JP2018120512A - 土木・建築構造物の維持管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】維持管理の対象となる土木・建築構造物と、土木・建築構造物の当該位置に対応する土木・建築構造物の維持管理に必要な情報との関連付けを正確かつ簡易に行うことができる土木・建築構造物の維持管理システムを提供すること。【解決手段】位置検出手段２によって検出された土木・建築構造物１の位置に対応する、記憶手段に土木・建築構造物１の位置情報と共に記録しておいた土木・建築構造物１の維持管理に必要な投影情報を、投影手段３によって記憶手段から取り出し、土木・建築構造物１に投影する。【選択図】図１

Description

本発明は、土木・建築構造物の維持管理システムに関するものである。

従来、トンネル、橋梁、建築物等の土木・建築構造物の維持管理は、作業者が、施工時から現在に至るまでに蓄積された当該土木・建築構造物の維持管理に必要な情報、例えば、施工データや管理データ等の調書を見ながら点検を行い、必要に応じて、補修や補強工事を行うのが一般的であった。

一方、近年の情報機器の進化に伴い、例えば、サーバにトンネルの維持管理に必要な情報を、当該トンネルの位置情報と共に記録しておき、トンネルの位置検出手段によって検出されたトンネルの当該位置に対応する情報を、タブレット端末に出力したり、新たな情報をサーバに記録するようにしたトンネルの維持管理システムが提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。

榎谷祐輝（外３名）、「ＩＣＴによる地下鉄トンネル維持管理システムの構築」、トンネルと地下、土木工学社、２０１６年１０月、第５５４号、第４７巻、第１０号、ｐ．４１−４５

ところで、上記のトンネルの維持管理システムにおいては、点検等の際に、トンネルの当該位置に対応するトンネルの維持管理に必要な情報を、タブレット端末に出力することにより、作業者が現場で当該位置の情報を入手し、トンネルの維持管理を行うことができるという利点がある。
その反面、トンネルは、維持管理の対象範囲が大きく、かつ、長期間の使用により経年変化しているため、維持管理を行う対象となるトンネルと、タブレット端末に出力される情報との関連付けに手数を要するという問題があった。

本発明は、上記のトンネルの維持管理システムの有する問題点に鑑み、維持管理の対象となる土木・建築構造物と、土木・建築構造物の当該位置に対応する土木・建築構造物の維持管理に必要な情報との関連付けを正確かつ簡易に行うことができる土木・建築構造物の維持管理システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の土木・建築構造物の維持管理システムは、土木・建築構造物の維持管理に必要な投影情報を、当該土木・建築構造物の位置情報と共に記録する記憶手段と、土木・建築構造物の位置検出手段と、該位置検出手段によって検出された土木・建築構造物の位置に対応する投影情報を、記憶手段から取り出し、土木・建築構造物に投影する投影手段とからなることを特徴とする。

この場合において、前記投影手段にウェアラブル端末及び／又はタブレット端末を用い、投影情報を土木・建築構造物に間接的に表示するようにすることができる。

また、前記投影手段にプロジェクタを用い、投影情報を土木・建築構造物に直接的に表示するようにすることができる。

また、前記土木・建築構造物にマーカを設定しておき、投影する際にマーカと投影情報の基準点とを随時合致させるようにすることができる。

本発明の土木・建築構造物の維持管理システムによれば、点検等の際に、位置検出手段によって検出された土木・建築構造物の位置に対応する、記憶手段に土木・建築構造物の位置情報と共に記録しておいた土木・建築構造物の維持管理に必要な投影情報を、投影手段によって記憶手段から取り出し、土木・建築構造物に投影することにより、維持管理の対象となる土木・建築構造物と、土木・建築構造物の当該位置に対応する土木・建築構造物の維持管理に必要な情報との関連付けを正確かつ簡易に行うことができ、作業者が現場で当該位置の土木・建築構造物の維持管理に必要な正確な情報を入手し、当該土木・建築構造物の確実な維持管理を行うことができる。

