JP6087246B2

JP6087246B2 - マンホール天井劣化検知方法

Info

Publication number: JP6087246B2
Application number: JP2013187448A
Authority: JP
Inventors: 秀幸坪井; 久埜　豊; 豊久埜; 守秋元; 篤也安藤; 中村　宏之; 宏之中村
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2033-09-10
Also published as: JP2015055050A

Description

本発明は、マンホール天井のコンクリートの剥落または亀裂または変形を地上から検知するマンホール天井劣化検知方法に関する。

マンホール天井のコンクリートの剥落を地上から検知する方法として、特許文献１に記載の「マンホール異常検知システム」がある。このシステムは、マンホール天井に沿って設置した天板と、天板を下方から支える支柱との間に圧電センサを設置し、マンホール天井から剥落したコンクリート片の重みを天板を介して圧電センサが捉え、その情報を無線タグから地上のリーダに送信する構成である。

特許５１７８７５２号

特許文献１のシステムは、マンホール内に設置する天板および支柱が大がかりとなり、当該部材をマンホール内に運び入れる作業が容易ではなく、またコストの面からも改善が望まれていた。

本発明は、無線タグを利用し、マンホール天井のコンクリートの剥落または亀裂または変形を地上から容易かつ低コストで検知することができるマンホール天井劣化検知方法を提供することを目的とする。

本発明のマンホール天井劣化検知方法は、マンホール天井のコンクリート面に無線タグのアンテナ配線および劣化検知用配線を形成し、アンテナ配線と無線タグ回路部のアンテナ用端子とを接続して無線タグを構成するとともに、劣化検知用配線の電気抵抗値を測定して無線タグへ通知するセンサを構成し、無線タグは地上のリーダに対してセンサが測定した電気抵抗値を送信し、該リーダは受信した電気抵抗値が規定値以上になることをもってマンホール天井の劣化として判定するとともに、リーダから無線タグの読み取りを試行し、アンテナ配線の断線により無線タグの読み取りが不可となったときにマンホール天井の劣化として判定する。

本発明のマンホール天井劣化検知方法において、アンテナ配線および劣化検知用配線は、マンホール天井のコンクリート面に最も近い鉄筋に対して複数の位置で交錯する形状を有し、かつマンホール天井のコンクリート面に最も近い鉄筋に対して斜めに交錯するように配置される。

本発明は、マンホール天井のコンクリート面に形成したアンテナ配線がコンクリート面の剥落または亀裂または変形に伴って断線した場合に、地上のリーダが無線タグの読み取りができなくなることをもって、マンホール天井の劣化として判定することができる。

さらに、マンホール天井のコンクリート面に形成した劣化検知用配線がコンクリート面の剥落または亀裂または変形に伴って電気抵抗値が既定値以上になった場合に、地上のリーダが無線タグから当該情報を読み取ることにより、マンホール天井の劣化として判定することができる。

本発明のマンホール天井劣化検知方法の実施例１を示す図である。アンテナ配線４２の形状を説明する図である。アンテナ配線４２とクラックの関係を示す図である。配線接点部材４３の構成例を示す図である。アンテナ配線４２の断面構造１を示す図である。アンテナ配線４２の断面構造２を示す図である。本発明のマンホール天井劣化検知方法の実施例２を示す図である。

図１は、本発明のマンホール天井劣化検知方法の実施例１を示す。図１(1) は、マンホール全体の断面構成を示し、図１(2) は無線タグの平面構成を示す。

図１において、１はマンホール本体、２はマンホール天井、３はマンホール蓋、４は無線タグ、５はリーダである。マンホール天井２には、複数の無線タグ４が設置される。無線タグ４は、無線タグ回路部４１と、無線タグ回路部４１のアンテナ用端子に接続されるアンテナ配線４２と、アンテナ配線４２の所定位置に挿入される配線接点部材４３とにより構成される。

地上のリーダ５は、マンホール蓋３の近傍で無線タグ４の読み取りを試行する。ここで、リーダ５が無線タグ４の読み取りができる場合、すなわち無線タグ４から送信されるＩＤ等の信号を検出できる場合は、アンテナ配線４２は断線していないものと判定する。これは、アンテナ配線４２の断線をもたらすマンホール天井２のコンクリートに剥落、亀裂、変形が生じていないこと、すなわちマンホール天井２の劣化は進んでいないことを示す。

