JP6885077B2 - Physical property analysis device, physical property analysis method, physical property analysis program and physical property analysis system - Google Patents
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Description
本発明は、物性解析装置、物性解析方法、物性解析プログラムおよび物性解析システムに関する。 The present invention relates to a physical property analysis device, a physical property analysis method, a physical property analysis program, and a physical property analysis system.
従来、土木構造物や建築構造物に関し、老朽化や地震等による強度の劣化及び損傷の状況を調べる方法としては、目視による方法に加え、下記特許文献１に示すように、構造物を加振し、加振に対する応答を電気信号としてセンサーが検出し、検出した電気信号から固有振動数を算出する方法が知られている。この方法では、時間を置いて複数の固有振動数を算出し、複数の固有振動数の変化に基づいて構造物を解析する必要がある。
Conventionally, as a method for investigating the state of strength deterioration and damage due to aging, earthquakes, etc. with respect to civil engineering structures and building structures, in addition to the visual method, as shown in
しかしながら、従来の方法では、解析が必要な場合に振動を都度発生させる必要があり、構造物の特性に関して時間経過に伴う連続的な変化を捉えることは困難であった。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、構造物から検出する振動データに基づいて、構造物の時間経過に伴う特性変化を連続して捉えることを目的とする。
However, with the conventional method, it is necessary to generate vibration each time analysis is required, and it is difficult to capture continuous changes in the characteristics of the structure over time.
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to continuously capture changes in characteristics of a structure with the passage of time based on vibration data detected from the structure.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve at least a part of the above-mentioned problems, and can be realized as the following forms or application examples.
［適用例１］
本適用例にかかる物性解析装置は、構造物に設置された慣性センサーが出力する振動データを取得するデータ取得部と、前記データ取得部が取得した前記振動データから第１の期間毎に前記振動データを抽出し、抽出した前記振動データに基づいて解析値をそれぞれ算出し、前記第１の期間よりも長い第２の期間での前記解析値の分布傾向を解析し、前記分布傾向に対応する指標値を算出する制御部と、を備えることを特徴とする。
[Application example 1]
The physical property analysis device according to this application example includes a data acquisition unit that acquires vibration data output by an inertial sensor installed in a structure, and the vibration from the vibration data acquired by the data acquisition unit every first period. Data is extracted, analysis values are calculated based on the extracted vibration data, distribution tendency of the analysis value in a second period longer than the first period is analyzed, and the distribution tendency corresponds to the distribution tendency. It is characterized by including a control unit for calculating an index value.
このような構成によれば、慣性センサーが出力する振動データを第１の期間毎に抽出し、抽出した振動データに基づいて解析値をそれぞれ算出し、第１の期間よりも長い第２の期間での解析値の分布傾向を解析し、分布傾向に対応する指標値を算出するため、分布傾向に対応する指標値を連続的に捉えることができる。 According to such a configuration, the vibration data output by the inertial sensor is extracted for each first period, the analysis value is calculated based on the extracted vibration data, and the second period is longer than the first period. Since the distribution tendency of the analysis values in the above is analyzed and the index value corresponding to the distribution tendency is calculated, the index value corresponding to the distribution tendency can be continuously grasped.
［適用例２］
上記適用例にかかる物性解析装置において、前記制御部は、算出した前記指標値の時間経過に伴う変化に基づいて、前記構造物の物性変化を解析することが好ましい。
[Application example 2]
In the physical characteristic analysis device according to the above application example, it is preferable that the control unit analyzes the physical property change of the structure based on the calculated change of the index value with the passage of time.
このような構成によれば、指標値の時間経過に伴う連続的な変化から構造物の物性変化を解析できる。 According to such a configuration, it is possible to analyze the change in the physical properties of the structure from the continuous change of the index value with the passage of time.
［適用例３］
上記適用例にかかる物性解析装置において、前記振動データは、前記構造物の周囲の環境変化によって生じる前記構造物の振動データであることが好ましい。
[Application example 3]
In the physical property analysis apparatus according to the above application example, the vibration data is preferably vibration data of the structure generated by a change in the environment around the structure.
このような構成によれば、目視検査や打音、加振検査を行う場合のように検査員が現地に行かなくても構造物の物性変化を解析できる。 With such a configuration, it is possible to analyze changes in the physical properties of the structure without the inspector going to the site as in the case of performing a visual inspection, a tapping sound, and a vibration inspection.
［適用例４］
上記適用例にかかる物性解析装置において、前記解析値は、抽出した複数の前記振動データの重心値、重み付けされた前記重心値および最頻値の何れかであっても良い。
[Application example 4]
In the physical characteristic analysis apparatus according to the above application example, the analysis value may be any one of the center of gravity value of the plurality of extracted vibration data, the weighted center of gravity value, and the mode value.
［適用例５］
上記適用例にかかる物性解析装置において、前記解析値は、抽出した複数の前記振動データに対して高速フーリエ変換処理を行うことにより算出しても良い。
[Application example 5]
In the physical characteristic analysis apparatus according to the above application example, the analysis value may be calculated by performing a fast Fourier transform process on the plurality of extracted vibration data.
