特許 6989912 構造体の異常検出装置、構造体の異常検出システム、構造体の異常検出方法、及び構造体の異常検出プログラム

(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】

(24)【登録日】2021-12-07

(45)【発行日】2022-01-12

(54)【発明の名称】構造体の異常検出装置、構造体の異常検出システム、構造体の異常検出方法、及び構造体の異常検出プログラム

(51)【国際特許分類】

   E01D 22/00 20060101AFI20220104BHJP

   E01D 19/02 20060101ALI20220104BHJP

【ＦＩ】

E01D22/00 A

E01D19/02

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2017182296

(22)【出願日】2017-09-22

(65)【公開番号】P2019056271

(43)【公開日】2019-04-11

【審査請求日】2020-07-29

(73)【特許権者】

【識別番号】519135633

【氏名又は名称】公立大学法人大阪

(73)【特許権者】

【識別番号】000100676

【氏名又は名称】ＩＭＶ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100168583

【弁理士】

【氏名又は名称】前井 宏之

(72)【発明者】

【氏名】川合 忠雄

(72)【発明者】

【氏名】川田 浩二

(72)【発明者】

【氏名】小林 敏之

(72)【発明者】

【氏名】川平 孝雄

(72)【発明者】

【氏名】柴田 敏治

(72)【発明者】

【氏名】日▲高▼ 和男

【審査官】石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－２７０５５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２１０３３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１３４１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１０２３２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０１Ｄ １／００－２４／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

構造体に配置され、前記構造体の振動の加速度を検出する第１加速度計と、
前記構造体において、前記第１加速度計から所定距離以上離間して、前記第１加速度計の下方に配置され、前記構造体の振動の加速度を検出する第２加速度計と、
前記第１加速度計及び前記第２加速度計の各々から所定方向の振動データを取得する取得部と、
時間に関する関数である前記振動データに対してフーリエ変換を行い、前記振動データを、周波数に関する関数である第１スペクトル及び第２スペクトルに変換する変換部と、
前記変換部によって生成された前記第１スペクトルと前記第２スペクトルとに基づいて振幅比を算出し、前記振幅比に基づいて前記構造体の異常の発生を検出する検出部と
を備え、
前記構造体は、少なくとも下端が支持され、
前記第１スペクトルは、前記第１加速度計の前記振動データに対応し、
前記第２スペクトルは、前記第２加速度計の前記振動データに対応し、
前記振幅比は、前記第２加速度計の検出した前記振動の振幅に対する前記第１加速度計の検出した前記振動の振幅の比率を示し、
前記構造体の支持剛性が低下するほど前記振幅比が減少し、
前記構造体の異常は、前記構造体の支持剛性の低下を含む、構造体の異常検出装置。

【請求項2】

前記検出部は、前記振幅比のヒストグラム、前記振幅比の平均値及び前記振幅比の標準偏差の少なくともいずれか１つに基づき、前記構造体の異常の発生を検出し、
前記振幅比のヒストグラムは、所定期間内における前記振幅比の値の所定範囲毎の頻度を示す、請求項１に記載の構造体の異常検出装置。

【請求項3】

前記第１スペクトルのパワースペクトル、又は前記第２スペクトルのパワースペクトルを算出し、前記第１スペクトルと前記第２スペクトルとからクロススペクトルを算出する第１算出部と、
前記第１スペクトルのパワースペクトルと前記クロススペクトル、又は前記第２スペクトルのパワースペクトルと前記クロススペクトルとに基づいて、前記振幅比を算出する第２算出部と
を更に備える、請求項１又は請求項２に記載の構造体の異常検出装置。

【請求項4】

前記振幅比は、前記第１スペクトルのパワースペクトルの特定周波数における値を、前記クロススペクトルの前記特定周波数における値で除した商を示す、請求項３に記載の構造体の異常検出装置。

【請求項5】

前記特定周波数は、前記構造体の固有振動数に対応する、請求項４に記載の構造体の異常検出装置。

【請求項6】

前記振幅比を、前記構造体の周囲の外気温に基づいて補正する補正部を更に備える、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の構造体の異常検出装置。

【請求項7】

前記検出部は、第１期間における前記振幅比のヒストグラムと、前記第１期間と相違する第２期間における前記振幅比のヒストグラムとの間の有意差の有無に基づき、前記構造体の異常の発生を検出する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の構造体の異常検出装置。

【請求項8】

前記検出部は、前記第１期間における前記振幅比のヒストグラムと、前記第２期間における前記振幅比のヒストグラムとの間のｐ値が所定値以下であるか否かに基づき、前記構造体の異常の発生を検出し、
前記ｐ値が前記所定値以下であることは、前記第１期間における前記振幅比のヒストグラムと、前記第２期間における前記振幅比のヒストグラムとの間に有意差があることを示す、請求項７に記載の構造体の異常検出装置。

【請求項9】

前記取得部は、前記振動データにおける振幅が所定の閾値を超えている場合に、前記振動データを取得する、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の構造体の異常検出装置。

【請求項10】

前記所定方向は、水平方向を示す、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の構造体の異常検出装置。

【請求項11】

前記構造体は、橋脚、鉄塔、煙突、アンテナ、道路標識、及び街路灯の少なくとも１つを含む、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の構造体の異常検出装置。

【請求項12】

構造体に配置され、前記構造体の振動の加速度を検出する第１加速度計と、
前記構造体において、前記第１加速度計から所定距離以上離間して、前記第１加速度計の下方に配置され、前記構造体の振動の加速度を検出する第２加速度計と、
前記第１加速度計及び前記第２加速度計の各々から受信した振動データを送信する送信ユニットと、
前記送信ユニットと通信可能に接続されるサーバ装置と
を備え、
前記構造体は、少なくとも下端が支持され、
前記サーバ装置は、
前記送信ユニットが送信した前記振動データから所定方向の振動データを取得する取得部と、
時間に関する関数である前記振動データに対してフーリエ変換を行い、前記振動データを、周波数に関する関数である第１スペクトル及び第２スペクトルに変換する変換部と、
前記変換部によって生成された前記第１スペクトルと前記第２スペクトルとに基づいて振幅比を算出し、前記振幅比に基づいて前記構造体の異常の発生を検出する検出部と
を備え、
前記第１スペクトルは、前記第１加速度計の前記振動データに対応し、
前記第２スペクトルは、前記第２加速度計の前記振動データに対応し、
前記振幅比は、前記第２加速度計の検出した前記振動の振幅に対する前記第１加速度計の検出した前記振動の振幅の比率を示し、
前記構造体の支持剛性が低下するほど前記振幅比が減少し、
前記構造体の異常は、前記構造体の支持剛性の低下を含む、構造体の異常検出システム。

【請求項13】

構造体の振動の加速度を検出する第１加速度計と、前記構造体の振動の加速度を検出する第２加速度計とが配置された前記構造体の異常検出方法であって、
前記第１加速度計及び前記第２加速度計の各々から所定方向の振動データを取得する取得ステップと、
時間に関する関数である前記振動データに対してフーリエ変換を行い、前記振動データを、周波数に関する関数である第１スペクトル及び第２スペクトルに変換する変換ステップと、
前記変換ステップで生成された前記第１スペクトルと前記第２スペクトルとに基づいて振幅比を算出し、前記振幅比に基づいて前記構造体の異常の発生を検出する検出ステップと
を含み、
前記構造体は、少なくとも下端が支持され、
前記第２加速度計は、前記構造体において、前記第１加速度計から所定距離以上離間して、前記第１加速度計の下方に配置され、
前記第１スペクトルは、前記第１加速度計の前記振動データに対応し、
前記第２スペクトルは、前記第２加速度計の前記振動データに対応し、
前記振幅比は、前記第２加速度計の検出した前記振動の振幅に対する前記第１加速度計の検出した前記振動の振幅の比率を示し、
前記構造体の支持剛性が低下するほど前記振幅比が減少し、
前記構造体の異常は、前記構造体の支持剛性の低下を含む、構造体の異常検出方法。

【請求項14】

構造体に配置され、前記構造体の振動の加速度を検出する第１加速度計と、
前記構造体において、前記第１加速度計から所定距離以上離間して、前記第１加速度計の下方に配置され、前記構造体の振動の加速度を検出する第２加速度計と、
コンピュータと
を備えた構造体の異常検出装置において、
前記コンピュータを、
前記第１加速度計及び前記第２加速度計の各々から所定方向の振動データを取得する取得部、
時間に関する関数である前記振動データに対してフーリエ変換を行い、前記振動データを、周波数に関する関数である第１スペクトル及び第２スペクトルに変換する変換部、及び、
前記変換部によって生成された前記第１スペクトルと前記第２スペクトルとに基づいて振幅比を算出し、前記振幅比に基づいて前記構造体の異常の発生を検出する検出部
として機能させ、
前記構造体は、少なくとも下端が支持され、
前記第１スペクトルは、前記第１加速度計の前記振動データに対応し、
前記第２スペクトルは、前記第２加速度計の前記振動データに対応し、
前記振幅比は、前記第２加速度計の検出した前記振動の振幅に対する前記第１加速度計の検出した前記振動の振幅の比率を示し、
前記構造体の支持剛性が低下するほど前記振幅比が減少し、
前記構造体の異常は、前記構造体の支持剛性の低下を含む、構造体の異常検出プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、構造体の異常検出装置、構造体の異常検出システム、構造体の異常検出方法、及び構造体の異常検出プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載の橋脚の異常検知システムは、加速度計、ＦＦＴ処理部、平均化処理部、重み付け処理部、面積算定正規化処理部、及び正規化面積減少評価部を備える。加速度計は、橋脚の天端に配置されて、橋脚天端の加速度を検出する。ＦＦＴ処理部は、加速度計による検出データに高速フーリエ変換を施してフーリエスペクトルを算出する。平均化処理部は、フーリエスペクトルを所定の時間についての加算平均により時間的な平均を求め、所定の周波数幅について周波数軸上で移動平均を求めて、フーリエスペクトル波形を平滑化する。重み付け処理部は、健全時の橋脚の伝達関数に基づく重み付け関数で平滑化フーリエスペクトルを重み付けする。面積算定正規化処理部は、重み付けフーリエスペクトルの曲線とベースラインとで囲まれる領域の面積を求めて正規化する。正規化面積減少評価部は、正規化された面積と閾値とを比較して橋脚Ｐの支持剛性の低下を評価する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０００－１８６９８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の橋脚の異常検知システムは、橋脚の天端に配置されている１つの加速度計で振動データを取得するため、橋脚の異常を正確に検出できない可能性がある。

【0005】

橋脚は、例えば洗掘の進行に伴って支持剛性が低下する。具体的には、橋脚が河川敷内に設置されている場合には、河川の流れによる洗掘作用によって、地盤面が低下し、これに伴って、橋脚の支持剛性が低下する。そして、橋脚の支持剛性が低下すると、橋脚の上部における振動の振幅に対する橋脚の下部における振動の振幅の比が大きくなる。しかしながら、橋脚の天端に配置されている１つの加速度計では、このような支持剛性の低下を検出できない可能性がある。

【0006】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、構造体の異常を正確に検出可能な構造体の異常検出装置、構造体の異常検出システム、構造体の異常検出方法、及び構造体の異常検出プログラムを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本願に開示する構造体の異常検出装置は、第１加速度計と、第２加速度計と、取得部と、変換部と、検出部とを備える。前記第１加速度計は、構造体に配置される。前記第２加速度計は、前記構造体において、前記第１加速度計から所定距離以上離間して、前記第１加速度計の下方に配置される。前記取得部は、前記第１加速度計及び前記第２加速度計の各々から所定方向の振動データを取得する。前記変換部は、前記振動データにフーリエ変換を行う。前記検出部は、前記変換部によって生成された第１スペクトルと第２スペクトルとに基づき、前記構造体の異常の発生を検出する。前記構造体は、少なくとも下端が支持される。前記第１スペクトルは、前記第１加速度計の前記振動データに対応する。前記第２スペクトルは、前記第２加速度計の前記振動データに対応する。

【0008】

本願に開示する構造体の異常検出装置において、第１算出部を更に備えることが好ましい。前記第１算出部は、前記第１スペクトルと前記第２スペクトルとからクロススペクトルを算出することが好ましい。前記検出部は、前記クロススペクトルに基づき、前記構造体の異常の発生を検出することが好ましい。

【0009】

本願に開示する構造体の異常検出装置において、第２算出部を更に備えることが好ましい。前記第２算出部は、前記クロススペクトルと前記第１スペクトルとに基づき、振幅比を算出することが好ましい。前記検出部は、前記振幅比に基づき、前記構造体の異常の発生を検出することが好ましい。前記振幅比は、前記第１スペクトルのパワースペクトルの特定周波数における値を、前記クロススペクトルの前記特定周波数における値で除した商を示すことが好ましい。

【0010】

本願に開示する構造体の異常検出装置において、前記検出部は、前記振幅比のヒストグラム、前記振幅比の平均値及び前記振幅比の標準偏差の少なくともいずれか１つに基づき、前記構造体の異常の発生を検出することが好ましい。前記振幅比のヒストグラムは、所定期間内における、前記振幅比の値の所定範囲毎の頻度を示すことが好ましい。

