JP7592487B2 - Structural Deterioration Diagnostic System - Google Patents
Structural Deterioration Diagnostic System Download PDFInfo
- Publication number
- JP7592487B2 JP7592487B2 JP2020216855A JP2020216855A JP7592487B2 JP 7592487 B2 JP7592487 B2 JP 7592487B2 JP 2020216855 A JP2020216855 A JP 2020216855A JP 2020216855 A JP2020216855 A JP 2020216855A JP 7592487 B2 JP7592487 B2 JP 7592487B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- deterioration
- data
- acceleration
- acceleration sensor
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 title claims description 92
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 claims description 59
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 56
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 18
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 21
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 13
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 6
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 6
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 5
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 5
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
本開示は、橋梁等の構造物の劣化診断を行う構造物劣化診断システムに関する。 This disclosure relates to a structure deterioration diagnosis system that performs deterioration diagnosis on structures such as bridges.
構造物の異常を検知する従来技術として、異常を検知するための特徴量として固有振動数を用いる構造物異常検知システムがある(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に係るシステムは、固有振動数の振動強度などについて、複数位置間の関係性を評価して、異常を検知している。すなわち、同一機能を有する複数のセンサによる測定結果に基づいて、複数位置における特徴量の関係性の変化から、構造物の異常を検知している。 A conventional technique for detecting abnormalities in a structure is a structural anomaly detection system that uses natural frequency as a feature for detecting anomalies (see, for example, Patent Document 1). The system in Patent Document 1 detects abnormalities by evaluating the relationship between multiple positions for the vibration intensity of the natural frequency. In other words, it detects abnormalities in the structure from changes in the relationship between feature quantities at multiple positions based on the measurement results from multiple sensors with the same function.
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献1では、同一機能を有する複数のセンサの測定結果に基づく特徴量として算出された固有振動の変化により、構造物の劣化を検知することができる。しかしながら、季節変動あるいは急峻な気温変動に対応して高精度に劣化検知を行うためには、長期間にわたるデータ取得が必要となる。
However, the conventional techniques have the following problems.
In Patent Document 1, deterioration of a structure can be detected by a change in natural vibration calculated as a feature based on the measurement results of multiple sensors having the same function. However, in order to perform deterioration detection with high accuracy in response to seasonal variations or rapid temperature changes, it is necessary to collect data over a long period of time.
また、例えば、急峻な気温変化があった場合には、気温の影響を受けて固有振動が変化することで、実際には劣化が進行していないにもかかわらず、劣化の進行により固有振動が変化したと勘違いして、異常を誤検知してしまうおそれがある。 In addition, for example, if there is a sudden change in temperature, the natural frequency will change due to the effect of the temperature, and even if there is no actual deterioration, it may be mistakenly assumed that the natural frequency has changed due to the progression of deterioration, resulting in a false detection of an abnormality.
本開示は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、気温変動に起因する誤検知を抑制して、構造物の劣化を検知することのできる構造物劣化診断システムを得ることを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the problems described above, and aims to provide a structure deterioration diagnosis system that can detect deterioration of structures while suppressing false positives caused by temperature fluctuations.
本開示に係る構造物劣化診断システムは、構造物に設置され、構造物の加速度を検出する加速度センサと、加速度センサにより検出された加速度に基づいて構造物の劣化診断を行う診断部とを備え、診断部は、加速度センサにより検出された加速度、および加速度センサによる加速度の検出中における気温データを、あらかじめ決められたサンプリング周期で順次取得し、順次取得した加速度のそれぞれについて、構造物の劣化診断の指標となる構造物の傾きまたは構造物の固有振動を特徴量として算出することで、特徴量に関する時系列データを生成し、加速度の検出中にサンプリング周期で順次取得した気温データに関する時系列データと、サンプリング周期で気温データと同時刻に順次収集した特徴量に関する時系列データとを関連付けた関連データを時間経過とともに順次記憶部に記憶させ、記憶部に順次記憶させた関連データに基づいて、特徴量と気温データとの相互の関係性の時間的変化から、定常状態のときと比較して関係性にばらつきが生じたと診断した場合には、構造物に劣化が発生していると判断するものである。 The structure deterioration diagnosis system according to the present disclosure includes an acceleration sensor that is installed in a structure and detects the acceleration of the structure, and a diagnosis unit that performs deterioration diagnosis of the structure based on the acceleration detected by the acceleration sensor. The diagnosis unit sequentially acquires the acceleration detected by the acceleration sensor and temperature data while the acceleration is being detected by the acceleration sensor at a predetermined sampling period, and calculates the inclination of the structure or the natural vibration of the structure, which is an indicator of deterioration diagnosis of the structure, as a feature for each of the sequentially acquired accelerations , thereby generating time series data on the feature amounts , and sequentially stores in a memory unit over time associated data that associates the time series data on the temperature data sequentially acquired at the sampling period while the acceleration is being detected with the time series data on the feature amounts collected sequentially at the same time as the temperature data at the sampling period, and if it diagnoses that a variation has occurred in the relationship compared to when it was in a steady state based on the associated data sequentially stored in the memory unit, it determines that deterioration has occurred in the structure.
