特許 7195526 構造物の点検システム及び構造物の点検方法

(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】2022-12-16

(45)【発行日】2022-12-26

(54)【発明の名称】構造物の点検システム及び構造物の点検方法

(51)【国際特許分類】

   G01D 21/00 20060101AFI20221219BHJP

【ＦＩ】

G01D21/00 Q

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018158753

(22)【出願日】2018-08-27

(65)【公開番号】P2020034306

(43)【公開日】2020-03-05

【審査請求日】2021-06-14

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「ＩｏＴ推進のための横断技術開発プロジェクト／Ｆｉｅｌｄ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ搭載型大面積分散ＩｏＴプラットフォームの研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】504176911

【氏名又は名称】国立大学法人大阪大学

(73)【特許権者】

【識別番号】504137912

【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学

(73)【特許権者】

【識別番号】000003687

【氏名又は名称】東京電力ホールディングス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000221546

【氏名又は名称】東電設計株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】関谷 毅

(72)【発明者】

【氏名】植村 隆文

(72)【発明者】

【氏名】荒木 徹平

(72)【発明者】

【氏名】吉本 秀輔

(72)【発明者】

【氏名】野田 祐樹

(72)【発明者】

【氏名】櫻井 貴康

(72)【発明者】

【氏名】濱田 浩

(72)【発明者】

【氏名】塚田 智之

(72)【発明者】

【氏名】河村 直明

(72)【発明者】

【氏名】堤 知明

(72)【発明者】

【氏名】瀬下 雄一

(72)【発明者】

【氏名】井出 周治

【審査官】吉田 久

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０１８３５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１９７１５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０６４８５５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－１２５３１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｄ ２１／００

Ｇ０８Ｃ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

構造物の状態を測定可能な複数の検知部と、
前記複数の検知部による計測値に基づいて当該複数の検知部から出力された検知信号が入力可能とされ、蓄積されたデータから求められたパラメータと当該計測値とに基づいて前記構造物の状態を推定する状態推定部と、
を有し、
前記パラメータは、前記構造物の状態予測モデルとされており、
前記状態推定部は、前記検知部による検知結果と、当該検知結果と前記構造物とは別の所定構造物の前記検知部による検知結果の経過とを照合して当該構造物の劣化状態を予測する前記状態予測モデルとに基づいて、前記構造物に異常があると判定されたときに異常信号を出力可能とされている、
構造物の点検システム。

【請求項2】

前記状態推定部は、前記構造物に設けられると共に前記検知信号が入力可能とされた第１集積部と、当該構造物に設けられると共に当該検知信号に基づき当該第１集積部から出力される第１信号が入力可能とされた第２集積部とを備え、
一つの第２集積部には、複数の第１集積部が接続されていると共に、当該第２集積部は、前記構造物の長手方向又は当該構造物の短手方向に複数配置されて、互いに前記第１信号に基づく第２信号を入出力可能とされている、
請求項１に記載の構造物の点検システム。

【請求項3】

複数の検知部で構造物の状態を検知し、
前記検知部による検知結果に基づいて当該検知部から出力されると共に前記構造物に設けられた状態推定部に入力された検知信号と、当該状態推定部に蓄積された当該構造物と異なる所定構造物の前記検知部による検知結果の時系列データから求められたパラメータと、に基づき、当該状態推定部で当該構造物の状態を推定する、
構造物の点検方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、構造物の点検システム及び構造物の点検方法に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、構造物監視システムに関する発明が記載されている。この構造物監視システムは、構造物に設けられた複数のセンサ（検知部）と、これらのセンサに接続されたデータ処理部とを備えている。そして、各センサの計測値の中に異常値が検出された場合には、データ処理部から信号が出力されるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－１９４４４７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、上記特許文献１に記載の先行技術では、各センサによる計測値が所定の閾値を超える場合に、これらの計測値が異常値であると判定されるようになっており、これらの測定値が閾値よりも小さい値である場合には、計測値から構造物の異常を検知することができない。つまり、上記特許文献１に記載の先行技術では、構造物に異常が発生している場合でも、各センサの計測値が小さい場合には、構造物の異常を検知することが困難となることが考えられる。

【0005】

本発明は上記事実を考慮し、検知部による計測値の大小に関わらず、構造物の異常を検知することができる構造物の点検システム及び構造物の点検方法を得ることが目的である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１の態様に係る構造物の点検システムは、構造物の状態を測定可能な複数の検知部と、前記複数の検知部による計測値に基づいて当該複数の検知部から出力された検知信号が入力可能とされ、蓄積されたデータから求められたパラメータと当該計測値とに基づいて前記構造物の状態を推定する状態推定部と、を有している。