【0011】

本願に開示する構造体の異常検出装置において、前記特定周波数は、前記構造体の固有振動数に対応することが好ましい。

【0012】

本願に開示する構造体の異常検出装置において、補正部を更に備えることが好ましい。前記補正部は、前記振幅比を、前記構造体の周囲の外気温に基づいて補正することが好ましい。

【0013】

本願に開示する構造体の異常検出装置において、前記検出部は、第１期間における前記振幅比のヒストグラムと、前記第１期間と相違する第２期間における前記振幅比のヒストグラムとの間の有意差の有無に基づき、前記構造体の異常の発生を検出することが好ましい。

【0014】

本願に開示する構造体の異常検出装置において、前記検出部は、前記第１期間における前記振幅比のヒストグラムと、前記第２期間における前記振幅比のヒストグラムとの間のｐ値に基づき、前記構造体の異常の発生を検出することが好ましい。

【0015】

本願に開示する構造体の異常検出装置において、前記検出部は、前記ｐ値が所定値以下である場合に、前記構造体の異常が発生していると評価することが好ましい。

【0016】

本願に開示する構造体の異常検出装置において、前記取得部は、前記振動データにおける振幅が所定の閾値を超えている場合に、前記振動データを取得することが好ましい。

【0017】

本願に開示する構造体の異常検出装置において、前記所定方向は、水平方向を示すことが好ましい。

【0018】

本願に開示する構造体の異常検出装置において、前記構造体の異常は、前記構造体の支持剛性の低下を含むことが好ましい。

【0019】

本願に開示する構造体の異常検出装置において、前記構造体は、橋脚、鉄塔、煙突、アンテナ、及び街路灯の少なくとも１つを含むことが好ましい。

【0020】

本願に開示する構造体の異常検出システムは、第１加速度計と、第２加速度計と、送信ユニットと、サーバ装置とを備える。前記第１加速度計は、構造体に配置される。前記第２加速度計は、前記構造体において、前記第１加速度計から所定距離以上離間して、前記第１加速度計の下方に配置される。前記送信ユニットは、前記第１加速度計及び前記第２加速度計の各々からの振動データを前記サーバ装置に送信する。前記サーバ装置は、前記送信ユニットと通信可能に接続される。前記構造体は、少なくとも下端が支持される。前記サーバ装置は、取得部と、変換部と、検出部とを備える。前記取得部は、前記第１加速度計及び前記第２加速度計の各々から所定方向の振動データを取得する。前記変換部は、前記振動データにフーリエ変換を行う。前記検出部は、前記変換部によって生成された第１スペクトルと第２スペクトルとに基づき、前記構造体の異常の発生を検出する。前記第１スペクトルは、前記第１加速度計の前記振動データに対応する。前記第２スペクトルは、前記第２加速度計の前記振動データに対応する。

【0021】

本願に開示する構造体の異常検出方法は、第１加速度計と、第２加速度計とが配置された構造体の異常検出方法であって、取得ステップと、変換ステップと、検出ステップとを含む。前記取得ステップでは、前記第１加速度計及び前記第２加速度計の各々から所定方向の振動データを取得する。前記変換ステップでは、前記振動データにフーリエ変換を行う。前記検出ステップでは、前記変換ステップで生成された第１スペクトルと第２スペクトルとに基づき、前記構造体の異常の発生を検出する。前記構造体は、少なくとも下端が支持される。前記第２加速度計は、前記構造体において、前記第１加速度計から所定距離以上離間して、前記第１加速度計の下方に配置される。前記第１スペクトルは、前記第１加速度計の前記振動データに対応する。前記第２スペクトルは、前記第２加速度計の前記振動データに対応する。

【0022】

本願に開示する構造体の異常検出プログラムは、第１加速度計と、第２加速度計と、コンピュータとを備えた構造体の異常検出装置において、前記コンピュータを、取得部、変換部、及び検出部として機能させる。前記第１加速度計は、構造体に配置される。前記第２加速度計は、前記構造体において、前記第１加速度計から所定距離以上離間して、前記第１加速度計の下方に配置される。前記取得部は、前記第１加速度計及び前記第２加速度計の各々から所定方向の振動データを取得する。前記変換部は、前記振動データにフーリエ変換を行う。前記検出部は、前記変換部によって生成された第１スペクトルと第２スペクトルとに基づき、前記構造体の異常の発生を検出する。前記構造体は、少なくとも下端が支持される。前記第１スペクトルは、前記第１加速度計の前記振動データに対応する。前記第２スペクトルは、前記第２加速度計の前記振動データに対応する。

【発明の効果】

【0023】

本発明に係る構造体の異常検出装置、構造体の異常検出システム、構造体の異常検出方法、及び構造体の異常検出プログラムによれば、構造体の異常を正確に検出できる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の実施形態に係る構造体の異常検出装置の構成の一例を示す図である。

【図2】加速度計の仕様の一例を示す図である。

【図3】橋脚の配置の一例を示す図である。

【図4】制御部の構成の一例を示す図である。

【図5】振動データの一例を示す図である。（ａ）は、第１加速度計の振動データを示す。（ｂ）は、第２加速度計の振動データを示す。

【図6】（ａ）は、第１スペクトルの一例を示す図である。（ｂ）は、第２スペクトルの一例を示す図である。

【図7】（ａ）は、第１スペクトルのパワースペクトルの一例を示す図である。（ｂ）は、クロススペクトルの一例を示す図である。

【図8】第１橋脚における、基準車両走行時の振幅比のヒストグラムと一般車両走行時の振幅比のヒストグラムとの一例を示す図である。（ａ）は、Ｘ軸方向の振幅比のヒストグラムを示す図である。（ｂ）は、Ｙ軸方向の振幅比のヒストグラムを示す図である。

【図9】第２橋脚における、基準車両走行時の振幅比のヒストグラムと、一般車両走行時の振幅比のヒストグラムとの一例を示す図である。（ａ）は、Ｘ軸方向の振幅比のヒストグラムを示す図である。（ｂ）は、Ｙ軸方向の振幅比のヒストグラムを示す図である。

【図10】基準車両走行時の振幅比のヒストグラムと一般車両走行時の振幅比のヒストグラムとの間のｐ値の一例を示す図である。

【図11】橋脚の洗掘の変化の一例を示す図である。

【図12】洗掘が進行する前後の振幅比のヒストグラムの一例を示す図である。（ａ）は、Ｘ軸方向の振幅比のヒストグラムを示す図である。（ｂ）は、Ｙ軸方向の振幅比のヒストグラムを示す図である。

【図13】洗掘が進行する前後の振幅比の平均値、及び振幅比の標準偏差の変化の一例を示す図である。

【図14】構造体の異常の検出方法の一例を示す図である。（ａ）は、振幅比の平均値の経年的な変化を示し、（ｂ）は、振幅比の平均値の短期的な変化を示す。

【図15】制御部の処理の一例を示すフローチャートである。

【図16】制御部の処理の一例を示すフローチャートである。

【図17】制御部の振幅比算出処理の一例を示すフローチャートである。

【図18】時間帯毎の振動の発生回数の一例を示す図である。

【図19】外気温と振幅比との短期的な変化の一例を示す図である。

【図20】外気温が変化する前後のヒストグラムの一例を示す図である。（ａ）は、Ｘ軸方向の振幅比のヒストグラムを示す図である。（ｂ）は、Ｙ軸方向の振幅比のヒストグラムを示す図である。

【図21】外気温と振幅比との長期的な変化の一例を示す図である。

【図22】外気温が低下する前後のヒストグラムを示す図である。（ａ）は、Ｘ軸方向の振幅比のヒストグラムを示す図である。（ｂ）は、Ｙ軸方向の振幅比のヒストグラムを示す図である。

【図23】外気温とＸ軸方向の振幅比との関係の一例を示す図である。

【図24】外気温とＹ軸方向の振幅比との関係の一例を示す図である。

【図25】外気温が低下する前後の温度補正後のヒストグラムの一例を示す図である。（ａ）は、Ｘ軸方向の振幅比のヒストグラムを示す図である。（ｂ）は、Ｙ軸方向の振幅比のヒストグラムを示す図である。

【図26】加速度の振幅の閾値を変化させた時のヒストグラムの変化の一例を示す図である。（ａ）は、閾値が１．００Ｇａｌの場合の振幅比のヒストグラムを示す図である。（ｂ）は、閾値が３．１６Ｇａｌの場合の振幅比のヒストグラムを示す図である。

【図27】加速度の振幅の閾値を変化させた時のヒストグラムの変化の一例を示す図である。（ａ）は、閾値が５．４８Ｇａｌの場合の振幅比のヒストグラムを示す図である。（ｂ）は、閾値が７．０７Ｇａｌの場合の振幅比のヒストグラムを示す図である。

【図28】加速度の振幅の閾値と、データ数及びｐ値との関係の一例を示す図である。

【図29】本発明の実施形態に係る構造体の異常検出システムの構成の一例を示す図である。

【図30】本発明の実施形態に係る構造体の一例を示す図である。（ａ）は、煙突を示す図である。（ｂ）は、アンテナを示す図である。（ｃ）は、街路灯を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の実施形態について、図面（図１～図３０）を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

【0026】

図１を参照して本発明に係る構造体４の異常検出装置１００について説明する。図１に示すように、異常検出装置１００は、制御部１、送信ユニット２及び加速度計３を備える。構造体４は、少なくとも下端が支持される。構造体４は、本発明の実施形態では、橋脚ＢＰを示す。橋脚ＢＰは、下端のみが支持されている。

【0027】

また、図１には、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を記載している。Ｚ軸は、鉛直方向に平行な方向を示す。Ｘ軸及びＹ軸は、水平方向を示す。橋脚ＢＰは、Ｙ軸に沿って配列される（図３参照）。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交する。

【0028】

以下の説明では、橋脚ＢＰが、阿波麻植大橋（徳島県吉野川市川島町三ツ島）に配置されている場合について説明する。橋脚ＢＰは、第１橋脚ＢＰＡと、第２橋脚ＢＰＢとを含む。阿波麻植大橋において、第１橋脚ＢＰＡ及び第２橋脚ＢＰＢの配置される位置については、図３を参照して詳細に説明する。

【0029】

橋脚ＢＰは、橋桁ＢＡ１を支持する。橋桁ＢＡ１は、Ｙ軸方向に延びる。橋桁ＢＡ１の上を車両が走行する。橋脚ＢＰは、躯体ＢＰαと、基礎ＢＰβとを有する。基礎ＢＰβは、躯体ＢＰαを支持する。基礎ＢＰβは、躯体ＢＰαと比較して大径に形成されている。

【0030】

躯体ＢＰαのＺ軸方向の長さＬ１は、１３．８ｍである。基礎ＢＰβのＺ軸方向の長さＬ２は、１０．０ｍである。基礎ＢＰβは、地下（地面ＧＮＤの下）に埋設されている。すなわち、橋脚ＢＰは、基礎ＢＰβが地下に埋設されて支持されている。

【0031】

加速度計３は、橋脚ＢＰの振動（加速度）を検出する。加速度計３は、収納ケースＳＢに収納されている。加速度計３は、第１加速度計３１と、第２加速度計３２とを含む。第１加速度計３１は、橋脚ＢＰの上部に配置される。具体的には、第１加速度計３１は、橋脚ＢＰの上端に配置される。

【0032】

第２加速度計３２は、橋脚ＢＰにおいて、第１加速度計３１から所定距離以上離間して、第１加速度計３１の下方に配置される。所定距離は、例えば５ｍである。具体的には、第２加速度計３２は、基礎ＢＰβの上端から距離ＬＳだけ上側の位置に配置される。距離ＬＳは、１．０ｍである。すなわち、第２加速度計３２は、第１加速度計３１から距離Ｌ３だけ下方に配置される。距離Ｌ３は、１２．８ｍ（＝１３．８ｍ－１．０ｍ）である。

【0033】

送信ユニット２は、加速度計３が検出した振動データを制御部１に送信する。具体的には、送信ユニット２は、加速度計３との間で、配線で信号を送受信可能に構成される。送信ユニット２は、制御部１との間で、無線通信で振動データを送信可能に構成される。

【0034】

制御部１は、加速度計３の所定方向の振動データに基づいて、橋脚ＢＰの異常を検出する。所定方向は、例えば水平方向（Ｘ軸方向、及びＹ軸方向）を示す。制御部１は、プロセッサ１１及び記憶部１２を備える。プロセッサ１１は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を備える。記憶部１２は、半導体メモリーのようなメモリーを備え、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）を備えてもよい。記憶部１２は、制御プログラムを記憶している。プロセッサ１１は、「コンピュータ」の一例に相当する。また、制御部１は、例えば、パーソナルコンピュータである。

【0035】

なお、本発明の実施形態では、制御部１がパーソナルコンピュータであるが、本発明はこれに限定されない。制御部１がプロセッサ１１及び記憶部１２を備えればよい。制御部１が、例えばタブレット端末でもよいし、スマートフォンでもよい。