本開示によれば、気温変動に起因する誤検知を抑制して、構造物の劣化を検知することのできる構造物劣化診断システムを得ることができる。 The present disclosure provides a structure deterioration diagnosis system that can detect deterioration of structures while suppressing false positives caused by temperature fluctuations.
以下、本開示の構造物劣化診断システムの好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
本開示は、気温データに関連付けられた現在の特徴量と過去の特徴量との有意差の有無により、気温変動に起因する誤検知を抑制して構造物の劣化診断を行うことを技術的特徴とするものである。
Hereinafter, preferred embodiments of the structure deterioration diagnosis system of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
The present disclosure has a technical feature of diagnosing deterioration of a structure by suppressing false positives caused by temperature fluctuations based on the presence or absence of a significant difference between current feature values and past feature values associated with temperature data.
実施の形態1.
本実施の形態1では、構造物の構造体に1つのセンサを設ける場合の一例として、橋梁の主桁に設置された1つの加速度センサによる測定結果と温度データとを関連付けた関連データに基づいて構造物の劣化診断を行う場合について、図面を用いて説明する。なお、気温データとしては、構造物の設置場所に関する気象台データとして外部から取得することもできるが、以下では、気温センサを用いて取得する場合について、図面を用いて説明する。
Embodiment 1.
In this embodiment 1, as an example of providing one sensor in the structure of a structure, a deterioration diagnosis of a structure is performed based on associated data that associates temperature data with the measurement results from one acceleration sensor installed in the main girder of a bridge, as described with reference to the drawings. Note that while the temperature data can be obtained from outside as meteorological station data related to the installation location of the structure, the following describes the case where the temperature data is obtained using a temperature sensor with reference to the drawings.
図1は、本開示の実施の形態1に係る構造物劣化診断システムの構成図である。本実施の形態1における構造物劣化診断システムは、加速度センサ10と、気温センサ11と、診断部20とを備えて構成されている。 Figure 1 is a configuration diagram of a structure deterioration diagnosis system according to the first embodiment of the present disclosure. The structure deterioration diagnosis system according to the first embodiment is configured to include an acceleration sensor 10, a temperature sensor 11, and a diagnosis unit 20.
また、図2は、本開示の実施の形態1に係る構造物劣化診断システムの診断対象である構造物に対して加速度センサ10、および気温センサ11が設置され、定常状態と劣化進行状態における診断が行われる状態を示した説明図である。図2では、構造物の具体例として橋梁30が示されているとともに、橋梁30を車両1が通過する状況が示されている。 Figure 2 is an explanatory diagram showing a state in which an acceleration sensor 10 and an air temperature sensor 11 are installed on a structure that is to be diagnosed by the structure deterioration diagnosis system according to the first embodiment of the present disclosure, and diagnosis is performed in a steady state and in a state of progressive deterioration. In Figure 2, a bridge 30 is shown as a specific example of a structure, and a situation in which a vehicle 1 passes over the bridge 30 is shown.
図2(a)は、劣化が発生する前の定常状態を示している。一方、図2(b)は、劣化により橋梁30に亀裂が発生している劣化進行状態を示している。 Figure 2(a) shows the steady state before deterioration occurs. On the other hand, Figure 2(b) shows the deterioration progress state in which cracks have appeared in the bridge 30 due to deterioration.
本実施の形態1において、加速度センサ10および気温センサ11は、橋梁30の構成部品である主桁に設置される。ここで、主桁は、診断対象である構造物の構造体に相当する。 In the present embodiment 1, the acceleration sensor 10 and the air temperature sensor 11 are installed on the main girder, which is a component of the bridge 30. Here, the main girder corresponds to the structural body of the structure to be diagnosed.
なお、以下の説明では、1つの加速度センサ10による検出結果と気温センサ11による検出結果とを関連付けた関連データに基づいて、劣化診断を行う場合について説明する。ただし、加速度センサ10自体は、橋梁30の2箇所以上に複数の加速度センサとして設置されていてもよい。また、複数の加速度センサを用いる場合にも、気温センサ11は1つのものを共用することができる。 In the following explanation, a deterioration diagnosis is performed based on associated data that correlates the detection results from one acceleration sensor 10 with the detection results from the air temperature sensor 11. However, the acceleration sensor 10 itself may be installed as multiple acceleration sensors at two or more locations on the bridge 30. Also, even when multiple acceleration sensors are used, one air temperature sensor 11 can be shared.
