WO2020110587A1

WO2020110587A1 - 構造物の補修工法選定システム、補修工法選定方法、及び補修工法選定サーバ

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Publication number: WO2020110587A1
Application number: PCT/JP2019/042731
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Inventors: 修平堀田
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Filing date: 2019-10-31
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Abstract

適切な補修工法を選定することができる構造物の補修工法選定システム、補修工法選定方法、及び補修工法選定サーバを提供する。補修後の構造物の評価点を求める補修評価部（１０５）と、構造物の撮影画等及び評価点のデータを有するデータベース（１１０）と、補修対象の対象構造物の撮影画像を取得する画像取得部（１１５）と、撮影画像から損傷を検出する損傷検出部（１２５）と、データベース（１１０）を用いて損傷に類似する類似損傷を抽出する類似損傷抽出部（１３０）と、評価点に基づいて、類似損傷の補修工法を提示する補修工法提示部（１３５）と、を備える構造物の補修工法選定システム（１００）である。また、構造物の補修工法選定システム（１００）を用いた補修工法選定方法、及び、補修工法選定サーバである。

Description

構造物の補修工法選定システム、補修工法選定方法、及び補修工法選定サーバ

　本発明は、構造物の補修工法選定システム、補修工法選定方法、及び補修工法選定サーバに係り、特に、橋梁等の構造物の損傷の状況などから補修工法を選定する補修工法選定システム、補修工法選定方法、及び補修工法選定サーバに関する。

　橋梁等の社会インフラ構造物は、定期的に点検を行う必要がある。橋梁の補修設計においては、これらの点検による損傷の状況及び損傷の原因などから、技術者が補修時期の判断及び補修工法を選定している。

　補修すべき損傷の見極め、適切な補修時期の見極め、適切な補修工法の選定には、高度な技量及び経験が必要であり、検査員（診断員）により結果がばらつくなど、必ずしも適切な補修ができていなかった。また、熟練した技術者の人手不足も適切な補修ができていないことの要因となっていた。また、予算管理の点でも、補修設計時に選定した補修工法と、実際に行う工法とが異なると、予算に乖離が生じ、予算管理ができていなかった。

　補修計画を作成するシステムとして、例えば、下記の特許文献１には、点検結果を入力し、参照構造物の過去の点検結果及び補修結果と比較して対象構造物の補修計画を作成する補修計画立案支援システム、方法及びプログラムが記載されている。これにより、客観的で精度の高い補修計画の立案を効率的に支援することができる。

国際公開第２０１８／０５１５５０号

　しかしながら特許文献１に記載されている補修計画立案支援システム等においては、点検結果情報に類似する参照構造物の補修結果情報を表示しており、過去の補修後の検査結果が反映されていないため、補修後の長期にわたる評価では、適切な補修方法であるかの判定ができていなかった。

　本発明はこのような事情に鑑みてなされ、より適切な補修工法を選定することができる構造物の補修工法選定システム、補修工法選定方法、及び補修工法選定サーバを提供することを目的とする。

　本発明の目的を達成するために、本発明に係る構造物の補修工法選定システムは、構造物の補修後の点検履歴から構造物の評価点を求める補修評価部と、構造物の補修前の撮影画像、採用した補修工法、補修時期、構造物の補修後の点検履歴、及び、評価点のデータを有するデータベースと、補修を行う対象構造物の撮影画像を取得する画像取得部と、撮影画像中の対象構造物における特徴的な部分の実寸サイズ、又は、対象構造物の実際の長さを取得する実寸情報取得部と、画像取得部で取得した撮影画像から損傷を検出し、かつ、実寸情報取得部で取得した情報に基づき、損傷の程度を算出する損傷検出部と、損傷検出部で検出した損傷の、データベース内に設けられた構造物の損傷との類似度を判定することにより、類似度の高い１つ以上の類似損傷を抽出する類似損傷抽出部と、類似損傷抽出部で抽出した類似損傷に対して採用した補修工法を、評価点に基づいて提示する補修工法提示部と、を備える。

　本発明の目的を達成するために、本発明に係る構造物の補修工法選定方法は、補修評価部が、構造物の補修後の点検履歴から構造物の評価点を求める補修評価工程と、画像取得部が、補修を行う対象構造物の撮影画像を取得する画像取得工程と、実寸情報取得部が、撮影画像中の対象構造物における特徴的な部分の実寸サイズ、又は、対象構造物の実際の長さを取得する実寸情報取得工程と、損傷検出部が、画像取得工程で取得した撮影画像から損傷を検出し、かつ、実寸情報取得工程で取得した情報に基づき、損傷の程度を算出する損傷検出工程と、構造物の補修前の撮影画像、採用した補修工法、補修時期、構造物の補修後の点検履歴、及び、評価点のデータを有するデータベースを用いて、類似損傷抽出部が、損傷検出工程で検出した損傷の、データベース内に設けられた構造物の損傷との類似度を判定することにより、類似度の高い１つ以上の類似損傷を抽出する類似損傷抽出工程と、補修工法提示部が、類似損傷抽出工程で抽出した類似損傷に対して採用した補修工法を、評価点に基づいて提示する補修工法提示工程と、を備える。

