センサー装置およびセンサーシステム
【課題】コンクリート打設時のコンクリートの充填状態を測定し、その測定にかかる構成を有効利用しつつ、コンクリート打設後の長期にわたりコンクリート構造物の状態を測定することができるセンサー装置およびセンサーシステムを提供すること。
【解決手段】本発明のセンサー装置２は、互いに間隔を隔てて設けられた長尺状の１対の導体３１、３２と、１対の導体３１、３２の先端部に接続され、コンクリート構造物１０２の状態を測定するセンサー４１、４２を備えるセンサータグ４と、１対の導体３１、３２間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する第１の状態と、１対の導体３１、３２を通じてセンサータグ４に電力を供給し、センサー４１、４２がコンクリート構造物１０２の状態を測定する第２の状態をと切り換える切換部６とを有する。
【解決手段】本発明のセンサー装置２は、互いに間隔を隔てて設けられた長尺状の１対の導体３１、３２と、１対の導体３１、３２の先端部に接続され、コンクリート構造物１０２の状態を測定するセンサー４１、４２を備えるセンサータグ４と、１対の導体３１、３２間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する第１の状態と、１対の導体３１、３２を通じてセンサータグ４に電力を供給し、センサー４１、４２がコンクリート構造物１０２の状態を測定する第２の状態をと切り換える切換部６とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサー装置およびセンサーシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
センサー装置としては、例えば、コンクリート中の鉄筋の腐食状態を測定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
施工直後のコンクリート構造物中のコンクリートは、通常、強アルカリ性を呈する。そのため、施工直後のコンクリート構造物中の鉄筋は、その表面に不動態膜が形成されるため、安定である。しかし、施工後に酸性雨や排気ガス等の影響を受けたコンクリート構造物は、コンクリートが徐々に酸性化していくため、鉄筋が腐食することとなる。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１に係るセンサー装置では、コンクリート構造物中の鉄筋と同種材料からなる細線をコンクリート構造物中に埋設し、腐食による細線の断線の有無を検知することにより、コンクリート中の鉄筋の腐食状況を予測する。
しかし、かかるセンサー装置では、コンクリートを打設する際、そのコンクリートの充填状態を測定することができない。
【０００４】
ところで、コンクリートの充填状態を測定する装置として、２本の平行導線を有し、この平行導線をコンクリートの打設予定部位に予め設置しておき、コンクリートを打設する際、平行導線間のインピーダンス（静電容量）に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する装置が開発されている。
しかし、このような装置は、コンクリートの充填状態の検知にのみ用いられるものであるため、コンクリートの打設完了後には、何ら使用されずに無駄となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１５３５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、コンクリート打設時のコンクリートの充填状態を測定し、その測定にかかる構成を有効利用しつつ、コンクリート打設後の長期にわたりコンクリート構造物の状態を測定することができるセンサー装置およびセンサーシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のセンサー装置は、互いに間隔を隔てて設けられた長尺状の１対の導体と、
前記１対の導体の先端部または途中に接続され、コンクリート構造物の状態を測定するセンサーを備えるセンサータグと、
前記１対の導体間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する第１の状態と、前記１対の導体を通じて前記センサータグに電力を供給し、前記センサーがコンクリート構造物の状態を測定する第２の状態とを切り換える切換部とを有することを特徴とする。
【０００８】
このように構成されたセンサー装置によれば、コンクリート構造物のコンクリート打設時に、第１の状態とし、コンクリートの充填状態を測定し、コンクリート構造物のコンクリート打設後に、第２の状態とし、コンクリート構造物の状態を長期にわたり測定することができる。
また、１対の導体を、コンクリート構造物のコンクリート打設時における充填状態の測定だけでなく、コンクリート構造物のコンクリート打設後の状態測定を行うセンサータグに電力を供給する電源ケーブルとして有効利用することができる。
【０００９】
本発明のセンサー装置では、前記切換部は、前記コンクリート構造物のコンクリート打設時に、前記第１の状態とし、前記コンクリート構造物のコンクリート打設後に、前記第２の状態とすることが好ましい。
これにより、コンクリート構造物のコンクリート打設時に、コンクリートの充填状態を測定し、コンクリート構造物のコンクリート打設後に、コンクリート構造物の状態を長期にわたり測定することができる。
【００１０】
本発明のセンサー装置では、前記１対の導体の基端部に接続され、電源回路および信号処理回路を備えるターミナルを有し、
前記切換部は、前記第１の状態において前記１対の導体と前記センサータグとの電気的導通を遮断するとともに前記信号処理回路を前記１対の導体に対して電気的に接続し、前記第２の状態において前記１対の導体を介して前記電源回路と前記センサータグとを電気的に接続することが好ましい。
これにより、第１の状態において、１対の導体間の静電容量を測定することができる。また、第２の状態において、１対の導体を介してセンサータグに電力を供給し、センサータグのセンサーによる測定を行うことができる。
【００１１】
本発明のセンサー装置では、前記切換部は、前記１対の導体と前記センサータグとの間に設けられた第１のスイッチと、前記１対の導体と前記電源回路および前記信号処理回路との間に設けられた第２のスイッチとを有することが好ましい。
これにより、切換部を比較的簡単な構成とすることができる。
本発明のセンサー装置では、前記センサータグは、前記第１のスイッチを制御する機能を有することが好ましい。
これにより、第１のスイッチの制御信号のための配線を１対の導体に沿って設ける必要がなく、装置構成を簡単化することができる。
【００１２】
本発明のセンサー装置では、前記センサータグは、前記センサーの測定結果を送信する機能を有し、
前記ターミナルは、前記センサータグから送信された測定結果を受信する機能を有することが好ましい。
これにより、センサータグのセンサーの測定結果をターミナルを介して収集することができる。
【００１３】
本発明のセンサー装置では、前記センサータグは、前記センサーの測定結果を無線送信し、
前記ターミナルは、前記センサータグから無線送信された測定結果を受信することが好ましい。
これにより、センサータグのセンサーの測定結果を伝送するための配線を１対の導体に沿って設ける必要がなく、装置構成を簡単化することができる。
【００１４】
本発明のセンサー装置では、前記無線送信は、ＬＦ帯域の搬送波を用いるものであることが好ましい。
これにより、コンクリート中であっても、センサータグの消費電力を抑えつつ、センサータグとターミナルとの通信可能な距離を大きくすることができる。
本発明のセンサー装置では、前記ターミナルは、前記第２の状態において、前記センサータグから送信された測定結果を前記１対の導体を介して受信することが好ましい。
これにより、センサータグのセンサーの測定結果を伝送するための配線を１対の導体に沿って設ける必要がなく、装置構成を簡単化することができる。
【００１５】
本発明のセンサー装置では、前記センサータグは、前記１対の導体の長手方向での異なる複数位置にそれぞれ設けられていることが好ましい。
これにより、コンクリート打設後に、コンクリート構造物の異なる測定対象部位の状態を測定することができる。
本発明のセンサーシステムは、本発明のセンサー装置と、
前記センサー装置の測定情報を収集する情報収集装置とを備えることを特徴とする。
このように構成されたセンサーシステムによれば、コンクリート打設時のコンクリートの充填状態を測定し、コンクリート打設後の長期にわたりコンクリート構造物の状態を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るセンサーシステムの使用状態の一例を示す図である。
【図２】図１に示すセンサーシステムに備えられたセンサー装置の概略構成を示す模式図である。
【図３】図２に示すセンサー装置に備えられた充填センサー（１対の導体）を示す部分斜視図である。
【図４】図２に示すセンサー装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】図２に示すセンサー装置に備えられたセンサータグを示すブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るセンサー装置の概略構成を示す模式図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るセンサー装置の概略構成を示す模式図である。
【図８】図７に示すセンサー装置の概略構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係るセンサー装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係るセンサー装置の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のセンサー装置およびセンサーシステムの好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るセンサーシステムの使用状態の一例を示す図、図２は、図１に示すセンサーシステムに備えられたセンサー装置の概略構成を示す模式図、図３は、図２に示すセンサー装置に備えられた充填センサー（１対の導体）を示す部分斜視図、図４は、図２に示すセンサー装置の概略構成を示すブロック図、図５は、図２に示すセンサー装置に備えられたセンサータグを示すブロック図である。
【００１８】
なお、以下では、本発明のセンサーシステムをコンクリート構造物のコンクリート打設時および打設後の状態測定に用いる場合を例に説明する。
（センサーシステム）
図１に示すセンサーシステム１は、コンクリートの打設時および打設後の状態を測定するものである。
【００１９】
図１では、既設の橋脚であるコンクリート構造物１０１の外周に沿ってコンクリートを打設することによりコンクリート構造物１０２を形成し、耐震補強が施されたコンクリート構造物１００を得る際に、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時の充填状態およびコンクリート打設後の状態を測定する場合を例に示している。
このセンサーシステム１は、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時およびコンクリート打設後の状態を測定する複数のセンサー装置２と、各センサー装置２の測定結果を収集する情報収集装置１０とを有する。
【００２０】
各センサー装置２は、図２に示すように、長尺状の充填センサー３と、充填センサー３の先端部に接続されたセンサータグ４と、充填センサー３の基端部に接続されたターミナル５と、充填センサー３による測定とセンサータグ４による測定とを切り換える切換部６とを備える。
