【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、道路わきの崖、トンネル、高速道路、鉄塔、橋梁、ビルディング、飛行機、船、各種陸上交通手段などの構造物の異常を２４時間リアルタイムで監視し、崩落、ひび割れ、ネジの脱落など異常の検知を行い、安全を確保する異常検知システムに関する。特に構造材の接合部の異常を２４時間リアルタイムで監視しさらに必要に応じて該当構造物の管理担当者の携帯端末に異常状態を通知するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、崖やトンネルなどの崩落を監視する場合には人員を現場に派遣し、目視検査を行ったり、打音検査等を行ったりしてチェックしていた。こういった人員に頼る方法では、リアルタイムで２４時間監視することはコスト面や人員の確保の問題から不可能であった。一部では、カメラ等で現場を監視し画像処理で変化を検知するといった方法も提案されていたが、設備が大がかりになってしまう等の問題があった。また、構造物の溶接部の場合においても、Ｘ線やアコーステックエミッション検査などの方法がとられているが、前述のものと同様の理由で、リアルタイムで２４時間監視することは不可能であった。
【０００３】
さらには列車などの交通手段の車軸など回転部分における異常は大事故につながるが、こうした回転体部分に代表される可動部分についての異常は該当対象物の運転を止めて打音検査、超音波探傷、目視検査といった非破壊検査を行っていたのが現状である。こういった可動部分の破損は大事故に繋がる可能性があるので事故が発生する前に非破壊検査を行って異常個所をなくしておく必要がある。また可動部が複雑な構造物である場合には運転を休止するだけではなく構造物を分解して非破壊検査を行う必要があった。安価にリアルタイムで監視する方法はなかったのが現状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
道路わきの崖やトンネルなどは崩落等が起こると大惨事になるが２４時間リアルタイムで監視することは必要とわかりながら実際には実現されてなかった。また、高速道路、鉄塔、橋梁、ビルディング、飛行機、船、各種陸上交通手段などの各種構造物なども異常が起こると大惨事になる可能性が多いものがある。そこで前述のように各種構造物の変化、異常をリアルタイムで検知するシステムを安価に提供することが待ち望まれていた。
【０００５】
さらには、車軸といった回転部などの本体とは独立した可動部についても同様に異常が起こったら大事故に繋がる可能性があるが、こういった可動部の異常をいちいち運転を休止して非破壊検査をすることによる機会損失は大きいものがある。事故を未然に防ぐためにはリアルタイムで異常監視を行うことを安価にできるシステムを供給することが課題になる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために本発明者は鋭意研究の結果、以下の手段をとった。すなわち、電気伝導性物質を検査対象の構造物の表面に密着してパターンを形成し、この電気伝導性物質に電極を設け、この電極を通じて前述の電気伝導性物質の抵抗値変化（断線も含む）を観測することにより構造物の変化を検知するシステムにおいて、この抵抗値変化を観測する観測部を異常検知の対象とする構造物に接続して設置し、さらにこの観測部とは異なった場所に構造物異常監視部を設け、観測部と構造物異常監視部は通信手段により接続したシステムを採用した。ここで構造物異常監視部はネットワークに接続された構造物異常監視サーバーとしてもよい。この構造物異常監視サーバーは異常を通知する場合等に非常に有用である。
【０００７】
ここで採用した電気伝導性物質は導電性樹脂であり、印刷、塗布によって、線状もしくは帯状のパターンを形成すればよく、トンネル、崖などの崩落可能性のある面に直接施工する事や高速道路、鉄塔、橋梁、ビルディング、飛行機、船、各種陸上交通手段などの人工構造物のネジ、リベット部、溶接部あるいは接合部さらにフランジ部、車軸軸受部、台車軸受部、主桁といった部分などのように応力集中するところに施工することが可能である。また、前述のネジ部もしくはリベット部は、構造物と構造物を締結しているネジもしくはリベットもしくは溶接部もしくは接合部の両者にわたって電気伝導性物質が形成してあるとよい。この時、構造物の表面に絶縁層を形成して、その絶縁層の上に導電パターンを形成するとよい。あるいは絶縁シートに電気伝導性物質のパターンを形成しておきこのパターンを形成してあるシートを対象構造物の表面に密着接合してもよい。
【０００８】
導電パターンの形成の際に、まず構造物の表面に絶縁層を形成しておき、その絶縁層の上に導電パターンを形成するとよい。この導電パターンは、線状、帯状から選ばれる少なくとも１つであるとよい。さらには、前述の構造物の部位に応じて電気伝導性物質の断面積を変化させ、応力集中する部位の断面積を急峻に変化させるパターンを形成し、この部位の変化を敏感に検知しやすくさせるとより効果的な検知が可能である。さらに、１つの応力集中する部位に対して、この急峻部を複数個有するとより感度のよい検知ができてよい。
【０００９】
また、絶縁層をはさみ多層形成されていれば、例えば１層目は縦方向、２層目は横方向のように格子状のパターンを構成するなど方向を違えた線状パターンを形成しておけば、各層の各線の抵抗をそれぞれ測定し比較すれば異常箇所の特定が可能となる。
【００１０】
また、前述の電気伝導性物質の電極と観測部とは、フレキシブルプリント基板などによって接続すればよい。また、電気伝導性物質の電極は薄膜形成によって形成するとよい。さらには、電気伝導性物質の温度補償手段を有するとより正確な抵抗値変化を測定できてよい。
【００１１】
この観測部においては、構造物にパターニングされた電気伝導性物質の抵抗値のしきい値を設定しておき、この設定されたしきい値を越えた場合には前述の通信手段により構造物異常監視サーバーに異常情報を送信すれば、異常事態を２４時間リアルタイムで監視することが可能となる。
【００１２】