　本発明の目的を達成するために、本発明に係る構造物の補修工法選定サーバは、ネットワークを介してユーザ端末に接続され、補修を行う対象構造物の補修工法を選定する補修工法選定サーバであって、構造物の補修後の点検履歴から構造物の評価点を求める補修評価部と、構造物の補修前の撮影画像、採用した補修工法、補修時期、構造物の補修後の点検履歴、及び、評価点のデータを有するデータベースと、対象構造物の撮影画像を取得する画像取得部と、撮影画像中の対象構造物における特徴的な部分の実寸サイズ、又は、対象構造物の実際の長さを取得する実寸情報取得部と、画像取得部で取得した撮影画像から損傷を検出し、かつ、実寸情報取得部で取得した情報に基づき、損傷の程度を算出する損傷検出部と、損傷検出部で検出した損傷の、データベース内に設けられた構造物の損傷との類似度を判定することにより、類似度の高い１つ以上の類似損傷を抽出する類似損傷抽出部と、類似損傷抽出部で抽出した類似損傷に対して採用した補修工法を、評価点に基づいて提示する補修工法提示部と、ネットワークを介してユーザ端末から撮影画像を受信する受信部と、ユーザ端末に補修工法提示部で提示する補修工法を送信する送信部と、を有する通信部と、を備える。

　本発明の構造物の補修工法選定システムによれば、補修評価部を有し、データベースが、補修評価部で求めた補修の評価点を含む。そして、補修工法を選定する際に、この評価点も考慮して補修工法を選定することにより、取得した画像から検出した損傷の補修工法を適切に選定することができる。構造物の補修工法選定方法、及び、補修工法選定サーバにおいても、同様の効果を得ることができる。

橋梁を下側から見た外観図である。構造物の補修工法選定システムの構成を示すブロック図である。補修工法Ａによる健全度の経年変化を示す図である。補修工法Ｂによる健全度の経年変化を示す図である。損傷の類似度を判定する概念を示すグラフ図である。補修工法を提示する方法を説明する図である。構造物の補修工法選定方法のフローチャートである。構造物の補修工法選定サーバの構成を示すブロック図である。

　以下、添付図面に従って、本発明の一実施形態に係る構造物の補修工法選定システム、補修工法選定方法、及び補修工法選定サーバについて説明する。

　＜橋梁の構造＞

　図１は、構造物の一つである橋梁１を下から見た状態を示す斜視図である。図１に示す橋梁１は、主桁２と、横桁３と、対傾構４と、横構５と、床版６と、による立体的構造を有し、これらの部材がボルト、リベット、溶接等により連結されて構成されている。主桁２等の上部には、車輌等が走行するための床版６が打設されている。床版６は、鉄筋コンクリート製の床版が一般的である。主桁２は橋台又は橋脚の間に渡されて床版６上の車輌等の荷重を支える部材であり、また床版６の面（水平面）と直交する面（鉛直方向の面）を有する。横桁３は、荷重を複数の主桁２で支持するため、主桁２を連結する部材である。対傾構４及び横構５は、それぞれ風及び地震の横荷重に抵抗するため、主桁２を相互に連結する部材である。なお、本実施形態において、構造物は、橋梁に限らずトンネル、ビル等、及び、道路等でもよい。

　＜構造物の補修工法選定システム＞

　図２は、本発明の一実施形態に係る補修工法選定システム１００、及び、デジタルカメラ２００の概略構成を示すブロック図である。

　本実施形態に係る補修工法選定システム１００は、補修評価部１０５と、データベース１１０と、画像取得部１１５と、実寸情報取得部１２０と、損傷検出部１２５と、類似損傷抽出部１３０と、補修工法提示部１３５と、を有する。また、補修を行う対象構造物の情報であって、データベース１１０内に保有する構造物に対応する損傷原因及び構造情報等の他の情報を取得する情報取得部１４０、補修工法を表示する表示制御部１４５、及び、補修工法を出力する出力部１５０を備えることもできる。

　補修工法選定システム１００は、補修を行う対象となる対象構造物を撮影して取得した画像から、補修行う必要がある損傷を検出し、その損傷の補修工法を選定するシステムであり、デジタルカメラ、スマートフォン、タブレット端末、パーソナルコンピュータ等に適用することができる。画像取得部１１５で取得する画像は、デジタルカメラ２００で取得することができる。デジタルカメラ２００は、補修工法選定システム１００と別々の筺体に組み込んでもよいし、一体化してもよい。また、デジタルカメラ２００を補修工法選定システム１００の一部として組み込み、本実施形態の構造物の補修工法選定システムを構成してもよい。

　＜デジタルカメラの構成＞

　デジタルカメラ２００は、図示せぬ撮影レンズ及び撮像素子を備える撮像光学系２１０により画像を取得する。撮像素子の例としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型の撮像素子及びＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）型の撮像素子を挙げることができる。撮像素子の受光面上にはＲ（赤），Ｇ（緑），又はＢ（青）のカラーフィルタが設けられており、各色の信号に基づいて被写体のカラー画像を取得することができる。デジタルカメラ２００は、無線通信部２２０及びアンテナ２２２を介して補修工法選定システム１００との無線通信を行い、撮影された画像が画像取得部１１５に入力されて後述する処理が行われる。