2つ以上の加速度センサ10が設置されている場合には、個々の加速度センサ10の設置位置における検出結果を、気温データと関連付けて、それぞれの加速度センサ10ごとに複数の劣化診断結果を得ることができる。 When two or more acceleration sensors 10 are installed, the detection results at the installation positions of each acceleration sensor 10 can be associated with temperature data to obtain multiple deterioration diagnosis results for each acceleration sensor 10.
診断部20は、時間経過とともに加速度センサ10によって取得される物理量から、構造物である橋梁30の劣化状態を診断するための指標となる特徴量として、橋梁30の傾きあるいは固有振動数を生成する。なお、加速度センサ10によって取得される物理量から構造物の傾きあるいは固有振動数を求める手法としては、従来技術を適用することができる(例えば、特許文献2参照)。 The diagnosis unit 20 generates the inclination or natural frequency of the bridge 30 as a feature quantity that serves as an index for diagnosing the deterioration state of the bridge 30, which is a structure, from the physical quantities acquired by the acceleration sensor 10 over time. Note that conventional technology can be applied as a method for determining the inclination or natural frequency of a structure from the physical quantities acquired by the acceleration sensor 10 (for example, see Patent Document 2).
本実施の形態1に係る構造物劣化診断システムは、加速度センサ10による測定結果から生成された構造物の劣化診断の指標となる傾きまたは固有振動を、気温データと関連付けた特徴量として管理し、同一の気温データに関する過去の特徴量と現在の特徴量との間に有意差が存在する場合に劣化が進行していると判断する点に技術的特徴を有している。そこで、診断部20により実行される具体的な劣化診断方法について、次に詳細に説明する。 The structural deterioration diagnosis system according to the first embodiment has a technical feature in that it manages the inclination or natural vibration, which is an index for structural deterioration diagnosis generated from the measurement results by the acceleration sensor 10, as a feature associated with temperature data, and determines that deterioration is progressing when there is a significant difference between past and current feature values related to the same temperature data. Therefore, the specific deterioration diagnosis method executed by the diagnosis unit 20 will be described in detail below.
図3は、本開示の実施の形態1における加速度センサ10および気温センサ11を用いた劣化診断において、劣化が発生していない定常状態を示した説明図である。 Figure 3 is an explanatory diagram showing a steady state in which no degradation occurs in degradation diagnosis using the acceleration sensor 10 and the air temperature sensor 11 in embodiment 1 of the present disclosure.
図3(a)は、気温センサ11の測定結果に基づいて約1年半に渡って収集された気温データを示している。また、図3(b)は、加速度センサ10の測定結果に基づいて約1年半に渡って収集された傾きデータを示している。さらに、図3(c)は、同時刻に収集された気温データと傾きデータとの関係性のまとめた図である。 Figure 3(a) shows temperature data collected over about a year and a half based on the measurement results of the temperature sensor 11. Also, Figure 3(b) shows tilt data collected over about a year and a half based on the measurement results of the acceleration sensor 10. Furthermore, Figure 3(c) is a diagram summarizing the relationship between temperature data and tilt data collected at the same time.
一方、図4は、本開示の実施の形態1における加速度センサ10および気温センサ11を用いた劣化診断において、劣化が発生した劣化進行状態を示した説明図である。 On the other hand, FIG. 4 is an explanatory diagram showing the deterioration progression state in which deterioration has occurred in deterioration diagnosis using the acceleration sensor 10 and the air temperature sensor 11 in the first embodiment of the present disclosure.
図4(a)は、気温センサ11の測定結果に基づいて約9ヶ月に渡って収集された気温データを示している。また、図4(b)は、加速度センサ10の測定結果に基づいて約9ヶ月に渡って収集された傾きデータを示している。さらに、図4(c)は、同時刻に収集された気温データと傾きデータとの関係性のまとめた図である。 Figure 4(a) shows temperature data collected over a period of about nine months based on the measurement results of the temperature sensor 11. Figure 4(b) shows tilt data collected over a period of about nine months based on the measurement results of the acceleration sensor 10. Figure 4(c) is a diagram summarizing the relationship between temperature data and tilt data collected at the same time.
次に、これら図3および図4を用いて、診断部20により実行される具体的な劣化診断方法について説明する。診断部20は、気温センサ11の測定値をあらかじめ決められたサンプリング周期で順次取得し、気温に関する時系列データを生成することで、図3(a)および図4(a)のデータを得ることができる。 Next, a specific deterioration diagnosis method executed by the diagnosis unit 20 will be described with reference to Figs. 3 and 4. The diagnosis unit 20 sequentially acquires the measured values of the air temperature sensor 11 at a predetermined sampling period and generates time series data related to air temperature, thereby obtaining the data in Figs. 3(a) and 4(a).