この構造物異常監視サーバーにおいては、構造物に異常が発生した際には該当構造物の管理部門に異常であることを知らせる異常通知手段を設けておけばよい。そして、この異常通知手段は構造物管理担当者の電子メールを予め登録しておき、該当構造物の管理担当者の端末に異常状態であることを配信すればよい。この構造物異常監視サーバーは携帯ブラウザ端末から接続することが可能であり、必要に応じて該当構造物の情報を閲覧することが可能であればよい。さらに、この携帯ブラウザ端末から前記構造物管理サーバーへの接続に際して、携帯ブラウザ端末の端末ＩＤにより認証して接続するようにすれば、不正アクセスの可能性を減らすことが可能となり、セキュリティーのより確かなシステムとなる。
【００１３】
さらに車軸等の回転部などのような可動部の異常検知について説明する。この可動部の異常を検出する目的で電気伝導性物質を構造物の表面に密着してパターン形成し、前記電気伝導性物質に電極を設け、前記電極を通じて前記電気伝導性物質の抵抗値変化（断線も含む）を観測する観測部を設け前記構造物の異常を検知するシステムにおいて、前記電気導電性パターンの抵抗値変化を観測する観測部を前記可動構造物に設け、さらに前記観測部とは異なった本体部分に構造物異常監視部を設けておけばよい。しかしながら本体から独立して例えば車軸等の回転体のように可動部を有する構造物である場合には異常検知を有線で伝えることは不可能である。そのため被接触により異常状態の検知を行なう必要がある。ここでの非接触通信手段は前述の可動部の観測部にアンテナを設け本体部分に設置された異常監視部より送信される電波をこのアンテナによって受信しこの電波から電磁誘導によって動作電流を得、さらにこの動作電流によって前述の観測部を動作させることにより抵抗（断線を含む）値を検知し本体部の異常監視部に送信するようにすればよい。
【００１４】
【実施の様態】
以下、実際の例を基にさらに詳しく説明していく。図１は本発明の全体の概要を示している。検知の対象である構造物１０１、導電性樹脂のパターン１０２ａ〜１０２ｅ、電極１０３ａ〜１０３ｅ、観測部１０４、無線基地局１０５、ネットワーク１０６、構造物監視サーバー１０７、携帯ブラウザ端末基地局１０８、ブラウザ機能付き携帯電話１０９という構成である。
【００１５】
ここでは検知の対象である構造物１０１をトンネルの内壁面とするが、本実施例の検知対象はこれに限られるものではなく、民家の側の急斜面や道路脇の崖あるいは高速道路、ビルディングといった建造物、さらには飛行機、船、各種陸上交通手段などの構造物も検知の対象となる。特に構造材の接合部は異常が発生しやすいのでこういった部分の異常をリアルタイムで２４時間検出する。
【００１６】
１０２ａ〜１０２ｅで示される導電性樹脂のパターンは、線状に形成されており、構造物１０１に密着させて形成されている。この導電パターンの形成方法については後で詳しく説明する。
【００１７】
電極１０３ａ〜１０３ｅは、周囲を示した図２のように、構造物の面２０１の上に形成された導電性樹脂のパターン２０２にフレックスプリント基板２０５で接続されており、接続部２０３は導電性接着剤、半田のような金属に熱をかけて溶融させる方法、塑性金属を介在させておき機械的に圧力をかける方法等によって形成されている。図２には電極１０３ａの接合断面しか示していないが、他の電極１０３ｂ〜１０３ｅも同様に同じフレックスプリント基板で接続されており、複数のピンをもつケーブルにまとめられて、それぞれの電極が導電性樹脂のパターン１０２ａ〜１０２ｅと観測部１０４を接続する役割を果たす。構造物上に形成した導電性物質のパターンの取り出し電極は小型構造物の板の接合などの場合にスパッタリングなどの薄膜形成してもよい。
【００１８】
観測部１０４を図３に示す内部構成ブロック図を参照して説明する。観測部１０４はマルチプレクサ部３０１、抵抗値測定部３０２、温度補償部３０３、データ比較部３０４、しきい値設定保存部３０５、無線通信部３０６という構成である。マルチプレクサ部３０１は１０２ａ〜１０２ｅで示される導電性樹脂のパターンのいずれかを測定対象として選択する。抵抗値測定部３０２は、選択された導電パターンの抵抗値を選択された導電パターンに対応する電極を通して測定する。温度補償部３０３は、温度センサ３０７で測定された温度を基に測定された抵抗値に補正を加える。データ比較部３０４は、補正後の抵抗値と予めしきい値設定保存部３０５において設定されて保存された値との比較が行われる。ここで測定値がしきい値を越えていれば、無線通信部３０６により無線基地局１０５に通知信号が送信される。測定されたデータや補正されたデータ、通知信号送信のログは、データ保存部３０７に記録保存される。また、無線通信部３０６を介して外部から、しきい値を設定したり、データ保存部３０７に保存された記録を読み出すこともできる。
【００１９】
無線基地局１０５は、観測部１０４と無線で通信するための通信施設であり、この無線基地局を介してネットワーク１０６に接続する事が可能である。ここではこの観測部１０４と構造物監視サーバー１０７は無線で接続されているが無線に限られるものではなく必要に応じて光ファイバーあるいは電線といったものでもよい。ネットワーク１０６には、構造物の観測値、観測部からの通知信号を受信する構造物監視サーバー１０７や携帯ブラウザ端末基地局１０８が接続している。構造物監視サーバー１０７は、緊急の場合にブラウザ端末基地局１０８を介してブラウザ機能付き携帯電話１０９に対して必要に応じて呼接続して、通知情報を自動的に送る機能を備えている。通知機能については後で詳しく説明する。
【００２０】
図４は導電性樹脂からなるパターンの形成方法を説明するフローチャートである。まず、下地処理ステップ４０１において、崩落の可能性のあるトンネルの壁面や崖面など構造物の表面に下地処理を行う。これは構造物の表面を洗浄し、防水樹脂等の塗布する処理である。次に、絶縁層形成ステップ４０２において、絶縁塗料等の塗布することにより絶縁層を形成する。さらに、第１導電パターン形成ステップ４０３において、パターンの型を配置し塗布面以外の部分をマスキングし、第１導電パターンを導電性樹脂の塗布により形成する。図５はパターンの型（ステンシル）を示した図である。５０１の型に対して５０２の部分が抜けておりこの部分に導電性樹脂を供給する例である。
【００２１】