［適用例６］
上記適用例にかかる物性解析装置において、前記データ取得部は、温度に関する温度データを取得し、前記制御部は、前記データ取得部が取得した前記温度データから前記第１の期間毎に前記温度データを抽出し、抽出した前記温度データに基づいて温度解析値をそれぞれ算出し、前記第２の期間での前記温度解析値の分布傾向を解析し、前記温度解析値の分布傾向における最頻値に基づいて、前記指標値を補正することが好ましい。
[Application example 6]
In the physical property analysis apparatus according to the above application example, the data acquisition unit acquires temperature data related to temperature, and the control unit obtains the temperature data from the temperature data acquired by the data acquisition unit for each first period. Is extracted, temperature analysis values are calculated based on the extracted temperature data, the distribution tendency of the temperature analysis value in the second period is analyzed, and the most frequent value in the distribution tendency of the temperature analysis value is obtained. Based on this, it is preferable to correct the index value.
このような構成によれば、温度データに基づく温度解析値の分布傾向における最頻値に基づいて指標値を補正するため、温度変動により生じる指標値の誤差を除外できる。 According to such a configuration, since the index value is corrected based on the mode value in the distribution tendency of the temperature analysis value based on the temperature data, the error of the index value caused by the temperature fluctuation can be excluded.
［適用例７］
本適用例にかかる物性解析方法は、構造物に設置された慣性センサーが出力する振動データを取得し、取得した前記振動データから第１の期間毎に前記振動データを抽出し、抽出した前記振動データに基づいて解析値をそれぞれ算出し、前記第１の期間よりも長い第２の期間での前記解析値の分布傾向を解析し、前記分布傾向に対応する指標値を算出することを特徴とする。
[Application 7]
The physical property analysis method according to this application example acquires vibration data output by an inertial sensor installed in a structure, extracts the vibration data from the acquired vibration data for each first period, and extracts the vibration. The feature is that each analysis value is calculated based on the data, the distribution tendency of the analysis value in the second period longer than the first period is analyzed, and the index value corresponding to the distribution tendency is calculated. To do.
このような方法によれば、慣性センサーが出力する振動データを第１の期間毎に抽出し、抽出した振動データに基づいて解析値をそれぞれ算出し、第１の期間よりも長い第２の期間での解析値の分布傾向を解析し、分布傾向に対応する指標値を算出するため、分布傾向に対応する指標値を第２の期間に亘り連続的に捉えることができる。 According to such a method, the vibration data output by the inertial sensor is extracted for each first period, the analysis value is calculated based on the extracted vibration data, and the second period is longer than the first period. Since the distribution tendency of the analysis values in the above is analyzed and the index value corresponding to the distribution tendency is calculated, the index value corresponding to the distribution tendency can be continuously grasped over the second period.
［適用例８］
本適用例にかかる物性解析プログラムは、構造物に設置された慣性センサーが出力する振動データを取得し、取得した前記振動データから第１の期間毎に前記振動データを抽出し、抽出した前記振動データに基づいて解析値をそれぞれ算出し、前記第１の期間よりも長い第２の期間での前記解析値の分布傾向を解析し、前記分布傾向に対応する指標値を算出することをコンピューターに実行させることを特徴とする。
[Application Example 8]
The physical property analysis program according to this application example acquires vibration data output by an inertial sensor installed in a structure, extracts the vibration data from the acquired vibration data for each first period, and extracts the vibration. A computer is used to calculate the analysis values based on the data, analyze the distribution tendency of the analysis values in the second period longer than the first period, and calculate the index value corresponding to the distribution tendency. It is characterized by being executed.
このような構成によれば、慣性センサーが出力する振動データを第１の期間毎に抽出し、抽出した振動データに基づいて解析値をそれぞれ算出し、第１の期間よりも長い第２の期間での解析値の分布傾向を解析し、分布傾向に対応する指標値を算出するため、分布傾向に対応する指標値を第２の期間に亘り連続的に捉えることができる。 According to such a configuration, the vibration data output by the inertial sensor is extracted for each first period, the analysis value is calculated based on the extracted vibration data, and the second period is longer than the first period. Since the distribution tendency of the analysis values in the above is analyzed and the index value corresponding to the distribution tendency is calculated, the index value corresponding to the distribution tendency can be continuously grasped over the second period.
［適用例９］
本適用例にかかる物性解析システムは、構造物に設置された慣性センサーが出力する振動データを取得し、取得した前記振動データから第１の期間毎に前記振動データを抽出し、抽出した前記振動データに基づいて解析値をそれぞれ算出し、前記第１の期間よりも長い第２の期間での前記解析値の分布傾向を解析し、前記分布傾向に対応する指標値を算出し、算出した前記指標値の時間経過に伴う変化に基づいて、前記構造物の物性変化を解析し、解析した結果を表示することを特徴とする。
[Application example 9]
The physical property analysis system according to this application example acquires vibration data output by an inertial sensor installed in a structure, extracts the vibration data from the acquired vibration data for each first period, and extracts the vibration. The analysis values are calculated based on the data, the distribution tendency of the analysis value in the second period longer than the first period is analyzed, and the index value corresponding to the distribution tendency is calculated and calculated. Based on the change of the index value with the passage of time, the change in the physical properties of the structure is analyzed, and the result of the analysis is displayed.
