JP2018179535A - Soundness monitoring system and soundness monitoring method - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a soundness monitoring system that reduces the burden of continuously monitoring the soundness of bridges and improves the accuracy of soundness assessment.SOLUTION: The soundness monitoring system includes monitoring devices 4A to 4C installed on each pier of a bridge and a soundness evaluation device. Each of the monitoring devices 4A to 4C includes an acceleration sensor 45 for measuring fine movement at all times of each pier, an analysis unit 46 for calculating a power spectrum area ratio of each bridge on the basis of measurement data, a storage unit 47, a communication unit 48, and a power supply unit 49 that supplies power to each of the acceleration sensor 45 and the analysis unit 46. The soundness evaluation device calculates a difference in power spectrum area ratio between any two of the monitoring devices 4A to 4C.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、橋脚の健全度をモニタリングする健全度モニタリングシステム及び健全度モニタリング方法に関する。   The present invention relates to a soundness monitoring system and a soundness monitoring method for monitoring the soundness of a bridge pier.

一般に、河川等にかけられる橋梁では、局所洗掘や川底低下等によって橋脚の安定性に関する健全度が低下する。このため、従来、橋脚を重錘によって打撃し、その衝撃による振動をセンサ等で測定し、振動の固有振動数の変化によって橋脚の健全度を評価することが行われている（例えば特許文献１）。しかし、このような従来の方法では、大掛かりな装置と多くの人手とを必要とするため、継続的な監視の手法として負担が大きい。   In general, in bridges that can be applied to rivers, etc., the soundness of the stability of the bridge piers is reduced due to local scouring and river basin lowering. For this reason, conventionally, the bridge pier is hit with a weight, the vibration due to the shock is measured by a sensor or the like, and the soundness of the bridge pier is evaluated by the change of the natural frequency of the vibration (for example, patent document 1) ). However, such a conventional method requires a large-scaled apparatus and a large amount of manpower, and thus is burdensome as a continuous monitoring method.

そこで、近年では、風や水流による橋脚の常時微動を測定することによって、橋脚の健全度を評価する新たな方法が検討されている（例えば特許文献２及び特許文献３）。この方法では、橋脚の常時微動を加速度センサで測定し、振動数毎の振動の大きさを示す波形であるパワースペクトルを算出する。そして、パワースペクトルの所定範囲の波形面積と当該所定範囲のうちの低振動数域の波形面積との割合であるパワースペクトル面積比を算出する。このパワースペクトル面積比は、橋脚の固有振動数との相関関係を示すため、橋脚の健全度を示す指標として利用可能である。
具体的には、特許文献２には、橋脚に設置されて当該橋脚の常時微動を測定し、健全度の指標としてのパワースペクトル面積比を算出する状態監視システムが開示されている。この状態監視システムは、算出したパワースペクトル面積比をＳＤカード等の記録媒体に記録する。
特許文献３には、橋脚に設置された状態監視システムとの通信を行う健全度予測装置が開示されている。この健全度予測装置は、状態監視システムから送信された橋脚の常時微動の測定データを受信し、受信した測定データに基づいて健全度の指標としてのパワースペクトル面積比を算出する。 Therefore, in recent years, a new method of evaluating the soundness of a bridge pier has been studied by measuring the regular fine movement of the bridge pier by wind and water flow (for example, Patent Document 2 and Patent Document 3). In this method, the normal fine movement of the bridge pier is measured by the acceleration sensor, and a power spectrum which is a waveform indicating the magnitude of vibration at each frequency is calculated. Then, a power spectrum area ratio, which is a ratio of the waveform area of the predetermined range of the power spectrum to the waveform area of the low frequency range of the predetermined range, is calculated. The power spectrum area ratio can be used as an index indicating the soundness of the bridge because it shows the correlation with the natural frequency of the bridge.
Specifically, Patent Document 2 discloses a state monitoring system which is installed on a bridge pier to measure the microtremors of the bridge pier and to calculate a power spectrum area ratio as an index of soundness. The condition monitoring system records the calculated power spectrum area ratio on a recording medium such as an SD card.
Patent Document 3 discloses a soundness prediction device that communicates with a state monitoring system installed on a bridge pier. The soundness prediction device receives measurement data of the steady movement of the bridge pier transmitted from the state monitoring system, and calculates a power spectrum area ratio as an indicator of the soundness based on the received measurement data.

特開２００７−５１８７３号公報JP 2007-51873 A 特開２０１５−２３０２０６号公報JP, 2015-230206, A 特開２０１７−３４１７号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2017-3417

近年頻繁に発生する河川の増水により、橋脚の健全度を継続的に監視するニーズが高まっており、このニーズに対応するため、より負担が少なく、かつ、より精度の高いモニタリング技術が求められている。
例えば、特許文献３では、状態監視システムが測定データを健全度予測装置に送信し、健全度予測装置が測定データに基づいてパワースペクトル面積比を算出している。ここで、測定データを送信する手段としては、無線通信が挙げられている。しかし、測定データは、生データであってデータ送信量が多くなるため、巡回時に無線受信するとしても、受信に要する時間が長くなり、手間となる。また、インターネット回線を通じて測定データを送信する環境を整えることも考えられるが、やはりデータ送信量が多くなるため、回線使用料のコストが高くなる。
また、特許文献２，３では、測定データに環境ノイズの影響が含まれてしまう。具体的には、橋脚は、温度変化によって、強度、荷重、及び拘束力等の構造的な特性が変化するため、橋脚の常時微動は、周囲の気温によって影響を受ける。また、橋脚の常時微動は、橋脚が設けられた河川の水位によっても影響を受ける。気温や水位などの環境因子は、季節や突発的な気象現象によって変動する。よって、橋脚を長期にわたって継続的に監視する場合、測定データに含まれる環境ノイズの影響が大きくなり、健全度評価の精度が低下する恐れがある。 The need for continuous monitoring of the soundness of the bridge piers is increasing due to the recent increase of rivers that occur frequently in recent years, and in order to respond to these needs, monitoring techniques with less burden and higher accuracy are required. There is.
For example, in Patent Document 3, the state monitoring system transmits measurement data to the soundness prediction device, and the soundness prediction device calculates the power spectrum area ratio based on the measurement data. Here, wireless communication is mentioned as a means to transmit measurement data. However, since measurement data is raw data and the amount of data transmission is large, even if it is wirelessly received at the time of traveling, the time required for reception becomes long and it takes time and effort. In addition, although it is conceivable to set up an environment for transmitting measurement data through the Internet, the cost of the line use fee also increases because the amount of data transmission also increases.
Moreover, in patent documents 2 and 3, the influence of environmental noise will be included in measurement data. Specifically, since the bridge pier changes structural characteristics such as strength, load, and restraining force, etc. due to temperature change, the microtremor of the bridge pier is influenced by the ambient temperature. In addition, the microtremors of the bridge piers are also affected by the water level of the river where the bridge piers are installed. Environmental factors such as temperature and water level fluctuate due to seasonal and sudden weather phenomena. Therefore, when the bridge pier is continuously monitored over a long period of time, the influence of environmental noise included in the measurement data becomes large, and the accuracy of soundness evaluation may be degraded.

本発明の目的は、橋脚の健全度を継続的に監視するための負担を低減し、かつ、健全度評価の精度を向上させることができる健全度モニタリングシステム及び健全度モニタリング方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a soundness level monitoring system and a soundness level monitoring method capable of reducing the burden for continuously monitoring the soundness level of a pier and improving the accuracy of soundness evaluation. is there.

