WO2020100237A1 - 情報処理装置、制御方法、及びプログラム - Google Patents

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WO2020100237A1
WO2020100237A1 PCT/JP2018/042168 JP2018042168W WO2020100237A1 WO 2020100237 A1 WO2020100237 A1 WO 2020100237A1 JP 2018042168 W JP2018042168 W JP 2018042168W WO 2020100237 A1 WO2020100237 A1 WO 2020100237A1
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WO
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observation
deflection
specified
order differential
amount
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PCT/JP2018/042168
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English (en)
French (fr)
Inventor
遊哉 石井
Original Assignee
日本電気株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings

Definitions

  • the present invention relates to inspection of structures.
  • Structures made of concrete and steel are used for various purposes.
  • such structures include infrastructure structures such as tunnels and bridges, and outer shell plates of airplanes and automobiles. It is known that such a structure deteriorates in soundness (normality) due to defects such as cracks and cavities generated on the surface and inside thereof. Since the deterioration of the soundness of a structure can cause an accident, it is necessary to know the soundness of the structure.
  • Patent Document 1 discloses a method of mapping a defect portion by obtaining the displacement amount of the structure in the in-plane direction from image measurement.
  • Patent Document 2 discloses a method of detecting an abnormality by capturing an image of a bridge with an image capturing device and measuring a deflection amount distribution of the bridge from the obtained image.
  • the flexure amount distribution here is a distribution that represents the flexure amount for each position on the bridge.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and one of the purposes thereof is to provide a new technique for specifying the position where the deflection of a structure is observed.
  • the information processing apparatus of the present invention uses 1) an acquisition unit that acquires observation information related to the observation result of the deflection of the structure caused by applying a load to the structure while changing the application position, and 2) using the observation information. For a plurality of different application positions, a calculation unit that calculates a second-order differential value of the function or a third-order differential value of the function that calculates the amount of deflection from the application positions, and 3) a change in the sign of the change amount of the second-order differential value, Or a specifying unit that specifies the observation position of the deflection based on the change in the sign of the third-order differential value.
  • the observation information indicates a plurality of different application positions and the amount of deflection corresponding to each application position.
  • the control method of the present invention is executed by a computer.
  • the control method uses 1) an acquisition step of acquiring the observation information regarding the observation result of the deflection of the structure generated by applying a load to the structure while changing the application position, and 2) using the observation information, and a plurality of different With respect to the applied position, a calculation step of calculating a second-order differential value of a function or a third-order differential value of the function for calculating the amount of deflection from the applied position, and 3) a change in the sign of the amount of change in the second-order differential value, or the third floor And a specifying step for specifying the observation position of the deflection based on the change of the sign of the differential value.
  • the observation information indicates a plurality of different application positions and the amount of deflection corresponding to each application position.
  • the program of the present invention causes a computer to execute each step of the control method of the present invention.
  • a new technique for identifying the position where the deflection of the structure is observed is provided.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an overview of an information processing device according to a first embodiment. It is a figure which illustrates notionally the method of pinpointing an observation position based on the 2nd-order differential value or the 3rd-order differential value of a deflection amount function.
  • 3 is a diagram illustrating a functional configuration of the information processing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. It is a figure which illustrates the computer for implement
  • 6 is a flowchart illustrating a flow of processing executed by the information processing apparatus of the first embodiment.
  • each block diagram represents a functional unit configuration, not a hardware unit configuration, unless otherwise specified.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an overview of the information processing device 2000 according to the first embodiment.
  • the outline shown in FIG. 1 is an example for facilitating understanding of the information processing apparatus 2000, and does not limit the function of the information processing apparatus 2000.
  • the information processing device 2000 is a device that specifies the observation position of an observation performed to grasp the soundness of the structure 10.
  • the structure 10 is an object that is installed in a substantially horizontal direction like a beam and supports a load applied from above.
  • the structure 10 is a bridge.
  • the structure 10 is supported at least at two places separated from each other.
  • a load is applied to the structure 10 while changing the application position.
  • an automobile 20 is used as a means for applying a load. Specifically, by moving the automobile 20 on the structure 10, the weight of the automobile is added to the structure 10 while changing the application position.
  • applying a load while changing the application position is also referred to as “applying a moving load”.
  • ⁇ represents the deflection amount of the beam.
  • w represents the application position.
  • x represents the position on the beam at which the deflection is observed (that is, the observation position).
  • L, E, and I represent beam span length, Young's modulus, and second moment of area, respectively.
  • f represents the magnitude of the load applied to the beam. The origin is one of the two fulcrums of the beam (the fulcrum on the left side in FIG. 1).
  • the value of x can be obtained (that is, the observation position can be known).
  • Young's modulus and second moment of area For example, when the structure 10 is a large building (for example, a bridge) that has been constructed, it is difficult to measure the Young's modulus and the second moment of area of the structure. Therefore, it can be said that it is often difficult to calculate the observation position x by substituting the values of variables other than the observation position x into equation (1).
  • Formula (2) is represented by the graph in the upper part of FIG. From equation (2), it can be seen that the second derivative of the deflection function is a linear function of the applied position w in each of the two domains. Furthermore, from equation (2), the slope of the second derivative is a positive value when the applied position w is less than or equal to the observed position x, while the slope of the second derivative is greater when the applied position w is greater than or equal to the observed position x. It can be seen that is a negative value.
  • the second derivative of the deflection function increases with the increased applied position x, while when the applied position w is greater than or equal to the observed position x, the applied position is greater than the observed position x.
  • the second derivative of the deflection function decreases as x increases. From this, it can be said that the value of w when the sign of the change amount of the second derivative of the deflection function with respect to the increase of the application position w changes is the observation position x.
  • Formula (3) is represented by the graph in the lower part of FIG. From equation (3), the third derivative of the deflection function is a constant positive value when the applied position w is less than or equal to the observed position x, and a constant negative value when the applied position w is greater than or equal to the observed position x. It turns out that it is the value of. Therefore, it can be said that the value of w when the sign of the third derivative of the deflection function changes is the observation position x.
  • the third-order differential value of the flexure amount function represents the slope of the second derivative of the flexure amount function (that is, the rate of change of the second-order differential value).
  • the information processing device 2000 identifies the observation position x based on the formula (2) or (3) without using the Young's modulus and the second moment of area of the structure 10. Therefore, the information processing device 2000 acquires the observation information indicating the observation result of the deflection amount of the structure 10.
  • the observation information indicates a combination of the applied position and the deflection amount of the structure 10, which is obtained by applying the same load to the structure 10 at different applied positions.
  • the information processing device 2000 uses the acquired observation information to calculate the second-order differential value or the third-order differential value of the deflection amount function for different application positions. Then, the information processing device 2000 identifies the observation position x based on the calculated second-order differential value or third-order differential value.
  • the information processing device 2000 changes the sign of the change amount of the second-order differential value of the deflection amount function (that is, the change of the second-order differential value is The application position (when changing from increase to decrease) is specified, and the specified w is the observation position x.
  • the third-order differential value of the deflection amount function the information processing apparatus 2000 applies the third-order differential value of the deflection amount function when the encoding changes (that is, when the third-order differential value changes from positive to negative).
  • the position w is specified, and the specified w is the observation position x.
  • the information processing apparatus 2000 of the present embodiment specifies the deflection observation position based on the change of the sign of the change amount of the second derivative of the deflection function or the change of the sign of the third derivative. According to this method, it is not necessary to use a surveying instrument for measuring the observation position. Therefore, the cost and time required for measuring the observation position using the surveying instrument are not required, and the cost and time can be reduced. Further, even if the observation position exists at a high place or the like that cannot be measured by the surveying instrument, the observation position can be specified.
  • the flexure can be obtained by obtaining information that is relatively easy to acquire, that is, a combination of a load application position and a flexure amount when the load is applied to the application position.
  • the position can be specified, and it is not necessary to obtain information that is difficult to obtain such as the Young's modulus and the second moment of area of the structure 10. Therefore, it is possible to easily specify the observation position of the deflection.