同様にして、診断部20は、加速度センサ10の測定値をあらかじめ決められたサンプリング周期で順次取得し、傾きに関する時系列データを生成することで、図3(b)および図4(b)のデータを得ることができる。 In the same manner, the diagnostic unit 20 can obtain the data in Figures 3(b) and 4(b) by sequentially acquiring the measurement values of the acceleration sensor 10 at a predetermined sampling period and generating time series data regarding the tilt.
さらに、診断部20は、同一のサンプリング時刻に収集された気温に関する時系列データと、傾きに関する時系列データとを関連付けることで、図3(c)および図4(c)に示した関連データを得ることができる。すなわち、診断部20は、同一のサンプリング時刻における気温データと傾きデータとの順次収集していくことで、相互の関係性の時間的変化を求めることができる。なお、気温データに関する時系列データおよび傾きに関する時系列データについて、ある時間幅で平均値を求めた上で、平均値を用いて関連データを作成してもよい。 Furthermore, the diagnostic unit 20 can obtain the associated data shown in Figs. 3(c) and 4(c) by associating the time series data on temperature and the time series data on slope collected at the same sampling time. That is, the diagnostic unit 20 can obtain the change in the relationship over time by sequentially collecting temperature data and slope data at the same sampling time. Note that the time series data on temperature data and the time series data on slope may be averaged over a certain time span, and the associated data may be created using the average value.
ここで、図3(c)に示したように、劣化が進行していない定常状態においては、気温と傾きとの関係性が安定しており、高い相関値が得られる。 Here, as shown in Figure 3(c), in a steady state where degradation is not progressing, the relationship between temperature and the slope is stable, and a high correlation value is obtained.
一方、図4(c)に示したように、橋梁30の一部に亀裂が生じ始めた劣化進行状態においては、気温と傾きとの関係性がばらつき、定常状態のときと比較して相関値が低下することとなる。 On the other hand, as shown in Figure 4(c), when the bridge 30 is in a state of advanced deterioration where cracks have begun to appear in parts of the bridge, the relationship between temperature and inclination varies, and the correlation value decreases compared to when the bridge is in a steady state.
図4では、図4(a)および図4(b)にまたがる点線の楕円で示した季節において、劣化が発生し、その結果、図4(c)に示したような相関が崩れた異常データが生成された状態を示している。 Figure 4 shows a state in which deterioration occurred during the season indicated by the dotted ellipse that spans both Figure 4(a) and Figure 4(b), resulting in abnormal data with a loss of correlation, as shown in Figure 4(c).
従って、診断部20は、加速度センサ10に基づいて算出した傾きデータと、気温センサ11に基づいて算出した気温データとの相互の関係性の時間的変化から、相関値を指標値として、構造物の劣化診断を定量的に行うことができる。 The diagnostic unit 20 can therefore quantitatively diagnose deterioration of a structure by using the correlation value as an index value based on the temporal change in the relationship between the tilt data calculated based on the acceleration sensor 10 and the temperature data calculated based on the temperature sensor 11.
以上の診断処理を換言すると、診断部20は、以下のような手順によって、構造物の劣化診断を定量的に行うことができる。
手順1:加速度センサ10による加速度の検出中において、気温センサ11による気温データを取得する。
手順2:加速度センサ10により検出された加速度から、構造物の劣化診断の指標となる構造物の傾きまたは構造物の固有振動を特徴量として算出する。
In other words, the diagnostic process described above can be performed by the diagnostic unit 20 quantitatively diagnosing the deterioration of a structure through the following procedure.
Step 1: While the acceleration sensor 10 is detecting acceleration, the air temperature sensor 11 acquires air temperature data.
Step 2: From the acceleration detected by the acceleration sensor 10, the inclination or natural vibration of the structure, which is an index for diagnosing deterioration of the structure, is calculated as a feature.
手順3:取得した気温データと、算出した特徴量とを関連付けた関連データを時間経過とともに、順次、記憶部に記憶させる。なお、図1においては、記憶部の図示を省略している。
手順4:記憶部に順次記憶された関連データの中から、現在の特徴量と関連付けられた気温データと同じ気温データに関連付けて記憶されている過去の特徴量を抽出し、過去の特徴量と現在の特徴量との間にあらかじめ設定した有意差が存在する場合には、構造物に劣化が発生していると判断する。
Step 3: The acquired temperature data is associated with the calculated feature quantities, and the associated data is stored in the storage unit over time. Note that the storage unit is not shown in FIG.
Step 4: From the related data stored sequentially in the memory unit, past features stored in association with the same temperature data as the temperature data associated with the current features are extracted, and if a predetermined significant difference exists between the past features and the current features, it is determined that deterioration has occurred in the structure.
