JP7605716B2 - Deterioration diagnosis system - Google Patents
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Description
本開示は、橋梁等の構造物の劣化を診断する劣化診断システムに関する。 This disclosure relates to a deterioration diagnosis system that diagnoses deterioration of 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。 A conventional technique for detecting abnormalities in structures is a structural abnormality detection system that uses natural frequency as a feature for detecting abnormalities (see, for example, Patent Document 1). The system in Patent Document 1 detects abnormalities by evaluating the relationship between multiple positions regarding the vibration intensity of the natural frequency, etc.
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、固有振動の変化に基づいて構造物の劣化を検知することができる。しかしながら、振動形状の節付近で劣化が発生した場合には、固有振動数への影響は小さく、固有振動数の変化が現れにくくなってしまう。
However, the conventional techniques have the following problems.
In Patent Document 1, deterioration of a structure can be detected based on a change in the natural frequency. However, when deterioration occurs near a node of the vibration form, the effect on the natural frequency is small, and the change in the natural frequency is difficult to detect.
従って、このような場合には固有振動の変化に基づいて高精度に劣化を検知できない問題がある。また、このような問題を回避するためには、大量のセンサが必要となり、製造コストの上昇を招いてしまう。 Therefore, in such cases, there is a problem that deterioration cannot be detected with high accuracy based on changes in the natural vibration. Furthermore, in order to avoid such problems, a large number of sensors would be required, which would lead to an increase in manufacturing costs.
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、製造コストの上昇を抑制するとともに、固有振動の変化が現れにくい箇所の劣化を高精度に検知することのできる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 deterioration diagnosis system that can suppress increases in manufacturing costs and detect deterioration with high accuracy in areas where changes in natural vibration are unlikely to occur.
本開示に係る劣化診断システムは、構造物に設置され、構造物の劣化診断を行うための物理量を検出するセンサヘッドと、センサヘッドにより検出された物理量に基づいて構造物の劣化診断を行う診断部とを備え、構造物は、構造物の構造体における四分位点よりも外側に設けられた支承により支持されており、センサヘッドは、四分位点と支承との間に設置され、診断部は、センサヘッドにより検出された物理量から、構造物の劣化診断の第1の指標となる構造物の傾き情報を特徴量として算出し、算出した傾き情報を時間経過とともに順次、記憶部に時系列データとして記憶させ、記憶部に順次記憶された時系列データの中から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、1つのセンサヘッドの検出結果から算出された傾き情報の時間変化から構造物に劣化が発生していると判断することができるものである。 The deterioration diagnosis system according to the present disclosure comprises a sensor head that is installed in a structure and detects physical quantities for performing deterioration diagnosis of the structure, and a diagnosis unit that performs deterioration diagnosis of the structure based on the physical quantities detected by the sensor head, wherein the structure is supported by supports provided outside a quartile in a structural component of the structure, and the sensor head is installed between the quartile and the support, and the diagnosis unit calculates tilt information of the structure as a feature amount from the physical quantities detected by the sensor head, the tilt information being a first indicator for deterioration diagnosis of the structure, and sequentially stores the calculated tilt information as time-series data in a memory unit over time, extracts past feature amounts from the time-series data sequentially stored in the memory unit, and when a predetermined significant difference exists between the past feature amounts and the current feature amount, it is possible to determine that deterioration has occurred in the structure from the change over time in the tilt information calculated from the detection results of one sensor head .
本開示によれば、製造コストの上昇を抑制するとともに、固有振動の変化が現れにくい箇所の劣化を高精度に検知することのできる劣化診断システムを得ることができる。 This disclosure makes it possible to obtain a deterioration diagnosis system that can suppress increases in manufacturing costs and detect deterioration with high accuracy in areas where changes in natural vibration are unlikely to occur.
以下、本開示の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、構造物の構造体における四分位点よりも外側に設けられた支承により支持された構造物を劣化診断対象とし、四分位点と支承との間にセンサヘッドを設置し、センサヘッドにより検出された物理量から、構造物の劣化診断の指標となる構造物の傾き情報を特徴量として算出し、傾き情報の時間変化から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 degradation diagnosis system of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
The present disclosure has a technical feature in which a structure supported by a support located outside a quartile in the structure of the structure is targeted for deterioration diagnosis, a sensor head is installed between the quartile and the support, tilt information of the structure which serves as an index for deterioration diagnosis of the structure is calculated as a feature value from physical quantities detected by the sensor head, and deterioration diagnosis of the structure is performed from changes in the tilt information over time.
実施の形態1.
本実施の形態1では、構造物の構造体にセンサヘッドを設ける場合の具体例として、構造物に相当する橋梁の主桁に設置された2つのセンサヘッドによる測定結果の比較に基づいて、構造物の劣化診断を行う場合について説明する。
Embodiment 1.
In this embodiment 1, as a specific example of installing a sensor head on the structural components of a structure, a deterioration diagnosis of the structure will be described based on a comparison of measurement results from two sensor heads installed on the main girders of a bridge, which corresponds to the structure.
なお、詳細は後述するが、センサヘッドの数は、2つ以外でもよい。1つのセンサヘッドを設けることで、劣化が発生しているか否かを判断することができ、2つ以上のセンサヘッドを設けることで、さらに劣化発生位置を特定することができることとなる。 The number of sensor heads may be other than two, as will be described in detail later. By providing one sensor head, it is possible to determine whether deterioration has occurred, and by providing two or more sensor heads, it is possible to further pinpoint the location where deterioration has occurred.
図1は、本開示の実施の形態1に係る劣化診断システムで使用されるセンサヘッドの設置位置を示した説明図である。構造物に相当する橋梁10は、橋梁10の構造体における四分位点11(1)よりも外側に設けられた支承12(1)、および四分位点11(2)よりも外側に設けられた支承12(2)により支持されている。 Figure 1 is an explanatory diagram showing the installation position of a sensor head used in a deterioration diagnosis system according to embodiment 1 of the present disclosure. A bridge 10, which corresponds to a structure, is supported by a support 12(1) provided outside a quartile 11(1) in the structure of the bridge 10, and a support 12(2) provided outside a quartile 11(2).
センサヘッド20(1)、20(2)のそれぞれは、橋梁10に設置され、橋梁10の劣化診断を行うための物理量を検出する。ここで、センサヘッド20(1)は、四分位点11(1)と支承12(1)との間に設置され、センサヘッド20(2)は、四分位点11(2)と支承12(2)との間に設置されている。 Sensor heads 20(1) and 20(2) are each installed on bridge 10 to detect physical quantities for diagnosing deterioration of bridge 10. Here, sensor head 20(1) is installed between quartile point 11(1) and support 12(1), and sensor head 20(2) is installed between quartile point 11(2) and support 12(2).
つまり、センサヘッド20(1)およびセンサヘッド20(2)は、橋梁10の構造体における中央からみて四分位点を越えた外側である支承12(1)および支承12(2)側に設置されている。 In other words, sensor head 20(1) and sensor head 20(2) are installed on the outer side of support 12(1) and support 12(2), which are beyond the quartile point from the center of the bridge 10 structure.
構造物は、弾力性を持つため、その自重でたわみが生じる。支承間で劣化や損傷が発生すると、そのたわみは大きくなる。ところで、橋梁10のような構造物では、損傷によってたわみが大きくなる際に生じる、構造物の傾きの変化は、その弾力性ゆえに、支承間で一定ではなく、構造物の位置によって異なる。 Because structures have elasticity, they deflect under their own weight. When deterioration or damage occurs between the supports, the deflection becomes greater. However, in a structure such as bridge 10, the change in the inclination of the structure that occurs when the deflection becomes greater due to damage is not constant between the supports, but varies depending on the position of the structure, due to its elasticity.