このような各センサー装置２は、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時に充填センサー３による測定を行い、その測定結果をターミナル５が無線送信する。また、各センサー装置２は、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設後にセンサータグ４による測定を行い、その測定結果をターミナル５が無線送信する。
【００２１】
なお、センサー装置２については、後に詳述する。また、複数のセンサー装置２は、設置位置が異なる以外は、互いに同様である。また、センサー装置２の数は、図１に示すものに限定されるものではない。
情報収集装置１０（ロガー）は、各センサー装置２と無線通信可能に構成されており、各センサー装置２から無線送信された測定結果を収集する。
情報収集装置１０に収集された測定情報は、例えば、パソコン、携帯端末等に取り込まれ、表示部に表示される。
【００２２】
（センサー装置）
以下、センサー装置２を構成する各部を順次説明する。
前述したように、各センサー装置２は、図２に示すように、長尺状の充填センサー３と、充填センサー３の先端部に接続されたセンサータグ４と、充填センサー３の基端部に接続されたターミナル５と、充填センサー３による測定とセンサータグ４による測定とを切り換える切換部６とを備える。
【００２３】
また、図示しないが、通信部４３、インターフェース部４４、記憶部４５、制御部４７および電源回路４８等は、例えば封止樹脂で構成された封止部により封止されている。これにより、センサータグ４を水分やコンクリートの存在下に設置した場合に、通信部４３、インターフェース部４４、記憶部４５、制御部４７および電源回路４８等の劣化を防止することができる。
なお、センサー４１、４２は、封止部の外部に露出している。これにより、センサー４１、４２による測定を行うことができる。
【００２４】
（充填センサー）
充填センサー３は、図３に示すように、互いに間隔を隔てて（平行となるように）設けられた長尺状の１対の導体（導線）３１、３２と、この１対の導体３１、３２を被覆する絶縁体３３とを有する。
このような充填センサー３は、例えば、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設に先立ち、１対の導体３１、３２がコンクリート構造物１０１の外周に沿って鉛直方向に延在するように設置される。このように設置された充填センサー３は、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時に、コンクリートの充填状態（具体的には、充填量、コンクリート打ちあがり面１０２ａの高さ）に応じて、１対の導体３１、３２間のインピーダンス（静電容量）が変化する。そのため、後述するように、１対の導体３１、３２間のインピーダンスに基づいて、コンクリートの充填状態を測定することができる。
【００２５】
また、充填センサー３は、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設後に、後述するセンサータグ４による測定を行うために、センサータグ４に電力を供給する電源ケーブルとして用いられる。
各導体３１、３２は、各種導電性材料を用いることができるが、例えば、銅、アルミニウム、銀、金、白金等の金属材料を用いるのが好ましい。
【００２６】
なお、各導体３１、３２の横断面形状は、図３では円形をなしているが、コンクリート構造物１０２の充填状態を測定し得るように１対の導体３１、３２間の距離を確保することができれば、特に限定されず、例えば、四角形、楕円形、異形状等をなしていてもよい。また、各導体３１、３２の径（幅）は、特に限定されない。また、各導体３１、３２は、複数の導線を組み合わせて（例えば撚り合わせて）構成されていてもよい。
【００２７】
また、絶縁体３３は、１対の導体３１、３２間の距離を所定距離に規制するとともに、導体３１と導体３２とが短絡するのを防止する機能を有する。また、絶縁体３３は、各導体３１、３２が外部に露出するのを防止し、その結果、導体３１、３２の劣化を防止する機能をも有する。
このような絶縁体３３の構成材料としては、コンクリート中で安定に存在するようにアルカリ耐性を有するものであれば、特に限定されず、各種絶縁性材料を用いることができるが、樹脂材料、ゴム材料、エラストマー材料等を用いるのが好ましい。これにより、絶縁体３３の所望の絶縁性を確保しつつ、充填センサー３全体に可撓性を付与できる。そのため、充填センサー３の取り扱い性を優れたものとするとともに、充填センサー３の設置を容易なものとすることができる。
また、絶縁体３３の厚さおよび横断面形状は、１対の導体３１、３２間のインピーダンスに基づいてコンクリートの充填状態を測定できれば、特に限定されない。
【００２８】
（センサータグ）
センサータグ４は、図４および図５に示すように、前述した充填センサー３の１対の導体３１、３２の先端部にスイッチ６１を介して接続されている。
ここで、スイッチ６１は、後述する切換部６の一部を構成するものである。なお、スイッチ６１については、切換部６の説明において、詳述する。
このスイッチ６１を介して充填センサー３に接続されたセンサータグ４は、図５に示すように、コンクリート構造物１０２の状態を測定するセンサー４１、４２と、通信部４３と、インターフェース部４４と、記憶部４５と、制御部４７と、電源回路４８と、蓄電部４９とを有する。
【００２９】
［センサー］
センサー４１、４２は、それぞれ、前述した充填センサー３の先端部付近におけるコンクリート構造物１０２の測定対象部位（以下、単に「測定対象部位」ともいう）の状態を測定するものである。
具体的には、センサー４１は、測定対象部位の状態としてｐＨを測定するｐＨセンサーである。これにより、センサー４１の測定情報に基づいて、コンクリート構造物１０２内の鉄筋（図示せず）の腐蝕状態を測定することができる。
【００３０】
ここで、センサー４１を鉄筋に対してコンクリート構造物１０２の外表面側に設置することにより、センサー４１は、鉄筋が腐食に至る前に、コンクリート構造物１０２のコンクリートの中性化、コンクリート構造物１０２のコンクリートへの塩化物イオンの侵入等を検知することができる。これにより、コンクリートの中性化、コンクリートへの塩化物イオンの侵入等による鉄筋の腐蝕を予防する措置を予め適切な時期にとることができる。
【００３１】
かかるｐＨセンサーとしては、特に限定されず、公知の各種ｐＨセンサーを用いることができ、例えば、金属製の電気抵抗体または電極対を有し、その電気抵抗体または電極の腐食に伴う電気的特性変化に基づいてｐＨを測定するセンサーを用いることができる。
より具体的には、かかるｐＨセンサーとしては、例えば、電気抵抗体の腐蝕に伴う抵抗値、インピーダンス等の変化に基づいてｐＨを測定するセンサーや、電極対の腐蝕に伴う電極対間のインピーダンス、電位差、静電容量、インダクタンス等の変化に基づいてｐＨを測定するセンサー等を用いることができる。
【００３２】
センサー４２は、測定対象部位の状態として歪みを測定する歪センサーである。これにより、センサー４２の測定情報に基づいて、コンクリート構造物１０２のコンクリートまたは鉄筋の歪状態を測定することができる。
ここで、センサー４２をコンクリート構造物１０２中の鉄筋に沿って設置することにより、かかる鉄筋の歪状態を高感度に測定することができる。
かかる歪センサーとしては、特に限定されず、公知の各種歪センサーを用いることができ、例えば、外力により抵抗値が変化する電気抵抗体を用いたものや、半導体を用いた半導体ひずみセンサー等を用いることができる。
【００３３】
［通信部］
通信部４３は、無線通信機能を有する。そして、通信部４３は、記憶部４５に記憶された測定情報を送信し、また、ターミナル５からの制御信号を受信する。
より具体的に説明すると、通信部４３は、前述したセンサー４１、４２の測定情報を無線送信する機能を有する。この無線送信された測定情報は、ターミナル５で受信される。
【００３４】
また、通信部４３は、ターミナル５から無線送信された制御信号を受信する機能をさらに有する。この受信した制御信号に基づいて、後述する制御部４７は作動する。
このような通信部４３は、アンテナ４３１と、通信回路４３２とを有する。
アンテナ４３１は、特に限定されないが、例えば、金属材料、カーボン等で構成され、巻線、薄膜等の形態をなす。なお、アンテナ４３１は、送信および受信に共通して１つのアンテナで構成されていてもよいし、送信および受信のそれぞれに対応して２つのアンテナで構成されていてもよい。
【００３５】
通信回路４３２は、例えば、電磁波を送信するための送信回路と、送信する信号を変調する機能を有する変調回路と、電磁波を受信するための受信回路と、受信する信号を復調する機能を有する復調回路とを有する。なお、通信回路４３２は、信号の周波数を小さく変換する機能を有するダウンコンバータ回路、信号の周波数を大きく変換する機能を有するアップコンバータ回路、信号を増幅する機能を有する増幅回路等を有していてもよい。なお、これらの回路は、同一基板上に設けられていてもよいし、互いに異なる基板上に設けられていてもよい。
また、通信部４３は、コンクリート構造物１０２内での無線通信が可能であれば、特に限定されないが、ＬＦ帯域（３０ｋＨｚ〜３００ｋＨｚ）の搬送波を用いるものが好ましい。これにより、コンクリート中であっても、センサータグ４の消費電力を抑えつつ、センサータグ４とターミナル５との通信可能な距離を大きくすることができる。
【００３６】
［インターフェース部］
インターフェース部（インターフェース回路）４４は、前述したセンサー４１、４２の測定情報を制御部４７に入力する機能を有する。
また、インターフェース部４４は、必要に応じて、センサー４１、４２の測定情報に所定の処理を施して後、その処理後の測定情報を制御部４７に入力する。例えば、インターフェース部４４は、Ａ／Ｄ変換回路を備え、センサー４１、４２の測定情報をアナログからデジタルに変換して制御部４７に入力する。また、インターフェース部４４は、増幅回路を備え、センサー４１、４２の測定情報を増幅した後に制御部４７に入力する。
【００３７】
［記憶部］
記憶部４５は、センサー４１、４２の測定情報、通信部４３で受信した情報等を記憶する機能を有する。この記憶された測定情報は、前述した通信部４３で無線送信される。これにより、通信部４３がセンサー４１、４２による測定を複数回行うごとに通信動作を行って、複数回の測定情報を一括して無線送信することができる。
【００３８】
このような記憶部４５は、特に限定されず、不揮発性メモリ、揮発性メモリのいずれも用いることができるが、電力を供給しなくても情報を記憶した状態を保持することができ、省電力化を図ることができるという観点から、不揮発性メモリを用いるのが好ましく、特に、省電力で情報の読み書きができるという観点から、フラッシュメモリを用いるのが好ましい。
【００３９】
［制御部］
制御部４７は、センサータグ４を構成する各部、具体的には通信部４３、インターフェース部４４、記憶部４５等を制御する機能を有する。
この制御部４７は、特に限定されないが、例えば、ＭＰＵで構成されている。
［電源回路］
電源回路４８は、前述した充填センサー３の１対の導体３１、３２を介してターミナル５に電気的に接続されている。
【００４０】
そして、電源回路４８は、所望時（具体的には、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設後）に、ターミナル５から１対の導体３１、３２を介して電力が供給される。このようにして電源回路４８に供給された電力は、センサータグ４の動作のために用いられる。
また、この電源回路４８には、蓄電部４９が電気的に接続されている。
この蓄電部４９は、例えば、二次電池またはキャパシタで構成され、電力を蓄える機能を有する。これにより、ターミナル５から１対の導体３１、３２を介して電源回路４８へ常時電力を供給しなくても、センサータグ４を時間的に連続して動作させることができる。