本発明の健全度モニタリングシステムは、橋脚の健全度をモニタリングする健全度モニタリングシステムであって、橋梁を構成する複数の前記橋脚のうち、２つ以上の前記橋脚にそれぞれ設置されるモニタリング装置と、健全度評価装置とを備え、前記モニタリング装置は、前記橋脚の常時微動を測定する加速度センサと、前記加速度センサの測定データに基づいて、前記橋脚のパワースペクトル面積比を算出する解析部と、算出された前記パワースペクトル面積比を記憶する記憶部と、記憶された前記パワースペクトル面積比を出力する出力部と、前記加速度センサ及び前記解析部の各々に対して電力を供給する電力供給部と、を備え、前記健全度評価装置は、前記モニタリング装置から出力された前記パワースペクトル面積比を取得する取得部と、２つの前記モニタリング装置間の前記パワースペクトル面積比の差分を算出する差分算出部と、を備えることを特徴とする。   The soundness monitoring system according to the present invention is a soundness monitoring system for monitoring the soundness of a bridge pier, wherein the monitoring devices are respectively installed on two or more of the bridge piers among the plurality of bridge piers constituting the bridge; A soundness evaluation device, wherein the monitoring device includes an acceleration sensor for measuring the microtremor of the bridge, and an analysis unit for calculating a power spectral area ratio of the bridge based on measurement data of the acceleration sensor; A storage unit for storing the power spectrum area ratio, an output unit for outputting the stored power spectrum area ratio, a power supply unit for supplying power to each of the acceleration sensor and the analysis unit; And the soundness evaluation device acquires the power spectrum area ratio output from the monitoring device. And resulting unit, characterized in that it and a difference calculation unit for calculating a difference between the power spectrum area ratio between two of said monitoring device.

本発明では、各モニタリング装置において、加速度センサが橋脚の常時微動を測定し、その測定データを解析部に送信する。解析部は、橋脚の常時微動に基づいて、パワースペクトル面積比を算出し、記憶部に記憶させる。出力部は、記憶部に記憶されたパワースペクトル面積比を、外部に適宜出力する。すなわち、モニタリング装置からは、常時微動を測定した生データではなく、解析結果であるパワースペクトル面積比が出力されるため、データ送信量が少なくなる。このため、インターネット回線を用いずとも、無線通信等でデータ送信を手軽に行うことができる。これにより、インターネット回線の使用料がかからず、コストダウンを図ることができる。また、巡回時に無線通信する場合には、その受信時間が短縮される。
また、本発明では、橋梁を構成する複数の橋脚のうち、２つ以上の橋脚にそれぞれモニタリング装置が設置される。そして、健全度評価装置の差分算出部は、２つのモニタリング装置間のパワースペクトル面積比の差分を算出する。このパワースペクトル面積比の差分からは、各モニタリング装置が設置された各橋脚に同様に影響した環境ノイズ（気温や水位等の影響）が排除される。このため、当該差分に現れる変化は、片方の橋脚のみに生じた変化（局所洗掘など）に起因するものになる。よって、当該差分を健全度評価の指標とすることにより、継続的な監視における周囲の環境因子の影響を抑制することができ、橋脚の健全度をより高精度に評価することができる。
以上により、本発明の健全度モニタリングシステムによれば、橋脚の健全度を継続的に監視するための負担を低減し、かつ、健全度評価の精度を向上させることができる。 In the present invention, in each monitoring device, the acceleration sensor measures the microtremor of the bridge pier and transmits the measurement data to the analysis unit. The analysis unit calculates the power spectrum area ratio based on the regular micromotion of the bridge pier, and stores the power spectrum area ratio in the storage unit. The output unit appropriately outputs the power spectrum area ratio stored in the storage unit to the outside. That is, since the power spectrum area ratio which is an analysis result is output not from the raw data which always measured the fine movement from the monitoring device, the data transmission amount is reduced. Therefore, data transmission can be easily performed by wireless communication or the like without using the Internet line. As a result, it is possible to reduce the cost without using the Internet line. Moreover, in the case of wireless communication at the time of traveling, the reception time is shortened.
Further, in the present invention, the monitoring devices are respectively installed on two or more of the bridge piers constituting the bridge. Then, the difference calculation unit of the soundness evaluation device calculates the difference of the power spectrum area ratio between the two monitoring devices. From the difference of the power spectrum area ratio, environmental noises (effects of air temperature, water level, etc.) similarly affecting the bridge piers where the monitoring devices are installed are eliminated. For this reason, the change that appears in the difference is due to the change (such as local scouring) that occurs only on one of the bridge piers. Therefore, by using the difference as an indicator of the soundness level evaluation, the influence of surrounding environmental factors in continuous monitoring can be suppressed, and the soundness level of the bridge can be evaluated with higher accuracy.
As described above, according to the soundness level monitoring system of the present invention, the burden for continuously monitoring the soundness level of the bridge can be reduced, and the accuracy of soundness evaluation can be improved.

本発明の健全度モニタリングシステムにおいて、前記電力供給部は、電力を発電する太陽光パネルと、前記太陽光パネルが発電した電力を蓄電する蓄電池と、前記加速度センサ及び前記解析部の各々に対して前記蓄電池からの電力供給と前記太陽光パネルからの電力供給とを切り換える切換部と、を備えることが好ましい。
本発明によれば、太陽光パネルが発電した電力を利用して、加速度センサ及び解析部を動作させることができる。また、太陽光パネルで発電された電力のうち余剰の電力は自動的に蓄電池に送られ、夜間など太陽光パネルで発電ができない場合には、切換部によって蓄電池から電力をセンサ及び解析部に出力するようにできる。よって、バッテリの交換が不要となり、その手間及びコストが省略される。 In the soundness monitoring system according to the present invention, the power supply unit includes a solar panel that generates electric power, a storage battery that stores the electric power generated by the solar panel, and the acceleration sensor and the analysis unit. It is preferable to provide the switching part which switches the electric power supply from the said storage battery, and the electric power supply from the said solar panel.
According to the present invention, the acceleration sensor and the analysis unit can be operated using the power generated by the solar panel. In addition, surplus power among the power generated by the solar panel is automatically sent to the storage battery, and when the solar panel can not generate power at night, the switching unit outputs the power from the storage battery to the sensor and analysis unit You can do it. Therefore, it becomes unnecessary to replace the battery, and the labor and cost thereof can be omitted.

本発明の健全度モニタリングシステムにおいて、前記電力供給部は、バックアップ電池をさらに備え、前記切換部は、前記太陽光パネル及び前記蓄電池からの電力供給が不足する場合、前記バックアップ電池からの電力供給に切り換えることが好ましい。
このような構成によれば、長期にわたる日照不足が続き、太陽光パネル及び蓄電池によっては加速度センサ及び解析部等の消費電力を賄えない場合に、バックアップ電池の電力を利用することができる。これにより、測定データの欠損や解析データの送信に支障が出ることを防止できる。 In the soundness monitoring system of the present invention, the power supply unit further includes a backup battery, and the switching unit is configured to supply power from the backup battery when the power supply from the solar panel and the storage battery is insufficient. It is preferable to switch.
According to such a configuration, the power of the backup battery can be utilized when the solar panel and the storage battery can not cover the power consumption of the acceleration sensor, the analysis unit, and the like due to a long shortage of sunshine. As a result, it is possible to prevent the loss of measurement data and the transmission of analysis data from being hindered.

本発明の健全度モニタリングシステムにおいて、前記モニタリング装置の前記出力部は、前記健全度評価装置に前記パワースペクトル面積比を出力する無線通信手段を備えることが好ましい。
このような構成によれば、無線通信等でデータ送信を手軽に行うことができるため、前述したように、インターネット回線の使用料がかからず、コストダウンを図ることができる。また、出力部がパワースペクトル面積比を記録媒体（例えば、ＵＳＢメモリ）に出力するような場合と比べると、記録媒体を回収する手間が不要である。よって、橋脚の健全度をより簡易かつ低コストでモニタリングできる。 In the soundness level monitoring system of the present invention, the output unit of the monitoring device preferably includes a wireless communication unit that outputs the power spectrum area ratio to the soundness level evaluation device.
According to such a configuration, since data transmission can be easily performed by wireless communication or the like, as described above, it is possible to reduce the cost without using the Internet line. Further, compared with the case where the output unit outputs the power spectrum area ratio to the recording medium (for example, USB memory), the trouble of collecting the recording medium is unnecessary. Therefore, the soundness of the bridge pier can be monitored more simply and at lower cost.

本発明の健全度モニタリングシステムにおいて、前記モニタリング装置は、ユニット化されていることが好ましい。
このような構成によれば、複数の橋脚にモニタリング装置を設置するための手間や費用を低減させることができる。 In the soundness monitoring system of the present invention, the monitoring device is preferably unitized.
According to such a configuration, it is possible to reduce the time and effort for installing the monitoring device on a plurality of bridge piers.

