JP2010078370A - 疲労損傷監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の高い健全性評価を簡易かつ小型の装置で行うことができる、建築物の疲労損傷監視装置を提供すること。
【解決手段】建築物の疲労損傷監視装置１０は、疲労損傷の評価対象となる建築物に取り付けられる装置であって、建築物の変位を測定する変位センサ１３と、建築物の疲労損傷値を記憶する記憶部１４と、変位センサ１３にて測定された変位に基づいて疲労損傷値を算定し、当該算定した疲労損傷値を記憶部１４に記憶させる算定部１８ａと、記憶部１４に記憶された疲労損傷値を疲労損傷評価装置２０に出力する送受信部１５とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、建築物の疲労損傷の監視を行う疲労損傷監視装置に関する。

従来、各種の建築物の健全性監視（ヘルスモニタリング）を行うため、様々な装置が提案されている。例えば、建築物の所定位置に設置した最大値記憶型センサと、この最大値記憶型センサに接続されたＲＦセンサタグを備える建築物の状態検査システムが提案されている。このシステムでは、最大値記憶型センサを用いて変位や歪みを測定し、これら変位や歪みをＲＦセンサタグが取得し、このＲＦセンサタグにおいて、現時点における建築物の状態量の最大値と建築物の状態量の許容値とを比較して、建築物の健全性を評価していた（例えば特許文献１参照。特に健全性評価方法は段落００１２参照）。

また、建築物に加速度センサを設置し、このセンサで計測した加速度を、当該センサと同一基板上のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）で加速度のゼロクロス点数、加速度最大値、及び振幅累積値に変換し、これら変換後の各値を、中継局を介して親局に送信するシステムが開示されている（例えば非特許文献１参照）。さらに、この非特許文献１に記載のシステムによれば、計測データの加速度最大値等の損傷指標への変換を加速度センサの内部で行うことで、加速度センサから外部装置へのデータ転送量を低減することが可能となっている。

特開２００５−２０７８６７号公報 圓幸史朗、池ヶ谷靖、中村充、柳瀬高仁、「スマートセンサと無線ネットワークを用いた構造ヘルスモニタリングシステムの開発」、日本地震工学会論文集、第７巻、第６号、２００７

ここで、建築物の健全性評価においては、建築物の疲労と損傷の両側面を評価することが好ましい。しかしながら、特許文献１に記載のシステムでは、現時点における建築物の状態量の最大値のみを用いて建築物の健全性を評価していたので、建築物の損傷をある程度は評価できるものの、繰り返し応力等による建築物の疲労を評価することはできず、信頼性の高い健全性評価を行うことはできなかった。

一方、非特許文献１に記載のシステムによれば、加速度最大値に加えて振幅累積値を用いて建築物の健全性を評価していたので、建築物の疲労についてもある程度の評価を行うことが可能となる。しかしながら、この非特許文献１に記載のシステムでは、加速度最大値や振幅累積値を単に個別的に取り扱っており、疲労と損傷を統合した総合的な評価は行っていなかったので、依然として信頼性に欠けるものであった。

また、信頼性の高い健全性評価を行うためには、センサのサンプリング周期を短くすることが好ましく、センサによって多量のデータが取得されることになる。このため、非特許文献１に記載されているように、単に損傷指標への変換を加速度センサの内部で行うこととしても、加速度センサの内部に多量のデータを記憶する記憶領域を確保する必要が生じることには変わりがなく、建築物の健全性を長期間に渡って評価するためには、加速度センサが大型化するといった問題が生じる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、信頼性の高い健全性評価を簡易かつ小型の装置で行うことができる、建築物の疲労損傷監視装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の建築物の疲労損傷監視装置は、疲労損傷の評価対象となる建築物に取り付けられる装置であって、前記建築物の変位を測定する変位測定手段と、前記建築物の疲労損傷値を記憶する記憶手段と、前記変位測定手段にて測定された変位に基づいて前記疲労損傷値を算定し、当該算定した疲労損傷値を前記記憶手段に記憶させる算定手段と、前記記憶手段に記憶された前記疲労損傷値を所定の外部機器に出力する出力手段とを備えることを特徴とする。

請求項２に記載の建築物の疲労損傷監視装置は、請求項１に記載の建築物の疲労損傷監視装置において、前記記憶手段は、変位累積値及び変位最大値を記憶し、前記算定手段は、前記変位測定手段にて測定された変位に基づいて前記変位累積値、前記変位最大値、及び前記疲労損傷値を算定し、当該算定した変位累積値、変位最大値、及び疲労損傷値を前記記憶手段に記憶させ、前記出力手段は、前記記憶手段に記憶された前記変位累積値、前記変位最大値、及び前記疲労損傷値を前記外部機器に出力することを特徴とする。

