特許 6286264 構造物検証システム、構造物検証装置、構造物検証プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6286264

(24)【登録日】2018年2月9日

(45)【発行日】2018年2月28日

(54)【発明の名称】構造物検証システム、構造物検証装置、構造物検証プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01V 1/28 20060101AFI20180215BHJP

【ＦＩ】

   G01V1/28

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-79468(P2014-79468)

(22)【出願日】2014年4月8日

(65)【公開番号】特開2015-200571(P2015-200571A)

(43)【公開日】2015年11月12日

【審査請求日】2017年2月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】593063161

【氏名又は名称】株式会社ＮＴＴファシリティーズ

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】特許業務法人 志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】千葉 大輔

(72)【発明者】

【氏名】吉田 献一

(72)【発明者】

【氏名】松下 剛史

(72)【発明者】

【氏名】西井 宏安

【審査官】 東松 修太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−１０５６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０２３８０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１１３８１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５６６３５０１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１７０７３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１２０３３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２４９３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３２４１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１４０９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２５６５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０２８９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−４２８９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｖ １／００− ９９／００

Ｇ０１Ｈ １／００− １７／００

Ｂ６６Ｂ ５／００− ５／２８

Ｇ０６Ｆ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外的要因に応じた監視対象の構造物の揺れを計測するセンサによって計測されたセンサ
データの履歴を記憶するセンサデータ履歴記憶部と、
外的要因に応じた前記構造物の応答特性を示す応答特性データを記憶する応答特性デー
タ記憶部と、
前記センサデータ履歴記憶部に記憶されたセンサデータの履歴に基づいて、前記応答特
性データを算出し、算出した当該応答特性データを前記応答特性データ記憶部に記憶させ
る応答特性データ算出部と、
前記構造物に対する外的要因の規模を示す要因データの入力を受け付ける要因データ受付部と、
前記要因データ受付部に入力された前記要因データに対応する前記応答特性データを前記応答特性データ記憶部から読み出し、読み出した応答特性データに基づいて、当該外的要因による当該構造物の応答を予測する応答予測部と、
を備えることを特徴とする構造物検証システム。

【請求項2】

前記応答予測部による予測結果に基づいて、前記構造物に付属する設備に対する制御信
号を送信する設備制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の構造物検証システム。

【請求項3】

前記外的要因である地震の規模を含む緊急地震速報を受信し、受信した緊急地震速報を
前記要因データとして前記要因データ受付部に入力する緊急地震速報制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の構造物検証システム。

【請求項4】

前記緊急地震速報制御部が前記緊急地震速報を受信してから所定時間内に前記センサに
よって計測されたセンサデータを、前記センサデータ履歴記憶部に記憶させるセンサデー
タ制御部と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載の構造物検証システム。

【請求項5】

前記外的要因である地震により前記構造物が応答した後に、当該地震に応じて前記セン
サによって計測されたセンサデータに基づいて、当該地震によって停止された当該構造物
に付属する設備の停止を解除するか否かを判定する停止解除判定部と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の構造物検
証システム。

【請求項6】

外的要因に応じた監視対象の構造物の揺れを計測するセンサによって計測されたセンサデータの履歴を記憶するセンサデータ履歴記憶部に記憶されたセンサデータの履歴に基づいて、外的要因に応じた前記構造物の応答特性を示す応答特性データを算出し、算出した当該応答特性データを応答特性データ記憶部に記憶させる応答特性データ算出部と、
前記構造物に対する外的要因の規模を示す要因データの入力を受け付ける要因データ受付部と、
前記要因データ受付部に入力された前記要因データに対応する前記応答特性データを前記応答特性データ記憶部から読み出し、読み出した応答特性データに基づいて、当該外的要因による当該構造物の応答を予測する応答予測部と、
を備えることを特徴とする構造物検証装置。

【請求項7】

構造物検証装置のコンピュータに、
外的要因に応じた監視対象の構造物の揺れを計測するセンサによって計測されたセンサデータの履歴を記憶するセンサデータ履歴記憶部に記憶されたセンサデータの履歴に基づいて、外的要因に応じた前記構造物の応答特性を示す応答特性データを算出するステップと、
算出した当該応答特性データを応答特性データ記憶部に記憶させるステップと、
前記構造物に対する外的要因の規模を示す要因データの入力を受け付けるステップと、
前記入力された前記要因データに対応する前記応答特性データを前記応答特性データ記憶部から読み出し、読み出した応答特性データに基づいて、当該外的要因による当該構造物の応答を予測するステップと、
を実行させるための構造物検証プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、構造物検証システム、構造物検証装置、構造物検証プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