　デジタルカメラ２００での撮影において、１回の撮影で対象となる構造物、又は、部位の全体画像が取得できない場合、対象となる構造物又は部位を分割撮影した画像群を取得する。画像取得部１１５は、パノラマ合成部１１６を備え、パノラマ合成部１１６で画像群をパノラマ合成処理した画像を用いることもできる。デジタルカメラ２００は、例えば、５０００×４０００画素程度の画素数を有する汎用のコンパクトデジタルカメラでよい。

　＜構造物の補修工法選定システムの各構成＞

　補修工法選定システム１００は、主として、補修評価部１０５、データベース１１０、画像取得部１１５、実寸情報取得部１２０、損傷検出部１２５、類似損傷抽出部１３０、及び、補修工法提示部１３５から構成されている。これらは、互いに接続されて必要な情報が送受信される。また、補修工法選定システム１００は、アンテナ１１７を介してデジタルカメラ２００との間で無線通信を行い、デジタルカメラ２００で撮影された撮影画像を取得する。

　≪補修評価部≫

　補修評価部１０５は、構造物の補修後の点検履歴から構造物の評価点を求める。構造物の評価点を求める方法及び基準は、評価する構造物又は構造物の使用状況等により、適宜、設定することができる。構造物の評価点は、補修後の点検で点検された部材単位で評価してもよく、構造物全体で評価してもよい。構造物全体で評価する場合、部材ごとに評価を行い、その平均値を求めても良い。平均値を求める際に、部材の重要度により重み付けをし、その平均値を求めてもよい。また、部材ごとに行った評価の中で、最も評価点の低い点数を構造物全体の評価として評価点を付けることもできる。

　以下は、構造物の評価点を求める方法の一例である。図３及び図４は、縦軸に部材又は構造物の健全度のランクをプロットし、横軸に補修後の経過年数をプロットした図であり、図３が補修工法Ａ、図４が補修工法Ｂの結果である。図３及び図４に示すように、健全度を経過年数に対してプロットし、このグラフの積分値を求めることにより、構造物の補修の評価を行うことができ、積分値が大きい程、高いランクを長く維持できていると判断することができ、補修の効果が高いと評価することができる。この評価点の求め方は、長期に渡り、高い健全度を維持したい補修工法を選定する際に用いられる。

　他の評価方法としては、健全度のランクの年単位で平均値を求める方法がある。また、積分値で評価を行うと、経過年数が長くなる程、積分値が大きくなり、平均値で評価を行うと、経過年数が長くなるとランクが低くなるため、平均値が小さくなる。したがって、評価点を求める年数を規定し、評価点を求めることもできる。

　評価点を求める際は、補修にかかったコスト、及び、作業時間など評価点に反映させることもできる。

　図３及び図４に記載した健全度のランクは、国交省の「橋梁定期点検要領」（Ｈ２６年）には、点検及び診断の結果のランク付けとして、損傷ランク（損傷程度）（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ）、対策区分の判定（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）、部材単位の健全性（Ｉ，II，III，IV）、及び、橋梁単位の健全性（Ｉ，II，III，IV）では、４段階、又は、５段階のランクが定義されている。このランクを、良いランクは数値が大きく、悪いランクは数値が小さくなるように数値に置き換えて、補修の有効性の評価値を算出し、評価点の算出に用いることができる。また、米国の橋梁点検では、Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｉｎｖｅｎｔｏｒｙ（ＮＢＩ）　Ｒａｔｉｏｎｇ　Ｓｃａｌｅにより１０段階（９～０）の健全度のランク付けが定義されており、このランクを評価点の基準を作成する際に用いてもよい。

　また、構造物の評価点は、上記の健全度のランクを用いる方法以外に、所定の期間ごとに撮影した画像から、損傷の位置及び損傷の程度の進行履歴を確認し、この進行履歴により、直接評価することもできる。損傷の位置及び損傷の程度の進行履歴とは、例えは、ひび割れの総延長の推移、最大ひび割れ幅の推移、ひび割れ密度の推移、構造上重要な部分に損傷が発生したかどうか、等が挙げられる。

　≪データベース≫

　データベース１１０は、構造物の補修前の撮影画像、採用した補修工法、補修時期、構造物の補修後の点検履歴、及び、補修評価部で求めた評価点が格納される記録手段である。

　採用した補修工法としては、コンクリート部材の補修工法の例として、ひび割れ補修工（ひび割れ注入工、ひび割れ充填工）、断面修復工（左官工法、吹き付け工法、充填工法）、表面処理工（表面被覆工、表面含浸工）、打ち換え工、剥落防止工、電気防食工、脱塩工、再アルカリ化工、防水工等が挙げられる。鋼部材の補修工法の例として、当板補強工、部材取り替え工、塗装塗り替え工、防水工、止水工、ストップホール工、溶接補修工、及び、ボルト取り替え等が挙げられる。また、補修性能は、補修工法の種類だけでなく、採用する補修材料の種類（メーカー、及び、型番）によっても変わってくるため、補修材料も含むことが好ましい。

　補修時期としては、構造物の供用開始からの経過日数又は年数、最終点検日からの経過日数又は年数、及び、画像を取得した年月日の情報を含む。

　評価点は、上述した、補修評価部で求めた評価点である。補修後の構造物を点検することにより、評価点を求める。

　また、構造物の損傷情報を含むことができる。構造物の損傷情報としては、損傷の種類、損傷の位置、損傷の程度（長さ、幅、面積、密度及び深さなど、また、これらの平均値又は最大値など）を含むことができる。