請求項３に記載の建築物の疲労損傷監視装置は、請求項１又は２に記載の建築物の疲労損傷監視装置において、前記記憶手段は、前記変位測定手段にて測定された変位を記憶し、前記算定手段は、前記変位測定手段にて測定された変位に基づく算定を行った後、当該算定に用いた変位を前記記憶手段から消去することを特徴とする。

請求項４に記載の建築物の疲労損傷監視装置は、請求項１から３のいずれか一項に記載の建築物の疲労損傷監視装置において、前記出力手段は、無線通信手段であることを特徴とする。

請求項１に記載の建築物の疲労損傷監視装置によれば、疲労損傷値を算定して外部機器に出力するので、この疲労損傷値を用いて、疲労と損傷を統合した総合的な評価を行うことが可能となり、建築物の健全性評価の信頼性を向上させることが可能となる。

また、請求項２に記載の建築物の疲労損傷監視装置によれば、疲労損傷値に加えて、変位累積値及び変位最大値を算定して外部機器に出力するので、疲労損傷値に併せて変位累積値及び変位最大値を用いて建築物の健全性評価を行うことが可能となり、一層信頼性の高い健全性評価を行うことが可能となる。

また、請求項３に記載の建築物の疲労損傷監視装置によれば、変位測定手段にて測定された変位に基づく算定を行った後、当該算定に用いた変位を記憶手段から消去するので、疲労損傷監視装置における記憶容量を低減できるため、疲労損傷監視装置の小型化や低コスト化を図ることができ、また外部機器へのデータ通信量を削減することで、データ通信に要する電力や時間を低減できる。

また、請求項４に記載の建築物の疲労損傷監視装置によれば、出力手段を無線通信手段としたので、例えば疲労損傷監視装置を評価対象となる建築物に設置した後、この疲労損傷監視装置の周囲を仕上げ材等で覆うことで当該疲労損傷監視装置への直接的なアクセスが困難になった場合であっても、疲労損傷値等を容易に取得することが可能となる。

〔実施の形態〕
以下に添付図面を参照して、この発明に係る建築物の疲労損傷監視装置の一実施の形態を詳細に説明する。ただし、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（構成）
最初に、本実施の形態に係る疲労損傷監視システムの構成について説明する。図１は本実施の形態に係る疲労損傷監視システムを模式的に示す説明図である。この疲労損傷監視システム１は、疲労損傷監視装置１０と疲労損傷評価装置２０を備えて構成されている。

疲労損傷監視装置１０は、疲労損傷の評価対象となる建築物に取り付けられ、この建築物における各種のデータの測定から解析までを行う。建築物の具体的種類は任意であるが、ここでは、免震装置を備える建築物を対象とし、この免震装置のダンパー１００に疲労損傷監視装置１０が取り付けられているものとする。このように免震装置や制振装置が取り付けられた建築物においては、これら免震装置や制振装置のダンパー１００に荷重が集中する構造となっているため、これらダンパー１００の疲労損傷を監視することにより、建築物の健全性を確実に効率よく評価することが可能となる。

一方、疲労損傷評価装置２０は、疲労損傷監視装置１０から出力された各種のデータに基づいて、建築物の疲労損傷を評価する。

（構成−疲労損傷監視装置）
図２は、疲労損傷監視装置１０と疲労損傷評価装置２０を機能概念的に示すブロック図である。疲労損傷監視装置１０は、センサモジュール１１とデータ収集モジュール１２を備えて構成されている。これらセンサモジュール１１とデータ収集モジュール１２は、相互に同一の筐体に収容されており、内部バスにて電気的に接続されてスマートセンサを構成する。ただし、これらセンサモジュール１１とデータ収集モジュール１２を相互に分離した上で有線又は無線にて相互に接続し、センサモジュール１１のみをダンパー１００に取り付けてもよい。

（構成−疲労損傷監視装置−センサモジュール）
まず、センサモジュール１１の構成について説明する。このセンサモジュール１１は、具体的には変位センサ１３を備える。この変位センサ１３は、建築物の変位（免震装置のダンパー１００の走行距離）を測定する変位測定手段であり、例えば、歪みセンサ、接触式変位センサ、超音波式変位センサ、光変位センサ、あるいはポテンショメータを用いることができる。なお、本実施の形態では、変位センサ１３にて測定された変位に基づいて地震による加速度を算定することとしているが、加速度センサを別途設けてもよく、あるいは、センサモジュール１１には、これら歪み及び加速度以外の物理量を測定するセンサを付加してもよく、例えば温度センサを設けてもよい。