地震等の外的要因に応じた構造物の応答を予測することが行われている。例えば、特許文献１には、質点モデルにより建物をモデル化した建物モデルに基づいて建物の特性を予備解析して特性データを算出しておき、緊急地震速報を受信すると、予め算出した特性データを照合して、建物の基礎部の予測震度と予測到達余裕時間、建物の各階毎の予測震度を算出することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５１１３４７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述の特許文献では、建物モデルに基づいて予測を行うため、予めモデル化した建物モデルと実際の建物の状態とが異なれば予測精度は低い。例えば、実際の建物の状態は経年劣化や損傷により変化しており、予め想定した建物モデルとは異なる場合がある。このような変化に対応するため、例えば不定期または定期的にモデル解析を行って建物モデルを修正することが考えられるが、このような作業には手間や時間がかかるとともに、予測精度がモデル化の精度に依存するため、予測結果の信頼性も低い。そこで、より簡単に、精度良い構造物の応答予測を支援することが望ましい。

【0005】

本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、外的要因に応じた構造物の応答予測を支援する構造物検証システム、構造物検証装置、構造物検証プログラムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決するために、本発明の一態様は、外的要因に応じた監視対象の構造物の揺れを計測するセンサによって計測されたセンサデータの履歴を記憶するセンサデータ履歴記憶部と、外的要因に応じた構造物の応答特性を示す応答特性データを記憶する応答特性データ記憶部と、センサデータ履歴記憶部に記憶されたセンサデータの履歴に基づいて、応答特性データを算出し、算出した応答特性データを応答特性データ記憶部に記憶させる応答特性データ算出部と、前記構造物に対する外的要因の規模を示す要因データの入力を受け付ける要因データ受付部と、前記要因データ受付部に入力された前記要因データに対応する前記応答特性データを前記応答特性データ記憶部から読み出し、読み出した応答特性データに基づいて、当該外的要因による当該構造物の応答を予測する応答予測部と、を備えることを特徴とする構造物検証システムである。

【0008】

また、本発明の一態様は、応答予測部による予測結果に基づいて、構造物に付属する設備に対する制御信号を送信する設備制御部と、を備えることを特徴とする。

【0009】

また、本発明の一態様は、外的要因である地震の規模を含む緊急地震速報を受信し、受信した緊急地震速報を要因データとして要因データ受付部に入力する緊急地震速報制御部と、を備えることを特徴とする。

【0010】

また、本発明の一態様は、緊急地震速報制御部が緊急地震速報を受信してから所定時間内にセンサによって計測されたセンサデータを、センサデータ履歴記憶部に記憶させるセンサデータ制御部と、を備えることを特徴とする。

【0011】

また、本発明の一態様は、外的要因である地震により構造物が応答した後に、地震に応じてセンサによって計測されたセンサデータに基づいて、地震によって停止された構造物に付属する設備の停止を解除するか否かを判定する停止解除判定部と、を備えることを特徴とする。

【0012】

また、本発明の一態様は、外的要因に応じた監視対象の構造物の揺れを計測するセンサによって計測されたセンサデータの履歴を記憶するセンサデータ履歴記憶部に記憶されたセンサデータの履歴に基づいて、外的要因に応じた前記構造物の応答特性を示す応答特性データを算出し、算出した当該応答特性データを応答特性データ記憶部に記憶させる応答特性データ算出部と、前記構造物に対する外的要因の規模を示す要因データの入力を受け付ける要因データ受付部と、前記要因データ受付部に入力された前記要因データに対応する前記応答特性データを前記応答特性データ記憶部から読み出し、読み出した応答特性データに基づいて、当該外的要因による当該構造物の応答を予測する応答予測部と、を備えることを特徴とする構造物検証装置である。

【0013】

また、本発明の一態様は、構造物検証装置のコンピュータに、外的要因に応じた監視対象の構造物の揺れを計測するセンサによって計測されたセンサデータの履歴を記憶するセンサデータ履歴記憶部に記憶されたセンサデータの履歴に基づいて、外的要因に応じた構造物の応答特性を示す応答特性データを算出するステップと、算出した応答特性データを応答特性データ記憶部に記憶させるステップと、前記構造物に対する外的要因の規模を示す要因データの入力を受け付けるステップと、前記入力された前記要因データに対応する前記応答特性データを前記応答特性データ記憶部から読み出し、読み出した応答特性データに基づいて、当該外的要因による当該構造物の応答を予測するステップと、を実行させるための構造物検証プログラムである。