なお、図3および図4では、加速度センサ10に基づいて算出した傾きに対して温度データを関連付けて劣化診断を行う場合について説明した。これに対して、傾きの代わりに、加速度センサ10に基づいて算出した固有振動数に対して温度データを関連付けて劣化診断を行うことも可能である。 Note that in Figs. 3 and 4, a case has been described in which temperature data is associated with the inclination calculated based on the acceleration sensor 10 to perform a deterioration diagnosis. However, it is also possible to perform a deterioration diagnosis by associating temperature data with the natural frequency calculated based on the acceleration sensor 10 instead of the inclination.
図5は、本開示の実施の形態1における加速度センサ10および気温センサ11を用いた劣化診断において、劣化が発生していない定常状態を示した、図3とは異なる説明図である。図5(a)は、気温センサ11の測定結果に基づいて約7ヶ月に渡って収集された気温データを示している。また、図5(b)は、加速度センサ10の測定結果に基づいて約7ヶ月に渡って収集された固有振動数データを示している。さらに、図5(c)は、同時刻に収集された気温データと固有振動数データとの関係性のまとめた図である。 Figure 5 is an explanatory diagram different from Figure 3, showing a steady state in which no deterioration occurs in deterioration diagnosis using the acceleration sensor 10 and the air temperature sensor 11 in the first embodiment of the present disclosure. Figure 5(a) shows air temperature data collected over about seven months based on the measurement results of the air temperature sensor 11. Figure 5(b) shows natural frequency data collected over about seven months based on the measurement results of the acceleration sensor 10. Furthermore, Figure 5(c) is a diagram summarizing the relationship between air temperature data and natural frequency data collected at the same time.
図5(c)に示したように、劣化が進行していない定常状態においては、気温と固有振動数との関係性が安定しており、高い相関値が得られる。一方、図示は省略するが、橋梁30の一部に亀裂が生じ始めた劣化進行状態においては、気温と固有振動数との関係性がばらつき、定常状態のときと比較して相関値が低下することとなる。 As shown in FIG. 5(c), in a steady state where deterioration is not progressing, the relationship between temperature and natural frequency is stable, and a high correlation value is obtained. On the other hand, although not shown, in a state where deterioration is progressing and cracks have begun to appear in parts of the bridge 30, the relationship between temperature and natural frequency fluctuates, and the correlation value decreases compared to the steady state.
従って、診断部20は、加速度センサ10に基づいて算出した固有振動数データと、気温センサ11に基づいて算出した気温データとの相互の関係性の時間的変化から、相関値を指標値として、構造物の劣化診断を定量的に行うことができる。 The diagnostic unit 20 can therefore quantitatively diagnose deterioration of a structure by using the correlation value as an index value based on the temporal change in the relationship between the natural frequency data calculated based on the acceleration sensor 10 and the temperature data calculated based on the temperature sensor 11.
図6は、本開示の実施の形態1における構造物劣化診断システムの、劣化検知に要する時間的なメリットを説明するための図である。図6の上段の図6(a)では、従来の劣化検出技術により劣化検知までに要する時間を模式的に示している。一方、図6の下段の図6(b)では、本実施の形態1の劣化検出技術により劣化検知までに要する時間を模式的に示している。 Figure 6 is a diagram for explaining the advantage in terms of time required for deterioration detection of the structure deterioration diagnosis system in embodiment 1 of the present disclosure. Figure 6(a) in the upper part of Figure 6 shows a schematic diagram of the time required for deterioration detection using conventional deterioration detection technology. Meanwhile, Figure 6(b) in the lower part of Figure 6 shows a schematic diagram of the time required for deterioration detection using the deterioration detection technology in embodiment 1 of the present disclosure.
図6(a)に示したような従来技術では、気温などの季節性の変化を吸収するために、傾きデータあるいは固有振動数データを長期間(例えば年単位)で取得し、変化を見極める必要があった。換言すると、傾きデータおよび固有振動数データは、季節性変動が強いため、時系列の前後での比較により劣化診断を行うには、季節変動の影響を抑制するために、長期間(年単位)の計測が必要であった。 In the conventional technology shown in FIG. 6(a), in order to absorb seasonal changes in temperature and the like, it was necessary to obtain tilt data or natural frequency data over a long period of time (e.g., years) and determine the changes. In other words, because tilt data and natural frequency data have strong seasonal fluctuations, in order to diagnose deterioration by comparing before and after the time series, it was necessary to measure over a long period of time (years) in order to suppress the effects of seasonal fluctuations.
