JP2015025246A - 橋梁の稼働状況監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】橋梁の稼働状況情報が利用者端末に分かりやすく表示され、遠隔地の管理技術者が迅速かつ的確に稼働状況を把握できる橋梁の稼働状況監視システムを提供する。【解決手段】橋梁Ｋの稼働状況を検出する複数のセンサ２２からセンサ出力信号を逐次収集する監視装置１２を備える。センサ出力信号を解析して橋梁Ｋの稼働状況情報を作成し蓄積するシステム管理センタ１６を備え、監視装置１２がデータ収集用ネットワーク１４を介して接続される。システム管理センタ１６と、稼働状況情報を受信又は閲覧するための利用者端末２０とが、利用者用ネットワーク１８を介して接続される。システム管理センタ１６は、作成した稼働状況情報を、時間軸が共通の１つのグラフに重ね書きして利用者端末２０に表示させる。【選択図】図１

Description

本発明は、橋梁の稼働状況を観測したデータ情報を、遠隔地の利用者（管理技術者等）に提供するための橋梁の稼働状況監視システムに関する。

従来、特許文献１に開示されているように、監視対象の橋梁に取り付けたセンサの出力を電気信号（センサ出力信号）に変換する計測ユニットと、センサ出力信号を解析して稼働状況情報を作成するデータ解析用コンピュータとが所定のネットワークを介して接続された計測システムがあった。センサは、橋梁の稼働状況を検出するためもので、例えば、歪み検出センサ、変位検出センサ、温度検出センサ、風速検出センサ等が例示されている。

また、上記の構成に加え、遠隔地の利用者が上記の稼働状況情報を閲覧できるようにするため、上記のデータ解析用コンピュータと利用者端末とをインターネット等を介して接続した他の計測システムも実用化されている。

特開２００６−１４６３４７号公報

遠隔地の管理技術者は、橋梁の稼働状況情報を適宜のタイミングで取得し、例えば、「橋梁が危険な状態に達したので緊急措置を行う」や、「橋脚に異常が発生する兆候がみられるので監視を強化する」等の判断を行う。前者のような判断については、「亀裂変位が一定の基準値を超えたか否か」のような方法で明快に判断することが可能である。しかし、後者の「異常が発生する兆候であるか否か」などの判断は微妙であり、様々な稼働状況情報（特定部分の応力、歪み量、亀裂長さの変位、環境温度など）を総合的に把握する必要がある。特に、複数種類の稼働状況情報の相互関係を細かくチェックした上で、経験則も考慮して判断されることが多い。

しかし、従来の計測システムは、管理技術者に稼働状況情報を提供する際の形式について、分かりやすさという観点で考慮が十分ではなく、管理技術者が状況を把握しやすい形式で情報提供されることが求められていた。

本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、橋梁の稼働状況情報が利用者端末に分かりやすく表示され、遠隔地の管理技術者等が迅速かつ的確に稼働状況を把握できる橋梁の稼働状況監視システムを提供することを目的とする。

本発明は、監視対象の橋梁の稼働状況を検出する複数のセンサからセンサ出力信号を逐次収集する監視装置と、前記複数のセンサ出力信号を解析して前記橋梁の稼働状況情報を作成し蓄積するシステム管理センタとがデータ収集用ネットワークを介して接続され、前記システム管理センタと、前記稼働状況情報を受信又は閲覧するための利用者端末とが利用者用ネットワークを介して接続され、前記システム管理センタは、作成した前記稼働状況情報を、時間軸が共通の１つのグラフに重ね書きして前記利用者端末に表示させる橋梁の稼働状況監視システムである。

前記システム管理センタは、前記利用者端末を通じて利用者が選択した複数種類の前記稼働状況情報を、時間軸が共通の１つのグラフに重ね書きして前記利用者端末に表示させることが好ましい。

前記重ね書きされる稼働状況情報は、前記橋梁の環境温度の経時変化、及びその橋梁の部分に加わる応力の経時変化であることが好ましい。前記橋梁の環境温度の経時変化、及びその橋梁の部分に生じる歪み量の経時変化でもよい。前記橋梁の環境温度の経時変化、及びその橋梁の部分に生じる亀裂変位の経時変化でもよい。

本発明の橋梁の稼働状況監視システムによれば、監視対象の橋梁について、複数種類の稼働状況情報が、時間軸が共通の１つのグラフに重ね書きされて相互関係が視覚的に分かりやすい形式で提供されるので、管理技術者等が迅速かつ的確に状況把握することができる。

特に、橋梁の特定部分の応力を環境温度、歪み量と環境温度、亀裂変位と環境温度の組み合わせを重ねて表することは、「橋脚に異常が発生する兆候であるか否か」を判断する際に有用であり、利用者が入力端末を通じて組み合わせを選択できるようにすれば、さらに便利になる。