【0007】

第１の態様に係る構造物の点検システムによれば、複数の検知部によって構造物の状態を測定可能とされており、当該検知部からは、当該検知部による計測値に基づいて、検知信号が出力される。また、本態様では、状態推定部を備えており、当該状態推定部には、複数の検知部からの検知信号が入力される。そして、状態推定部では、これらの検知信号に基づいて構造物の状態が推定される。

【0008】

ところで、状態推定部を、検知信号から得られた複数の検知部による計測値が所定の閾値を超える場合に当該計測値が異常値であると判定可能な構成とすることが考えられる。しかしながら、このような構成では、構造物に異常が発生している場合でも、検知部による計測値が小さい場合には、構造物の異常を検知することが困難となる。

【0009】

ここで、本態様では、状態推定部において、当該状態推定部に蓄積されたデータから求められたパラメータと、複数の検知部による計測値とに基づいて構造物の状態が推定される。このため、本態様では、複数の検知部による計測値の大小に関わらず、当該計測値に基づいて構造物に異常があるか否かを推定することができる。

【0010】

第２の態様に係る構造物の点検システムは、第１の態様に係る構造物の点検システムにおいて、前記状態推定部は、前記構造物に設けられると共に前記検知信号が入力可能とされた第１集積部と、当該構造物に設けられると共に当該検知信号に基づき当該第１集積部から出力される第１信号が入力可能とされた第２集積部とを備え、一つの第２集積部には、複数の第１集積部が接続されていると共に、当該第２集積部は、前記構造物の長手方向又は当該構造物の短手方向に複数配置されて、互いに前記第１信号に基づく第２信号を入出力可能とされている。

【0011】

第２の態様に係る構造物の点検システムによれば、状態推定部が、それぞれ構造物に設けられた第１集積部と第２集積部とを備えている。そして、第１集積部には検知部から出力された検知信号が入力可能とされており、第２集積部には第１集積部から検知信号に基づいて出力される第１信号が入力可能とされている。このため、本態様では、検知部による計測値を第１集積部から第２集積部に送信することができる。

【0012】

また、本態様では、一つの第２集積部に複数の第１集積部が接続されており、一つの第２集積部に複数の検知部の計測値を入力することができる。そして、第２集積部は、構造物の長手方向又は当該構造物の短手方向に複数配置されていると共に、これらの第２集積部は互いに第１信号に基づく第２信号を入出力可能とされている。このため、本態様では、構造物の広範囲において複数箇所の計測値を集約し、構造物の状態を推定することができる。

【0013】

第３の態様に係る構造物の点検システムは、第１の態様又は第２の態様に係る構造物の点検システムにおいて、前記パラメータは、前記構造物の状態予測モデルとされており、前記状態推定部は、前記検知部による検知結果と前記状態予測モデルとに基づいて、前記構造物に異常があると判定されたときに異常信号を出力可能とされている。

【0014】

第３の態様に係る構造物の点検システムによれば、状態推定部で構造物の状態を推定するのに用いられるパラメータが、当該構造物の状態予測モデルとされており、当該状態推定部では、当該状態推定モデルと複数の検知部による検知結果とに基づいて当該構造物の状態が推定される。このため、本態様では、構造物の状態を精度良く推定して、構造物の異常を検知することができる。

【0015】

また、本態様によれば、状態推定部で構造物に異常があると判定されたときに、当該状態推定部から異常信号が出力されるため、構造物の異常を報知することができる。

【0016】

第４の態様に係る構造物の点検方法は、複数の検知部で構造物の状態を検知し、前記検知部による検知結果に基づいて当該検知部から出力されると共に前記構造物に設けられた状態推定部に入力された検知信号と、当該状態推定部に蓄積されたデータから求められたパラメータと、に基づき、当該状態推定部で当該構造物の状態を推定する。

【0017】

請求項４に記載の本発明によれば、複数の検知部で構造物の状態が検知され、これらの検知部からは、当該検知部による検知結果に基づいて検知信号が出力される。そして、検知信号は、構造物に設けられた状態推定部に入力される。

【0018】

一方、状態推定部では、検知信号と当該状態推定部に蓄積されたデータから求められたパラメータとに基づき、構造物の状態が推定される。このため、本態様では、複数の検知部による計測値の大小に関わらず、当該計測値に基づいて構造物に異常があるか否かを推定することができる。