【0036】

また、本発明の実施形態では、送信ユニット２は、加速度計３との間で、配線で信号を送受信するが、本発明はこれに限定されない。送信ユニット２は、加速度計３との間で、信号を送受信可能であればよい。送信ユニット２は、例えば加速度計３との間で、無線通信で信号を送受信してもよい。

【0037】

更に、本発明の実施形態では、送信ユニット２は、制御部１との間で、無線通信で振動データを送信するが、本発明はこれに限定されない。送信ユニット２は、制御部１との間で、振動データを送信すればよい。送信ユニット２は、制御部１との間で、配線で振動データを送信してもよい。

【0038】

次に、図１及び図２を参照して、加速度計３について説明する。図２は、加速度計の仕様の一例を示す図である。図２に示すように、加速度計３の計測軸は、３軸（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）である。すなわち、加速度計３は、Ｘ軸方向の加速度と、Ｙ軸方向の加速度と、Ｚ軸方向の加速度とを検出する。また、加速度計３の周波数計測範囲は、０．１～１００Ｈｚである。すなわち、加速度計３は、極めて低い周波数の振動を検出できる。

【0039】

加速度計３のセンサノイズ密度は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向が０．０００１ｇ／Ｈｚ^1/2であり、Ｚ軸方向が０．０００２ｇ／Ｈｚ^1/2である。よって、加速度計３は、極めて高精度に加速度を計測できる。また、加速度計３の保護機能（防水及び防塵機能）は、ＩＥＣ（ＩｎｔｅｒＮａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）規格の「ＩＰ６７」であり、極めて高い防塵機能、及び防水性能を有する。

【0040】

加速度計３としては、ＩＭＶ株式会社製の小型高性能振動計測装置ＨＭ－００１３（製品名）を好適に使用できる。

【0041】

次に、図１及び図３を参照して、橋脚ＢＰの配置について説明する。図３は、橋脚ＢＰの配置の一例を示す図である。図３に示すように、橋梁ＢＲには、１４個の橋脚ＢＰ（橋脚ＢＰ１～橋脚ＢＰ１４）がＹ軸方向に沿って配列されている。また、橋梁ＢＲは、橋梁本体ＢＡを更に備える。橋梁本体ＢＡは、いわゆる「トラス構造」を有する。橋梁本体ＢＡの下端には、橋桁ＢＡ１が配置されている。橋脚ＢＰ１～橋脚ＢＰ１４は、橋梁本体ＢＡを支持する。第１橋脚ＢＰＡは、橋脚ＢＰ９に対応し、第２橋脚ＢＰＢは、橋脚ＢＰ１２に対応する。

【0042】

橋梁本体ＢＡは、河川（吉野川）を跨いで配置されている。すなわち、橋脚ＢＰ１～橋脚ＢＰ１４は、河川敷内に設置されている。橋脚ＢＰ９は、河川の流れによって、洗掘が発生している。橋脚ＢＰ９における洗掘については、図１１を参照して詳細に説明する。

【0043】

次に、図１及び図４を参照して、制御部１の構成について説明する。図４は、制御部１の構成の一例を示す図である。図４に示すように、制御部１は、取得部１０１、変換部１０２、第１算出部１０３、第２算出部１０４、補正部１０５及び検出部１０６を備える。具体的には、制御部１のプロセッサ１１が、制御プログラムを実行することによって、取得部１０１、変換部１０２、第１算出部１０３、第２算出部１０４、補正部１０５及び検出部１０６として機能する。制御プログラムは、「構造体の異常検出プログラム」の一例に相当する。

【0044】

取得部１０１は、第１加速度計３１及び第２加速度計３２の各々から所定方向の振動データを取得する。具体的には、取得部１０１は、第１加速度計３１から振動データＧ１を取得し、第２加速度計３２から振動データＧ２を取得する。

【0045】

変換部１０２は、振動データＧ１及び振動データＧ２にフーリエ変換を行う。具体的には、変換部１０２は、振動データＧ１にフーリエ変換を行い、第１スペクトルＦ１を生成する。また、変換部１０２は、振動データＧ２にフーリエ変換を行い、第２スペクトルＦ２を生成する。また、フーリエ変換は、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を用いて実行する。

【0046】

第１算出部１０３は、第１スペクトルＦ１と第２スペクトルＦ２とからクロススペクトルＣＳを算出する。

【0047】

第２算出部１０４は、クロススペクトルＣＳと第１スペクトルＦ１とに基づき、振幅比ＡＰを算出する。

【0048】

補正部１０５は、橋脚ＢＰの周囲の外気温ＴＭＰに基づいて振幅比ＡＰを補正する。補正部１０５の処理については、図２１～図２５を参照して詳細に説明する。

【0049】

検出部１０６は、第１スペクトルＦ１と第２スペクトルＦ２とに基づき、橋脚ＢＰの異常の発生を検出する。橋脚ＢＰの異常とは、例えば橋脚ＢＰの洗掘を含む。

【0050】

以上、図１及び図４を参照して説明したように、本発明の実施形態では、第１加速度計３１の振動データＧ１に対応する第１スペクトルＦ１と、第２加速度計３２の振動データＧ２に対応する第２スペクトルＦ２とに基づき、構造体４（橋脚ＢＰ）の異常の発生を検出する。例えば、橋脚ＢＰの支持剛性が低下すると、第１加速度計３１の検出した振幅に対する第２加速度計３２の検出した振幅の比率が増大する。したがって、構造体４の異常を正確に検出できる。

【0051】

次に、図１及び図４～図７を参照して、制御部１の処理について更に説明する。図５は、振動データの一例を示す図である。図５（ａ）は、第１加速度計３１の振動データＧ１を示す。図５（ｂ）は、第２加速度計３２の振動データＧ２を示す。図５（ａ）及び図５（ｂ）の横軸は、時間Ｔを示し、図５（ａ）の縦軸は、第１加速度ＧＸＵを示し、図５（ｂ）の縦軸は、第２加速度ＧＸＤを示す。第１加速度ＧＸＵは、第１加速度計３１が検出するＸ軸方向の加速度を示す。第２加速度ＧＸＤは、第２加速度計３２が検出するＸ軸方向の加速度を示す。ただし、第１加速度ＧＸＵ及び第２加速度ＧＸＤの各々に対してＦＦＴ処理を施すため、第１加速度ＧＸＵ及び第２加速度ＧＸＤの各々に窓関数を使用している。本発明の実施形態では、ハミング窓を使用した。

【0052】

図５（ａ）のグラフＷ１１に示すように、時間Ｔが１４秒から３５秒の範囲で振幅の大きな第１加速度ＧＸＵが検出されている。また、図５（ｂ）のグラフＷ１２に示すように、時間Ｔが１４秒から３５秒の範囲で振幅の大きな第２加速度ＧＸＤが検出されている。また、グラフＷ１１とグラフＷ１２とを比較すると、第１加速度ＧＸＵの振幅は、第２加速度ＧＸＤの振幅より大きい。

【0053】

すなわち、橋脚ＢＰは下端のみが支持され、第１加速度計３１は橋脚ＢＰの上端に配置され、第２加速度計３２は第１加速度計３１の下方に配置されるため、第１加速度ＧＸＵの振幅が、第２加速度ＧＸＤの振幅より大きくなる。

【0054】

変換部１０２は、次の式（１）に示すように、振動データＧ１にフーリエ変換を行い、第１スペクトルＦ１を生成する。

【数1】

また、変換部１０２は、次の式（２）に示すように、振動データＧ２にフーリエ変換を行い、第２スペクトルＦ２を生成する。

【数2】

ただし、振動データＧ１（ｔ）及び振動データＧ２（ｔ）の各々は、時間ｔに関する関数である。また、第１スペクトルＦ１（ｆ）及び第２スペクトルＦ２（ｆ）の各々は、周波数ｆに関する関数である。なお、変換部１０２は、ＦＦＴ処理を用いて離散フーリエ変換（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｆｒａｎｓｆｏｒｍ：ＤＦＴ）を実行するが、ここでは、便宜上、式（１）及び式（２）で変換部１０２の処理を示している。

【0055】

図６（ａ）は、第１スペクトルＦ１の一例を示す図である。図６（ｂ）は、第２スペクトルＦ２の一例を示す図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）の横軸は、周波数Ｆ（Ｈｚ）を示し、図６（ａ）の縦軸は、第１スペクトルＦ１の加速度ＦＳＵ（Ｇａｌ）を示し、図６（ｂ）の縦軸は、第２スペクトルＦ２の加速度ＦＳＤ（Ｇａｌ）を示す。

【0056】

図６（ａ）のグラフＷ２１に示すように、第１スペクトルＦ１の加速度ＦＳＵは、周波数Ｆが４．５Ｈｚで最大値を示している。また、図６（ｂ）のグラフＷ２２に示すように、第２スペクトルＦ２の加速度ＦＳＤも、周波数Ｆが４．５Ｈｚで最大値を示している。また、グラフＷ２１とグラフＷ２２とを比較すると、第１スペクトルＦ１の加速度ＦＳＵの最大値は、第２スペクトルＦ２の加速度ＦＳＤの最大値より大きい。

【0057】

第１算出部１０３は、第１スペクトルＦ１のパワースペクトルＰＳを算出する。具体的には、第１算出部１０３は、次の式（３）を用いてパワースペクトルＰＳを算出する。

【数3】

ただし、パワースペクトルＰＳ（ｆ）は、周波数ｆの関数である。また、時間Ｔは、測定時間を示す。関数Ｆ１^*（ｆ）は、第１スペクトルＦ１（ｆ）の共役複素関数を示す。

【0058】

また、第１算出部１０３は、第１スペクトルＦ１と第２スペクトルＦ２とのクロススペクトルＣＳを算出する。具体的には、第１算出部１０３は、次の式（４）を用いてクロススペクトルＣＳを算出する。

【数4】

ただし、クロススペクトルＣＳ（ｆ）は、周波数ｆの関数である。また、関数Ｆ２^*（ｆ）は、第２スペクトルＦ２（ｆ）の共役複素関数を示す。

【0059】

図７（ａ）は、第１スペクトルＦ１のパワースペクトルＰＳの一例を示す図である。図７（ｂ）は、クロススペクトルＣＳの一例を示す図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）の横軸は、周波数Ｆ（Ｈｚ）を示し、図７（ａ）の縦軸は、パワースペクトルＰＳの加速度ＰＳＵ（Ｇａｌ）を示し、図７（ｂ）の縦軸は、クロススペクトルＣＳの加速度ＣＳＶ（Ｇａｌ）を示す。

【0060】

図７（ａ）のグラフＷ３１に示すように、パワースペクトルＰＳの加速度ＰＳＵは、周波数Ｆが４．５Ｈｚで最大値を示している。また、図７（ｂ）のグラフＷ３２に示すように、クロススペクトルＣＳの加速度ＣＳＶも、周波数Ｆが４．５Ｈｚで最大値を示している。

【0061】

第２算出部１０４は、クロススペクトルＣＳと第１スペクトルＦ１のパワースペクトルＰＳとに基づき、振幅比ＡＰを算出する。具体的には、第２算出部１０４は、次の（５）式を用いて、振幅比ＡＰを算出する。

【数5】

ただし、｜Ｘ（ｆ）｜は、複素関数Ｘ（ｆ）の絶対値を示す。また、固有振動数ωは、構造体４（橋脚ＢＰ）の固有振動数を示す。固有振動数ωは、例えば、クロススペクトルＣＳにおいて、加速度ＣＳＶが最大値となる周波数（例えば、４．５Ｈｚ）を示す。

【0062】

また、式（３）及び式（４）を用いて、次の（６）式が成立する。

【数6】

なお、式（６）において、第１スペクトルＦ１（ｆ）及びクロススペクトルＣＳ（ｆ）は、複素関数であり、実部は振幅を表し、虚部は位相を表す。よって、式（６）の両辺の振幅成分を求めることによって、次の（７）式が求められる。

【数7】

また、式（５）及び式（７）より次の式（８）が成立する。

【数8】

すなわち、振幅比ＡＰは、固有振動数ωにおけるパワースペクトルＰＳの絶対値を、固有振動数ωにおけるクロススペクトルＣＳの絶対値で除することによって求められる。
また、検出部１０６は、振幅比ＡＰに基づき、構造体４（橋脚ＢＰ）の異常の発生を検出する。

【0063】

以上、図１及び図４～図７を参照して説明したように、クロススペクトルＣＳに基づき、構造体４（橋脚ＢＰ）の異常の発生を検出する。例えば、橋脚ＢＰの支持剛性が低下すると、第１加速度計３１の検出した振幅に対する第２加速度計３２の検出した振幅の比率が増大する。したがって、例えば、クロススペクトルＣＳの橋脚ＢＰの固有振動数ωにおける値と、第１スペクトルＦ１のパワースペクトルＰＳの橋脚ＢＰの固有振動数ωにおける値との比を求めることによって、構造体４（橋脚ＢＰ）の異常の発生を更に正確に検出できる。