図2は、本開示の実施の形態1において、橋梁10の中央付近で亀裂1による損傷が発生した場合の傾きの変化を示した説明図である。図2(a)は、中央付近で橋梁10が完全に分断されるような損傷が発生した状態を示している。このような状態は、劣化の継続的な進行や、大きな地震や災害などの発生により、生じる。 Figure 2 is an explanatory diagram showing the change in inclination when damage due to a crack 1 occurs near the center of the bridge 10 in embodiment 1 of the present disclosure. Figure 2(a) shows a state in which damage has occurred near the center such that the bridge 10 is completely separated. This state occurs due to the continued progression of deterioration or the occurrence of a major earthquake or disaster.
この場合、構造物の修復コストは大きい。一方、図2(b)は、橋梁10が完全に分断されるような損傷に至る前の損傷の初期状態を示している。これは腐食などにより徐々に劣化が進行することで発生する状態である。この段階で構造物を修復する場合、その修復コストは分断後の修復コストよりもかなり小さくて済むため、初期段階で劣化を検知することは大きなメリットがある。 In this case, the cost of repairing the structure is high. On the other hand, Figure 2(b) shows the initial state of damage before the bridge 10 is completely severed. This state occurs when deterioration progresses gradually due to corrosion and other factors. If the structure is repaired at this stage, the repair cost is significantly less than the repair cost after the structure is severed, so there is a great advantage to detecting deterioration at an early stage.
図2(a)のような構造物が支承間で分断されている状態では、傾きの変化は、損傷部に近いほど大きくなる傾向にある。一方、完全に構造物が分断されるような損傷状態に至る前の図2(b)に示したような損傷状態では、橋梁10の中心部の傾きの変化は小さく、支承12(1)、12(2)付近の傾きに大きな変化が生じる。ゆえに、中心部にセンサヘッドを設置したとしても、徐々に進行するような劣化を、傾きの変化によって捉えることは困難となる。 When a structure is separated between supports as in Figure 2(a), the change in inclination tends to be greater the closer it is to the damaged area. On the other hand, in a damaged state as shown in Figure 2(b), before the structure is completely separated, the change in inclination at the center of bridge 10 is small, while the change in inclination near supports 12(1) and 12(2) is large. Therefore, even if a sensor head is installed in the center, it is difficult to detect gradual deterioration from the change in inclination.
一方、上記位置にセンサヘッド20(1)およびセンサヘッド20(2)を設置することで、橋梁10のような構造物において損傷の初期段階で、構造物の損傷を検知することができる。つまり、構造物の損傷をより高感度に検知することができる。 On the other hand, by installing sensor head 20(1) and sensor head 20(2) at the above positions, damage to a structure such as a bridge 10 can be detected at an early stage of the damage. In other words, damage to the structure can be detected with higher sensitivity.
また、劣化が中心部ではなく、支承間の亀裂などの生じやすい四分位点などで発生しても、傾きの変化は同様に、センサヘッド20(1)およびセンサヘッド20(2)、もしくはそれらよりも支承部に近い位置の方が、中心部よりも、大きくなる。 Even if deterioration does not occur in the center but in the quartiles where cracks between supports are more likely to occur, the change in slope will be larger at sensor head 20(1) and sensor head 20(2), or at positions closer to the supports than at the center.
なお、図2(a)および図2(b)では、橋梁10の中央付近で亀裂1が発生した状態を模式的に示しているが、図1では、四分位点11(1)と支承12(1)との間において、亀裂1による損傷が発生して劣化が進行している状態を模式的に示している。 Note that Figures 2(a) and 2(b) show a schematic diagram of a state in which a crack 1 has occurred near the center of the bridge 10, while Figure 1 shows a schematic diagram of a state in which damage caused by a crack 1 has occurred and deterioration is progressing between the quartile 11(1) and the support 12(1).
次に、図3を用いて、図1の説明図に対応させた、本実施の形態1に係る劣化診断システムの具体的な構成について説明する。図3は、本開示の実施の形態1に係る劣化診断システムの構成図である。本実施の形態1における劣化診断システムは、2つのセンサヘッド20(1)、20(2)と、診断部30と、記憶部40とを備えて構成されている。 Next, a specific configuration of the degradation diagnosis system according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 3, which corresponds to the explanatory diagram of FIG. 1. FIG. 3 is a configuration diagram of the degradation diagnosis system according to the first embodiment of the present disclosure. The degradation diagnosis system in the first embodiment is configured to include two sensor heads 20(1) and 20(2), a diagnosis unit 30, and a memory unit 40.
診断部30は、センサヘッド20(1)、20(2)により検出された物理量に基づいて、構造物である橋梁10の劣化診断を行うコントローラに相当する。診断部30は、1以上のセンサヘッド20により検出された物理量から、橋梁の劣化診断の第1の指標となる構造物の傾き情報を特徴量として算出する。 The diagnosis unit 30 corresponds to a controller that performs deterioration diagnosis of the bridge 10, which is a structure, based on the physical quantities detected by the sensor heads 20(1) and 20(2). The diagnosis unit 30 calculates, from the physical quantities detected by one or more sensor heads 20, tilt information of the structure, which is a first index for bridge deterioration diagnosis, as a feature quantity.
次に、診断部30は、算出した傾き情報を時間経過とともに順次、記憶部40に時系列データとして記憶させる。さらに、診断部30は、記憶部40に順次記憶された時系列データの中から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か否かを判断する。そして、診断部30は、有意差が存在すると判断した場合には、橋梁10に劣化が発生していると判断する。 Next, the diagnosis unit 30 stores the calculated tilt information as time passes in the memory unit 40 as time-series data. Furthermore, the diagnosis unit 30 extracts past feature amounts from the time-series data stored in the memory unit 40, and determines whether or not a significant difference exists between the past feature amounts and the current feature amounts, which is set in advance. If the diagnosis unit 30 determines that a significant difference exists, it determines that deterioration has occurred in the bridge 10.
特に、本実施の形態1では、特徴量として構造物の傾き情報を用いている。そこで、傾き情報に基づく劣化診断手法について、図4A~図4Cに示した具体例を用いて、詳細に説明する。 In particular, in this first embodiment, the tilt information of the structure is used as the feature amount. Therefore, the deterioration diagnosis method based on the tilt information will be described in detail using the specific example shown in Figures 4A to 4C.
図4Aは、本開示の実施の形態1において、橋梁10の中央付近で亀裂1による損傷が発生した際の傾き情報の時間変化を示した説明図である。図4A中の折れ線グラフは、損傷の進行を示す時間経過を横軸とし、傾きを縦軸として、損傷の進行に伴う傾きの時間変化を時系列データとして示している。 Figure 4A is an explanatory diagram showing the change over time in tilt information when damage due to crack 1 occurs near the center of bridge 10 in embodiment 1 of the present disclosure. The line graph in Figure 4A shows the time course of the damage progression on the horizontal axis and the tilt on the vertical axis, showing the time change in tilt associated with the progression of damage as time-series data.