【発明の効果】

【0019】

以上説明したように、本発明に係る構造物の点検システム及び構造物の点検方法は、検知部による計測値の大小に関わらず、構造物の異常を検知することができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本実施形態に係る構造物の点検システムの概略構成を示す模式図である。

【図2】本実施形態に係る構造物の点検システムがトンネルに設置された状態を示しており、トンネルの内周面を平面状に展開したときの各センサ等の配置を模式的に示す展開図である。

【図3】本実施形態に係る構造物の点検システムの概略構成を示すブロック図である。

【図4】本実施形態に係る構造物の点検システムにおいて、エッジ・ノードで行われる処理の一例を示すフローチャートである。

【図5】本実施形態に係る構造物の点検システムにおいて、ゲートウェイで行われる処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】本実施形態に係る構造物の点検システムにおいて、サーバで行われる処理の一例を示すフローチャートである。

【図7】本実施形態に係る構造物の点検システムの一部を構成する配線シートの構成を模式的に示す部分断面図である。

【図8】本実施形態に係る構造物の点検システムがトンネルに設置された状態を示す模式図である。

【図9】本実施形態の変形例に係る構造物の点検システムが橋に設置された状態を示す模式図である。

【図10】本実施形態の変形例に係る構造物の点検システムが橋に設置された状態を示しており、橋を下方側から見たときの各センサ等の配置を模式的に示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図１～図１０を用いて、本発明に係る構造物の点検システム及びこれを用いた構造物の点検方法の実施形態の一例について説明する。

【0022】

図８に示されるように、本実施形態に係る構造物の点検システムとしての「点検システム１０」は、構造物としての「トンネル１２」の内周面１２Ａに沿って配置された複数のシートユニット１４と、隣接するシートユニット１４間にそれぞれ配置された複数の第２集積部として「ゲートウェイ１６」とを備えている。

【0023】

図７にも示されるように、シートユニット１４は、エッジ・ノード（センサユニット）１８、２０、配線シート２２及び絶縁シート２４を含んで構成されている。なお、エッジ・ノード１８、２０は、シートユニット１４において、負荷として機能している。

【0024】

配線シート２２は、炭素を主な材料とする導体でかつ可撓性を有する材質、具体的には、グラフェン、グラファイト及び単層又は多層のカーボンナノチューブ等で構成されており、その形状としては、線状又は板状が挙げられる。この配線シート２２は、エッジ・ノード１８、２０と電気的に接続されており、エッジ・ノード１８、２０の信号線や電力供給線として機能している。なお、配線シート２２は、シートユニット１４が配置される環境等に応じて、銅等の金属製とされていてもよい。また、配線シート２２は、トンネル１２内に配置された図示しない照明等に電力を供給する図示しない既設の電力供給線と電気的に接続されている。

【0025】

一方、絶縁シート２４は、電気絶縁性及び可撓性を有する材質、具体的には、ポリ塩化ビニル樹脂等の絶縁性有機高分子体で構成されており、その形状としては、トンネル１２の周方向に沿う平面視で矩形の板状とされている。そして、絶縁シート２４の内側には、配線シート２２が、当該配線シート２２の外部との接続に必要な箇所を除いて、埋め込まれた状態となっている。

【0026】

なお、本実施形態では、一例として、シートユニット１４がトンネル１２の長手方向に１０[ｍ]程度の間隔をあけて配置されている。

【0027】

ここで、本実施形態では、図１及び図２に示されるように、シートユニット１４に当該シートユニット１４の長手方向に連なって複数のエッジ・ノード１８及びエッジ・ノード２０が設けられている点に第１の特徴がある。また、本実施形態では、トンネル１２に複数のゲートウェイ１６が配置されており、当該ゲートウェイ１６同士が通信可能とされている点に第２の特徴がある。以下、本実施形態の要部を構成するエッジ・ノード１８、２０及びゲートウェイ１６の構成について詳細に説明することとする。

【0028】

図３に示されるように、エッジ・ノード１８は、検知部としての「歪センサ２６」と、第１集積部としての「制御部２８」と、信号処理部３０とを備えている。

【0029】

歪センサ２６は、トンネル１２の内周面１２Ａに貼り付けられた図示しない歪ゲージを含んで構成されていると共に、トンネル１２における当該歪ゲージが貼り付けられた箇所に発生した歪の大きさに応じて「検知信号Ｖ１（電圧）」を制御部２８に出力可能とされている。