このような構成によれば、慣性センサーが出力する振動データを第１の期間毎に抽出し、抽出した振動データに基づいて解析値をそれぞれ算出し、第１の期間よりも長い第２の期間での解析値の分布傾向を解析し、分布傾向に対応する指標値を算出するため、分布傾向に対応する指標値を第２の期間に亘り連続的に捉えると共に、指標値の時間経過に伴う変化に基づいて構造物の物性変化を解析できる。 According to such a configuration, the vibration data output by the inertial sensor is extracted for each first period, the analysis value is calculated based on the extracted vibration data, and the second period is longer than the first period. In order to analyze the distribution tendency of the analysis values in the above and calculate the index value corresponding to the distribution tendency, the index value corresponding to the distribution tendency is continuously grasped over the second period, and the index value is accompanied by the passage of time. Changes in physical properties of structures can be analyzed based on the changes.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
（実施形態１）
図１は、本実施形態１において物性解析装置７０の構成を説明する図である。この物性解析装置７０は、構造物の振動に関する振動情報に基づいて、構造物の物性を解析する機能を備える。
物性解析装置７０は、例えば、箱状の筐体に実装され、橋梁や建物等の構造物に付設されて構造物の振動情報を検出し、検出した振動情報の時間経過に伴う変動に基づいて構造物の物性を解析する。また、物性解析装置７０は、解析した結果に関する情報を情報処理装置８０に通信を介して送信する機能を有する。
本実施形態１では、情報処理装置８０は、サーバー装置、パーソナルコンピューター、タブレットのような多機能携帯端末、スマートフォンのような高機能携帯電話等を想定する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the physical
The physical
In the first embodiment, the
物性解析装置７０は、振動検出部１０、温度検出部１５、電源部１８、制御部２０、記憶部６０および通信部６５を備える。
振動検出部１０は、データ取得部に相当し、加速度センサーやＩＭＵ（Internal Measurement Unit）のような慣性センサーを備え、慣性センサーが検出した振動に応じた振動データを出力する。
本実施形態１では、振動検出部１０は、１０ｍ秒間隔で振動を計測し、振動データを出力する。制御部２０は、振動検出部１０が出力した振動データを取得し、記憶部６０に記憶する。
The physical
The
In the first embodiment, the
温度検出部１５は、温度を検出し、検出した温度に応じた温度データを出力する。本実施形態１では、温度検出部１５は、例えば、物性解析装置７０がサーマルダイオード、サーミスタ、熱電対等を含む温度センサーを具備する態様を想定しても良く、また、温度データが外部から付与される態様も想定できる。
外部から付与される態様として、インターネット等のネットワーク等を介して、気象庁のような外部の機関や、テレビ・ラジオ等のマスメディアから取得する態様も想定できる。制御部２０は、温度検出部１５が出力した温度データを取得し、記憶部６０に記憶する。
The
As a mode given from the outside, it can be assumed that the mode is acquired from an external organization such as the Japan Meteorological Agency or mass media such as television and radio via a network such as the Internet. The
電源部１８は、例えば、太陽光を受光して発電するソーラーパネル、および充放電可能な二次電池を想定し、電源部１８で得られた電力により物性解析装置７０が駆動する。
記憶部６０は、フラッシュメモリーやハードディスクのような不揮発性の記憶媒体を想定し、制御部２０が各機能の動作を制御するためのプログラム（例えば、物性解析プログラム）や、制御部２０から送られる各種のデータを記憶する。
通信部６５は、制御部２０から出力される種々の情報を情報処理装置８０に送信する。
The
The
The
本実施形態１では、通信部６５は、例えば、Bluetooth（登録商標）（BTLE：Bluetooth Low Energyを含む）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）（Wi-Fi：Wireless Fidelity）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、ＮＦＣ（Near field communication）、ＡＮＴ＋（登録商標）等の無線通信規格に対応した通信を想定する。
制御部２０は、代表値算出部３０、分布傾向解析部４０、指標値算出部５０、温度補正部５２および指標値変動解析部５４を備え、物性解析装置７０の各機能を制御する。
制御部２０の各機能部は、図示を略した、ＣＰＵやＲＡＭ等のハードウェアと、記憶部６０に記憶されたソフトウェアと、の協働により実現される機能的構成を示すものであって、具体的な実装形態は特に制限されない。従って、必ずしも各機能部に個別に対応するハードウェアが実装される必要はなく、１つのプロセッサーがプログラムを実行することで複数の機能部の機能を実現する構成とすることも可能である。
In the first embodiment, the
The
Each functional unit of the
また、ソフトウェアで実現される機能の一部をハードウェアで実現しても良く、あるいは、ハードウェアで実現される機能の一部をソフトウェアで実現しても良い。
代表値算出部３０は、記憶部６０に記憶された振動データを、１０秒間隔（第１の期間）の区間で無作為に区切り、区間ごとに代表値（解析値）を算出する。代表値算出部３０は、代表値として平均値、平均差分値、最大値と最小値の差分値等を算出する統計処理部３２と、代表値として高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理により周波数や品質係数（Ｑ値）を算出するフーリエ変換部３４と、を備える。代表値算出部３０は、区間ごとに算出した各代表値を記憶部６０に記憶する。
また、代表値算出部３０は、記憶部６０に記憶された温度データを取得し、所定の時間範囲で取得した温度データの平均値（温度解析値）を算出しても良い。代表値算出部３０は、算出した温度データの平均値を記憶部６０に記憶しても良い。
Further, a part of the functions realized by the software may be realized by the hardware, or a part of the functions realized by the hardware may be realized by the software.