本発明の健全度モニタリング方法は、橋脚の健全度をモニタリングする健全度モニタリング方法であって、橋梁を構成する複数の前記橋脚のうち、２つ以上の前記橋脚にそれぞれ設置されるモニタリング装置を用い、前記モニタリング装置は、前記橋脚の常時微動を測定する加速度センサと、前記加速度センサの測定データに基づいて、前記橋脚のパワースペクトル面積比を算出する解析部と、算出された前記パワースペクトル面積比を記憶する記憶部と、記憶された前記パワースペクトル面積比を出力する出力部と、前記加速度センサ及び前記解析部の各々に対して電力を供給する電力供給部と、を備えるものであり、前記モニタリング装置から出力された前記パワースペクトル面積比を取得する工程と、２つの前記モニタリング装置間の前記パワースペクトル面積比の差分を算出する工程と、を含むことを特徴とする。
このような方法によれば、前述した本発明の健全度モニタリングシステムと同様の効果を奏することができる。 The soundness monitoring method of the present invention is a soundness monitoring method for monitoring the soundness of a bridge pier, using a monitoring device respectively installed on two or more of the bridge piers among the plurality of bridge piers constituting the bridge. The monitoring device includes: an acceleration sensor that measures regular fine movement of the bridge; an analysis unit that calculates a power spectral area ratio of the bridge based on measurement data of the acceleration sensor; and the calculated power spectral area ratio And a power supply unit for supplying power to each of the acceleration sensor and the analysis unit. Acquiring the power spectrum area ratio output from the monitoring device, and between the two monitoring devices Calculating a difference between the serial power spectrum area ratio, characterized in that it comprises a.
According to such a method, the same effect as the soundness monitoring system of the present invention described above can be obtained.

本発明の一実施形態に係る健全度モニタリングシステムを示す模式図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic diagram which shows the soundness level monitoring system which concerns on one Embodiment of this invention. 前記実施形態のモニタリング装置の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the monitoring apparatus of the said embodiment. 前記実施形態の健全度評価装置の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the soundness level evaluation apparatus of the said embodiment. パワースペクトルの例を示すグラフ。The graph which shows the example of a power spectrum. パワースペクトル面積比の経時変化を示すグラフ。The graph which shows a time-dependent change of power spectrum area ratio. パワースペクトル面積比と気温との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between power spectrum area ratio and temperature. 気温補正されたパワースペクトル面積比と水位との経時変化を示すグラフ。The graph which shows a time-dependent change of the power spectrum area ratio and the water level which were temperature-corrected.

以下、本発明に係る一実施形態について、図面に基づいて説明する。
［健全度モニタリングシステムの構成］
図１に示すように、本実施形態に係る健全度モニタリングシステム１は、河川２にかけられた橋梁３について、その橋脚３１〜３３の健全度をモニタリングするものである。
なお、本実施形態では、橋梁３の橋脚の例として、岸辺の陸地２１に設けられた橋脚３１と、河川２内に設けられ、川底２２に支持される橋脚３２，３３とを用いて説明する。橋脚３１〜３３は橋桁３５を支持し、橋桁３５には、人や車両が通行するための道路や線路が設けられる。 Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described based on the drawings.
[Configuration of soundness monitoring system]
As shown in FIG. 1, the soundness level monitoring system 1 according to the present embodiment monitors the soundness level of the bridge piers 31 to 33 for the bridge 3 placed in the river 2.
In this embodiment, as an example of the bridge pier of the bridge 3, the bridge pier 31 provided on the land 21 of the shore and the bridge piers 32 and 33 provided in the river 2 and supported by the river bottom 22 will be described. . The bridge piers 31 to 33 support the bridge girder 35. The bridge girder 35 is provided with roads and tracks for passing people and vehicles.

健全度モニタリングシステム１は、橋脚３１〜３３に設置されるモニタリング装置４Ａ〜４Ｃと、健全度評価装置５とを備えている。
モニタリング装置４Ａ〜４Ｃは、計測ユニット４０及び太陽光パネル４１を備えている。計測ユニット４０は、各橋脚３１〜３３の常時微動を測定するために、各橋脚３１〜３３の上側部分の任意位置に設置される。太陽光パネル４１は、太陽光を受光できる位置に設置されればよく、例えば橋桁３５上の街灯用ポール３７等に設置される。
健全度評価装置５は、例えば橋梁点検者が持ち運び可能である携帯機器（例えばスマートフォンやタブレット端末等）として構成される。 The soundness level monitoring system 1 includes monitoring devices 4A to 4C installed on the bridge piers 31 to 33 and a soundness level evaluation device 5.
The monitoring devices 4A to 4C include a measurement unit 40 and a solar panel 41. The measurement unit 40 is installed at an arbitrary position of the upper portion of each of the bridge piers 31 to 33 in order to measure the regular micromotion of each of the bridge piers 31 to 33. The solar panel 41 may be installed at a position where it can receive sunlight, and is installed, for example, on the streetlight pole 37 or the like on the bridge girder 35.
The soundness level evaluation device 5 is configured as, for example, a portable device (for example, a smartphone or a tablet terminal) that can be carried by a bridge inspector.

［モニタリング装置の構成］
図２は、各モニタリング装置４Ａ〜４Ｃの概略構成を示すブロック図である。各モニタリング装置４Ａ〜４Ｃは、前述の計測ユニット４０と太陽光パネル４１とを備えている。計測ユニット４０は、蓄電池４２、バックアップ電池４３、切換部４４、加速度センサ４５、解析部４６、記憶部４７、及び、通信部４８を備えており、これらは１つのケースに収納されることでユニット化されている。すなわち、計測ユニット４０は、各機能が一体化されたスマートセンサである。 [Configuration of monitoring device]
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of each of the monitoring devices 4A to 4C. Each of the monitoring devices 4A to 4C includes the measurement unit 40 and the solar panel 41 described above. The measurement unit 40 includes a storage battery 42, a backup battery 43, a switching unit 44, an acceleration sensor 45, an analysis unit 46, a storage unit 47, and a communication unit 48. These units are housed in one case. It has been That is, the measurement unit 40 is a smart sensor in which each function is integrated.

太陽光パネル４１は、太陽光を受光し、この受光した太陽光のエネルギーを電力に変換する。
蓄電池４２は、太陽光パネル４１で発電された電力のうち余剰の電力を蓄電可能な二次電池である。
バックアップ電池４３は、例えばボタン電池や乾電池等の一次電池である。
切換部４４は、太陽光パネル４１、蓄電池４２、及び、バックアップ電池４３のいずれか１つの電源に選択的に接続されると共に、加速度センサ４５、解析部４６、記憶部４７及び通信部４８に接続されている。
なお、図２では、各ブロックを繋ぐ電力線を模式的に示している。また、太陽光パネル４１、蓄電池４２及びバックアップ電池４３の各電源と切換部４４との間には、直流電力を交流電力に変換するためのパワーコンディショナ等（不図示）が接続されている。 The solar panel 41 receives sunlight and converts the energy of the received sunlight into electric power.
Storage battery 42 is a secondary battery capable of storing surplus power among the power generated by solar panel 41.
The backup battery 43 is, for example, a primary battery such as a button battery or a dry battery.
The switching unit 44 is selectively connected to any one power source of the solar panel 41, the storage battery 42, and the backup battery 43, and is connected to the acceleration sensor 45, the analysis unit 46, the storage unit 47, and the communication unit 48. It is done.
Note that FIG. 2 schematically shows power lines connecting the blocks. Further, a power conditioner or the like (not shown) for converting DC power into AC power is connected between each of the power supplies of the solar panel 41, the storage battery 42 and the backup battery 43 and the switching unit 44.