　その他の情報として、損傷原因、構造情報、環境情報、及び、履歴情報を含んでもよい。損傷原因としては、コンクリート部材の損傷原因の例として、（１）疲労（繰り返し荷重）、塩害、中性化、アルカリ骨材反応、凍害、及び、化学的浸食等の劣化、（２）施工時の水和熱、及び、乾燥収縮等の施工時要因、（３）過大な外力の作用、及び、不適切な設計等の構造的要因、が挙げられる。また、鋼部材の損傷原因の例として、（１）疲労（繰り返し荷重）、及び、塩害等の劣化、（２）過大な外力の作用、及び、不適切な設計等の構造的要因、が挙げられる。

　また、構造情報としては、（１）構造の種類、例えば、橋梁の場合、桁橋、ラーメン橋、トラス橋、アーチ橋、斜張橋、吊橋等、（２）部材の種類、例えば、橋梁の場合、床版、橋脚、橋台、桁など、（３）材料、例えば、鋼、鉄筋コンクリート、ＰＣ（プレストレストコンクリート（Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ））等、が挙げられる。

　また、環境情報としては、１日あたり、１ヶ月あたり、１年あたり、累積、等の交通量、海からの距離、平均気温、平均湿度、降雨量、降雪量等の気候、等が挙げられる。

　また、履歴情報としては、施工時の気温等の施工時条件、経年数、補修履歴、地震、台風、洪水などの災害履歴、たわみ、振動の振幅、振動の周期等のモニタリング情報、等が挙げられる。

　≪画像取得部≫

　画像取得部１１５は、補修を行う対象構造物の撮影画像を取得する。撮影画像は、対象構造物の構造物単位、又は、部材単位で画像を取得する。

　画像取得部１１５は、デジタルカメラ２００（又は記録媒体、ネットワーク等）から橋梁１の撮影画像を取得する。撮影画像は、１回の撮影で全体を取得した画像でもよく、撮影画像を取得する領域を所定の解像度で１回の撮影でカバーできない時は、画像群として対象構造物を分割撮影した複数の画像でもよい。複数の画像を取得した場合は、パノラマ合成部１１６でパノラマ合成処理を行う。パノラマ合成処理は、画像同士の対応点を検出し、画像同士の対応点に基づいて撮影画像を合成する。

　また、画像取得部１１５は、定期的に対象構造物の撮影画像を取得し、対象構造物の経時画像を取得してもよい。後述する類似損傷抽出部１３０にて、類似損傷を検出する際に、対象構造物の経時変化も類似度の判定に用いることができる。なお、経時画像は、少なくとも前回の点検時の画像と今回の点検時の画像を取得できていればよい。

　≪実寸情報取得部≫

　実寸情報取得部１２０は、画像取得部１１５で取得した撮影画像中の対象構造物における特徴的部分の実寸サイズ、又は、対象構造物の実際の長さを取得する。対象構造物の実際の長さを求める方法としては、撮影画像の単位画素当りの対象構造物上の長さを示す解像度を取得することにより、求めることができる。他の方法としては、構造物の長さがわかる物質と一緒に撮影する、又は、スケールを投影して撮影する等により行うことができる。

　≪損傷検出部≫

　損傷検出部１２５は、画像取得部１１５で取得した撮影画像から損傷を検出する。また、実寸情報取得部１２０で取得した情報に基づき損傷の程度を算出する。

　検出する損傷としては、構造物がコンクリート部材の場合は、ひび割れ、漏水及び遊離石灰、剥離及び鉄筋露出、及び、うき等の損傷を検出する。構造物が鋼部材の場合は、亀裂、腐食、及び、防食機能の劣化等の損傷を検出する。これらの損傷のいずれか一つ以上を検出する。

　検出は、機械学習による検出器、及び、検出アルゴリズムによって検出することができる。

　例えば、ひび割れの検出を行うために計測する項目としては、位置、大きさ、方向、範囲、形状等があるが、構造物の種類、特徴等の条件に応じて設定することができる。ひび割れの検出は、種々の手法により行うことができるが、例えば、特許４００６００７号公報に記載されたひび割れ検出方法を用いることができる。この方法は、ウェーブレット画像を作成する工程と、ウェーブレット画像に基づいてひび割れ領域を判定する工程と、を有するひび割れ検出方法である。ウェーブレット画像を作成する工程では、対比される２つの濃度に対応したウェーブレット係数を算定し、かつ、その２つの濃度をそれぞれ変化させた場合のそれぞれのウェーブレット係数を算定してウェーブレット係数テーブルを作成し、ひび割れ検出対象であるコンクリート表面を撮影した入力画像をウェーブレット変換する。ひび割れ領域を判定する工程では、ウェーブレット係数テーブル内において、局所領域内の近傍画素の平均濃度と注目画素の濃度に対応するウェーブレット係数を閾値として、注目画素のウェーブレット係数と閾値とを比較することによりひび割れ領域とひび割れでない領域とを判定する。