The representative
Further, the representative
分布傾向解析部４０は、第１の期間よりも長い第２の期間（例えば、１日〜数年）に亘り記憶部６０に記憶された区間ごとの各代表値に関して、分布傾向を解析する。分布傾向解析部４０は、ヒストグラム生成部４５を備える。ヒストグラム生成部４５は、第２の期間における各代表値の出現回数（出現頻度）を示すヒストグラムを生成する。分布傾向解析部４０は、ヒストグラム生成部４５が生成したヒストグラムから分布傾向を解析する。
例えば、分布傾向解析部４０は、振動データの平均値のヒストグラムから加速度の出力頻度を解析できる。また、分布傾向解析部４０は、振動データの平均差分値のヒストグラムから加速度の差分頻度を解析できる。また、分布傾向解析部４０は、振動データの最大値と最小値の差分値のヒストグラムから振幅頻度を解析できる。また、分布傾向解析部４０は、振動データの品質係数のヒストグラムからピーク頻度値を解析できる。また、分布傾向解析部４０は、振動データの周波数のヒストグラムから周波数頻度を解析できる。
The distribution
For example, the distribution
更に、分布傾向解析部４０は、温度データの平均値のヒストグラムから温度の出力頻度を解析できる。
指標値算出部５０は、分布傾向解析部４０において生成されたヒストグラムに基づき、ヒストグラムの特性に対応する指標値を算出する。
ここで、指標値を算出する一例として、図２を参照して説明する。図２は、振幅の平均値（波高値）を横軸とし、出現する頻度を縦軸としたヒストグラムである。指標値算出部５０は、指標として、ヒストグラムが示す重心値、重み付けした重心値（８０％振幅位置）、最頻値等を採用しても良い。この図２では、指標値（指標振幅）が５ｍＧであることを示している。
Further, the distribution
The index
Here, as an example of calculating the index value, it will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a histogram in which the average value (peak value) of the amplitude is on the horizontal axis and the frequency of appearance is on the vertical axis. The index
また、ヒストグラムに対して最小二乗法を適用し、ヒストグラムの傾斜角度を指標値として算出しても良い。また、平均差分値のヒストグラムから変化速度やイベントログの指標値を算出しても良い。
また、フーリエ変換部３４でＦＦＴ処理（高速フーリエ変換処理）を行うことにより、品質係数のヒストグラムから最大ピーク頻度の指標値（指標頻度）を算出しても良い。また、周波数のヒストグラムから最大ピーク位置の指標値（指標周波数）を算出しても良い。
温度補正部５２は、指標値算出部５０が算出した指標値に対して温度補正を行い、温度の変動による影響を排除できる。
Further, the least squares method may be applied to the histogram, and the inclination angle of the histogram may be calculated as an index value. Further, the rate of change or the index value of the event log may be calculated from the histogram of the average difference value.
Further, the index value (index frequency) of the maximum peak frequency may be calculated from the histogram of the quality coefficient by performing the FFT process (fast Fourier transform process) in the
The
例えば、代表値算出部３０が算出した温度データの平均値の変動から、分布傾向解析部４０が温度の出力頻度を解析し、温度の出力頻度の最頻値に基づいて、指標値算出部５０が算出した指標値を補正しても良い。
この場合、平均値のヒストグラムから最頻値を取得した傾斜角度の指標値を採用することで、構造物の傾斜を温度補正できる。これにより、構造物の傾斜を解析する場合、加速度センサーやＩＭＵが温度変動により受ける影響を除外し、構造物の物性変化を長年に亘り解析できる。
For example, the distribution
In this case, the inclination of the structure can be temperature-corrected by adopting the index value of the inclination angle obtained from the histogram of the average value. As a result, when analyzing the inclination of the structure, the influence of the temperature fluctuation on the accelerometer and the IMU can be excluded, and the change in the physical properties of the structure can be analyzed for many years.