【0030】

制御部２８は、一例として、図示しない基板にＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等が取り付けられて構成されていると共に、配線シート２２を介して信号処理部３０に電気的に接続されている。この制御部２８は、図７に示されるように、電気絶縁性及び耐候性を有する樹脂で構成されたケース３２を備えており、ケース３２の内側には、上述したＣＰＵ等が収納されている。そして、制御部２８は、絶縁シート２４の表面に取り付けられている。

【0031】

また、制御部２８は、歪センサ２６の健全性を評価可能とされている。詳しくは、制御部２８は、図示しないＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を備えている。そして、ＲＯＭには歪センサ２６の出力値の上限値及び下限値が記憶されており、制御部２８では、歪センサ２６から入力された検知信号Ｖ１がＲＯＭに記憶された上限値と下限値との間に収まっていない場合には、検知信号Ｖ１がエラーとしてＲＡＭに記憶されるようになっている。なお、検知信号Ｖ１が上記ＲＯＭに記憶された上限値と下限値との間に収まっている場合には、検知信号Ｖ１は、歪センサ２６の計測値としてＲＡＭに記憶されるようになっている。

【0032】

信号処理部３０は、一例として、入力された信号のノイズを除去可能な構成とされており、図示しない基板に同じく図示しないコンデンサや抵抗器等が取り付けられて構成されたローパスフィルタを備えている。なお、信号処理部３０は、制御部２８と同様に信号処理部３０を構成する電子機器を覆う図示しないケースを備えていると共に、絶縁シート２４の表面に取り付けられている。

【0033】

そして、上記のように構成されたエッジ・ノード１８では、制御部２８のＲＡＭに記憶された検知信号Ｖ１がエラーである場合に、検知信号Ｖ１がエラー信号としてゲートウェイ１６に送信され、検知信号Ｖ１がエラーでない場合には、当該検知信号が信号処理部３０に入力されてノイズが除去された状態で、ゲートウェイ１６に補正信号（補正データ）として出力されるようになっている。なお、以下では、エッジ・ノード１８からゲートウェイ１６に出力される信号を、エラー信号であるか補正信号であるかに関わらず、「第１信号３４」と称することとする。

【0034】

一方、エッジ・ノード２０は、検知部としての「歪センサ３６」、「塩分センサ３８」及び「電位センサ４０」と、第１集積部としての「制御部４２」と、信号処理部４４とを備えている。これらのうち、制御部４２は制御部２８と、歪センサ３６は歪センサ２６と、信号処理部４４は信号処理部３０と、それぞれ基本的に同様の構成とされている。なお、歪センサ３６は、「検知信号Ｖ２（電圧）」を制御部４２に出力可能とされている。また、歪センサ２６、３６は、シートユニット１４の長手方向（トンネル１２の周方向）に沿って所定の間隔をあけて配置されている。

【0035】

塩分センサ３８は、トンネル１２の内周面１２Ａの水分の塩分濃度を測定して、当該塩分濃度に応じて「検知信号Ｖ３（電圧）」を制御部４２に出力可能とされている。なお、塩分センサ３８には、図示しない水分センサが接続されており、塩分センサ３８は、当該水分センサがトンネル１２の内周面１２Ａの水分を検出したときに出力される検知信号によって起動されるようになっている。

【0036】

電位センサ４０は、トンネル１２を構成するコンクリートに設けられた図示しない照合電極とトンネル１２の鉄筋４６（図２参照）との電位差を測定可能とされていると共に、当該電位差に応じて「検知信号Ｖ４（電圧）」を制御部４２に出力可能とされている。

【0037】

なお、制御部４２も制御部２８と同様に、歪センサ３６、塩分センサ３８及び電位センサ４０の健全性を評価可能とされている。詳しくは、制御部４２のＲＯＭには、制御部４２に検知信号を出力する各センサの出力値の上限値及び下限値が記憶されている。そして、制御部４２では、歪センサ３６、塩分センサ３８及び電位センサ４０から入力された検知信号が、ＲＯＭに記憶されたそれぞれに対応する上限値と下限値との間に収まっていない場合には、当該検知信号がエラーとしてＲＡＭに記憶されるようになっている。なお、これらの検知信号が制御部４２のＲＯＭに記憶された上限値と下限値との間に収まっている場合には、当該検知信号は、各センサの計測値としてＲＡＭに記憶されるようになっている。

【0038】

そして、上記のように構成されたエッジ・ノード２０では、制御部４２のＲＡＭに記憶された検知信号がエラーである場合に、当該検知信号がエラー信号としてゲートウェイ１６に送信され、当該検知信号がエラーでない場合には、当該検知信号が信号処理部４４に入力されてノイズが除去された状態で、ゲートウェイ１６に補正信号（補正データ）として入力されるようになっている。なお、以下では、エッジ・ノード２０からゲートウェイ１６に入力される信号を、エラー信号であるか補正信号であるかに関わらず、「第１信号４８」と称することとする。