【００４１】
（ターミナル）
次に、ターミナル（リーダーライター）５について説明する。
図４に示すように、ターミナル５は、通信部５１と、インターフェース部５２と、制御部５３と、電源回路５４と、スイッチ６２とを有する。
以下、ターミナル５を構成する各部を順次説明する。なお、スイッチ６２については、切換部６の説明において詳述する。
【００４２】
［通信部］
通信部５１は、前述したセンサータグ４の通信部４３から無線送信された測定情報を受信する機能を有する。これにより、センサータグ４のセンサー４１、４２の測定結果をターミナル５を介して収集することができる。
特に、センサータグ４とターミナル５との間の通信が無線であるため、センサータグ４のセンサー４１、４２の測定結果を伝送するための配線を１対の導体３１、３２に沿って設ける必要がなく、装置構成を簡単化することができる。
【００４３】
また、通信部５１は、受信した測定情報を送信する機能を有する。この送信した測定情報は、情報収集装置１０で受信される。
これにより、各ターミナル５で取得した測定情報を情報収集装置１０で収集することができる。
このような通信部５１は、図示しないが、前述したセンサータグ４の通信部４３と同様に構成され、アンテナおよび通信回路を有する。
【００４４】
ただし、通信部５１は、情報収集装置１０との無線通信において空中を伝送するのでＬＦ帯域よりも高い周波数（例えばＧＨｚ帯域）の搬送波を用いて無線送信するように構成されているのが好ましく、ＲＦ帯域の搬送波を用いて無線送信するように構成されているのがより好ましい。
ターミナル５の無線送信がＲＦ帯域の搬送波として用いるものであると、情報収集装置１０とターミナル５との通信可能な距離を大きくすることができる。
【００４５】
［制御部］
制御部５３は、ターミナル５を構成する各部、具体的には通信部５１、スイッチ６２等を制御する機能を有する。
また、制御部５３は、ターミナル５の外部に設けられたスイッチ６１に配線６３を介して電気的に接続されており、スイッチ６１を制御する機能をも有する。
この制御部５３は、特に限定されないが、例えば、ＭＰＵで構成されている。
【００４６】
［電源部］
電源回路５４は、前述したセンサータグ４の電源回路４８と同様に構成することができ、ターミナル５を動作可能な電力を供給するものである。
ただし、ターミナル５は、コンクリート構造物１００の外部に設置することができるため、電源回路５４は、点検、修理、交換等が容易である。また、コンクリート構造物１００に穿孔等することなく、外部から有線により電源回路５４に電力を供給することが可能である。
このようなことから、電源回路５４に電力を供給する電源としては、比較的大きな電力を発生する電源、例えば、比較的容量の大きい電池、商用電源、太陽電池に接続された二次電池等を用いることができる。このような電源を用いることにより、前述した通信部５１の通信距離を大きくすることができる。
【００４７】
（切換部）
切換部６は、充填センサー（第１のセンサー）３による測定を行う状態と、センサータグ（第２のセンサー）４による測定を行う状態とを切り換え可能に構成されている。
すなわち、切換部６は、１対の導体３１、３２間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する第１の状態（以下、単に「第１の状態」ともいう）と、１対の導体３１、３２を通じてセンサータグ４に電力を供給し、センサー４１、４２がコンクリート構造物１０２の状態を測定する第２の状態（以下、単に「第２の状態」ともいう）をと切り換える。
【００４８】
そして、切換部６は、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時に第１の状態とし、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設後に第２の状態とする。これにより、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時に、コンクリートの充填状態を測定し、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設後に、コンクリート構造物１０２の状態を長期にわたり測定することができる。
【００４９】
より具体的に説明すると、切換部６は、第１の状態において１対の導体３１、３２をセンサータグ４に対して電気的導通を遮断するとともにインターフェース部５２（信号処理回路）を１対の導体３１、３２に対して電気的に接続し、第２の状態において１対の導体３１、３２を介して電源回路５４とセンサータグ４とを電気的に接続する。
これにより、第１の状態において、１対の導体３１、３２間の静電容量を測定することができる。また、第２の状態において、１対の導体３１、３２を介してセンサータグ４に電力を供給し、センサータグ４のセンサー４１、４２による測定を行うことができる。
【００５０】
この切換部６は、充填センサー３の１対の導体３１、３２とセンサータグ４の電源回路４８との間に設けられたスイッチ６１（第１のスイッチ）と、１対の導体３１、３２とインターフェース部５２および電源回路５４との間に設けられたスイッチ６２（第２のスイッチ）とを有する。これにより、切換部６を比較的簡単な構成とすることができる。
スイッチ６１は、１対の導体３１、３２を電源回路４８に電気的に接続した状態とその接続を遮断した状態とを切り換え可能に構成されている。
【００５１】
また、スイッチ６２は、１対の導体３１、３２をインターフェース部５２に電気的に接続した状態と、１対の導体３１、３２を電源回路５４に電気的に接続した状態とを切り換え可能に構成されている。
このようなスイッチ６１、６２は、前述した制御部５３からの制御信号に基づいて動作が制御される。
【００５２】
具体的には、充填センサー３による測定を行う第１の状態では、スイッチ６１が１対の導体３１、３２を電源回路４８に対して電気的に遮断した状態とするとともに、スイッチ６２が１対の導体３１、３２をインターフェース部５２に電気的に接続した状態とする。
一方、センサータグ（第２のセンサー）４による測定を行う第２の状態では、スイッチ６１が１対の導体３１、３２を電源回路４８に電気的に接続した状態とするとともに、スイッチ６２が１対の導体３１、３２を電源回路５４に電気的に接続した状態とする。
このようなスイッチ６１、６２は、それぞれ、特に限定されないが、例えば、リレーで構成されている。
【００５３】
以上説明したように構成されたセンサーシステム１では、充填センサー３による測定を行う第１の状態とセンサータグ４による測定を行う第２の状態とを切換部６により切り換えることができる。そのため、コンクリート構造物のコンクリート打設時に、第１の状態とし、コンクリートの充填状態を測定し、コンクリート構造物のコンクリート打設後に、第２の状態とし、コンクリート構造物の状態を長期にわたり測定することができる。
また、充填センサー３の１対の導体３１、３２を、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時における充填状態の測定だけでなく、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設後の状態測定を行うセンサータグ４に電力を供給する電源ケーブルとして有効利用することができる。
【００５４】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
図６は、本発明の第２実施形態に係るセンサー装置の概略構成を示す模式図である。
以下、第２実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００５５】
第２実施形態のセンサー装置は、充填センサー３の途中にもセンサータグ４が接続されている以外は、第１実施形態のセンサーシステムとほぼ同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
本実施形態でのセンサー装置２Ａは、図６に示すように、長尺状の充填センサー３Ａと、充填センサー３Ａの途中および先端部にそれぞれ接続されたセンサータグ４と、充填センサー３の基端部に接続されたターミナル５Ａと、充填センサー３Ａによる測定とセンサータグ４による測定とを切り換える切換部６Ａとを備える。
【００５６】
充填センサー３Ａは、前述した第１実施形態の充填センサー３と同様、長尺状の１対の導体（導線）３１、３２を有する。
そして、１対の導体３１、３２の途中および先端部には、それぞれ、切換部６Ａの一部を構成するスイッチ６１を介してセンサータグ４が接続されている。
以上のように構成されたセンサー装置２Ａでは、センサータグ４が１対の導体３１、３２の長手方向での異なる複数位置にそれぞれ設けられているので、２つのセンサータグ４を互いに異なる位置に設置することができる。そのため、コンクリート打設後に、コンクリート構造物１０２の異なる測定対象部位の状態を測定することができる。
以上説明したような第２実施形態のセンサー装置２Ａによっても、コンクリート打設時のコンクリートの充填状態を測定し、その測定にかかる構成を有効利用しつつ、コンクリート打設後の長期にわたりコンクリート構造物の状態を測定することができる。
【００５７】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
図７は、本発明の第３実施形態に係るセンサー装置の概略構成を示す模式図、図８は、図７に示すセンサー装置の概略構成を示すブロック図である。
以下、第３実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００５８】
第３実施形態のセンサー装置は、切換部の制御方法が異なる以外は、第１実施形態のセンサーシステムとほぼ同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
本実施形態でのセンサー装置２Ｂは、図７に示すように、長尺状の充填センサー３と、充填センサー３の先端部に接続されたセンサータグ４Ｂと、充填センサー３の基端部に接続されたターミナル５Ｂと、充填センサー３による測定とセンサータグ４Ｂによる測定とを切り換える切換部６Ｂとを備える。
【００５９】
切換部６Ｂは、前述した第１実施形態の切換部６と同様、充填センサー３の１対の導体３１、３２とセンサータグ４Ｂの電源回路４８との間に設けられたスイッチ６１と、１対の導体３１、３２とターミナル５Ｂのインターフェース部５２および電源回路５４との間に設けられたスイッチ６２とを有する。
ターミナル５Ｂは、ターミナル５Ｂの各部を制御する制御部５３Ｂを有する。この制御部５３Ｂは、ターミナル５Ｂ内に設けられたスイッチ６２を制御する機能を有する。
【００６０】
センサータグ４Ｂは、センサータグ４Ｂの各部を制御する制御部４７Ｂを有する。この制御部４７Ｂは、配線６４を介してスイッチ６１（第１のスイッチ）を制御する機能を有する。スイッチ６１の具体的な制御方法としては、例えば、無線にてターミナル５Ｂからセンサータグ４Ｂに切り替えの指示の信号を送る方法、センサータグ５Ｂの制御部によりセンサー設置時から一定時間後というように切り替える時間を管理する方法等が挙げられる。
【００６１】
このようにセンサータグ４Ｂがスイッチ６１を制御するので、スイッチ６１の制御信号のための配線を１対の導体３１、３２に沿って設ける必要がなく、装置構成を簡単化することができる。
以上説明したような第３実施形態のセンサー装置２Ｂによっても、コンクリート打設時のコンクリートの充填状態を測定し、その測定にかかる構成を有効利用しつつ、コンクリート打設後の長期にわたりコンクリート構造物の状態を測定することができる。
【００６２】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態を説明する。