次に第２絶縁層形成ステップ４０４で、この第１導電パターンの上に絶縁層をやはり絶縁塗料を塗布することにより形成する。そして、第２導電パターン形成ステップ４０５で、第１導電パターンと同様にパターンの型を配置し塗布面以外の部分をマスキングし導電性樹脂の塗布により形成する。さらに第３の絶縁層形成ステップ４０６において、その上に絶縁層を形成する。表面コート層形成ステップ４０７は、構造物の施工面に太陽光等が当たる屋外である場合に、紫外線遮断樹脂等の塗布を行う。本例では、塗布法でパターンを形成したが、もちろんスクリーン印刷などの印刷法でも効果は同様である。ここでは単純な線状を一施工例として説明したが、これに限られるものではなく、図６に示すような複雑な一筆書きの線状パターンを採用しても良い。
【００２２】
図７は前述の方法で形成されたパターンの一例を模式的に表した図である。７０１は第１導電層であり、７０２は導電性樹脂、７０３は電極である。７０４は絶縁層であり７０５は第２導電層で、７０６は導電性樹脂、７０７は電極である。７０８は絶縁層である。この施工例では第１層は縦方向に線状導電性樹脂パターンを配置し、第２層では横縦方向に線状導電性樹脂パターンを配置している。ここでは構造物に対して直接絶縁層を形成した後導電パターンを形成するという施工法をとっているがこれに限られるものではなく絶縁シートに予め導電パターン層を形成しておきこの導電パターンが形成されたシートを対象構造物に密着して接続してもよい。ここでそれぞれの電極にフレキシブルプリント基板により図１の１０４の観測部に接続すればよい。
【００２３】
構造物に接続された観測部のマルチプレクサ部により、必要な導電性樹脂のパターンを選択し、抵抗値を測定していけば、断線かどうかあるいは必要に応じて過去に測定された抵抗値を蓄積しておき、リアルタイムで測定した抵抗値と比較していけばよい。この場合、縦方向と横方向があるので各位置の抵抗値の変化を処理する事により、構造物情で変位が生じた部位の特定も可能となる。また導電材料の抵抗値は温度によって変化するため必要に応じて温度補正をするとよい。これは被検出対象構造物あるいは導電パターン部に温度センサーを設置しておきこの温度センサーの値によって抵抗値の温度補正をしてやればよい。
【００２４】
前段まで線状の導電パターンによる施工の実施例を詳述してきたが、以下、他のタイプの導電パターンについて説明する。図８は金属板を溶接により接合した場合の例であり、８０１は金属板、８０２は溶接部、８０３は金属板（溶接部含む）の表面に形成した絶縁層、８０４は導体パターン層、８０５は保護層である。通常力金属板は一様であるが溶接部は一様ではないためこの溶接部に応力がかっかたり、強度的に弱くなっている。図９は９０２は溶接部を示しておりその時の構造物の溶接部に形成した急峻部のある帯状導電パターン層（図８の８０４）を示したものである。図８で示されている部分に対応した溶接された部分８０２を跨ぐように帯状の導電パターン９０３が生成されている。溶接された部分８０２の感度を上げるために導電パターン８０３は８０２の部分で急峻に断面積を変化させている。図９に示すように断面積を変化させている急峻部を複数個形成させたパターンを採用させると、溶接部のように応力集中する部位が比較的広範囲にまたがっている場合に有効である。
【００２５】
前述の接合部は溶接であったが、ネジやリベットあるいは溶接で接合する場合、構造物とネジやリベットや溶接部との両者に跨って導電パターンを形成するとネジやリベットの弛みや応力集中による劣化を検知する場合にも同様に断面積を変化させている急峻部を形成すれば前述と同様に感度よく異常を検知することが可能となる。
【００２６】
ここで図１に示した構成のトンネルの内壁面を検知するシステムに戻って説明を続ける。携帯ブラウザ端末１０９から構造物監視サーバー１０７にアクセスして現場の情報を取得する方法について説明する。図１１は携帯ブラウザ端末により構造物監視サーバーにアクセスする際の認証のフローチャートである。アクセス要求ステップ１１０１で、まず携帯ブラウザ端末から構造物監視サーバーにアクセス要求を出し、端末ＩＤによる認証ステップ１１０２において、アクセス要求してきた携帯ブラウザ端末の端末ＩＤによってアクセス可能かどうか認証する。この端末ＩＤはアクセス許可されたＩＤについてのみ構造物監視サーバーに登録しておけばよい。そして認証ＯＫであれば、アクセスステップ１１０３において、この携帯ブラウザ端末から構造物監視サーバーにアクセスされる。
【００２７】
次にアクセス時の画面を図１２から図１４に示した。ここでは図１に示す１０９の携帯ブラウザ端末から１０８の携帯ブラウザ端末基地局を介して構造物監視サーバー１０７に接続し、さらに無線基地局１０５を通じて観測部１０４のデータ保存部に格納されたデータを閲覧する。あるいは構造物監視サーバーに蓄積しているデータを閲覧してもよい。図１２は現場管理メニューであり、閲覧したい現場を選択する。ここではＧ０３の×○道路＃１２８を選択している。選択した結果の画面が図１３であり、過去ログか現在の状況のどちらかを選択する画面である。ここで現在の状況を選択した画面が図１４でありそれぞれの線状導電樹脂の抵抗値が表示される。（ ）内は通常の値で比較の為に表示している。ここでは特に異常が無いため「異常なし」を表示している。
【００２８】
次に構造物に異常が発生した場合に異常状態を管理担当者の携帯ブラウザ端末に電子メールで異常状態状況を送信する方法について説明する。図１５は観測部のデータ比較部３０４における異常検知のフローチャートである。各導電線抵抗値測定ステップ１５０１で、マルチプレクサにより各導電性樹脂を選択し抵抗値を測定する。次に、断線判定ステップ１５０２において、ステップ１５０１の測定結果を基に断線有りかどうか判定する。断線有りの場合に異常処理を行う。しきい値を取り込みステップ１５０３において、しきい値設定保存 部３０５から該当チャンネルの抵抗値のしきい値を取り込む。しきい値判定ステップ１５０４で、測定した抵抗値と比較し、しきい値を越えている場合に異常処理を行う。
【００２９】
異常処理のフローを図１６に示した。観測部で異常検知された場合に、ます異常状態送信ステップ１６０１において、観測部の無線通信部から構造物監視サーバーに送信する。次に管理担当者端末検索処理ステップ１６０２において、構造物監視サーバーで異常箇所の管理担当者の端末を検索する。メール編集処理ステップ１６０３において、異常状況と送信アドレス等の編集処理を行い該当端末に異常状況メールを送信する。図１７は異常通知メールの例であり、さらに下部の過去ログ、現在の状況を選択すればさらに詳しい状況を閲覧する事が可能となる。
【００３０】