【0064】

また、振幅比ＡＰは、第１スペクトルＦ１のパワースペクトルＰＳの特定周波数ＦＡにおける値を、クロススペクトルＣＳの特定周波数ＦＡにおける値で除した商を示す。特定周波数ＦＡは、例えば固有振動数ωである。例えば、橋脚ＢＰの支持剛性が低下すると、第１加速度計３１の検出した振幅に対する第２加速度計３２の検出した振幅の比率が増大する。よって、橋脚ＢＰの支持剛性が低下すると、振幅比ＡＰは減少する。したがって、振幅比ＡＰに基づき、構造体４の異常の発生を更に正確に検出できる。

【0065】

更に、特定周波数ＦＡは、構造体４の固有振動数ωに対応する。構造体４は、固有振動数ωの近傍で振幅が最大になる。よって、第１加速度計３１及び第２加速度計３２の各々が検出する加速度のＳ／Ｎ比は、固有振動数ωにおいて最大になる。したがって、構造体４の固有振動数ωにおける振幅比ＡＰに基づき、構造体４の異常の発生を更に正確に検出できる。

【0066】

なお、本発明の実施形態では、第２算出部１０４は、クロススペクトルＣＳと第１スペクトルＦ１のパワースペクトルＰＳとに基づき、振幅比ＡＰを算出するが、本発明はこれに限定されない。クロススペクトルＣＳと第２スペクトルＦ２のパワースペクトルＰＳとに基づき、振幅比ＡＰを算出してもよい。ただし、第２スペクトルＦ２と比較して、第１スペクトルＦ１の方がＳ／Ｎ比が大きいため、第１スペクトルＦ１のパワースペクトルＰＳを用いることが好ましい。

【0067】

また、本発明の実施形態では、特定周波数ＦＡが、構造体４の固有振動数ωに対応するが、本発明はこれに限定されない。特定周波数ＦＡが、構造体４の固有振動数ωの近傍の周波数であればよい。

【0068】

更に、本発明の実施形態では、固有振動数ωを、クロススペクトルＣＳにおいて加速度が最大値となる周波数としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、固有振動数ωを、第１スペクトルＦ１のパワースペクトルＰＳにおいて加速度が最大値となる周波数としてもよい。

【0069】

次に、図１及び図４～図１０を参照して、制御部１の処理について更に説明する。図８は、第１橋脚ＢＰＡにおける、基準車両走行時の振幅比ＡＰのヒストグラムと一般車両走行時の振幅比ＡＰのヒストグラムとの一例を示す図である。図８（ａ）は、Ｘ軸方向の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムを示す図である。図８（ｂ）は、Ｙ軸方向の振幅比ＡＰＹＡのヒストグラムを示す図である。

【0070】

図９は、第２橋脚ＢＰＢにおける、基準車両走行時の振幅比ＡＰのヒストグラムと一般車両走行時の振幅比ＡＰのヒストグラムとの一例を示す図である。図９（ａ）は、Ｘ軸方向の振幅比ＡＰＸＢのヒストグラムを示す図である。図９（ｂ）は、Ｙ軸方向の振幅比ＡＰＹＢのヒストグラムを示す図である。

【0071】

図８（ａ）、図８（ｂ）、図９（ａ）及び図９（ｂ）の縦軸は、発生回数ＰＲ（回）を示す。図８（ａ）の横軸は、第１橋脚ＢＰＡにおけるＸ軸方向の振幅比ＡＰＸＡを示し、図８（ｂ）の横軸は、第１橋脚ＢＰＡにおけるＹ軸方向の振幅比ＡＰＹＡを示す。図９（ａ）の横軸は、第２橋脚ＢＰＢにおけるＸ軸方向の振幅比ＡＰＸＢを示し、図９（ｂ）の横軸は、第２橋脚ＢＰＢにおけるＹ軸方向の振幅比ＡＰＹＡを示す。発生回数ＰＲは、「頻度」の一例に相当する。

【0072】

基準車両とは、車重１１．５８トンのトラックを示す。また、基準車両走行時の振幅比ＡＰとは、基準車両だけが橋梁ＢＲを走行する状況における振幅比ＡＰを示す。一般車両走行時の振幅比ＡＰとは、橋梁ＢＲを走行する車両を限定しない状況における振幅比ＡＰを示す。

【0073】

図８（ａ）のヒストグラムＧ１αは、基準車両走行時の振幅比ＡＰのヒストグラムを示し、図８（ａ）のヒストグラムＧ１βは、一般車両走行時の振幅比ＡＰのヒストグラムを示す。図８（ｂ）のヒストグラムＧ２αは、基準車両走行時の振幅比ＡＰのヒストグラムを示し、図８（ｂ）のヒストグラムＧ２βは、一般車両走行時の振幅比ＡＰのヒストグラムを示す。

【0074】

図９（ａ）のヒストグラムＧ３αは、基準車両走行時の振幅比ＡＰのヒストグラムを示し、図９（ａ）のヒストグラムＧ３βは、一般車両走行時の振幅比ＡＰのヒストグラムを示す。図９（ｂ）のヒストグラムＧ４αは、基準車両走行時の振幅比ＡＰのヒストグラムを示し、図９（ｂ）のヒストグラムＧ４βは、一般車両走行時の振幅比ＡＰのヒストグラムを示す。

【0075】

ヒストグラムＧ１α、Ｇ２α、Ｇ３α、及びＧ４αは、ヒストグラムＧ１β、Ｇ２β、Ｇ３β、及びＧ４βと比較して、高さが低い（＝発生回数が少ない）。その理由は、基準車両走行時の振幅比ＡＰを算出するためには、橋梁ＢＲを走行する車両を基準車両だけに限定する必要があるため、一般車両走行時の振幅比ＡＰと比較して、取得可能なデータ数ＮＤが少なくなるためである。

【0076】

検出部１０６は、基準車両走行時の振幅比ＡＰのヒストグラムと、一般車両走行時の振幅比ＡＰのヒストグラムとの間のｐ値ＶＰに基づき、２つのヒストグラムの有意差の有無を判定した。「ｐ値ＶＰ」とは、ｔ検定において２つのヒストグラムの有意差の有無を判定する閾値を示す。「ｔ検定」とは、２つのヒストグラムの差が偶然誤差の範囲内にあるか否かを判定するものである。

【0077】

検出部１０６は、例えば、「ｐ値ＶＰ」が、「０．０５」以下である場合に、２つのヒストグラムの有意差があると判定し、「ｐ値ＶＰ」が、「０．０５」より大である場合に、２つのヒストグラムの有意差がないと判定する。

【0078】

図１０は、基準車両走行時の振幅比ＡＰのヒストグラムと一般車両走行時の振幅比ＡＰのヒストグラムとの間のｐ値ＶＰの一例を示す図である。図１０には、「計測年月日」欄に示すように、２０１６年８月２７日の測定データに基づくｐ値ＶＰと、２０１６年１０月２２日の測定データに基づくｐ値ＶＰと、２０１７年１月１４日の測定データに基づくｐ値ＶＰとを示す。なお、図８及び図９は、２０１６年８月２７日の測定データに基づくヒストグラムを示す。

【0079】

図１０に示す「第１橋脚ＢＰＡ」欄は、第１橋脚ＢＰＡに配置された第１加速度計３１及び第２加速度計３２の検出データに基づくｐ値ＶＰを示し、「第２橋脚ＢＰＢ」欄は、第２橋脚ＢＰＢに配置された第１加速度計３１及び第２加速度計３２の検出データに基づくｐ値ＶＰを示す。また、「第１橋脚ＢＰＡ」欄及び「第２橋脚ＢＰＢ」欄の各々には、「Ｘ軸方向」欄と「Ｙ軸方向」欄とが記載されている。「Ｘ軸方向」欄は、第１加速度計３１及び第２加速度計３２のＸ軸方向の振動データに基づくｐ値ＶＰを示す。「Ｙ軸方向」欄は、第１加速度計３１及び第２加速度計３２のＹ軸方向の振動データに基づくｐ値ＶＰを示す。

【0080】

例えば、「第１橋脚ＢＰＡ」欄の「Ｘ軸方向」欄に示すように、２０１６年８月２７日の測定データに基づくｐ値ＶＰは、「０．１７９７」であり、２０１６年１０月２２日の測定データに基づくｐ値ＶＰは、「０．３１６５」であり、２０１７年１月１４日の測定データに基づくｐ値ＶＰは、「０．２６８７」である。図１０に示すように、全てのｐ値ＶＰは、「０．０５」より大きいため、基準車両走行時の振幅比ＡＰのヒストグラムと一般車両走行時の振幅比ＡＰのヒストグラムとの間には有意差はない。

【0081】

以上、図１及び図４～図１０を参照して説明したように、本発明の実施形態では、基準車両走行時の振幅比ＡＰのヒストグラムと一般車両走行時の振幅比ＡＰのヒストグラムとの間には有意差はない。したがって、一般車両走行時の振幅比ＡＰを用いて、橋脚ＢＰの異常の発生を検出することが可能である。換言すれば、橋脚ＢＰの異常の発生を検出するために、基準車両走行時の振幅比ＡＰを求める必要はない。すなわち、橋脚ＢＰの異常の発生を検出するために、基準車両だけが橋梁ＢＲを走行する状況における振幅比ＡＰを求める必要はない。

【0082】

次に、図１及び図４～図１３を参照して、第１橋脚ＢＰＡの洗掘の振幅比ＡＰに及ぼす影響について説明する。図１１は、第１橋脚ＢＰＡの洗掘の変化の一例を示す図である。図１１の中央には、第１橋脚ＢＰＡの洗掘の測定位置を示す。図１１に示すように、第１橋脚ＢＰＡの洗掘の測定位置は、第１橋脚ＢＰＡの周囲の位置Ｐ１～位置Ｐ１１の１１箇所である。方向ＤＷは、河川の流れの方向を示す。位置Ｐ１～位置Ｐ１１において、超音波ソナーを用いて、第１橋脚ＢＰＡの回りの河床の深さを測定した。河床の深さの測定は、３回（２０１６年８月２７日、１０月２２日、及び２０１７年１月１４日）行った。

【0083】

図１１の左側には、位置Ｐ７における測定結果、及び位置Ｐ９における測定結果を示す。図１１の右側には、位置Ｐ４における測定結果、位置Ｐ３における測定結果、及び位置Ｐ２における測定結果を示す。各測定結果の横軸は、方向ＤＷの距離ＤＳを示し、縦軸は、河床の深さＤＰを示す。

【0084】

位置Ｐ７における測定結果を示すグラフＧ８α、グラフＧ８β及びグラフＧ８γには大きな変化は見られない。同様に、位置Ｐ９における測定結果を示すグラフＧ９α、グラフＧ９β及びグラフＧ９γには洗掘の進行は見られない。なお、グラフＧ８α及びグラフＧ９αは、２０１６年８月２７日の測定結果を示す。グラフＧ８β及びグラフＧ９βは、２０１６年１０月２２日の測定結果を示す。グラフＧ８γ及びグラフＧ９γは、２０１７年１月１４日の測定結果を示す。

【0085】

これに対して、位置Ｐ４における測定結果を示すグラフＧ５αとグラフＧ５β及びグラフＧ５γとの間には洗掘の進行が明確に確認できる。具体的には、グラフＧ５αは、２０１６年８月２７日の測定結果を示す。グラフＧ５βは、２０１６年１０月２２日の測定結果を示す。グラフＧ５γは、２０１７年１月１４日の測定結果を示す。すなわち、位置Ｐ４では２０１６年８月２７日から２０１６年１０月２２日の間で洗掘が進行している。

【0086】

同様に、位置Ｐ３における測定結果を示すグラフＧ６αとグラフＧ６β及びグラフＧ６γとの間には洗掘の進行が明確に確認でき、位置Ｐ２における測定結果を示すグラフＧ７αとグラフＧ７β及びグラフＧ７γとの間には洗掘の進行が明確に確認できる。グラフＧ６α及びグラフＧ７αは、２０１６年８月２７日の測定結果を示す。グラフＧ６β及びグラフＧ７βは、２０１６年１０月２２日の測定結果を示す。グラフＧ６γ及びグラフＧ７γは、２０１７年１月１４日の測定結果を示す。

【0087】

なお、２０１６年９月２０日頃に、台風による増水が観測されている。すなわち、平常時の水位が１ｍ～２ｍ程度であるのに対して、２０１６年９月２０日頃には、水位が５ｍに達している。よって、洗掘の進行は、この増水によるものであると推定される。

【0088】

図１２は、洗掘が進行する前後の振幅比ＡＰのヒストグラムの一例を示す図である。図１２（ａ）は、Ｘ軸方向の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムを示す図である。図１２（ｂ）は、Ｙ軸方向の振幅比ＡＰＹＡのヒストグラムを示す図である。

【0089】

図１２（ａ）及び図１２（ｂ）の縦軸は、発生回数ＰＲ（回）を示す。図１２（ａ）の横軸は、第１橋脚ＢＰＡにおけるＸ軸方向の振幅比ＡＰＸＡを示し、図１２（ｂ）の横軸は、第１橋脚ＢＰＡにおけるＹ軸方向の振幅比ＡＰＹＡを示す。