  • the deflection observation position specified by the information processing device 2000 can be used for various purposes. For example, when repeatedly observing the deflection, the observation position of the first observation of the deflection is specified by using the information processing device 2000, so that the observations of the second time and thereafter can be performed at the same observation position. You can Since the observation position can be fixed in a plurality of observations in this manner, the structure 10 can be observed with high accuracy.
  • the observation device 2000 when observing public structures such as bridges, it is difficult to keep fixed observation equipment such as cameras used for observing the amount of deflection. There is a need to do. Further, it may be difficult to install the observation equipment fixedly because the observation is not always performed by the same person or trader. In this respect, if the observation position specified by the information processing device 2000 is used, the observation device can be installed at the same position even when the observation device is installed again each time.
  • the observation position of the deflection for each of the observations of the deflection that has already been performed, it is possible to understand the cause of the difference between the observation results. For example, if the deviation of the observation position is small in a plurality of observations, it is considered that the difference in these observation results is due to the deterioration of the structure 10. That is, it is possible to judge that the soundness of the structure 10 has deteriorated by trusting the difference in the observation results. On the other hand, if the observation positions are greatly deviated by a plurality of observations, the difference in these observation results may be due to the deviation of the observation positions. Therefore, it turns out that the observation result cannot be trusted. In this way, by using the observation position specified by the information processing device 2000, it is possible to infer the factor of the difference in the observation result, and therefore to judge whether or not the observation result is reliable. Will be easier.
  • the observation position set as the simulation parameter can be specified in this way.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a functional configuration of the information processing device 2000 according to the first embodiment.
  • the information processing device 2000 has an acquisition unit 2020, a calculation unit 2040, and an identification unit 2060.
  • the acquisition unit 2020 acquires observation information.
  • the calculation unit 2040 uses the observation information to calculate the second-order differential value or the third-order differential value of the deflection amount function for each of a plurality of different application positions.
  • the identifying unit 2060 identifies the deflection observing position based on the change in the sign of the change amount of the second derivative or the change in the sign of the third derivative.
  • Each functional component of the information processing apparatus 2000 may be implemented by hardware (eg, a hard-wired electronic circuit or the like) that implements each functional component, or a combination of hardware and software (eg: Combination of an electronic circuit and a program for controlling the electronic circuit).
  • hardware eg, a hard-wired electronic circuit or the like
  • software eg: Combination of an electronic circuit and a program for controlling the electronic circuit.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a computer 1000 for realizing the information processing device 2000.
  • the computer 1000 is an arbitrary computer.
  • the computer 1000 is a stationary computer such as a personal computer (PC) or a server machine.
  • the computer 1000 is a portable computer such as a smartphone or a tablet terminal.
  • the computer 1000 may be a dedicated computer designed to realize the information processing device 2000 or a general-purpose computer.
  • the computer 1000 has a bus 1020, a processor 1040, a memory 1060, a storage device 1080, an input / output interface 1100, and a network interface 1120.
  • the bus 1020 is a data transmission path for the processor 1040, the memory 1060, the storage device 1080, the input / output interface 1100, and the network interface 1120 to exchange data with each other.
  • the method of connecting the processors 1040 and the like to each other is not limited to bus connection.
  • the processor 1040 is various processors such as a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), and an FPGA (Field-Programmable Gate Array).
  • the memory 1060 is a main storage device realized by using a RAM (Random Access Memory) or the like.
  • the storage device 1080 is an auxiliary storage device realized by using a hard disk, SSD (Solid State Drive), memory card, ROM (Read Only Memory), or the like.
  • the input / output interface 1100 is an interface for connecting the computer 1000 and input / output devices.
  • the input / output interface 1100 is connected with an input device such as a keyboard and an output device such as a display device.
  • the network interface 1120 is an interface for connecting the computer 1000 to a communication network.
  • This communication network is, for example, LAN (Local Area Network) or WAN (Wide Area Network).
  • the method for connecting the network interface 1120 to the communication network may be wireless connection or wired connection.
  • the storage device 1080 stores a program module that realizes each functional component of the information processing apparatus 2000.
  • the processor 1040 realizes the function corresponding to each program module by reading each of these program modules into the memory 1060 and executing them.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating the flow of processing executed by the information processing device 2000 according to the first embodiment.
  • the acquisition unit 2020 acquires observation information (S102).
  • the calculation unit 2040 uses the observation information to calculate the second-order differential value or the third-order differential value of the deflection amount function for each of a plurality of different application positions (S104).
  • the identifying unit 2060 identifies the deflection observation position based on the change in the sign of the change amount of the second derivative or the change in the sign of the third derivative (S106).
  • the acquisition unit 2020 acquires observation information (S102).
  • the observation information is information regarding the observation of the deflection performed on the structure 10 to which the moving load is applied.
  • the observation information indicates at least a plurality of combinations of a load application position and a deflection amount when the load is applied to the application position.
  • the application position can be calculated using, for example, a position sensor (for example, a GPS (Global Positioning System) sensor) provided in a device that applies a load to the structure 10. Further, the time can be obtained from a timepiece or the like provided in the device for applying the load.
  • a position sensor for example, a GPS (Global Positioning System) sensor
  • GPS Global Positioning System
  • the application position may also be calculated based on the moving speed of the load (for example, the speed of a vehicle used as a device that applies the load). For example, when the moving speed of the load is constant, the time when the load starts to be applied (the time when the applying position is 0), the time when the applying of the load ends (the time when the applying position is L), and the moving speed of the load Based on this, the application position at each time can be calculated. In addition, when the moving speed of the load is not constant, for example, the time when the load starts to be applied (the time when the application position is 0), the time when the application of the load ends (the time when the application position is L), and at multiple times The application position at each time can be calculated based on the history of the moving speed of the load.
  • the moving speed of the load for example, the speed of a vehicle used as a device that applies the load. For example, when the moving speed of the load is constant, the time when the load starts to be applied (the time when the applying position is 0), the time when
  • a vehicle may be used, such as the car described above.
  • Existing technology can be used as the technology for calculating the amount of deflection of the structure 10. For example, there is a method in which a displacement sensor is provided at the observation position of the structure 10 and the deflection amount is calculated based on the detection value of the sensor. Alternatively, for example, the amount of deflection can be calculated by imaging the structure 10 with a camera and analyzing the captured image.
  • the observation information may further indicate the span length L of the structure 10.
  • the span length of the structure 10 may be obtained from a design drawing of the structure 10 or may be obtained by surveying using a surveying instrument. Further, the span length may be calculated based on the time required for the device as the means for applying the moving load such as the automobile 20 to move between the spans of the structure 10 and the moving speed of the device.
  • the span length L of the structure 10 may be set in the information processing device 2000 in advance.
  • the acquisition unit 2020 acquires observation information.
  • the acquisition unit 2020 acquires the observation information by accessing the storage device in which the observation information is stored.
  • This storage device may be provided inside the information processing device 2000 or may be provided outside the information processing device 2000.
  • the information processing device 2000 may acquire the observation information by receiving the observation information transmitted from another device.
  • This "other device" is, for example, a device that has observed the structure 10.
  • the applied position and the amount of deflection may be transmitted from different devices.
  • the application position is transmitted from the device (for example, the automobile 20) used for applying the load.
  • the amount of deflection is transmitted from a device used for observing or analyzing the deflection (for example, a displacement sensor or a device that analyzes a captured image).
  • the acquisition unit 2020 acquires the observation information by associating the applied position with the deflection amount when a load is applied to the applied position. In order to realize this association, for example, the acquisition unit 2020 acquires the application position in association with the time when the load is applied to the application position. Further, the acquisition unit 2020 acquires the amount of deflection in association with the time when the amount of deflection is observed. Then, for example, the acquisition unit 2020 associates the application position and the deflection amount at the same time or the closest time with each other.
  • the acquisition unit 2020 estimates and estimates the application position at the same time as the time when the deflection amount is observed by interpolating the correspondence between the time and the application position by an interpolation method such as linear interpolation.
  • the applied position and the amount of deflection may be associated with each other.