【0039】

次に、ゲートウェイ１６の構成について説明する。ゲートウェイ１６は、制御部５０、通信部５２、記憶部５４及びこれらが収納されると共に電気絶縁性及び耐候性を有する樹脂で構成されたケース５６（図８参照）を備えている。

【0040】

制御部５０は、一例として、図示しない基板にＣＰＵ等が取り付けられて構成されていると共に、配線シート２２及びケーブル５８（図８参照）を介してエッジ・ノード１８の制御部２８及びエッジ・ノード２０の制御部４２に電気的に接続されている。そして、制御部５０には、第１信号３４、４８が入力可能とされている。

【0041】

通信部５２は、図示しない配線部等を介して制御部５０と電気的に接続されており、通信部５２と制御部５０との間で信号の入出力等が可能とされている。また、通信部５２は、一例として、図示しないアンテナ等を備えており、無線ＬＡＮ等のネットワークを介して外部サーバ６０との通信が可能とされている。

【0042】

記憶部５４は、図示しないＲＡＭを備えていると共に、図示しない配線部等を介して制御部５０及び通信部５２と電気的に接続されている。そして、記憶部５４のＲＡＭには、制御部２８、４２からの第１信号３４、４８が入力されることで、各センサのエラーを含む計測値及びエラーを出力したセンサの識別信号が一時的に記憶されるようになっている。なお、記憶部５４に記憶された各センサの計測値は、制御部５０から制御信号が入力されると、通信部５２を介して外部サーバ６０に送信されて、当該外部サーバ６０に記憶されるようになっている。

【0043】

また、ゲートウェイ１６の制御部５０には、振動センサ６２が電気的に接続されている。この振動センサ６２は、一例として、加速度計等を含んで構成されており、トンネル１２に発生する振動に応じて「検知信号Ｖ５（電圧）」を制御部５０に出力することが可能とされている。そして、振動センサ６２の計測値は、制御部５０を介して記憶部５４に出力されて、記憶部５４のＲＡＭに一時的に記憶されるようになっている。

【0044】

上記のように構成されたゲートウェイ１６は、一つのシートユニット１４に対して一つ配置されていると共に、トンネル１２の長手方向に所定の間隔をあけて配置されている。また、ゲートウェイ１６の制御部５０からは、エッジ・ノード１８、２０に各センサによる計測を指示する指示信号が出力されるようになっており、エッジ・ノード１８、２０は、当該指示信号に基づき各センサによる計測を開始するようになっている。

【0045】

なお、ゲートウェイ１６に接続された振動センサ６２による測定は、ゲートウェイ１６からエッジ・ノード１８、２０への指示信号が出力されるのと同様のタイミングで行われるようになっている。また、エッジ・ノード１８、２０の各センサ及び振動センサ６２の測定は、間欠的に行われるようになっており、例えば、当該計測が一日に一回程度行われるように設定されていてもよいし、当該計測が数分毎に行われるように設定されていてもよい。

【0046】

そして、図１及び図２に示されるように、これらのゲートウェイ１６のうち隣接するゲートウェイ１６同士はケーブル５８で電気的に接続されている。これにより、これらのゲートウェイ１６は、互いに記憶部５４のＲＡＭに記憶されている各センサの計測値を「第２信号６４」として入出力することで、当該計測値を共有することが可能となっている。

【0047】

また、本実施形態では、トンネル１２の簡易診断を行うことが可能となっている。具体的には、ゲートウェイ１６の制御部５０では、記憶部５４に記憶された所定数の計測値の相対関係が解析されるようになっている。

【0048】

そして、同じセンサの計測値が増加傾向にある場合や、同様のタイミングで測定された同種のセンサの計測値の大小関係からトンネル１２に損傷等の異常が発生していると制御部５０で判定された場合には、ゲートウェイ１６から外部サーバ６０に警報信号が送信されるようになっている。

【0049】

一方、外部サーバ６０では、ゲートウェイ１６からの警報信号が入力されると、無線ＬＡＮ等のネットワークを介して外部サーバ６０に接続された監視コンピュータ６６のモニタ６８に警告が表示されるようになっている（図１参照）。また、ゲートウェイ１６から送信された各センサの計測値にエラーが含まれていた場合には、モニタ６８にエラーが出力されたセンサの種類と配置箇所が表示されるようになっている。