　≪類似損傷抽出部≫

　類似損傷抽出部１３０は、損傷の種類、損傷の位置、損傷の程度に基づいて、類似度を判定し、データベース１１０から類似度の高い１つ以上の類似損傷を抽出する。

　また、損傷情報に加えて、損傷の位置及び損傷の程度の経時変化に基づいて類似度を判定してもよい。さらに、データベース１１０内の構造情報、環境情報、履歴情報、災害情報、検査情報のいずれか一つ以上に基づいて類似度を判定し、抽出することもできる。

　類似度の判定は、上記の情報を特徴ベクトルとする特徴空間で、点検対象の構造物とデータベースに保存されている他の構造物の損傷との間の距離を算出し、この距離がある閾値以下となる損傷を類似損傷として抽出する。

　図５は、類似度を判定する概念を示すグラフ図である。特徴ベクトルによる特徴空間は、類似度を判定する際に用いられる、損傷の種類、損傷の位置、損傷の程度、損傷の位置及び損傷の程度の経時変化、構造情報、環境情報、履歴情報、災害情報、及び、検査情報から選択されるパラメータの多次元の空間とすることができる。なお。図５については、説明を容易にするため、２次元の空間で図示している。

　図５においては、横軸を特徴ベクトル（１）として、ひび割れの最大幅をプロットし、縦軸を特徴ベクトル（２）として、供用開始後の年数をプロットしている。そして、補修を行う対象構造物を中心とした所定の距離を閾値とし、この閾値以下の損傷を類似損傷として抽出する。図５においては、対象構造物を中心に破線で示す円が閾値以下であることを示す。

　なお、類似損傷を抽出する際は、パラメータに重みづけされていない距離（ユークリッド距離）としてもよく、重みづけされている距離（マハラノビス距離）としてもよい。どのパラメータにどのような重みづけをするかは、主成分分析等の統計的手法で決定されてもよい。

　また、上記のような判定に加えて、個々のパラメータ、又は、別のパラメータとして、特徴空間における点又は範囲の追加検索条件を指定することもできる。例えば、竣工年月日が１９９０年１月１日以降の橋梁、基本構造が桁橋、等を指定すれば、この指定した範囲内で構造物の損傷を対象に類似した損傷を抽出する。

　≪補修工法提示部≫

　補修工法提示部１３５は、類似損傷抽出部１３０で抽出した類似損傷に対して採用した補修工法を、補修評価部１０５で求めた評価点に基づいて提示する手段である。補修工法を提示する方法としては、例えば、次のように、提示することができる。図６は、補修工法を提示する方法を説明する図である。

　（１）評価点が高い順に列挙して提示する。

　類似損傷抽出部１３０で抽出した類似損傷の中で、類似度が高い、例えば、類似度が上位１００位までの類似損傷に対して採用した補修工法を、評価点が高い順に列挙する（例１）。

　（２）評価点の平均点が高い補修工法を列挙して提示する。

　類似損傷抽出部１３０で抽出した類似損傷の中で、類似度が高い、例えば、類似度が上位１００位までの類似損傷に対して採用した補修工法に対する評価点を、補修工法毎に平均し、評価点の平均点の高い順に補修工法を列挙する（例２）。

　（３）評価点が閾値以上となった補修工法の中の占める割合を提示する。

　類似損傷抽出部１３０で抽出した類似損傷の中で、類似度が高い、例えば、類似度が上位１００位までの類似損傷に対して採用した補修工法の中で、評価点が所定の閾値以上（合格点以上）となった補修工法の割合を補修工法とともに示す。例えば、図６の例３においては、６件の類似損傷（Ａ～Ｆ）に対して、７０点以上は、損傷事例Ａ、Ｂ、Ｅであり、それぞれ、損傷事例Ａが工法１、損傷事例Ｂが工法２、損傷事例Ｅが工法１である。したがって、合格点以上の損傷事例が３件であり、工法１が２件、工法２が１件であるため、工法１－６７％、工法２－３３％と提示する。

　なお、図６においては、記載を簡略化するため、損傷事例として損傷事例Ａ～Ｆの６件を示して説明しているが、実際は、上述したような１００位までの１００件を抽出し、補修工法を提示することが好ましい。また、補修工法の提示は、評価点のみに基づいて提示することに限定されず、補修する際のコスト、作業時間等も考慮してランク付けをし、列挙することもできる。

　提示する補修工法としては、例えば、構造物がコンクリート部材である場合、次の補修工法が挙げられる。ひび割れ補修工として、ひび幅０．２ｍｍ以下程度のひび割れに対しては、ひび割れ被覆工又はひび割れ塗布工を、ひび幅０．２ｍｍ～１ｍｍ程度のひび割れに対しては、ひび割れ注入工を、ひび幅１ｍｍ以上のひび割れに対しては、ひび割れ充填工を行う。ひび割れ被覆工又はひび割れ塗布工は、ひび割れ部表面を被覆し、劣化因子を遮断する方法である。ひび割れ注入工は、ひび割れに樹脂系又はセメント系の材料を注入する方法である。ひび割れ充填工は、ひび割れに沿って表面を１０ｍｍ程度の幅でＵ字型にカッとし、補修材を充填する方法である。