診断部30は、センサヘッド20(1)により検出された物理量から、特徴量の1つである第1の傾き情報を算出し、第1の傾き情報を時間経過とともに順次、記憶部40に第1の時系列データとして記憶させる。図4Aの折れ線グラフにおいて、点線上で▲のプロットにより示された各データが、第1の時系列データに相当する。 The diagnosis unit 30 calculates first tilt information, which is one of the characteristic quantities, from the physical quantity detected by the sensor head 20(1) and stores the first tilt information in the storage unit 40 as first time-series data in sequence over time. In the line graph of FIG. 4A, each piece of data indicated by a ▲ plot on the dotted line corresponds to the first time-series data.
同様に、診断部30は、センサヘッド20(2)により検出された物理量から、特徴量の1つである第2の傾き情報を算出し、第2の傾き情報を時間経過とともに順次、記憶部40に第2の時系列データとして記憶させる。図4Aの折れ線グラフにおいて、実線上で●のプロットにより示された各データが、第2の時系列データに相当する。 Similarly, the diagnosis unit 30 calculates second tilt information, which is one of the feature quantities, from the physical quantity detected by the sensor head 20(2) and stores the second tilt information in the storage unit 40 as second time-series data sequentially over time. In the line graph of FIG. 4A, each data indicated by a ● plot on the solid line corresponds to the second time-series data.
橋梁10の中央付近で亀裂1による損傷が発生した場合には、図4Aで示したように、第1の時系列データによる傾きの時間変化と、第2の時系列データによる傾きの時間変化とが、正負で逆であり、かつ、時間経過とともに傾きの絶対値が同程度で変化していくことが分かる。 When damage due to crack 1 occurs near the center of bridge 10, as shown in Figure 4A, the time change in the slope based on the first time series data and the time change in the slope based on the second time series data are opposite in positive and negative, and it can be seen that the absolute value of the slope changes at the same rate over time.
従って、診断部30は、センサヘッド20(1)により検出された物理量に基づいて算出した第1の時系列データ、あるいはセンサヘッド20(2)により検出された物理量に基づいて算出した第2の時系列データのいずれか1つに基づいて、過去の特徴量である傾きと、現在の特徴量である傾きとの間にあらかじめ設定した有意差が存在する場合に劣化が発生していると判断することができる。 The diagnostic unit 30 can therefore determine that deterioration has occurred when a significant difference exists between the slope, which is a past characteristic quantity, and the slope, which is a current characteristic quantity, based on either the first time series data calculated based on the physical quantity detected by the sensor head 20(1) or the second time series data calculated based on the physical quantity detected by the sensor head 20(2).
例えば、図4Aにおいて、過去の時点を横軸の0の時刻とし、現在の時点を横軸の6の時刻とした場合には、診断部30は、それぞれの時刻における傾きの差分が、あらかじめ設定した有意差以上となった場合に、亀裂1が発生したと判断できる。 For example, in FIG. 4A, if the past time is represented by time 0 on the horizontal axis and the current time is represented by time 6 on the horizontal axis, the diagnosis unit 30 can determine that a crack 1 has occurred if the difference in the slope at each time is equal to or greater than a predetermined significant difference.
さらに、診断部30は、センサヘッド20(1)により検出された物理量に基づいて算出した第1の時系列データ、およびセンサヘッド20(2)により検出された物理量に基づいて算出した第2の時系列データの両方の時間変化を比較し、正負で逆であり、時間経過とともに傾きの絶対値が同程度で変化していると判断した場合には、橋梁10の中央付近で亀裂1による損傷が発生したとして、劣化の発生位置を特定することができる。 Furthermore, the diagnostic unit 30 compares the time changes of the first time series data calculated based on the physical quantity detected by the sensor head 20 (1) and the second time series data calculated based on the physical quantity detected by the sensor head 20 (2), and if it determines that the positive and negative values are opposite and that the absolute values of the slopes change at the same rate over time, it can determine that damage due to crack 1 has occurred near the center of the bridge 10, and identify the location of the deterioration.
図4Bは、本開示の実施の形態1において、橋梁10の四分位点11(1)付近で亀裂1による損傷が発生した際の傾き情報の時間変化を示した説明図である。図4B中の折れ線グラフは、図4Aと同様に、損傷の進行を示す時間経過を横軸とし、傾きを縦軸として、損傷の進行に伴う傾きの時間変化を時系列データとして示している。 Figure 4B is an explanatory diagram showing the time change in slope information when damage due to crack 1 occurs near quartile 11(1) of bridge 10 in embodiment 1 of the present disclosure. The line graph in Figure 4B, like Figure 4A, shows the time course of the damage progression on the horizontal axis and the slope on the vertical axis, and shows the time change in slope associated with the progression of damage as time series data.
診断部30は、センサヘッド20(1)により検出された物理量から、特徴量の1つである第1の傾き情報を算出し、第1の傾き情報を時間経過とともに順次、記憶部40に第1の時系列データとして記憶させる。図4Bの折れ線グラフにおいて、点線上で▲のプロットにより示された各データが、第1の時系列データに相当する。 The diagnosis unit 30 calculates first tilt information, which is one of the characteristic quantities, from the physical quantity detected by the sensor head 20(1) and stores the first tilt information in the storage unit 40 as first time-series data in sequence over time. In the line graph of FIG. 4B, each piece of data indicated by a ▲ plot on the dotted line corresponds to the first time-series data.
同様に、診断部30は、センサヘッド20(2)により検出された物理量から、特徴量の1つである第2の傾き情報を算出し、第1の傾き情報を時間経過とともに順次、記憶部40に第2の時系列データとして記憶させる。図4Bの折れ線グラフにおいて、実線上で●のプロットにより示された各データが、第2の時系列データに相当する。 Similarly, the diagnosis unit 30 calculates second tilt information, which is one of the feature quantities, from the physical quantity detected by the sensor head 20(2), and stores the first tilt information in sequence over time in the storage unit 40 as second time-series data. In the line graph of FIG. 4B, each data indicated by a ● plot on the solid line corresponds to the second time-series data.
橋梁10の四分位点11(1)付近で亀裂1による損傷が発生した場合には、図4Bで示したように、第1の時系列データによる傾きの時間変化と、第2の時系列データによる傾きの時間変化とが、正負で逆であり、かつ、異なる度合いで時間経過とともに傾きの絶対値が変化していくことが分かる。 When damage due to crack 1 occurs near quartile 11(1) of bridge 10, as shown in Figure 4B, the time change in the slope based on the first time series data and the time change in the slope based on the second time series data are opposite in positive and negative, and the absolute value of the slope changes over time to different degrees.
より具体的には、図4Bでは、四分位点11(1)付近で亀裂1が発生しているため、センサヘッド20(1)による第1の時系列データとしての傾きの時間変化の方が、センサヘッド20(2)による第2の時系列データとしての傾きの時間変化よりも大きくなっている。 More specifically, in FIG. 4B, crack 1 occurs near quartile 11(1), and therefore the change over time in the slope as the first time series data from sensor head 20(1) is greater than the change over time in the slope as the second time series data from sensor head 20(2).
従って、診断部30は、センサヘッド20(1)により検出された物理量に基づいて算出した第1の時系列データ、あるいはセンサヘッド20(2)により検出された物理量に基づいて算出した第2の時系列データのいずれか1つに基づいて、過去の特徴量である傾きと、現在の特徴量である傾きとの間にあらかじめ設定した有意差が存在する場合に劣化が発生していると判断することができる。 The diagnostic unit 30 can therefore determine that deterioration has occurred when a significant difference exists between the slope, which is a past characteristic quantity, and the slope, which is a current characteristic quantity, based on either the first time series data calculated based on the physical quantity detected by the sensor head 20(1) or the second time series data calculated based on the physical quantity detected by the sensor head 20(2).