【0090】

図１２（ａ）のヒストグラムＧ１０αは、洗掘の進行前（２０１６年８月２７日）の第１橋脚ＢＰＡにおけるＸ軸方向の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムを示し、図１２（ａ）のヒストグラムＧ１０βは、洗掘の進行後（２０１６年１０月２５日）の第１橋脚ＢＰＡにおけるＸ軸方向の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムを示す。図１２（ｂ）のヒストグラムＧ１１αは、洗掘の進行前（２０１６年８月２７日）の第１橋脚ＢＰＡにおけるＹ軸方向の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムを示し、図１２（ｂ）のヒストグラムＧ１１βは、洗掘の進行後（２０１６年１０月２５日）の第１橋脚ＢＰＡにおけるＹ軸方向の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムを示す。

【0091】

ヒストグラムＧ１０βをヒストグラムＧ１０αと比較すると、洗掘の進行前と比較して洗掘の進行後の方が、振幅比ＡＰＸＡの値が全体的に減少していることが判る。同様に、ヒストグラムＧ１１βをヒストグラムＧ１１αと比較すると、洗掘の進行前と比較して洗掘の進行後の方が、振幅比ＡＰＹＡの値が全体的に減少していることが判る。

【0092】

また、図１２（ａ）のヒストグラムＧ１０αとヒストグラムＧ１０βとの間のｐ値ＶＰは、「２．２×１０^-16」であった。すなわち、ｐ値ＶＰが「０．０５」より小さい値であるため、洗掘の進行前のヒストグラムＧ１０αと洗掘の進行後のヒストグラムＧ１０βとの間には有意差がある。同様に、図１２（ｂ）のヒストグラムＧ１１αとヒストグラムＧ１１βとの間のｐ値ＶＰは、「２．２×１０^-16」であった。すなわち、ｐ値ＶＰが「０．０５」より小さい値であるため、洗掘の進行前のヒストグラムＧ１１αと洗掘の進行後のヒストグラムＧ１１βとの間には有意差がある。

【0093】

図１３は、洗掘が進行する前後の振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶ及び標準偏差ＡＰＳの変化の一例を示す図である。図１３には、「計測年月日」欄に示すように、２０１６年８月２７日の測定データに基づく振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶ及び標準偏差ＡＰＳと、２０１６年９月２９日の測定データに基づく振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶ及び標準偏差ＡＰＳと、２０１６年１０月２２日の測定データに基づく振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶ及び標準偏差ＡＰＳとを示す。

【0094】

図１３に示す「Ｘ軸方向」欄は、第１加速度計３１及び第２加速度計３２のＸ軸方向の振動データに基づく振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶ及び振幅比ＡＰの標準偏差ＡＰＳを示す。「Ｙ軸方向」欄は、第１加速度計３１及び第２加速度計３２のＹ軸方向の振動データに基づく振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶ及び標準偏差ＡＰＳを示す。また、「第１橋脚ＢＰＡ」欄は、第１橋脚ＢＰＡに配置された第１加速度計３１及び第２加速度計３２の検出データに基づく振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶ及び標準偏差ＡＰＳを示す。「第２橋脚ＢＰＢ」欄は、第２橋脚ＢＰＢに配置された第１加速度計３１及び第２加速度計３２の検出データに基づく振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶ及び標準偏差ＡＰＳを示す。振幅比ＡＰの標準偏差ＡＰＳは、括弧内に記載している。

【0095】

例えば、第１橋脚ＢＰＡに配置された第１加速度計３１及び第２加速度計３２のＸ軸方向の振動データに基づく振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶ（標準偏差ＡＰＳ）は、以下ように変化している。洗掘が進行する前（２０１６年８月２７日）には、「２．４４（０．１８５）」であり、洗掘が進行した後（２０１６年９月２９日、及び１０月２２日）には、「２．３２（０．１６５）」及び「２．２７（０．１４１）」である。また、第１橋脚ＢＰＡに配置された第１加速度計３１及び第２加速度計３２のＹ軸方向の振動データに基づく振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶは、以下ように変化している。洗掘が進行する前（２０１６年８月２７日）には、「３．１２（０．１９８）」であり、洗掘が進行した後（２０１６年９月２９日、及び１０月２２日）には、「２．８２（０．２１３）」及び「２．８２（０．１５９）」である。

【0096】

すなわち、図１３に示すように、洗掘が進行する前と比較して、洗掘が進行した後では、振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶが減少している。具体的には、Ｘ軸方向の振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶは、５％程度減少し、Ｙ軸方向の振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶは、１０％程度減少している。

【0097】

Ｘ軸方向の振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶの変化と比較して、Ｙ軸方向の振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶの変化が大きいことは、図１１に示す第１橋脚ＢＰＡの洗掘の変化と対応している。すなわち、図１１に示すように、第１橋脚ＢＰＡに対してＹ軸の負方向側の位置Ｐ２、位置Ｐ３及び位置Ｐ４において洗掘が進行している。このような洗掘の進行によって、第１橋脚ＢＰＡのＸ軸方向の支持剛性よりもＹ軸方向の支持剛性が大きく変化すると推定される。つまり、第１橋脚ＢＰＡに対してＹ軸の負方向側の位置Ｐ２、位置Ｐ３及び位置Ｐ４において洗掘が進行したため、Ｘ軸方向の振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶと比較して、Ｙ軸方向の振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶが大きく変化した。

【0098】

以上、図１及び図４～図１３を参照して説明したように、Ｘ軸方向の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムのｐ値ＶＰ、及びＹ軸方向の振幅比ＡＰＹＡのヒストグラムのｐ値ＶＰの少なくとも一方によって、橋脚ＢＰの洗掘を検出できることが判明した。

【0099】

また、Ｘ軸方向の振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶ、及びＹ軸方向の振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶの少なくとも一方によって、橋脚ＢＰの洗掘を検出できることが判明した。

【0100】

すなわち、振幅比ＡＰのヒストグラムは、振幅比ＡＰの所定範囲毎の発生回数を示す。例えば、振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶは、構造体４の支持剛性を的確に表現している。また、検出部１０６は、振幅比ＡＰのヒストグラム、振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶ及び振幅比ＡＰの標準偏差ＡＰＳの少なくともいずれか１つに基づき、構造体４（例えば、橋脚ＢＰ）の異常の発生を検出する。したがって、構造体４の異常の発生を更に正確に検出できる。

【0101】

また、構造体４（例えば、橋脚ＢＰ）の異常は、構造体４の支持剛性の低下を含む。例えば、橋脚ＢＰの支持剛性が低下すると、第１加速度計３１の検出した振幅に対する第２加速度計３２の検出した振幅の比率が増大する。したがって、構造体４の支持剛性の低下を正確に検出できる。

【0102】

更に、所定方向は、水平方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）を示す。すなわち、第１加速度計３１及び第２加速度計３２の各々から水平方向の振動データを取得する。また、構造体４（例えば、橋脚ＢＰ）は、下端が支持されているため、水平方向に振動し易い。したがって、構造体４の異常の発生を更に正確に検出できる。

【0103】

次に、図１及び図４～図１４を参照して、構造体４の異常の検出方法について説明する。図１４は、構造体４の異常の検出方法の一例を示す図である。図１４（ａ）は、経年的な変化を示し、図１４（ｂ）は、短期的な変化を示す。図１４（ａ）の横軸及び図１４（ｂ）の横軸は時間Ｔを示し、図１４（ａ）の縦軸及び図１４（ｂ）の縦軸は振幅比ＡＰを示す。

【0104】

構造体４が健全であること（健全性）は、下記の条件Ａ及び条件Ｂを満たすことを示すと推定できる。
条件Ａ：構造体４自体に損傷がない（＝構造体４の剛性が低下しない）。
条件Ｂ：構造体４を支持する部分に損傷がない（＝支持剛性が低下しない）。
また、構造力学的観点から、振幅比ＡＰは、構造体４自体に損傷がない場合には支持剛性によって決まり、支持剛性が低下すると振幅比ＡＰも低下する。本発明の実施形態では、構造体４の支持剛性の低下を振幅比ＡＰに基づいて検出する。

【0105】

構造体４が橋脚ＢＰである場合には、橋脚ＢＰの支持剛性低下は、洗掘又は地盤自体の剛性の変化（液状化等）によってもたらされる。図１及び図４～図１３を参照して説明したように、洗掘の進行によって振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶが減少することを確認できた。また、洗掘の進行前の振幅比ＡＰＡのヒストグラムと洗掘の進行後の振幅比ＡＰＡのヒストグラムとの間で有意差があることを、ｐ値ＶＰによって評価できた。

【0106】

図１４（ａ）に示すように、構造体４の支持剛性が経年的に劣化する場合には、方向Ｄ１に示すような振幅比ＡＰの低下として評価できる。このような振幅比ＡＰの低下は、振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶの減少を検出することによって検出できる。また、劣化前の振幅比ＡＰのヒストグラムと、劣化後の振幅比ＡＰのヒストグラムとで有意差があることを、ｐ値ＶＰによって評価してもよい。

【0107】

また、図１４（ｂ）に示すように、構造体４の支持剛性が時点ＴＡの前後でステップ的に低下する場合には、方向Ｄ２で示すような振幅比ＡＰの低下として評価できる。このような振幅比ＡＰの低下は、例えば、図１１を参照して説明した台風による増水による第１橋脚ＢＰＡの洗掘の進行のような現象であり、振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶの減少を検出することによって検出できる。また、洗掘の進行前の振幅比ＡＰのヒストグラムと、洗掘の進行後の振幅比ＡＰのヒストグラムとで有意差があることを、ｐ値ＶＰによって評価してもよい。

【0108】

次に、図１及び図４～図１７を参照して、制御部１の処理について説明する。図１５及び図１６は、制御部１の処理の一例を示すフローチャートである。図１７は、制御部１の「振幅比算出処理」の一例を示すフローチャートである。「振幅比算出処理」は、第１加速度計３１及び第２加速度計３２の振動データに基づき、振幅比ＡＰを算出する処理を示す。

【0109】

まず、図１５のステップＳ１０１に示すように、検出部１０６は、第１期間ＰＨ１が開始したか否かを判定する。
第１期間ＰＨ１が開始していないと検出部１０６が判定した場合（ステップＳ１０１でＮＯ）には、処理が待機状態になる。第１期間ＰＨ１が開始したと検出部１０６が判定した場合（ステップＳ１０１でＹＥＳ）には、処理がステップＳ１０３に進む。
そして、ステップＳ１０３において、制御部１が「振幅比算出処理」を実行する。
次に、ステップＳ１０５において、検出部１０６は、第１期間ＰＨ１が終了したか否かを判定する。
第１期間ＰＨ１が終了していないと検出部１０６が判定した場合（ステップＳ１０５でＮＯ）には、処理がステップＳ１０３に戻る。第１期間ＰＨ１が終了したと検出部１０６が判定した場合（ステップＳ１０５でＹＥＳ）には、処理がステップＳ１０７に進む。
そして、ステップＳ１０７において、第１算出部１０３及び第２算出部１０４は、第１期間ＰＨ１における振幅比ＡＰのヒストグラムＨＧ１、振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶ１及び振幅比ＡＰの標準偏差ＡＰＳ１を算出する。

【0110】

次に、ステップＳ１０９において、検出部１０６は、第２期間ＰＨ２が開始したか否かを判定する。
第２期間ＰＨ２が開始していないと検出部１０６が判定した場合（ステップＳ１０９でＮＯ）には、処理が待機状態になる。第２期間ＰＨ２が開始したと検出部１０６が判定した場合（ステップＳ１０９でＹＥＳ）には、処理がステップＳ１１１に進む。
そして、ステップＳ１１１において、制御部１が「振幅比算出処理」を実行する。
次に、ステップＳ１１３において、検出部１０６は、第２期間ＰＨ２が終了したか否かを判定する。
第２期間ＰＨ２が終了していないと検出部１０６が判定した場合（ステップＳ１１３でＮＯ）には、処理がステップＳ１１１に戻る。第２期間ＰＨ２が終了したと検出部１０６が判定した場合（ステップＳ１１３でＹＥＳ）には、処理がステップＳ１１５に進む。
そして、ステップＳ１１５において、第１算出部１０３及び第２算出部１０４は、第２期間ＰＨ２における振幅比ＡＰのヒストグラムＨＧ２、振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶ２及び振幅比ＡＰの標準偏差ＡＰＳ２を算出する。
次に、ステップＳ１１７において、検出部１０６は、ヒストグラムＨＧ１とヒストグラムＨＧ２との間のｐ値ＶＰを算出する。

【0111】

次に、図１６に示すように、ステップＳ１１９において、検出部１０６は、ｐ値ＶＰが閾値ＶＰＡ以下であるか否かを判定する。
ｐ値ＶＰが閾値ＶＰＡ以下であると検出部１０６が判定した場合（ステップＳ１１９でＹＥＳ）には、処理がステップＳ１２１に進む。
そして、ステップＳ１２１において、検出部１０６は、構造体４の異常が発生したと判定し、処理が終了する。
ｐ値ＶＰが閾値ＶＰＡ以下ではないと検出部１０６が判定した場合（ステップＳ１１９でＮＯ）には、処理がステップＳ１２３に進む。
そして、ステップＳ１２３において、検出部１０６は、構造体４の異常が発生していないと判定し、処理が終了する。