　他の補修工法として、断面修復工として、左官工法、吹付け工法及び充填工法があり、これらは、コンクリートの劣化部分を除去し、除去した部分に型枠を設置し、この型枠内に新たに断面修復材（無収縮モルタル、又は、ポリマーセメントモルタル等）を注入し、コンクリート断面を復元する方法である。左官工法、吹付け工法及び充填工法は、欠損面積により、各種の工法が選択される。構造物の表面の剥離を防止する剥離防止工として、構造物の表面に保護膜塗布や剥落防止シートを貼り付ける方法を行う。また、構造物の劣化を防止する劣化対策として、表面被覆工法、表面含浸工法、及び、電気防食工法が挙げられる。表面被覆工法は、エポキシ樹脂塗料又はセメント系材料を塗布する、又は、これらの材料で形成されたシートを貼り付ける方法である。表面含浸工法は、コンクリート劣化抑制及び改質材料を表面から内部に浸透させる方法である。電気防食工法は、電気的に腐食を防止する方法である。

　これらの構造物の一般的な補修工法は、「橋梁補修設計マニュアル」に記載されている。

　補修工法提示部１３５では、上記の補修工法の種類だけでなく、補修工法に用いられる材料の種類（メーカー及び型番）を選定し、提示させてもよい。補修材料の種類により補修性能が変わってくるため、材料の種類も選定することにより、よりこのましい補修工法を提示することができる。

　また、補修工法を提示する際に、それぞれの損傷の補修時期（最終点検日からの日数、又は年数等）を提示してもよい。補修時期を提示することにより、データベース内の類似損傷の補修時期に合わせて、対象構造物の補修時期を決定することができる。

　≪情報取得部≫

　情報取得部１４０は、補修を行う対象構造物の損傷原因、構造情報、環境情報、及び、履歴情報（以下、「構造物情報等」ともいう）を取得する。損傷原因、構造情報、環境情報、及び、履歴情報としては、上述したデータベース１１０内に含まれる情報と同様の情報を取得する。

　情報取得部１４０での情報の取得は、不図示の操作部により入力することができる。操作部は、入力デバイスとしてキーボード及びマウスを含む。また、後述するモニタ表示部１４６がタッチパネルを有する場合には、そのタッチパネル等も含む。ユーザはこれらのデバイス及びモニタ表示部１４６の画面を介して、構造物等の情報を入力することができ、情報取得部１４０は、入力された構造物情報等を取得する。

　≪表示制御部≫

　表示制御部１４５は、モニタ表示部１４６を備えており、取得した撮影画像、抽出した類似損傷に対し採用した補修工法、及び、補修時期等の情報を表示させる。また、モニタ表示部１４６に表示する情報の制御等、表示画面全般を制御する。モニタ表示部１４６は、液晶ディスプレイ等のディスプレイ装置である。

　≪出力部≫

　出力部１５０は、補修工法提示部１３５で提示する補修工法を文字、又は、表のデータとして出力する。また、取得した撮影画像及び補修時期等の情報を、出力する。なお、これらの情報は、図面のデータとして出力してもよい。

　＜構造物の補修工法選定方法の手順＞

　補修工法選定システム１００による補修工法選定方法について説明する。図７は、補修工法選定方法の手順を示すフローチャートである。

　（補修評価工程）

　補修評価工程は、構造物の補修後の点検履歴から評価点を求める工程である（ステップＳ１２）。なお、補修評価工程は、構造物の点検を行った際に、評価を行えばよく、補修工法選定方法の手順の初期で行うことは必須ではない。

　（画像取得工程）

　画像取得工程は、補修を行う対象構造物の撮影画像を取得する工程である（ステップＳ１４）。撮影画像は、デジタルカメラ２００により撮影される。補修工法選定システム１００は、デジタルカメラ２００（撮像光学系２１０、無線通信部２２０、アンテナ２２２）、アンテナ１１７及び画像取得部１１５を介して、撮影画像を取得する。

　撮影された画像が、複数の撮影画像（画像群）である場合、複数の撮影画像を１つの画像に合成するパノラマ合成処理を行う。撮影画像の合成は、合成情報の算出、例えば、撮影画像同士の対応点、及び、対応点に基づいて算出した射影変換行列等を算出し、対応点に基づいて画像を合成する。

　（実寸情報取得工程）

　実寸情報取得工程は、画像取得工程で取得した撮影画像中の対象構造物における特徴的な部分の実寸サイズ、又は、対象構造物の実際の長さを取得する（ステップＳ１６）。

　（損傷検出工程）

　損傷検出工程は、画像取得工程で取得した画像から撮影画像から損傷を検出する工程である（ステップＳ１８）。また、実寸情報取得工程で取得した情報に基づいて、損傷の程度を算出する。

　（類似損傷抽出工程）

　類似損傷抽出工程は、損傷検出工程で検出した損傷を、データベース１１０を用いて、データベース１１０内に設けられた構造物の損傷との類似度を判定し、類似度の高い１つ以上の類似損傷を抽出する（ステップＳ２０）。

　類似損傷の抽出は、補修後の構造物を定期的に点検し、この点検履歴をデータベース１１０内に記録し、この点検記録に基づいた経時変化により、類似度を判定することもできる。

　（補修工法提示工程）

　補修工法提示工程は、類似損傷抽出工程で抽出した類似損傷に対して採用した補修工法を、評価点に基づいて提示する（ステップＳ２２）。補修工法の提示は、評価点が所定の点数以上の補修工法を提示する。または、評価点が高い順に補修工法を提示する、等の方法により好ましい補修工法を選定しやすいように提示させることができる。