例えば、図4Bにおいて、過去の時点を横軸の0の時刻とし、現在の時点を横軸の6の時刻とした場合には、診断部30は、それぞれの時刻における傾きの差分が、あらかじめ設定した有意差以上となった場合に、亀裂1が発生したと判断できる。 For example, in FIG. 4B, if the past time is represented by time 0 on the horizontal axis and the current time is represented by time 6 on the horizontal axis, the diagnosis unit 30 can determine that crack 1 has occurred if the difference in the slope at each time is equal to or greater than a predetermined significant difference.
さらに、診断部30は、センサヘッド20(1)により検出された物理量に基づいて算出した第1の時系列データ、およびセンサヘッド20(2)により検出された物理量に基づいて算出した第2の時系列データの両方の時間変化を比較し、正負で逆であり、かつ、時間経過とともに傾きの絶対値が異なる度合いで変化していると判断した場合には、より大きな時間変化を示すセンサヘッドが設置された方の四分位点付近で亀裂1による損傷が発生したとして、劣化の発生位置を特定することができる。 Furthermore, the diagnostic unit 30 compares the time changes of the first time series data calculated based on the physical quantity detected by the sensor head 20 (1) and the second time series data calculated based on the physical quantity detected by the sensor head 20 (2), and if it determines that the positive and negative values are opposite and that the absolute values of the slopes change to different degrees over time, it can determine that damage due to crack 1 has occurred near the quartile where the sensor head showing the greater time change is installed, and identify the location where deterioration has occurred.
図4Cは、本開示の実施の形態1において、橋梁10の支承付近で亀裂1による損傷が発生した際の傾き情報の時間変化を示した説明図である。図4C中の折れ線グラフは、図4A、図4Bと同様に、損傷の進行を示す時間経過を横軸とし、傾きを縦軸として、損傷の進行に伴う傾きの時間変化を時系列データとして示している。 Figure 4C is an explanatory diagram showing the time change in tilt information when damage due to crack 1 occurs near the support of bridge 10 in embodiment 1 of the present disclosure. The line graph in Figure 4C, like Figures 4A and 4B, shows the time course of the damage progression on the horizontal axis and the tilt on the vertical axis, and shows the time change in the tilt associated with the progression of damage as time series data.
診断部30は、センサヘッド20(1)により検出された物理量から、特徴量の1つである第1の傾き情報を算出し、第1の傾き情報を時間経過とともに順次、記憶部40に第1の時系列データとして記憶させる。図4Cの折れ線グラフにおいて、点線上で▲のプロットにより示された各データが、第1の時系列データに相当する。 The diagnosis unit 30 calculates first tilt information, which is one of the characteristic quantities, from the physical quantity detected by the sensor head 20(1) and stores the first tilt information in the storage unit 40 as first time-series data in sequence over time. In the line graph of FIG. 4C, each piece of data indicated by a ▲ plot on the dotted line corresponds to the first time-series data.
同様に、診断部30は、センサヘッド20(2)により検出された物理量から、特徴量の1つである第2の傾き情報を算出し、第2の傾き情報を時間経過とともに順次、記憶部40に第2の時系列データとして記憶させる。図4Cの折れ線グラフにおいて、実線上で●のプロットにより示された各データが、第2の時系列データに相当する。 Similarly, the diagnosis unit 30 calculates second tilt information, which is one of the feature quantities, from the physical quantity detected by the sensor head 20(2) and stores the second tilt information in the storage unit 40 as second time-series data sequentially over time. In the line graph of FIG. 4C, each data indicated by a ● plot on the solid line corresponds to the second time-series data.
橋梁10の支承12(1)付近で亀裂1による損傷が発生した場合には、図4Cで示したように、第1の時系列データによる傾きの時間変化と、第2の時系列データによる傾きの時間変化とが、正負で同じ方向に変化していくことが分かる。 When damage due to crack 1 occurs near support 12(1) of bridge 10, as shown in Figure 4C, it can be seen that the time change in the slope based on the first time series data and the time change in the slope based on the second time series data change in the same direction, both positive and negative.
より具体的には、図4Cでは、四分位点11(1)よりも外側の支承12(1)付近で亀裂1が発生しているため、センサヘッド20(1)による第1の時系列データとしての傾きの時間変化と、センサヘッド20(2)による第2の時系列データとしての傾きの時間変化とが、ともに正の方向に増加する傾向を示している。さらに、亀裂1に近いセンサヘッド20(1)による第1の時系列データの時間変化の方が、センサヘッド20(2)による第2の時系列データの時間変化よりも小さくなる傾向がある。 More specifically, in FIG. 4C, crack 1 occurs near support 12(1) outside quartile 11(1), so the time change in the slope as the first time series data from sensor head 20(1) and the time change in the slope as the second time series data from sensor head 20(2) both tend to increase in the positive direction. Furthermore, the time change in the first time series data from sensor head 20(1), which is closer to crack 1, tends to be smaller than the time change in the second time series data from sensor head 20(2).
従って、診断部30は、センサヘッド20(1)により検出された物理量に基づいて算出した第1の時系列データ、あるいはセンサヘッド20(2)により検出された物理量に基づいて算出した第2の時系列データのいずれか1つに基づいて、過去の特徴量である傾きと、現在の特徴量である傾きとの間にあらかじめ設定した有意差が存在する場合に劣化が発生していると判断することができる。 The diagnostic unit 30 can therefore determine that deterioration has occurred when a significant difference exists between the slope, which is a past characteristic quantity, and the slope, which is a current characteristic quantity, based on either the first time series data calculated based on the physical quantity detected by the sensor head 20(1) or the second time series data calculated based on the physical quantity detected by the sensor head 20(2).
例えば、図4Cにおいて、過去の時点を横軸の0の時刻とし、現在の時点を横軸の6の時刻とした場合には、診断部30は、それぞれの時刻における傾きの差分が、あらかじめ設定した有意差以上となった場合に、亀裂1が発生したと判断できる。 For example, in FIG. 4C, if the past time is represented by time 0 on the horizontal axis and the current time is represented by time 6 on the horizontal axis, the diagnosis unit 30 can determine that a crack 1 has occurred if the difference in the slope at each time is equal to or greater than a predetermined significant difference.
さらに、診断部30は、センサヘッド20(1)により検出された物理量に基づいて算出した第1の時系列データ、およびセンサヘッド20(2)により検出された物理量に基づいて算出した第2の時系列データの両方の時間変化を比較し、正負の方向がともに同じであり、かつ、時間経過とともに傾きの絶対値が異なる度合いで変化していると判断した場合には、より小さな時間変化を示すセンサヘッドが設置された方の支承付近で亀裂1による損傷が発生したとして、劣化の発生位置を特定することができる。 Furthermore, the diagnostic unit 30 compares the time changes of the first time series data calculated based on the physical quantity detected by the sensor head 20 (1) and the second time series data calculated based on the physical quantity detected by the sensor head 20 (2), and if it determines that the positive and negative directions are the same and that the absolute value of the slope changes to different degrees over time, it can determine that damage due to crack 1 has occurred near the support where the sensor head showing the smaller time change is installed, and identify the location where the deterioration has occurred.