（構成−疲労損傷監視装置−データ収集モジュール）
次に、データ収集モジュール１２の構成について説明する。このデータ収集モジュール１２は、記憶部１４、送受信部１５、電源部１６、計時部１７、及び制御部１８を備える。

記憶部１４は、センサモジュール１１にて測定された変位、変位最大値、及び疲労損傷値の如き各種のデータを記憶する記憶手段であり、その具体的構成は任意であるが、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリを用いて構成される。ここでは、記憶部１４の記憶領域として、第１記憶領域と第２記憶領域を設けており、第１記憶領域には疲労損傷データ（変位累積値、変位最大値、及び疲労損傷値）を記憶し、第２記憶領域には時刻歴データ（変位を、その測定時刻と対応付けたデータ）を記憶する。また、記憶部１４は、疲労損傷監視装置１０を一意に識別するための識別情報、時刻歴データの記憶の要否を特定するための時刻歴記憶フラグ、及び疲労設計曲線を記憶する。識別情報及び疲労設計曲線は任意の方法で記憶部１４に予め記憶され、時刻歴記憶フラグは後述する時刻歴記憶開始処理で設定される。

送受信部１５は、疲労損傷評価装置２０からの送信要求信号を受信し、疲労損傷評価装置２０に対して記憶部１４に記憶されたデータを送信するものであって、特許請求の範囲における出力手段に対応する。この送受信部１５は、疲労損傷評価装置２０との間で有線にて通信を行う有線通信手段として構成することもできるが、ここでは、疲労損傷評価装置２０との有線接続が困難な環境下で遠隔的に送受信を行うことを想定しているため、送受信部１５は無線通信を行う無線通信手段として構成されている。この無線通信手段としての送受信部１５の具体的構成は任意であるが、例えば、図示しない送受信変換部及びアンテナを備えて構成されている。

電源部１６は、データ収集モジュール１２の各部に電力を供給する電源手段である。この電源部１６は、商用電源から電力を受電してデータ収集モジュール１２の各部に配電する受配電手段として構成することもできるが、ここでは、商用電源が存在しない環境下で疲労損傷監視装置１０を使用することを想定しているため、電源部１６として、例えばボタン型のリチウム電池が採用されている。

計時部１７は、現在の時刻情報を公知の方法で取得して制御部１８に出力する計時手段である。

制御部１８は、データ収集モジュール１２の各部を制御する制御手段であり、例えば、ＣＰＵと、このＣＰＵ上で解析実行される各種のプログラムにより構成される（制御部２５において同じ）。この制御部１８は、機能概念的に算定部１８ａを備える。この算定部１８ａは、特許請求の範囲における算定手段に対応するものであり、その具体的機能については後述する。この算定部１８ａは、疲労損傷監視プログラムをネットワークや任意の記憶媒体を介してデータ収集モジュール１２にインストールすることにより構成される。

（構成−疲労損傷評価装置）
次に、疲労損傷評価装置２０の構成について説明する。図２に示すように、疲労損傷評価装置２０は、入力部２１、出力部２２、記憶部２３、送受信部２４、及び制御部２５を備える。

入力部２１は、疲労損傷評価装置２０に対する任意の情報を入力するための入力手段であり、例えば、図示しないキーボードやマウスによって構成されている。

出力部２２は、疲労損傷評価装置２０から任意の情報を出力するための出力手段であり、例えば、図示しないディスプレイやスピーカによって構成されている。

記憶部２３は、データ収集モジュール１２から送信されたデータを記憶する記憶手段であり、その具体的構成は任意であるが、例えばＨＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ）の如き不揮発性記憶媒体を用いて構成される。

送受信部２４は、データ収集モジュール１２に対して送信要求信号を送信し、疲労損傷評価装置２０から送信されたデータを受信する送受信手段である。この送受信部２４は、データ収集モジュール１２の送受信部１５と同様に、有線にて通信を行う有線通信手段として構成することもできるが、ここでは、無線通信を行う無線通信手段として構成されており、例えば、図示しない送受信変換部及びアンテナを備えて構成されている。