【0112】

次に、図１７を参照して、「振幅比算出処理」について説明する。
まず、ステップＳ２０１において、取得部１０１は、取得部１０１は、第１加速度計３１から振動データＧ１を取得し、第２加速度計３２から振動データＧ２を取得する。
次に、ステップＳ２０３において、変換部１０２は、振動データＧ１にフーリエ変換（ＦＦＴ処理）を行い、第１スペクトルＦ１を生成し、振動データＧ２にフーリエ変換を行い、第２スペクトルＦ２を生成する。
次に、ステップＳ２０５において、第１算出部１０３は、第１スペクトルＦ１と第２スペクトルＦ２とからクロススペクトルＣＳを算出する。
次に、ステップＳ２０７において、第１算出部１０３は、固有振動数ωを決定する。具体的には、第１算出部１０３は、クロススペクトルＣＳにおいて加速度が最大値となる周波数を固有振動数ωに決定する。

【0113】

次に、ステップＳ２０９において、第１算出部１０３は、第１スペクトルＦ１のパワースペクトルＰＳを算出する。
次に、ステップＳ２１１において、第２算出部１０４は、クロススペクトルＣＳとパワースペクトルＰＳとに基づき、振幅比ＡＰを算出する。
次に、ステップＳ２１３において、補正部１０５は、構造体４（例えば、橋脚ＢＰ）の周囲の外気温ＴＭＰに基づいて振幅比ＡＰを補正し、処理が終了する。補正部１０５については、図２１～図２５を参照して詳細に説明する。

【0114】

ステップＳ２０１は、「取得ステップ」の一例に相当し、ステップＳ２０３は、「変換ステップ」の一例に相当し、ステップＳ１１９、ステップＳ１２１及びステップＳ１２３は、「検出ステップ」の一例に相当する。

【0115】

以上、図１及び図４～図１７を参照して説明したように、第１期間ＰＨ１における振幅比ＡＰのヒストグラムＨＧ１と、第１期間ＰＨ１と相違する第２期間ＰＨ２における振幅比ＡＰのヒストグラムＨＧ２との間の有意差の有無に基づき、構造体４（例えば、橋脚ＢＰ）の異常の発生を検出する。第１期間ＰＨ１は、例えば第１橋脚ＢＰＡの洗掘が進行する前の期間を示し、第２期間ＰＨ２は、例えば第１橋脚ＢＰＡの洗掘が進行した後の期間を示す。第１期間ＰＨ１は、例えば２０１６年８月２７日であり、第２期間ＰＨ２は、２０１６年１０月２５日である。第１期間ＰＨ１及び第２期間ＰＨ２の各々を適正な長さの期間（例えば、１日間）にすることによって、充分な個数（例えば、１００個以上）の振幅比ＡＰを算出できるため、外乱による振幅比ＡＰのバラツキの影響を低減できる。したがって、構造体４の異常の発生を更に正確に検出できる。

【0116】

また、第１期間ＰＨ１における振幅比ＡＰのヒストグラムＨＧ１と第２期間ＰＨ２における振幅比ＡＰのヒストグラムＨＧ２との間のｔ検定のｐ値ＶＰは、２つのヒストグラムの間の有意差の有無を表す。したがって、２つのヒストグラムの間のｔ検定のｐ値ＶＰに基づき構造体４（例えば、橋脚ＢＰ）の異常の発生を検出することによって、構造体４の異常の発生を更に正確に検出できる。

【0117】

なお、本発明の実施形態では、ｐ値ＶＰに基づき構造体４（例えば、橋脚ＢＰ）の異常の発生を検出するが、本発明はこれに限定されない。振幅比ＡＰのヒストグラム、振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶ及び振幅比ＡＰの標準偏差ＡＰＳの少なくともいずれか１つに基づき、構造体４（例えば、橋脚ＢＰ）の異常の発生を検出すればよい。例えば、振幅比ＡＰの平均値ＡＰＶに基づき異常の発生を検出してもよい。

【0118】

次に、図１及び図４～図２０を参照して、時間帯、及び外気温ＴＭＰの短期的な変化の振幅比ＡＰに及ぼす影響について説明する。図１８は、時間帯毎の振動の発生回数ＰＲの一例を示す図である。図１８の横軸は、時刻を示し、縦軸は振動データの発生回数ＰＲ（回）を示す。

【0119】

図１８のヒストグラムＧ１４は、発生回数ＰＲ（回）の時刻毎の変化を示す。ヒストグラムＧ１４に示すように、夜間及び早朝（１８時～４時）の振動データの発生回数ＰＲは、昼間（６時～１７時）の振動データの発生回数ＰＲと比較して少ない。すなわち、夜間及び早朝では、橋梁ＢＲを走行する車両の単位時間当たりの台数が、昼間と比較して少ないために、夜間及び早朝の振動データの発生回数ＰＲは、昼間の振動データの発生回数ＰＲと比較して少ない。なお、振動データとしては、例えば、所定の閾値ＧＡ以上の振幅の振動が発生してから６０秒間のデータを取得した。すなわち、取得部１０１は、所定の閾値ＧＡ以上の振幅の振動が発生してから６０秒間の振動データを取得した。所定の閾値ＧＡは、例えば定常的な振動の振幅の最大値の所定数倍（例えば、５倍）に設定している。

【0120】

図１９は、外気温ＴＭＰと振幅比ＡＰとの短期的な変化の一例を示す図である。図１９の横軸は日時を示し、縦軸は、外気温ＴＭＰ及び振幅比ＡＰを示す。図１９のグラフＧ１５αは、外気温ＴＭＰの変化を示し、グラフＧ１５βは、第１橋脚ＢＰＡのＹ軸方向の振幅比ＡＰＹＡを示し、グラフＧ１５γは、第１橋脚ＢＰＡのＸ軸方向の振幅比ＡＰＸＡを示す。

【0121】

グラフＧ１５αに示すように、１２月２２日の１２時には２０℃であった外気温ＴＭＰが、１２月２３日の１８時には１０℃以下に変化している。これに対して、１２月２２日の０時から１２月２４日の０時までの２日間において、振幅比ＡＰＹＡ及び振幅比ＡＰＸＡは殆ど変化していない。したがって、振動データを取得する時間帯（図１８参照）と、短期的な外気温ＴＭＰの変化とは、振幅比ＡＰＹＡ及び振幅比ＡＰＸＡに影響しないと考えられる。

【0122】

図２０は、外気温ＴＭＰが変化する前後のヒストグラムの一例を示す図である。図２０（ａ）は、Ｘ軸方向の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムを示す図である。図２０（ｂ）は、Ｙ軸方向の振幅比ＡＰＹＡのヒストグラムを示す図である。図２０（ａ）の縦軸、及び図２０（ｂ）の縦軸は、発生回数ＰＲ（回）を示す。図２０（ａ）の横軸は、振幅比ＡＰＸＡを示し、図２０（ｂ）の横軸は、振幅比ＡＰＹＡを示す。

【0123】

図２０（ａ）のヒストグラムＧ１６αは、外気温ＴＭＰが変化する前のＸ軸方向の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムを示す。ヒストグラムＧ１６βは、外気温ＴＭＰが変化した後のＸ軸方向の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムを示す。図２０（ａ）のヒストグラムＧ１７αは、外気温ＴＭＰが変化する前のＹ軸方向の振幅比ＡＰＹＡのヒストグラムを示す。ヒストグラムＧ１７βは、外気温ＴＭＰが変化した後のＹ軸方向の振幅比ＡＰＹＡのヒストグラムを示す。

【0124】

図２０（ａ）及び図２０（ｂ）に示すように、外気温ＴＭＰが変化する前後のヒストグラムには大きな変化は見られない。具体的には、外気温ＴＭＰが変化する前とは、１２月２２日の１０時から１６時までの期間を示し、外気温ＴＭＰが変化した後とは、１２月２３日の１８時から２４時までの期間を示す。図２０（ａ）に示すヒストグラムＧ１６αとヒストグラムＧ１６βとの間のｐ値ＶＰは、「０．５２」であった。図２０（ｂ）に示すヒストグラムＧ１７αとヒストグラムＧ１７βとの間のｐ値ＶＰは、「０．１７」であった。

【0125】

以上、図１及び図４～図２０を参照して説明したように、本発明の実施形態では、外気温ＴＭＰが変化する前の振幅比ＡＰのヒストグラムと外気温ＴＭＰが変化した後の振幅比ＡＰのヒストグラムとの間のｐ値ＶＰは、「０．０５」以上であった。よって、外気温ＴＭＰが変化する前の振幅比ＡＰのヒストグラムと外気温ＴＭＰが変化した後の振幅比ＡＰのヒストグラムとの間には、有意差がないことが検証された。したがって、短期間（例えば、２日間）での外気温ＴＭＰの変化は、振幅比ＡＰに影響しないことが分かった。

【0126】

次に、図１及び図４～図２５を参照して、長期的な外気温ＴＭＰの変化の振幅比ＡＰに及ぼす影響について説明する。図２１は、外気温ＴＭＰと振幅比ＡＰとの長期的な変化の一例を示す図である。図２１の横軸は、年月日を示し、縦軸は外気温ＴＭＰ及び振幅比ＡＰを示す。

【0127】

図２１のグラフＧ１８αは、長期的な外気温ＴＭＰの変化を示す。具体的には、グラフＧ１８αは、２０１６年８月２７日から２０１７年２月１１日までの期間における外気温ＴＭＰの変化を示す。グラフＧ１８αに示すように、２０１６年８月２７日から２０１７年２月１１日に向けて外気温ＴＭＰは徐々に低下している。

【0128】

図２１のグラフＧ１８βは、外気温ＴＭＰの変化の近似曲線を示す。本発明の実施形態では、近似曲線として、３次多項式を用いている。図２１のグラフＧ１８γは、第１橋脚ＢＰＡのＸ軸方向の振幅比ＡＰＸＡの変化を示す。図２１のグラフＧ１８δは、第１橋脚ＢＰＡのＹ軸方向の振幅比ＡＰＹＡの変化を示す。振幅比ＡＰＸＡ及び振幅比ＡＰＹＡは、２０１６年８月２７日から２０１７年２月１１日に向けて徐々に減少している。

【0129】

図２２は、外気温ＴＭＰが低下する前後のヒストグラムを示す図である。図２２（ａ）は、Ｘ軸方向の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムを示す図である。図２２（ｂ）は、Ｙ軸方向の振幅比ＡＰＹＡのヒストグラムを示す図である。図２２（ａ）及び図２２（ｂ）の縦軸は、発生回数ＰＲ（回）を示す。図２２（ａ）の横軸は、振幅比ＡＰＸＡを示し、図２２（ｂ）の横軸は、振幅比ＡＰＹＡを示す。

【0130】

なお、図１１を参照して説明したように、２０１６年９月２０日頃に、台風による増水が発生し、第１橋脚ＢＰＡの洗掘が進行している。第１橋脚ＢＰＡにおける洗掘の振幅比ＡＰに及ぼす影響を除くため、第１橋脚ＢＰＡにおける洗掘の進行後の２つの期間（２０１６年１０月２２日と２０１７年１月１４日）を第１期間ＰＨ１及び第２期間ＰＨ２として選択した。すなわち、図２２では、外気温ＴＭＰが低下する前の２０１６年１０月２２日の振幅比ＡＰＸＡ及び振幅比ＡＰＹＡと、外気温ＴＭＰが低下した後の２０１７年１月１４日の振幅比ＡＰＸＡ及び振幅比ＡＰＹＡとを比較した。

【0131】

すなわち、図２２（ａ）のグラフＧ１９αは２０１６年１０月２２日の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムを示し、グラフＧ１９βは２０１７年１月１４日の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムを示す。グラフＧ１９αと比較してグラフＧ１９βは左側にシフトしている。すなわち、振幅比ＡＰＸＡが減少している。また、グラフＧ１９αに示すヒストグラムと、グラフＧ１９βに示すヒストグラムとの間のｐ値ＶＰは、「１．５４×１０^-5」であった。すなわち、ｐ値ＶＰが「０．０５」以下であるため、両者の間には有意差がある。

【0132】

また、図２２（ｂ）のヒストグラムＧ２０αは２０１６年１０月２２日の振幅比ＡＰＹＡのヒストグラムを示し、ヒストグラムＧ２０βは２０１７年１月１４日の振幅比ＡＰＹＡのヒストグラムを示す。ヒストグラムＧ２０αと比較してヒストグラムＧ２０βは左側にシフトしている。すなわち、ヒストグラムＧ２０αが示す振幅比ＡＰＹＡと比較してヒストグラムＧ２０βが示す振幅比ＡＰＹＡの方が小さい。また、ヒストグラムＧ２０αと、ヒストグラムＧ２０βとの間のｐ値ＶＰは、「２．２０×１０^-16」であった。すなわち、ｐ値ＶＰが「０．０５」以下であるため、両者の間には有意差がある。