なお、センサヘッド20(1)とセンサヘッド20(2)は、橋脚10の中心から、左右均等の距離で配置されることが望ましい。ただし、センサヘッド20(1)が四分位点11(1)と支承12(1)との間に設置され、センサヘッド20(2)が四分位点11(2)と支承12(2)との間に設置されていれば、左右均等に配置されていないとしても、上述した劣化の発生位置を特定できる効果を得ることができる。 It is desirable that sensor head 20(1) and sensor head 20(2) are placed at equal distances on both sides from the center of pier 10. However, if sensor head 20(1) is placed between quartile point 11(1) and support 12(1), and sensor head 20(2) is placed between quartile point 11(2) and support 12(2), the effect of being able to identify the location of the deterioration described above can be obtained even if the sensor heads are not placed at equal distances on both sides.
以上のように、実施の形態1によれば、四分位点と支承との間にセンサヘッドを設置し、センサヘッドにより検出された物理量から、構造物の劣化診断の指標となる構造物の傾き情報を特徴量として算出し、傾き情報の時間変化から構造物の劣化診断を行う構成を備えている。この結果、特に、支承付近で発生した劣化を高精度に検知することのできる劣化診断システムを実現できる。 As described above, according to the first embodiment, a sensor head is installed between the quartile and the support, and the inclination information of the structure, which is an index for diagnosing deterioration of the structure, is calculated as a feature value from the physical quantity detected by the sensor head, and deterioration of the structure is diagnosed from the change in the inclination information over time. As a result, a deterioration diagnosis system that can detect deterioration occurring particularly near the support with high accuracy can be realized.
特に、支承付近で発生した劣化に関して、劣化診断の指標値として構造物に関する振幅、位相、固有振動などを用いた場合には、時間経過に伴う指標値の変化が出にくく、高精度な劣化検知が困難であった。これに対して、センサヘッドを四分位点と支承との間に配置し、かつ、劣化診断の指標値として構造物の傾き情報を用いることで、支承付近で発生した劣化を高精度に検知することが可能となる。 In particular, when using the amplitude, phase, natural vibration, etc. of a structure as index values for deterioration diagnosis for deterioration occurring near the support, it is difficult to detect deterioration with high accuracy because the index values do not change easily over time. In contrast, by placing the sensor head between the quartile and the support and using information on the inclination of the structure as an index value for deterioration diagnosis, it is possible to detect deterioration occurring near the support with high accuracy.
実施の形態2.
先の実施の形態1では、特徴量として傾き情報を用いる場合について説明した。これに対して、本実施の形態2では、劣化診断の第1の指標となる構造物の傾き情報に加え、劣化診断の第2の指標となる構造物の固有振動情報をさらに算出し、傾き情報と固有振動情報とを併用した劣化診断を行う場合について説明する。
Embodiment 2.
In the above-described first embodiment, the case where the tilt information is used as the feature amount has been described. In contrast to this, in the second embodiment, a case where the natural vibration information of the structure, which is a second index for degradation diagnosis, is further calculated in addition to the tilt information of the structure, which is a first index for degradation diagnosis, and degradation diagnosis is performed using both the tilt information and the natural vibration information will be described.
まず、固有振動情報に基づく劣化診断手法について、図5A~図5Cに示した具体例を用いて、詳細に説明する。なお、本実施の形体2で使用されるセンサヘッド20(1)、20(2)のそれぞれは、物理量として加速度を検出できるものとする。また、以下においては、センサヘッド20(1)の検出結果を用いる場合について説明する。 First, a degradation diagnosis method based on characteristic vibration information will be described in detail using the specific example shown in Figures 5A to 5C. Note that each of the sensor heads 20(1) and 20(2) used in this embodiment 2 is capable of detecting acceleration as a physical quantity. In the following, a case where the detection result of sensor head 20(1) is used will be described.
図5Aは、本開示の実施の形態2において、橋梁10の中央付近で亀裂1による損傷が発生した際の固有振動情報の時間変化を示した説明図である。図5A中の折れ線グラフは、損傷の進行を示す時間経過を横軸とし、無損傷時に対する固有振動数低下率を縦軸として、損傷の進行に伴う固有振動数の時間変化を時系列データとして示している。 Figure 5A is an explanatory diagram showing the time change in natural vibration information when damage due to crack 1 occurs near the center of bridge 10 in embodiment 2 of the present disclosure. The line graph in Figure 5A shows the time change in natural vibration due to the progression of damage as time series data, with the horizontal axis representing the progression of damage over time and the vertical axis representing the rate of decrease in natural vibration frequency compared to when there is no damage.
診断部30は、センサヘッド20(1)により検出された物理量である加速度から、特徴量の1つである1次の固有振動数を固有振動情報として算出し、1次の固有振動数を時間経過とともに順次、記憶部40に第3の時系列データとして記憶させる。図5Aの折れ線グラフにおいて、実線上で●のプロットにより示された各データが、第3の時系列データに相当する。 The diagnosis unit 30 calculates the first-order natural frequency, which is one of the characteristic quantities, as natural vibration information from the acceleration, which is a physical quantity detected by the sensor head 20(1), and stores the first-order natural frequency sequentially over time as third time-series data in the storage unit 40. In the line graph of FIG. 5A, each data indicated by a ● plot on the solid line corresponds to the third time-series data.
同様に、診断部30は、センサヘッド20(1)により検出された物理量である加速度から、特徴量の1つである2次の固有振動数を固有振動情報として算出し、2次の固有振動数を時間経過とともに順次、記憶部40に第4の時系列データとして記憶させる。図5Aの折れ線グラフにおいて、点線上で×のプロットにより示された各データが、第4の時系列データに相当する。 Similarly, the diagnosis unit 30 calculates the second-order natural frequency, which is one of the characteristic quantities, as natural vibration information from the acceleration, which is a physical quantity detected by the sensor head 20(1), and stores the second-order natural frequency sequentially over time in the storage unit 40 as fourth time-series data. In the line graph of FIG. 5A, each data indicated by a plot of x on the dotted line corresponds to the fourth time-series data.
橋梁10の中央付近で亀裂1による損傷が発生した場合には、図5Aで示したように、第3の時系列データによる1次の固有振動数の時間変化が第4の時系列データによる2次の固有振動数の時間変化よりも大きくなっていることが分かる。 When damage due to crack 1 occurs near the center of bridge 10, as shown in Figure 5A, it can be seen that the time change in the first-order natural frequency based on the third time series data is greater than the time change in the second-order natural frequency based on the fourth time series data.
従って、診断部30は、センサヘッド20(1)により検出された物理量に基づいて算出した第3の時系列データおよび第4の時系列データに基づいて、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、劣化が発生していると判断することができる。 Therefore, the diagnosis unit 30 can determine that deterioration has occurred if a predetermined significant difference exists between the past characteristic amount and the current characteristic amount based on the third time series data and the fourth time series data calculated based on the physical amount detected by the sensor head 20 (1).
例えば、図5Aにおいて、過去の時点を横軸の0の時刻とし、現在の時点を横軸の6の時刻とした場合には、診断部30は、1次の固有振動数の低下率が、あらかじめ設定した閾値以上となった場合に、亀裂1が発生したと判断できる。 For example, in FIG. 5A, if the past time is represented by time 0 on the horizontal axis and the current time is represented by time 6 on the horizontal axis, the diagnosis unit 30 can determine that a crack 1 has occurred when the rate of decrease in the first-order natural frequency is equal to or greater than a preset threshold value.