次に異常検知部分が車や列車などの回転軸の場合について説明する。図１８はその概要ブロック図を示しており１８０１は回転軸で１７０２は回転軸に設けられた電気導電物質によるパターン部であり１８０３はアンテナ部を含む回転体に取り付けられた検出処理部である。１８０４は異常監視部のアンテナ部であり、１８０２の抵抗変化（断線を含む）を１８０３から１８０４に送信し検出部により検出し回転軸の異常を検知する。図１９は１８０３の検出処理部であり、アンテナ、処理部、検知部を有しており外部から高周波（電磁波）により供給されたアンテナ部でこの高周波を受け必要な伝電流に変換し処理部、検知部に電流を供給し抵抗値異常あるいは断線を検知する。そして異常がある場合にはアンテナより異常監視部に異常状態を通知する。図２０は実際回転体に応用した場合を説明した図であり、回転体２００１のフランジにねじ２００３によって２００２の回転体が固定されている、ねじが緩んだりすると非常に危険であるのでねじ２００３の上に導体配線パターンを含むテープ２００４が４本のねじの上を通して２００４の回転体に密着させている。２００５は図１８に示す１８０３の検出」処理部である。ここでは電磁誘導による非接触通信を行っているが、これに限られるものではなく光通信、磁気通信などの非接触通信を目的に応じて使えばよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、構造物の表面に導電樹脂により導電パターンを形成するという容易な施工方法で、構造物の変化による危険を２４時間リアルタイムで監視し、ネットワークに接続された構造物監視サーバーにより必要に応じて各種状態情報を閲覧したり、異常があった際に携帯ブラウザ端末に異常であることをメールとして送信することにより該当構造物の管理者に迅速に通知することが可能となる。
【００３２】
本発明の別の態様によれば、車軸などといった回転体などの本体部とは独立して可動する可動部の異常状態を運転休止して非破壊検査等の作業をおこなうことなく２４時間リアルタイムで監視することが可能となる。異常状態が発生したとき即座に異常を通知することができるため、異常が発生しても即座に対応して事故を未然に防ぐことが可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概要
【図２】電極
【図３】観測部の内部構成ブロック図
【図４】パターンの形成方法を説明するフローチャート
【図５】パターンの型（ステンシル）
【図６】一筆書きの線状パターン
【図７】多層形成されたパターンの一例
【図８】溶接部の検出模式図
【図９】急峻部のある帯状導電パターン
【図１０】急峻部を複数個形成させたパターン
【図１１】認証のフローチャート
【図１２】状況閲覧画面 メニュー
【図１３】状況閲覧画面 選択結果
【図１４】状況閲覧画面 現在状況表示
【図１５】異常検知のフローチャート
【図１６】異常処理のフロー
【図１７】異常メールの例
【図１８】回転軸の異常検知の概要図
【図１９】異常状態検出処理部
【図２０】ねじ締結回転体の異常検出例[0001]
[Industrial applications]
The present invention monitors abnormalities of structures such as cliffs beside roads, tunnels, highways, steel towers, bridges, buildings, airplanes, ships, and various types of land transportation in real time for 24 hours, and causes collapses, cracks, falling screws, etc. The present invention relates to an abnormality detection system that detects an abnormality and ensures safety. In particular, the present invention relates to a system for monitoring an abnormality of a joint portion of a structural material in real time for 24 hours and, if necessary, notifying an abnormal state to a portable terminal of a person in charge of the structure.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when monitoring a collapse such as a cliff or a tunnel, personnel have been dispatched to the site to perform a visual inspection, a hammering sound inspection, and the like to check. In such a method relying on personnel, it is impossible to monitor in real time for 24 hours due to cost and staffing problems. In some cases, a method has been proposed in which the site is monitored by a camera or the like and a change is detected by image processing. However, there has been a problem that the equipment becomes large-scale. Also, in the case of a welded part of a structure, a method such as X-ray or acoustic emission inspection is used, but for the same reason as described above, it is impossible to monitor in real time for 24 hours. Was.