図９は、本発明の第４実施形態に係るセンサー装置の概略構成を示すブロック図である。
以下、第４実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００６３】
第４実施形態のセンサー装置は、切換部の構成および制御方法が異なる以外は、第１実施形態のセンサーシステムとほぼ同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
本実施形態でのセンサー装置２Ｃは、図９に示すように、長尺状の充填センサー３と、充填センサー３の先端部に接続されたセンサータグ４Ｃと、充填センサー３の基端部に接続されたターミナル５Ｃと、充填センサー３による測定とセンサータグ４Ｃによる測定とを切り換える切換部６Ｃとを備える。
【００６４】
切換部６Ｃは、前述した第１実施形態の切換部６と同様、充填センサー３の１対の導体３１、３２とセンサータグ４Ｂの電源回路４８との間に設けられたスイッチ６１と、１対の導体３１、３２とターミナル５Ｂのインターフェース部５２および電源回路５４との間に設けられたスイッチ６２とを有する。
また、通信部５１と通信部４３およびスイッチ６１との間には、スイッチ６５が設けられている。
【００６５】
このスイッチ６５は、配線６６を介して通信部５１に電気的に接続されている。そして、スイッチ６５は、通信部５１を通信部４３に電気的に接続する状態と、通信部５１をスイッチ６１に電気的に接続する状態とを切り換え可能に構成されている。
ターミナル５Ｃは、ターミナル５Ｃの各部を制御する制御部５３Ｃを有する。この制御部５３Ｃは、上述したスイッチ６５が通信部５１をスイッチ６１に電気的に接続する状態のとき、ターミナル５Ｃ内に設けられたスイッチ６２を制御する機能を有する。また、制御部５３Ｃは、上述したスイッチ６５が通信部５１を通信部４３に電気的に接続する状態のとき、通信部５１に通信部４３への通信を行う。
【００６６】
センサータグ４Ｃは、センサータグ４Ｃの各部を制御する制御部４７Ｃを有する。この制御部４７Ｃは、配線６７を介してスイッチ６５を制御する機能を有する。
以上のように構成されたセンサー装置２Ｃでは、配線６６を用いて有線により通信部４３と通信部５１との通信を行うことができる。また、有線にてセンサータグ４Ｃとターミナル５Ｃとの間の通信を行うため、アンテナが不要となるとともに通信部の簡略化が可能となり、その結果、センサータグ４Ｃの構成を簡単化することができる。さらに、充填センサー３の長さはセンサータグとターミナルとの間の無線通信が届かないくらい長いもの（例えば１０ｍ程度）も使用できる。
以上説明したような第４実施形態のセンサー装置２Ｃによっても、コンクリート打設時のコンクリートの充填状態を測定し、その測定にかかる構成を有効利用しつつ、コンクリート打設後の長期にわたりコンクリート構造物の状態を測定することができる。
【００６７】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態を説明する。
図１０は、本発明の第５実施形態に係るセンサー装置の概略構成を示すブロック図である。
以下、第５実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００６８】
第５実施形態のセンサー装置は、切換部の構成および制御方法が異なる以外は、第１実施形態のセンサーシステムとほぼ同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
本実施形態でのセンサー装置２Ｄは、図１０に示すように、長尺状の充填センサー３と、充填センサー３の先端部に接続されたセンサータグ４Ｄと、充填センサー３の基端部に接続されたターミナル５Ｄと、充填センサー３による測定とセンサータグ４Ｄによる測定とを切り換える切換部６Ｄとを備える。
【００６９】
切換部６Ｄは、１対の導体３１、３２とターミナル５Ｄの通信部５１Ｄ、インターフェース部５２および電源回路５４との間に設けられたスイッチ６２Ｄと、スイッチ６１とセンサータグ４Ｄの通信部４３Ｄおよび電源回路４８との間に設けられたスイッチ６８とを有する。
スイッチ６２Ｄは、１対の導体３１、３２を通信部５１Ｄに電気的に接続した状態と、１対の導体３１、３２をインターフェース部５２に電気的に接続した状態と、１対の導体３１、３２を電源回路５４に電気的に接続した状態とを切り換え可能に構成されている。
また、スイッチ６８は、スイッチ６１を通信部４３Ｄに電気的に接続する状態と、スイッチ６１を電源回路４８に電気的に接続する状態とを切り換え可能に構成されている。
【００７０】
ターミナル５Ｄは、ターミナル５Ｄの各部を制御する制御部５３Ｄを有する。この制御部５３Ｄは、スイッチ６１が１対の導体３１、３２をスイッチ６８に対して電気的に遮断した状態のとき、スイッチ６２Ｄが１対の導体３１、３２をインターフェース部５２に電気的に接続した状態とする。また、制御部５３Ｄは、スイッチ６１が１対の導体３１、３２をスイッチ６８に電気的に接続した状態のとき、スイッチ６２Ｄが１対の導体３１、３２を通信部５１Ｄに電気的に接続した状態と電源回路５４に電気的に接続した状態とを所定タイミングで交互に切り換える。
【００７１】
センサータグ４Ｄは、センサータグ４Ｄの各部を制御する制御部４７Ｄを有する。この制御部４７Ｄは、配線６９を介してスイッチ６８を制御する機能を有する。具体的には、制御部４７Ｄは、スイッチ６１が１対の導体３１、３２をスイッチ６８に対して電気的に遮断した状態のとき、上述したスイッチ６２Ｄの切り換えと同期して切り換える。これにより、電源回路５４を電源回路４８に電気的に接続した状態と、通信部５１Ｄを通信部４３Ｄに電気的に接続した状態とを切り換えることができる。
【００７２】
電源回路５４を電源回路４８に電気的に接続した状態では、電源回路５４からセンサータグ４Ｄに電力が供給され、その電力が蓄電部（図示せず）に蓄電される。そして、通信部５１Ｄを通信部４３Ｄに電気的に接続した状態では、その蓄電部に蓄電された電力を用いて、センサータグ４Ｄを動作させ、通信部５１Ｄと通信部４３Ｄとの間の通信を行う。
以上のように構成されたセンサー装置２Ｄでは、第２の状態において、センサータグ４Ｄから送信された測定結果を１対の導体３１、３２を介してターミナル５Ｄが受信するので、センサータグ４Ｄのセンサーの測定結果を伝送するための配線を１対の導体３１、３２に沿って設ける必要がなく、装置構成を簡単化することができる。また、有線にてセンサータグ４Ｄとターミナル５Ｄとの間の通信を行うため、アンテナが不要となるとともに通信部の簡略化が可能となり、その結果、センサータグ４Ｄの構成を簡単化することができる。さらに、充填センサー３の長さはセンサータグとターミナルとの間の無線通信が届かないくらい長いもの（例えば１０ｍ程度）も使用できる。
【００７３】
以上説明したような第５実施形態のセンサー装置２Ｄによっても、コンクリート打設時のコンクリートの充填状態を測定し、その測定にかかる構成を有効利用しつつ、コンクリート打設後の長期にわたりコンクリート構造物の状態を測定することができる。
以上、本発明のセンサー装置およびセンサーシステムを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７４】
例えば、本発明のセンサー装置およびセンサーシステムでは、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
また、前述した実施形態では、１つのセンサータグに２つのセンサーが設けられている場合を例に説明したが、１つのセンサータグに設けられるセンサーの数は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、１つのセンサータグに複数のセンサーが設けられる場合において、その複数のセンサーは、互いに同種であってもよいし、互いに異なる種類であってもよい。
【００７５】
また、センサーの配置は、センサーの種類、目的等に応じて適宜設定することができる。
また、センサーの種類は、前述した実施形態のものに限定されず、例えば、塩化物イオンセンサー、温度センサー、磁気センサー、加速度センサー、光センサー、圧力センサー等であってもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１‥‥センサーシステム ２‥‥センサー装置 ２Ａ‥‥センサー装置 ２Ｂ‥‥センサー装置 ２Ｃ‥‥センサー装置 ２Ｄ‥‥センサー装置 ３‥‥充填センサー ３Ａ‥‥充填センサー ４‥‥センサータグ ４Ｂ‥‥センサータグ ４Ｃ‥‥センサータグ ４Ｄ‥‥センサータグ ５‥‥ターミナル ５Ａ‥‥ターミナル ５Ｂ‥‥ターミナル ５Ｃ‥‥ターミナル ５Ｄ‥‥ターミナル ６‥‥切換部 ６Ａ‥‥切換部 ６Ｂ‥‥切換部 ６Ｃ‥‥切換部 ６Ｄ‥‥切換部 １０‥‥情報収集装置 ３１‥‥導体 ３２‥‥導体 ３３‥‥絶縁体 ４１‥‥センサー ４２‥‥センサー ４３‥‥通信部 ４３Ｄ‥‥通信部 ４４‥‥インターフェース部 ４５‥‥記憶部 ４７‥‥制御部 ４７Ｂ‥‥制御部 ４７Ｃ‥‥制御部 ４７Ｄ‥‥制御部 ４８‥‥電源回路 ４９‥‥蓄電部 ５１‥‥通信部 ５１Ｄ‥‥通信部 ５２‥‥インターフェース部 ５３‥‥制御部 ５３Ｂ‥‥制御部 ５３Ｃ‥‥制御部 ５３Ｄ‥‥制御部 ５４‥‥電源回路 ６１‥‥スイッチ ６２‥‥スイッチ ６２Ｄ‥‥スイッチ ６３‥‥配線 ６４‥‥配線 ６５‥‥スイッチ ６６‥‥配線 ６７‥‥配線 ６８‥‥スイッチ ６９‥‥配線 １００‥‥コンクリート構造物 １０１‥‥コンクリート構造物 １０２‥‥コンクリート構造物 １０２ａ‥‥面 ４３１‥‥アンテナ ４３２‥‥通信回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサー装置およびセンサーシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
センサー装置としては、例えば、コンクリート中の鉄筋の腐食状態を測定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
施工直後のコンクリート構造物中のコンクリートは、通常、強アルカリ性を呈する。そのため、施工直後のコンクリート構造物中の鉄筋は、その表面に不動態膜が形成されるため、安定である。しかし、施工後に酸性雨や排気ガス等の影響を受けたコンクリート構造物は、コンクリートが徐々に酸性化していくため、鉄筋が腐食することとなる。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１に係るセンサー装置では、コンクリート構造物中の鉄筋と同種材料からなる細線をコンクリート構造物中に埋設し、腐食による細線の断線の有無を検知することにより、コンクリート中の鉄筋の腐食状況を予測する。
しかし、かかるセンサー装置では、コンクリートを打設する際、そのコンクリートの充填状態を測定することができない。
【０００４】
ところで、コンクリートの充填状態を測定する装置として、２本の平行導線を有し、この平行導線をコンクリートの打設予定部位に予め設置しておき、コンクリートを打設する際、平行導線間のインピーダンス（静電容量）に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する装置が開発されている。
しかし、このような装置は、コンクリートの充填状態の検知にのみ用いられるものであるため、コンクリートの打設完了後には、何ら使用されずに無駄となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１５３５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、コンクリート打設時のコンクリートの充填状態を測定し、その測定にかかる構成を有効利用しつつ、コンクリート打設後の長期にわたりコンクリート構造物の状態を測定することができるセンサー装置およびセンサーシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のセンサー装置は、互いに間隔を隔てて設けられた長尺状の１対の導体と、