また、前記投影手段にウェアラブル端末及び／又はタブレット端末を用い、投影情報を土木・建築構造物に間接的に表示するようにすることにより、土木・建築構造物の維持管理に必要な投影情報を、土木・建築構造物に簡易に表示することができる。

また、前記投影手段にプロジェクタを用い、投影情報を土木・建築構造物に直接的に表示するようにすることにより、土木・建築構造物の維持管理に必要な投影情報を、土木・建築構造物に複数の作業者が視認できるように表示することができる。

また、前記土木・建築構造物にマーカを設定しておき、投影する際にマーカと投影情報の基準点とを随時合致させるようにすることにより、投影情報を土木・建築構造物の正確な位置に表示することができる。

本発明の土木・建築構造物の維持管理システムをトンネルの維持管理に適用した例を示す説明図である。 同投影情報の表示例を示す説明図である。 本発明の土木・建築構造物の維持管理システムを橋梁の維持管理に適用した例を示す説明図である。

以下、本発明の土木・建築構造物の維持管理システムの実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図２に、本発明の土木・建築構造物の維持管理システムをトンネルの維持管理に適用した例を示す。
この土木・建築構造物の維持管理システムは、土木・建築構造物１の維持管理に必要な投影情報を、当該土木・建築構造物１の位置情報と共に記録する記憶手段と、土木・建築構造物１の位置検出手段２と、該位置検出手段２によって検出された土木・建築構造物１の位置に対応する投影情報を、記憶手段から取り出し、土木・建築構造物１に投影する投影手段３とから構成するようにしている。

この場合において、土木・建築構造物１の維持管理に必要な投影情報には、施工データや管理データがある。より具体的には、施工データには、当初設計資料、工事中及び工事終了時の施工記録（コンクリート打設記録、圧縮強度等の品質管理記録、地山等の計測記録、地山状況を示した切羽観察記録、出来形記録、ひび割れ調査票等）、管理データには供用後の施工記録（構造物の点検調査結果、補修補強調書等）があり、２次元又は３次元のデータで構成される。

記憶手段には、サーバ（クラウドサーバを含む。）のほか、パソコン等のコンピュータ（ウェアラブルコンピュータを含む。）を用いることができ、本実施例においては、土木・建築構造物１にこれらの投影情報及び位置情報を登録したＱＲコード（登録商標）４を設置し、ＱＲコード（登録商標）４をウェアラブル端末で読み取ることで、投影情報及び位置情報を投影手段３によって土木・建築構造物１に投影するようにしている。

位置検出手段２には、土木・建築構造物１の該当位置に設置した、ビーコンのほか、上記ウェアラブルコンピュータや投影手段３に用いるウェアラブル端末やタブレット端末に内蔵されたカメラセンサ、慣性センサ（ジャイロ）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、上記ＱＲコード（登録商標）４等を用いることができる。

投影手段３には、メガネ型ウェアラブル端末を用い、投影情報を土木・建築構造物１に間接的に表示するようにすることができる。
これにより、土木・建築構造物１の維持管理に必要な投影情報を、土木・建築構造物１に簡易に表示することができる。

なお、投影手段３には、メガネ型ウェアラブル端末のほか、各種ウェアラブル端末やタブレット端末（スマートフォンを含む。）を用い、これらの表示部に土木・建築構造物１の維持管理に必要な投影情報を映し出した状態で、土木・建築構造物１と重ね合わせることにより表示することができる。
また、投影手段３には、プロジェクタを用い、投影情報を土木・建築構造物に直接的に表示するようにすることができる。
これらにより、土木・建築構造物１の維持管理に必要な投影情報を、土木・建築構造物１に一人又は複数の作業者が視認できるように表示することができる。