従って、高精度に劣化検知を行うためには長時間の準備期間を要し、実運用に供する構造物劣化診断システムを得ることが、比較的遅くなってしまう問題があった。 As a result, a long preparation period is required to perform deterioration detection with a high degree of accuracy, and there is a problem in that it takes a relatively long time to obtain a structural deterioration diagnosis system that can be put into practical use.
これに対して、本実施の形態1に係る技術では、現在の特徴量と関連付けられた気温データと同じ気温データに関連付けた過去の特徴量を抽出し、過去の特徴量と現在の特徴量との間に有意差が存在する場合には、劣化が発生していることを迅速に判断することができる。従って、従来技術と比較して、より早期に、実運用に供する構造物劣化診断システムを得ることができる。 In contrast, the technology according to the first embodiment extracts past features associated with the same temperature data as the temperature data associated with the current features, and if there is a significant difference between the past features and the current features, it is possible to quickly determine that deterioration has occurred. Therefore, it is possible to obtain a structure deterioration diagnosis system that can be put to practical use sooner than with conventional technology.
診断部20は、例えば、平均気温が同一の1時間分における過去の特徴量と現在の特徴量との間に有意差が存在する場合には、劣化進行状態であることを判断できる。極論的には、現時点の1時間前の気温が現時点の気温と同一である場合には、現時点の特徴量と1時間前の特徴量とを比較してもよい。 The diagnosis unit 20 can determine that deterioration is progressing when, for example, there is a significant difference between the past characteristic amount and the current characteristic amount for one hour with the same average temperature. In the extreme case, when the temperature one hour before the present time is the same as the current temperature, the characteristic amount at the present time may be compared with the characteristic amount one hour before.
また、1年前、もしくはそれ以前から現時点1時間前までの、すべての同一気温時の特徴量を用いて、統計的に有意差の有無を判断してもよい。なお、安定して気温、固有振動数が算出できるのならば、1時間という単位にも限定されない。 It is also possible to use the feature values for all the same temperatures from a year ago, or from a year ago up to one hour before the present time, to determine whether there is a statistically significant difference. Note that as long as the temperature and natural frequency can be calculated stably, the unit is not limited to one hour.
次に、気温との関連性に基づいた特徴量を用いて劣化診断を行うことで、誤検出を抑制できるメリットについて、図7を用いて補足説明する。図7は、本開示の実施の形態1における構造物劣化診断システムが有する誤検出抑制機能に関する説明図である。 Next, the advantage of suppressing false positives by performing deterioration diagnosis using features based on the correlation with temperature will be further explained with reference to FIG. 7. FIG. 7 is an explanatory diagram of the false positive suppression function of the structure deterioration diagnosis system in the first embodiment of the present disclosure.
図7は、本開示の実施の形態1における加速度センサ10および気温センサ11を用いた劣化診断において、劣化が発生していない定常状態であり、かつ凍結が発生した場合を例示した説明図である。図7(a)は、気温センサ11の測定結果に基づいて約2日間に渡って収集された気温データを示している。また、図7(b)は、加速度センサ10の測定結果に基づいて約2日間に渡って収集された固有振動数データを示している。さらに、図5(c)は、同時刻に収集された気温データと固有振動数データとの関係性のまとめた図である。 Figure 7 is an explanatory diagram illustrating a case where a steady state in which no degradation has occurred and freezing has occurred in deterioration diagnosis using the acceleration sensor 10 and the air temperature sensor 11 in the first embodiment of the present disclosure. Figure 7(a) shows temperature data collected over approximately two days based on the measurement results of the air temperature sensor 11. Figure 7(b) shows natural frequency data collected over approximately two days based on the measurement results of the acceleration sensor 10. Furthermore, Figure 5(c) is a diagram summarizing the relationship between the air temperature data and natural frequency data collected at the same time.
図5(a)に示したように、ある時間帯で凍結が発生した場合には、図5(b)に示したように、劣化が発生していない定常状態であるにもかかわらず、特徴量である固有振動数が急峻に変化している。 As shown in Figure 5(a), when freezing occurs during a certain period of time, the characteristic quantity, the natural frequency, changes sharply as shown in Figure 5(b), even though the system is in a steady state with no deterioration.
このような凍結が発生した場合には、特徴量だけを監視する従来技術においては、凍結に起因して急峻に変化した特徴量を、劣化に起因して急峻に変化した特徴量と判断し、劣化として誤検出してしまうおそれがある。 When such freezing occurs, conventional technology that monitors only the features may mistakenly determine that the feature changes due to freezing are due to deterioration, resulting in a false positive detection of deterioration.