本実施形態では、太陽光パネル４１、蓄電池４２、バックアップ電池４３、及び、切換部４４が、加速度センサ４５や解析部４６等に電力を供給するための電力供給部４９を構成している。
例えば、切換部４４は、太陽光パネル４１が十分に発電している場合には、接続先として太陽光パネル４１を選択する。また、夜間など太陽光パネル４１が発電ができない場合、切換部４４は、接続先を蓄電池４２に切り換える。また、加速度センサ４５及び解析部４６等の消費電力に対して、太陽光パネル４１及び蓄電池４２からの電力供給が不足する場合、切換部４４は、接続先をバックアップ電池４３に切り換える。
このような切換部４４としては、供給能力のある方に優先的に切り換える電子スイッチ（ダイオードスイッチ）を用いることができる。 In the present embodiment, the solar panel 41, the storage battery 42, the backup battery 43, and the switching unit 44 constitute a power supply unit 49 for supplying power to the acceleration sensor 45, the analysis unit 46, and the like.
For example, the switching unit 44 selects the solar panel 41 as a connection destination when the solar panel 41 generates sufficient power. When the solar panel 41 can not generate power, such as at night, the switching unit 44 switches the connection destination to the storage battery 42. In addition, when the power supply from the solar panel 41 and the storage battery 42 is insufficient for the power consumption of the acceleration sensor 45 and the analysis unit 46 and the like, the switching unit 44 switches the connection destination to the backup battery 43.
As such a switching unit 44, it is possible to use an electronic switch (diode switch) that preferentially switches to the person who has the supply capability.

加速度センサ４５は、橋桁３５の軸方向に直交する方向（橋軸直交方向）の常時微動の加速度（振動情報）を測定する。常時微動は、例えば風や水流の影響で橋脚３１〜３３に常時生じる微小振動である。橋軸直交方向の常時微動を測定する理由としては、洗掘によって影響を受ける度合いがより大きいためである。
加速度センサ４５としては、例えばＭＥＭＳ加速度計など、微小振動を検出可能な精度の高い一軸加速度計が用いられる。ＭＥＭＳ加速度計を用いることで、安価かつ省電力で駆動することができる。 The acceleration sensor 45 measures the acceleration (vibration information) of the microtremor in the direction (the bridge axis orthogonal direction) orthogonal to the axial direction of the bridge girder 35. The regular micromotion is, for example, a minute vibration that is constantly generated in the bridge piers 31 to 33 due to the influence of wind or water flow. The reason for measuring the normal fine movement in the direction orthogonal to the bridge axis is that the degree of influence by scouring is greater.
As the acceleration sensor 45, for example, a high-precision single-axis accelerometer capable of detecting a minute vibration such as a MEMS accelerometer is used. By using the MEMS accelerometer, driving can be performed inexpensively and with low power consumption.

解析部４６は、ＣＰＵ及びメモリによって構成され、ＣＰＵがメモリに格納されたプログラムを実行することで処理を実行する。具体的には、解析部４６は、加速度センサ４５の測定データに基づいて、後述するパワースペクトル面積比αを算出し、算出したパワースペクトル面積比αを計測日時と共に記憶部４７に記憶させる。
記憶部４７は、計測日時に関連付けられたパワースペクトル面積比αを解析データとして累積的に記憶する。 The analysis unit 46 is configured by a CPU and a memory, and the CPU executes a process by executing a program stored in the memory. Specifically, the analysis unit 46 calculates a power spectrum area ratio α described later based on measurement data of the acceleration sensor 45, and stores the calculated power spectrum area ratio α in the storage unit 47 together with the measurement date and time.
The storage unit 47 cumulatively stores the power spectrum area ratio α associated with the measurement date and time as analysis data.

通信部４８は、無線通信手段を備える出力部として、無線通信（例えばBlue tooth（登録商標）等）を媒介する通信インタフェースであり、例えば健全度評価装置５からの要求に応え、それまでに記憶部４７に記憶されたパワースペクトル面積比αを含む解析データを出力する。   The communication unit 48 is a communication interface that mediates wireless communication (for example, Blue tooth (registered trademark) or the like) as an output unit including wireless communication means, and responds to a request from the soundness level evaluation device 5, for example. The analysis data including the power spectrum area ratio α stored in the unit 47 is output.

［健全度評価装置の構成］
図３は、健全度評価装置５の概略構成を示すブロック図である。健全度評価装置５は、通信部５１、差分算出部５２、健全度判定部５３、データベース５４等を備えており、これらは図示しない電源から電力を供給される。
取得部としての通信部５１は、無線通信を媒介する通信インタフェースであり、各モニタリング装置４Ａ〜４Ｃからパワースペクトル面積比αを含む解析データを取得する。 [Configuration of soundness evaluation device]
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the soundness level evaluation device 5. The soundness evaluation device 5 includes a communication unit 51, a difference calculation unit 52, a soundness judgment unit 53, a database 54 and the like, which are supplied with power from a power supply (not shown).
The communication unit 51 as an acquisition unit is a communication interface that mediates wireless communication, and acquires analysis data including the power spectrum area ratio α from each of the monitoring devices 4A to 4C.

差分算出部５２及び健全度判定部５３は、ＣＰＵ及びメモリによって構成され、ＣＰＵがメモリに格納されたプログラムを実行することで各処理を実行する。
差分算出部５２は、モニタリング装置４Ａ〜４Ｃから取得した解析データに基づき、いずれか２つのモニタリング装置４Ａ〜４Ｃ間のパワースペクトル面積比αの差分Δαを算出する。
健全度判定部５３は、パワースペクトル面積比αの差分Δαを健全度の指標として、予め設定された基準値と比較することにより、健全度の判定を行う。
データベース５４には、例えば橋梁３の各橋脚３１〜３３について、過去に解析されたパワースペクトル面積比αやその差分Δα、及び、過去実績に裏付けられた健全度判定用の基準値などが保存されている。 The difference calculating unit 52 and the soundness determining unit 53 are configured by a CPU and a memory, and the CPU executes each program by executing a program stored in the memory.
The difference calculation unit 52 calculates the difference Δα of the power spectrum area ratio α between any two monitoring devices 4A to 4C based on the analysis data acquired from the monitoring devices 4A to 4C.
The soundness determining unit 53 determines the soundness by comparing the difference Δα of the power spectrum area ratio α with the reference value set in advance as an indicator of the soundness.
The database 54 stores, for example, the power spectrum area ratio α analyzed in the past, the difference Δα thereof, and the reference value for soundness determination backed by the past results for each bridge pier 31 to 33 of the bridge 3 ing.

〔健全度モニタリング方法〕
次に、健全度モニタリングシステム１による橋脚３２，３３の健全度のモニタリング方法について説明する。
なお、本実施形態では、陸地２１に設けられた橋脚３１を気温補正用のコントロールとし、河川２内に設けられた橋脚３２，３３の健全度をモニタリングする。橋脚３１〜３３は、周囲の気温の影響を同様に受けているが、陸地２１に設けられた橋脚３１は、局所洗掘等が生じないため、河川２内に設けられた橋脚３２，３３に比べて安全性の低下の可能性が低い。 [Soundness monitoring method]
Next, a method of monitoring the soundness of the bridge piers 32, 33 by the soundness monitoring system 1 will be described.
In the present embodiment, the bridge pier 31 provided on the land 21 is used as a control for temperature correction, and the soundness of the bridge piers 32 and 33 provided in the river 2 is monitored. The bridge piers 31 to 33 are similarly affected by the ambient temperature, but the bridge pier 31 provided on the land 21 does not cause local scouring, so bridge piers 32 and 33 provided in the river 2 Compared to the possibility of safety decline.

まず、モニタリング装置４Ａ〜４Ｃが、任意のモニタリング期間、以下の処理を継続して行う。
解析部４６は、タイマー等で設定された測定時間に、加速度センサ４５に各橋脚３１〜３３の常時微動の加速度を測定させ、その測定データを取得する。測定は、例えば車両の通行が少ない深夜帯に、所定の間隔（例えば３０分）をおいて複数回（例えば５回）行われ、１回の測定時間は例えば十数秒間である。 First, the monitoring devices 4A to 4C continuously perform the following processing for an arbitrary monitoring period.
The analysis unit 46 causes the acceleration sensor 45 to measure the acceleration of the regular fine movement of each of the bridge piers 31 to 33 at the measurement time set by the timer or the like, and acquires the measurement data. The measurement is performed a plurality of times (e.g., 5 times) at predetermined intervals (e.g., 30 minutes), for example, in a late night zone where the traffic of the vehicle is small, and one measurement time is, for example, tens of seconds.