[0003]
Furthermore, abnormalities in rotating parts such as axles of transportation means such as trains lead to major accidents, but abnormalities in moving parts typified by such rotating parts stop driving the target object and make hammering inspections, ultrasonic flaw detection At present, nondestructive inspections such as visual inspections have been performed. Since such a breakage of a movable part may lead to a major accident, it is necessary to perform a non-destructive inspection to eliminate an abnormal part before an accident occurs. When the movable part is a complicated structure, it is necessary to not only stop the operation but also disassemble the structure and perform a nondestructive inspection. At present, there is no inexpensive real-time monitoring method.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
If a cliff or a tunnel beside a road collapses, a catastrophic event will occur, but monitoring in real time for 24 hours has not been realized, although it is necessary. In addition, various structures such as highways, steel towers, bridges, buildings, airplanes, ships, various types of land transportation, and the like often cause catastrophic failure if an abnormality occurs. Therefore, as described above, it has been desired to provide an inexpensive system for detecting changes and abnormalities of various structures in real time.
[0005]
In addition, if an abnormality occurs in a movable part such as a rotating part such as an axle that is also independent of the main body, it may lead to a major accident if an abnormality similarly occurs. There is a great opportunity loss from testing. In order to prevent accidents from occurring, it is necessary to provide a system that can monitor abnormalities in real time at low cost.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a result of earnest research, the present inventor has taken the following measures to solve the above-mentioned problems. That is, a pattern is formed by closely contacting the electrically conductive material with the surface of the structure to be inspected, an electrode is provided on the electrically conductive material, and a change in the resistance value of the aforementioned electrically conductive material (including disconnection) is provided through the electrode. In a system that detects changes in the structure by observing the changes in the structure, an observation unit that observes this change in resistance value is connected to the structure that is the object of the abnormality detection and installed. A structure abnormality monitoring unit was installed in the system, and the observation unit and the structure abnormality monitoring unit adopted a system connected by communication means. Here, the structural abnormality monitoring unit may be a structural abnormality monitoring server connected to a network. This structural abnormality monitoring server is very useful when notifying an abnormality or the like.
[0007]
The electrically conductive material used here is a conductive resin, and it is sufficient to form a linear or band-shaped pattern by printing and coating. Screws, rivets, welds or joints, as well as flanges, axle bearings, bogie bearings, main girders, etc. of artificial structures such as roads, towers, bridges, buildings, airplanes, ships, and various land transportation means It is possible to work where stress is concentrated. In addition, the above-mentioned screw portion or rivet portion may be formed of an electrically conductive material over both the screw or rivet fastening the structure and the welded portion or the joint portion. At this time, an insulating layer may be formed on the surface of the structure, and a conductive pattern may be formed on the insulating layer. Alternatively, a pattern of an electrically conductive substance may be formed on an insulating sheet, and the sheet on which the pattern is formed may be closely bonded to the surface of the target structure.
[0008]
In forming a conductive pattern, an insulating layer is preferably formed first on the surface of the structure, and the conductive pattern is preferably formed on the insulating layer. The conductive pattern is preferably at least one selected from a linear shape and a band shape. Furthermore, the pattern of changing the cross-sectional area of the electrically conductive material according to the part of the above-mentioned structure and steeply changing the cross-sectional area of the part where stress is concentrated is formed, and it is easy to detect the change of this part sensitively. By doing so, more effective detection is possible. Further, if a plurality of steep portions are provided for one portion where stress is concentrated, more sensitive detection may be performed.
[0009]
In addition, if the insulating layer is sandwiched to form a multilayer, for example, the first layer may be formed in a vertical pattern, and the second layer may be formed in a grid pattern such as a horizontal direction. For example, if the resistance of each line of each layer is measured and compared, it is possible to specify an abnormal portion.
[0010]
In addition, the electrode of the above-described electrically conductive substance and the observation unit may be connected by a flexible printed board or the like. The electrode made of an electrically conductive substance is preferably formed by forming a thin film. Furthermore, if a temperature compensating means for an electrically conductive substance is provided, a more accurate change in resistance value may be measured.