指標値変動解析部５４は、指標値、もしくは、温度補正部５２により温度補正された指標値の時間経過に伴う経時変化に基づいて、構造物の物性に関する変化を解析する。解析した結果を示す情報は、情報処理装置８０に送信される。
情報処理装置８０は、物性解析装置７０から送信される物性変化に関する情報を受信し、必要に応じて情報を加工し、ユーザーに表示する。尚、情報処理装置８０は、１つの構造物または複数の構造物に設置された複数の物性解析装置７０から情報をそれぞれ受信し、受信した複数の情報を多面的に加工して表示しても良い。
ここで、図３〜図６を参照し、構造物の物性に関する変動の解析例を示す。
The index value
The
Here, with reference to FIGS. 3 to 6, an analysis example of changes in the physical properties of the structure is shown.
図３は、橋梁のような構造物において、１日単位の解析における振動データの最大値と最小値の差分値の曜日毎のヒストグラムから、区間と頻度の積算を行うことで指標振幅を算出したヒストグラムを生成した例である。この場合、７の倍数で移動平均を行うことで指標振幅の変動を曜日ごとに示している。図３では曜日依存性、即ち、曜日による通行量の変動が出ていることがわかる。
また、図４は、およそ一年間に亘る指標振幅の経時変化を示すヒストグラムである。所定の時期における指標振幅の変動は、所謂、シルバーウィーク、ゴールデンウィーク、年末年始等の長期連休による通行量の減少を示している。
尚、周知のように、解析する日数を７の倍数、即ち、一週間単位で移動平均を取ることで、指標振幅の変動は一定になる特性がある。従って、曜日依存性や長期連休の影響を除くと、橋梁の物性が変化しない場合は、指標振幅の変動は小さく、安定して推移する。また、時間の経過に従い、振幅が下がれば橋梁のヤング率が下がったことがわかる。また、工事等で振幅が上がれば、補強によりヤング率が上がったことがわかる。
In FIG. 3, in a structure such as a bridge, the index amplitude was calculated by integrating the interval and frequency from the histogram of the difference value between the maximum value and the minimum value of the vibration data in the daily analysis for each day of the week. This is an example of generating a histogram. In this case, the fluctuation of the index amplitude is shown for each day of the week by performing the moving average in multiples of 7. In FIG. 3, it can be seen that the traffic volume is dependent on the day of the week, that is, the traffic volume fluctuates depending on the day of the week.
Further, FIG. 4 is a histogram showing the time course of the index amplitude over a period of about one year. Fluctuations in the index amplitude at a predetermined time indicate a decrease in traffic volume due to long holidays such as so-called Silver Week, Golden Week, and the year-end and New Year holidays.
As is well known, the number of days to be analyzed is a multiple of 7, that is, by taking a moving average on a weekly basis, there is a characteristic that the fluctuation of the index amplitude becomes constant. Therefore, excluding the influence of day of the week dependence and long holidays, if the physical properties of the bridge do not change, the fluctuation of the index amplitude is small and stable. In addition, it can be seen that the Young's modulus of the bridge decreased as the amplitude decreased with the passage of time. In addition, if the amplitude increases due to construction work, etc., it can be seen that the Young's modulus has increased due to reinforcement.
また、指標振幅の経時変化において、通行量の変動による影響を除外する方法としては、例えば、通行による振動が生じない橋梁の堅牢な箇所にも加速度センサーやＩＭＵを設置して得られる振動データと、振動検出部１０が出力する振動データとの差分を取る方法を採用できる。
また、図５および図６は、橋梁のような構造物を対象としてフーリエ変換部３４でＦＦＴ処理を行い、算出した指標周波数の最頻値（図５）および指標頻度の頻度値（図６）の７日間の移動平均の推移を示すヒストグラムである。
図５から、指標周波数の最頻値は、５．１Ｈｚ付近で安定しているが、２０１６年の１月に非線形性を有する変動が確認できる。この変動は、例えば、悪天候による影響が考えられる。図６では、大雪により振動が減衰し、品質係数が低下していることを示している。このように、ＦＦＴ処理により得られる指標頻度や指標周波数は天候や工事により生じる変動に対応するため、指標頻度や指標周波数に基づいて構造物の物性に関する変動を推定できる。
In addition, as a method of excluding the influence of fluctuations in traffic volume in the time course of index amplitude, for example, vibration data obtained by installing an acceleration sensor or IMU at a robust location of a bridge where vibration due to traffic does not occur. , A method of taking a difference from the vibration data output by the
Further, FIGS. 5 and 6 show the mode value of the index frequency (FIG. 5) and the frequency value of the index frequency (FIG. 6) calculated by performing FFT processing on the structure such as a bridge by the
From FIG. 5, the mode value of the index frequency is stable around 5.1 Hz, but a non-linear fluctuation can be confirmed in January 2016. This fluctuation may be affected by bad weather, for example. FIG. 6 shows that the vibration is attenuated by heavy snow and the quality coefficient is lowered. As described above, since the index frequency and the index frequency obtained by the FFT process correspond to the fluctuation caused by the weather and the construction work, the fluctuation regarding the physical properties of the structure can be estimated based on the index frequency and the index frequency.