次いで、解析部４６は、測定時間における加速度の時間変化の波形を既知の手法で解析し、フーリエ振幅スペクトルからパワースペクトルを算出する。なお、フーリエ振幅スペクトルは振動数ごとの振動の大きさを振幅で示すものであり、パワースペクトルは、振動数ごとの振動の大きさを振幅の２乗で示すものである。パワースペクトルの例を図４に示す。図４は、横軸を振動数とし、縦軸を振幅の２乗値で示したグラフである。図４によれば、各振動数での波のエネルギーが表現される。   Next, the analysis unit 46 analyzes the waveform of the time change of acceleration in the measurement time by a known method, and calculates the power spectrum from the Fourier amplitude spectrum. The Fourier amplitude spectrum indicates the magnitude of vibration at each frequency in terms of amplitude, and the power spectrum indicates the magnitude of vibration at each frequency in terms of the square of the amplitude. An example of a power spectrum is shown in FIG. FIG. 4 is a graph in which the horizontal axis represents the frequency and the vertical axis represents the square value of the amplitude. According to FIG. 4, the energy of the wave at each frequency is represented.

次いで、解析部４６は、パワースペクトルからパワースペクトル面積比αを算出する。
パワースペクトル面積比αは、振動数ｆ０を下限とし、振動数ｆ１を上限とする低振動数範囲のパワースペクトルの波形の面積ＳＡ_Ｌと、振動数ｆ０を下限とし、振動数ｆ１より大きい振動数ｆ２を上限とする全範囲のパワースペクトルの波形の面積ＳＡ_Ａとの比によって算出される。なお、各範囲を定める振動数は、ｆ０＜ｆ１＜ｆ２を条件として任意に設定されるものであり、パワースペクトルの波形の面積とは、波形の積分値である。 Next, the analysis unit 46 calculates the power spectrum area ratio α from the power spectrum.
The power spectrum area ratio alpha, the vibration frequency f0 to the lower limit, the area SA _L of the power spectrum of the waveform of the low frequency range of the vibration frequency f1 and the upper limit, the vibration frequency f0 to the lower limit, the number f1 larger vibration frequency It is calculated by the ratio to the area SA _A of the waveform of the power spectrum of the entire range with f 2 as the upper limit. In addition, the frequency which defines each range is arbitrarily set on condition of f0 <f1 <f2, and the area of the waveform of a power spectrum is an integral value of a waveform.

本実施形態のパワースペクトル面積比αは、低振動数範囲のパワースペクトルの波形の面積ＳＡ_Ｌで全範囲のパワースペクトルの波形の面積ＳＡ_Ａを割ることによって求められる。即ち、パワースペクトル面積比αの算出式は下式（１）のように表される。
パワースペクトル面積比α＝ＳＡ_Ａ／ＳＡ_{Ｌ ・・・}（１）
なお、このようなパワースペクトル面積比αが、橋脚３１〜３３の健全性の指標値として有効であることは、例えば特開２０１５−２３０２０６号公報を参照できる。 Power spectrum area ratio of this embodiment α is obtained by dividing the area SA _A power spectrum of the waveform of the entire range in the area SA _L of the power spectrum of the waveform of the low frequency range. That is, the calculation formula of the power spectrum area ratio α is expressed as the following formula (1).
Power spectrum area ratio α = SA _A / _{S A L} (1)
In addition, it can be referred to, for example, JP-A-2015-230206 that such a power spectrum area ratio α is effective as an index value of soundness of the bridge legs 31 to 33.

解析部４６は、例えば、１日５回の測定で得られたそれぞれの常時微動からパワースペクトル面積比αを算出し、その平均値を計測日におけるパワースペクトル面積比αとして記憶部４７に記憶させる。   The analysis unit 46 calculates, for example, the power spectrum area ratio α from each of the regular fine motions obtained by the measurement five times a day, and stores the average value in the storage unit 47 as the power spectrum area ratio α on the measurement day .

解析部４６は、任意のモニタリング期間、以上の手順を繰り返して行う。これにより、記憶部４７には、任意のモニタリング期間の日数分、計測日時に関連付けられたパワースペクトル面積比αが解析データとして記憶される。   The analysis unit 46 repeatedly performs the above-described procedure for an arbitrary monitoring period. Accordingly, the power spectrum area ratio α associated with the measurement date and time is stored in the storage unit 47 as analysis data by the number of days of an arbitrary monitoring period.

モニタリング期間の経過後、例えば橋梁点検者が、健全度評価装置５を携帯してモニタリング装置４Ａ〜４Ｃとの無線通信可能範囲に入り、データ要求操作を行う。すると、健全度評価装置５の通信部５１は、データ要求信号を出力し、モニタリング装置４Ａ〜４Ｃから解析データを受信する。   After the monitoring period, for example, a bridge inspector carries the soundness evaluation device 5 and enters the wireless communicable range with the monitoring devices 4A to 4C, and performs a data request operation. Then, the communication unit 51 of the health level evaluation device 5 outputs a data request signal, and receives analysis data from the monitoring devices 4A to 4C.

差分算出部５２は、モニタリング装置４Ａ〜４Ｃから受信した解析データに基づき、各測定日のデータにつき、コントロールである橋脚３１のパワースペクトル面積比α１と、監視対象である橋脚３２，３３のパワースペクトル面積比α２，α３との差分を算出する。
例えば、橋脚３２のパワースペクトル面積比α２から、橋脚３１のパワースペクトル面積比α１を引いた差分は、気温補正された橋脚３２のパワースペクトル面積比Δα２となる。また、橋脚３３のパワースペクトル面積比α３から、橋脚３１のパワースペクトル面積比α１を引いた差分は、気温補正された橋脚３３のパワースペクトル面積比Δα３となる。
また、差分算出部５２は、気温補正された橋脚３２，３３のパワースペクトル面積比Δα２，Δα３をデータベース５４に記憶させる。 The difference calculation unit 52 is based on the analysis data received from the monitoring devices 4A to 4C, and for the data of each measurement day, the power spectrum area ratio α1 of the bridge 31 which is the control and the power spectra of the bridge legs 32 and 33 which is the monitoring target The differences between the area ratios α2 and α3 are calculated.
For example, a difference obtained by subtracting the power spectrum area ratio α1 of the bridge 31 from the power spectrum area ratio α2 of the bridge 32 becomes the power spectrum area ratio Δα2 of the temperature-corrected bridge 32. Further, the difference between the power spectrum area ratio α3 of the bridge leg 33 and the power spectrum area ratio α1 of the bridge leg 31 becomes the power spectrum area ratio Δα3 of the bridge leg 33 that has been subjected to the air temperature correction.
In addition, the difference calculation unit 52 stores the power spectrum area ratio Δα2 and Δα3 of the bridge legs 32 and 33 that have been subjected to the air temperature correction in the database 54.

健全度判定部５３は、気温補正された橋脚３２，３３のパワースペクトル面積比Δα２，Δα３について、健全度の判定を行う。例えば、健全度判定部５３は、データベース５４から適当な基準値を参照し、最新のパワースペクトル面積比Δα２，Δα３がこの基準値を下回ったときに、異常と判定する。
また、健全度判定部５３は、異常と判定した場合、所定の警報装置（不図示）などでアラーム音や警告表示等の警報を発する。これに応じて、衝撃振動試験等による詳細な点検や補修を行うことができる。
また、橋梁点検者は、気温補正された橋脚３２，３３のパワースペクトル面積比Δα２，Δα３の推移を確認することで、橋脚３２，３３の健全度を予測することも可能である。 The soundness level judgment unit 53 judges the soundness level with respect to the power spectrum area ratios Δα 2 and Δα 3 of the bridge legs 32 and 33 that have been subjected to the air temperature correction. For example, the soundness level determination unit 53 refers to an appropriate reference value from the database 54 and determines that the power spectrum area ratio Δα2 or Δα3 is abnormal when the latest power spectrum area ratio Δα2 or Δα3 falls below the reference value.
When the soundness determination unit 53 determines that there is an abnormality, the soundness determination unit 53 issues an alarm such as an alarm sound or a warning display with a predetermined alarm device (not shown) or the like. In accordance with this, detailed inspection and repair by impact vibration test etc. can be performed.
The bridge inspector can also predict the soundness of the bridge legs 32 and 33 by confirming the transition of the power spectrum area ratio Δα2 and Δα3 of the bridge legs 32 and 33 after the temperature correction.