  • the calculation unit 2040 calculates the second-order differential value or the third-order differential value of the deflection amount function (S104).
  • the second-order differential value of the deflection amount function can be approximately calculated by using the equations (4) and (5) shown below.
  • k is an identifier given to each observation data sorted in ascending order of the application position.
  • the observation information indicates a plurality of combinations of values (wk, ⁇ (wk)).
  • the calculation unit 2040 calculates ⁇ ′ (w2) from ⁇ (w1, ⁇ (w1)), (w2, ⁇ (w2)) ⁇ using equation (4), and calculates ⁇ (w2, ⁇ (w2 )), (W3, ⁇ (w3)) ⁇ , calculate ⁇ '(w3). Then, the calculating unit 2040 calculates ⁇ ′′ (w3) from ⁇ ′ (w2) and ⁇ ′ (w3) using the equation (5).
  • the calculating unit 2040 calculates ⁇ ′ (w2) from ⁇ (w1, ⁇ (w1)), (w2, ⁇ (w2)) ⁇ using Equation (4), and calculates ⁇ (w2, ⁇ (w2 )), (W3, ⁇ (w3)) ⁇ calculates ⁇ '(w3), and ⁇ (w3, ⁇ (w3),) (w4, ⁇ (w4)) ⁇ calculates ⁇ ' (w4). .. Further, the calculating unit 2040 calculates ⁇ '' (w3) from ⁇ '(w2) and ⁇ ' (w3) using Equation (5), and calculates ⁇ from ⁇ '(w3) and ⁇ ' (w4). '' (w4) is calculated. Then, the calculation unit 2040 calculates ⁇ ′′ ′ (w4) from ⁇ ′′ (w3) and ⁇ ′′ (w4) using Equation (6).
  • the identifying unit 2060 identifies the observation position based on the change in the sign of the change amount of the second-order differential value of the calculated deflection amount function or the change of the sign of the third-order differential value (S106).
  • S106 Third-order differential value
  • the specifying unit 2060 uses the second-order differential value calculated by the calculating unit 2040 to calculate a plurality of changes in the second-order differential value. Specifically, the identifying unit 2060 calculates the amount of change yk represented by the difference between ⁇ ′′ (wk) and ⁇ ′′ (w_k ⁇ 1). Furthermore, the identifying unit 2060 says that the change amounts of the second-order differential values sorted in the order of the identifiers (that is, the ascending order of the corresponding application positions) ykk have different signs and the identifiers are adjacent (yi, y_i + 1). Identify the pair. Then, the identifying unit 2060 identifies the observation position x based on either or both of the application position wi corresponding to the change amount yi and the application position w_i + 1 corresponding to the change amount y_i + 1.
  • the identifying unit 2060 identifies one of the above-mentioned application position wi and w_i + 1 as the observation position.
  • the identifying unit 2060 may calculate an average value of wi and w_i + 1 and specify the calculated average value as an observation position.
  • the method of identifying the observation position using the second-order differential value is limited to the method of identifying the applied position (wi, w_i + 1) corresponding to the pair of variations (yi, y_i + 1) with different signs described above. Alternatively, the following method may be adopted.
  • the identifying unit 2060 determines the second-order differential value at the application position as the pair of the application position w and the second-order differential value ⁇ '' (wi) at the application position (wi, ⁇ '' (wi)). Is divided into a group in which the change amount of y is a positive value (yi> 0) and a group in which the change amount of the second-order differential value at the applied position is a negative value (yi ⁇ 0).
  • the identifying unit 2060 performs linear regression on each of the two groups to calculate two regression lines.
  • the two regression lines calculated correspond to the straight lines shown by the dotted lines in the upper graph of FIG. Then, the identifying unit 2060 calculates the intersection of these two regression lines and identifies the application position w at the calculated intersection as the observation position.
  • the identifying unit 2060 determines that the third-order differential value ⁇ ′ ′′ (wk) sorted in the order of the identifiers (that is, the ascending order of the corresponding application positions) has different signs and the identifiers are adjacent to each other ( ⁇ ′′ ′). Identify the pair (wi), ⁇ '''(w_i + 1)).
  • the identifying unit 2060 based on the applied position wi corresponding to the third derivative ⁇ ′ ′′ (wi) and the applied position w_i + 1 corresponding to the third derivative ⁇ ′′ ′ (w_i + 1). , The observation position x is specified. Note that the same method as the method described in the case of using the second-order differential value can be used for the method of specifying the observation position based on the specified two applied positions wi and w_i + 1.
  • the information processing device 2000 outputs information (hereinafter, output information) indicating the observation position specified by the specifying unit 2060.
  • the output destination of the output information is arbitrary.
  • the information processing device 2000 performs output such that the output information is a display device, the output information is stored in a storage device, or the output information is transmitted to another device.
  • the output information is information indicating a character string representing the specified observation position.
  • the output information may further indicate, in addition to the specified observation position, information that is the basis for specifying the observation position, such as the graph shown in FIG.
  • the information processing device 2000 may calculate a difference between the identified observation position and a past observation position (for example, an observation position in the observation performed one time before) and include the difference in the output information. This allows the user to easily understand the deviation from the past observation position.
  • the past observation positions are stored in a storage device accessible from the information processing device 2000.
  • the information processing apparatus 2000 may specify observation positions for each of a plurality of observations, and collectively show the specified observation positions in the output information. Further, the information processing device 2000 may include the statistical value regarding the observation position calculated for each of the plurality of observations in the output information.
  • the statistical value is a value indicating the variation of the observation position such as the variance of the observation position or the standard deviation. By outputting such a statistical value, the user can easily grasp the variation in the observation position.
  • the information processing device 2000 may output warning information indicating that the deviation of the observation position is large.
  • the warning information may be a character string message or a voice such as an alarm sound. By outputting such warning information, the user can intuitively understand that the deviation of the observation position is large.
  • the predetermined threshold value is stored in advance in a storage device accessible from the information processing device 2000.
  • An acquisition unit that acquires observation information about the observation result of the deflection of the structure caused by applying a load to the structure while changing the application position,
  • a calculation unit that calculates a second-order differential value of a function that calculates the amount of deflection from the application position or a third-order differential value of the function for a plurality of different application positions using the observation information;
  • a specifying unit that specifies an observation position of the deflection based on a change in the sign of the change amount of the second-order differential value or a change in the sign of the third-order differential value.
  • the information processing apparatus wherein the observation information indicates a plurality of different application positions and the amount of deflection corresponding to each application position.
  • the function can be derived from the elastic curve equation: 1.
  • the calculation unit calculates the amount of change in the second derivative of the function
  • the specifying unit specifies the amount of change in the two second-order differential values that are adjacent and have different signs when the corresponding application positions are sorted in the order, and the amount of change in the two specified second-order differential values.
  • the observation position of the deflection is specified based on either or both of the application positions corresponding to each of the positions. Or 2.
  • the calculation unit calculates the amount of change in the second derivative of the function
  • the specific unit is The combination of the applied position and the second-order differential value at the applied position includes a group in which the second-order differential value at the applied position has a positive change amount and a second-order differential value change amount at the applied position. Divide into groups with negative values, Calculate a regression line for each group, The application position at the intersection of the calculated regression line is specified as the deflection observation position. Or 2. The information processing device described in 1. 5.
  • the calculator calculates a third derivative of the function, The specifying unit specifies the two third-order differential values that are adjacent to each other and have different signs when sorted in the order of the corresponding application positions, and the application corresponding to each of the two specified third-order differential values.
  • the observation position of the deflection is specified based on one or both of the positions. Or 2.
  • the output unit warns when the difference between the specified observation position and the past observation position is equal to or more than a threshold value, or when the statistical value indicating the variation of the observation position specified for each of a plurality of observations is equal to or more than the threshold value.
  • Output information 6. Or 7.
  • a control method executed by a computer An acquisition step of acquiring observation information about an observation result of the deflection of the structure caused by applying a load to the structure while changing the application position, A calculation step of calculating a second-order differential value of a function for calculating the amount of deflection from the application position or a third-order differential value of the function for a plurality of different application positions using the observation information; A change step of the sign of the change amount of the second-order differential value, or a change step of the sign of the third-order differential value, and a specifying step of specifying the observation position of the deflection,
  • the said observation information is a control method which shows several said different application positions, and the said deflection amount corresponding to each said application position. 10.