一方、マンホール天井２のコンクリートに剥落、亀裂、変形が生じてアンテナ配線４２が断線すると、無線タグ４はＩＤ等の信号を送信できなくなる。このとき、リーダ５は、無線タグ４の読み取りができなくなることをもってマンホール天井２に劣化が生じているものと判定する。

マンホール天井２に複数の無線タグ４が設置されている場合に、リーダ５により読み取りができなくなった無線タグ４のＩＤから、剥落、亀裂、変形が生じた位置に関しても大まかに判定できる。仮に、同じマンホール１に対して、リーダ５によりＩＤが読み取れない複数の無線タグ４があれば、それら無線タグ４の位置関係から大きなサイズの剥落、亀裂、変形も推定することもできる。例えば、特に隣り合うように設置された無線タグ４のＩＤが何れも読み取れない場合には、それら無線タグ４の位置に跨るマンホール天井２の大きさで剥落、亀裂、変形が発生していることが考えられる。

ところで、マンホール天井２のコンクリートに剥落、亀裂、変形の位置がアンテナ配線４２からずれていれば、コンクリートの剥落、亀裂、変形がアンテナ配線４２の断線に直結しないことがある。この問題については、アンテナ配線４２の配置および形状を次のように工夫する。マンホール天井２のコンクリートの剥落、亀裂、変形は、主にコンクリート面に最も近い鉄筋の酸化・腐食による鉄筋の膨張によるものが多いことから、図２(1),(2) に破線で示す鉄筋に対して平行ではなく、交錯する部分が多くなるようにアンテナ配線４２を形成する。あるいは、図２(3) に示すように、ジグザグ模様にアンテナ配線４２を形成する。なお、図２(2) の斜め方向は、鉄筋の向きが縦か横か不明の場合に有効である。これにより、マンホール天井２の劣化を確実に判定することができる。さらに、例えばコンクリートの亀裂がアンテナ配線４２と重なることも少なくなり、目視によっても容易に亀裂を発見することができる。

なお、コンクリートには収縮による微小な亀裂（ヘアクラック）も発生する。このようなヘアクラックは、補修が必要な構造クラックと異なり放置しても問題ない。しかし、アンテナ配線４２がヘアクラックに対しても断線し、無線タグの読み取りができなくなってマンホール天井２の劣化と判定する事態は不都合である。この問題については、アンテナ配線４２の素材に伸縮成分を含め、図３に示すように、例えば 0.2〜0.3 ｍｍ以下のヘアクラックではアンテナ配線４２が伸長して断線しない構造とする。アンテナ配線４２が断線しない亀裂の幅は、伸縮成分により調整することが可能である。

図４は、配線接点部材４３の構成例を示す。ここでは、アンテナ配線４２の直線部に設けられる配線接点部材４３を例に示すが、アンテナ配線４２のコーナー部に設けられる配線接点部材４３でも同様である。図４(1) は配線接点部材４３の平面構成を示し、図４(2),(3) は配線接点部材４３の断面構成を示す。

配線接点部材４３は、アンテナ配線４２の一部を分離し、それぞれの端部に接続される２つの接点部材４３Ａ，４３Ｂから構成される。マンホール天井２のコンクリート面に異常がなければ、図４(2) に示すように、２つの接点部材４３Ａ，４３Ｂが重なるように接触し、アンテナ配線４２として機能する。一方、マンホール天井２のコンクリート面が***するように変形すれば、図４(3) に示すように、２つの接点部材４３Ａ，４３Ｂが離反し、アンテナ配線４２が断線した状態となる。なお、接点部材４３Ａ，４３Ｂの先端部同士が接触する構造であっても同様である。