〔効果〕
（１）本実施形態では、各モニタリング装置４Ａ〜４Ｃにおいて、加速度センサ４５が橋脚３１〜３３の常時微動を測定し、その測定データを解析部４６に送信する。解析部４６は、橋脚３１〜３３の常時微動に基づいて、パワースペクトル面積比α１〜α３を算出し、記憶部４７に記憶させる。通信部４８は、記憶部４７に記憶されたパワースペクトル面積比α１〜α３を、適宜、外部に出力する。すなわち、モニタリング装置４Ａ〜４Ｃからは、常時微動を測定した生データではなく、解析結果であるパワースペクトル面積比α１〜α３が出力されるため、データ送信量が少なくなる。このため、インターネット回線を用いずとも、無線通信等でデータ送信を手軽に行うことができる。これにより、インターネット回線の使用料がかからず、コストダウンを図ることができる。また、巡回時に無線通信する場合には、その受信時間が短縮される。 〔effect〕
(1) In the present embodiment, in each of the monitoring devices 4A to 4C, the acceleration sensor 45 measures the constant micromotion of the bridge piers 31 to 33, and transmits the measured data to the analysis unit 46. The analysis unit 46 calculates the power spectrum area ratios α1 to α3 based on the constant micromotion of the bridge legs 31 to 33, and stores the power spectrum area ratios α1 to α3 in the storage unit 47. The communication unit 48 appropriately outputs the power spectrum area ratios α1 to α3 stored in the storage unit 47 to the outside. That is, since the monitoring devices 4A to 4C output power spectrum area ratios α1 to α3 which are analysis results, not raw data obtained by constantly measuring fine movement, the amount of data transmission is reduced. Therefore, data transmission can be easily performed by wireless communication or the like without using the Internet line. As a result, it is possible to reduce the cost without using the Internet line. Moreover, in the case of wireless communication at the time of traveling, the reception time is shortened.

また、本実施形態では、橋脚３１〜３３に設けられたモニタリング装置４Ａ〜４Ｃが、各橋脚３１〜３３のパワースペクトル面積比α１〜α３を計測する。そして、健全度評価装置５の差分算出部５２が、いずれか２つのモニタリング装置４Ａ〜４Ｃ間のパワースペクトル面積比α１〜α３の差分を算出する。
特に、本実施形態では、陸地２１に設けられた橋脚３１のパワースペクトル面積比α１をコントロールとし、河川２内に設けられた橋脚３２，３３のパワースペクトル面積比α２，α３からパワースペクトル面積比α１を引いている。この差分は、気温補正された橋脚３２，３３のパワースペクトル面積比Δα２，Δα３となる。
よって、気温補正されたパワースペクトル面積比Δα２，Δα３を橋脚３２，３３の健全度評価の指標とすることにより、継続的な監視における気温変化の影響を抑制することができ、橋脚３２，３３の健全度をより高精度に評価することができる。
以上により、本実施形態によれば、橋脚３２，３３の健全度を継続的に監視するための負担を低減し、かつ、健全度評価の精度を向上させることができる。 Moreover, in the present embodiment, the monitoring devices 4A to 4C provided in the bridge piers 31 to 33 measure the power spectrum area ratios α1 to α3 of the bridge piers 31 to 33. And the difference calculation part 52 of the sound level evaluation apparatus 5 calculates the difference of power spectrum area ratio (alpha) 1- (alpha) between any two monitoring apparatuses 4A-4C.
In particular, in the present embodiment, the power spectrum area ratio α2 of the bridge legs 32 and 33 provided in the river 2 is set to the power spectrum area ratio α1 with the power spectrum area ratio α1 of the bridge leg 31 provided on the land 21 as a control. Is pulling. The difference is the power spectrum area ratio Δα 2, Δα 3 of the bridge legs 32 and 33 corrected for the air temperature.
Therefore, the influence of the temperature change in continuous monitoring can be suppressed by using the temperature spectrum corrected power spectrum area ratio Δα 2, Δα 3 as an index of the soundness evaluation of the bridge legs 32, 33. The degree of soundness can be evaluated with higher accuracy.
As mentioned above, according to this embodiment, the burden for monitoring the soundness level of the bridge piers 32 and 33 continuously can be reduced, and the accuracy of soundness evaluation can be improved.

（２）本実施形態では、太陽光パネル４１が発電した電力を利用して、加速度センサ４５及び解析部４６を動作させることができる。また、太陽光パネル４１で発電された電力のうち余剰の電力は自動的に蓄電池４２に送られ、夜間など太陽光パネル４１で発電ができない場合には、切換部４４によって蓄電池４２から電力を加速度センサ４５及び解析部４６に出力するようにできる。よって、バッテリの交換が不要となり、その手間及びコストが省略される。 (2) In the present embodiment, the acceleration sensor 45 and the analysis unit 46 can be operated using the power generated by the solar panel 41. Further, surplus power among the power generated by the solar panel 41 is automatically sent to the storage battery 42, and when the solar panel 41 can not generate power at night or the like, the switching unit 44 accelerates the power from the storage battery 42 It is possible to output to the sensor 45 and the analysis unit 46. Therefore, it becomes unnecessary to replace the battery, and the labor and cost thereof can be omitted.

（３）本実施形態では、モニタリング装置４Ａ〜４Ｃの切換部４４は、太陽光パネル４１及び蓄電池４２からの電力供給が不足する場合、バックアップ電池４３からの電力供給に切り換える。このため、長期にわたる日照不足が続き、太陽光パネル４１及び蓄電池４２によっては加速度センサ４５及び解析部４６等の消費電力を賄えない場合に、バックアップ電池４３の電力を利用することができる。これにより、測定データの欠損や解析データの送信に支障が出ることを防止できる。 (3) In the present embodiment, when the power supply from the solar panel 41 and the storage battery 42 is insufficient, the switching unit 44 of the monitoring devices 4A to 4C switches to the power supply from the backup battery 43. Therefore, the power of the backup battery 43 can be used when the solar panel 41 and the storage battery 42 can not cover the power consumption of the acceleration sensor 45 and the analysis unit 46 due to the long-term lack of sunshine. As a result, it is possible to prevent the loss of measurement data and the transmission of analysis data from being hindered.

（４）本実施形態では、モニタリング装置４Ａ〜４Ｃの通信部４８が、パワースペクトル面積比α１〜α３を無線通信によって出力する。よって、無線通信でデータ送信を手軽に行うことができるため、前述したように、インターネット回線の使用料がかからず、コストダウンを図ることができる。また、パワースペクトル面積比α１〜α３を記録媒体（例えば、ＵＳＢメモリ）に出力するような場合と比べると、記録媒体を回収する手間が不要である。よって、橋脚３２，３３の健全度をより簡易かつ低コストでモニタリングできる。 (4) In the present embodiment, the communication units 48 of the monitoring devices 4A to 4C output the power spectrum area ratios α1 to α3 by wireless communication. Therefore, since data transmission can be easily performed by wireless communication, as described above, it is possible to reduce the cost without using the Internet line. Further, compared with the case where the power spectrum area ratios α1 to α3 are output to a recording medium (for example, a USB memory), the trouble of collecting the recording medium is unnecessary. Therefore, the soundness of the bridge piers 32 and 33 can be monitored more simply and at low cost.

（５）本実施形態では、モニタリング装置４Ａ〜４Ｃは、それぞれユニット化されている。このため、橋脚３１〜３３にモニタリング装置４Ａ〜４Ｃを設置するための手間や費用を低減させることができる。 (5) In the present embodiment, the monitoring devices 4A to 4C are unitized respectively. For this reason, the effort and expense for installing monitoring apparatus 4A-4C in bridge piers 31-33 can be reduced.

〔実施例〕
次に、本実施形態の健全度モニタリングシステム１を用いて、約１年間、橋梁３の橋脚３１，３２の監視を実施した例について説明する。
図５は、モニタリング期間において、橋脚３１，３２のパワースペクトル面積比α１，α２が推移する様子を示すグラフである。図５には、橋脚３１，３２のパワースペクトル面積比α１，α２と共に、その３次近似曲線を示している。
図５に示すように、パワースペクトル面積比α２の３次近似曲線は、モニタリング開始日ｔ０から徐々に上昇し、その後、モニタリング終了日ｔ１間際で下降している。このため、パワースペクトル面積比α２の３次近似曲線について、モニタリング開始日ｔ０付近とモニタリング終了日ｔ１付近とを比べると大きな差は見られない。 〔Example〕
Next, an example in which the bridge piers 31 and 32 are monitored for about one year using the soundness level monitoring system 1 of the present embodiment will be described.
FIG. 5 is a graph showing transition of the power spectrum area ratio α1, α2 of the bridge piers 31, 32 in the monitoring period. FIG. 5 shows the power spectrum area ratios α1 and α2 of the bridge legs 31 and 32 and their third-order approximate curves.
As shown in FIG. 5, the cubic approximate curve of the power spectrum area ratio α2 gradually rises from the monitoring start date t0, and then drops near the monitoring end date t1. For this reason, in the cubic approximate curve of the power spectrum area ratio α2, a large difference is not seen when the vicinity of the monitoring start date t0 and the vicinity of the monitoring end date t1 are compared.