制御部２５は、疲労損傷評価装置２０の各部を制御する制御手段である。この制御部２５は、機能概念的に健全性評価部２５ａを備える。この健全性評価部２５ａの具体的機能については後述する。この健全性評価部２５ａは、健全性評価プログラムをネットワークや任意の記憶媒体を介して疲労損傷評価装置２０にインストールすることにより構成される。なお、このデータ収集モジュール１２は、実際には公知のパーソナルコンピュータを用いて構成することができる。

（処理）
次に、このように構成された疲労損傷監視システム１における疲労損傷監視処理について説明する。この疲労損傷監視処理は、リセット処理、時刻歴記憶開始処理、疲労損傷データ取得処理、疲労損傷データ送信要求処理、及び時刻歴データ送信要求処理に大別される。

（処理−リセット処理）
最初に、リセット処理について説明する。このリセット処理は、疲労損傷監視装置１０の設置後に行われる処理であって、疲労損傷評価装置２０からの指示により疲労損傷監視装置１０をリセット（初期化）する処理である。このリセット処理のフローチャートを図３に示す。管理者は、疲労損傷評価装置２０を疲労損傷監視装置１０に対する通信範囲内に配置し（以降の他の処理においても同じ）、入力部２１を介した所定方法によりリセットを指示する。疲労損傷評価装置２０の制御部２５は、所定形式のリセット信号を送受信部２４を介して疲労損傷監視装置１０に無線送信する（ＳＡ１）。このリセット信号には、リセット対象とする疲労損傷監視装置１０の識別情報と、現在時刻を示す時刻データを含める。例えば、識別情報は、管理者が入力部２１を介して入力してもよく、あるいは記憶部２３に予め記憶させておいた各疲労損傷監視装置１０の識別情報の中から所望の識別情報を管理者が入力部２１を介して選択するようにしてもよい（以降の他の処理においても同じ）。時刻データは、疲労損傷評価装置２０の図示しない内部時計から取得することができる。

疲労損傷監視装置１０の制御部１８は、リセット信号を送受信部１５を介して受信すると（ＳＡ２、Ｙｅｓ）、このリセット信号に含まれる識別情報が記憶部１４に記憶された識別情報に合致するか否かを判定し（ＳＡ３）、合致しない場合には（ＳＡ３，Ｎｏ）、何ら処理を行うことなくリセット処理を終了し、合致する場合には（ＳＡ３，Ｙｅｓ）、記憶部１４の第１記憶領域及び第２記憶領域をクリアすると共に、リセット信号に含まれる時刻データに基づいて計時部１７の時刻を修正した後（ＳＡ４）、記憶部１４に記憶された識別情報を含んだ所定形式のリセット完了信号を送受信部１５を介して発信する（ＳＡ５）。

疲労損傷評価装置２０の制御部２５は、リセット信号に含めたものと同一の識別情報を含んだリセット完了信号の受信を確認し（ＳＡ６）、リセット信号の送信から所定時間以上経過しても、当該リセット完了信号を受信しない場合には（ＳＡ６、Ｎｏ）（ＳＡ７、Ｙｅｓ）、エラー出力を出力部２２を介して行うことで（ＳＡ８）、管理者に異常発生を報知する。一方、所定時間以上経過する前にリセット完了信号を送受信部２４を介して受信した場合（ＳＡ６、Ｙｅｓ）、リセット処理を終了する。

（処理−時刻歴記憶開始処理）
次に、時刻歴記憶開始処理について説明する。この時刻歴記憶開始処理は、疲労損傷評価装置２０からの指示により疲労損傷監視装置１０における時刻歴データの記憶を開始させる処理である。この時刻歴記憶開始処理のフローチャートを図４に示す。管理者は、疲労損傷評価装置２０の入力部２１を介した所定方法により時刻歴データの記憶開始を指示する。疲労損傷評価装置２０の制御部２５は、所定形式の時刻歴記憶要求信号を送受信部２４を介して疲労損傷監視装置１０に無線送信する（ＳＢ１）。この時刻歴記憶要求信号には、リセット処理と同様に、時刻歴データの記憶開始の指示対象とする疲労損傷監視装置１０の識別情報を含める。

疲労損傷監視装置１０の制御部１８は、時刻歴記憶要求信号を送受信部１５を介して受信すると（ＳＢ２、Ｙｅｓ）、リセット処理と同様に識別情報の合致を確認した後（ＳＢ３）、時刻歴記憶フラグが既に記憶部１４に設定されているか否かを判定し（ＳＢ４）、既に設定されている場合には（ＳＢ４、Ｙｅｓ）、何ら処理を行うことなくリセット処理を終了し、未だ設定されていない場合には（ＳＢ４、Ｎｏ）、記憶部１４の第２記憶領域をクリアすると共に、この第２記憶領域にヘッダ情報を記憶させる（ＳＢ５）。このヘッダ情報としては、例えば、計時部１７から取得した現在時刻を時刻歴データの記憶開始時間として含めたり、時刻歴データのサンプリング間隔ΔＴを含めることができる。次いで、制御部１８は、記憶部１４に時刻歴記憶フラグを設定し（ＳＢ６）、記憶部１４に記憶された識別情報を含んだ所定形式の時刻歴記憶開始完了信号を送受信部１５を介して発信する（ＳＢ７）。

