実施形態の変形例＞
　また、本実施形態では、図９及び図１０に示されるように、構造物としての「橋８０」に対して点検システム１０を配置することも可能である。具体的には、本変形例では、橋８０の複数の主桁８２のそれぞれに対し、主桁８２の長手方向（橋８０の長手方向）に沿ってシートユニット１４を配置されると共に、主桁８２のそれぞれに一つずつゲートウェイ１６が配置されている。そして、ゲートウェイ１６には、それぞれ発光部７４が設けられている。
　また、本変形例では、橋８０の短手方向（主桁８２の長手方向と直交する方向）に配置された複数のゲートウェイ１６において、通信部５２が共有されており、第２信号６４が一つの通信部５２を介して当該ゲートウェイ１６間で入出力されるようになっている。
　このような構成によれば、状態推定部７０によって、トンネル１２の場合と同様に橋８０の異常を検知することができる。
　＜上記実施形態の補足説明＞
　（１）　上述した実施形態では、エッジ・ノード１８、２０からのデータをゲートウェイ１６に集約する構成としていたが、これに限らない。例えば、ゲートウェイ１６の制御部５０のＣＰＵ等の機能等に応じて、各センサの検知信号が直接ゲートウェイ１６に出力される構成としてもよい。
　（２）　また、上述した実施形態では、ゲートウェイ１６同士がケーブル５８で接続されていたが、これに限らず、ゲートウェイ１６同士で通信部５２を用いた無線通信を行う構成としてもよい。また、エッジ・ノード１８、２０にアンテナ等を設けて、エッジ・ノード１８、２０とゲートウェイ１６との間で無線通信を行う構成としてもよい。
　（３）　さらに、上述した実施形態では、歪センサ、塩分センサ、電位センサ及び振動センサを備えていたが、これら以外のセンサを構造物に配置する構成としてもよい。また、各センサの方式も上述したものに限らず、種々の方式のセンサを採用可能である。
　（４）　加えて、上述した実施形態では、点検システム１０によってトンネル１２及び橋８０の異常を検知していたが、鉄筋コンクリート製の構造物であれば、点検システム１０によってこれら以外の種類の構造物の異常を検知することも可能である。
　（５）　さらに加えて、上述した実施形態では、報知部として発光部７４が用いられているたが、アラーム等を報知部として用いてもよい。

Claims (4)

  1. 　構造物の状態を検知可能な検知部と、
    　前記構造物に設けられ、前記検知部による計測値に基づいて当該検知部から出力された検知信号が入力されると共に、当該検知信号に基づいて第１信号を出力可能な第１集積部と、
    　前記構造物に設けられ、前記第１信号を入力可能とされると共に当該第１信号に基づく第２信号を出力可能な第２集積部と、を備え、
    　一つの前記第２集積部には、複数の前記第１集積部が接続されていると共に、当該第２集積部は、前記構造物の長手方向又は当該構造物の短手方向に複数配置されて、互いに前記第２信号を入出力可能とされている、
    　構造物の点検システム。
  2. 　蓄積されたデータから求められたパラメータと前記計測値とに基づいて前記構造物の状態を推定可能な状態推定部が、前記第２集積部を含んで構成されている、
    　請求項１に記載の構造物の点検システム。
  3. 　前記第２集積部のそれぞれには、報知部が電気的に接続されており、
    　前記状態推定部は、前記構造物において異常が発生していると推定された箇所の前記検知部を特定可能とされていると共に、当該構造物に異常が発生していると推定された場合に、当該検知部からの前記検知信号に基づく前記第１信号が入力される前記第２集積部に電気的に接続された前記報知部を作動可能とされている、
    　請求項２に記載の構造物の点検システム。
  4. 　前記報知部は、前記状態推定部で前記構造物に異常が発生していると推定された場合に、前記第２集積部から電力を供給されて発光する発光部とされている、
    　請求項３に記載の構造物の点検システム。
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