図５は、アンテナ配線４２の断面構造１を示す。
図５において、アンテナ配線４２は、マンホール天井２のコンクリート面上に第１の保護薄膜４２１、金属薄膜４２２、第２の保護薄膜４２３の積層構造により形成される。まず、アンテナ配線４２の形状を有するネガシートをコンクリート面に貼り付け、保護膜材をスプレーで吹きつけて第１の保護薄膜４２１を形成する。次に、金属粉をスプレーで吹きつけてアンテナ配線４２の導体部となる金属薄膜４２２を形成し、さらに保護膜材をスプレーで吹きつけて第２の保護薄膜４２３を形成する。なお、金属薄膜４２２の形成時のみアンテナ配線４２の形状を有するネガシートを用い、第１の保護薄膜４２１および第２の保護薄膜４２３は、ネガシートを用いずアンテナ配線４２の形状の全体を覆うように、保護膜材を吹きつけ形成してもよい。

また、無線タグ回路部４１および配線接点部材４３には、それぞれアンテナ配線４２と接続するための端子部が設けられ、当該端子部とアンテナ配線４２の金属薄膜４２２が接続されるようにネガシートを形成する。

図６は、アンテナ配線４２の断面構造２を示す。
図６において、アンテナ配線４２は、マンホール天井２のコンクリート面上に第１の保護薄膜となる粘着層４２４を、アンテナ配線４２の形状を有するネガシートを用いて塗布し、その上に金属箔４２５を押し当て、粘着層４２４のない個所を剥がしてアンテナ配線４２の導体部を形成し、最後にアンテナ配線４２の形状を有するネガシートを用いて撥水スプレーを吹きつけて撥水保護膜４２６を形成して構成される。なお、撥水保護膜４２６は、ネガシートを用いずアンテナ配線４２の形状の全体を覆うように吹きつけ形成してもよい。

また、アンテナ配線４２は、図５および図６に示すネガシートを用いた吹きつけ方式に代えて、シールに形成したアンテナ配線をマンホール天井２のコンクリート面上に転写する方式により形成してもよい。

図７は、本発明のマンホール天井劣化検知方法の実施例２を示す。図７(1) は、マンホール全体の断面構成を示し、図７(2) は無線タグおよびセンサ部の平面構成を示す。

図７において、１はマンホール本体、２はマンホール天井、３はマンホール蓋、４は無線タグ、５はリーダ、６はセンサ部である。マンホール天井２には、複数の無線タグ４およびセンサ部６のセットが設置される。無線タグ４は、無線タグ回路部４１と、無線タグ回路部４１のアンテナ用端子に接続されるアンテナ配線４２と、アンテナ配線４２の所定位置に挿入される配線接点部材４３とにより構成される。センサ部６は、抵抗測定回路部６１と、抵抗測定回路部６１の抵抗測定用端子に接続される劣化検知用配線６２と、劣化検知用配線６２の所定位置に挿入される配線接点部材６３により構成される。抵抗測定回路部６１は、劣化検知用配線６２の電気抵抗値を測定して無線タグ回路部４１に通知する。なお、無線タグ回路部４１と抵抗測定回路部６１は、１つの回路部として集積化してもよい。

地上のリーダ５は、マンホール蓋３の近傍で無線タグ４の読み取りを試行する。ここで、リーダ５が無線タグ４の読み取りができる場合、すなわち無線タグ４から送信されるＩＤ等の信号を検出できる場合は、さらに無線タグ４から送信されるセンサ部６で測定された電気抵抗値を読み取り、当該電気抵抗値が既定値未満であればアンテナ配線４２および劣化検知用配線６２は正常と判定する。これは、アンテナ配線４２の断線をもたらし、あるいは劣化検知用配線６２の電気抵抗値を既定値以上にするマンホール天井２のコンクリートに剥落、亀裂、変形が生じていないこと、すなわちマンホール天井２の劣化は進んでいないことを示す。

一方、マンホール天井２のコンクリートに剥落、亀裂、変形が生じてアンテナ配線４２が断線すると、無線タグ４はＩＤ等の信号を送信できなくなる。あるいは、劣化検知用配線６２が断線または伸長すると、電気抵抗値が既定値以上（断線の場合は無限大）になる。このとき、リーダ５は、無線タグ４の読み取りができなくなる、あるいは電気抵抗値が既定値以上になることをもってマンホール天井２に劣化が生じているものと判定する。