さらに、診断部30は、センサヘッド20(1)により検出された物理量に基づいて算出した第3の時系列データと第4の時系列データの両方の時間変化を比較し、1次の固有振動数の低下率が2次の固有振動数の低下率よりも大きい場合には、橋梁10の中央付近で亀裂1による損傷が発生したとして、劣化の発生位置を特定することができる。 Furthermore, the diagnosis unit 30 compares the time changes of both the third time series data and the fourth time series data calculated based on the physical quantities detected by the sensor head 20 (1), and if the rate of decrease in the first-order natural frequency is greater than the rate of decrease in the second-order natural frequency, it determines that damage due to crack 1 has occurred near the center of the bridge 10, and can identify the location of the deterioration.
図5Bは、本開示の実施の形態2において、橋梁10の四分位点11(1)付近で亀裂1による損傷が発生した際の固有振動情報の時間変化を示した説明図である。図5B中の折れ線グラフは、図5Aと同様に、損傷の進行を示す時間経過を横軸とし、無損傷時に対する固有振動数低下率を縦軸として、損傷の進行に伴う固有振動数の時間変化を時系列データとして示している。 Figure 5B is an explanatory diagram showing the time change in natural vibration information when damage due to crack 1 occurs near quartile 11(1) of bridge 10 in embodiment 2 of the present disclosure. The line graph in Figure 5B, like Figure 5A, shows the time change in natural frequency due to the progression of damage as time series data, with the horizontal axis representing the progression of damage and the vertical axis representing the rate of decrease in natural frequency compared to when there is no damage.
診断部30は、センサヘッド20(1)により検出された物理量である加速度から、特徴量の1つである1次の固有振動数を固有振動情報として算出し、1次の固有振動数を時間経過とともに順次、記憶部40に第3の時系列データとして記憶させる。図5Bの折れ線グラフにおいて、実線上で●のプロットにより示された各データが、第3の時系列データに相当する。 The diagnosis unit 30 calculates the first-order natural frequency, which is one of the characteristic quantities, as natural vibration information from the acceleration, which is a physical quantity detected by the sensor head 20(1), and stores the first-order natural frequency in the storage unit 40 sequentially over time as third time-series data. In the line graph of FIG. 5B, each data indicated by a ● plot on the solid line corresponds to the third time-series data.
同様に、診断部30は、センサヘッド20(1)により検出された物理量である加速度から、特徴量の1つである2次の固有振動数を固有振動情報として算出し、2次の固有振動数を時間経過とともに順次、記憶部40に第4の時系列データとして記憶させる。図5Bの折れ線グラフにおいて、点線上で×のプロットにより示された各データが、第4の時系列データに相当する。 Similarly, the diagnosis unit 30 calculates the second-order natural frequency, which is one of the characteristic quantities, as natural vibration information from the acceleration, which is a physical quantity detected by the sensor head 20(1), and stores the second-order natural frequency sequentially over time in the storage unit 40 as fourth time-series data. In the line graph of FIG. 5B, each data indicated by a plot of x on the dotted line corresponds to the fourth time-series data.
橋梁10の四分位点11(1)付近で亀裂1による損傷が発生した場合には、図5Bで示したように、第4の時系列データによる2次の固有振動数の時間変化が、第3の時系列データによる1次の固有振動数の時間変化よりも大きくなっていることが分かる。 When damage due to crack 1 occurs near quartile 11(1) of bridge 10, as shown in Figure 5B, it can be seen that the time change of the second-order natural frequency based on the fourth time series data is larger than the time change of the first-order natural frequency based on the third time series data.
従って、診断部30は、センサヘッド20(1)により検出された物理量に基づいて算出した第3の時系列データおよび第4の時系列データに基づいて、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、劣化が発生していると判断することができる。 Therefore, the diagnosis unit 30 can determine that deterioration has occurred if a significant difference exists between the past characteristic amount and the current characteristic amount, which is set in advance, based on the third time series data and the fourth time series data calculated based on the physical amount detected by the sensor head 20 (1).
例えば、図5Bにおいて、過去の時点を横軸の0の時刻とし、現在の時点を横軸の6の時刻とした場合には、診断部30は、2次の固有振動数の低下率が、あらかじめ設定した閾値以上となった場合に、亀裂1が発生したと判断できる。 For example, in FIG. 5B, if the past time is represented by time 0 on the horizontal axis and the current time is represented by time 6 on the horizontal axis, the diagnosis unit 30 can determine that a crack 1 has occurred when the rate of decrease in the second-order natural frequency is equal to or greater than a preset threshold value.
さらに、診断部30は、センサヘッド20(1)により検出された物理量に基づいて算出した第3の時系列データと第4の時系列データの両方の時間変化を比較し、2次の固有振動数の低下率が1次の固有振動数の低下率よりも大きい場合には、四分位点11(1)付近で亀裂1による損傷が発生したとして、劣化の発生位置を特定することができる。 Furthermore, the diagnostic unit 30 compares the time changes of both the third time series data and the fourth time series data calculated based on the physical quantities detected by the sensor head 20 (1), and if the rate of decrease in the second-order natural frequency is greater than the rate of decrease in the first-order natural frequency, it determines that damage due to crack 1 has occurred near quartile 11 (1), and can identify the location where deterioration has occurred.
図5Cは、本開示の実施の形態2において、橋梁10の支承12(1)付近で亀裂1による損傷が発生した際の固有振動情報の時間変化を示した説明図である。図5C中の折れ線グラフは、図5A、図5Bと同様に、損傷の進行を示す時間経過を横軸とし、無損傷時に対する固有振動数低下率を縦軸として、損傷の進行に伴う固有振動数の時間変化を時系列データとして示している。 Figure 5C is an explanatory diagram showing the time change in natural vibration information when damage due to crack 1 occurs near support 12(1) of bridge 10 in embodiment 2 of the present disclosure. The line graph in Figure 5C, like Figures 5A and 5B, shows the time change in natural frequency due to the progression of damage as time series data, with the horizontal axis representing the progression of damage and the vertical axis representing the rate of decrease in natural frequency compared to when there is no damage.
診断部30は、センサヘッド20(1)により検出された物理量である加速度から、特徴量の1つである1次の固有振動数を固有振動情報として算出し、1次の固有振動数を時間経過とともに順次、記憶部40に第3の時系列データとして記憶させる。図5Cの折れ線グラフにおいて、実線上で●のプロットにより示された各データが、第3の時系列データに相当する。 The diagnosis unit 30 calculates the first-order natural frequency, which is one of the characteristic quantities, as natural vibration information from the acceleration, which is a physical quantity detected by the sensor head 20(1), and stores the first-order natural frequency sequentially over time in the storage unit 40 as third time-series data. In the line graph of FIG. 5C, each data indicated by a ● plot on the solid line corresponds to the third time-series data.
同様に、診断部30は、センサヘッド20(1)により検出された物理量である加速度から、特徴量の1つである2次の固有振動数を固有振動情報として算出し、2次の固有振動数を時間経過とともに順次、記憶部40に第4の時系列データとして記憶させる。図5Cの折れ線グラフにおいて、点線上で×のプロットにより示された各データが、第4の時系列データに相当する。 Similarly, the diagnosis unit 30 calculates the second-order natural frequency, which is one of the characteristic quantities, as natural vibration information from the acceleration, which is a physical quantity detected by the sensor head 20(1), and stores the second-order natural frequency sequentially over time in the storage unit 40 as fourth time-series data. In the line graph of FIG. 5C, each data indicated by a plot of x on the dotted line corresponds to the fourth time-series data.