本発明の橋梁の稼働状況監視システムの一実施形態におけるシステム構成を示すブロック図である。 利用者端末に表示された複数種類の稼働状況情報の表示画面を示す図である。 利用者端末に表示された複数種類の稼働状況情報の他の表示画面を示す図である。

以下、本発明の橋梁の稼働状況監視システムの一実施形態について、図面に基づいて説明する。この実施形態の稼働状況監視システム１０は、図１に示すように、橋梁Ｋごとに設けられた監視装置１２、複数の監視装置１２がデータ収集用ネットワーク１４を介して接続されているシステム管理センタ１６、システム監視センタ１６に利用者用ネットワーク１８を介して接続されている複数の利用者端末２０を備えている。

監視装置１２は、監視対象の橋梁Ｋの各所に取り付けられ、稼働状況を検出する複数種類のセンサ２２（２２ａ〜２２ｇ）と、センサ２２が出力する電気信号（センサ出力信号）をセンサ用ネットワーク２４を通じて逐次収集する装置本体２６とで構成されている。センサ２２は、橋体の特定部分に加わる応力を検出する応力センサ２２ａ、歪み量を検出する歪み量センサ２２ｂ、コンクリート等に生じた亀裂変位を検出する亀裂変位計２２ｃ、環境の温度（周囲温度又はコンクリート等の表面温度）を検出する環境温度計２２ｄ、橋梁付近の風を検出する風速・風向計２２ｅ等である。

装置本体２６は、センサ２２と通信を行う通信用サーバ２６ａ、収集したセンサ出力信号を管理又は保存するデータロガ等の計測データ管理部２６ｂ、太陽光発電等によって装置本体２６に動作用の電源を供給する電源供給部２６ｃで構成されている。センサ用ネットワーク２４は、橋梁Ｋの離れた位置に取り付けられた複数のセンサ２２と装置本体２６を結ぶため、ワイヤレスのネットワークであることが好ましく、例えば、近距離無線通信規格の１つであるZIGBEE（登録商標）等が好適である。

システム管理センタ１６は、橋梁Ｋの稼働状況を遠隔地で集中管理するための施設であり、データ収集サーバ１６ａ、データ解析部１６ｂ、データ提供サーバ１６ｃを備えている。データ収集サーバ１６ａは、データ収集用ネットワーク１４を通じて監視装置１２からセンサ出力信号を収集する。データ収集用ネットワーク１４は、移動体通信システムであるフォーマ（登録商標）等の遠距離無線網が好適である。

データ解析部１６ｂは、収集したセンサ出力信号に基づいて各種の演算処理を行い、各橋梁Ｋの稼働状況情報を作成する。稼働状況情報は、演算処理によって得られた橋梁Ｋの部分に加わる応力の大きさ・方向、歪みの大きさ・方向、橋梁Ｋの部分に生じる亀裂変位、橋梁Ｋの環境温度、橋梁Ｋの近傍の風速・風向等のデータであり、データ個々に計測日時が付され、図示しない記憶装置に格納される。

データ提供サーバ１６ｃは、利用者端末２０を使用する利用者に対して稼働状況情報を提供するための処理を行う。利用者端末２０は、橋梁Ｋの稼働状況を遠隔地で取得したい管理技術者等が使用する端末装置であり、利用者の自宅のパソコンや携帯用のタブレット端末等である。利用者端末２０は、インターネット等の利用者用ネットワーク１８を通じてシステム管理センタ１６に接続され、データ提供サーバ１６ｃとの間で双方向通信を行うことができる。データ提供サーバ１６ｃは、例えば、利用者端末２０に向けて、所定の稼働状況情報を定期送信したり、利用者の要求に応じて稼働状況情報を閲覧可能にしたりする。

ここでは、データ収集用ネットワーク１４と利用者用ネットワーク１８とは分けてある。これは、システムのセキュリティ性を考慮したもので、不正目的の利用者がシステムへの侵入を試みた場合でも、データ提供サーバ１６ｃの側で一括阻止することができる。

次に、利用者端末２０に表示される稼働状況情報の形式について説明する。利用者端末２０の表示画面は、様々な形式を選択することができる。例えば、図２に示す表示画面は、橋梁Ｋの１つである「○○県△△橋」の稼働状況情報を表示したもので、Ａ点に生じたコンクリート亀裂の変位の経時変化と、Ｂ点に生じたコンクリート亀裂の変位の経時変化の２つのデータを別々のグラフに表している。２つのデータを見ると、全体として、亀裂変位がプラスからマイナスに変化するサイクル（１日で１サイクル）があり、中心値がほぼ一定に維持されていることが分かる。また、「５月８日」だけ、Ａ，Ｂ点のデータの変化が小さくなっており、「５月９日」のＡ点のデータだけ、鋭いピーキングが発生していることが分かる。