図７は、物性解析装置７０による物性解析方法の処理の流れを示すフローチャートである。
処理が開始されると、制御部２０は、１０ｍ秒毎に振動に関する振動データを取得し、取得した振動データを記憶する（ステップＳ２００）。
次に、制御部２０は、記憶した振動データを第１の期間毎に区切って読み出し、複数の振動データから代表値を算出する（ステップＳ２０２）。
次に、制御部２０は、算出した代表値に関し、第２の期間における分布傾向を解析する（ステップＳ２０４）。
次に、制御部２０は、解析した分布傾向から指標値を算出する（ステップＳ２０６）。
次に、制御部２０は、指標値に対して温度補正を行うか、否かを判定する（ステップＳ２０８）。
FIG. 7 is a flowchart showing a processing flow of the physical characteristic analysis method by the physical
When the process is started, the
Next, the
Next, the
Next, the
Next, the
ここで、指標値に対して温度補正を行うと判定した場合（ステップＳ２０８でＹｅｓ）、制御部２０は、温度変動に基づいて指標値を補正し（ステップＳ２１０）、ステップＳ２１２に進む。
他方で、指標値に対して温度補正を行わないと判定した場合（ステップＳ２０８でＮｏ）、ステップＳ２１２に進む。
ステップＳ２１２では、制御部２０は、指標値の時間経過に伴う変動に基づいて、構造物の物性変動を解析する（ステップＳ２１２）。
次に、制御部２０は、解析した構造物の物性変動に関する情報を情報処理装置８０に送り（ステップＳ２１４）、一連の処理を終了する。
Here, when it is determined that the temperature correction is performed on the index value (Yes in step S208), the
On the other hand, if it is determined that the temperature correction is not performed on the index value (No in step S208), the process proceeds to step S212.
In step S212, the
Next, the
以上述べた実施形態１によれば、以下のような効果を奏する。
（１）物性解析装置７０は、慣性センサーが出力する振動データを第１の期間毎に抽出し、抽出した振動データに基づいて解析値をそれぞれ算出し、第１の期間よりも長い第２の期間での解析値の分布傾向を解析し、分布傾向に対応する指標値を算出するため、分布傾向に対応する指標値を連続的に捉えることができる。
（２）物性解析装置７０は、指標値の時間経過に伴う連続的な変化から構造物の物性変化を解析できる。
According to the first embodiment described above, the following effects are obtained.
(1) The physical
(2) The physical
（３）物性解析装置７０は、温度データに基づく温度解析値の分布傾向における最頻値に基づいて指標値を補正するため、温度変動により生じる指標値の誤差を除外できる。
（４）従来、構造物を目視検査や打音、加振検査を行う場合、検査員が現地にいくことが必要で、場合によっては通行止め等の大掛かりな準備が必要であったが、物性解析装置７０は、自然に発生する環境振動（構造物の周囲の環境変化によって生じる構造物の振動）の測定のみにより構造物の物性の変化を把握できる。なお、環境変化とは、風、地震、雨、人や車両の移動等の様々な要因による変化を含むことができる。
(3) Since the physical
(4) Conventionally, when visually inspecting a structure, tapping sound, or vibration inspection, it was necessary for an inspector to go to the site, and in some cases, large-scale preparations such as road closure were required. The
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について説明する。尚、以下の説明では、既に説明した部分と同じ部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
実施形態１では、物性解析装置７０が振動データを取得し、取得した振動データに基づいて構造物の物性変動に関する解析を行ったが、本実施形態２では、物性解析装置７０と、情報処理装置８０とを含む物性解析システム１００を想定する。図８は、本実施形態２において、物性解析システム１００の構成を説明する図である。
この物性解析システム１００では、物性解析装置７０が振動データを取得し、取得した振動データを情報処理装置８０に送る。情報処理装置８０は、物性解析装置７０から送られる振動データに基づいて構造物の物性変動に関する解析を行う。
(Embodiment 2)
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described. In the following description, the same parts as those already described will be designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
In the first embodiment, the physical
In this physical
物性解析装置７０は、振動検出部１０、温度検出部１５、電源部１８、データ処理部２５、記憶部６０およびデータ出力部６８を備える。
情報処理装置８０は、データ取得部８２、制御部８４、記憶部８６、操作部８８および表示部９０を備える。
データ処理部２５は、振動検出部１０から出力される振動データ、および、温度検出部１５から出力される温度データを記憶部６０に記憶し、所定のタイミングでデータ群を生成し、生成したデータ群をデータ出力部６８から出力する。
データ出力部６８は、実施形態１で説明した通信部６５であっても良い。この場合、データ群をリアルタイムで送信しても良く、また、所定のタイミングでまとめて送信しても良い。
The physical
The
The
The
また、データ出力部６８は、例えば、メモリーカードやＵＳＢメモリーのように、物性解析装置７０から着脱可能な記憶媒体への書き込み装置であっても良い。
同様に、データ取得部８２は、通信部６５と通信可能な通信装置であっても良い。また、データ取得部８２は、物性解析装置７０で書き込まれた記憶媒体を装着可能で、記憶媒体に書き込まれた情報を読み出し可能な読み取り装置であっても良い。
また、制御部８４は、実施形態１で述べた制御部２０と同じ機能、即ち、代表値算出部３０、分布傾向解析部４０、指標値算出部５０、温度補正部５２および指標値変動解析部５４を備える。
Further, the
Similarly, the
Further, the
また、記憶部８６は実施形態１で述べた記憶部６０と同じ機能を有する。操作部８８は、ユーザーが操作することで、物性解析システム１００に対して種々の指示を行うことができる。また、表示部９０は、構造物の物性変動に関する情報を表示し、ユーザーに視認させることができる。
尚、本実施形態２では、制御部８４は、実施形態１で述べた制御部２０と同じ機能を有したが、これには限定されない。例えば、代表値算出部３０の一部の機能は、物性解析装置７０のデータ処理部２５が実行しても良い。