なお、アンテナ配線４２および劣化検知用配線６２は、実施例１に示すアンテナ配線４２と同様に形成される。特に、劣化検知用配線６２を伸縮素材で形成することにより、マンホール天井２の微小な変化にも敏感に電気抵抗値の変化として検出することができる。

また、実施例１と同様に、マンホール天井２に複数の無線タグ４を設置している場合、読み取りができない無線タグ４のＩＤにより、剥落、亀裂、変形のある位置を大まかに判定したり、複数のＩＤが読み取れなければ、それら無線タグ４の位置関係から大きなサイズの剥落、亀裂、変形も推定することができる。

以下、本発明のマンホール天井劣化検知方法の実施例３について説明するが、実施例１のアンテナ配線４２や、実施例２のアンテナ配線４２および劣化検知用配線６２を用いる構成と異なり、コンクリートの剥落防止ネットを用い、剥落防止ネットにコンクリート片が剥落したときの撓み具合を検知することにより、マンホール天井２の劣化を検知する。

剥落防止ネットにコンクリート片が剥落したときの撓み具合を検知する第１の方法は、マンホール天井２にホール素子を取り付け、剥落防止ネットの端部のワイヤに磁石を取り付け、この磁石がホール素子の貫通部を貫通するように剥落防止ネットをマンホール天井２に取り付ける。

剥落防止ネットにコンクリート片が剥落すると、その重みで剥落防止ネットおよび端部のワイヤが撓み、ワイヤに取り付けた磁石とホール素子の位置関係が変化する。この位置関係の変化を磁束の変化としてホール素子が検知し、無線タグを介して地上のリーダが読み取る。

剥落防止ネットにコンクリート片が剥落したときの撓み具合を検知する第２の方法は、ホール素子と磁石の関係を近接センサと鉄板に置き換えたものである。マンホール天井２に近接センサを取り付け、剥落防止ネットの端部のワイヤに鉄板を取り付け、この鉄板が近接センサと近接するように剥落防止ネットをマンホール天井２に取り付ける。

剥落防止ネットにコンクリート片が剥落すると、その重みで剥落防止ネットおよび端部のワイヤが撓み、ワイヤに取り付けた鉄板と近接センサの距離が変化する。この距離の変化を近接センサと鉄板からなる平行平板コンデンサの静電容量の変化として検知し、無線タグを介して地上のリーダが読み取る。

なお、近接センサと鉄板は、通常は電気的に接触（ＯＮ）する２つの金属片からなるスイッチに置き換え、剥落防止ネットにコンクリート片が剥落したときの撓みにより非接触（ＯＦＦ）となる状態を検知する構成としてもよい。

１マンホール本体
２マンホール天井
３マンホール蓋
４無線タグ
５リーダ
６センサ部
４１無線タグ回路部
４２アンテナ配線
４３配線接点部材
６１抵抗測定回路部
６２劣化検知用配線
６３配線接点部材

Claims

マンホール天井のコンクリート面に無線タグのアンテナ配線および劣化検知用配線を形成し、該アンテナ配線と無線タグ回路部のアンテナ用端子とを接続して無線タグを構成するとともに、該劣化検知用配線の電気抵抗値を測定して該無線タグへ通知するセンサを構成し、
前記無線タグは地上のリーダに対して前記センサが測定した電気抵抗値を送信し、該リーダは受信した電気抵抗値が規定値以上になることをもって前記マンホール天井の劣化として判定するとともに、
前記リーダから前記無線タグの読み取りを試行し、前記アンテナ配線の断線により前記無線タグの読み取りが不可となったときに前記マンホール天井の劣化として判定する
ことを特徴とするマンホール天井劣化検知方法。
請求項１に記載のマンホール天井劣化検知方法において、
前記アンテナ配線および前記劣化検知用配線は、前記マンホール天井のコンクリート面に最も近い鉄筋に対して複数の位置で交錯する形状を有し、かつ前記マンホール天井のコンクリート面に最も近い鉄筋に対して斜めに交錯するように配置される
ことを特徴とするマンホール天井劣化検知方法。