図６は、モニタリング期間に計測された橋脚３１，３２のパワースペクトル面積比α１，α２と、その計測日時における周囲の気温との関係を示すグラフである。図６において、縦軸がパワースペクトル面積比α１，α２を示し、横軸が周囲の気温を示す。
図６に示すように、パワースペクトル面積比α１，α２は、計測日時における気温との間に相関関係を有している。すなわち、図６によれば、パワースペクトル面積比α１，α２は、周囲の気温による環境ノイズを含んでいることが分かる。 FIG. 6 is a graph showing the relationship between the power spectrum area ratio α1, α2 of the bridge piers 31 and 32 measured in the monitoring period and the ambient temperature at the measurement date and time. In FIG. 6, the vertical axis indicates power spectrum area ratios α1 and α2, and the horizontal axis indicates ambient temperature.
As shown in FIG. 6, the power spectrum area ratios α1 and α2 have a correlation with the air temperature at the measurement date and time. That is, according to FIG. 6, it can be seen that the power spectrum area ratios α1 and α2 include environmental noise due to the ambient temperature.

本実施例では、橋脚３２のパワースペクトル面積比α２から、橋脚３１のパワースペクトル面積比α１を引いた差分を、気温補正された橋脚３２のパワースペクトル面積比Δα２とした。図７は、気温補正された橋脚３２のパワースペクトル面積比Δα２の３次近似曲線を示すグラフである。図７には、パワースペクトル面積比Δα２の推移と共に、河川２の水位の推移を示している。
図７に示すように、気温補正されたパワースペクトル面積比Δα２の３次近似曲線は、河川２の水位が急上昇したときをタイミングとして下降を開始しており、モニタリング開始日ｔ０付近とモニタリング終了日ｔ１付近とを比べると明らかな差が見られる。 In this embodiment, the difference between the power spectrum area ratio α2 of the bridge 32 and the power spectrum area ratio α1 of the bridge 31 is taken as the power spectrum area ratio Δα2 of the temperature-corrected bridge 32. FIG. 7 is a graph showing a third-order approximate curve of the power spectrum area ratio Δα2 of the bridge leg 32 subjected to the air temperature correction. FIG. 7 shows the transition of the water level of the river 2 together with the transition of the power spectrum area ratio Δα2.
As shown in FIG. 7, the cubic approximate curve of the temperature spectrum corrected power spectrum area ratio Δα2 starts to fall at the timing when the water level of the river 2 suddenly rises, and the monitoring start date near t0 and the monitoring end date A clear difference can be seen when compared with around t1.

したがって、本実施例によれば、パワースペクトル面積比α２と比べて、気温補正されたパワースペクトル面積比Δα２の方が、橋脚３２の健全度が損なわれていることを明確に判定できる。すなわち、気温補正されたパワースペクトル面積比Δα２を用いて橋脚３２の健全度を判定することにより、健全度判定の精度を向上できることが明らかである。   Therefore, according to the present embodiment, it can be clearly determined that the soundness of the bridge 32 is impaired in the case of the power spectrum area ratio Δα2 corrected for the air temperature as compared with the power spectrum area ratio α2. That is, it is apparent that the accuracy of soundness determination can be improved by determining the soundness of the bridge 32 using the temperature spectrum corrected power spectrum area ratio Δα2.

〔変形例〕
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。 [Modification]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, and the like as long as the object of the present invention can be achieved are included in the present invention.

前記実施形態において、陸地２１に設けられた橋脚３１を気温補正用のコントロールとし、河川２内に設けられた橋脚３２，３３の健全度をモニタリングしている。
この変形例として、水中に設けられた橋脚３２，３３のうちの１つをコントロールとしてもよい。例えば、橋脚３２をコントロールとする場合、橋脚３３のパワースペクトル面積比α３から橋脚３２のパワースペクトル面積比α２を引いて、その差分を求める。これにより、気温だけでなく、河川２の水位変化による環境ノイズを除いた橋脚３３のパワースペクトル面積比Δα３を得ることとができる。
なお、水中に設けられた複数の橋脚３２，３３のうちいずれの橋脚をコントロールとするかは、任意に定めることができる。
または、コントロールを特に定めず、水中に設けられた３本以上の橋脚をモニタリング対象として、各橋脚間のパワースペクトル面積比αの差分Δαを算出し、算出された差分Δαを互いに比較することで、健全度を判定してもよい。 In the embodiment, the bridge pier 31 provided on the land 21 is used as a control for temperature correction, and the soundness of the bridge piers 32 and 33 provided in the river 2 is monitored.
As this modification, one of the bridge piers 32, 33 provided in water may be used as a control. For example, when the bridge 32 is used as a control, the power spectral area ratio α2 of the bridge 32 is subtracted from the power spectral area ratio α3 of the bridge 33 to obtain the difference. As a result, it is possible to obtain not only the temperature but also the power spectral area ratio Δα3 of the bridge 33 excluding the environmental noise due to the water level change of the river 2.
In addition, it can be arbitrarily determined which of the plurality of bridge piers 32 and 33 provided in the water is used as a control.
Alternatively, the control is not particularly limited, and the difference Δα of the power spectrum area ratio α between the bridge piers is calculated with the three or more bridge piers provided in water as monitoring targets, and the calculated differences Δα are compared with each other. The soundness level may be determined.

前記実施形態では、橋梁３の橋脚３１〜３３を例として説明したが、本発明はこれに限られず、モニタリング装置を設置するモニタリング対象の橋脚は何本であってもよい。   In the said embodiment, although the bridge piers 31-33 of the bridge 3 were demonstrated as an example, this invention is not limited to this, The number of bridge piers of the monitoring object which installs a monitoring apparatus may be sufficient.

前記実施形態において、モニタリング装置４Ａ〜４Ｃは、出力部として、通信部４８の替わりに、パワースペクトル面積比αを含む解析データを記録媒体に書き込むデータ書込部を有していてもよい。また、健全度評価装置５は、取得部として、通信部５１の替わりに、記録媒体からパワースペクトル面積比αを含む解析データを読み取る読取部を有していてもよい。   In the embodiment, the monitoring devices 4A to 4C may have, as an output unit, a data writing unit that writes analysis data including the power spectrum area ratio α on a recording medium, instead of the communication unit 48. In addition, the soundness level evaluation device 5 may have a reading unit that reads analysis data including the power spectral area ratio α from the recording medium, instead of the communication unit 51, as an acquisition unit.

前記実施形態において、健全度評価装置５は、例えばスマートフォンやタブレット端末等の携帯機器として構成されるが、本発明はこれに限定されず、据え置き型の装置として構成されてもよい。
また、健全度評価装置５は、各モニタリング装置４Ａ〜４Ｃに組み込まれて構成されてもよい。すなわち、各モニタリング装置４Ａ〜４Ｃ間で解析データの送受信を行うように構成されてもよい。 In the said embodiment, although the sound level evaluation apparatus 5 is comprised as portable devices, such as a smart phone and a tablet terminal, for example, this invention is not limited to this, You may be comprised as a stationary type apparatus.
Moreover, the soundness level evaluation device 5 may be incorporated in each of the monitoring devices 4A to 4C and configured. That is, transmission and reception of analysis data may be performed among the monitoring devices 4A to 4C.