前記１対の導体の先端部または途中に接続され、コンクリート構造物の状態を測定するセンサーを備えるセンサータグと、
前記１対の導体間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する第１の状態と、前記１対の導体を通じて前記センサータグに電力を供給し、前記センサーがコンクリート構造物の状態を測定する第２の状態とを切り換える切換部とを有することを特徴とする。
【０００８】
このように構成されたセンサー装置によれば、コンクリート構造物のコンクリート打設時に、第１の状態とし、コンクリートの充填状態を測定し、コンクリート構造物のコンクリート打設後に、第２の状態とし、コンクリート構造物の状態を長期にわたり測定することができる。
また、１対の導体を、コンクリート構造物のコンクリート打設時における充填状態の測定だけでなく、コンクリート構造物のコンクリート打設後の状態測定を行うセンサータグに電力を供給する電源ケーブルとして有効利用することができる。
【０００９】
本発明のセンサー装置では、前記切換部は、前記コンクリート構造物のコンクリート打設時に、前記第１の状態とし、前記コンクリート構造物のコンクリート打設後に、前記第２の状態とすることが好ましい。
これにより、コンクリート構造物のコンクリート打設時に、コンクリートの充填状態を測定し、コンクリート構造物のコンクリート打設後に、コンクリート構造物の状態を長期にわたり測定することができる。
【００１０】
本発明のセンサー装置では、前記１対の導体の基端部に接続され、電源回路および信号処理回路を備えるターミナルを有し、
前記切換部は、前記第１の状態において前記１対の導体と前記センサータグとの電気的導通を遮断するとともに前記信号処理回路を前記１対の導体に対して電気的に接続し、前記第２の状態において前記１対の導体を介して前記電源回路と前記センサータグとを電気的に接続することが好ましい。
これにより、第１の状態において、１対の導体間の静電容量を測定することができる。また、第２の状態において、１対の導体を介してセンサータグに電力を供給し、センサータグのセンサーによる測定を行うことができる。
【００１１】
本発明のセンサー装置では、前記切換部は、前記１対の導体と前記センサータグとの間に設けられた第１のスイッチと、前記１対の導体と前記電源回路および前記信号処理回路との間に設けられた第２のスイッチとを有することが好ましい。
これにより、切換部を比較的簡単な構成とすることができる。
本発明のセンサー装置では、前記センサータグは、前記第１のスイッチを制御する機能を有することが好ましい。
これにより、第１のスイッチの制御信号のための配線を１対の導体に沿って設ける必要がなく、装置構成を簡単化することができる。
【００１２】
本発明のセンサー装置では、前記センサータグは、前記センサーの測定結果を送信する機能を有し、
前記ターミナルは、前記センサータグから送信された測定結果を受信する機能を有することが好ましい。
これにより、センサータグのセンサーの測定結果をターミナルを介して収集することができる。
【００１３】
本発明のセンサー装置では、前記センサータグは、前記センサーの測定結果を無線送信し、
前記ターミナルは、前記センサータグから無線送信された測定結果を受信することが好ましい。
これにより、センサータグのセンサーの測定結果を伝送するための配線を１対の導体に沿って設ける必要がなく、装置構成を簡単化することができる。
【００１４】
本発明のセンサー装置では、前記無線送信は、ＬＦ帯域の搬送波を用いるものであることが好ましい。
これにより、コンクリート中であっても、センサータグの消費電力を抑えつつ、センサータグとターミナルとの通信可能な距離を大きくすることができる。
本発明のセンサー装置では、前記ターミナルは、前記第２の状態において、前記センサータグから送信された測定結果を前記１対の導体を介して受信することが好ましい。
これにより、センサータグのセンサーの測定結果を伝送するための配線を１対の導体に沿って設ける必要がなく、装置構成を簡単化することができる。
【００１５】
本発明のセンサー装置では、前記センサータグは、前記１対の導体の長手方向での異なる複数位置にそれぞれ設けられていることが好ましい。
これにより、コンクリート打設後に、コンクリート構造物の異なる測定対象部位の状態を測定することができる。
本発明のセンサーシステムは、本発明のセンサー装置と、
前記センサー装置の測定情報を収集する情報収集装置とを備えることを特徴とする。
このように構成されたセンサーシステムによれば、コンクリート打設時のコンクリートの充填状態を測定し、コンクリート打設後の長期にわたりコンクリート構造物の状態を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るセンサーシステムの使用状態の一例を示す図である。
【図２】図１に示すセンサーシステムに備えられたセンサー装置の概略構成を示す模式図である。
【図３】図２に示すセンサー装置に備えられた充填センサー（１対の導体）を示す部分斜視図である。
【図４】図２に示すセンサー装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】図２に示すセンサー装置に備えられたセンサータグを示すブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るセンサー装置の概略構成を示す模式図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るセンサー装置の概略構成を示す模式図である。
【図８】図７に示すセンサー装置の概略構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係るセンサー装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係るセンサー装置の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のセンサー装置およびセンサーシステムの好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るセンサーシステムの使用状態の一例を示す図、図２は、図１に示すセンサーシステムに備えられたセンサー装置の概略構成を示す模式図、図３は、図２に示すセンサー装置に備えられた充填センサー（１対の導体）を示す部分斜視図、図４は、図２に示すセンサー装置の概略構成を示すブロック図、図５は、図２に示すセンサー装置に備えられたセンサータグを示すブロック図である。
【００１８】
なお、以下では、本発明のセンサーシステムをコンクリート構造物のコンクリート打設時および打設後の状態測定に用いる場合を例に説明する。
（センサーシステム）
図１に示すセンサーシステム１は、コンクリートの打設時および打設後の状態を測定するものである。
【００１９】
図１では、既設の橋脚であるコンクリート構造物１０１の外周に沿ってコンクリートを打設することによりコンクリート構造物１０２を形成し、耐震補強が施されたコンクリート構造物１００を得る際に、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時の充填状態およびコンクリート打設後の状態を測定する場合を例に示している。
このセンサーシステム１は、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時およびコンクリート打設後の状態を測定する複数のセンサー装置２と、各センサー装置２の測定結果を収集する情報収集装置１０とを有する。
【００２０】
各センサー装置２は、図２に示すように、長尺状の充填センサー３と、充填センサー３の先端部に接続されたセンサータグ４と、充填センサー３の基端部に接続されたターミナル５と、充填センサー３による測定とセンサータグ４による測定とを切り換える切換部６とを備える。
このような各センサー装置２は、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時に充填センサー３による測定を行い、その測定結果をターミナル５が無線送信する。また、各センサー装置２は、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設後にセンサータグ４による測定を行い、その測定結果をターミナル５が無線送信する。
【００２１】
なお、センサー装置２については、後に詳述する。また、複数のセンサー装置２は、設置位置が異なる以外は、互いに同様である。また、センサー装置２の数は、図１に示すものに限定されるものではない。
情報収集装置１０（ロガー）は、各センサー装置２と無線通信可能に構成されており、各センサー装置２から無線送信された測定結果を収集する。
情報収集装置１０に収集された測定情報は、例えば、パソコン、携帯端末等に取り込まれ、表示部に表示される。
【００２２】
（センサー装置）
以下、センサー装置２を構成する各部を順次説明する。
前述したように、各センサー装置２は、図２に示すように、長尺状の充填センサー３と、充填センサー３の先端部に接続されたセンサータグ４と、充填センサー３の基端部に接続されたターミナル５と、充填センサー３による測定とセンサータグ４による測定とを切り換える切換部６とを備える。
【００２３】
また、図示しないが、通信部４３、インターフェース部４４、記憶部４５、制御部４７および電源回路４８等は、例えば封止樹脂で構成された封止部により封止されている。これにより、センサータグ４を水分やコンクリートの存在下に設置した場合に、通信部４３、インターフェース部４４、記憶部４５、制御部４７および電源回路４８等の劣化を防止することができる。
なお、センサー４１、４２は、封止部の外部に露出している。これにより、センサー４１、４２による測定を行うことができる。
【００２４】
（充填センサー）
充填センサー３は、図３に示すように、互いに間隔を隔てて（平行となるように）設けられた長尺状の１対の導体（導線）３１、３２と、この１対の導体３１、３２を被覆する絶縁体３３とを有する。
このような充填センサー３は、例えば、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設に先立ち、１対の導体３１、３２がコンクリート構造物１０１の外周に沿って鉛直方向に延在するように設置される。このように設置された充填センサー３は、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時に、コンクリートの充填状態（具体的には、充填量、コンクリート打ちあがり面１０２ａの高さ）に応じて、１対の導体３１、３２間のインピーダンス（静電容量）が変化する。そのため、後述するように、１対の導体３１、３２間のインピーダンスに基づいて、コンクリートの充填状態を測定することができる。
【００２５】
また、充填センサー３は、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設後に、後述するセンサータグ４による測定を行うために、センサータグ４に電力を供給する電源ケーブルとして用いられる。
各導体３１、３２は、各種導電性材料を用いることができるが、例えば、銅、アルミニウム、銀、金、白金等の金属材料を用いるのが好ましい。
【００２６】
なお、各導体３１、３２の横断面形状は、図３では円形をなしているが、コンクリート構造物１０２の充填状態を測定し得るように１対の導体３１、３２間の距離を確保することができれば、特に限定されず、例えば、四角形、楕円形、異形状等をなしていてもよい。また、各導体３１、３２の径（幅）は、特に限定されない。また、各導体３１、３２は、複数の導線を組み合わせて（例えば撚り合わせて）構成されていてもよい。