[0011]
In this observation part, the threshold value of the resistance value of the electrically conductive substance patterned on the structure is set, and when the set threshold value is exceeded, the structure abnormalities are detected by the aforementioned communication means. By transmitting the abnormality information to the monitoring server, it is possible to monitor the abnormal situation for 24 hours in real time.
[0012]
The structure abnormality monitoring server may be provided with abnormality notification means for notifying the management department of the structure of the abnormality when an abnormality occurs in the structure. Then, the abnormality notification means may register the e-mail of the person in charge of the structure management in advance and deliver the abnormal state to the terminal of the person in charge of the structure management. This structure abnormality monitoring server can be connected from a mobile browser terminal, and it is only necessary to be able to browse information on the relevant structure as needed. Further, when connecting from the mobile browser terminal to the structure management server by authenticating with the terminal ID of the mobile browser terminal, it is possible to reduce the possibility of unauthorized access, and to improve security. System.
[0013]
Further, detection of an abnormality in a movable portion such as a rotating portion such as an axle will be described. For the purpose of detecting an abnormality of the movable portion, an electrically conductive material is closely adhered to the surface of the structure to form a pattern, an electrode is provided on the electrically conductive material, and a change in the resistance value of the electrically conductive material through the electrode ( In the system for providing an observation unit for observing disconnection) and detecting an abnormality of the structure, an observation unit for observing a change in the resistance value of the electric conductive pattern is provided on the movable structure, and the observation unit What is necessary is just to provide a structure abnormality monitoring part in a different main body part. However, in the case of a structure having a movable portion such as a rotating body such as an axle independently of the main body, it is impossible to transmit the abnormality detection by wire. Therefore, it is necessary to detect an abnormal state due to contact. The non-contact communication means here is provided with an antenna in the observation section of the movable section described above, receives a radio wave transmitted from the abnormality monitoring section installed in the main body portion by this antenna, obtains an operating current from this radio wave by electromagnetic induction, Further, by operating the above-described observation unit with this operating current, the resistance (including the disconnection) value may be detected and transmitted to the abnormality monitoring unit of the main unit.
[0014]
[Mode of Implementation]
Hereinafter, a more detailed description will be given based on an actual example. FIG. 1 shows the general outline of the present invention. Structure 101 to be detected, conductive resin patterns 102a to 102e, electrodes 103a to 103e, observation unit 104, wireless base station 105, network 106, structure monitoring server 107, mobile browser terminal base station 108, browser function Mobile phone 109 with a mobile phone.
[0015]
Here, the structure 101 to be detected is set as the inner wall surface of the tunnel. However, the detection target of the present embodiment is not limited to this, and may be a steep slope near a private house, a cliff beside a road, an expressway, a building, or the like. Buildings, as well as structures such as airplanes, ships, and various types of land transportation are also detected. In particular, abnormalities are likely to occur in the joints of the structural materials, so abnormalities in such portions are detected in real time for 24 hours.
[0016]
The conductive resin patterns 102a to 102e are formed in a linear shape, and are formed in close contact with the structure 101. The method of forming the conductive pattern will be described later in detail.
[0017]
The electrodes 103a to 103e are connected to a conductive resin pattern 202 formed on the surface 201 of the structure by a flex printed circuit board 205 as shown in FIG. It is formed by a method of melting a metal such as an adhesive or solder by applying heat, a method of mechanically applying pressure with a plastic metal interposed, or the like. FIG. 2 shows only the junction cross section of the electrode 103a, but the other electrodes 103b to 103e are similarly connected by the same flex printed circuit board, are grouped into a cable having a plurality of pins, and each electrode is electrically conductive. It serves to connect the patterns 102a to 102e of the conductive resin and the observation unit 104. The extraction electrode of the pattern of the conductive substance formed on the structure may be formed as a thin film such as by sputtering in the case of joining plates of a small structure.
[0018]
The observation unit 104 will be described with reference to the internal configuration block diagram shown in FIG. The observation unit 104 includes a multiplexer unit 301, a resistance value measurement unit 302, a temperature compensation unit 303, a data comparison unit 304, a threshold setting storage unit 305, and a wireless communication unit 306. The multiplexer unit 301 selects one of the conductive resin patterns 102a to 102e as a measurement target. The resistance measuring unit 302 measures the resistance value of the selected conductive pattern through an electrode corresponding to the selected conductive pattern. The temperature compensator 303 corrects the resistance value measured based on the temperature measured by the temperature sensor 307. The data comparison unit 304 compares the corrected resistance value with the value set and stored in the threshold setting storage unit 305 in advance. Here, if the measured value exceeds the threshold, a notification signal is transmitted to the wireless base station 105 by the wireless communication unit 306. The measured data, the corrected data, and the log of the notification signal transmission are recorded and stored in the data storage unit 307. In addition, a threshold value can be set from the outside via the wireless communication unit 306, and a record stored in the data storage unit 307 can be read.
[0019]
The wireless base station 105 is a communication facility for wirelessly communicating with the observation unit 104, and can be connected to the network 106 via the wireless base station. Here, the observation unit 104 and the structure monitoring server 107 are connected wirelessly, but are not limited to wireless, and may be optical fibers or electric wires as necessary. The network 106 is connected to a structure monitoring server 107 and a mobile browser terminal base station 108 which receive observation values of the structure and notification signals from the observation unit. The structure monitoring server 107 has a function of making a call connection to the mobile phone with browser function 109 via the browser terminal base station 108 as needed in an emergency, and automatically transmitting notification information. The notification function will be described later in detail.