【0050】

また、外部サーバ６０は、データベースを備えており、当該データベースには、エッジ・ノード１８、２０及びゲートウェイ１６に設けられている各種センサの計測値に対応する予測モデルが格納されている。この予測モデルとしては、鉄筋コンクリート製の所定の構造物における各部分の歪、塩分濃度及び電位度等の実測値と当該構造物の経過年数との関係と、上記センサで測定された測定対象の鉄筋コンクリート構造物の各状態量とを照合し、当該鉄筋コンクリート構造物構造物の劣化状態を予測可能な状態予測モデルが挙げられる。さらに、このデータベースには、トンネル１２の基本構造やトンネル１２を構成する材料の組成等の基本情報も格納されており、上記状態予測モデルに用いられる所定のパラメータの一部が、当該基本情報に基づいて決定されるようになっている。

【0051】

そして、本実施形態では、外部サーバ６０において、各センサの計測値と予測モデルとが比較されることで、トンネル１２の状態が異常であるか正常であるかを推定可能とされている。換言すれば、本実施形態では、外部サーバ６０において、トンネル１２の劣化状態を判定可能とされている。なお、以下では、ゲートウェイ１６、エッジ・ノード１８、２０及び外部サーバ６０の複合体を「状態推定部７０」と称することとする。

【0052】

具体的には、外部サーバ６０では、各センサの計測値と予測モデルとが比較されて、当該計測値と予測モデルの値との乖離度に基づいてトンネル１２に異常があるか否かが判定されるようになっている。そして、トンネル１２に異常が確認された場合には、図１に示されるように、外部サーバ６０から監視コンピュータ６６に「異常信号７２」が出力されて、モニタ６８に警告が表示されるようになっている。一方、外部サーバ６０で各センサの計測値と予測モデルとを比較した結果、トンネル１２に異常が確認されない場合には、モニタ６８には、異常無しと表示されるようになっている。

【0053】

（本実施形態の作用及び効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果を説明する。

【0054】

本実施形態では、図１に示されるように、歪センサ２６、３６、塩分センサ３８、電位センサ４０及び振動センサ６２によってトンネル１２の状態を測定可能とされており、これらのセンサからは、当該センサによる計測値に基づいて、検知信号が出力される。また、本実施形態では、状態推定部７０を備えており、当該状態推定部７０には、複数のセンサからの検知信号が入力される。そして、状態推定部７０では、これらの検知信号に基づいてトンネル１２の状態が推定される。

【0055】

ところで、状態推定部７０を、検知信号から得られた複数のセンサによる計測値が所定の閾値を超える場合に当該計測値が異常値であると判定可能な構成とすることが考えられる。しかしながら、このような構成では、トンネル１２に異常が発生している場合でも、各センサによる計測値が小さい場合には、トンネル１２の異常を検知することが困難となる。

【0056】

ここで、本実施形態では、状態推定部７０において、当該状態推定部７０に蓄積されたデータから求められたパラメータと、複数のセンサによる計測値とに基づいてトンネル１２の状態が推定される。このため、本実施形態では、複数のセンサによる計測値の大小に関わらず、当該計測値に基づいてトンネル１２に異常があるか否かを推定することができる。

【0057】

また、本実施形態では、それぞれトンネル１２に設けられたエッジ・ノード１８の制御部２８、エッジ・ノード２０の制御部４２及びゲートウェイ１６を備えている。そして、制御部２８、４２には各センサから出力された検知信号が入力可能とされており、ゲートウェイ１６には制御部２８、４２から各センサの検知信号に基づいて出力される第１信号３４、４８が入力可能とされている。このため、本実施形態では、各センサによる計測値を制御部２８、４２からゲートウェイ１６に送信することができる。

【0058】

また、本態様では、一つのゲートウェイ１６に複数の制御部２８、４２が接続されており、一つのゲートウェイ１６に複数のセンサの計測値を入力することができる。そして、ゲートウェイ１６は、トンネル１２の長手方向に複数配置されていると共に、これらのゲートウェイ１６は互いに第１信号３４、４８に基づく第２信号６４を入出力可能とされている。このため、本実施形態では、トンネル１２の広範囲において複数箇所の計測値を集約し、トンネル１２の状態を推定することができる。

【0059】

さらに、本実施形態では、状態推定部７０でトンネル１２の状態を推定するのに用いられるパラメータが、トンネル１２の状態予測モデルとされており、状態推定部７０では、当該状態推定モデルと複数のセンサによる検知結果とに基づいてトンネル１２の状態が推定される。このため、本実施形態では、トンネル１２の状態を精度良く推定して、トンネル１２の異常を検知することができる。