　＜構造物の補修工法選定サーバ＞

　図８は、本発明の一実施形態に係る補修工法選定サーバ３００の概略構成を示すブロック図である。なお、図２に示した補修工法選定システム１００と同じ構成要素には、同じ符号を付してあり、以下では説明を省略する。

　本実施形態に係る補修工法選定サーバ３００は、補修評価部１０５と、データベース１１０と、画像取得部１１５と、実寸情報取得部１２０と、損傷検出部１２５と、類似損傷抽出部１３０と、補修工法提示部１３５と、通信部３０５と、を有する。また、補修を行う対象構造物の情報であって、データベース１１０内に保有する構造物に対応する損傷原因及び構造情報等の他の情報を取得する情報取得部１４０を備えることもできる。

　補修工法選定サーバ３００は、通信部３０５を有し、ネットワークを介してユーザ端末４００に接続されている。通信部は、受信部３０６及び送信部３０７を備える。受信部３０６は、ユーザ端末４００から補修を行う対象構造物の撮影画像を受信する。受信した撮影画像は、画像取得部１１５に送信し、図２の補修工法選定システムと同様に処理され、補修工法提示部１３５で、好ましい補修工法が提示される。受信部３０６は、ユーザ端末４００に入力された構造物情報等を受信し、情報取得部１４０に送信し、類似損傷抽出部１３０での類似度の判定に用いることもできる。

　補修工法提示部１３５で提示された補修工法は、通信部３０５に送信され、送信部３０７は提示された補修工法をユーザ端末４００に送信する。ユーザは、ユーザ端末４００を確認することにより、最適な補修工法を選定することができる。

　以上説明したとおり、本実施形態の構造物の補修工法選定システム、補修工法選定方法、及び、補修工法選定サーバによれば、データベース１１０内から類似する類似損傷を抽出し、さらに、その類似損傷の中から補修の評価点の高い補修工法を提示することにより、補修を行う対象構造物の損傷に適した補修工法を適切に選定することができる。

　上述の各実施形態において、補修評価部１０５、データベース１１０、画像取得部１１５、パノラマ合成部１１６、実寸情報取得部１２０、損傷検出部１２５、類似損傷抽出部１３０、補修工法提示部１３５、情報取得部１４０、表示制御部１４５、出力部１５０、通信部３０５、受信部３０６、及び送信部３０７といった各種の処理を実行する処理部（processing unit）のハードウェア的な構造は、次に示すような各種のプロセッサ（processor）である。各種のプロセッサには、ソフトウェア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device：ＰＬＤ）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが含まれる。

　１つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの１つで構成されていてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサ（例えば、複数のＦＰＧＡ、あるいはＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアントやサーバなどのコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウェアの組合せで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip：ＳｏＣ）などに代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを１つ以上用いて構成される。

　さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電気回路（circuitry）である。

　上記記載から、以下の付記項１に記載の構造物の補修工法選定システムを把握することができる。

　［付記項１］

　構造物の補修後の点検履歴から前記構造物の評価点を求めるプロセッサと、

　前記構造物の補修前の撮影画像、採用した補修工法、補修時期、前記構造物の補修後の点検履歴、及び、前記評価点のデータを有するメモリと、を備え、

　前記プロセッサは、

　撮影画像中の前記対象構造物における特徴的な部分の実寸サイズ、又は、前記対象構造物の実際の長さを取得し、

　前記画像取得部で取得した前記撮影画像から損傷を検出し、かつ、前記実寸情報取得部で取得した情報に基づき、前記損傷の程度を算出し、

　検出した前記損傷の、前記メモリ内に設けられた前記構造物の損傷との類似度を判定することにより、前記類似度の高い１つ以上の類似損傷を抽出し、

　前記類似損傷抽出部で抽出した前記類似損傷に対して採用した補修工法を、前記評価点に基づいて提示する構造物の補修工法選定システム。

１　橋梁

２　主桁

３　横桁

４　対傾構

５　横構

６　床版

１００　補修工法選定システム

１０５　補修評価部

１１０　データベース

１１５　画像取得部

１１６　パノラマ合成部

１１７、２２２　アンテナ

１２０　実寸情報取得部

１２５　損傷検出部

１３０　類似損傷抽出部

１３５　補修工法提示部

１４０　情報取得部

１４５　表示制御部

１４６　モニタ表示部

１５０　出力部

２００　デジタルカメラ

２１０　撮像光学系

２２０　無線通信部

３００　補修工法選定サーバ

３０５　通信部

３０６　受信部

３０７　送信部

４００　ユーザ端末

Claims

　構造物の補修後の点検履歴から前記構造物の評価点を求める補修評価部と、

　前記構造物の補修前の撮影画像、採用した補修工法、補修時期、前記構造物の補修後の点検履歴、及び、前記評価点のデータを有するデータベースと、

　補修を行う対象構造物の撮影画像を取得する画像取得部と、

　撮影画像中の前記対象構造物における特徴的な部分の実寸サイズ、又は、前記対象構造物の実際の長さを取得する実寸情報取得部と、

　前記画像取得部で取得した前記撮影画像から損傷を検出し、かつ、前記実寸情報取得部で取得した情報に基づき、前記損傷の程度を算出する損傷検出部と、

　前記損傷検出部で検出した前記損傷の、前記データベース内に設けられた前記構造物の損傷との類似度を判定することにより、前記類似度の高い１つ以上の類似損傷を抽出する類似損傷抽出部と、