橋梁10の支承12(1)付近で亀裂1による損傷が発生した場合には、図5Cで示したように、第3の時系列データによる1次の固有振動数の時間変化、および第4の時系列データによる2次の固有振動数の時間変化が、ともに、あらかじめ設定した有意差が存在しない状態となっていることが分かる。 When damage due to crack 1 occurs near support 12(1) of bridge 10, as shown in Figure 5C, it can be seen that there is no significant difference over time between the first-order natural frequency based on the third time series data and the second-order natural frequency based on the fourth time series data.
従って、診断部30は、センサヘッド20(1)により検出された物理量に基づいて算出した第3の時系列データおよび第4の時系列データからは、劣化が発生していることを判断できないこととなる。 Therefore, the diagnosis unit 30 cannot determine that deterioration has occurred from the third time series data and the fourth time series data calculated based on the physical quantities detected by the sensor head 20(1).
すなわち、四分位点11(1)と支承12(1)との間にセンサヘッド20(1)を設置したとしても、特徴量として固有振動情報だけを用いて劣化診断を行った場合には、支承付近で発生する劣化を検出することは困難となる。しかしながら、先の実施の形態1で説明したように、特徴量として傾き情報を用いることで、支承付近で発生する劣化を検出することができる。 In other words, even if the sensor head 20(1) is installed between the quartile 11(1) and the support 12(1), it is difficult to detect deterioration occurring near the support if deterioration diagnosis is performed using only the natural vibration information as a feature. However, as explained in the first embodiment above, it is possible to detect deterioration occurring near the support by using the tilt information as a feature.
また、支承付近とは異なる位置で劣化が発生した場合には、傾き情報を用いた劣化診断と、固有振動情報を用いた劣化診断を併用することで、劣化の発生、あるいは劣化発生位置の特定を、より高精度に行うことができる。 In addition, if deterioration occurs in a location other than near the support, deterioration diagnosis using tilt information and deterioration diagnosis using natural vibration information can be used together to more accurately identify the occurrence of deterioration or the location where deterioration has occurred.
例えば、特徴量として傾き情報を用いただけでは、過去の傾き情報と現在の傾き情報との間に傾きの有意差が検出できなかったとしても、特徴量として固有振動情報をさらに用いることで、過去の固有振動情報と現在の固有振動情報との間に固有振動数の有意差が検出できれば、劣化の発生あるいは劣化発生位置の特定を行うことができる。 For example, even if a significant difference in tilt cannot be detected between past tilt information and current tilt information by only using tilt information as a feature, if a significant difference in the natural frequency can be detected between past natural vibration information and current natural vibration information by further using natural vibration information as a feature, it is possible to identify the occurrence of deterioration or the location where deterioration has occurred.
以上のように、実施の形態2によれば、四分位点と支承との間にセンサヘッドを設置し、センサヘッドにより検出された物理量から、構造物の劣化診断の指標となる構造物の傾き情報とともに固有振動情報を特徴量として算出し、傾き情報と固有振動情報とを併用して構造物の劣化診断を行う構成を備えている。 As described above, according to the second embodiment, a sensor head is installed between the quartile point and the support, and from the physical quantities detected by the sensor head, the inclination information of the structure, which is an index for diagnosing deterioration of the structure, and the natural vibration information are calculated as feature quantities, and the inclination information and the natural vibration information are used together to diagnose deterioration of the structure.
この結果、特に、支承付近で発生した劣化を傾き情報に基づいて高精度に検知することのできるとともに、支承付近とは異なる位置で劣化が発生した劣化を傾き情報および固有振動情報の併用に基づいて高精度に検知することのできる劣化診断システムを得ることができるというさらなる効果を実現できる。 As a result, it is possible to obtain a deterioration diagnosis system that can detect deterioration occurring near the support with a high degree of accuracy based on tilt information, and can also detect deterioration occurring at a location other than near the support with a high degree of accuracy based on a combination of tilt information and natural vibration information.
なお、本実施の形態2において、センサヘッド20(1)で説明したが、センサヘッド20(2)を用いてもよい。また、センサヘッド20(1)およびセンサヘッド20(2)の両方を用いるようにしてもよい。 In the second embodiment, the sensor head 20(1) has been described, but the sensor head 20(2) may also be used. In addition, both the sensor head 20(1) and the sensor head 20(2) may also be used.
実施の形態3.
本実施の形態では、物理量の検出中における気温データを加味し、時系列データを生成することで、劣化検知の精度向上を図る場合について説明する。
Embodiment 3.
In this embodiment, a case will be described in which temperature data during detection of a physical quantity is taken into consideration to generate time-series data, thereby improving the accuracy of deterioration detection.
センサヘッド20により検出される物理量は、構造物が設置されている環境における気温に左右されることが考えられる。例えば、真冬に検出された物理量に基づいて算出した傾き情報と、真夏に検出された物理量に基づいて算出した傾き情報とをそのまま比較した場合には、劣化診断精度が均一にならないおそれがある。 The physical quantities detected by the sensor head 20 may be affected by the temperature in the environment in which the structure is installed. For example, if tilt information calculated based on physical quantities detected in midwinter is directly compared with tilt information calculated based on physical quantities detected in midsummer, the accuracy of deterioration diagnosis may not be consistent.
そこで、本実施の形態3に係る診断部30は、センサヘッド20による物理量の検出中における気温データを取得する。一例として、診断部30は、構造物の近傍に設置された気温計から温度データを取得するか、あるいは、構造物が設置された地域の気象データの一部として気温データを取得することができる。 The diagnosis unit 30 according to the third embodiment therefore acquires temperature data while the sensor head 20 is detecting the physical quantity. As an example, the diagnosis unit 30 can acquire temperature data from a thermometer installed near the structure, or can acquire temperature data as part of the weather data for the area in which the structure is installed.
一方、本実施の形態3における記憶部40には、気温データと対応付けられてあらかじめ設定された補正係数が記憶されている。従って、診断部30は、取得した気温データに応じた補正係数を記憶部40から抽出することができる。 On the other hand, in the third embodiment, the memory unit 40 stores a correction coefficient that is set in advance in association with the temperature data. Therefore, the diagnosis unit 30 can extract a correction coefficient corresponding to the acquired temperature data from the memory unit 40.
そして、診断部30は、抽出した補正係数を用いて特徴量を補正することで、現在の特徴量を算出し、算出した現在の特徴量を時間経過とともに順次、記憶部40に記憶させることで、温度補正後の時系列データを生成する。 Then, the diagnosis unit 30 calculates the current feature amount by correcting the feature amount using the extracted correction coefficient, and generates temperature-corrected time series data by sequentially storing the calculated current feature amount in the storage unit 40 over time.
このようにして生成された温度補正後の時系列データは、センサヘッド20による物理量の検出中における気温データを考慮して、気温データの影響が抑制されたものとなる。従って、診断部30は、温度補正後の時系列データを用いることで、物理量の検出中における気温データの影響を抑制して、劣化診断精度の均一化を図ることができる。 The temperature-corrected time series data generated in this manner takes into account the temperature data during detection of the physical quantity by the sensor head 20, and the influence of the temperature data is suppressed. Therefore, by using the temperature-corrected time series data, the diagnostic unit 30 can suppress the influence of the temperature data during detection of the physical quantity, thereby achieving uniform deterioration diagnosis accuracy.