【００２７】
また、絶縁体３３は、１対の導体３１、３２間の距離を所定距離に規制するとともに、導体３１と導体３２とが短絡するのを防止する機能を有する。また、絶縁体３３は、各導体３１、３２が外部に露出するのを防止し、その結果、導体３１、３２の劣化を防止する機能をも有する。
このような絶縁体３３の構成材料としては、コンクリート中で安定に存在するようにアルカリ耐性を有するものであれば、特に限定されず、各種絶縁性材料を用いることができるが、樹脂材料、ゴム材料、エラストマー材料等を用いるのが好ましい。これにより、絶縁体３３の所望の絶縁性を確保しつつ、充填センサー３全体に可撓性を付与できる。そのため、充填センサー３の取り扱い性を優れたものとするとともに、充填センサー３の設置を容易なものとすることができる。
また、絶縁体３３の厚さおよび横断面形状は、１対の導体３１、３２間のインピーダンスに基づいてコンクリートの充填状態を測定できれば、特に限定されない。
【００２８】
（センサータグ）
センサータグ４は、図４および図５に示すように、前述した充填センサー３の１対の導体３１、３２の先端部にスイッチ６１を介して接続されている。
ここで、スイッチ６１は、後述する切換部６の一部を構成するものである。なお、スイッチ６１については、切換部６の説明において、詳述する。
このスイッチ６１を介して充填センサー３に接続されたセンサータグ４は、図５に示すように、コンクリート構造物１０２の状態を測定するセンサー４１、４２と、通信部４３と、インターフェース部４４と、記憶部４５と、制御部４７と、電源回路４８と、蓄電部４９とを有する。
【００２９】
［センサー］
センサー４１、４２は、それぞれ、前述した充填センサー３の先端部付近におけるコンクリート構造物１０２の測定対象部位（以下、単に「測定対象部位」ともいう）の状態を測定するものである。
具体的には、センサー４１は、測定対象部位の状態としてｐＨを測定するｐＨセンサーである。これにより、センサー４１の測定情報に基づいて、コンクリート構造物１０２内の鉄筋（図示せず）の腐蝕状態を測定することができる。
【００３０】
ここで、センサー４１を鉄筋に対してコンクリート構造物１０２の外表面側に設置することにより、センサー４１は、鉄筋が腐食に至る前に、コンクリート構造物１０２のコンクリートの中性化、コンクリート構造物１０２のコンクリートへの塩化物イオンの侵入等を検知することができる。これにより、コンクリートの中性化、コンクリートへの塩化物イオンの侵入等による鉄筋の腐蝕を予防する措置を予め適切な時期にとることができる。
【００３１】
かかるｐＨセンサーとしては、特に限定されず、公知の各種ｐＨセンサーを用いることができ、例えば、金属製の電気抵抗体または電極対を有し、その電気抵抗体または電極の腐食に伴う電気的特性変化に基づいてｐＨを測定するセンサーを用いることができる。
より具体的には、かかるｐＨセンサーとしては、例えば、電気抵抗体の腐蝕に伴う抵抗値、インピーダンス等の変化に基づいてｐＨを測定するセンサーや、電極対の腐蝕に伴う電極対間のインピーダンス、電位差、静電容量、インダクタンス等の変化に基づいてｐＨを測定するセンサー等を用いることができる。
【００３２】
センサー４２は、測定対象部位の状態として歪みを測定する歪センサーである。これにより、センサー４２の測定情報に基づいて、コンクリート構造物１０２のコンクリートまたは鉄筋の歪状態を測定することができる。
ここで、センサー４２をコンクリート構造物１０２中の鉄筋に沿って設置することにより、かかる鉄筋の歪状態を高感度に測定することができる。
かかる歪センサーとしては、特に限定されず、公知の各種歪センサーを用いることができ、例えば、外力により抵抗値が変化する電気抵抗体を用いたものや、半導体を用いた半導体ひずみセンサー等を用いることができる。
【００３３】
［通信部］
通信部４３は、無線通信機能を有する。そして、通信部４３は、記憶部４５に記憶された測定情報を送信し、また、ターミナル５からの制御信号を受信する。
より具体的に説明すると、通信部４３は、前述したセンサー４１、４２の測定情報を無線送信する機能を有する。この無線送信された測定情報は、ターミナル５で受信される。
【００３４】
また、通信部４３は、ターミナル５から無線送信された制御信号を受信する機能をさらに有する。この受信した制御信号に基づいて、後述する制御部４７は作動する。
このような通信部４３は、アンテナ４３１と、通信回路４３２とを有する。
アンテナ４３１は、特に限定されないが、例えば、金属材料、カーボン等で構成され、巻線、薄膜等の形態をなす。なお、アンテナ４３１は、送信および受信に共通して１つのアンテナで構成されていてもよいし、送信および受信のそれぞれに対応して２つのアンテナで構成されていてもよい。
【００３５】
通信回路４３２は、例えば、電磁波を送信するための送信回路と、送信する信号を変調する機能を有する変調回路と、電磁波を受信するための受信回路と、受信する信号を復調する機能を有する復調回路とを有する。なお、通信回路４３２は、信号の周波数を小さく変換する機能を有するダウンコンバータ回路、信号の周波数を大きく変換する機能を有するアップコンバータ回路、信号を増幅する機能を有する増幅回路等を有していてもよい。なお、これらの回路は、同一基板上に設けられていてもよいし、互いに異なる基板上に設けられていてもよい。
また、通信部４３は、コンクリート構造物１０２内での無線通信が可能であれば、特に限定されないが、ＬＦ帯域（３０ｋＨｚ〜３００ｋＨｚ）の搬送波を用いるものが好ましい。これにより、コンクリート中であっても、センサータグ４の消費電力を抑えつつ、センサータグ４とターミナル５との通信可能な距離を大きくすることができる。
【００３６】
［インターフェース部］
インターフェース部（インターフェース回路）４４は、前述したセンサー４１、４２の測定情報を制御部４７に入力する機能を有する。
また、インターフェース部４４は、必要に応じて、センサー４１、４２の測定情報に所定の処理を施して後、その処理後の測定情報を制御部４７に入力する。例えば、インターフェース部４４は、Ａ／Ｄ変換回路を備え、センサー４１、４２の測定情報をアナログからデジタルに変換して制御部４７に入力する。また、インターフェース部４４は、増幅回路を備え、センサー４１、４２の測定情報を増幅した後に制御部４７に入力する。
【００３７】
［記憶部］
記憶部４５は、センサー４１、４２の測定情報、通信部４３で受信した情報等を記憶する機能を有する。この記憶された測定情報は、前述した通信部４３で無線送信される。これにより、通信部４３がセンサー４１、４２による測定を複数回行うごとに通信動作を行って、複数回の測定情報を一括して無線送信することができる。
【００３８】
このような記憶部４５は、特に限定されず、不揮発性メモリ、揮発性メモリのいずれも用いることができるが、電力を供給しなくても情報を記憶した状態を保持することができ、省電力化を図ることができるという観点から、不揮発性メモリを用いるのが好ましく、特に、省電力で情報の読み書きができるという観点から、フラッシュメモリを用いるのが好ましい。
【００３９】
［制御部］
制御部４７は、センサータグ４を構成する各部、具体的には通信部４３、インターフェース部４４、記憶部４５等を制御する機能を有する。
この制御部４７は、特に限定されないが、例えば、ＭＰＵで構成されている。
［電源回路］
電源回路４８は、前述した充填センサー３の１対の導体３１、３２を介してターミナル５に電気的に接続されている。
【００４０】
そして、電源回路４８は、所望時（具体的には、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設後）に、ターミナル５から１対の導体３１、３２を介して電力が供給される。このようにして電源回路４８に供給された電力は、センサータグ４の動作のために用いられる。
また、この電源回路４８には、蓄電部４９が電気的に接続されている。
この蓄電部４９は、例えば、二次電池またはキャパシタで構成され、電力を蓄える機能を有する。これにより、ターミナル５から１対の導体３１、３２を介して電源回路４８へ常時電力を供給しなくても、センサータグ４を時間的に連続して動作させることができる。
【００４１】
（ターミナル）
次に、ターミナル（リーダーライター）５について説明する。
図４に示すように、ターミナル５は、通信部５１と、インターフェース部５２と、制御部５３と、電源回路５４と、スイッチ６２とを有する。
以下、ターミナル５を構成する各部を順次説明する。なお、スイッチ６２については、切換部６の説明において詳述する。
【００４２】
［通信部］
通信部５１は、前述したセンサータグ４の通信部４３から無線送信された測定情報を受信する機能を有する。これにより、センサータグ４のセンサー４１、４２の測定結果をターミナル５を介して収集することができる。
特に、センサータグ４とターミナル５との間の通信が無線であるため、センサータグ４のセンサー４１、４２の測定結果を伝送するための配線を１対の導体３１、３２に沿って設ける必要がなく、装置構成を簡単化することができる。
【００４３】
また、通信部５１は、受信した測定情報を送信する機能を有する。この送信した測定情報は、情報収集装置１０で受信される。
これにより、各ターミナル５で取得した測定情報を情報収集装置１０で収集することができる。
このような通信部５１は、図示しないが、前述したセンサータグ４の通信部４３と同様に構成され、アンテナおよび通信回路を有する。
【００４４】
ただし、通信部５１は、情報収集装置１０との無線通信において空中を伝送するのでＬＦ帯域よりも高い周波数（例えばＧＨｚ帯域）の搬送波を用いて無線送信するように構成されているのが好ましく、ＲＦ帯域の搬送波を用いて無線送信するように構成されているのがより好ましい。
ターミナル５の無線送信がＲＦ帯域の搬送波として用いるものであると、情報収集装置１０とターミナル５との通信可能な距離を大きくすることができる。
【００４５】
［制御部］
制御部５３は、ターミナル５を構成する各部、具体的には通信部５１、スイッチ６２等を制御する機能を有する。
また、制御部５３は、ターミナル５の外部に設けられたスイッチ６１に配線６３を介して電気的に接続されており、スイッチ６１を制御する機能をも有する。
この制御部５３は、特に限定されないが、例えば、ＭＰＵで構成されている。
【００４６】
［電源部］
電源回路５４は、前述したセンサータグ４の電源回路４８と同様に構成することができ、ターミナル５を動作可能な電力を供給するものである。
ただし、ターミナル５は、コンクリート構造物１００の外部に設置することができるため、電源回路５４は、点検、修理、交換等が容易である。また、コンクリート構造物１００に穿孔等することなく、外部から有線により電源回路５４に電力を供給することが可能である。
このようなことから、電源回路５４に電力を供給する電源としては、比較的大きな電力を発生する電源、例えば、比較的容量の大きい電池、商用電源、太陽電池に接続された二次電池等を用いることができる。このような電源を用いることにより、前述した通信部５１の通信距離を大きくすることができる。
【００４７】
（切換部）
切換部６は、充填センサー（第１のセンサー）３による測定を行う状態と、センサータグ（第２のセンサー）４による測定を行う状態とを切り換え可能に構成されている。
すなわち、切換部６は、１対の導体３１、３２間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する第１の状態（以下、単に「第１の状態」ともいう）と、１対の導体３１、３２を通じてセンサータグ４に電力を供給し、センサー４１、４２がコンクリート構造物１０２の状態を測定する第２の状態（以下、単に「第２の状態」ともいう）をと切り換える。
【００４８】