これに対して、本実施の形態1に係る構造物劣化診断システムは、気温データと関連付けられた過去の特徴量と現在の特徴量との有意差を判断することで劣化が進行しているか否かを判断している。従って、凍結発生時の温度に関連付けられた特徴量が定常データとして関連付けられており、かつ、劣化が発生した際の同一温度に関連付けられた特徴量とは異なる関連性を有する場合には、診断部20は、誤検出を抑制することができる。 In contrast, the structure deterioration diagnosis system according to the first embodiment determines whether deterioration is progressing by determining a significant difference between past feature values associated with temperature data and current feature values. Therefore, when feature values associated with the temperature at the time of freezing are associated as steady-state data and have a different correlation from feature values associated with the same temperature at the time of deterioration, the diagnosis unit 20 can suppress erroneous detection.
以上のように、実施の形態1によれば、気温データに関連付けられた現在の特徴量と過去の特徴量との有意差の有無により、劣化診断を行っている。この結果、気温変動に起因する誤検知を抑制して構造物の劣化診断を行うことができる。 As described above, according to the first embodiment, deterioration diagnosis is performed based on the presence or absence of a significant difference between the current feature values associated with the temperature data and the past feature values. As a result, deterioration diagnosis of structures can be performed while suppressing false positives caused by temperature fluctuations.
さらに、劣化診断に当たり、気温データと関連付けた指標値を用いることで、気温データとの関連付けが行われていない従来技術と比較して、より早いタイミングで構造物の劣化検知を行うことのできる構造物劣化診断システムを得ることができる。 Furthermore, by using index values associated with temperature data for deterioration diagnosis, a structure deterioration diagnosis system can be obtained that can detect deterioration of structures at an earlier stage compared to conventional technologies that do not associate with temperature data.
なお、本実施の形態では、橋梁を例に説明したが、ビル、トンネルの付帯物(ジェットファンの取付や照明装置等)、のり面および水道管等の劣化診断にも適応できる。 In this embodiment, a bridge has been used as an example, but the system can also be applied to deterioration diagnosis of buildings, tunnel accessories (such as jet fan installations and lighting devices), slopes, water pipes, etc.
10 加速度センサ、11 気温センサ、20 診断部。 10 Acceleration sensor, 11 Temperature sensor, 20 Diagnostic unit.
Claims (2)
前記加速度センサにより検出された前記加速度に基づいて前記構造物の劣化診断を行う診断部と
を備え、
前記診断部は、
前記加速度センサにより検出された前記加速度、および前記加速度センサによる前記加速度の検出中における気温データを、あらかじめ決められたサンプリング周期で順次取得し、
順次取得した前記加速度のそれぞれについて、前記構造物の劣化診断の指標となる前記構造物の傾きまたは前記構造物の固有振動を特徴量として算出することで、前記特徴量に関する時系列データを生成し、
前記加速度の検出中に前記サンプリング周期で順次取得した前記気温データに関する時系列データと、前記サンプリング周期で前記気温データと同時刻に順次収集した前記特徴量に関する時系列データとを関連付けた関連データを時間経過とともに順次記憶部に記憶させ、
前記記憶部に順次記憶させた前記関連データに基づいて、前記特徴量と前記気温データとの相互の関係性の時間的変化から、定常状態のときと比較して前記関係性にばらつきが生じたと診断した場合には、前記構造物に劣化が発生していると判断する
構造物劣化診断システム。 An acceleration sensor that is installed in a structure and detects an acceleration of the structure;
a diagnosis unit that performs a deterioration diagnosis of the structure based on the acceleration detected by the acceleration sensor,
The diagnosis unit includes:
Sequentially acquiring the acceleration detected by the acceleration sensor and air temperature data during detection of the acceleration by the acceleration sensor at a predetermined sampling period;
calculating an inclination or a natural vibration of the structure, which is an index for diagnosing deterioration of the structure, as a feature for each of the sequentially acquired accelerations , thereby generating time series data on the feature ;
storing associated data in a storage unit over time, the associated data being associated with time series data on the temperature data sequentially acquired at the sampling period during the detection of the acceleration and time series data on the feature amount sequentially collected at the same time as the temperature data at the sampling period;
A structure deterioration diagnosis system which, based on the associated data sequentially stored in the memory unit, diagnoses that the relationship between the feature amount and the temperature data has varied over time compared to when the relationship was in a steady state, and determines that deterioration is occurring in the structure.
請求項1に記載の構造物劣化診断システム。 The diagnosis unit calculates average values over a predetermined time span for each of the time series data related to the temperature data and the time series data related to the feature amount, creates the associated data using the average values, and sequentially stores the created associated data in the storage unit.