【発明の効果】

【0014】

以上説明したように、本発明によれば、構造物検証システムが、外的要因に応じた監視対象の構造物の揺れを計測するセンサによって計測されたセンサデータの履歴を記憶するセンサデータ履歴記憶部と、外的要因に応じた構造物の応答特性を示す応答特性データを記憶する応答特性データ記憶部と、センサデータ履歴記憶部に記憶されたセンサデータの履歴に基づいて、応答特性データを算出し、算出した応答特性データを応答特性データ記憶部に記憶させる応答特性データ算出部と、を備えるようにしたので、外的要因に応じた構造物の応答予測を支援することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態による構造物検証システムの構成例を示すブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態による構造物データ記憶部が記憶する構造物データの例を示す図である。

【図3】本発明の一実施形態によるセンサデータ履歴記憶部が記憶するセンサデータの例を示す図である。

【図4】本発明の一実施形態による応答特性データ記憶部が記憶する応答特性データの例を示す図である。

【図5】本発明の一実施形態による健全性判定ルール記憶部が記憶する健全性判定ルールの例を示す図である。

【図6】本発明の一実施形態による構造物検証装置の動作例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態による構造物検証システム１の構成を示すブロック図である。構造物検証システム１は、緊急地震速報サーバ１００と、監視対象の構造物に設置された複数のセンサ２００（センサ２００−１、センサ２００−２、センサ２００−３、センサ２００−４、センサ２００−５）と、監視対象の構造物に付属する複数の設備３００（設備３００−１、設備３００−２、設備３００−３、設備３００−４、設備３００−５）と、構造物検証装置４００とを備えている。複数のセンサ２００は同様の構成であるため、特に区別しない場合には「−１」、「−２」等を省略してセンサ２００として説明する。同様に、複数の設備３００は同様の構成であるため、特に区別しない場合には「−１」、「−２」等を省略して設備３００として説明する。

【0017】

緊急地震速報サーバ１００は、気象庁の地震警報システムが備えるコンピュータ装置であり、地震の発生時に、震源に近い観測点の地震計によって計測した地震波のデータを解析して推定した震源の位置や地震の規模を示すデータを含む緊急地震速報を、無線または有線により送信する。

【0018】

センサ２００は、監視対象である構造物の揺れを計測し、計測値であるセンサデータを出力する。センサ２００は、例えば加速度センサである。例えば、センサ２００−１は、構造物の基礎部分における加速度を計測するために設けられており、耐震評価の対象の構造物の最下層部分（例えば、地下が無い場合、１階の下の地盤上に設けられた基礎）に印加される地動加速度を計測し、加速度データであるセンサデータを、情報通信網を介して構造物検証装置４００に送信する。センサ２００−２からセンサ２００−５の各々は、それぞれ２階から屋上に設置され、自身に印加される加速度値を計測した加速度データであるセンサデータを、構造物検証装置４００に送信する。ここでは、４階層の構造物の２階にセンサ２００−２が設置され、３階にセンサ２００−３が設置され、４階にセンサ２００−４が設置され、屋上にセンサ２００−５が設置されている。ここで、屋上に設置されるセンサ２００−５は、加速度センサの他、微振動センサを含むように構成することができる。微振動センサは、屋上でなくとも、例えば屋上近傍の最上階に設置してもよい。

【0019】

設備３００は、監視対象の構造物に付属する設備であり、地震発生時に制御信号により動作を停止または停止解除（再稼働）する機器である。設備３００は、例えば、エレベータ、エスカレータ、空調機（ファン）、各種コンピュータ装置、熱湯給水設備等が適用できる。あるいは、設備３００は、スピーカ等の音声出力装置でもよく、例えば制御信号に応じて警報を出力するようなものであってもよい。

【0020】

構造物検証装置４００は、監視対象の構造物に設置されたセンサ２００から送信されるセンサデータに基づいて構造物の状態を推定し、地震による応答を予測するコンピュータ装置である。構造物検証装置４００は、入力部４１０と、通信部４２０と、記憶部４３０と、制御部４４０とを備えている。
入力部４１０は、キーボードやマウス等の入力デバイスであり、管理者等であるユーザの操作に応じた入力信号を生成し、制御部４４０に出力する。

【0021】

通信部４２０は、外部のコンピュータ装置等の機器と無線または有線により通信する。例えば、通信部４２０は、緊急地震速報サーバ１００から送信される緊急地震速報を受信する。また、通信部４２０は、センサ２００から送信されるセンサデータを受信する。また、通信部４２０は、設備３００に対して制御信号を送信する。

【0022】

記憶部４３０は、構造物検証装置４００が動作する際に参照する各種データを記憶する。記憶部４３０は、構造物データ記憶部４３１と、センサデータ履歴記憶部４３２と、応答特性データ記憶部４３３と、健全性判定ルール記憶部４３４とを備えている。