【0133】

図２３は、外気温ＴＭＰとＸ軸方向の振幅比ＡＰＸＡとの関係の一例を示す図である。図２３の横軸は、外気温ＴＭＰを示し、縦軸は、振幅比ＡＰＸＡを示す。ただし、外気温ＴＭＰは、実測値ではなく、図２１のグラフＧ１８βで示した３次多項式で近似した値を示す。なお、図２３では、図２２と同様に第１橋脚ＢＰＡの洗掘の影響を除くため、２０１６年９月２４日以降のデータを用いている。

【0134】

図２３のグラフＧ２１αは、外気温ＴＭＰと振幅比ＡＰＸＡの実測値との関係を示す散布図である。グラフＧ２１βは、外気温ＴＭＰと振幅比ＡＰＸＡの実測値との関係を示す回帰直線である。グラフＧ２１βに示す回帰直線は、グラフＧ２１αを最小自乗近似して求めた。

【0135】

図２４は、外気温ＴＭＰとＹ軸方向の振幅比ＡＰＹＡとの関係の一例を示す図である。図２４の横軸は、外気温ＴＭＰを示し、縦軸は、振幅比ＡＰＹＡを示す。ただし、外気温ＴＭＰは、実測値ではなく、図２１のグラフＧ１８βで示した３次多項式で近似した値を示す。なお、図２４では、図２３と同様に、２０１６年９月２４日以降のデータを用いている。

【0136】

図２４のグラフＧ２２αは、外気温ＴＭＰと振幅比ＡＰＹＡの実測値との関係を示す散布図である。グラフＧ２２βは、外気温ＴＭＰと振幅比ＡＰＹＡの実測値との関係を示す回帰直線である。グラフＧ２２βに示す回帰直線は、グラフＧ２２αを最小自乗近似して求めた。

【0137】

図２５は、外気温ＴＭＰが低下する前後の温度補正後のヒストグラムの一例を示す図である。図２５（ａ）は、Ｘ軸方向の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムを示す図である。図２５（ｂ）は、Ｙ軸方向の振幅比ＡＰＹＡのヒストグラムを示す図である。図２５（ａ）及び図２５（ｂ）の縦軸は、発生回数ＰＲ（回）を示し、図２５（ａ）の横軸は振幅比ＡＰＸＡを示し、図２５（ｂ）の横軸は振幅比ＡＰＹＡを示す。

【0138】

図２５（ａ）のヒストグラムＧ２３αは、外気温ＴＭＰが低下する前（２０１６年１０月２２日）の温度補正後の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムを示す。図２５（ａ）のヒストグラムＧ２３βは、外気温ＴＭＰが低下した後（２０１７年１月１４日）の温度補正後の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムを示す。図２５（ａ）に示すヒストグラムＧ２３αとヒストグラムＧ２３βとの間のｐ値ＶＰは、「０．０５８３９」であった。

【0139】

図２５（ｂ）のヒストグラムＧ２４αは、外気温ＴＭＰが低下する前（２０１６年１０月２２日）の温度補正後の振幅比ＡＰＹＡのヒストグラムを示す。図２５（ｂ）のヒストグラムＧ２４βは、外気温ＴＭＰが低下した後（２０１７年１月１４日）の温度補正後の振幅比ＡＰＹＡのヒストグラムを示す。図２５（ｂ）に示すヒストグラムＧ２４αとヒストグラムＧ２４βとの間のｐ値ＶＰは、「０．０１３５２」であった。

【0140】

誤差（データのばらつき）が小さい場合、及びデータ数ＮＤが多い場合には、ｐ値ＶＰが小さくなる傾向があると言われている。よって、これらの影響によって、ｐ値ＶＰが小さくなったと推定される。一方、図１２を参照して説明したように、洗掘が発生する前後のヒストグラムの間のｐ値ＶＰは「２．２×１０^-16」であるので、「０．０５」に換えて、「０．０１」を新たに有意差の有無の基準とする。すなわち、検出部１０６は、ｐ値ＶＰが「０．０１」より大である場合には、有意差がないと判定し、ｐ値ＶＰが「０．０１」以下である場合には、有意差があると判定する。

【0141】

ここで、補正部１０５の処理について説明する。図２１を参照して説明したように、補正部１０５は、まず、外気温ＴＭＰの変化を示す３次多項式を算出する。次に、図２３及び図２４を参照して説明したように、補正部１０５は、外気温ＴＭＰと振幅比ＡＰＸＡとの関係を示す回帰直線（グラフＧ２１βに示す回帰直線）と、外気温ＴＭＰと振幅比ＡＰＹＡとの関係を示す回帰直線（グラフＧ２２βに示す回帰直線）とを算出する。そして、補正部１０５は、グラフＧ２１βに示す回帰直線を用いて振幅比ＡＰＸＡを補正し、グラフＧ２２βに示す回帰直線を用いて振幅比ＡＰＹＡを補正する。

【0142】

以上、図１及び図４～図２５を参照して説明したように、本発明の実施形態では、構造体４（例えば、橋脚ＢＰ）の周囲の外気温ＴＭＰが変化すると、構造体４の支持状態が変化し、支持剛性が変化する可能性がある。例えば、コンクリートの熱膨張係数は地面の熱膨張係数と比較して大きいため、外気温ＴＭＰが低下すると、橋脚ＢＰと地面との間に隙間が生じ、支持剛性が低下することが想定される。したがって、振幅比ＡＰを構造体４の周囲の外気温ＴＭＰに基づいて補正することによって、構造体４の異常の発生を更に正確に検出できる。

【0143】

なお、図１９及び図２０を参照して説明したように、短期間（２日間）で急激に温度が変化した場合には、振幅比ＡＰに影響しなかった。これは、短期間では、橋脚ＢＰ及び地面の表面の温度だけが変化するため、熱膨張係数の違いに伴う橋脚ＢＰと地面との間の隙間は発生したからであると推定される。また、実測温度ではなく、３次多項式で近似した温度を用いて温度補正を行う理由も、上述のような橋脚ＢＰ及び地面の表面だけの温度変化は振幅比ＡＰに影響しないからである。

【0144】

また、外気温ＴＭＰの振幅比ＡＰに及ぼす影響を考慮すると、第１期間ＰＨ１における振幅比ＡＰのヒストグラムと、第２期間ＰＨ２における振幅比ＡＰのヒストグラムと間のｐ値ＶＰが閾値ＶＰＡ（例えば、「０．０１」）以下である場合には、２つのヒストグラムの間に有意差が有る可能性が高い。したがって、ｐ値ＶＰが所定値以下である場合に構造体４（例えば、橋脚ＢＰ）の異常が発生していると評価することによって、構造体４の異常の発生を更に正確に検出できる。

【0145】

なお、本発明の実施形態では、補正部１０５が、外気温ＴＭＰの変化を示す３次多項式を算出するが、本発明はこれに限定されない。補正部１０５が、外気温ＴＭＰの変化を示す多項式を算出すればよい。例えば、補正部１０５が、外気温ＴＭＰの変化を示す４次多項式を算出してもよいし、５次多項式を算出してもよい。図２１に示すように、年月日の期間が半年に近い場合には、次数が奇数の多項式（例えば、３次多項式）が好ましい。また、年月日の期間が１年に近い場合には、次数が偶数の多項式（例えば、４次多項式）が好ましい。

【0146】

また、補正部１０５が、外気温ＴＭＰと振幅比ＡＰＸＡとの関係を示す回帰直線（グラフＧ２１βに示す回帰直線）と、外気温ＴＭＰと振幅比ＡＰＹＡとの関係を示す回帰直線（グラフＧ２２βに示す回帰直線）とを算出するが、本発明はこれに限定されない。補正部１０５が、外気温ＴＭＰと振幅比ＡＰＸＡとの関係を示す回帰曲線と、外気温ＴＭＰと振幅比ＡＰＹＡとの関係を示す回帰曲線とを算出する形態でもよい。回帰曲線は、外気温ＴＭＰに関する多項式でも良いし、その他の式でも良い。

【0147】

次に、図１及び図４～図２８を参照して、取得部１０１が振動データを取得するか否かを判定する加速度の振幅の閾値ＧＡが検出部１０６の検出結果に及ぼす影響について説明する。閾値ＧＡを大きくする程、取得部１０１が取得する振動データの個数が減少する。また、閾値ＧＡを大きくする程、取得部１０１が取得する振動データは、大きな振幅の振動が発生している振動データに限定される。換言すれば、所定の重量以上の車両が橋梁ＢＲを走行している場合に発生する振動データに限定される。すなわち、振動データの個数、及び橋梁ＢＲを走行する車両の重量が、検出部１０６の検出結果に及ぼす影響について説明する。

【0148】

図２６は、加速度の振幅の閾値ＧＡを変化させた時のヒストグラムの変化の一例を示す図である。図２６（ａ）は、閾値ＧＡが１．００Ｇａｌの場合の洗掘が進行する前後の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムを示す図である。図２６（ｂ）は、閾値が３．１６Ｇａｌの場合の洗掘が進行する前後の振幅比ＡＰＸのヒストグラムを示す図である。図２６（ａ）及び図２６（ｂ）の縦軸は、発生回数ＰＲ（回）を示し、図２６（ａ）の横軸は、第１橋脚ＢＰＡにおけるＸ軸方向の振幅比ＡＰＸＡを示し、図２６（ｂ）の横軸は、第１橋脚ＢＰＡにおけるＸ軸方向の振幅比ＡＰＸＡを示す。すなわち、閾値ＧＡを変化させて、洗掘の発生する前後の間の振幅比ＡＰＸのヒストグラムの有意差を検証した。

【0149】

図２６（ａ）に示すヒストグラムＧ２５αは、洗掘の発生する前（２０１６年８月２７日）の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムを示し、図２６（ａ）に示すヒストグラムＧ２５βは、洗掘の発生した後（２０１６年１０月２２日）の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムを示す。ヒストグラムＧ２５αと比較してヒストグラムＧ２５βは左側にシフトしている。すなわち、洗掘が発生した後の振幅比ＡＰＸＡは、洗掘が発生する前の振幅比ＡＰＸＡより小さい。

【0150】

図２６（ｂ）に示すヒストグラムＧ２６αは、洗掘の発生する前の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムを示し、図２６（ｂ）に示すヒストグラムＧ２６βは、洗掘の発生した後の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムを示す。ヒストグラムＧ２６αと比較してヒストグラムＧ２６βは左側にシフトしている。すなわち、洗掘が発生した後の振幅比ＡＰＸＡは、洗掘が発生する前の振幅比ＡＰＸＡより小さい。

【0151】

また、ヒストグラムＧ２６αは、図２６（ａ）に示すヒストグラムＧ２５αと比較して、振幅比ＡＰＸＡの拡がりが狭くなり、発生回数ＰＲ（回）が減少している。同様に、ヒストグラムＧ２６βは、図２６（ａ）に示すヒストグラムＧ２５βと比較して、振幅比ＡＰＸＡの拡がりが狭くなり、発生回数ＰＲ（回）が減少している。

【0152】

図２７は、加速度の振幅の閾値ＧＡを変化させた時のヒストグラムの変化の一例を示す図である。図２７は、図２６と比較して、閾値ＧＡが大きい点で相違している。図２７（ａ）は、閾値ＧＡが５．４８Ｇａｌの場合の洗掘が進行する前後の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムを示す図である。図２７（ｂ）は、閾値が７．０７Ｇａｌの場合の洗掘が進行する前後の振幅比ＡＰＸのヒストグラムを示す図である。図２７（ａ）及び図２７（ｂ）の縦軸は、発生回数ＰＲ（回）を示し、図２７（ａ）の横軸は、第１橋脚ＢＰＡにおけるＸ軸方向の振幅比ＡＰＸＡを示し、図２７（ｂ）の横軸は、第１橋脚ＢＰＡにおけるＸ軸方向の振幅比ＡＰＸＡを示す。

【0153】

図２７（ａ）に示すヒストグラムＧ２７αは、洗掘の発生する前（２０１６年８月２７日）の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムを示し、図２７（ａ）に示すヒストグラムＧ２７βは、洗掘の発生した後（２０１６年１０月２２日）の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムを示す。ヒストグラムＧ２７αと比較してヒストグラムＧ２７βは左側にシフトしている。すなわち、洗掘が発生した後の振幅比ＡＰＸＡは、洗掘が発生する前の振幅比ＡＰＸＡより小さい。

【0154】

また、ヒストグラムＧ２７αは、図２６（ｂ）に示すヒストグラムＧ２６αと比較して、振幅比ＡＰＸＡの拡がりが更に狭くなり、発生回数ＰＲ（回）が更に減少している。同様に、ヒストグラムＧ２７βは、図２６（ｂ）に示すヒストグラムＧ２６βと比較して、振幅比ＡＰＸＡの拡がりが更に狭くなり、発生回数ＰＲ（回）が更に減少している。