[0020]
FIG. 4 is a flowchart illustrating a method for forming a pattern made of a conductive resin. First, in a basement processing step 401, basement processing is performed on the surface of a structure such as a wall surface or a cliff surface of a tunnel that may collapse. This is a process of cleaning the surface of the structure and applying a waterproof resin or the like. Next, in an insulating layer forming step 402, an insulating layer is formed by applying an insulating paint or the like. Further, in a first conductive pattern forming step 403, a pattern mold is arranged, a portion other than the application surface is masked, and a first conductive pattern is formed by applying a conductive resin. FIG. 5 is a diagram showing a pattern type (stencil). In this example, a portion 502 is missing from a mold 501 and a conductive resin is supplied to this portion.
[0021]
Next, in a second insulating layer forming step 404, an insulating layer is formed on the first conductive pattern by also applying an insulating paint. Then, in a second conductive pattern forming step 405, a pattern mold is arranged in the same manner as the first conductive pattern, portions other than the application surface are masked, and formed by applying a conductive resin. Further, in a third insulating layer forming step 406, an insulating layer is formed thereon. The surface coat layer forming step 407 applies an ultraviolet blocking resin or the like when the construction surface of the structure is outdoors where sunlight or the like is exposed. In this example, the pattern is formed by the coating method. However, the effect is also the same with a printing method such as screen printing. Here, a simple linear shape has been described as an example of construction, but the present invention is not limited to this, and a complicated one-stroke linear pattern as shown in FIG. 6 may be employed.
[0022]
FIG. 7 is a diagram schematically illustrating an example of a pattern formed by the above-described method. 701 is a first conductive layer, 702 is a conductive resin, and 703 is an electrode. 704 is an insulating layer, 705 is a second conductive layer, 706 is a conductive resin, and 707 is an electrode. 708 is an insulating layer. In this construction example, the first layer has linear conductive resin patterns arranged in the vertical direction, and the second layer has linear conductive resin patterns arranged in the horizontal and vertical directions. Here, the construction method in which an insulating layer is formed directly on a structure and then a conductive pattern is formed is used. However, the present invention is not limited to this. A conductive pattern layer is formed in advance on an insulating sheet and this conductive pattern is formed. The formed sheet may be closely connected to the target structure. Here, each electrode may be connected to the observation unit 104 in FIG. 1 by a flexible printed circuit board.
[0023]
The multiplexer of the observation unit connected to the structure selects the necessary conductive resin pattern and measures the resistance value, and if it is broken, accumulates the previously measured resistance value if necessary. It is only necessary to compare it with the resistance value measured in real time. In this case, since there is a vertical direction and a horizontal direction, by processing the change in the resistance value at each position, it is possible to specify the portion where the displacement has occurred in the structural information. Further, since the resistance value of the conductive material changes depending on the temperature, the temperature may be corrected as needed. This can be achieved by installing a temperature sensor on the structure to be detected or the conductive pattern portion, and correcting the temperature of the resistance value by the value of the temperature sensor.
[0024]
Although the embodiment of the construction using the linear conductive patterns has been described in detail up to the previous stage, other types of conductive patterns will be described below. FIG. 8 shows an example in which metal plates are joined by welding. Reference numeral 801 denotes a metal plate, 802 denotes a welded portion, 803 denotes an insulating layer formed on the surface of the metal plate (including the welded portion), 804 denotes a conductor pattern layer, and 805 denotes a conductive pattern layer. Is a protective layer. Usually, the force metal plate is uniform, but the welded portion is not uniform, so that the welded portion is stressed or weak in strength. FIG. 9 shows a welded portion 902 showing a strip-shaped conductive pattern layer (804 in FIG. 8) having a steep portion formed at the welded portion of the structure at that time. A strip-shaped conductive pattern 903 is generated so as to straddle the welded portion 802 corresponding to the portion shown in FIG. In order to increase the sensitivity of the welded portion 802, the conductive pattern 803 has a sharply changing sectional area at the portion 802. As shown in FIG. 9, adopting a pattern in which a plurality of steep portions having different cross-sectional areas are formed is effective in a case where a portion where stress is concentrated over a relatively wide area such as a welded portion.
[0025]
The aforementioned joints were welded, but when joining with screws or rivets or welding, if a conductive pattern is formed across both the structure and the screws, rivets and welds, loosening and stress concentration of the screws and rivets Also in the case of detecting deterioration, if a steep part whose cross-sectional area is changed is formed in the same manner, an abnormality can be detected with high sensitivity as described above.
[0026]
Here, the description is continued by returning to the system for detecting the inner wall surface of the tunnel having the configuration shown in FIG. A method of accessing the structure monitoring server 107 from the mobile browser terminal 109 and acquiring site information will be described. FIG. 11 is a flowchart of the authentication when the mobile browser terminal accesses the structure monitoring server. In an access request step 1101, an access request is first issued from the mobile browser terminal to the structure monitoring server, and in an authentication step 1102 using a terminal ID, it is authenticated whether or not access is possible by the terminal ID of the mobile browser terminal that has requested access. This terminal ID may be registered in the structure monitoring server only for the ID for which access is permitted. If the authentication is OK, in the access step 1103, the portable browser terminal accesses the structure monitoring server.