【0023】

構造物データ記憶部４３１は、監視対象の構造物の特徴を示す構造物データを記憶する。図２は、構造物データ記憶部４３１が記憶する構造物データの例を示す図である。構造物データには、構造物ＩＤ（Identifier）、構造種別、固有周期、主軸の向き、等のデータが含まれる。構造物ＩＤは、監視対象の構造物を識別する識別情報である。構造種別は、監視対象物である構造物の構造種別であり、例えば、「鉄筋コンクリート構造」、「鉄骨構造」等の値が対応付けられる。固有周期は、監視対象物である構造物の固有周期である。主軸の向きは、構造物が振動しやすい構面の向きを示す。向きとは、例えば東西南北の４方向を基準とし、その基準に対する構造物の方向の差を角度によって示す値である。例えば、主軸の向きに「ＮＥ４５」が対応付けられている場合、その構造物の主軸が北東４５度の方向を向いていることを示す。

【0024】

センサデータ履歴記憶部４３２は、複数のセンサ２００によって計測されたセンサデータの履歴を記憶する。図３は、センサデータ履歴記憶部４３２が記憶するセンサデータの例を示す図である。センサデータには、センサＩＤ、取得日時、震度、最大加速度、最大速度、最大変位等のデータが含まれる。センサＩＤは、センサ２００を識別する識別情報である。取得日時は、対応するセンサ２００からセンサデータが送信された日時を示す。最大加速度は、対応するセンサ２００による計測値である。最大速度は、監視対象の構造物における各階毎の速度の最大値を示す。最大変位は、監視対象の構造物における各階毎の変位の最大値を示す。このような速度・変位は、例えば、センサ２００−１からセンサ２００−５の各々から送信される加速度のセンサデータを1回又は２回積分して、１階から屋上までの加速度方向の速度・変位を求め、隣接する階同士の変位の差分を算出することにより、構造物のそれぞれの階の層間変位δを求めることができる。

【0025】

応答特性データ記憶部４３３は、地震等の外的要因に応じた監視対象である構造物の応答特性を示す応答特性データを記憶する。応答特性データは、センサデータ履歴記憶部４３２に記憶されているセンサデータに基づいて、後述する応答特性データ算出部４４４によって算出され、記憶される。図４は、応答特性データ記憶部４３３が記憶する応答特性データの例を示す図である。応答特性データには、構造物対象個所、基準震度、加速度応答倍率、速度応答倍率、変位応答倍率等のデータが含まれる。構造物対象個所は、構造物における応答特性を算出する個所を示す。例えば、１階や２階などの階層を示すデータである。ただし、例えばひとつの階層における複数個所を構造物対象個所として対応付けてもよいし、複数階層をひとつの構造物対象個所として対応付けることもできる。基準震度は、基準となる構造物対象個所における揺れの大きさを示す。例えば、基準対象個所は、構造物の１階とする。基準震度によって、特性を分類して記憶させることで予測精度を高めることができる。加速度応答倍率は、対応する基準となる構造物対象個所において、対応する基準震度の揺れが発生した場合における、基準となる個所の最大加速度に対する、対応する個所の最大加速度の比を示す。速度応答倍率・変位応答倍率についても、基準となる個所の最大値に対する、対応する個所の最大値の比を示す。

【0026】

健全性判定ルール記憶部４３４は、地震発生により監視対象の構造物に揺れが発生した後に、構造物の健全性の検証を行うための健全性判定ルールを記憶する。図５は、健全性判定ルール記憶部４３４が記憶する健全性判定ルールの例を示す図である。健全性判定ルールは、後述する層間変形角Δ及び限界層間変形角の比較結果と、固有周期Ｔ及び固有周期の初期値の比較結果との組み合わせにより構造物の健全性の判定結果を示す情報である。限界層間変形角は、この値を超える層間変位が発生した場合、構造躯体の部材が変形などの損傷を受ける大きさ（破断などを含め、構造躯体の部材が変形した状態から元に戻らない状態となる塑性変形の限界を示す大きさ）に設定されている。以下、固有周期Ｔと層間変形角Δとの判定のパターンを示すパラメータパターンに対応する建物の安全性（健全性）の判定を示す。

【0027】

・パラメータパターンＡ
層間変形角Δが限界層間変形角を超えており、かつ固有周期閾値に比較して固有周期が長くなり剛性が低下していると判断される場合には、建物の損傷の程度は以下に示すように推定される。建物の状況は、構造躯体の損傷は想定以上であり、建物の損傷の大きさが想定以上であると推定される。これにより、判定結果は、「建物の損傷の早急な調査が必要である」とされている。