疲労損傷評価装置２０の制御部２５は、時刻歴記憶要求信号に含めたものと同一の識別情報を含んだ時刻歴記憶開始完了信号の受信を確認し（ＳＢ８）、時刻歴記憶要求信号の送信から所定時間以上経過しても、当該時刻歴記憶開始完了信号を受信しない場合には（ＳＢ８、Ｎｏ）（ＳＢ９、Ｙｅｓ）、エラー出力を出力部２２を介して行うことで（ＳＢ１０）、管理者に異常発生を報知する。一方、所定時間以上経過する前に時刻歴記憶開始完了信号を送受信部２４を介して受信した場合（ＳＢ８、Ｙｅｓ）、時刻歴記憶開始処理を終了する。

（処理−疲労損傷データ取得処理）
次に、疲労損傷データ取得処理について説明する。この疲労損傷データ取得処理は、疲労損傷監視装置１０において各種のデータの収集及び算定を行う処理である。この疲労損傷データ取得処理のフローチャートを図５に示す。この処理では、所定のサンプリング間隔Ｔ(例えば１００Hzや２００Hｚ）による割り込み処理によって疲労損傷データの記憶を行い、所定のサンプリング間隔ΔＴ（＜Ｔ）による割り込み処理によって時刻歴データの記憶を行う。ただし、時刻歴データの記憶は、上述した時刻歴記憶開始処理によって記憶部１４に時刻歴記憶フラグが設定されている場合にのみ実行される。

具体的には、算定部１８ａは、サンプリング間隔ΔＴの到来の有無を監視し（ＳＣ１）、サンプリング間隔ΔＴが到来した場合には（ＳＣ１、Ｙｅｓ）、センサモジュール１１の変位センサ１３からの出力値（例えば１６ｂｉｔの電圧値）を取得する（ＳＣ２）。次いで、算定部１８ａは、記憶部１４に時刻歴記憶フラグが設定されているか否かを判定し（ＳＣ３）、設定されていない場合には（ＳＣ３、Ｎｏ）、ＳＣ２で取得した出力値に基づいて疲労損傷データを所定方法にて算定する（ＳＣ４）。

例えば、算定部１８ａは、変位センサ１３からの出力値に所定の校正値を乗ずることで、当該出力値を物理量（すなわち免震装置のダンパー１００の走行距離＝変位）に変換して変位を得る。また、算定部１８ａは、当該取得した変位を、その時点において記憶部１４の第１記憶領域に記憶されている変位累積値に加算することで、変位累積値を更新する（第１回目の処理では当該取得した変位を変位累積値とする）。また、算定部１８ａは、当該取得した変位を、その時点において第１記憶領域に記憶されている変位最大値と比較し、当該取得した変位が変位最大値より大きい場合には、当該取得した変位で変位最大値を上書きすることで、変位最大値を更新する。なお、変位最大値としては、変位ゼロを基準としてプラス側の最大値とマイナス側の最大値を取得する。

さらに、算定部１８ａは、当該取得した変位に基づいて疲労損傷値を算定する。ここで、疲労損傷値とは、評価対象の疲労と損傷を統合した総合的な評価指標であり、例えば、マイナー則（累積損傷則：Ｍｉｎｅｒ’ｓ Ｒｕｌｅ）によって算定する。マイナー則とは、金属部材の疲労損傷を評価する手法の一つであり、一定振幅の繰り返し荷重下での疲労試験の結果を元に、評価対象（ここではダンパー１００）の歪み振幅と損傷に至るまでの加力回数との関係を示す疲労曲線を予め求め、この疲労曲線を用いて、実際に生ずる変動歪み振幅に対する累積的な疲労損傷を評価する手法である。例えば、繰り返し歪み振幅εと、評価対象が損傷する疲労寿命回数Ｎを用いた場合、疲労設計曲線は図６に示すように表され、この関係式はｂ＝ｌｏｇ（ε＋Ｎ^ａ）となる。ここで、図６におけるε_０は疲労損傷に寄与する歪み振幅の下限値であり、この下限値以下の歪み振幅については疲労照査の必要がないことを示す。また、疲労損傷値Ｄは、各歪み振幅ε_ｉの繰り返し回数ｎ_ｉを以下の式で累積することで算出される。ここで、Ｎ_ｉは歪み振幅ε_ｉでの疲労寿命回数である。
Ｄ＝Σ（ｎ_ｉ／Ｎ_ｉ）・・・式（１）