ここで、図１は、投影情報５としてひび割れの状態を、また、図２は、投影情報として地質展開図を、土木・建築構造物１に表示した例を示す。

ところで、投影情報を土木・建築構造物１の正確な位置に表示するために、土木・建築構造物１にマーカ（基準点）を設定しておき、投影する際にこのマーカと投影情報の基準点とを随時合致させることにより、両者の位置ずれを防止することができる。
ここで、土木・建築構造物１に設定するマーカ（基準点）は、人為的にマーカを設けるほか、土木・建築構造物１の構成部位、例えば、トンネルの場合は、目地１１等をマーカ（基準点）として用いることができる。
また、マーカと投影情報の基準点とを合致させる操作は、作業者が人為的に行うほか、自動的に行うようにすることもできる。さらに、静止状態だけでなく、作業者が歩行や車両等に搭乗して移動する場合には、自動追従するようにすることもできる。

この土木・建築構造物の維持管理システムは、上記のトンネルの維持管理のほか、橋梁、建築物等の土木・建築構造物の維持管理に広く用いることができる。
具体的には、図３に示すように、橋梁の維持管理に適用する場合には、位置検出手段２に、ＧＰＳ、ＧＮＳＳ等を用いることができる。

以下、この土木・建築構造物１の維持管理システムの具体的な運用方法について説明する。
土木・建築構造物１は、工事完了時にひび割れ調査や不具合箇所の補修を行い、発注者に引き渡される。その後、発注者は日常点検や定期点検等を継続的に行いながら、必要に応じて、補修補強工事を行う。
しかし、土木・建築構造物１の複雑化、暗所等の施工条件下において、既存調書と見比べながら点検調査を行わなければならないため、ひび割れの進展や発生状況、発生原因を見落とすおそれがあった。
これに対処するため、ひび割れや変状等の不具合箇所や補修箇所、当初設計資料、工事中及び工事後の施工記録等を予め記憶手段に２次元又は３次元の土木・建築構造物１の維持管理に必要な投影情報として記録しておき、この投影情報を、位置検出手段２（ビーコン、ウェアラブルコンピュータや投影手段３に用いるウェアラブル端末やタブレット端末に内蔵されたカメラセンサ、慣性センサ（ジャイロ）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＱＲコード（登録商標）４、ＧＰＳ、ＧＮＳＳ等）を使用して土木・建築構造物１の位置を特定し、投影手段３（ウェアラブル端末、タブレット端末、プロジェクタ等）によって土木・建築構造物１をスクリーンとして投影することで、前回までの不具合箇所の位置や規模を確認するとともに、不具合等との因果関係を現場で直接特定することができる。
これにより、トンネルのように排ガス等で汚れた構造物や暗所での点検調査において、前回からのひび割れの進展や補修箇所を容易に発見できる。
また、施工データ等の土木・建築構造物１の維持管理に必要な投影情報を土木・建築構造物１をスクリーンとして投影することで、点検調査や補修工事のさらなる効率化を図ることができる。
また、土木・建築構造物１の施工中に施工データ（事前設計資料、坑内観察調査結果、計測結果、地山前方探査結果、地質展開図等の２次元及び３次元データ）を随時小型コンピュータに登録していき、地山崩落や変状、突発湧水発生時等に現地に投影することで、これらの発生原因を特定でき、迅速な対応を可能にすることができる。

以下、この土木・建築構造物１の維持管理システムのより具体的な運用方法について説明する。
まず、事前に、トンネル施工データ（２次元データ：設計及び実施支保パターン、坑内観察調査結果、計測結果、覆工施工記録等、３次元データ：ひび割れ調書、地質展開図、湧水展開図、地山前方探査結果、補助工法等）をウェアラブル端末やタブレット端末等の小型コンピュータに登録する。

（１）ＱＲコード（登録商標）４を使用する場合
トンネル坑内の覆工側壁部等に覆工１〜２ＢＬ（１ＢＬ＝約１０ｍ）毎にＱＲコード（登録商標）４を設置する。
事前にＱＲコード（登録商標）４に、トンネル任意の位置における３次元データをリンクさせておき、ウェアラブル端末やタブレット端末でＱＲコード（登録商標）を読み込んでこれらの３次元データを呼び出す。
カメラセンサで覆工の目地形状を認識させ（以下、「空間認識技術」という。）、呼び出した３次元データとトンネル坑内との位置を合致させて投影する。
作業者の移動中は、常時、この空間認識技術により覆工目地形状を認識させ、ウェアラブル端末やタブレット端末に内蔵された慣性センサ（ジャイロ）を併用しながらトンネル坑内に３次元データを合致させて投影する。
必要に応じて、登録しておいた２次元データをトンネル坑内の任意の位置で呼び出す。