[0027]
Next, FIGS. 12 to 14 show screens at the time of access. Here, the mobile browser terminal 109 shown in FIG. 1 connects to the structure monitoring server 107 via the mobile browser terminal base station 108, and further stores the data stored in the data storage unit of the observation unit 104 through the wireless base station 105. browse. Alternatively, data stored in the structure monitoring server may be viewed. FIG. 12 shows a site management menu in which a site to be viewed is selected. Here, XX road # 128 of G03 is selected. FIG. 13 shows a screen of the selected result, which is a screen for selecting either the past log or the current situation. Here, the screen on which the current situation is selected is shown in FIG. 14, in which the resistance value of each linear conductive resin is displayed. The values in parentheses are normal values for comparison. Here, "no abnormality" is displayed because there is no abnormality.
[0028]
Next, a description will be given of a method of transmitting an abnormal state by e-mail to a portable browser terminal of a person in charge of management when an abnormality occurs in a structure. FIG. 15 is a flowchart of abnormality detection in the data comparison unit 304 of the observation unit. In each conductive wire resistance value measuring step 1501, each conductive resin is selected by a multiplexer and the resistance value is measured. Next, in a disconnection determination step 1502, it is determined whether or not there is a disconnection based on the measurement result of step 1501. Abnormal processing is performed when there is a disconnection. In step 1503, a threshold value of the resistance value of the corresponding channel is fetched from the threshold value setting storage unit 305. In the threshold value determination step 1504, the measured resistance value is compared with the measured resistance value, and if it exceeds the threshold value, abnormal processing is performed.
[0029]
FIG. 16 shows the flow of the abnormality processing. When an abnormality is detected by the observation unit, the abnormality is transmitted to the structure monitoring server from the wireless communication unit of the observation unit in the abnormal state transmission step 1601. Next, in a management person terminal search processing step 1602, the structure monitoring server searches the terminal of the person in charge of the management of the abnormal part. In the mail editing processing step 1603, the processing for editing the abnormal situation and the transmission address is performed, and the abnormal situation mail is transmitted to the corresponding terminal. FIG. 17 shows an example of the abnormality notification mail. If the past log and the current status at the lower part are selected, a more detailed status can be viewed.
[0030]
Next, a case where the abnormality detection portion is a rotating shaft of a car, a train, or the like will be described. FIG. 18 is a schematic block diagram thereof, wherein 1801 is a rotating shaft, 1702 is a pattern portion made of an electrically conductive substance provided on the rotating shaft, and 1803 is a detection processing unit attached to a rotating body including an antenna unit. Reference numeral 1804 denotes an antenna unit of the abnormality monitoring unit, which transmits a resistance change (including a disconnection) of 1802 from 1803 to 1804 and detects the rotation axis abnormality by the detection unit. FIG. 19 shows a detection processing unit 1803, which includes an antenna, a processing unit, and a detection unit. The antenna unit, which is supplied from the outside with a high frequency (electromagnetic wave), converts the high frequency to a required transmission current, and A current is supplied to the detection unit to detect an abnormal resistance value or a disconnection. When there is an abnormality, the antenna notifies the abnormality monitoring unit of the abnormal state. FIG. 20 is a view for explaining a case where the screw is actually applied to a rotating body. The rotating body 2002 is fixed to the flange of the rotating body 2001 by a screw 2003. If the screw is loosened, it is very dangerous. A tape 2004 including a conductor wiring pattern is passed over four screws and is closely attached to the rotating body of the 2004. Reference numeral 2005 denotes a "1803 detection" processing unit shown in FIG. Here, non-contact communication by electromagnetic induction is performed, but the present invention is not limited to this, and non-contact communication such as optical communication and magnetic communication may be used according to the purpose.
[0031]
【The invention's effect】
According to the present invention, with a simple construction method of forming a conductive pattern on the surface of a structure with a conductive resin, a danger due to a change in the structure is monitored in real time for 24 hours, and a structure monitoring server connected to a network is used. It is possible to promptly notify the manager of the relevant structure by browsing various state information as needed and transmitting an abnormality to the portable browser terminal as an e-mail when there is an abnormality.
[0032]
According to another aspect of the present invention, an abnormal state of a movable portion that moves independently of a main body such as a rotating body such as an axle is stopped for 24 hours in real time without performing operations such as non-destructive inspection by suspending operation. It becomes possible to monitor. Since an abnormality can be immediately notified when an abnormal state occurs, there is an effect that even if an abnormality occurs, it is possible to respond immediately and prevent an accident.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an outline of the present invention. FIG. 2 is an electrode. FIG. 3 is a block diagram showing an internal configuration of an observation unit. FIG. 4 is a flowchart for explaining a pattern forming method. FIG. 5 is a pattern type (stencil).
FIG. 6 is a linear pattern drawn with one stroke. FIG. 7 is an example of a multi-layered pattern. FIG. 8 is a schematic diagram of detection of a welded portion. FIG. 9 is a band-shaped conductive pattern having a steep portion. FIG. Patterns formed individually [FIG. 11] Authentication flowchart [FIG. 12] Situation browsing screen Menu [FIG. 13] Situation browsing screen Selection result [FIG. 14] Situation browsing screen Current situation display [FIG. 15] Abnormality detection flowchart [FIG. 16] ] Flow of abnormality processing [Fig. 17] Example of abnormality mail [Fig. 18] Schematic diagram of abnormality detection of rotating shaft [Fig. 19] Abnormal state detection processing unit [Fig. 20] Example of abnormality detection of screw fastening rotating body