そして、切換部６は、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時に第１の状態とし、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設後に第２の状態とする。これにより、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時に、コンクリートの充填状態を測定し、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設後に、コンクリート構造物１０２の状態を長期にわたり測定することができる。
【００４９】
より具体的に説明すると、切換部６は、第１の状態において１対の導体３１、３２をセンサータグ４に対して電気的導通を遮断するとともにインターフェース部５２（信号処理回路）を１対の導体３１、３２に対して電気的に接続し、第２の状態において１対の導体３１、３２を介して電源回路５４とセンサータグ４とを電気的に接続する。
これにより、第１の状態において、１対の導体３１、３２間の静電容量を測定することができる。また、第２の状態において、１対の導体３１、３２を介してセンサータグ４に電力を供給し、センサータグ４のセンサー４１、４２による測定を行うことができる。
【００５０】
この切換部６は、充填センサー３の１対の導体３１、３２とセンサータグ４の電源回路４８との間に設けられたスイッチ６１（第１のスイッチ）と、１対の導体３１、３２とインターフェース部５２および電源回路５４との間に設けられたスイッチ６２（第２のスイッチ）とを有する。これにより、切換部６を比較的簡単な構成とすることができる。
スイッチ６１は、１対の導体３１、３２を電源回路４８に電気的に接続した状態とその接続を遮断した状態とを切り換え可能に構成されている。
【００５１】
また、スイッチ６２は、１対の導体３１、３２をインターフェース部５２に電気的に接続した状態と、１対の導体３１、３２を電源回路５４に電気的に接続した状態とを切り換え可能に構成されている。
このようなスイッチ６１、６２は、前述した制御部５３からの制御信号に基づいて動作が制御される。
【００５２】
具体的には、充填センサー３による測定を行う第１の状態では、スイッチ６１が１対の導体３１、３２を電源回路４８に対して電気的に遮断した状態とするとともに、スイッチ６２が１対の導体３１、３２をインターフェース部５２に電気的に接続した状態とする。
一方、センサータグ（第２のセンサー）４による測定を行う第２の状態では、スイッチ６１が１対の導体３１、３２を電源回路４８に電気的に接続した状態とするとともに、スイッチ６２が１対の導体３１、３２を電源回路５４に電気的に接続した状態とする。
このようなスイッチ６１、６２は、それぞれ、特に限定されないが、例えば、リレーで構成されている。
【００５３】
以上説明したように構成されたセンサーシステム１では、充填センサー３による測定を行う第１の状態とセンサータグ４による測定を行う第２の状態とを切換部６により切り換えることができる。そのため、コンクリート構造物のコンクリート打設時に、第１の状態とし、コンクリートの充填状態を測定し、コンクリート構造物のコンクリート打設後に、第２の状態とし、コンクリート構造物の状態を長期にわたり測定することができる。
また、充填センサー３の１対の導体３１、３２を、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時における充填状態の測定だけでなく、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設後の状態測定を行うセンサータグ４に電力を供給する電源ケーブルとして有効利用することができる。
【００５４】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
図６は、本発明の第２実施形態に係るセンサー装置の概略構成を示す模式図である。
以下、第２実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００５５】
第２実施形態のセンサー装置は、充填センサー３の途中にもセンサータグ４が接続されている以外は、第１実施形態のセンサーシステムとほぼ同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
本実施形態でのセンサー装置２Ａは、図６に示すように、長尺状の充填センサー３Ａと、充填センサー３Ａの途中および先端部にそれぞれ接続されたセンサータグ４と、充填センサー３の基端部に接続されたターミナル５Ａと、充填センサー３Ａによる測定とセンサータグ４による測定とを切り換える切換部６Ａとを備える。
【００５６】
充填センサー３Ａは、前述した第１実施形態の充填センサー３と同様、長尺状の１対の導体（導線）３１、３２を有する。
そして、１対の導体３１、３２の途中および先端部には、それぞれ、切換部６Ａの一部を構成するスイッチ６１を介してセンサータグ４が接続されている。
以上のように構成されたセンサー装置２Ａでは、センサータグ４が１対の導体３１、３２の長手方向での異なる複数位置にそれぞれ設けられているので、２つのセンサータグ４を互いに異なる位置に設置することができる。そのため、コンクリート打設後に、コンクリート構造物１０２の異なる測定対象部位の状態を測定することができる。
以上説明したような第２実施形態のセンサー装置２Ａによっても、コンクリート打設時のコンクリートの充填状態を測定し、その測定にかかる構成を有効利用しつつ、コンクリート打設後の長期にわたりコンクリート構造物の状態を測定することができる。
【００５７】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
図７は、本発明の第３実施形態に係るセンサー装置の概略構成を示す模式図、図８は、図７に示すセンサー装置の概略構成を示すブロック図である。
以下、第３実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００５８】
第３実施形態のセンサー装置は、切換部の制御方法が異なる以外は、第１実施形態のセンサーシステムとほぼ同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
本実施形態でのセンサー装置２Ｂは、図７に示すように、長尺状の充填センサー３と、充填センサー３の先端部に接続されたセンサータグ４Ｂと、充填センサー３の基端部に接続されたターミナル５Ｂと、充填センサー３による測定とセンサータグ４Ｂによる測定とを切り換える切換部６Ｂとを備える。
【００５９】
切換部６Ｂは、前述した第１実施形態の切換部６と同様、充填センサー３の１対の導体３１、３２とセンサータグ４Ｂの電源回路４８との間に設けられたスイッチ６１と、１対の導体３１、３２とターミナル５Ｂのインターフェース部５２および電源回路５４との間に設けられたスイッチ６２とを有する。
ターミナル５Ｂは、ターミナル５Ｂの各部を制御する制御部５３Ｂを有する。この制御部５３Ｂは、ターミナル５Ｂ内に設けられたスイッチ６２を制御する機能を有する。
【００６０】
センサータグ４Ｂは、センサータグ４Ｂの各部を制御する制御部４７Ｂを有する。この制御部４７Ｂは、配線６４を介してスイッチ６１（第１のスイッチ）を制御する機能を有する。スイッチ６１の具体的な制御方法としては、例えば、無線にてターミナル５Ｂからセンサータグ４Ｂに切り替えの指示の信号を送る方法、センサータグ５Ｂの制御部によりセンサー設置時から一定時間後というように切り替える時間を管理する方法等が挙げられる。
【００６１】
このようにセンサータグ４Ｂがスイッチ６１を制御するので、スイッチ６１の制御信号のための配線を１対の導体３１、３２に沿って設ける必要がなく、装置構成を簡単化することができる。
以上説明したような第３実施形態のセンサー装置２Ｂによっても、コンクリート打設時のコンクリートの充填状態を測定し、その測定にかかる構成を有効利用しつつ、コンクリート打設後の長期にわたりコンクリート構造物の状態を測定することができる。
【００６２】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態を説明する。
図９は、本発明の第４実施形態に係るセンサー装置の概略構成を示すブロック図である。
以下、第４実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００６３】
第４実施形態のセンサー装置は、切換部の構成および制御方法が異なる以外は、第１実施形態のセンサーシステムとほぼ同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
本実施形態でのセンサー装置２Ｃは、図９に示すように、長尺状の充填センサー３と、充填センサー３の先端部に接続されたセンサータグ４Ｃと、充填センサー３の基端部に接続されたターミナル５Ｃと、充填センサー３による測定とセンサータグ４Ｃによる測定とを切り換える切換部６Ｃとを備える。
【００６４】
切換部６Ｃは、前述した第１実施形態の切換部６と同様、充填センサー３の１対の導体３１、３２とセンサータグ４Ｂの電源回路４８との間に設けられたスイッチ６１と、１対の導体３１、３２とターミナル５Ｂのインターフェース部５２および電源回路５４との間に設けられたスイッチ６２とを有する。
また、通信部５１と通信部４３およびスイッチ６１との間には、スイッチ６５が設けられている。
【００６５】
このスイッチ６５は、配線６６を介して通信部５１に電気的に接続されている。そして、スイッチ６５は、通信部５１を通信部４３に電気的に接続する状態と、通信部５１をスイッチ６１に電気的に接続する状態とを切り換え可能に構成されている。
ターミナル５Ｃは、ターミナル５Ｃの各部を制御する制御部５３Ｃを有する。この制御部５３Ｃは、上述したスイッチ６５が通信部５１をスイッチ６１に電気的に接続する状態のとき、ターミナル５Ｃ内に設けられたスイッチ６２を制御する機能を有する。また、制御部５３Ｃは、上述したスイッチ６５が通信部５１を通信部４３に電気的に接続する状態のとき、通信部５１に通信部４３への通信を行う。
【００６６】
センサータグ４Ｃは、センサータグ４Ｃの各部を制御する制御部４７Ｃを有する。この制御部４７Ｃは、配線６７を介してスイッチ６５を制御する機能を有する。
以上のように構成されたセンサー装置２Ｃでは、配線６６を用いて有線により通信部４３と通信部５１との通信を行うことができる。また、有線にてセンサータグ４Ｃとターミナル５Ｃとの間の通信を行うため、アンテナが不要となるとともに通信部の簡略化が可能となり、その結果、センサータグ４Ｃの構成を簡単化することができる。さらに、充填センサー３の長さはセンサータグとターミナルとの間の無線通信が届かないくらい長いもの（例えば１０ｍ程度）も使用できる。
以上説明したような第４実施形態のセンサー装置２Ｃによっても、コンクリート打設時のコンクリートの充填状態を測定し、その測定にかかる構成を有効利用しつつ、コンクリート打設後の長期にわたりコンクリート構造物の状態を測定することができる。
【００６７】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態を説明する。
図１０は、本発明の第５実施形態に係るセンサー装置の概略構成を示すブロック図である。
以下、第５実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００６８】
第５実施形態のセンサー装置は、切換部の構成および制御方法が異なる以外は、第１実施形態のセンサーシステムとほぼ同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
本実施形態でのセンサー装置２Ｄは、図１０に示すように、長尺状の充填センサー３と、充填センサー３の先端部に接続されたセンサータグ４Ｄと、充填センサー３の基端部に接続されたターミナル５Ｄと、充填センサー３による測定とセンサータグ４Ｄによる測定とを切り換える切換部６Ｄとを備える。