Further, the
In the second embodiment, the
以上述べた実施形態２によれば、以下のような効果を奏する。
（５）物性解析システム１００は、慣性センサーが出力する振動データを第１の期間毎に抽出し、抽出した振動データに基づいて解析値をそれぞれ算出し、第１の期間よりも長い第２の期間での解析値の分布傾向を解析し、分布傾向に対応する指標値を算出するため、分布傾向に対応する指標値を連続的に捉えると共に、指標値の時間経過に伴う変化に基づいて構造物の物性変化を解析できる。
以上、本発明を図示した実施形態に基づいて説明したが、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、以下に述べるような変形例も想定できる。
（１）物性解析装置７０が設置される構造物は橋梁や建物には限定されず、例えば、装置に設置される態様も想定できる。
According to the second embodiment described above, the following effects are obtained.
(5) The physical
Although the present invention has been described above based on the illustrated embodiment, the present invention is not limited to the present embodiment, and variations as described below can be assumed.
(1) The structure in which the physical
１０…振動検出部、１５…温度検出部、１８…電源部、２０…制御部、２５…データ処理部、３０…代表値算出部、３２…統計処理部、３４…フーリエ変換部、４０…分布傾向解析部、４５…ヒストグラム生成部、５０…指標値算出部、５２…温度補正部、５４…指標値変動解析部、６０…記憶部、６５…通信部、６８…データ出力部、７０…物性解析装置、８０…情報処理装置、８２…データ取得部、８４…制御部、８６…記憶部、８８…操作部、９０…表示部、１００…物性解析システム。 10 ... Vibration detection unit, 15 ... Temperature detection unit, 18 ... Power supply unit, 20 ... Control unit, 25 ... Data processing unit, 30 ... Representative value calculation unit, 32 ... Statistical processing unit, 34 ... Fourier conversion unit, 40 ... Distribution Tendency analysis unit, 45 ... histogram generation unit, 50 ... index value calculation unit, 52 ... temperature correction unit, 54 ... index value fluctuation analysis unit, 60 ... storage unit, 65 ... communication unit, 68 ... data output unit, 70 ... physical properties Analytical device, 80 ... Information processing device, 82 ... Data acquisition unit, 84 ... Control unit, 86 ... Storage unit, 88 ... Operation unit, 90 ... Display unit, 100 ... Physical property analysis system.
Claims (7)
るデータ取得部と、
前記データ取得部が取得した前記振動データから第１の期間毎に前記振動データを抽出
し、抽出した前記振動データに基づいて解析値をそれぞれ算出し、前記第１の期間よりも
長い第２の期間での前記解析値の分布傾向を解析し、前記分布傾向に対応する指標値を算
出する制御部と、を備え、
前記制御部は、算出した前記指標値の時間経過に伴う変化に基づいて、前記土木構造物
または前記建築構造物の物性変化を解析し、
前記振動データは、前記土木構造物または前記建築構造物の周囲の環境変化によって生
じる前記土木構造物または前記建築構造物の振動データであることを特徴とする物性解析
装置。 A data acquisition unit that acquires vibration data output by inertial sensors installed in civil engineering structures or building structures,
The vibration data is extracted from the vibration data acquired by the data acquisition unit for each first period, analysis values are calculated based on the extracted vibration data, and a second period longer than the first period is obtained. It is provided with a control unit that analyzes the distribution tendency of the analysis value in the period and calculates the index value corresponding to the distribution tendency.
The control unit has the civil engineering structure based on the calculated change of the index value with the passage of time.
Alternatively, analyze the changes in the physical properties of the building structure and
The vibration data is generated by changes in the environment around the civil engineering structure or the building structure.
A physical characteristic analysis apparatus characterized in that it is vibration data of the civil engineering structure or the building structure.
前記解析値は、抽出した複数の前記振動データの重心値、重み付けされた前記重心値、
および最頻値の何れかであることを特徴とする物性解析装置。 In the physical characteristic analysis apparatus according to claim 1,
The analysis value includes the center of gravity value of the plurality of extracted vibration data, the weighted center of gravity value, and the weighted center of gravity value.