前記実施形態では、モニタリング装置４Ａ〜４Ｃの計測ユニット４０は、ユニット化されているが、本発明はこれに限られない。例えば、通信部４８は、太陽光パネル４１と一緒に、橋桁３５上の街灯用ポール３７等に設置されてもよい。
前記実施形態では、電力供給部４９が、太陽光パネル４１、蓄電池４２、バックアップ電池４３、及び、切換部４４を備えているが、本発明はこれに限定されない。例えば、電力供給部４９は、バックアップ電池４３を備えていなくてもよい。また、電力供給部４９は、太陽光パネル４１及び蓄電池４２のいずれか一方から構成されるものであってもよい。 In the said embodiment, although measurement unit 40 of monitoring apparatus 4A-4C is unitized, this invention is not limited to this. For example, the communication unit 48 may be installed on the streetlight pole 37 or the like on the bridge girder 35 together with the solar panel 41.
In the said embodiment, although the power supply part 49 is provided with the solar panel 41, the storage battery 42, the backup battery 43, and the switching part 44, this invention is not limited to this. For example, the power supply unit 49 may not include the backup battery 43. In addition, the power supply unit 49 may be configured of any one of the solar panel 41 and the storage battery 42.

前記実施形態では監視対象の橋脚として河川橋梁の橋脚の例を挙げて説明したが、これに限らず、高架橋の橋脚などでもよい。ただし、河川橋梁では橋脚近辺の地盤の洗掘範囲が徐々に広がり、長期的に安定性が低下する場合が多く、本発明を適用して長期のモニタリングを行うのに特に適している。
また、前記実施形態では、加速度センサ４５は、橋桁３５の軸方向に直交する方向（橋軸直交方向）の常時微動の加速度を測定するが、必要に応じて、橋桁３５の軸方向の常時微動の加速度を測定してもよい。 Although the said embodiment gave and demonstrated the example of the bridge pier of the river bridge as a bridge bridge to be monitored, the bridge bridge bridge of a viaduct etc. may be sufficient not only this. However, in the case of river bridges, the scour range of the ground in the vicinity of the bridge piers gradually expands, and the stability often decreases in the long run, so that the present invention is particularly suitable for long-term monitoring.
In the above embodiment, the acceleration sensor 45 measures the acceleration of the ordinary fine movement in the direction orthogonal to the axial direction of the bridge girder (the direction orthogonal to the bridge axis). Acceleration may be measured.

１…健全度モニタリングシステム、２…河川、３…橋梁、３１〜３３…橋脚、４０…計測ユニット、４１…太陽光パネル、４２…蓄電池、４３…バックアップ電池、４４…切換部、４５…加速度センサ、４６…解析部、４７…記憶部、４８…通信部、４９…電力供給部、４Ａ〜４Ｃ…モニタリング装置、５…健全度評価装置、５１…通信部、５２…差分算出部、５３…健全度判定部、５４…データベース。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Soundness monitoring system, 2 ... River, 3 ... Bridge, 31-33 ... A bridge leg, 40 ... Measurement unit, 41 ... Sunlight panel, 42 ... Storage battery, 43 ... Backup battery, 44 ... Switching part, 45 ... Acceleration sensor , 46: analysis unit, 47: storage unit, 48: communication unit, 49: power supply unit, 4A to 4C, monitoring device, 5: soundness evaluation device, 51: communication unit, 52: difference calculation unit, 53: sound Degree determination unit, 54 ... database.

Claims (6)

橋脚の健全度をモニタリングする健全度モニタリングシステムであって、
橋梁を構成する複数の前記橋脚のうち、２つ以上の前記橋脚にそれぞれ設置されるモニタリング装置と、健全度評価装置とを備え、
前記モニタリング装置は、
前記橋脚の常時微動を測定する加速度センサと、
前記加速度センサの測定データに基づいて、前記橋脚のパワースペクトル面積比を算出する解析部と、
算出された前記パワースペクトル面積比を記憶する記憶部と、
記憶された前記パワースペクトル面積比を出力する出力部と、
前記加速度センサ及び前記解析部の各々に対して電力を供給する電力供給部と、を備え、
前記健全度評価装置は、
前記モニタリング装置から出力された前記パワースペクトル面積比を取得する取得部と、
２つの前記モニタリング装置間の前記パワースペクトル面積比の差分を算出する差分算出部と、を備えることを特徴とする健全度モニタリングシステム。 A soundness monitoring system that monitors the soundness of bridge piers,
A monitoring device installed on each of two or more of the plurality of bridge piers constituting the bridge, and a soundness evaluation device;
The monitoring device
An acceleration sensor that measures the regular micromotion of the bridge pier;
An analysis unit that calculates a power spectrum area ratio of the bridge pier based on measurement data of the acceleration sensor;
A storage unit that stores the calculated power spectrum area ratio;
An output unit that outputs the stored power spectrum area ratio;
A power supply unit for supplying power to each of the acceleration sensor and the analysis unit;
The soundness level evaluation device
An acquisition unit for acquiring the power spectrum area ratio output from the monitoring device;
And a difference calculator configured to calculate a difference in the power spectrum area ratio between the two monitoring devices. 請求項１に記載の健全度モニタリングシステムにおいて、
前記電力供給部は、
電力を発電する太陽光パネルと、
前記太陽光パネルが発電した電力を蓄電する蓄電池と、
前記加速度センサ及び前記解析部の各々に対して前記蓄電池からの電力供給と前記太陽光パネルからの電力供給とを切り換える切換部と、を備えることを特徴とする健全度モニタリングシステム。 In the soundness monitoring system according to claim 1,
The power supply unit
Solar panels to generate electricity,
A storage battery for storing the electric power generated by the solar panel;
A soundness monitoring system comprising: a switching unit configured to switch power supply from the storage battery and power supply from the solar panel to each of the acceleration sensor and the analysis unit. 請求項２に記載の健全度モニタリングシステムにおいて、
前記電力供給部は、バックアップ電池をさらに備え、
前記切換部は、前記太陽光パネル及び前記蓄電池からの電力供給が不足する場合、前記バックアップ電池からの電力供給に切り換えることを特徴とする健全度モニタリングシステム。 In the soundness monitoring system according to claim 2,
The power supply unit further includes a backup battery,
The soundness monitoring system, wherein the switching unit switches to the power supply from the backup battery when the power supply from the solar panel and the storage battery is insufficient. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の健全度モニタリングシステムにおいて、
前記モニタリング装置の前記出力部は、前記健全度評価装置に前記パワースペクトル面積比を出力する無線通信手段を備えることを特徴とする健全度モニタリングシステム。 In the soundness monitoring system according to any one of claims 1 to 3,
The soundness monitoring system according to claim 1, wherein the output unit of the monitoring device comprises a wireless communication unit that outputs the power spectrum area ratio to the soundness evaluation device. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の健全度モニタリングシステムにおいて、
前記モニタリング装置は、ユニット化されていることを特徴とする健全度モニタリングシステム。 In the soundness monitoring system according to any one of claims 1 to 4,
The soundness monitoring system, wherein the monitoring device is unitized. 橋脚の健全度をモニタリングする健全度モニタリング方法であって、
橋梁を構成する複数の前記橋脚のうち、２つ以上の前記橋脚にそれぞれ設置されるモニタリング装置を用い、
前記モニタリング装置は、
前記橋脚の常時微動を測定する加速度センサと、
前記加速度センサの測定データに基づいて、前記橋脚のパワースペクトル面積比を算出する解析部と、
算出された前記パワースペクトル面積比を記憶する記憶部と、
記憶された前記パワースペクトル面積比を出力する出力部と、
前記加速度センサ及び前記解析部の各々に対して電力を供給する電力供給部と、を備えるものであり、
前記モニタリング装置から出力された前記パワースペクトル面積比を取得する工程と、
２つの前記モニタリング装置間の前記パワースペクトル面積比の差分を算出する工程と、を含むことを特徴とする健全度モニタリング方法。 A soundness monitoring method for monitoring the soundness of bridge piers,
Using a monitoring device respectively installed on two or more of the plurality of bridge piers constituting the bridge;
The monitoring device
An acceleration sensor that measures the regular micromotion of the bridge pier;
An analysis unit that calculates a power spectrum area ratio of the bridge pier based on measurement data of the acceleration sensor;
A storage unit that stores the calculated power spectrum area ratio;
An output unit that outputs the stored power spectrum area ratio;
And a power supply unit for supplying power to each of the acceleration sensor and the analysis unit,
Acquiring the power spectral area ratio output from the monitoring device;
Calculating the difference of the power spectrum area ratio between the two monitoring devices.

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