【0060】

また、本実施形態では、状態推定部７０でトンネル１２に異常があると判定されたときに、状態推定部７０から異常信号７２が出力されるため、トンネル１２の異常を報知することができる。

【0061】

次に、図４～図６に示されるフローチャートを用いて、本実施形態に係る点検システム１０による構造物（トンネル１２）の点検方法の手順の一例を示す。なお、トンネル１２の点検方法は、図４～図６に示されるフローチャートに限らず他の手順により行われてもよい。

【0062】

最初に、図４を用いてエッジ・ノード１８、２０の制御フローを示すこととする。このフローが開始されると、まず、ステップＳ１００では、ゲートウェイ１６からの指示信号がエッジ・ノード１８、２０に出力される。

【0063】

次に、ステップＳ１０２では、ゲートウェイ１６からの指示信号に基づき、歪センサ２６、３６、塩分センサ３８、電位センサ４０による計測が行われる。

【0064】

次に、ステップＳ１０４では、各センサの計測値から制御部２８、４２で各センサの健全性評価が行われ、制御部２８、４２において各センサの計測信号と各センサの上限値及び下限値とが比較される。

【0065】

次に、ステップＳ１０６では、制御部２８、４２で各センサの計測値にエラー（各センサの上限値と下限値との間に収まっていない値）が含まれているか否かが判定される。そして、各センサの計測値にエラーが含まれていると判定された場合には、ステップＳ１０８に進み、該当する計測値がエラー信号（異常値）としてゲートウェイ１６に送信されると共に、その他の計測値は、信号処理部３０、４４に送信されて、ステップＳ１１０に進む。一方、各センサの計測値にエラーが含まれていないと判定された場合には、各センサの全ての計測値が信号処理部３０、４４に送信されて、ステップＳ１１０に進む。

【0066】

次に、ステップＳ１１０では、信号処理部３０、４４で各センサの計測値のノイズが除去される。

【0067】

次に、ステップＳ１１２では、ノイズが除去された各センサの計測値がエッジ・ノード１８、２０からゲートウェイ１６に送信されて、上記制御フローが終了する。

【0068】

次に、図５を用いてゲートウェイ１６の制御フローを示すこととする。このフローが開始されると、まず、ステップＳ２００では、ゲートウェイ１６からエッジ・ノード１８、２０に計測を指示する指示信号が出力される。

【0069】

次に、ステップＳ２０２では、エッジ・ノード１８、２０から入力された各センサの計測値にエラーがあるか否かが判定される。そして、各センサの計測値の中にエラーがあると判定された場合には、ステップＳ２０４に進み、ゲートウェイ１６の記憶部５４にエラーが出力されたセンサの識別信号が記憶されて、ステップＳ２０６に進む。一方、エッジ・ノード１８、２０から入力された各センサの計測値にエラーがないと判定された場合には、ステップＳ２０６に進む。

【0070】

次に、ステップＳ２０６では、エッジ・ノード１８、２０から送信された各センサによる計測値の相対関係が、ゲートウェイ１６の制御部５０で解析される。

【0071】

次に、ステップＳ２０８では、ステップＳ２０６での解析結果に基づき、トンネル１２の簡易診断が行われる。この簡易診断では、同じセンサの計測値の増減の傾向や同様のタイミングで測定された同種のセンサの計測値の大小関係が比較される。

【0072】

次に、ステップＳ２１０では、ステップＳ２０８の結果からトンネル１２に異常が発生しているか否かが判定される。そして、トンネル１２に異常が発生していると判定された場合には、ステップＳ２１２に進み、ゲートウェイ１６から外部サーバ６０に警報信号が送信されて、ステップＳ２１４に進む。一方、トンネル１２に異常が発生していないと判定された場合には、ステップＳ２１４に進む。

【0073】

次に、ステップＳ２１４では、ゲートウェイ１６から各センサの計測値が外部サーバ６０に送信されて、上記制御フローが終了する。

【0074】

次に、図６を用いて外部サーバ６０の制御フローを示すこととする。このフローが開始されると、まず、ステップＳ３００では、ゲートウェイ１６から警報信号が入力されているか否かが判定される。そして、ゲートウェイ１６から警報信号が入力されていると判定された場合には、ステップＳ３０２に進み、モニタ６８に警告が表示されて、ステップＳ３０４に進む。一方、ゲートウェイ１６から警報信号が入力されていないと判定された場合には、ステップＳ３０４に進む。