And a physical characteristic analyzer characterized by being either the mode value.
前記解析値は、抽出した複数の前記振動データに対して高速フーリエ変換処理を行うこ
とにより算出することを特徴とする物性解析装置。 In the physical characteristic analyzer according to claim 1 or 2,
The physical characteristic analysis apparatus, characterized in that the analysis value is calculated by performing a high-speed Fourier transform process on the plurality of extracted vibration data.
前記データ取得部は、温度に関する温度データを取得し、
前記制御部は、前記データ取得部が取得した前記温度データから前記第１の期間毎に前
記温度データを抽出し、抽出した前記温度データに基づいて温度解析値をそれぞれ算出し
、前記第２の期間での前記温度解析値の分布傾向を解析し、前記温度解析値の分布傾向に
おける最頻値に基づいて、前記指標値を補正することを特徴とする物性解析装置。 In the physical characteristic analysis apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The data acquisition unit acquires temperature data related to temperature, and obtains temperature data.
The control unit extracts the temperature data from the temperature data acquired by the data acquisition unit for each first period, calculates a temperature analysis value based on the extracted temperature data, and calculates the temperature analysis value of the second. A physical characteristic analysis device that analyzes the distribution tendency of the temperature analysis value during a period and corrects the index value based on the most frequent value in the distribution tendency of the temperature analysis value.
たは前記建築構造物の周囲の環境変化によって生じる前記土木構造物または前記建築構造
物の振動データを取得し、取得した前記振動データから第１の期間毎に前記振動データを
抽出し、抽出した前記振動データに基づいて解析値をそれぞれ算出し、前記第１の期間よ
りも長い第２の期間での前記解析値の分布傾向を解析し、前記分布傾向に対応する指標値
を算出し、算出した前記指標値の時間経過に伴う変化に基づいて、前記土木構造物または
前記建築構造物の物性変化を解析することを特徴とする物性解析方法。 Installation inertial sensors civil structures or building structures is output, the civil engineering structures or
Or the civil engineering structure or the building structure caused by a change in the environment around the building structure.
The vibration data of an object is acquired, the vibration data is extracted from the acquired vibration data for each first period, and the analysis value is calculated based on the extracted vibration data, which is longer than the first period. The distribution tendency of the analysis value in the second period is analyzed, the index value corresponding to the distribution tendency is calculated, and the civil engineering structure or the civil engineering structure or the civil structure is based on the change of the calculated index value with the passage of time.
A method for analyzing physical properties, which comprises analyzing changes in physical properties of the building structure.
たは前記建築構造物の周囲の環境変化によって生じる前記土木構造物または前記建築構造
物の振動データを取得し、取得した前記振動データから第１の期間毎に前記振動データを
抽出し、抽出した前記振動データに基づいて解析値をそれぞれ算出し、前記第１の期間よ
りも長い第２の期間での前記解析値の分布傾向を解析し、前記分布傾向に対応する指標値
を算出し、算出した前記指標値の時間経過に伴う変化に基づいて、前記土木構造物または
前記建築構造物の物性変化を解析することをコンピューターに実行させることを特徴とす
る物性解析プログラム。 Installation inertial sensors civil structures or building structures is output, the civil engineering structures or
Or the civil engineering structure or the building structure caused by a change in the environment around the building structure.
The vibration data of an object is acquired, the vibration data is extracted from the acquired vibration data for each first period, and the analysis value is calculated based on the extracted vibration data, which is longer than the first period. The distribution tendency of the analysis value in the second period is analyzed, the index value corresponding to the distribution tendency is calculated, and the civil engineering structure or the civil engineering structure or the civil structure is based on the change of the calculated index value with the passage of time.
A physical characteristic analysis program characterized by causing a computer to analyze changes in the physical properties of the building structure.
たは前記建築構造物の周囲の環境変化によって生じる前記土木構造物または前記建築構造
物の振動データを取得し、取得した前記振動データから第１の期間毎に前記振動データを
抽出し、抽出した前記振動データに基づいて解析値をそれぞれ算出し、前記第１の期間よ
りも長い第２の期間での前記解析値の分布傾向を解析し、前記分布傾向に対応する指標値
を算出し、算出した前記指標値の時間経過に伴う変化に基づいて、前記土木構造物または
前記建築構造物の物性変化を解析し、解析した結果を表示することを特徴とする物性解析
システム。 Installation inertial sensors civil structures or building structures is output, the civil engineering structures or
Or the civil engineering structure or the building structure caused by a change in the environment around the building structure.
The vibration data of the object is acquired, the vibration data is extracted from the acquired vibration data for each first period, and the analysis value is calculated based on the extracted vibration data, which is longer than the first period. The distribution tendency of the analysis value in the second period is analyzed, the index value corresponding to the distribution tendency is calculated, and the civil engineering structure or the building is based on the change of the calculated index value with the passage of time. A physical property analysis system characterized by analyzing changes in the physical properties of a structure and displaying the analysis results.
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