　前記類似損傷抽出部で抽出した前記類似損傷に対して採用した補修工法を、前記評価点に基づいて提示する補修工法提示部と、を備える構造物の補修工法選定システム。
　前記補修工法提示部は、前記補修工法の中で、前記評価点が所定の点数以上の補修工法を提示する、又は、前記評価点が高い順に補修工法を提示する請求項１に記載の構造物の補修工法選定システム。
　前記評価点は、前記構造物の損傷ランク、対策区分及び健全度の経時変化、及び、損傷の位置及び損傷の程度の経時変化から求める請求項１又は２に記載の構造物の補修工法選定システム。
　前記データベースは、前記構造物の、損傷の種類、損傷の位置、及び、損傷の程度を含む損傷情報を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の構造物の補修工法選定システム。
　前記対象構造物の損傷原因、構造情報、環境情報、及び、履歴情報の少なくとも１つ以上の情報を取得する情報取得部を備え、

　前記データベースは、損傷原因、構造情報、環境情報、及び、履歴情報の少なくとも１つ以上の情報を有し、

　前記類似損傷抽出部は、前記損傷情報に加えて、前記情報取得部で取得した前記損傷原因、前記構造情報、前記環境情報、及び、前記履歴情報の少なくとも１つ以上の情報に基づいて前記類似度を判定する請求項４に記載の構造物の補修工法選定システム。
　前記画像取得部は、前記対象構造物を分割撮影した画像群を取得し、

　前記画像群をパノラマ合成処理するパノラマ合成部を有する請求項１から５のいずれか１項に記載の構造物の補修工法選定システム。
　前記データベースは、前記構造物の補修時期を含み、

　前記補修工法提示部は、前記補修工法に加えて、補修時期を提示する請求項１から６のいずれか１項に記載の構造物の補修工法選定システム。
　前記補修工法提示部は、前記補修工法に加えて、補修材料を提示する請求項１から７のいずれか１項に記載の構造物の補修工法選定システム。
　前記画像取得部は、前記対象構造物の経時画像を取得する請求項１から８のいずれか１項に記載の構造物の補修工法選定システム。
　前記類似損傷抽出部は、前記経時画像の損傷の位置及び程度の経時変化に基づいて前記類似度を判定し、前記類似損傷を抽出する請求項９に記載の構造物の補修工法選定システム。
　前記類似損傷抽出部は、それぞれの情報に重みづけされている請求項１から１０のいずれか１項に記載の構造物の補修工法選定システム。
　補修評価部が、構造物の補修後の点検履歴から前記構造物の評価点を求める補修評価工程と、

　画像取得部が、補修を行う対象構造物の撮影画像を取得する画像取得工程と、

　実寸情報取得部が、撮影画像中の前記対象構造物における特徴的な部分の実寸サイズ、又は、前記対象構造物の実際の長さを取得する実寸情報取得工程と、

　損傷検出部が、前記画像取得工程で取得した前記撮影画像から損傷を検出し、かつ、前記実寸情報取得工程で取得した情報に基づき、前記損傷の程度を算出する損傷検出工程と、

　前記構造物の補修前の撮影画像、採用した補修工法、補修時期、前記構造物の補修後の点検履歴、及び、前記評価点のデータを有するデータベースを用いて、類似損傷抽出部が、前記損傷検出工程で検出した前記損傷の、前記データベース内に設けられた前記構造物の損傷との類似度を判定することにより、前記類似度の高い１つ以上の類似損傷を抽出する類似損傷抽出工程と、

　補修工法提示部が、前記類似損傷抽出工程で抽出した前記類似損傷に対して採用した補修工法を、前記評価点に基づいて提示する補修工法提示工程と、を備える構造物の補修工法選定方法。
　ネットワークを介してユーザ端末に接続され、補修を行う対象構造物の補修工法を選定する補修工法選定サーバであって、

　構造物の補修後の点検履歴から前記構造物の評価点を求める補修評価部と、

　前記構造物の補修前の撮影画像、採用した補修工法、補修時期、前記構造物の補修後の点検履歴、及び、前記評価点のデータを有するデータベースと、

　前記対象構造物の撮影画像を取得する画像取得部と、

　撮影画像中の前記対象構造物における特徴的な部分の実寸サイズ、又は、前記対象構造物の実際の長さを取得する実寸情報取得部と、

　前記画像取得部で取得した前記撮影画像から損傷を検出し、かつ、前記実寸情報取得部で取得した情報に基づき、前記損傷の程度を算出する損傷検出部と、

　前記損傷検出部で検出した前記損傷の、前記データベース内に設けられた前記構造物の損傷との類似度を判定することにより、前記類似度の高い１つ以上の類似損傷を抽出する類似損傷抽出部と、

　前記類似損傷抽出部で抽出した前記類似損傷に対して採用した補修工法を、前記評価点に基づいて提示する補修工法提示部と、

　前記ネットワークを介して前記ユーザ端末から前記撮影画像を受信する受信部と、前記ユーザ端末に前記補修工法提示部で提示する前記補修工法を送信する送信部と、を有する通信部と、を備える構造物の補修工法選定サーバ。