【0075】

次に、ステップＳ３０４では、ゲートウェイ１６から送信された各センサの計測値が外部サーバ６０に記憶される。

【0076】

次に、ステップＳ３０６では、ゲートウェイ１６から送信された各センサの計測値にエラーが含まれているか否かが判定される。そして、ゲートウェイ１６から送信された各センサの計測値にエラーが含まれていると判定された場合には、ステップＳ３０８に進み、モニタ６８にエラーが出力されたセンサの種類と配置箇所が表示されて、ステップＳ３１０に進む。一方、ゲートウェイ１６から送信された各センサの計測値にエラーが含まれていないと判定された場合には、ステップＳ３１０に進む。

【0077】

次に、ステップＳ３１０では、トンネル１２の基本情報がデータベースから呼び出される。

【0078】

次に、ステップＳ３１２では、トンネル１２の基本情報に基づき、データベースから各センサの計測値に対応する予測モデルが呼び出される。

【0079】

次に、ステップＳ３１４では、各センサの計測値と予測モデルとが比較される。

【0080】

次に、ステップＳ３１６では、ステップＳ３１２の結果からトンネル１２に異常があるか否かが判定される。そして、トンネル１２に異常があると判定された場合には、ステップＳ３１８に進み、外部サーバ６０から監視コンピュータ６６に異常信号７２が出力されることでモニタ６８に警告が表示されて、上記制御フローが終了する。一方、トンネル１２に異常がないと判定された場合には、ステップＳ３２０に進み、モニタ６８に異常無しが表示されて、上記制御フローが終了する。

【0081】

以上、説明したように、本実施形態に係る点検システム１０及び構造物の点検方法によれば、センサによる計測値の大小に関わらず、トンネル１２の異常を検知することができる。

【0082】

＜上記実施形態の変形例＞
また、本実施形態では、図９及び図１０に示されるように、構造物としての「橋８０」に対して点検システム１０を配置することも可能である。具体的には、本変形例では、橋８０の複数の主桁８２のそれぞれに対し、主桁８２の長手方向（橋８０の長手方向）に沿ってシートユニット１４を配置されると共に、主桁８２のそれぞれに一つずつゲートウェイ１６が配置されている。

【0083】

また、本変形例では、橋８０の短手方向（主桁８２の長手方向と直交する方向）に配置された複数のゲートウェイ１６において、通信部５２が共有されており、第２信号６４が一つの通信部５２を介して当該ゲートウェイ１６間で入出力されるようになっている。

【0084】

このような構成によれば、状態推定部７０によって、トンネル１２の場合と同様に橋８０の異常を検知することができる。

【0085】

＜上記実施形態の補足説明＞
（１） 上述した実施形態では、エッジ・ノード１８、２０からのデータをゲートウェイ１６に集約する構成としていたが、これに限らない。例えば、ゲートウェイ１６の制御部５０のＣＰＵ等の機能等に応じて、各センサの検知信号が直接ゲートウェイ１６に出力される構成としてもよい。

【0086】

（２） また、上述した実施形態では、ゲートウェイ１６同士がケーブル５８で接続されていたが、これに限らず、ゲートウェイ１６同士で通信部５２を用いた無線通信を行う構成としてもよい。また、エッジ・ノード１８、２０にアンテナ等を設けて、エッジ・ノード１８、２０とゲートウェイ１６との間で無線通信を行う構成としてもよい。

【0087】

（３） さらに、上述した実施形態では、歪センサ、塩分センサ、電位センサ及び振動センサを備えていたが、これら以外のセンサを構造物に配置する構成としてもよい。また、各センサの方式も上述したものに限らず、種々の方式のセンサを採用可能である。

【0088】

（４） 加えて、上述した実施形態では、点検システム１０によってトンネル１２及び橋８０の異常を検知していたが、鉄筋コンクリート製の構造物であれば、点検システム１０によってこれら以外の種類の構造物の異常を検知することも可能である。

【符号の説明】

【0089】

１０ 点検システム（構造物の点検システム）
１２ トンネル（構造物）
１６ ゲートウェイ（第２集積部）
２６ 歪センサ（検知部）
２８ 制御部（第１集積部）
３４ 第１信号
３６ 歪センサ（検知部）
３８ 塩分センサ（検知部）
４０ 電位センサ（検知部）
４２ 制御部（第１集積部）
４８ 第１信号
６４ 第２信号
７０ 状態推定部
７２ 異常信号
８０ 橋（構造物）
Ｖ１ 検知信号
Ｖ２ 検知信号
Ｖ３ 検知信号
Ｖ４ 検知信号
Ｖ５ 検知信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】