（２）ビーコンを使用する場合
ビーコンは、ＧＰＳ、ＧＮＳＳ等の電波の届かないトンネル坑内における位置検知に適している。
トンネル坑内の覆工側壁部に１０〜３０ｍ毎にビーコンを設置する。
ウェアラブル端末やタブレット端末のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）機能を利用し、作業者の位置での３次元データを呼び出す。
カメラセンサで覆工の目地形状を認識させ、呼び出した３次元データとトンネル坑内との位置を合致させて投影する。
作業者の移動中は、常時、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）機能と空間認識技術、ウェアラブル端末やタブレット端末に内蔵された慣性センサ（ジャイロ）を併用しながらトンネル坑内に３次元データを高精度で合致させて投影する。
必要に応じて、登録しておいた２次元データをトンネル坑内の任意の位置で呼び出す。

これらの技術により、例えば、点検調査時に構造物のひび割れや漏水を発見した場合に、前回の３次元データ（ひび割れ調書等）と比較することでその進展状況を確認したり、近傍の３次元データ（地質展開図、湧水展開図、地山前方探査結果、補助工法等）や２次元データ（設計及び実施支保パターン、坑内観察調査結果、計測結果、覆工施工記録等）等の施工データを呼び出すことで現地において容易に不具合の発生原因を推定することが可能になる。

このように、土木・建築構造物１の維持管理システムによれば、点検等の際に、位置検出手段２によって検出された土木・建築構造物１の位置に対応する、記憶手段に土木・建築構造物１の位置情報と共に記録しておいた土木・建築構造物の維持管理に必要な投影情報を、投影手段３によって記憶手段から取り出し、土木・建築構造物１に投影することにより、維持管理の対象となる土木・建築構造物１と、土木・建築構造物１の当該位置に対応する土木・建築構造物１の維持管理に必要な情報との関連付けを正確かつ簡易に行うことができ、作業者が現場で当該位置の土木・建築構造物１の維持管理に必要な正確な情報を入手し、当該土木・建築構造物１の確実な維持管理を行うことができる。

以上、本発明の土木・建築構造物の維持管理システムについて、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の土木・建築構造物の維持管理システムは、維持管理の対象となる土木・建築構造物と、土木・建築構造物の当該位置に対応する土木・建築構造物の維持管理に必要な情報との関連付けを正確かつ簡易に行うことができることから、トンネル、橋梁、建築物等の土木・建築構造物の維持管理の用途に広く、好適に用いることができる。

１ 土木・建築構造物（トンネル、橋梁）
１１ 目地
２ 位置検出手段
３ 投影手段（メガネ型ウェアラブル端末）
４ ＱＲコード（登録商標）
５ 土木・建築構造物１に表示された投影情報

Claims (4)

1. 土木・建築構造物の維持管理に必要な投影情報を、当該土木・建築構造物の位置情報と共に記録する記憶手段と、
   土木・建築構造物の位置検出手段と、
   該位置検出手段によって検出された土木・建築構造物の位置に対応する投影情報を、記憶手段から取り出し、土木・建築構造物に投影する投影手段と
   からなることを特徴とする土木・建築構造物の維持管理システム。
2. 前記投影手段にウェアラブル端末及び／又はタブレット端末を用い、投影情報を土木・建築構造物に間接的に表示するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の土木・建築構造物の維持管理システム。
3. 前記投影手段にプロジェクタを用い、投影情報を土木・建築構造物に直接的に表示するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の土木・建築構造物の維持管理システム。
4. 前記土木・建築構造物にマーカを設定しておき、投影する際にマーカと投影情報の基準点とを随時合致させるようにしたことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の土木・建築構造物の維持管理システム。

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