【0028】

・パラメータパターンＢ
層間変形角Δが限界層間変形角を超えており、一方、固有周期閾値に比較して固有周期Ｔに変化がなく剛性が維持されていると判断される場合には、建物の損傷の程度は以下に示すように推定される。固有周期Ｔの変化がないため、建物の構造躯体が設計における限界層間変形角より大きい層間変形角として実際に建造されたとして、限界層間変形角を超えても損傷は想定以下と推定することができる。これにより、判定結果は、「継続使用可能であるが、注意して利用する必要がある」とされている。

【0029】

・パラメータパターンＣ
層間変形角Δが限界層間変形角以下であり、一方、固有周期閾値に比較して固有周期Ｔが長くなり剛性が低下していると判断される場合には、建物の損傷の程度は以下に示すように推定される。固有周期Ｔが長くなっているが、層間変形角Δが限界層間変形以下であるため、構造躯体ではなく建物の非構造躯体が損傷を受けており、構造躯体の損傷は想定以下と推定することができる。これにより、判定結果は、「継続使用可能であるが、注意して利用する必要がある」とされている。

【0030】

・パラメータパターンＤ
層間変形角Δが限界層間変形角以下であり、かつ固有周期閾値に比較して固有周期Ｔに変化がなく剛性が維持されていると判断される場合には、建物の損傷の程度は以下に示すように推定される。層間変形角Δが限界層間変形以下であり、かつ固有周期Ｔに変化がなく剛性が維持されているため、建物の構造躯体及び建物の非構造躯体のいずれも損傷を受けおらず、構造躯体の損傷は想定以下と推定することができる。これにより、判定結果は、「継続使用可能」とされている。

【0031】

図１にもどり、制御部４４０は、構造物検証装置４００が備える各部を制御し、コンピュータ処理を実行する。制御部４４０は、緊急地震速報制御部４４１と、要因データ受付部４４２と、センサデータ制御部４４３と、応答特性データ算出部４４４と、応答予測部４４５と、設備制御部４４６と、停止解除判定部４４７とを備えている。

【0032】

緊急地震速報制御部４４１は、外的要因である地震の規模を含む緊急地震速報を受信し、受信した緊急地震速報を要因データとして要因データ受付部４４２に入力する。例えば、緊急地震速報制御部４４１は、緊急地震速報サーバ１００から送信される緊急地震速報を、通信部４２０を介して受信し、受信した緊急地震速報の電文データに基づいて、地震の発生時刻、震源、規模を示す要因データを算出する。発生時刻は、地震の発生時刻を、例えば日時分秒により示すデータである。震源は、地震の震源を、東西南北の位置（緯度、経度）と深さとによって示すデータである。規模は、例えばマグニチュードであり、地震の大きさを示す。

【0033】

要因データ受付部４４２は、構造物に対する外的要因の規模を示す要因データの入力を受け付ける。例えば、要因データ受付部４４２は、緊急地震速報制御部４４１からの要因データの入力を受け付ける。

【0034】

センサデータ制御部４４３は、センサ２００から送信されるセンサデータを受信し、受信したセンサデータをセンサデータ履歴記憶部４３２に記憶させる。ここで、センサ２００は、センサ２００から送信されるセンサデータを定期的にセンサデータ履歴記憶部４３２に記憶させてもよいし、地震発生の際にセンサ２００から送信されるセンサデータをセンサデータ履歴記憶部４３２に記憶させるようにしてもよい。すなわち、例えば地震等の外的要因がなくとも、風等の影響により、監視対象の構造物が揺れを生じている場合、このような揺れを計測したセンサデータをセンサデータ履歴記憶部４３２に記憶させておくことができる。ただし、地震が発生した場合には、構造物の状態に応じて、より顕著な揺れが発生すると考えられる。このため、構造物の状態を示す応答特性データを算出するための標本であるセンサデータの実測値としては、地震が発生した場合の方がより有用である。このため、センサデータ制御部４４３は、地震発生の際にセンサ２００から送信されるセンサデータをセンサデータ履歴記憶部４３２に記憶させることができる。この場合、例えば、センサデータ制御部４４３は、緊急地震速報制御部４４１が緊急地震速報を受信してから所定時間内にセンサ２００によって計測され送信されたセンサデータを、センサデータ履歴記憶部４３２に記憶させる。例えば、緊急地震速報が誤報であったり、監視対象の構造物まで揺れが届かなかったりすることにより、緊急地震速報制御部４４１が緊急地震速報を受信してから所定時間内（例えば、１５分等）に、センサ２００から出力されるセンサデータに変化がなかった場合、センサデータ制御部４４３は、センサデータをセンサデータ履歴記憶部４３２に記憶させないように制御することができる。なお、上記の説明では、センサ２００から送信されるセンサデータは、定期的に或いは地震発生時に記憶させてもよいものとしたが、ユーザの操作に起因して記憶させるようしてもよい。