以上のように、実施の形態3によれば、物理量の検出中における気温データを考慮して生成された温度補正後の時系列データを用いて劣化診断を行うことで、気温に左右されない劣化診断精度の均一化を図ることができる。 As described above, according to the third embodiment, deterioration diagnosis is performed using temperature-corrected time series data generated by taking into account the air temperature data during detection of the physical quantity, thereby making it possible to standardize the accuracy of deterioration diagnosis that is not affected by air temperature.
10 橋梁(構造物)、11(1) 四分位点(第1の四分位点)、11(2) 四分位点(第2の四分位点)、12(1) 支承(第1の支承)、12(2) 支承(第2の支承)、20(1) センサヘッド(第1のセンサヘッド)、20(2) センサヘッド(第2のセンサヘッド)、30 診断部、40 記憶部。 10 Bridge (structure), 11 (1) quartile (first quartile), 11 (2) quartile (second quartile), 12 (1) bearing (first bearing), 12 (2) bearing (second bearing), 20 (1) sensor head (first sensor head), 20 (2) sensor head (second sensor head), 30 diagnosis unit, 40 memory unit.
Claims (5)
前記センサヘッドにより検出された前記物理量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、
前記構造物は、前記構造物の構造体における四分位点よりも外側に設けられた支承により支持されており、
前記センサヘッドは、前記四分位点と前記支承との間に設置され、
前記診断部は、
前記センサヘッドにより検出された前記物理量から、前記構造物の劣化診断の第1の指標となる前記構造物の傾き情報を特徴量として算出し、
算出した前記傾き情報を時間経過とともに順次、記憶部に時系列データとして記憶させ、
前記記憶部に順次記憶された前記時系列データの中から過去の特徴量を抽出し、前記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、1つのセンサヘッドの検出結果から算出された前記傾き情報の時間変化から前記構造物に劣化が発生していると判断することができる
劣化診断システム。 a sensor head that is installed in a structure and detects a physical quantity for diagnosing deterioration of the structure;
a diagnosis unit that performs a deterioration diagnosis of the structure based on the physical quantity detected by the sensor head,
The structure is supported by a support provided outside a quadrant of the structure of the structure,
The sensor head is disposed between the quartile and the support;
The diagnosis unit includes:
calculating, from the physical quantity detected by the sensor head, tilt information of the structure, which is a first index for deterioration diagnosis of the structure, as a feature quantity;
The calculated tilt information is stored in a storage unit as time-series data over time.
A past feature amount is extracted from the time-series data stored in the storage unit in sequence, and if a significant difference exists between the past feature amount and the current feature amount that is set in advance, it is possible to determine that deterioration has occurred in the structure based on a time change in the tilt information calculated from the detection result of one sensor head .
Deterioration diagnosis system.
前記構造物の中央から一方の位置にある第1の四分位点と第1の支承との間に設置された第1のセンサヘッドと、
前記構造物の中央から他方の位置にある第2の四分位点と第2の支承との間に設置された第2のセンサヘッドと
で構成され、
前記診断部は、
前記第1のセンサヘッドにより検出された物理量から、前記特徴量の1つである第1の傾き情報を算出し、前記第1の傾き情報を時間経過とともに順次、前記記憶部に第1の時系列データとして記憶させ、
前記第2のセンサヘッドにより検出された物理量から、前記特徴量の1つである第2の傾き情報を算出し、前記第2の傾き情報を時間経過とともに順次、前記記憶部に第2の時系列データとして記憶させ、
前記第1の時系列データまたは前記第2の時系列データに基づいて前記構造物に劣化が発生していると判断した場合には、前記第1のセンサヘッドおよび前記第2のセンサヘッドの検出結果から算出された2つのセンサヘッドのそれぞれの前記傾き情報の時間変化の比較から前記劣化の発生位置を特定することができる
請求項1に記載の劣化診断システム。 The sensor head includes:
a first sensor head installed between a first quartile located at one position from the center of the structure and a first support;
a second sensor head installed between a second quartile at the other position from the center of the structure and a second support;
The diagnosis unit includes:
calculating first tilt information, which is one of the feature amounts, from the physical amount detected by the first sensor head, and storing the first tilt information in the storage unit as first time-series data over time;
calculating second tilt information, which is one of the feature amounts, from the physical amount detected by the second sensor head, and storing the second tilt information in the storage unit as second time-series data over time;
When it is determined that deterioration has occurred in the structure based on the first time-series data or the second time-series data, the location where the deterioration has occurred can be identified by comparing the time changes of the tilt information of each of the two sensor heads calculated from the detection results of the first sensor head and the second sensor head .
The deterioration diagnosis system according to claim 1 .
前記診断部は、
前記センサヘッドにより検出された物理量である前記加速度から、前記構造物の劣化診断の第2の指標となる前記構造物の固有振動情報を前記特徴量としてさらに算出し、
前記傾き情報に基づく構造物の劣化診断により前記構造物に劣化が発生していないと判断した場合には、前記固有振動情報に基づく構造物の劣化診断により前記構造物に劣化が発生しているか否かを判断する
請求項1または2に記載の劣化診断システム。 The sensor head detects acceleration as the physical quantity,
The diagnosis unit includes:
further calculating, as the feature quantity, natural vibration information of the structure, which is a second index for deterioration diagnosis of the structure, from the acceleration, which is a physical quantity detected by the sensor head;
The deterioration diagnosis system according to claim 1 or 2, wherein when it is determined that no deterioration has occurred in the structure based on the deterioration diagnosis of the structure based on the tilt information, it is determined whether or not deterioration has occurred in the structure based on the deterioration diagnosis of the structure based on the natural vibration information.
前記診断部は、
前記センサヘッドにより検出された物理量である前記加速度から、前記構造物の劣化診断の第2の指標となる前記構造物の固有振動情報を前記特徴量としてさらに算出し、
前記固有振動情報に基づく構造物の劣化診断により前記構造物に劣化が発生していないと判断した場合には、前記傾き情報に基づく構造物の劣化診断により前記構造物に劣化が発生しているか否かを判断する
請求項1または2に記載の劣化診断システム。 The sensor head detects acceleration as the physical quantity,
The diagnosis unit includes:
further calculating, as the feature quantity, natural vibration information of the structure, which is a second index for deterioration diagnosis of the structure, from the acceleration, which is a physical quantity detected by the sensor head;
3. The deterioration diagnosis system according to claim 1 or 2, wherein when a deterioration diagnosis of a structure based on the natural vibration information determines that no deterioration has occurred in the structure, a deterioration diagnosis of the structure based on the tilt information determines whether or not deterioration has occurred in the structure.
前記センサヘッドによる前記物理量の検出中における気温データを取得し、
取得した前記気温データに応じてあらかじめ設定された補正係数を用いて前記特徴量を補正することで前記現在の特徴量を算出し、算出した前記現在の特徴量を時間経過とともに順次、記憶部に記憶させることで前記時系列データを生成する
請求項1から4のいずれか1項に記載の劣化診断システム。 The diagnosis unit includes:
acquiring air temperature data during detection of the physical quantity by the sensor head;
5. The deterioration diagnosis system according to claim 1, further comprising: a correction coefficient that is preset according to the acquired temperature data to calculate the current feature amount; and a storage unit that stores the calculated current feature amount in sequence over time to generate the time series data.
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