  • the function can be derived from the elastic curve equation. Control method described in. 11.
  • the calculating step the amount of change in the second derivative of the function is calculated.
  • the specifying step when the corresponding application positions are sorted in order, the change amounts of the two second differential values adjacent to each other and having different signs are specified, and the change amounts of the specified two second differential values are specified. 8.
  • the observation position of the deflection is specified based on either or both of the application positions corresponding to each. Or 10. Control method described in. 12.
  • the amount of change in the second derivative of the function is calculated
  • the combination of the applied position and the second-order differential value at the applied position includes a group in which the second-order differential value at the applied position has a positive change amount and a second-order differential value change amount at the applied position. Divide into groups with negative values, Calculate a regression line for each group, 8. The application position at the intersection of the calculated regression line is specified as an observation position of the deflection. Or 10. Control method described in. 13.
  • Calculating a third derivative of the function in the calculating step In the specifying step, when the corresponding application positions are sorted in order, the two third-order differential values adjacent to each other and having different signs are identified, and the application corresponding to each of the two identified third-order differential values. 8.
  • the observation position of the deflection is specified based on one or both of the positions. Or 10.
  • Control method described in. 14. There is an output step of calculating a difference between the specified observation position and a past observation position, and outputting output information indicating the calculated difference. Through 13.
  • the method has an output step of calculating a statistic value representing the variation of the observation positions specified for each of the plurality of observations, and outputting output information indicating the calculated statistic value. Through 13.

Abstract

情報処理装置（２０００）は観測情報を取得する。観測情報は、印加位置を変えながら構造物に荷重を加えることで生じた構造物（１０）のたわみの観測結果に関する情報であり、それぞれ異なる複数の印加位置、及び各印加位置に対応するたわみ量を示す。情報処理装置（２０００）は、観測情報を用い、それぞれ異なる複数の印加位置について、たわみ量関数の２階微分値又は前記関数の３階微分値を算出する。たわみ量関数は、印加位置からたわみ量を算出する関数である。情報処理装置（２０００）は、２階微分値の変化量の符号の変化、又は３階微分値の符号の変化に基づいて、たわみの観測位置を特定する。

Description

情報処理装置、制御方法、及びプログラム
　本発明は構造物の検査に関する。
　コンクリートや鋼材からなる構造物が、様々な用途で利用されている。例えばこのような構造物には、トンネルや橋梁などのインフラ構造物や、飛行機や自動車の外殻プレートなどがある。このような構造物は、その表面や内部に生じる亀裂や空洞といった欠陥によって、健全度合い（正常度合い）が低下することが知られている。構造物の健全度の低下は、事故等の原因になりうるため、構造物の健全度を把握できる必要がある。
　構造物の健全度を判定する手法として、印荷重によるたわみに着目する手法がある。特許文献１には、構造物の面内方向の変位量を画像計測から求めることで欠陥部のマッピングを行う手法が開示されている。特許文献２には、橋梁を撮像装置で撮像し、得られた画像から橋梁のたわみ量分布を計測して異常を検知する手法が開示されている。ここでいうたわみ量分布とは、橋梁上の位置ごとのたわみ量を表す分布である。
国際公開第２０１６／１５２０７５号 特開２０１６－８４５７９号公報
　たわみの観測に関し、たわみを観測した位置を把握したいことがある。この点、たわみを観測した位置を測量機器などを用いて計測する方法が考えられる。しかしながら、たわみ量の観測とは別に観測位置の計測を行う必要があるため、計測のためのコストや時間が余分にかかってしまうといった問題がある。前述した先行技術文献では、観測位置を特定する方法については言及されていない。
　本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、構造物のたわみを観測した位置を特定するための新たな技術を提供することである。
　本発明の情報処理装置は、１）印加位置を変えながら構造物に荷重を加えることで生じた構造物のたわみの観測結果に関する観測情報を取得する取得部と、２）観測情報を用い、それぞれ異なる複数の印加位置について、印加位置からたわみの量を算出する関数の２階微分値又は関数の３階微分値を算出する算出部と、３）２階微分値の変化量の符号の変化、又は３階微分値の符号の変化に基づいて、たわみの観測位置を特定する特定部と、を有する。
　観測情報は、それぞれ異なる複数の印加位置、及び各印加位置に対応するたわみの量を示す。
　本発明の制御方法は、コンピュータによって実行される。当該制御方法は、１）印加位置を変えながら構造物に荷重を加えることで生じた構造物のたわみの観測結果に関する観測情報を取得する取得ステップと、２）観測情報を用い、それぞれ異なる複数の印加位置について、印加位置からたわみの量を算出する関数の２階微分値又は関数の３階微分値を算出する算出ステップと、３）２階微分値の変化量の符号の変化、又は３階微分値の符号の変化に基づいて、たわみの観測位置を特定する特定ステップと、を有する。
　観測情報は、それぞれ異なる複数の印加位置、及び各印加位置に対応するたわみの量を示す。
　本発明のプログラムは、コンピュータに、本発明の制御方法が有する各ステップを実行させる。
　本発明によれば、構造物のたわみを観測した位置を特定するための新たな技術が提供される。
　上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