より具体的には、算定部１８ａは、変位センサ１３からの出力値に基づいて取得した変位が、予め決定された歪み振幅の下限値ε_０以下であるか否かを判定し、下限値ε_０以下である場合には、当該取得した変位に基づく疲労損傷値の算出は行わず、下限値ε_０を超える場合には、当該取得した変位に基づいて疲労損傷値の算出を行う。この算出や更新では、当該取得した変位（マイナー則における歪み振幅）と、記憶部１４に予め記憶された疲労設計曲線とに基づいて、式（１）におけるｎ_ｉ／Ｎ_ｉを算定し、このｎ_ｉ／Ｎ_ｉをＳＣ４を繰り返す毎に累積することで、式（１）における疲労損傷値Ｄを算出する。ここで、算定部１８ａは、疲労損傷データを記憶部１４の第１記憶領域に記憶する際、当該疲労損傷データの算定に使用した変位センサ１３からの出力値や当該出力値に基づいて取得した変位については、記憶部１４に記憶させることなく消去する（あるいは、一時的に記憶させた後、疲労損傷データの算定後に消去する）。

算定部１８ａは、このように算定した各種の疲労損傷データを、記憶部１４の記憶領域１に記憶する（ＳＣ６）。ただし、ここでは疲労損傷データの記憶をサンプリング間隔Ｔで行うこととしているので、算定部１８ａは、当該サンプリング間隔Ｔの到来有無を判定し（ＳＣ５）、サンプリング間隔Ｔが到来した場合にのみ（ＳＣ５、Ｙｅｓ）、疲労損傷データの記憶を行う。以降、これらＳＣ１からＳＣ６を繰り返し、サンプリング間隔Ｔが到来する毎に、疲労損傷データが記憶部１４に記憶される。

この疲労損傷データの記憶は、第１記憶領域の先頭レコードから順に行い、第１記憶領域の最後尾レコードへの記憶が終了した後には、再び先頭レコードに戻って上書きを行う。また、第１記憶領域には所定のヘッダ情報を付加することができ、このヘッダ情報はＳＣ６を行う毎に必要に応じて更新することができる。このヘッダ情報としては、例えば、その時点において最後に疲労損傷データを記憶させたレコードのアドレス、当該最後の疲労損傷データを記憶させた時刻、及び記憶部１４に記憶させた識別情報を含めることができる。最後に疲労損傷データを記憶させたレコードのアドレスは、次に疲労損傷データを記憶させる際において記憶位置を特定するために参照される。最後の疲労損傷データを記憶させた時刻は、計時部１７から取得した時刻を記憶する。識別情報は、疲労損傷データの取得元を疲労損傷評価装置２０において特定する際に参照される。

一方、算定部１８ａは、図５のＳＣ３において時刻歴記憶フラグが設定されていると判定した場合（ＳＣ３、Ｙｅｓ）、時刻歴データを記憶部１４の第２記憶領域に記憶する（ＳＣ７）。具体的には、ＳＣ４と同様に、変位センサ１３からの出力値に基づいて取得した変位と、計時部１７から取得した現在時刻とを、相互に対応付けて第２記憶領域に記憶する。この記憶は、第２記憶領域の先頭から行うが、第２記憶領域が一杯になった場合には（ＳＣ８、Ｙｅｓ）、時刻歴データを上書きすることなく、記憶部１４の時刻歴記憶フラグをＯＦＦにすることによってその後の時刻歴データの記憶を停止し（ＳＣ９）、ＳＣ４に移行する。

（処理−疲労損傷データ送信要求処理）
次に、疲労損傷データ送信要求処理について説明する。この疲労損傷データ送信要求処理は、疲労損傷監視装置１０から疲労損傷評価装置２０に疲労損傷データを送信する処理である。この疲労損傷データ送信要求処理のフローチャートを図７に示す。管理者は、疲労損傷評価装置２０の入力部２１を介した所定方法により疲労損傷データの送信を指示する。疲労損傷評価装置２０の制御部２５は、所定形式の疲労損傷データ送信要求信号を送受信部２４を介して疲労損傷監視装置１０に無線送信する（ＳＤ１）。この疲労損傷データ送信要求信号には、疲労損傷データの送信要求対象とする疲労損傷監視装置１０の識別情報を含める。