【0035】

応答特性データ算出部４４４は、センサデータ履歴記憶部４３２に記憶されたセンサデータの履歴に基づいて、応答特性データを算出し、算出した応答特性データをセンサデータ履歴記憶部４３２に記憶させる。具体的には、例えば、応答特性データ算出部４４４は、緊急地震速報によって示される震源、マグニチュードのデータと、その緊急地震速報によって示される地震によって生じた揺れを計測したセンサデータのデータと、震源と監視対象の構造物との距離、構造物の主軸の向きと震源の方角等に基づいて応答波形解析、統計処理を行い、応答特性データを算出する。

【0036】

応答予測部４４５は、要因データ受付部４４２に入力された要因データに対応する応答特性データを応答特性データ記憶部４３３から読み出し、読み出した応答特性データに基づいて、その外的要因による構造物の応答を予測する。例えば、応答予測部４４５は、要因データに含まれる震度に応じた応答倍率（加速度応答倍率、速度応答倍率、変位応答倍率）のデータを、構造物対象個所ごとに応答特性データ記憶部４３３から読み出し、読み出したデータを、基準となる構造物対象での揺れの大きさに乗じて、応答の予測結果として出力する。

【0037】

設備制御部４４６は、応答予測部４４５による予測結果に基づいて、監視対象の構造物に付属する設備３００に対する制御信号を送信する。例えば、設備制御部４４６は、設備３００ごとに、その設備３００を停止させる震度や加速度等の停止閾値を自身の記憶領域に記憶させておく。設備制御部４４６は、応答予測部４４５による予測結果と停止閾値とを比較し、予測結果が停止閾値を超える設備３００に対して、停止の制御信号を送信する。

【0038】

停止解除判定部４４７は、地震発生により監視対象の構造物に揺れが発生した後に、構造物の健全性の検証を行い、構造物または構造物に付属する設備３００に損傷のおそれがあるか否かを判定する。ここで、停止解除判定部４４７による健全性検証処理を説明する。例えば、停止解除判定部４４７は、センサデータに基づいて上述のように層間変位δを算出し、算出した各階の層間変位δの各々を、それぞれの階の高さで除算し、各階の層間変形角Δ（ラジアン）を算出する。なお、加速度データから変位を求める方法は、本実施形態に記載されているもの以外の他の方法を用いても良い。

【0039】

また、停止解除判定部４４７は、微振動センサであるセンサ２００−５から出力される微少振動データの周波数解析を行う。停止解除判定部４４７は、パワースペクトルにおけるピーク（最も高いパワースペクトル値）となる周波数を固有周波数（固有振動数）として選択し、この固有周波数の逆数を固有周期として出力する。停止解除判定部４４７は、層間変形角Δと、建物の固有周期とにより、健全性判定ルール記憶部４３４に記憶されている健全性判定ルールに基づいて、構造躯体の損傷度合いを判定する。すなわち、停止解除判定部４４７は、層間変形角Δと予め設定されている限界層間変形角（層間変位閾値）とを比較し、層間変形角Δが限界層間変形角を超えているか否かを判定する。このとき、停止解除判定部４４７は、固有周期Ｔと固有周期の初期値（例えば、建物を建設した直後の固有周期あるいは地震発生直前の固定周期）とを比較し、固有周期Ｔが固有周期の初期値以下であるか否かを判定する。

【0040】

ここで、停止解除判定部４４７は、例えば、健全性判定ルールに基づいて、「建物の損傷の早急な調査が必要である」、あるいは「継続使用可能であるが、注意して利用する必要がある」と判定した場合、構造物または構造物に付属する設備３００に損傷のおそれがあると判定し、「継続使用可能」と判定した場合、構造物または構造物に付属する設備３００に損傷のおそれがないと判定する。停止解除判定部４４７は、構造物または構造物に付属する設備３００に損傷のおそれがあると判定した場合、その設備３００に対して停止解除の制御信号を送信せず、または停止継続の制御信号を送信することにより、停止状態を継続させる。一方、構造物または構造物に付属する設備３００に損傷のおそれがないと判定した場合、その設備３００に対して停止解除の制御信号を送信し、停止状態を解除して設備３００を再稼働させる。このように、停止解除判定部４４７は、外的要因である地震により構造物が応答した後に、その地震に応じてセンサ２００によって計測されたセンサデータに基づいて、その地震によって停止された構造物に付属する設備３００の停止を解除するか否かを判定する。なお、上記に示した場合では、その地震によって停止された構造物に付属する設備３００の停止を解除するか否かを停止解除判定部４４７が判定するものとして説明したが、目視点検などによりユーザが判断した結果に応じて設備３００の停止を解除できるようにしてもよい。