実施形態１の情報処理装置の概要を例示する図である。 たわみ量関数の２階微分値又は３階微分値に基づいて観測位置を特定する方法を概念的に例示する図である。 実施形態１の情報処理装置の機能構成を例示する図である。 情報処理装置を実現するための計算機を例示する図である。 実施形態１の情報処理装置によって実行される処理の流れを例示するフローチャートである。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。また、特に説明する場合を除き、各ブロック図において、各ブロックは、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位の構成を表している。
［実施形態１］
＜発明の概要＞
　図１は、実施形態１の情報処理装置２０００の概要を例示する図である。図１に示す概要は、情報処理装置２０００の理解を容易にするための例示であり、情報処理装置２０００の機能を限定するものではない。
　本実施形態の情報処理装置２０００は、構造物１０の健全度合いを把握するために行われた観測について、その観測位置を特定する装置である。構造物１０は、梁のように略水平方向に掛けて設置され、上から加わる荷重を支える物体である。例えば図１において、構造物１０は橋である。構造物１０は、少なくとも、互いに離間した２カ所で支えられる。
　構造物１０の健全度を把握するための観測において、構造物１０には、印加位置を変えながら荷重が加えられる。例えば図１では、荷重を加える手段として、自動車２０が利用されている。具体的には、自動車２０を構造物１０の上で移動させることで、印加位置を変えながら、自動車の重さを構造物１０に加えている。なお、以降の記載では、印加位置を変えながら荷重を加えることを、「移動荷重を加える」とも表記する。
　ここで、弾性曲線方程式によると、両端支持梁に集中荷重が与えられた場合、そのたわみ量は以下の式（１）で与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　δ は梁のたわみ量を表す。w は印加位置を表す。x は、たわみを観測する梁上の位置（すなわち、観測位置）を表す。L、E、及びI はそれぞれ、梁の支間長、ヤング率、及び断面二次モーメントを表す。f は梁に加えられた荷重の大きさを表す。なお、原点は、梁の２つの支点の一方である（図１では左側の支点）。
　仮に、式（１）において観測位置 x 以外の全ての変数に値を代入することができれば、 x の値を得ること（すなわち観測位置を知ること）ができる。しかしながら、観測位置 x 以外の全ての値を知ることは難しいことが多い。特に、ヤング率や断面二次モーメントなどといった構造物１０の物理的特性に関する値を知ることが難しいケースは多いと考えられる。例えば構造物１０が施工済みの大きな建造物（例えば橋）である場合、そのヤング率や断面二次モーメントを計測することは難しい。よって、観測位置 x 以外の変数の値を式（１）に代入することで観測位置 x を算出することは難しいことが多いと言える。
　ここで、観測位置を変えずに構造物１０のたわみ量を観測する場合、式（１）において変化するのは印加位置 w とたわみ量δのみである。そこで、δを w の関数（以下、たわみ量関数）として考え、式（１）のたわみ量関数を w について２階微分すると、以下の式（２）が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　式（２）は、図２の上段のグラフで表される。式（２）から、たわみ量関数の２次導関数は、２つの定義域それぞれにおいて、印加位置 w についての一次関数となることが分かる。さらに、式（２）から、印加位置 w が観測位置 x 以下の場合は二次導関数の傾きが正の値である一方、印加位置 w が観測位置 x 以上の場合は二次導関数の傾きが負の値であることが分かる。言い換えれば、印加位置 w が観測位置 x 以下の場合は、印加位置 x の増加に伴ってたわみ量関数の２階微分値が増加する一方、印加位置 w が観測位置 x 以上の場合は、印加位置 x の増加に伴ってたわみ量関数の２階微分値が減少する。このことから、印加位置 w の増加に対するたわみ量関数の２階微分値の変化量の符号が変わるときの w の値が、観測位置 x となるといえる。
　また、たわみ量関数を w について３階微分すると、以下の式（３）が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　式（３）は、図２の下段のグラフで表される。式（３）から、たわみ量関数の３階微分値は、印加位置 w が観測位置 x 以下の場合は一定の正の値である一方、印加位置 w が観測位置 x 以上の場合は一定の負の値であることが分かる。よって、たわみ量関数の３階微分値の符号が変わるときの w の値が、観測位置 x となるといえる。なお、たわみ量関数の３階微分値は、前述したたわみ量関数の二次導関数の傾き（すなわち、２階微分値の変化率）を表す。
　そこで情報処理装置２０００は、式（２）又は（３）に基づいて、構造物１０のヤング率及び断面二次モーメントの値を用いることなく、観測位置 x を特定する。そのために、情報処理装置２０００は、構造物１０のたわみ量の観測結果を示す観測情報を取得する。観測情報は、同じ大きさの荷重をそれぞれ異なる印加位置で構造物１０に加えることで得られた、印加位置と構造物１０のたわみ量の組み合わせを示す。情報処理装置２０００は、取得した観測情報を用い、それぞれ異なる印加位置について、たわみ量関数の２階微分値又は３階微分値を算出する。そして、情報処理装置２０００は、算出した２階微分値又は３階微分値に基づいて、観測位置 x を特定する。
　より具体的には、たわみ量関数の２階微分値を用いる場合、情報処理装置２０００は、たわみ量関数の２階微分値の変化量の符号が変わるとき（すなわち、２階微分値の変化が増加から減少に変わるとき）の印加位置 w を特定し、特定した w を観測位置 x とする。また、たわみ量関数の３階微分値を用いる場合、情報処理装置２０００は、たわみ量関数の３階微分値の符号化変わるとき（すなわち、３階微分値が正から負に変わるとき）の印加位置 w を特定し、特定した w を観測位置 x とする。
＜作用効果＞
　本実施形態の情報処理装置２０００は、たわみ量関数の２階微分値の変化量の符号の変化、又は３階微分値の符号の変化に基づいて、たわみの観測位置を特定する。この方法によれば、観測位置を計測するための測量機器を利用する必要がない。そのため、測量機器を用いた観測位置の計測に必要となるコストや時間がかからないため、コストや時間を削減することができる。また、測量機器では計測できない高所などに観測位置が存在する場合であっても、観測位置を特定することができる。
　さらに、本実施形態の情報処理装置２０００によれば、荷重の印加位置とその印加位置に荷重が加えられたときのたわみ量との組み合わせという、取得が比較的容易な情報を得ればたわみの位置を特定でき、構造物１０のヤング率や断面二次モーメントなどといった取得が難しい情報を得る必要がない。よって、たわみの観測位置を容易に特定することができる。
＜特定される観測位置の利用方法＞
　情報処理装置２０００によって特定されるたわみの観測位置は、様々な用途に利用できる。例えば、たわみの観測を繰り返し行う際に、最初に行ったたわみの観測の観測位置を情報処理装置２０００を用いて特定することにより、２回目以降の観測も同一の観測位置で行えるようにすることができる。このように複数回の観測において観測位置を固定できるようになるため、構造物１０の観測を精度良く行うことができるようになる。
　特に、橋などの公共の構造物について観測を行う場合、たわみ量の観測に利用するカメラなどの観測機器を固定で設置し続けておくことが難しく、観測の度に観測機器の設置・撤去を行う必要がある。また、観測を毎回同じ人や業者が行うとも限らないという理由からも、観測機器を固定で設置しておくことが難しいことがある。この点、情報処理装置２０００によって特定された観測位置を用いれば、観測機器を観測の度に設置し直す場合であっても、同じ位置に観測機器を設置できる。
　その他にも例えば、既に行われた複数回のたわみの観測それぞれについてたわみの観測位置を特定することにより、それらの観測結果の差異の要因を把握することができる。例えば、複数回の観測において観測位置のずれが小さければ、これらの観測結果の違いは構造物１０の劣化に起因するものであると考えられる。すなわち、観測結果の差異を信用して、構造物１０の健全度が低下していると判断することができる。一方、複数回の観測で観測位置が大きくずれていれば、これらの観測結果の差異が観測位置のずれに起因するものである可能性がある。そのため、観測結果を信用できないことが分かる。このように、情報処理装置２０００によって特定される観測位置を利用することで、観測結果の差異の要因を推測することができるため、観測結果が信用できるものであるか否かの判断を行うことが容易になる。