【0155】

図２７（ｂ）に示すヒストグラムＧ２８αは、洗掘の発生する前の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムを示し、図２７（ｂ）に示すヒストグラムＧ２８βは、洗掘の発生した後の振幅比ＡＰＸＡのヒストグラムを示す。ヒストグラムＧ２８αと比較してヒストグラムＧ２８βは左側にシフトしている。すなわち、洗掘が発生した後の振幅比ＡＰＸＡは、洗掘が発生する前の振幅比ＡＰＸＡより小さい。

【0156】

また、ヒストグラムＧ２８αは、図２７（ａ）に示すヒストグラムＧ２７αと比較して、振幅比ＡＰＸＡの拡がりは同程度で、発生回数ＰＲ（回）が減少している。同様に、ヒストグラムＧ２８βは、図２７（ａ）に示すヒストグラムＧ２７βと比較して、振幅比ＡＰＸＡの拡がりは同程度で、発生回数ＰＲ（回）が更に減少している。

【0157】

図２８は、加速度の振幅の閾値ＧＡと、データ数ＮＤ及びｐ値ＶＰとの関係の一例を示す図である。「Ｘ軸方向」欄は、Ｘ軸方向の振幅比ＡＰＸＡのデータ数ＮＤ及びｐ値ＶＰを示す。「Ｙ軸方向」欄は、Ｙ軸方向の振幅比ＡＰＹＡのデータ数ＮＤ及びｐ値ＶＰを示す。以下の説明では、図２６及び図２７で示したＸ軸方向の振幅比ＡＰＸＡのデータ数ＮＤ及びｐ値ＶＰについて説明し、Ｙ軸方向の振幅比ＡＰＹＡのデータ数ＮＤ及びｐ値ＶＰについては、その説明を省略する。

【0158】

例えば、閾値ＧＡが「１．００」である場合には、洗掘が発生する前のデータ数ＮＤは「２３３」であり、洗掘が発生した後のデータ数ＮＤは「１２０」であり、ｐ値ＶＰは「２．２×１０^-16」である。また、例えば、閾値ＧＡが「３．１６」である場合には、洗掘が発生する前のデータ数ＮＤは「１３４」であり、洗掘が発生した後のデータ数ＮＤは「５６」であり、ｐ値ＶＰは「２．３×１０^-16」である。このように、閾値ＧＡが「３．１６」である場合には、閾値ＧＡが「１．００」である場合と比較して、データ数ＮＤは約半減しているが、ｐ値ＶＰは殆ど変化していない。

【0159】

更に、例えば、閾値ＧＡが「５．４８」である場合には、洗掘が発生する前のデータ数ＮＤは「８７」であり、洗掘が発生した後のデータ数ＮＤは「３５」であり、ｐ値ＶＰは「２．３×１０^-16」である。このように、閾値ＧＡが「５．４８」である場合には、閾値ＧＡが「３．１６」である場合と比較して、データ数ＮＤは約半減しているが、ｐ値ＶＰは変化していない。

【0160】

また、例えば、閾値ＧＡが「７．０７」である場合には、洗掘が発生する前のデータ数ＮＤは「６６」であり、洗掘が発生した後のデータ数ＮＤは「２５」であり、ｐ値ＶＰは「８．５×１０^-14」である。このように、閾値ＧＡが「７．０７」である場合には、閾値ＧＡが「５．４８」である場合と比較して、データ数ＮＤは３／４倍に減少し、ｐ値ＶＰも変化している。しかしながら、有意差の有無の判定には影響しない。

【0161】

更に、例えば、閾値ＧＡが「１０．００」である場合には、洗掘が発生する前のデータ数ＮＤは「２６」であり、洗掘が発生した後のデータ数ＮＤは「１３」であり、ｐ値ＶＰは「２．０×１０^-7」である。このように、閾値ＧＡが「１０．００」である場合には、閾値ＧＡが「７．０７」である場合と比較して、データ数ＮＤは半減し、ｐ値ＶＰも変化している。しかしながら、有意差の有無の判定には影響しない。

【0162】

以上、図１及び図４～図２８を参照して説明したように、本発明の実施形態では、閾値ＧＡが「１．００」から「５．４８」の範囲では、ｐ値ＶＰは殆ど変化せず、有意差の有無の判定には全く影響しなかった。一方、閾値ＧＡが「５．４８」から「１０．００」の範囲では、ｐ値ＶＰは変化するものの、有意差の有無の判定には影響しなかった。また、比較する２つのヒストグラムのデータ数ＮＤの各々は、１００個程度あれば充分であることが判明した。

【0163】

また、取得部１０１は、加速度の振幅が閾値ＧＡ以上である場合に、振動データを取得する。よって、閾値ＧＡを外乱の振幅に基づいて設定することによって、構造体４（橋脚ＢＰ）の振動を示す振動データを取得できる。したがって、構造体４の異常の発生を更に正確に検出できる。なお、閾値ＧＡの値は、データ数ＮＤが１００個以上になるように設定すればよい。

【0164】

次に、図１及び図４～図２９を参照して、本発明の実施形態に係る構造体４の異常検出システム２００の構成について説明する。図２９は、本発明の実施形態に係る構造体４の異常検出システム２００の構成の一例を示す図である。図２９に示すように、異常検出システム２００は、サーバ装置１０、送信ユニット２及び加速度計３を備える。サーバ装置１０は、制御部１を含む。加速度計３は、第１加速度計３１と第２加速度計３２とを含む。

【0165】

制御部１、第１加速度計３１及び第２加速度計３２は、図１及び図４を参照して説明した異常検出装置１００と同一の構成を有するため、その説明を省略する。

【0166】

加速度計３は、橋梁ＢＲ１、橋梁ＢＲ２、橋梁ＢＲ３及び橋梁ＢＲ４に配置される。送信ユニット２は、橋梁ＢＲ１～橋梁ＢＲ４の各々に配置される。例えば、橋梁ＢＲ１を参照して、送信ユニット２について説明する。橋梁ＢＲ１は、第１橋脚ＢＰＡ、第２橋脚ＢＰＢ、及び橋脚ＢＰＣを備える。第１橋脚ＢＰＡ及び第２橋脚ＢＰＢの各々には、第１加速度計３１及び第２加速度計３２が配置される。橋脚ＢＰＣには、送信ユニット２が配置される。

【0167】

送信ユニット２は、第１橋脚ＢＰＡに配置された第１加速度計３１及び第２加速度計３２の各々から振動データを受信する。また、送信ユニット２は、第２橋脚ＢＰＢに配置された第１加速度計３１及び第２加速度計３２の各々から振動データを受信する。更に、送信ユニット２は、ネットワークＮＷを介してサーバ装置１０と通信可能に構成される。送信ユニット２は、ネットワークＮＷを介してサーバ装置１０に対して振動データを送信する。

【0168】

ネットワークＮＷは、例えば、インターネットである。なお、ネットワークＮＷは、インターネット以外のネットワークでもよい。例えば、ネットワークＮＷは、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）でもよいし、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）でもよい。

【0169】

サーバ装置１０は、ネットワークＮＷを介して送信ユニット２から振動データを受信して、記憶部１２に記憶する。同様に、サーバ装置１０は、橋梁ＢＲ２、橋梁ＢＲ３及び橋梁ＢＲ４の各々に配置された送信ユニット２から振動データを受信して、記憶部１２に記憶する。

【0170】

制御部１は、橋梁ＢＲ１～橋梁ＢＲ４の橋脚ＢＰの異常を検出する。

【0171】

以上、図１及び図４～図２９を参照して説明したように、本発明の実施形態に係る異常検出システム２００では、橋梁ＢＲ１～橋梁ＢＲ４の各々の橋脚ＢＰの異常を検出できる。

【0172】

なお、異常検出システム２００が、橋梁ＢＲ１～橋梁ＢＲ４の各々の橋脚ＢＰの異常を検出する場合について説明したが、異常検出システム２００が、複数の橋梁ＢＲの各々の橋脚ＢＰの異常を検出すればよい。例えば、異常検出システム２００が、５つ以上の橋梁ＢＲの各々の橋脚ＢＰの異常を検出してもよい。

【0173】

また、送信ユニット２が、橋脚ＢＰＣに配置される場合について説明したが、送信ユニット２は、橋梁ＢＲ１に配置されればよい。例えば、送信ユニット２が第１橋脚ＢＰＡ（又は、第２橋脚ＢＰＢ）に配置されてもよい。また、例えば、送信ユニット２が橋桁ＢＡ１に配置されてもよい。

【0174】

次に、図１及び図４～図３０を参照して、構造体４について説明する。図３０は、本発明の実施形態に係る構造体４の一例を示す図である。図３０（ａ）は、煙突Ｃを示す図である。図３０（ｂ）は、アンテナＡを示す図である。図３０（ｃ）は、街路灯Ｌを示す図である。

【0175】

図３０（ａ）～図３０（ｃ）に示すように、煙突Ｃ、アンテナＡ及び街路灯Ｌの各々は、下端のみが支持されている。具体的には、煙突Ｃ、アンテナＡ及び街路灯Ｌの各々は、下端が地面ＧＮＤに埋設されたアンカー（図示省略）に固定されて支持されている。

【0176】

以上、図１及び図４～図３０を参照して説明したように、構造体４が、煙突Ｃ、アンテナＡ又は街路灯Ｌでもよい。また、構造体４は、鉄塔、及び道路標識でもよい。すなわち、構造体４は、橋脚ＢＰ、鉄塔、煙突Ｃ、アンテナＡ、道路標識、及び街路灯Ｌの少なくとも１つを含む。構造体４が、例えばアンテナＡである場合には、地面ＧＮＤの液状化現象等によって支持剛性が低下する。また、構造体４がアンテナＡである場合には、山中等に設置されているため、液状化現象を測定することは容易ではない。すなわち、アンテナＡの支持剛性の低下を正確に検出できることによって、アンテナＡの地面ＧＮＤの状況（例えば、液状化の状態）を調査する必要がなくなる。したがって、ユーザー（例えば、アンテナＡのメンテナンスを行う管理者）の利便性を向上できる。

【0177】

なお、図１及び図４～図３０を参照して説明したように、構造体４は、橋脚ＢＰ、鉄塔、煙突Ｃ、アンテナＡ、道路標識、又は街路灯Ｌであるが、本発明は、これに限定されない。構造体４は、少なくとも下端が支持されていればよい。例えば、構造体４が、高層ビルでもよい。また、構造体４は、例えば、門型の構造体でもよいし、アーチ型の構造体でもよい。

【0178】

以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である（例えば、下記に示す（１）～（４））。図面は、理解し易くするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合がある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の構成から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0179】

（１）図１を参照して説明したように、本発明の実施形態では、加速度計３が第１加速度計３１及び第２加速度計３２であるが、本発明はこれに限定されない。加速度計３が第１加速度計３１及び第２加速度計３２を含めばよい。例えば、加速度計３が３つ以上の加速度計を含んでもよい。

【0180】

（２）図１を参照して説明したように、本発明の実施形態では、第１加速度計３１が橋脚ＢＰの上端に配置されるが、本発明はこれに限定されない。第１加速度計３１は、橋脚ＢＰの上部に配置されればよい。

【0181】

（３）図１を参照して説明したように、本発明の実施形態では、第２加速度計３２は、基礎ＢＰβの上端から距離ＬＳだけ上側の位置に配置されるが、本発明はこれに限定されない。第２加速度計３２は、第１加速度計３１から所定距離以上離間して、第１加速度計３１の下方に配置されればよい。例えば、第２加速度計３２は、第１加速度計３１から５ｍ離間して、第１加速度計３１の下方に配置されてもよい。

【0182】

（４）図１及び図４～図７を参照して、本発明の実施形態では、検出部１０６は、振幅比ＡＰに基づき、構造体４（橋脚ＢＰ）の異常の発生を検出するが、本発明はこれに限定されない。検出部１０６が、第１スペクトルＦ１と第２スペクトルＦ２とに基づき、構造体４の異常の発生を検出すればよい。例えば、検出部１０６が、第１スペクトルＦ１の振幅の最大値と、第２スペクトルＦ２の振幅の最大値とに基づき構造体４の異常の発生を検出してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0183】

本発明は、構造体の異常検出装置、構造体の異常検出システム、構造体の異常検出方法、及び構造体の異常検出プログラムの分野に利用可能である。

【符号の説明】

【0184】

１００ 異常検出装置
２００ 異常検出システム
１ 制御部
１１ プロセッサ
１０１ 取得部
１０２ 変換部
１０３ 第１算出部
１０４ 第２算出部
１０５ 補正部
１０６ 検出部
１２ 記憶部
２ 送信ユニット
３ 加速度計
３１ 第１加速度計
３２ 第２加速度計
４ 構造体
ＢＲ、ＢＲ１～ＢＲ４ 橋梁
ＢＰ、ＢＰＡ、ＢＰＢ、ＢＰＣ 橋脚
ＢＰＡ 第１橋脚
ＢＰＢ 第２橋脚
ＢＰα 躯体
ＢＰβ 基礎
ＧＮＤ 地面
ＡＰ 振幅比
Ｇ１、Ｇ２ 振動データ
Ｆ１ 第１スペクトル
Ｆ２ 第２スペクトル
ＣＳ クロススペクトル
ＰＳ パワースペクトル
ＰＶ ｐ値
ω 固有振動数

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】