【0041】

次に、図面を参照して、本実施形態による構造物検証システム１の動作例を説明する。図６は、本実施形態による構造物検証装置４００の動作例を示すフローチャートである。
緊急地震速報サーバ１００から緊急地震速報が送信されると、構造物検証装置４００の緊急地震速報制御部４４１は、通信部４２０を介して緊急地震速報を受信する（ステップＳ１）。緊急地震速報制御部４４１は、受信した緊急地震速報に基づいて要因データを算出し、算出した要因データを要因データ受付部４４２に入力する。

【0042】

応答予測部４４５は、要因データ受付部４４２に入力された要因データに対応する応答特性データを応答特性データ記憶部４３３から読み出し、地震に対する構造物各層の応答を予測する（ステップＳ２）。設備制御部４４６は、構造物の各層ごとに、応答予測部４４５による予測結果に基づいて、予測結果の揺れが停止閾値以上か否かを判定する（ステップＳ３）。設備制御部４４６は、予測結果の揺れが停止閾値以上でないと判定すれば（ステップＳ３：ＮＯ）、ステップＳ５に進む。設備制御部４４６は、予測結果の揺れが停止閾値以上であると判定すれば（ステップＳ３：ＹＥＳ）、その層の設備３００に対して、停止の制御信号を送信する（ステップＳ４）。

【0043】

監視対象の構造物に地震の揺れが到達し、構造物に応答が発生すると、各センサ２００は、計測したセンサデータを構造物検証装置４００に送信する。センサデータ制御部４４３は、センサ２００から送信されたセンサデータを、通信部４２０を介して受信する（ステップＳ５）。センサデータ制御部４４３は、受信したセンサデータをセンサデータ履歴記憶部４３２に記憶させる。停止解除判定部４４７は、センサデータ制御部４４３が受信したセンサデータに基づいて、構造物各層ごとに健全性を判定する（ステップＳ６）。停止解除判定部４４７は、損傷のおそれがあると判定すると（ステップＳ７：ＹＥＳ）、制御信号を送信せず、停止状態を継続する（ステップＳ８）。停止解除判定部４４７は、損傷のおそれがないと判定すると（ステップＳ７：ＮＯ）、制御信号を送信し、停止状態を解除する（ステップＳ９）。

【0044】

また、応答特性データ算出部４４４は、センサデータ制御部４４３が受信したセンサデータに基づいて、各層ごとの床応答を算出し（ステップＳ１０）、応答倍率を算出する（ステップＳ１１）。応答特性データ算出部４４４は、算出した応答倍率を応答特性データとして応答特性データ記憶部４３３に記憶させる。

【0045】

以上説明したように、本実施形態によれば、予め算出した建物モデルではなく、監視対象の構造物に設置されたセンサ２００から送信されるセンサデータの実測値に基づいて応答特性を算出することができるため、監視対象の構造物のリアルタイムな状態に基づいた信頼性の高い応答予測を行うことができる。すなわち、応答予測を行うために、状態の変化の都度、建物モデルを修正する必要がなく、構造物に設置されたセンサ２００から送信されるセンサデータに基づいて自動的に応答特性データを算出することが可能となる。

【0046】

さらに、監視対象の構造物に地震による揺れが到来した後には、その際に計測したセンサデータの実測値に基づいて健全性の判定を行い、判定結果に基づいて、停止した設備３００を停止継続するか停止解除するかを判定することができる。これにより、地震により構造物や付属設備が損傷して継続使用が危ぶまれるような場合に、設備のみの健全性ではなく、構造物全体の状況に基づいて継続使用の可否を判定することが可能となる。これにより、例えば地震による二次災害を防ぐことが期待できる。例えば、緊急地震速報を受けて構造物内のエレベータが動作を停止した場合、揺れが止まった後でも、構造物に損傷のおそれがある場合には停止解除をせず動作を再開させないといった制御を行うことができる。これにより、緊急地震速報やその時点での揺れのみによって制御する場合に比べて信頼性が向上し、稼働再開を迅速かつ安全に行うことができる。