　その他にも例えば、たわみの観測結果を用いたシミュレーションに活用することができる。シミュレーションの例としては、「健全な状態の構造物に力 f が加わったときのたわみδを求める」というシミュレーションが考えられる。このようなシミュレーションは、式（１）のような材料力学に基づいた方程式を用いた解析や、有限要素解析などによって実現される。このようなシミュレーションを行う際には、観測結果に加え、観測の条件（観測位置 x や支間長 L など）をパラメータとして与えることが好適である。情報処理装置２０００によれば、このようにシミュレーションのパラメータとして設定する観測位置を特定することができる。
　以下、本実施形態の情報処理装置２０００についてさらに詳細に説明する。
＜機能構成の例＞
　図３は、実施形態１の情報処理装置２０００の機能構成を例示する図である。情報処理装置２０００は、取得部２０２０、算出部２０４０、及び特定部２０６０を有する。取得部２０２０は観測情報を取得する。算出部２０４０は、観測情報を用い、それぞれ異なる複数の印加位置について、たわみ量関数の２階微分値又は３階微分値を算出する。特定部２０６０は、２階微分値の変化量の符号の変化、又は３階微分値の符号の変化に基づいて、たわみの観測位置を特定する。
＜情報処理装置２０００のハードウエア構成＞
　情報処理装置２０００の各機能構成部は、各機能構成部を実現するハードウエア（例：ハードワイヤードされた電子回路など）で実現されてもよいし、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせ（例：電子回路とそれを制御するプログラムの組み合わせなど）で実現されてもよい。以下、情報処理装置２０００の各機能構成部がハードウエアとソフトウエアとの組み合わせで実現される場合について、さらに説明する。
　図４は、情報処理装置２０００を実現するための計算機１０００を例示する図である。計算機１０００は任意の計算機である。例えば計算機１０００は、Personal Computer（PC）やサーバマシンなどの据え置き型の計算機である。その他にも例えば、計算機１０００は、スマートフォンやタブレット端末などの可搬型の計算機である。計算機１０００は、情報処理装置２０００を実現するために設計された専用の計算機であってもよいし、汎用の計算機であってもよい。
　計算機１０００は、バス１０２０、プロセッサ１０４０、メモリ１０６０、ストレージデバイス１０８０、入出力インタフェース１１００、及びネットワークインタフェース１１２０を有する。バス１０２０は、プロセッサ１０４０、メモリ１０６０、ストレージデバイス１０８０、入出力インタフェース１１００、及びネットワークインタフェース１１２０が、相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。ただし、プロセッサ１０４０などを互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。
　プロセッサ１０４０は、CPU（Central Processing Unit）、GPU（Graphics Processing Unit）、FPGA（Field－Programmable Gate Array）などの種々のプロセッサである。メモリ１０６０は、RAM（Random Access Memory）などを用いて実現される主記憶装置である。ストレージデバイス１０８０は、ハードディスク、SSD（Solid State Drive）、メモリカード、又は ROM（Read Only Memory）などを用いて実現される補助記憶装置である。
　入出力インタフェース１１００は、計算機１０００と入出力デバイスとを接続するためのインタフェースである。例えば入出力インタフェース１１００には、キーボードなどの入力装置や、ディスプレイ装置などの出力装置が接続される。
　ネットワークインタフェース１１２０は、計算機１０００を通信網に接続するためのインタフェースである。この通信網は、例えば LAN（Local Area Network）や WAN（Wide Area Network）である。ネットワークインタフェース１１２０が通信網に接続する方法は、無線接続であってもよいし、有線接続であってもよい。
　ストレージデバイス１０８０は、情報処理装置２０００の各機能構成部を実現するプログラムモジュールを記憶している。プロセッサ１０４０は、これら各プログラムモジュールをメモリ１０６０に読み出して実行することで、各プログラムモジュールに対応する機能を実現する。
＜処理の流れ＞
　図５は、実施形態１の情報処理装置２０００によって実行される処理の流れを例示するフローチャートである。取得部２０２０は観測情報を取得する（Ｓ１０２）。算出部２０４０は、観測情報を用い、それぞれ異なる複数の印加位置について、たわみ量関数の２階微分値又は３階微分値を算出する（Ｓ１０４）。特定部２０６０は、２階微分値の変化量の符号の変化、又は３階微分値の符号の変化に基づいて、たわみの観測位置を特定する（Ｓ１０６）。
＜観測情報の取得：Ｓ１０２＞
　取得部２０２０は、観測情報を取得する（Ｓ１０２）。観測情報は、移動荷重が加えられた構造物１０について行われたたわみの観測に関する情報である。観測情報は、少なくとも、荷重の印加位置と、その印加位置に荷重が加えられたときのたわみ量との組み合わせを複数示す。
　印加位置は、例えば、構造物１０に対して荷重を加える装置に設けられた位置センサ（例えば GPS（Global Positioning System）センサ）などを利用して算出することができる。また、時刻は、荷重を加える装置に設けられた時計などから得ることができる。
　また、印加位置は、荷重の移動速度（例えば、荷重を加える装置として利用される車の速度）に基づいて算出されてもよい。例えば、荷重の移動速度が一定である場合、荷重を加え始めた時刻（印加位置が０である時刻）、荷重を加え終えた時刻（印加位置が L である時刻）、及び荷重の移動速度に基づいて、各時刻における印加位置を算出することができる。また、荷重の移動速度が一定でない場合、例えば、荷重を加え始めた時刻（印加位置が０である時刻）、荷重を加え終えた時刻（印加位置が L である時刻）、及び複数の時刻における荷重の移動速度の履歴に基づいて、各時刻における印加位置を算出することができる。
　構造物１０に対して荷重を加える装置には、様々なものを利用できる。例えば前述した自動車のように、乗り物を利用することができる。
　構造物１０のたわみ量を算出する技術には、既存の技術を利用することができる。例えば、構造物１０の観測位置に変位センサを設けておき、そのセンサの検出値に基づいて、たわみ量を算出するという方法がある。その他にも例えば、構造物１０をカメラで撮像し、その撮像画像を解析することでも、たわみ量を算出することができる。
　観測情報は、構造物１０の支間長 L をさらに示してもよい。構造物１０の支間長は、構造物１０の設計図などから得てもよいし、測量機器を用いて測量することで得られてもよい。また、自動車２０など、移動荷重を印加する手段として装置が構造物１０の支間を移動するのに要した時間と、その装置の移動速度に基づいて、支間長を計算してもよい。なお、構造物１０の支間長 L は、予め情報処理装置２０００に設定されていてもよい。
　取得部２０２０が観測情報を取得する方法は様々である。例えば取得部２０２０は、観測情報が記憶されている記憶装置にアクセスすることで、観測情報を取得する。この記憶装置は、情報処理装置２０００の内部に設けられていてもよいし、情報処理装置２０００の外部に設けられていてもよい。その他にも例えば、情報処理装置２０００は、他の装置から送信される観測情報を受信することで、観測情報を取得してもよい。この「他の装置」は、例えば、構造物１０についての観測を行った装置である。
　なお、印加位置とたわみ量は、それぞれ別の装置から送信されてもよい。例えば印加位置は、荷重の印加に利用された装置（例えば自動車２０）から送信される。一方、たわみ量は、たわみの観測や解析に利用された装置（例えば変位センサや、撮像画像を解析した装置）から送信される。
　印加位置とたわみ量をそれぞれ取得する場合、取得部２０２０は、印加位置と、その印加位置に荷重が加えられたときのたわみ量とを対応付けることにより、観測情報を取得する。この対応付けを実現するために、例えば取得部２０２０は、印加位置を、その印加位置に荷重が加えられた時刻と対応づけて取得する。また、取得部２０２０は、たわみ量を、そのたわみ量が観測された時刻に対応づけて取得する。そして、例えば取得部２０２０は、同時刻又は最も近い時刻の印加位置とたわみ量とを対応づける。その他にも例えば、取得部２０２０は、時刻と印加位置との対応関係を線形補間等の補間法により補間することにより、たわみ量が観測された時刻と同時刻の印加位置を推測し、推測した印加位置とたわみ量とを対応づけてもよい。
＜２階微分値の算出：Ｓ１０４＞
　算出部２０４０は、たわみ量関数の２階微分値又は３階微分値を算出する（Ｓ１０４）。たわみ量関数の２階微分値は、以下に示す式（４）及び（５）を用いて近似的に算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 　ここで、k は、印加位置の昇順にソートされた各観測データに対して与えた識別子である。観測情報は、(wk, δ(wk)) という値の組み合わせを複数示す。