【００６９】
切換部６Ｄは、１対の導体３１、３２とターミナル５Ｄの通信部５１Ｄ、インターフェース部５２および電源回路５４との間に設けられたスイッチ６２Ｄと、スイッチ６１とセンサータグ４Ｄの通信部４３Ｄおよび電源回路４８との間に設けられたスイッチ６８とを有する。
スイッチ６２Ｄは、１対の導体３１、３２を通信部５１Ｄに電気的に接続した状態と、１対の導体３１、３２をインターフェース部５２に電気的に接続した状態と、１対の導体３１、３２を電源回路５４に電気的に接続した状態とを切り換え可能に構成されている。
また、スイッチ６８は、スイッチ６１を通信部４３Ｄに電気的に接続する状態と、スイッチ６１を電源回路４８に電気的に接続する状態とを切り換え可能に構成されている。
【００７０】
ターミナル５Ｄは、ターミナル５Ｄの各部を制御する制御部５３Ｄを有する。この制御部５３Ｄは、スイッチ６１が１対の導体３１、３２をスイッチ６８に対して電気的に遮断した状態のとき、スイッチ６２Ｄが１対の導体３１、３２をインターフェース部５２に電気的に接続した状態とする。また、制御部５３Ｄは、スイッチ６１が１対の導体３１、３２をスイッチ６８に電気的に接続した状態のとき、スイッチ６２Ｄが１対の導体３１、３２を通信部５１Ｄに電気的に接続した状態と電源回路５４に電気的に接続した状態とを所定タイミングで交互に切り換える。
【００７１】
センサータグ４Ｄは、センサータグ４Ｄの各部を制御する制御部４７Ｄを有する。この制御部４７Ｄは、配線６９を介してスイッチ６８を制御する機能を有する。具体的には、制御部４７Ｄは、スイッチ６１が１対の導体３１、３２をスイッチ６８に対して電気的に遮断した状態のとき、上述したスイッチ６２Ｄの切り換えと同期して切り換える。これにより、電源回路５４を電源回路４８に電気的に接続した状態と、通信部５１Ｄを通信部４３Ｄに電気的に接続した状態とを切り換えることができる。
【００７２】
電源回路５４を電源回路４８に電気的に接続した状態では、電源回路５４からセンサータグ４Ｄに電力が供給され、その電力が蓄電部（図示せず）に蓄電される。そして、通信部５１Ｄを通信部４３Ｄに電気的に接続した状態では、その蓄電部に蓄電された電力を用いて、センサータグ４Ｄを動作させ、通信部５１Ｄと通信部４３Ｄとの間の通信を行う。
以上のように構成されたセンサー装置２Ｄでは、第２の状態において、センサータグ４Ｄから送信された測定結果を１対の導体３１、３２を介してターミナル５Ｄが受信するので、センサータグ４Ｄのセンサーの測定結果を伝送するための配線を１対の導体３１、３２に沿って設ける必要がなく、装置構成を簡単化することができる。また、有線にてセンサータグ４Ｄとターミナル５Ｄとの間の通信を行うため、アンテナが不要となるとともに通信部の簡略化が可能となり、その結果、センサータグ４Ｄの構成を簡単化することができる。さらに、充填センサー３の長さはセンサータグとターミナルとの間の無線通信が届かないくらい長いもの（例えば１０ｍ程度）も使用できる。
【００７３】
以上説明したような第５実施形態のセンサー装置２Ｄによっても、コンクリート打設時のコンクリートの充填状態を測定し、その測定にかかる構成を有効利用しつつ、コンクリート打設後の長期にわたりコンクリート構造物の状態を測定することができる。
以上、本発明のセンサー装置およびセンサーシステムを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７４】
例えば、本発明のセンサー装置およびセンサーシステムでは、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
また、前述した実施形態では、１つのセンサータグに２つのセンサーが設けられている場合を例に説明したが、１つのセンサータグに設けられるセンサーの数は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、１つのセンサータグに複数のセンサーが設けられる場合において、その複数のセンサーは、互いに同種であってもよいし、互いに異なる種類であってもよい。
【００７５】
また、センサーの配置は、センサーの種類、目的等に応じて適宜設定することができる。
また、センサーの種類は、前述した実施形態のものに限定されず、例えば、塩化物イオンセンサー、温度センサー、磁気センサー、加速度センサー、光センサー、圧力センサー等であってもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１‥‥センサーシステム ２‥‥センサー装置 ２Ａ‥‥センサー装置 ２Ｂ‥‥センサー装置 ２Ｃ‥‥センサー装置 ２Ｄ‥‥センサー装置 ３‥‥充填センサー ３Ａ‥‥充填センサー ４‥‥センサータグ ４Ｂ‥‥センサータグ ４Ｃ‥‥センサータグ ４Ｄ‥‥センサータグ ５‥‥ターミナル ５Ａ‥‥ターミナル ５Ｂ‥‥ターミナル ５Ｃ‥‥ターミナル ５Ｄ‥‥ターミナル ６‥‥切換部 ６Ａ‥‥切換部 ６Ｂ‥‥切換部 ６Ｃ‥‥切換部 ６Ｄ‥‥切換部 １０‥‥情報収集装置 ３１‥‥導体 ３２‥‥導体 ３３‥‥絶縁体 ４１‥‥センサー ４２‥‥センサー ４３‥‥通信部 ４３Ｄ‥‥通信部 ４４‥‥インターフェース部 ４５‥‥記憶部 ４７‥‥制御部 ４７Ｂ‥‥制御部 ４７Ｃ‥‥制御部 ４７Ｄ‥‥制御部 ４８‥‥電源回路 ４９‥‥蓄電部 ５１‥‥通信部 ５１Ｄ‥‥通信部 ５２‥‥インターフェース部 ５３‥‥制御部 ５３Ｂ‥‥制御部 ５３Ｃ‥‥制御部 ５３Ｄ‥‥制御部 ５４‥‥電源回路 ６１‥‥スイッチ ６２‥‥スイッチ ６２Ｄ‥‥スイッチ ６３‥‥配線 ６４‥‥配線 ６５‥‥スイッチ ６６‥‥配線 ６７‥‥配線 ６８‥‥スイッチ ６９‥‥配線 １００‥‥コンクリート構造物 １０１‥‥コンクリート構造物 １０２‥‥コンクリート構造物 １０２ａ‥‥面 ４３１‥‥アンテナ ４３２‥‥通信回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに間隔を隔てて設けられた長尺状の１対の導体と、
前記１対の導体の先端部または途中に接続され、コンクリート構造物の状態を測定するセンサーを備えるセンサータグと、
前記１対の導体間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する第１の状態と、前記１対の導体を通じて前記センサータグに電力を供給し、前記センサーがコンクリート構造物の状態を測定する第２の状態とを切り換える切換部とを有することを特徴とするセンサー装置。
【請求項２】
前記切換部は、前記コンクリート構造物のコンクリート打設時に、前記第１の状態とし、前記コンクリート構造物のコンクリート打設後に、前記第２の状態とする請求項１に記載のセンサー装置。
【請求項３】
前記１対の導体の基端部に接続され、電源回路および信号処理回路を備えるターミナルを有し、
前記切換部は、前記第１の状態において前記１対の導体と前記センサータグとの電気的導通を遮断するとともに前記信号処理回路を前記１対の導体に対して電気的に接続し、前記第２の状態において前記１対の導体を介して前記電源回路と前記センサータグとを電気的に接続する請求項１または２に記載のセンサー装置。
【請求項４】
前記切換部は、前記１対の導体と前記センサータグとの間に設けられた第１のスイッチと、前記１対の導体と前記電源回路および前記信号処理回路との間に設けられた第２のスイッチとを有する請求項３に記載のセンサー装置。
【請求項５】
前記センサータグは、前記第１のスイッチを制御する機能を有する請求項４に記載のセンサー装置。
【請求項６】
前記センサータグは、前記センサーの測定結果を送信する機能を有し、
前記ターミナルは、前記センサータグから送信された測定結果を受信する機能を有する請求項１ないし５のいずれかに記載のセンサー装置。
【請求項７】
前記センサータグは、前記センサーの測定結果を無線送信し、
前記ターミナルは、前記センサータグから無線送信された測定結果を受信する請求項６に記載のセンサー装置。
【請求項８】
前記無線送信は、ＬＦ帯域の搬送波を用いるものである請求項７に記載のセンサー装置。
【請求項９】
前記ターミナルは、前記第２の状態において、前記センサータグから送信された測定結果を前記１対の導体を介して受信する請求項６に記載のセンサー装置。
【請求項１０】
前記センサータグは、前記１対の導体の長手方向での異なる複数位置にそれぞれ設けられている請求項１ないし９のいずれかに記載のセンサー装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載のセンサー装置と、
前記センサー装置の測定情報を収集する情報収集装置とを備えることを特徴とするセンサーシステム。
【請求項１】
互いに間隔を隔てて設けられた長尺状の１対の導体と、
前記１対の導体の先端部または途中に接続され、コンクリート構造物の状態を測定するセンサーを備えるセンサータグと、
前記１対の導体間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する第１の状態と、前記１対の導体を通じて前記センサータグに電力を供給し、前記センサーがコンクリート構造物の状態を測定する第２の状態とを切り換える切換部とを有することを特徴とするセンサー装置。
【請求項２】
前記切換部は、前記コンクリート構造物のコンクリート打設時に、前記第１の状態とし、前記コンクリート構造物のコンクリート打設後に、前記第２の状態とする請求項１に記載のセンサー装置。
【請求項３】
前記１対の導体の基端部に接続され、電源回路および信号処理回路を備えるターミナルを有し、
前記切換部は、前記第１の状態において前記１対の導体と前記センサータグとの電気的導通を遮断するとともに前記信号処理回路を前記１対の導体に対して電気的に接続し、前記第２の状態において前記１対の導体を介して前記電源回路と前記センサータグとを電気的に接続する請求項１または２に記載のセンサー装置。
【請求項４】
前記切換部は、前記１対の導体と前記センサータグとの間に設けられた第１のスイッチと、前記１対の導体と前記電源回路および前記信号処理回路との間に設けられた第２のスイッチとを有する請求項３に記載のセンサー装置。
【請求項５】
前記センサータグは、前記第１のスイッチを制御する機能を有する請求項４に記載のセンサー装置。
【請求項６】
前記センサータグは、前記センサーの測定結果を送信する機能を有し、
前記ターミナルは、前記センサータグから送信された測定結果を受信する機能を有する請求項１ないし５のいずれかに記載のセンサー装置。
【請求項７】
前記センサータグは、前記センサーの測定結果を無線送信し、
前記ターミナルは、前記センサータグから無線送信された測定結果を受信する請求項６に記載のセンサー装置。
【請求項８】
前記無線送信は、ＬＦ帯域の搬送波を用いるものである請求項７に記載のセンサー装置。
【請求項９】
前記ターミナルは、前記第２の状態において、前記センサータグから送信された測定結果を前記１対の導体を介して受信する請求項６に記載のセンサー装置。
【請求項１０】
前記センサータグは、前記１対の導体の長手方向での異なる複数位置にそれぞれ設けられている請求項１ないし９のいずれかに記載のセンサー装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載のセンサー装置と、
前記センサー装置の測定情報を収集する情報収集装置とを備えることを特徴とするセンサーシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−９２５１０（Ｐ２０１３−９２５１０Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３６３３８（Ｐ２０１１−２３６３３８）
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]