【0047】

また、このようにセンサ２００から取得したセンサデータは、地震による損傷や長期的な劣化（経年劣化）等に対する健全性の判断材料としても利用することができる。
また、階層構造の構造物に対して、各層の応答特性を算出して、各層の震度等を予測することができるため、例えば特定の階のみに警報を出したり、機器、設備を限定して制御信号を送信したりすることができる。これによって、構造物内の設備や構造物内の人物への影響を、最小限にとどめることが可能となる。

【0048】

なお、上述の例では、監視対象の構造物における各階にひとつずつセンサ２００を設置している例を示したが、監視対象の構造物の特徴等に応じて、任意の個数を設置しておくことができる。例えば、各階に複数のセンサ２００を設置してもよいし、複数階にひとつのセンサ２００を設置することもできる。

【0049】

また、上述の例では、監視対象の構造物に対して揺れを発生させる外的要因として地震を想定して説明したが、外的要因は他の要因であってもよい。例えば、台風等の風による揺れを予測し、制御信号を送信するようにしてもよい。

【0050】

また、上述の例では、要因データ受付部４４２は、緊急地震速報に基づいて緊急地震速報制御部４４１によって算出された要因データの入力を受け付けるようにしたが、要因データ受付部４４２は、例えば、ユーザが入力部４１０に入力する任意の要因データを受け付けることもできる。この場合、設備３００に対する制御信号を送信せず、構造物検証装置４００によって応答予測のシミュレーションを行うように利用することもできる。この場合、応答予測部４４５は、要因データ受付部４４２に入力された要因データに対応する応答特性データを読み出してディスプレイ等の出力部に出力させる。

【0051】

また、監視対象の構造物の監視制御を行う構造物検証装置４００は、監視対象の構造物ごとに設置されてもよいし、例えば、複数の構造物を管理する業者等によって運営され、複数の構造物を監視対象とするものであってもよい。また、構造物検証装置４００が算出した応答特性データは、ひとつの構造物内においてのみ利用してよいが、複数の構造物に総合的に利用することもできる。例えば、近隣に同様の構造の構造物が複数存在する場合には、総合的に統計処理を行うようにしてもよいし、例えばセンサデータの実測値が存在しない新たな構造物に対して、同様の条件の他の構造物の応答特性データを適用して応答予測を行うこともできる。
また、構造物検証装置４００が備える各機能部は、クラウド環境やネットワーク環境、監視対象の構造物や構造物の収容人員の規模、構造物検証装置４００を構成するために用意されたハードウェアの数やスペック等に応じて、任意の台数のコンピュータ装置に分散または集約して配置することができる。

【0052】

また、上述の例において、構造物データ記憶部４３１に記憶される主軸の向きや固有周期の値は、ひとつの構造物について複数の値が対応付けられていてもよい。例えば、Ｌ字型やコの字型の構造物である場合や、構造物の内部構造における例えば壁の存在などにより複数の主軸が想定される場合は、その形状等に応じた複数の主軸を対応付けて記憶させておいてもよいし、主軸ごとの固有周期を対応付けて記憶させておくことができる。この場合、応答特性データについても、複数の主軸ごとに対応付けて記憶させておき、主軸ごとに応答予測を行ったり、複数の主軸から複合的に応答予測を行ったりすることもできる。

【0053】

また、設備制御部４４６が、応答予測部４４５による予測結果に基づいて送信する制御信号は、例えば、各階ごとに存在する人物が持つスマートフォン等の携帯電話端末に対して、警報を送信するものであってもよい。例えば、監視対象の構造物における各階ごとに無線ＬＡＮ（Local Area Network）による通信を行う無線基地局が存在する場合、特定の階の無線基地局にのみ、警報である制御信号を、通信領域内の携帯電話端末に対して送信することができる。

【0054】

なお、本発明における処理部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより構造物検証を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、インターネットやＷＡＮ、ＬＡＮ、専用回線等の通信回線を含むネットワークを介して接続された複数のコンピュータ装置を含んでもよい。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、ネットワークを介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

【0055】

また、上述した機能の一部または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現してもよい。上述した各機能は個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。

【符号の説明】

【0056】

１ 構造物検証システム
１００ 緊急地震速報サーバ
２００ センサ
３００ 設備
４００ 構造物検証装置
４１０ 入力部
４２０ 通信部
４３０ 記憶部
４３１ 構造物データ記憶部
４３２ センサデータ履歴記憶部
４３３ 応答特性データ記憶部
４３４ 健全性判定ルール記憶部
４４０ 制御部
４４１ 緊急地震速報制御部
４４２ 要因データ受付部
４４３ センサデータ制御部
４４４ 応答特性データ算出部
４４５ 応答予測部
４４６ 設備制御部
４４７ 停止解除判定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】