　例えば算出部２０４０は、式（４）を用いて、{(w1, δ(w1)), (w2, δ(w2))} からδ'(w2) を算出し、{(w2, δ(w2)), (w3, δ(w3))} からδ'(w3) を算出する。そして、算出部２０４０は、式（５）を用いて、δ'(w2) とδ'(w3) からδ''(w3)を算出する。
＜３階微分値の算出：Ｓ１０４＞
　３階微分値は、上述した式（４）と（５）に加え、以下の式（６）を用いて近似的に算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　例えば算出部２０４０は、式（４）を用いて、{(w1, δ(w1)), (w2, δ(w2))} からδ'(w2) を算出し、{(w2, δ(w2)), (w3, δ(w3))} からδ'(w3) を算出し、{(w3, δ(w3),) (w4, δ(w4))} からδ'(w4) を算出する。さらに、算出部２０４０は、式（５）を用いて、δ'(w2) とδ'(w3) からδ''(w3)を算出し、δ'(w3) とδ'(w4) からδ''(w4)を算出する。そして算出部２０４０は、式（６）を用いて、δ''(w3) とδ''(w4) からδ'''(w4)を算出する。
＜２階微分値を用いた観測位置の特定：Ｓ１０６＞
　特定部２０６０は、算出したたわみ量関数の２階微分値の変化量の符号の変化、又は３階微分値の符号の変化に基づいて、観測位置を特定する（Ｓ１０６）。ここではまず、２階微分値を用いる方法について説明する。
　特定部２０６０は、算出部２０４０によって算出された２階微分値を用いて、２階微分値の変化量を複数算出する。具体的には、特定部２０６０は、δ''(wk) とδ''(w_k-1) の差で表される変化量 yk を算出する。さらに特定部２０６０は、識別子順（すなわち、対応する印加位置の昇順）にソートされた２階微分値の変化量 yk について、符号が異なりなおかつ識別子が隣り合っている (yi, y_i+1) というペアを特定する。そして特定部２０６０は、変化量 yi に対応する印加位置 wi と、変化量 y_i+1 に対応する印加位置 w_i+1 とのいずれか一方又は双方に基づいて、観測位置 x を特定する。
　上記特定した２つの印加位置に基づいて観測位置を特定する方法は様々である。例えば特定部２０６０は、前述した印加位置 wi と w_i+1 のいずれか一方を観測位置として特定する。その他にも例えば、特定部２０６０は、wi と w_i+1 の平均値を算出し、算出した平均値を観測位置として特定してもよい。
　２階微分値を用いて観測位置を特定する方法は、前述した符号が異なる変化量のペア (yi, y_i+1) に対応する印加位置 (wi, w_i+1) を特定する方法に限定されず、以下に示す方法などを採用することもできる。まず特定部２０６０は、印加位置 w とその印加位置においける２階微分値δ''(wi) のペアである (wi, δ''(wi)) を、その印加位置における２階微分値の変化量が正の値である（yi>0 であるもの）グループと、その印加位置における２階微分値の変化量が負の値である（yi<0 であるもの）グループとに分ける。さらに特定部２０６０は、２つのグループそれぞれについて線形回帰を行って、２つの回帰直線を算出する。算出される２つの回帰直線は、図２の上段のグラフに点線で示した直線に相当する。そして特定部２０６０は、これら２つの回帰直線の交点を算出し、算出した交点における印加位置 w を、観測位置として特定する。
＜３階微分値を用いた観測位置の特定：Ｓ１０６＞
　ここでは、３階微分値の符号の変化に基づいて観測位置を特定する方法について説明する。まず特定部２０６０は、識別子順（すなわち、対応する印加位置の昇順）にソートされた３階微分値δ'''(wk) について、符号が異なりなおかつ識別子が隣り合っている (δ'''(wi), δ'''(w_i+1)) というペアを特定する。そして特定部２０６０は、３階微分値δ'''(wi) に対応する印加位置 wi と、３階微分値δ'''(w_i+1) に対応する印加位置 w_i+1 とに基づいて、観測位置 x を特定する。なお、特定した２つの印加位置 wi 及び w_i+1 に基づいて観測位置を特定する方法には、２階微分値を用いるケースで説明した方法と同じ方法を利用できる。
＜結果の出力＞
　情報処理装置２０００は、特定部２０６０によって特定された観測位置を示す情報（以下、出力情報）を出力する。出力情報の出力先は任意である。例えば情報処理装置２０００は、出力情報をディスプレイ装置にする、出力情報を記憶装置に記憶させる、又は出力情報を他の装置に送信するといった出力を行う。
　例えば出力情報は、特定された観測位置を表す文字列を示す情報である。その他にも例えば、出力情報は、特定された観測位置に加え、図２で示したグラフなどのように、観測位置の特定の根拠となる情報をさらに示してもよい。
　また前述した様に、複数回の観測それぞれにおける観測位置の差異を把握したいことがある。そこで例えば、情報処理装置２０００は、特定した観測位置と、過去の観測位置（例えば、一回前に行われた観測における観測位置）との差分を算出して、出力情報に含めてもよい。これにより、過去の観測位置とのずれをユーザが容易に把握できるようになる。なお、過去の観測位置は、情報処理装置２０００からアクセス可能な記憶装置に記憶させておく。
　その他にも例えば、情報処理装置２０００は、複数回の観測それぞれについての観測位置を特定し、それら特定された複数の観測位置をまとめて出力情報に示してもよい。また、情報処理装置２０００は、複数回の観測それぞれについて算出した観測位置に関する統計値を出力情報に含めてもよい。例えば統計値は、観測位置の分散や標準偏差などといった、観測位置のばらつきを示す値である。このような統計値を出力することにより、観測位置のばらつきをユーザが容易に把握できるようになる。
　さらに、特定した観測位置と過去の観測位置との差分が所定の閾値以上である場合や、複数の観測位置のばらつきを表す統計値が所定の閾値以上である場合において、（すなわち、観測位置のずれが大きい場合において）、情報処理装置２０００は、観測位置のずれが大きいことを表す警告情報を出力してもよい。警告情報は、文字列のメッセージであってもよいし、アラーム音などの音声であってもよい。このような警告情報を出力することにより、観測位置のずれが大きいことをユーザが直感的に把握できるようになる。なお、所定の閾値は、情報処理装置２０００からアクセス可能な記憶装置に予め記憶させておく。
　以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
　上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
　１．　印加位置を変えながら構造物に荷重を加えることで生じた前記構造物のたわみの観測結果に関する観測情報を取得する取得部と、
　前記観測情報を用い、それぞれ異なる複数の前記印加位置について、前記印加位置から前記たわみの量を算出する関数の２階微分値又は前記関数の３階微分値を算出する算出部と、
　前記２階微分値の変化量の符号の変化、又は前記３階微分値の符号の変化に基づいて、前記たわみの観測位置を特定する特定部と、を有し、
　前記観測情報は、それぞれ異なる複数の前記印加位置、及び各前記印加位置に対応する前記たわみの量を示す、情報処理装置。
２．　前記関数は弾性曲線方程式から導出することができる、１．に記載の情報処理装置。
３．　前記算出部は、前記関数の２階微分値の変化量を算出し、
　前記特定部は、対応する前記印加位置の順にソートした場合に隣接してなおかつ符号が互いに異なる２つの前記２階微分値の変化量を特定し、前記特定した２つの２階微分値の変化量それぞれに対応する前記印加位置のいずれか一方又は双方に基づいて、前記たわみの観測位置を特定する、１．又は２．に記載の情報処理装置。
４．　前記算出部は、前記関数の２階微分値の変化量を算出し、
　前記特定部は、
　　前記印加位置とその印加位置における前記２階微分値との組み合わせを、その印加位置における２階微分値の変化量が正の値であるグループと、その印加位置における２階微分値の変化量が負の値であるグループとに分け、
　　前記グループごとに回帰直線を算出し、
　　前記算出した回帰直線の交点における前記印加位置を、前記たわみの観測位置として特定する、１．又は２．に記載の情報処理装置。
５．　前記算出部は、前記関数の３階微分値を算出し、
　前記特定部は、対応する前記印加位置の順にソートした場合に隣接してなおかつ符号が互いに異なる２つの前記３階微分値を特定し、前記特定した２つの３階微分値それぞれに対応する前記印加位置のいずれか一方又は双方に基づいて、前記たわみの観測位置を特定する、１．又は２．に記載の情報処理装置。
６．　前記特定した観測位置と過去の観測位置との差分を算出し、前記算出した差分を示す出力情報を出力する出力部を有する、１．乃至５．いずれか一つに記載の情報処理装置。
７．　複数の観測それぞれについて特定された観測位置のばらつきを表す統計値を算出し、前記算出した統計値を示す出力情報を出力する出力部を有する、１．乃至５．いずれか一つに記載の情報処理装置。
８．　前記出力部は、前記特定した観測位置と過去の観測位置との差分が閾値以上である場合、又は複数の観測それぞれについて特定された観測位置のばらつきを表す統計値が閾値以上である場合に警告情報を出力する、６．又は７．に記載の情報処理装置。