疲労損傷監視装置１０の制御部１８は、疲労損傷データ送信要求信号を送受信部１５を介して受信すると（ＳＤ２、Ｙｅｓ）、リセット処理と同様に識別情報の合致を確認した後（ＳＤ３、Ｙｅｓ）、その時点において記憶部１４の第１記憶領域に記憶されている全ての疲労損傷データとヘッダ情報を含んだ疲労損傷データ信号を、送受信部１５を介して疲労損傷評価装置２０に送信する（ＳＤ４）。

疲労損傷評価装置２０の制御部２５は、疲労損傷データ送信要求信号に含めたものと同一の識別情報を含んだ疲労損傷データ信号の受信を確認し（ＳＤ５）、疲労損傷データ送信要求信号の送信から所定時間以上経過しても、当該疲労損傷データ信号を受信しない場合には（ＳＤ５、Ｎｏ）（ＳＤ６、Ｙｅｓ）、エラー出力を出力部２２を介して行うことで（ＳＤ７）、管理者に異常発生を報知する。一方、所定時間以上経過する前に疲労損傷データ信号を送受信部２４を介して受信した場合（ＳＤ５、Ｙｅｓ）、制御部２５は、この疲労損傷データ信号に含まれる疲労損傷データとヘッダ情報を記憶部２３に記憶すると共に、この疲労損傷データを健全性評価部２５ａに出力する。

健全性評価部２５ａは、疲労損傷データに基づいて建築物の健全性を評価する（ＳＤ８）。例えば、変位累積値や変位最大値を記憶部２３に予め記憶させた閾値と比較し、これら変位累積値や変位最大値が閾値を越えている場合には、建築物の健全性が損なわれているものと判定する（変位累積値により疲労判定を行ない、変位最大値による損傷判定を行なう）。あるいは、疲労損傷値を、マイナー則において建築物の寿命を示す基準値（＝１）と比較し、疲労損傷値が基準値に対して所定範囲以内である場合には、建築物の健全性が損なわれているものと判定する。そして健全性評価部２５ａは、建築物の健全性が損なわれているものと判定した場合（ＳＤ９、Ｙｅｓ）、健全性が損なわれている旨の所定の警告出力を出力部２２を介して行うことで、管理者に報知する（ＳＤ１０）。

（処理−時刻歴データ送信要求処理）
最後に、時刻歴データ送信要求処理について説明する。この時刻歴データ送信要求処理は、疲労損傷監視装置１０から疲労損傷評価装置２０に時刻歴データを送信する処理である。この時刻歴データ送信要求処理のフローチャートを図８に示す。ただし、この処理におけるＳＥ１からＳＥ７は、上述した図７のＳＤ１からＳＤ７の説明において、「疲労損傷データ」を「時刻歴データ」に読み替えると共に、「第１記憶領域」を「第２記憶領域」に読み替えたものと同様であるため、その説明を省略する。所定時間以上経過する前に時刻歴データ信号を送受信部２４を介して受信した場合（ＳＥ５、Ｙｅｓ）、制御部２５は、この時刻歴データ信号に含まれる時刻歴データとヘッダ情報を記憶部２３に記憶する（ＳＥ８）。このように記憶された時刻歴データ等は、例えば管理者が建築物の健全性の毀損の進行状態を確認する際に参照される。

（効果）
このように本実施の形態に係る疲労損傷監視装置１０によれば、疲労損傷値を算定して疲労損傷評価装置２０に出力するので、この疲労損傷値を用いて、疲労と損傷を統合した総合的な評価を行うことが可能となり、建築物の健全性評価の信頼性を向上させることが可能となる。

また、疲労損傷値に加えて、変位累積値及び変位最大値を算定して疲労損傷評価装置２０に出力するので、疲労損傷値に併せて変位累積値及び変位最大値を用いて建築物の健全性評価を行うことが可能となり、一層信頼性の高い健全性評価を行うことが可能となる。

また、変位センサ１３にて測定された変位に基づく算定を行った後、当該算定に用いた変位を疲労損傷監視装置１０の記憶部１４から消去するので、疲労損傷監視装置１０における記憶部１４の記憶容量を低減できるため、疲労損傷監視装置１０の小型化や低コスト化を図ることができ、また疲労損傷評価装置２０へのデータ通信量を削減することで、データ通信に要する電力や時間を低減できる。