図２のように複数種類のデータのグラフを別々に表すると、個々のデータの変化が非常に見やすいという利点がある。しかし、「５月８日」「５月９日」のように通常と異なる挙動があった場合に、橋脚に異常が発生する兆候なのか、あるいは計測誤差（又はノイズデータ）なのかを判断するのは難しい。

図３に示す表示画面は、上記のＡ，Ｂ点の亀裂変位の経時変化と、環境温度の経時変化の３つのデータを時間軸が共通の１つのグラフに重ね書きして表している。３つのデータを見ると、Ａ，Ｂ点の亀裂変位のデータは、全体としてほぼ相似形であり、増減の位相も同じであることが分かる。また、環境温度が上昇すると亀裂変位がマイナス方向に変化し、環境温度が低下すると亀裂変位がプラス方向に変化しており、概ね逆位相の関係になっていることが分かる。これは、コンクリート等の構造物の温度による膨張収縮によるものである。

図３のように表示すると、３つのデータの相互関係が視覚的に把握しやすいという利点がある。特に、環境温度のデータが含まれているので、例えば、「５月８日」に亀裂変位のデータの変化が小さくなっている点について、この日は環境温度の変化も小さくなっていることから、橋脚に異常が発生する兆候である可能性は低い（正常である）と判断できる。また、「５月９日」にＡ点の亀裂変位のデータだけ鋭いピーキングが発生している点については、Ｂ点のデータ及び環境温度のデータに同様の変化が見られないこと、その後はＡ，Ｂ点のデータがほぼ相似形になっていることから、計測誤差（又はノイズデータ）である可能性が高いと判断できる。

なお、図３の表示画面は、亀裂変位と環境温度を組み合わせて表示した例を示しているが、利用者の要求により、システム管理センタ１６に蓄積された稼働状況情報の中の任意のデータを組み合わせて表示させることができる。特に、応力と環境温度の組み合わせ、歪み量と環境温度の組み合わせは、上述したのと同様に、「橋脚に異常が発生する兆候であるか否か」を判断する際に有用である。また、亀裂変位、応力、歪み量及び環境温度の４つを同時に組み合わせても構わない。

以上説明したように、橋梁の稼働状況監視システム１０によれば、監視対象の橋梁Ｋについて、複数種類の稼働状況情報が、時間軸が共通の１つのグラフに重ね書きされて相互関係が視覚的に分かりやすい形式で提供されるので、管理技術者等が迅速かつ的確に状況把握することができる。

なお、本発明の本発明の橋梁の稼働状況監視システムは、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、橋梁の稼働状況を検出するセンサの種類は自由であり、図1に例示した各センサ２２ａ〜２２ｅ以外のセンサを使用してもよい。また、図３のように１つのグラフに重ね書きする稼働状況情報の組み合わせとしては、上記の３通り以外にも、振動変位と風速・風向の組み合わせ、橋脚に設置された各種ケーブルの張力と環境温度の組み合わせが好適であり、データ間に一定の相関があるもの同士を組み合わせるとよい。

１０ 橋梁の稼働状況監視システム
１２ 監視装置
１４ データ収集用ネットワーク
１６ システム管理センタ
１８ 利用者用ネットワーク
２０ 利用者端末
２２，２２ａ〜２２ｅ センサ
２４ センサ用ネットワーク
２６ 装置本体
Ｋ 橋梁

Claims (5)

1. 監視対象の橋梁の稼働状況を検出する複数のセンサからセンサ出力信号を逐次収集する監視装置と、前記複数のセンサ出力信号を解析して前記橋梁の稼働状況情報を作成し蓄積するシステム管理センタとがデータ収集用ネットワークを介して接続され、前記システム管理センタと、前記稼働状況情報を受信又は閲覧するための利用者端末とが利用者用ネットワークを介して接続され、前記システム管理センタは、作成した前記稼働状況情報を、時間軸が共通の１つのグラフに重ね書きして前記利用者端末に表示させることを特徴とする橋梁の稼働状況監視システム。
2. 前記システム管理センタは、前記利用者端末を通じて利用者が選択した複数種類の前記稼働状況情報を、時間軸が共通の１つのグラフに重ね書きして前記利用者端末に表示させる請求項１記載の橋梁の稼働状況監視システム。
3. 前記重ね書きされる稼働状況情報は、前記橋梁の環境温度の経時変化、及びその橋梁の部分に加わる応力の経時変化である請求項１又は２記載の橋梁の稼働状況監視システム。
4. 前記重ね書きされる稼働状況情報は、前記橋梁の環境温度の経時変化、及びその橋梁の部分に生じる歪み量の経時変化である請求項１又は２記載の橋梁の稼働状況監視システム。
5. 前記重ね書きされる稼働状況情報は、前記橋梁の環境温度の経時変化、及びその橋梁の部分に生じる亀裂変位の経時変化である請求項１又は２記載の橋梁の稼働状況監視システム。