９．　コンピュータによって実行される制御方法であって、
　印加位置を変えながら構造物に荷重を加えることで生じた前記構造物のたわみの観測結果に関する観測情報を取得する取得ステップと、
　前記観測情報を用い、それぞれ異なる複数の前記印加位置について、前記印加位置から前記たわみの量を算出する関数の２階微分値又は前記関数の３階微分値を算出する算出ステップと、
　前記２階微分値の変化量の符号の変化、又は前記３階微分値の符号の変化に基づいて、前記たわみの観測位置を特定する特定ステップと、を有し、
　前記観測情報は、それぞれ異なる複数の前記印加位置、及び各前記印加位置に対応する前記たわみの量を示す、制御方法。
１０．　前記関数は弾性曲線方程式から導出することができる、９．に記載の制御方法。
１１．　前記算出ステップにおいて、前記関数の２階微分値の変化量を算出し、
　前記特定ステップにおいて、対応する前記印加位置の順にソートした場合に隣接してなおかつ符号が互いに異なる２つの前記２階微分値の変化量を特定し、前記特定した２つの２階微分値の変化量それぞれに対応する前記印加位置のいずれか一方又は双方に基づいて、前記たわみの観測位置を特定する、９．又は１０．に記載の制御方法。
１２．　前記算出ステップにおいて、前記関数の２階微分値の変化量を算出し、
　前記特定ステップにおいて、
　　前記印加位置とその印加位置における前記２階微分値との組み合わせを、その印加位置における２階微分値の変化量が正の値であるグループと、その印加位置における２階微分値の変化量が負の値であるグループとに分け、
　　前記グループごとに回帰直線を算出し、
　　前記算出した回帰直線の交点における前記印加位置を、前記たわみの観測位置として特定する、９．又は１０．に記載の制御方法。
１３．　前記算出ステップにおいて、前記関数の３階微分値を算出し、
　前記特定ステップにおいて、対応する前記印加位置の順にソートした場合に隣接してなおかつ符号が互いに異なる２つの前記３階微分値を特定し、前記特定した２つの３階微分値それぞれに対応する前記印加位置のいずれか一方又は双方に基づいて、前記たわみの観測位置を特定する、９．又は１０．に記載の制御方法。
１４．　前記特定した観測位置と過去の観測位置との差分を算出し、前記算出した差分を示す出力情報を出力する出力ステップを有する、９．乃至１３．いずれか一つに記載の制御方法。
１５．　複数の観測それぞれについて特定された観測位置のばらつきを表す統計値を算出し、前記算出した統計値を示す出力情報を出力する出力ステップを有する、９．乃至１３．いずれか一つに記載の制御方法。
１６．　前記出力ステップにおいて、前記特定した観測位置と過去の観測位置との差分が閾値以上である場合、又は複数の観測それぞれについて特定された観測位置のばらつきを表す統計値が閾値以上である場合に警告情報を出力する、１４．又は１５．に記載の制御方法。
１７．　９．乃至１６．いずれか一つに記載の制御方法の各ステップをコンピュータに実行させるプログラム。

Claims (17)

  1. 　印加位置を変えながら構造物に荷重を加えることで生じた前記構造物のたわみの観測結果に関する観測情報を取得する取得部と、
    　前記観測情報を用い、それぞれ異なる複数の前記印加位置について、前記印加位置から前記たわみの量を算出する関数の２階微分値又は前記関数の３階微分値を算出する算出部と、
    　前記２階微分値の変化量の符号の変化、又は前記３階微分値の符号の変化に基づいて、前記たわみの観測位置を特定する特定部と、を有し、
    　前記観測情報は、それぞれ異なる複数の前記印加位置、及び各前記印加位置に対応する前記たわみの量を示す、情報処理装置。
  2. 　前記関数は弾性曲線方程式から導出することができる、請求項１に記載の情報処理装置。
  3. 　前記算出部は、前記関数の２階微分値の変化量を算出し、
    　前記特定部は、対応する前記印加位置の順にソートした場合に隣接してなおかつ符号が互いに異なる２つの前記２階微分値の変化量を特定し、前記特定した２つの２階微分値の変化量それぞれに対応する前記印加位置のいずれか一方又は双方に基づいて、前記たわみの観測位置を特定する、請求項１又は２に記載の情報処理装置。
  4. 　前記算出部は、前記関数の２階微分値の変化量を算出し、
    　前記特定部は、
    　　前記印加位置とその印加位置における前記２階微分値との組み合わせを、その印加位置における２階微分値の変化量が正の値であるグループと、その印加位置における２階微分値の変化量が負の値であるグループとに分け、
    　　前記グループごとに回帰直線を算出し、
    　　前記算出した回帰直線の交点における前記印加位置を、前記たわみの観測位置として特定する、請求項１又は２に記載の情報処理装置。
  5. 　前記算出部は、前記関数の３階微分値を算出し、
    　前記特定部は、対応する前記印加位置の順にソートした場合に隣接してなおかつ符号が互いに異なる２つの前記３階微分値を特定し、前記特定した２つの３階微分値それぞれに対応する前記印加位置のいずれか一方又は双方に基づいて、前記たわみの観測位置を特定する、請求項１又は２に記載の情報処理装置。
  6. 　前記特定した観測位置と過去の観測位置との差分を算出し、前記算出した差分を示す出力情報を出力する出力部を有する、請求項１乃至５いずれか一項に記載の情報処理装置。
  7. 　複数の観測それぞれについて特定された観測位置のばらつきを表す統計値を算出し、前記算出した統計値を示す出力情報を出力する出力部を有する、請求項１乃至５いずれか一項に記載の情報処理装置。
  8. 　前記出力部は、前記特定した観測位置と過去の観測位置との差分が閾値以上である場合、又は複数の観測それぞれについて特定された観測位置のばらつきを表す統計値が閾値以上である場合に警告情報を出力する、請求項６又は７に記載の情報処理装置。
  9. 　コンピュータによって実行される制御方法であって、
    　印加位置を変えながら構造物に荷重を加えることで生じた前記構造物のたわみの観測結果に関する観測情報を取得する取得ステップと、
    　前記観測情報を用い、それぞれ異なる複数の前記印加位置について、前記印加位置から前記たわみの量を算出する関数の２階微分値又は前記関数の３階微分値を算出する算出ステップと、
    　前記２階微分値の変化量の符号の変化、又は前記３階微分値の符号の変化に基づいて、前記たわみの観測位置を特定する特定ステップと、を有し、
    　前記観測情報は、それぞれ異なる複数の前記印加位置、及び各前記印加位置に対応する前記たわみの量を示す、制御方法。
  10. 　前記関数は弾性曲線方程式から導出することができる、請求項９に記載の制御方法。
  11. 　前記算出ステップにおいて、前記関数の２階微分値の変化量を算出し、
    　前記特定ステップにおいて、対応する前記印加位置の順にソートした場合に隣接してなおかつ符号が互いに異なる２つの前記２階微分値の変化量を特定し、前記特定した２つの２階微分値の変化量それぞれに対応する前記印加位置のいずれか一方又は双方に基づいて、前記たわみの観測位置を特定する、請求項９又は１０に記載の制御方法。
  12. 　前記算出ステップにおいて、前記関数の２階微分値の変化量を算出し、
    　前記特定ステップにおいて、
    　　前記印加位置とその印加位置における前記２階微分値との組み合わせを、その印加位置における２階微分値の変化量が正の値であるグループと、その印加位置における２階微分値の変化量が負の値であるグループとに分け、
    　　前記グループごとに回帰直線を算出し、
    　　前記算出した回帰直線の交点における前記印加位置を、前記たわみの観測位置として特定する、請求項９又は１０に記載の制御方法。
  13. 　前記算出ステップにおいて、前記関数の３階微分値を算出し、
    　前記特定ステップにおいて、対応する前記印加位置の順にソートした場合に隣接してなおかつ符号が互いに異なる２つの前記３階微分値を特定し、前記特定した２つの３階微分値それぞれに対応する前記印加位置のいずれか一方又は双方に基づいて、前記たわみの観測位置を特定する、請求項９又は１０に記載の制御方法。
  14. 　前記特定した観測位置と過去の観測位置との差分を算出し、前記算出した差分を示す出力情報を出力する出力ステップを有する、請求項９乃至１３いずれか一項に記載の制御方法。
  15. 　複数の観測それぞれについて特定された観測位置のばらつきを表す統計値を算出し、前記算出した統計値を示す出力情報を出力する出力ステップを有する、請求項９乃至１３いずれか一項に記載の制御方法。
  16. 　前記出力ステップにおいて、前記特定した観測位置と過去の観測位置との差分が閾値以上である場合、又は複数の観測それぞれについて特定された観測位置のばらつきを表す統計値が閾値以上である場合に警告情報を出力する、請求項１４又は１５に記載の制御方法。
  17. 　請求項９乃至１６いずれか一項に記載の制御方法の各ステップをコンピュータに実行させるプログラム。
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