また、送受信部１５を無線通信手段としたので、例えば疲労損傷監視装置１０を評価対象となる建築物に設置した後、この疲労損傷監視装置１０の周囲を仕上げ材等で覆うことで当該疲労損傷監視装置１０への直接的なアクセスが困難になった場合であっても、疲労損傷値等を容易に取得することが可能となる。

〔実施の形態に対する変形例〕
以上、本発明に係る一実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。

（解決しようとする課題や発明の効果について）
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、前記に記載されていない課題を解決したり、前記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。

（データ収集のトリガについて）
上記実施の形態では、所定のサンプリング間隔に基づいて疲労損傷データや時刻歴データを記憶部１４に記憶させているが、他のトリガに基づいて記憶を行ってもよい。例えば、地震による揺れが検知された場合に、所定時間（例えば数分間）のみ疲労損傷データを記憶部１４に記憶させるようにしてもよく、この場合には、記憶部１４の記憶容量を一層低減できる。地震による揺れは、センサモジュール１１に地震センサを追加してもよいが、変位センサ１３からの出力に基づいて算定された変位を微分することで加速度を算定し、当該算定した加速度に基づいて地震の有無を判定するようにしてもよく、この場合にはセンサの数を低減できる点で好ましい。

（データ出力のトリガについて）
上記実施の形態では、疲労損傷データ送信要求信号を受信した場合や、時刻歴データ要求信号を受信した場合に、疲労損傷データや時刻歴データを疲労損傷監視装置１０から疲労損傷評価装置２０に送信しているが、他のトリガに基づいて送信を行ってもよい。例えば、記憶部１４に疲労損傷値の閾値を予め記憶させておき、疲労損傷値を算定する毎に、当該算定した疲労損傷値を閾値と比較し、疲労損傷値が閾値を超える場合には、疲労損傷監視装置１０が能動的に疲労損傷値を送信するようにしてもよい。この場合には、疲労損傷データ送信要求信号の受信を待つことなく疲労損傷値を送信できるので、建築物の健全性評価を一層迅速に行うことができる。

本発明の実施の形態に係る疲労損傷監視システムを模式的に示す説明図である。 疲労損傷監視装置と疲労損傷評価装置を機能概念的に示すブロック図である。 リセット処理のフローチャートである。 時刻歴記憶開始処理のフローチャートである。 疲労損傷データ取得処理のフローチャートである。 疲労設計曲線を示す図である。 疲労損傷データ送信要求処理のフローチャートである。 時刻歴データ送信要求処理のフローチャートである。

符号の説明

１ 疲労損傷監視システム
１０ 疲労損傷監視装置
１１ センサモジュール
１２ データ収集モジュール
１３ 変位センサ
１４、２３ 記憶部
１５、２４ 送受信部
１６ 電源部
１７ 計時部
１８、２５ 制御部
１８ａ 算定部
２０ 疲労損傷評価装置
２１ 入力部
２２ 出力部
２５ａ 健全性評価部
１００ ダンパー

Claims (4)

1. 疲労損傷の評価対象となる建築物に取り付けられる装置であって、
   前記建築物の変位を測定する変位測定手段と、
   前記建築物の疲労損傷値を記憶する記憶手段と、
   前記変位測定手段にて測定された変位に基づいて前記疲労損傷値を算定し、当該算定した疲労損傷値を前記記憶手段に記憶させる算定手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記疲労損傷値を所定の外部機器に出力する出力手段と、
   を備えることを特徴とする建築物の疲労損傷監視装置。
2. 前記記憶手段は、変位累積値及び変位最大値を記憶し、
   前記算定手段は、前記変位測定手段にて測定された変位に基づいて前記変位累積値、前記変位最大値、及び前記疲労損傷値を算定し、当該算定した変位累積値、変位最大値、及び疲労損傷値を前記記憶手段に記憶させ、
   前記出力手段は、前記記憶手段に記憶された前記変位累積値、前記変位最大値、及び前記疲労損傷値を前記外部機器に出力すること、
   を特徴とする請求項１に記載の建築物の疲労損傷監視装置。
3. 前記記憶手段は、前記変位測定手段にて測定された変位を記憶し、
   前記算定手段は、前記変位測定手段にて測定された変位に基づく算定を行った後、当該算定に用いた変位を前記記憶手段から消去すること、
   を特徴とする請求項１又は２に記載の建築物の疲労損傷監視装置。
4. 前記出力手段は、無線通信手段であること、
   を特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の建築物の疲労損傷監視装置。

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