The structure deterioration diagnosis system according to claim 1 .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020216855A JP7592487B2 (en) | 2020-12-25 | 2020-12-25 | Structural Deterioration Diagnostic System |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020216855A JP7592487B2 (en) | 2020-12-25 | 2020-12-25 | Structural Deterioration Diagnostic System |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022102236A JP2022102236A (en) | 2022-07-07 |
JP7592487B2 true JP7592487B2 (en) | 2024-12-02 |
Family
ID=82272790
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020216855A Active JP7592487B2 (en) | 2020-12-25 | 2020-12-25 | Structural Deterioration Diagnostic System |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7592487B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2025022512A1 (en) * | 2023-07-24 | 2025-01-30 | 三菱電機株式会社 | Label creation device, diagnostic model creation device, degradation diagnostic device, information processing system, and label creation method |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008008810A (en) | 2006-06-30 | 2008-01-17 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | Method for judging the soundness of concrete buildings |
JP2008255570A (en) | 2007-03-31 | 2008-10-23 | Univ Waseda | System and method of diagnostic data collection for large construction |
US20110202289A1 (en) | 2010-02-16 | 2011-08-18 | Mehdi Kalantari Khandani | System and method for remote sensing and wireless energy transfer on conductive body |
WO2015071925A1 (en) | 2013-11-12 | 2015-05-21 | 日本電気株式会社 | Analysis device, analysis method, and analysis program |
JP2019167768A (en) | 2018-03-26 | 2019-10-03 | 株式会社Nttドコモ | Passage determination system |
JP2020084419A (en) | 2018-11-15 | 2020-06-04 | 富士通株式会社 | Deterioration evaluation program, deterioration evaluation device, and deterioration evaluation method |
-
2020
- 2020-12-25 JP JP2020216855A patent/JP7592487B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008008810A (en) | 2006-06-30 | 2008-01-17 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | Method for judging the soundness of concrete buildings |
JP2008255570A (en) | 2007-03-31 | 2008-10-23 | Univ Waseda | System and method of diagnostic data collection for large construction |
US20110202289A1 (en) | 2010-02-16 | 2011-08-18 | Mehdi Kalantari Khandani | System and method for remote sensing and wireless energy transfer on conductive body |
WO2015071925A1 (en) | 2013-11-12 | 2015-05-21 | 日本電気株式会社 | Analysis device, analysis method, and analysis program |
JP2019167768A (en) | 2018-03-26 | 2019-10-03 | 株式会社Nttドコモ | Passage determination system |
JP2020084419A (en) | 2018-11-15 | 2020-06-04 | 富士通株式会社 | Deterioration evaluation program, deterioration evaluation device, and deterioration evaluation method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2022102236A (en) | 2022-07-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7904229B2 (en) | Method for determination of engine lubrication oil consumption | |
KR100822506B1 (en) | Method and system for evaluating turbine bucket oxidation status and method for predicting remaining bucket life by evaluating turbine bucket oxidation status during turbine operation | |
JP5113874B2 (en) | Structural integrity monitoring system | |
JP2005090513A (en) | Method for measuring piping force acting on turbine casing | |
US8712729B2 (en) | Anomalous data detection method | |
CN106672722B (en) | Machinery diagnosis device, machinery diagnosis method and machinery diagnosis system | |
JPH07218390A (en) | Fault detection system utilizing mean-value filter with variable response time | |
JP2011075373A (en) | Method and device for diagnosis of equipment | |
US6502018B1 (en) | Method for diagnosis of equipment | |
JP7592487B2 (en) | Structural Deterioration Diagnostic System | |
JP7163218B2 (en) | MONITORING DEVICE, MONITORING METHOD, SHAFT VIBRATION DETERMINATION MODEL CREATION METHOD AND PROGRAM | |
CN118549035A (en) | Pressure sensor fault testing system and method based on data fusion analysis | |
US8967858B2 (en) | Method for monitoring at least two temperature sensors of a turbomachine | |
CN113515849A (en) | Life prediction method, system, equipment and storage medium of train key structure | |
US20190378181A1 (en) | Diagnosis cost output device, diagnosis cost output method, and computer-readable recording medium | |
CN111693216A (en) | Cable water inflow detection method based on thermal parameter time change of filling layer material | |
JP5164928B2 (en) | Gas turbine abnormality diagnosis device | |
US20060085102A1 (en) | Methods for establishing alerts and/or alert limits for monitoring mechanical devices | |
JP2005127834A (en) | Gas leak detector | |
KR20200137295A (en) | Apparatus for detecting combustor instability and method thereof | |
CN116146289A (en) | A method and device for assessing the state of a ship's gas turbine blade | |
WO2021251200A1 (en) | Plant monitoring device, plant monitoring method, and program | |
JP7605716B2 (en) | Deterioration diagnosis system | |
JP7558801B2 (en) | Structural Deterioration Diagnostic System | |
JP7585248B2 (en) | Structural Deterioration Diagnostic System |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20231121 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240417 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240423 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240624 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240903 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20241015 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20241112 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20241120 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7592487 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |