センサ異常診断装置及びセンサシステム
【課題】作業者がセンサ設置現場におもむくことなく、傾斜センサの異常を判定する。
【解決手段】傾斜センサ１０が出力する傾斜角と、自己診断部２３によって正常に動作していることが診断されている加速度センサ２０が出力する加速度とを用いて、判定部３２が傾斜角と加速度の比に基づいて傾斜センサ１０に異常が生じたことを判定する。
【解決手段】傾斜センサ１０が出力する傾斜角と、自己診断部２３によって正常に動作していることが診断されている加速度センサ２０が出力する加速度とを用いて、判定部３２が傾斜角と加速度の比に基づいて傾斜センサ１０に異常が生じたことを判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、センサの異常を診断するセンサ異常診断装置、及び自己診断用のセンサ異常診断機能を有するセンサシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、構造物にセンサを設置して微動観測を行い、構造物の安全性や健全性を診断している（例えば、特許文献１参照）。例えば橋梁の健全度を評価する場合、橋脚に加速度センサを設置して、列車、自動車の交通による振動、地震による振動、河川の水流による振動等に起因する橋脚の振動を観測すると共に、傾斜センサを設置してその傾斜を観測する。
【０００３】
構造物の健全性診断の前提としてセンサ類の計測値が正常であることを確認する必要がある。そこで、特許文献２では、振子の変位量を検出して加速度に換算する振子式の加速度センサについて、その自己診断方法が提案されている。この方法では、加速度センサが、振子に駆動力を与える自己診断用の駆動部を備え、この駆動部が振子に駆動力を与えてもその変位量が検出できないときに該センサが異常であると判定する。
これに対して傾斜センサは自己診断方法がなく、傾斜センサの計測値が正常であることの確認を行うためには、センサ設置現場で実際に傾けて診断を行う必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２５７６７１号公報
【特許文献２】特開２００５−３００２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の傾斜センサの診断は作業者が現場で行う必要があるので、センサ点検から次の点検までの間に故障が発生して計測値に異常が生じても、計測値が固定値の場合にはその固定値がセンサ異常による異常値なのか、又は実際に構造物が傾斜している真値なのか判定することが難しく、センサ異常を検知することができないという課題があった。傾斜センサの異常を検知できなければ、実際に構造物が傾いて危険な状態となっていても、その危険を検出できなくなるおそれがある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、作業者がセンサ設置現場におもむかなくとも傾斜センサの異常を判定することを可能としたセンサ異常診断装置及びセンサシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明に係るセンサ異常診断装置は、構造物に設置された第１のセンサが計測する第１の物理量と、第１のセンサと異なる物理量を測定する目的で設置されたものであって、構造物に設置された第２のセンサが計測する第２の物理量とを用いて、第１の物理量と第２の物理量とを比較し、当該比較の結果に基づいて第１のセンサ又は第２のセンサに異常が生じたことを判定する判定部とを備えるようにしたものである。
【０００８】
請求項２の発明に係るセンサ異常診断装置は、判定部が、所定期間における第１の物理量の最大値と第２の物理量の最大値の比が所定の判定範囲内を超えると、第１のセンサ又は第２のセンサに異常が生じたと判定するようにしたものである。
【０００９】
請求項３の発明に係るセンサ異常診断装置は、判定部が、所定期間、同一周波数における第１の物理量のスペクトルと第２の物理量のスペクトルの比が所定の判定範囲内を超えると、第１のセンサ又は第２のセンサに異常が生じたと判定するようにしたものである。
【００１０】
請求項４の発明に係るセンサ異常診断装置は、第２のセンサを加速度センサにし、判定部が、所定期間における加速度から求めた特定固有周期の最大速度応答と、第１の物理量から求めた同一固有周期の最大速度応答に対応する値との比が所定の判定範囲内を超えると、第１のセンサ又は加速度センサに異常が生じたと判定するようにしたものである。
【００１１】
請求項５の発明に係るセンサ異常診断装置は、第１のセンサを傾斜センサ、第２のセンサを加速度センサにしたものである。
【００１２】
請求項６の発明に係るセンサ異常診断装置は、加速度センサは内部に自己診断機能を有し、判定部は、傾斜センサが計測する傾斜角と、加速度センサが計測する自己診断された加速度とを用いて、傾斜センサに異常が生じたことを判定するようにしたものである。
【００１３】
請求項７の発明に係るセンサシステムは、内部に自己診断機能を有する加速度センサと、傾斜角を計測する傾斜センサと、傾斜センサが計測する傾斜角と、加速度センサが計測する自己診断された加速度とを比較し、当該比較の結果に基づいて傾斜センサに異常が生じたことを判定する判定部とを備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１〜３の発明によれば、第１の物理量と第２の物理量とを比較し、比較の結果に基づいて第１のセンサ又は第２のセンサに異常が生じたことを判定するようにしたので、作業者がセンサ設置現場におもむかなくともセンサの異常を判定することができる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、両センサにおいて同一の固有周期における最大速度応答を比較するようにしたので、ある程度の幅を持った周波数特性の比較を行うことができ、異常診断の安定性を向上させることができる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、第１のセンサを傾斜センサ、第２のセンサを加速度センサにしたので、従来から橋梁等に用いられていたセンサ類を用いて傾斜角と加速度を測定、比較することにより傾斜センサ又は加速度センサに異常が生じたことを判定することができる。
【００１７】
請求項６の発明によれば、傾斜センサが計測する傾斜角と、加速度センサが計測する自己診断された加速度とを用いるようにしたので、傾斜センサに異常が生じたことを判定することができる。
【００１８】
請求項７の発明によれば、内部に自己診断機能を有する加速度検出部と、傾斜角を計測する傾斜検出部と、傾斜検出部が計測する傾斜角と加速度検出部が計測する自己診断された加速度とを比較する判定部とを備える傾斜センサとしたので、傾斜検出部に異常が生じたことを自己診断可能な傾斜センサとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態１に係るセンサ異常診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係るセンサ異常診断装置の計測値の一例を示すグラフであり、加速度（Ｘ軸）を図２（ａ）に、傾斜角（Ｘ軸）を図２（ｂ）に、傾斜角（Ｙ軸）を図２（ｃ）に示す。
【図３】図２に示す計測値をＦＦＴ処理したパワースペクトルのグラフであり、加速度（Ｘ軸）のパワースペクトルを図３（ａ）に、傾斜角（Ｘ軸）のパワースペクトルを図３（ｂ）に示す。
【図４】実施の形態１に係るセンサ異常診断装置の最大速度応答算出方法を説明する図であり、図４（ａ）に物理モデルを、図４（ｂ）に加速度のグラフを、図４（ｃ）に速度応答とその最大速度応答のグラフを示す。
【図５】複数の固有周期における正弦波入力時の各最大速度応答を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るセンサ異常診断装置３０の構成を示すブロック図である。図に示すセンサ異常診断装置３０は、傾斜角（第１の物理量）を検出する傾斜センサ（第１のセンサ）１０と、加速度（第２の物理量）を検出する加速度センサ（第２のセンサ）２０とを接続して、各センサ１０，２０の計測値をアナログ／デジタル変換するＡＤ変換部３１と、傾斜角と加速度を用いて傾斜センサ１０の異常を判定する判定部３２と、異常判定結果を通信回線等を介して外部出力する出力部３３とを備える。
【００２１】
本実施の形態１では、傾斜センサ１０として電位差式の傾斜センサを用いる。この傾斜センサ１０は、密閉容器内に電解液を封入して形成された気泡の位置を電極間の電位差として出力する傾斜検出デバイス１１と、電極間の電位差の比を傾斜角のアナログ信号として出力する傾斜検出回路１２とからなる。
【００２２】
また、本実施の形態１では、加速度センサ２０として、先立って説明した自己診断可能な振子式の加速度センサを用いる。この加速度センサ２０は、振子の変位量を出力する傾斜検出回路１２と、この変位量を加速度のアナログ信号として出力する加速度検出回路２２と、加速度検出デバイス２１の異常を判定する自己診断部２３とからなる。この自己診断部２３は、例えば特許文献２に記載されているような自己診断用の駆動部を備えて、この駆動部が振子に駆動力を与えてもその変位量が検出できないときに加速度検出デバイス２１又は加速度検出回路２２に異常が発生していると判定し、それ以外の場合には計測値は正常であると判定する。加速度センサ２０が自己診断部２３を備えているため、以下では加速度センサ２０が出力する計測値を正常な値とみなす。
【００２３】
センサ異常診断装置３０内部のＡＤ変換部３１は、傾斜センサ１０及び加速度センサ２０から出力される計測値のアナログ信号をアナログ／デジタル変換して、傾斜角及び加速度のデジタル信号を出力する。なお、図１のように傾斜センサ１０と加速度センサ２０が１つのＡＤ変換部３１を兼用してもよいし、傾斜センサ１０と加速度センサ２０がそれぞれＡＤ変換部３１を備えるようにしてもよい。
【００２４】
判定部３２は、ＡＤ変換部３１から出力される自己診断部２３で正常に計測が行われていることを確認された加速度の計測値を用いて、傾斜センサ１０の異常を判定する。本実施の形態１では、異常判定方法の例として（１）出力最大値比較、（２）パワースペクトル比較の２例を説明する。
【００２５】
（１）出力最大値比較
図２は、計測値の一例を示すグラフであり、加速度センサ２０の加速度（Ｘ軸）を図２（ａ）に、傾斜センサ１０の傾斜角（Ｘ軸）を図２（ｂ）に、傾斜角（Ｙ軸）を図２（ｃ）に示す。図２（ａ）は縦軸に加速度、横軸に時間を示す。また、図２（ｂ），（ｃ）は縦軸に傾斜角、横軸に時間を示す。なお、図２（ａ）〜（ｃ）において横軸の時間は同一時刻である。ここでは、加速度が所定閾値を超えると「構造物振動中」とみなし、所定閾値を超えた構造物振動開始時点から所定期間（例えば１２０秒）の加速度及び傾斜角の計測値を異常判定のために用いる。
【００２６】
判定部３２は、構造物振動中の加速度センサ２０のＸ軸の出力最大値をＡｘｍａｘ、傾斜センサ１０のＸ軸の出力最大値をＳｘｍａｘとして、出力最大値の比Ｓｘｍａｘ／Ａｘｍａｘを算出する。加速度センサ２０の計測値は正常とみなすことができるため、もう一方の傾斜センサ１０の計測値も正常であれば出力最大値の比Ｓｘｍａｘ／Ａｘｍａｘも所定範囲内となる。そこで、判定部３２は、期待値で正規化した正常値の比に対して、出力最大値の比Ｓｘｍａｘ／Ａｘｍａｘが所定の判定範囲（例えば±２０％）を超えた場合に、傾斜センサ１０の計測値が異常値であると判定し、さらに傾斜検出デバイス１１又は傾斜検出回路１２に異常が発生しているものと判定する。ここで、１回の異常判定のみでセンサの正常／異常を判断するのではなく、例えば異常値であるという判定部３２の判定が所定回数（例えば１０回）連続したとき、あるいは累積したときにはじめて傾斜検出デバイス１１又は傾斜検出回路１２に異常が生じているとする発報（詳細は後述）を行うよう構成してもよい。なお、判定範囲の値は適宜設定すればよい。
【００２７】
なお、傾斜センサ１０が２軸以上の傾斜角を検出している場合には、判定部３２は各軸の出力最大値を利用して異常を判定してもよい。傾斜センサ１０が図２（ｃ）に示すようなＹ軸の傾斜角も検出しているなら、判定部３２がこのＹ軸の出力最大値Ｓｙｍａｘを用いて出力最大値の比Ｓｙｍａｘ／Ａｘｍａｘを算出し、所定の判定範囲と比較する。なお、判定範囲の値は、比算出に用いる軸に応じて適宜変更すればよい。
同様に、加速度センサ２０が２軸以上の加速度を検出しているなら、判定部３２は傾斜センサ１０の任意の軸と加速度センサ２０の任意の軸の出力最大値を利用して異常判定することもできる。
【００２８】
（２）パワースペクトル比較
判定部３２は、構造物振動中の加速度センサ２０のＸ軸の加速度波形をＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理して、特定周波数（例えば５Ｈｚ）のパワースペクトルをＡｘｆｐｏｗｅｒとする。同様に、判定部３２は、構造物振動中の傾斜センサ１０のＸ軸の傾斜角波形をＦＦＴ処理して、同一の特定周波数（例えば５Ｈｚ）のパワースペクトルをＳｘｆｐｏｗｅｒとする。加速度センサ２０の計測値は正常とみなすことができるため、もう一方の傾斜センサ１０の計測値も正常であればパワースペクトルの比Ｓｘｆｐｏｗｅｒ／Ａｘｆｐｏｗｅｒも所定範囲内となる。そこで、判定部３２は、期待値で正規化した正常値の比に対して、パワースペクトルの比Ｓｘｆｐｏｗｅｒ／Ａｘｆｐｏｗｅｒが所定の判定範囲（例えば±２０％）を超えた場合に、傾斜センサ１０の計測値が異常値であると判定し、さらに傾斜検出デバイス１１又は傾斜検出回路１２に異常が発生しているものと判定する。
【００２９】
なお、特定周波数及び判定範囲の値は適宜設定すればよい。ただし、特定周波数については、サンプリングの周期を考慮して決定することが好ましい。例えばサンプリングが毎秒１回（１Ｈｚ）で行われていた場合、上記特定周波数（５Ｈｚ）の値は±１Ｈｚの範囲で誤差を含むこととなるため、４〜６Ｈｚの範囲における適宜な値を設定する、あるいは４〜６Ｈｚの範囲におけるパワースペクトルの最大値を上記Ｓｘｆｐｏｗｅｒ，Ａｘｆｐｏｗｅｒとすることが考えられる。
【００３０】
図３は、図２に示す計測値をＦＦＴ処理したパワースペクトルのグラフであり、加速度センサ２０の加速度（Ｘ軸）のパワースペクトルを図３（ａ）に、傾斜センサ１０の傾斜角（Ｘ軸）のパワースペクトルを図３（ｂ）に示す。図３の例のようにピークが複数ある場合、判定部３２は、加速度のパワースペクトルのうちの最大ピークを示す周波数（図３（ａ）では４．５Ｈｚ）を特定周波数に設定し、この４．５Ｈｚにおけるパワースペクトルの比Ｓｘｆｐｏｗｅｒ／Ａｘｆｐｏｗｅｒを用いて傾斜センサ１０の異常判定を行ってもよい。
【００３１】
なお、傾斜センサ１０が２軸以上の傾斜角を検出している場合には、上記（１）の異常判定方法と同様に、判定部３２は、各軸のパワースペクトルを利用して異常を判定してもよい。さらに、傾斜センサ１０及び加速度センサ２０がそれぞれ２軸以上の計測値を検出している場合には、上記（１）の異常判定方法と同様に、判定部３２は、傾斜センサ１０の任意の軸と加速度センサ２０の任意の軸のパワースペクトルを利用して異常判定することもできる。
【００３２】
（３）最大速度応答比較
図４（ａ）は、構造物を単純化した、１質点減衰系の物理モデルを示す説明図である。図において、構造物は、運動方向は矢印で示す１方向で固有周期Ｔも１つだけとしたとき、減衰定数ｈで振動するおもりで模擬した１自由度１質点減衰系で表現できる。この固有周期Ｔの物理モデルを用いて、地盤の加速度ｙ（ｔ）の入力に対する固有周期Ｔの速度応答ｖ（ｔ）を求め、さらに、固有周期Ｔの速度応答ｖ（ｔ）の最大値Ｓｖを求めることができる。
最大速度応答Ｓｖの算出方法は、例えば「インテリジェント地震センサの開発、古川ら、Ｓａｖｅｍａｔｉｏｎ Ｒｅｖｉｅｗ、株式会社山武、１９９９年８月」に記載された既知の方法を用いればよいため、ここでの詳細な説明は省略する。
地盤の加速度ｙ（ｔ）の一例を図４（ｂ）に示し、この入力に対する固有周期Ｔの速度応答ｖ（ｔ）とその最大速度応答Ｓｖのグラフを図４（ｃ）に示す。また、図５は、固有周期Ｔ（ここでは周波数で表す）＝２，３，５，７Ｈｚの各物理モデルに入力周波数ｆの加速度（正弦波を仮定）を入力した場合の各最大速度応答Ｓｖを示すグラフである。
【００３３】
判定部３２は、構造物振動中の加速度センサ２０のＸ軸の出力波形から、所定の固有周期Ｔにおける速度応答ｖ（ｔ）を求め、最大値を最大速度応答ＡｘＳｖとする。このとき用いた所定の固有周期Ｔを特定固有周期とする。同様に、判定部３２は、構造物振動中の傾斜センサ１０のＸ軸の出力波形から、特定固有周期と同一の値である固有周期Ｔ（即ち、同一固有周期）の速度応答ｖ（ｔ）を求め、その最大値を最大速度応答ＳｘＳｖ（最大速度応答に対応する値）とする。加速度センサ２０の計測値は正常とみなすことができるため、もう一方の傾斜センサ１０の計測値も正常であれば最大速度応答の比ＳｘＳｖ／ＡｘＳｖも所定の判定範囲内となる。そこで、判定部３２は、入力周波数ｆ（例えば５Ｈｚ）における最大速度応答の比ＳｘＳｖ／ＡｘＳｖが所定範囲（例えば±２０％）を超えた場合に、傾斜センサ１０の計測値が異常値であると判定し、さらに傾斜検出デバイス１１又は傾斜検出回路１２に異常が発生しているものと判定する。
ただし、一般に傾斜センサ１０よりも加速度センサ２０の測定精度が高いため、加速度センサ２０の出力波形が小さい値の場合にはそもそも異常判定を行わない構成にして、誤判定を防止するようにしてもよい。
【００３４】
なお、特定固有周期Ｔ、入力周波数ｆ及び判定範囲の値は適宜設定すればよい。特に特定固有周期Ｔを定めるにあたっては、構造物の構造及び材質等によって適切な固有周期が異なることから、図５に例示したように入力周波数と最大速度応答との関係が顕著となる周期を実験的に求めたうえで決定することが望ましい。また、入力周波数ｆを複数設定してもよく、例えばｆ＝１，３，５，７，１０Ｈｚにおける最大速度応答ＡｘＳｖ，ＳｘＳｖの比をそれぞれ求め、各入力周波数ｆにおける最大速度応答の比ＡｘＳｖ／ＳｘＳｖがそれぞれ判定範囲内であれば、傾斜センサ１０の計測値は正常であると判定するようにしてもよい。
【００３５】
なお、傾斜センサ１０が２軸以上の傾斜角を検出している場合には、上記（１），（２）の異常判定方法と同様に、判定部３２は、各軸の最大速度応答を利用して異常を判定してもよい。さらに、傾斜センサ１０及び加速度センサ２０がそれぞれ２軸以上の計測値を検出している場合には、上記（１），（２）の異常判定方法と同様に、判定部３２は、傾斜センサ１０の任意の軸と加速度センサ２０の任意の軸の最大速度応答を利用して異常判定することもできる。
【００３６】
上記（１）の最大値比較では計測値の周波数を考慮せずに時間軸上の最大値を比較し、また、上記（２）のパワースペクトル比較では１つの特定周波数におけるスペクトルを比較する。これに対して、上記（３）の最大速度応答比較では、図５に示すように、固有周期Ｔの速度応答ｖが、最大速度応答Ｓｖを頂点にして両側にある程度の幅を持つグラフになるため、最大速度応答ＳｘＳｖ，ＡｘＳｖの比較も、ある程度の幅を持った周波数特性の比較となる。従って、加速度と傾斜角の計測値の周波数のずれを吸収してロバストな比較が可能となり、異常診断の安定性を高めることができる。また、上記（２）に比べ、上記（３）の場合の演算負荷が少ない。
【００３７】
なお、上記（１）〜（３）の異常判定方法では、加速度センサ２０が正常値を出力していることを前提にして傾斜センサ１０の異常判定を実施する構成としたが、加速度センサ２０に自己診断部２３がない場合には加速度が正常値とは限らないため、傾斜センサ１０と加速度センサ２０のどちらに異常が発生しているか特定することができない。その場合には、判定部３２において、出力最大値の比、パワースペクトルの比、又は最大速度応答の比が所定の判定範囲を超えると、傾斜センサ１０又は加速度センサ２０に異常が発生しているものと判定するようにすればよい。
ただし、加速度センサ２０に自己診断部２３がない場合であっても、傾斜角と加速度の計測値が複数軸分あれば、任意の軸の傾斜角と任意の軸の加速度を組み合わせた比同士を比較して異常な値を示す軸を特定し、どちらのセンサに異常が発生しているかを判定することも可能となる。
【００３８】
センサ異常診断装置３０において、異常判定が所定条件（例えば、上述のように異常判定が１０回連続した場合）を満たすとき、異常判定結果を出力部３３からネットワーク経由でホストコンピュータ（例えば遠隔にある社屋内のコンピュータ）に送信（発報）すれば、管理者は当該送信されたデータを確認することで異常判定結果を知ることができる。
【００３９】
図１に示すセンサ異常診断装置３０をコンピュータで構成する場合には、判定部３２の処理内容を記述している異常判定プログラムをコンピュータのメモリに格納し、傾斜センサ１０及び加速度センサ２０の計測値を入力データに用いて、コンピュータのＣＰＵがメモリに格納されている異常判定プログラムを実行する。
【００４０】
以上より、実施の形態１によれば、傾斜センサ１０が出力する傾斜角と、自己診断部２３によって正常に動作していることが診断されている加速度センサ２０が出力する加速度とを用いて、判定部３２がこれら傾斜角と加速度の比に基づいて傾斜センサ１０に異常が生じたことを判定するように構成した。このため、作業者がセンサ設置現場におもむかなくとも傾斜センサ１０の異常を判定することができる。
【００４１】
また、自己診断部２３を有さない加速度センサ２０を用いた場合でも、判定部３２は傾斜センサ１０又は加速度センサ２０に異常が発生していることを判定することができる。この構成の場合には、加速度センサ２０として自己診断機能を有さない安価な加速度センサを用いることができ、また、作業者がセンサ設置現場におもむかなくとも傾斜センサ１０に異常が発生している可能性を判定することができる。
【００４２】
なお、上記実施の形態１では、傾斜センサ１０及び加速度センサ２０を、センサ異常診断装置３０とは別体に構成したが、これらを一体に構成して判定部３２の自己診断機能を有するセンサシステムにしてもよい。
【００４３】
また、上記実施の形態１では、橋梁の健全度評価に用いられる傾斜センサと加速度センサの組み合わせを例に挙げて、自己診断機能を有する一方のセンサの計測値を利用して自己診断機能のない他方のセンサの異常を判定する方法を説明したが、センサの組み合わせはこれに限定されるものではなく、加速度センサ２０に代えて角速度センサ、速度センサ、変位センサ等、種々のセンサを利用する構成にしてもよい。あるいは、加速度センサに代えて、傾斜センサ１０が測定する傾斜方向（例えばＸ軸方向の傾斜を測定するよう傾斜センサ１０を設置する）とは異なる方向（例えばＹ軸方向）の傾斜を測定する傾斜センサを別途設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１０ 傾斜センサ
１１ 傾斜検出デバイス
１２ 傾斜検出回路
２０ 加速度センサ
２１ 加速度検出デバイス
２２ 加速度検出回路
２３ 自己診断部
３０ センサ異常診断装置
３１ ＡＤ変換部
３２ 判定部
３３ 出力部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、センサの異常を診断するセンサ異常診断装置、及び自己診断用のセンサ異常診断機能を有するセンサシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、構造物にセンサを設置して微動観測を行い、構造物の安全性や健全性を診断している（例えば、特許文献１参照）。例えば橋梁の健全度を評価する場合、橋脚に加速度センサを設置して、列車、自動車の交通による振動、地震による振動、河川の水流による振動等に起因する橋脚の振動を観測すると共に、傾斜センサを設置してその傾斜を観測する。
【０００３】
構造物の健全性診断の前提としてセンサ類の計測値が正常であることを確認する必要がある。そこで、特許文献２では、振子の変位量を検出して加速度に換算する振子式の加速度センサについて、その自己診断方法が提案されている。この方法では、加速度センサが、振子に駆動力を与える自己診断用の駆動部を備え、この駆動部が振子に駆動力を与えてもその変位量が検出できないときに該センサが異常であると判定する。
これに対して傾斜センサは自己診断方法がなく、傾斜センサの計測値が正常であることの確認を行うためには、センサ設置現場で実際に傾けて診断を行う必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２５７６７１号公報
【特許文献２】特開２００５−３００２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の傾斜センサの診断は作業者が現場で行う必要があるので、センサ点検から次の点検までの間に故障が発生して計測値に異常が生じても、計測値が固定値の場合にはその固定値がセンサ異常による異常値なのか、又は実際に構造物が傾斜している真値なのか判定することが難しく、センサ異常を検知することができないという課題があった。傾斜センサの異常を検知できなければ、実際に構造物が傾いて危険な状態となっていても、その危険を検出できなくなるおそれがある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、作業者がセンサ設置現場におもむかなくとも傾斜センサの異常を判定することを可能としたセンサ異常診断装置及びセンサシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明に係るセンサ異常診断装置は、構造物に設置された第１のセンサが計測する第１の物理量と、第１のセンサと異なる物理量を測定する目的で設置されたものであって、構造物に設置された第２のセンサが計測する第２の物理量とを用いて、第１の物理量と第２の物理量とを比較し、当該比較の結果に基づいて第１のセンサ又は第２のセンサに異常が生じたことを判定する判定部とを備えるようにしたものである。
【０００８】
請求項２の発明に係るセンサ異常診断装置は、判定部が、所定期間における第１の物理量の最大値と第２の物理量の最大値の比が所定の判定範囲内を超えると、第１のセンサ又は第２のセンサに異常が生じたと判定するようにしたものである。
【０００９】
請求項３の発明に係るセンサ異常診断装置は、判定部が、所定期間、同一周波数における第１の物理量のスペクトルと第２の物理量のスペクトルの比が所定の判定範囲内を超えると、第１のセンサ又は第２のセンサに異常が生じたと判定するようにしたものである。
【００１０】
請求項４の発明に係るセンサ異常診断装置は、第２のセンサを加速度センサにし、判定部が、所定期間における加速度から求めた特定固有周期の最大速度応答と、第１の物理量から求めた同一固有周期の最大速度応答に対応する値との比が所定の判定範囲内を超えると、第１のセンサ又は加速度センサに異常が生じたと判定するようにしたものである。
【００１１】
請求項５の発明に係るセンサ異常診断装置は、第１のセンサを傾斜センサ、第２のセンサを加速度センサにしたものである。
【００１２】
請求項６の発明に係るセンサ異常診断装置は、加速度センサは内部に自己診断機能を有し、判定部は、傾斜センサが計測する傾斜角と、加速度センサが計測する自己診断された加速度とを用いて、傾斜センサに異常が生じたことを判定するようにしたものである。
【００１３】
請求項７の発明に係るセンサシステムは、内部に自己診断機能を有する加速度センサと、傾斜角を計測する傾斜センサと、傾斜センサが計測する傾斜角と、加速度センサが計測する自己診断された加速度とを比較し、当該比較の結果に基づいて傾斜センサに異常が生じたことを判定する判定部とを備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１〜３の発明によれば、第１の物理量と第２の物理量とを比較し、比較の結果に基づいて第１のセンサ又は第２のセンサに異常が生じたことを判定するようにしたので、作業者がセンサ設置現場におもむかなくともセンサの異常を判定することができる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、両センサにおいて同一の固有周期における最大速度応答を比較するようにしたので、ある程度の幅を持った周波数特性の比較を行うことができ、異常診断の安定性を向上させることができる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、第１のセンサを傾斜センサ、第２のセンサを加速度センサにしたので、従来から橋梁等に用いられていたセンサ類を用いて傾斜角と加速度を測定、比較することにより傾斜センサ又は加速度センサに異常が生じたことを判定することができる。
【００１７】
請求項６の発明によれば、傾斜センサが計測する傾斜角と、加速度センサが計測する自己診断された加速度とを用いるようにしたので、傾斜センサに異常が生じたことを判定することができる。
【００１８】
請求項７の発明によれば、内部に自己診断機能を有する加速度検出部と、傾斜角を計測する傾斜検出部と、傾斜検出部が計測する傾斜角と加速度検出部が計測する自己診断された加速度とを比較する判定部とを備える傾斜センサとしたので、傾斜検出部に異常が生じたことを自己診断可能な傾斜センサとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態１に係るセンサ異常診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係るセンサ異常診断装置の計測値の一例を示すグラフであり、加速度（Ｘ軸）を図２（ａ）に、傾斜角（Ｘ軸）を図２（ｂ）に、傾斜角（Ｙ軸）を図２（ｃ）に示す。
【図３】図２に示す計測値をＦＦＴ処理したパワースペクトルのグラフであり、加速度（Ｘ軸）のパワースペクトルを図３（ａ）に、傾斜角（Ｘ軸）のパワースペクトルを図３（ｂ）に示す。
【図４】実施の形態１に係るセンサ異常診断装置の最大速度応答算出方法を説明する図であり、図４（ａ）に物理モデルを、図４（ｂ）に加速度のグラフを、図４（ｃ）に速度応答とその最大速度応答のグラフを示す。
【図５】複数の固有周期における正弦波入力時の各最大速度応答を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るセンサ異常診断装置３０の構成を示すブロック図である。図に示すセンサ異常診断装置３０は、傾斜角（第１の物理量）を検出する傾斜センサ（第１のセンサ）１０と、加速度（第２の物理量）を検出する加速度センサ（第２のセンサ）２０とを接続して、各センサ１０，２０の計測値をアナログ／デジタル変換するＡＤ変換部３１と、傾斜角と加速度を用いて傾斜センサ１０の異常を判定する判定部３２と、異常判定結果を通信回線等を介して外部出力する出力部３３とを備える。
【００２１】
本実施の形態１では、傾斜センサ１０として電位差式の傾斜センサを用いる。この傾斜センサ１０は、密閉容器内に電解液を封入して形成された気泡の位置を電極間の電位差として出力する傾斜検出デバイス１１と、電極間の電位差の比を傾斜角のアナログ信号として出力する傾斜検出回路１２とからなる。
【００２２】
また、本実施の形態１では、加速度センサ２０として、先立って説明した自己診断可能な振子式の加速度センサを用いる。この加速度センサ２０は、振子の変位量を出力する傾斜検出回路１２と、この変位量を加速度のアナログ信号として出力する加速度検出回路２２と、加速度検出デバイス２１の異常を判定する自己診断部２３とからなる。この自己診断部２３は、例えば特許文献２に記載されているような自己診断用の駆動部を備えて、この駆動部が振子に駆動力を与えてもその変位量が検出できないときに加速度検出デバイス２１又は加速度検出回路２２に異常が発生していると判定し、それ以外の場合には計測値は正常であると判定する。加速度センサ２０が自己診断部２３を備えているため、以下では加速度センサ２０が出力する計測値を正常な値とみなす。
【００２３】
センサ異常診断装置３０内部のＡＤ変換部３１は、傾斜センサ１０及び加速度センサ２０から出力される計測値のアナログ信号をアナログ／デジタル変換して、傾斜角及び加速度のデジタル信号を出力する。なお、図１のように傾斜センサ１０と加速度センサ２０が１つのＡＤ変換部３１を兼用してもよいし、傾斜センサ１０と加速度センサ２０がそれぞれＡＤ変換部３１を備えるようにしてもよい。
【００２４】
判定部３２は、ＡＤ変換部３１から出力される自己診断部２３で正常に計測が行われていることを確認された加速度の計測値を用いて、傾斜センサ１０の異常を判定する。本実施の形態１では、異常判定方法の例として（１）出力最大値比較、（２）パワースペクトル比較の２例を説明する。
【００２５】
（１）出力最大値比較
図２は、計測値の一例を示すグラフであり、加速度センサ２０の加速度（Ｘ軸）を図２（ａ）に、傾斜センサ１０の傾斜角（Ｘ軸）を図２（ｂ）に、傾斜角（Ｙ軸）を図２（ｃ）に示す。図２（ａ）は縦軸に加速度、横軸に時間を示す。また、図２（ｂ），（ｃ）は縦軸に傾斜角、横軸に時間を示す。なお、図２（ａ）〜（ｃ）において横軸の時間は同一時刻である。ここでは、加速度が所定閾値を超えると「構造物振動中」とみなし、所定閾値を超えた構造物振動開始時点から所定期間（例えば１２０秒）の加速度及び傾斜角の計測値を異常判定のために用いる。
【００２６】
判定部３２は、構造物振動中の加速度センサ２０のＸ軸の出力最大値をＡｘｍａｘ、傾斜センサ１０のＸ軸の出力最大値をＳｘｍａｘとして、出力最大値の比Ｓｘｍａｘ／Ａｘｍａｘを算出する。加速度センサ２０の計測値は正常とみなすことができるため、もう一方の傾斜センサ１０の計測値も正常であれば出力最大値の比Ｓｘｍａｘ／Ａｘｍａｘも所定範囲内となる。そこで、判定部３２は、期待値で正規化した正常値の比に対して、出力最大値の比Ｓｘｍａｘ／Ａｘｍａｘが所定の判定範囲（例えば±２０％）を超えた場合に、傾斜センサ１０の計測値が異常値であると判定し、さらに傾斜検出デバイス１１又は傾斜検出回路１２に異常が発生しているものと判定する。ここで、１回の異常判定のみでセンサの正常／異常を判断するのではなく、例えば異常値であるという判定部３２の判定が所定回数（例えば１０回）連続したとき、あるいは累積したときにはじめて傾斜検出デバイス１１又は傾斜検出回路１２に異常が生じているとする発報（詳細は後述）を行うよう構成してもよい。なお、判定範囲の値は適宜設定すればよい。
【００２７】
なお、傾斜センサ１０が２軸以上の傾斜角を検出している場合には、判定部３２は各軸の出力最大値を利用して異常を判定してもよい。傾斜センサ１０が図２（ｃ）に示すようなＹ軸の傾斜角も検出しているなら、判定部３２がこのＹ軸の出力最大値Ｓｙｍａｘを用いて出力最大値の比Ｓｙｍａｘ／Ａｘｍａｘを算出し、所定の判定範囲と比較する。なお、判定範囲の値は、比算出に用いる軸に応じて適宜変更すればよい。
同様に、加速度センサ２０が２軸以上の加速度を検出しているなら、判定部３２は傾斜センサ１０の任意の軸と加速度センサ２０の任意の軸の出力最大値を利用して異常判定することもできる。
【００２８】
（２）パワースペクトル比較
判定部３２は、構造物振動中の加速度センサ２０のＸ軸の加速度波形をＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理して、特定周波数（例えば５Ｈｚ）のパワースペクトルをＡｘｆｐｏｗｅｒとする。同様に、判定部３２は、構造物振動中の傾斜センサ１０のＸ軸の傾斜角波形をＦＦＴ処理して、同一の特定周波数（例えば５Ｈｚ）のパワースペクトルをＳｘｆｐｏｗｅｒとする。加速度センサ２０の計測値は正常とみなすことができるため、もう一方の傾斜センサ１０の計測値も正常であればパワースペクトルの比Ｓｘｆｐｏｗｅｒ／Ａｘｆｐｏｗｅｒも所定範囲内となる。そこで、判定部３２は、期待値で正規化した正常値の比に対して、パワースペクトルの比Ｓｘｆｐｏｗｅｒ／Ａｘｆｐｏｗｅｒが所定の判定範囲（例えば±２０％）を超えた場合に、傾斜センサ１０の計測値が異常値であると判定し、さらに傾斜検出デバイス１１又は傾斜検出回路１２に異常が発生しているものと判定する。
【００２９】
なお、特定周波数及び判定範囲の値は適宜設定すればよい。ただし、特定周波数については、サンプリングの周期を考慮して決定することが好ましい。例えばサンプリングが毎秒１回（１Ｈｚ）で行われていた場合、上記特定周波数（５Ｈｚ）の値は±１Ｈｚの範囲で誤差を含むこととなるため、４〜６Ｈｚの範囲における適宜な値を設定する、あるいは４〜６Ｈｚの範囲におけるパワースペクトルの最大値を上記Ｓｘｆｐｏｗｅｒ，Ａｘｆｐｏｗｅｒとすることが考えられる。
【００３０】
図３は、図２に示す計測値をＦＦＴ処理したパワースペクトルのグラフであり、加速度センサ２０の加速度（Ｘ軸）のパワースペクトルを図３（ａ）に、傾斜センサ１０の傾斜角（Ｘ軸）のパワースペクトルを図３（ｂ）に示す。図３の例のようにピークが複数ある場合、判定部３２は、加速度のパワースペクトルのうちの最大ピークを示す周波数（図３（ａ）では４．５Ｈｚ）を特定周波数に設定し、この４．５Ｈｚにおけるパワースペクトルの比Ｓｘｆｐｏｗｅｒ／Ａｘｆｐｏｗｅｒを用いて傾斜センサ１０の異常判定を行ってもよい。
【００３１】
なお、傾斜センサ１０が２軸以上の傾斜角を検出している場合には、上記（１）の異常判定方法と同様に、判定部３２は、各軸のパワースペクトルを利用して異常を判定してもよい。さらに、傾斜センサ１０及び加速度センサ２０がそれぞれ２軸以上の計測値を検出している場合には、上記（１）の異常判定方法と同様に、判定部３２は、傾斜センサ１０の任意の軸と加速度センサ２０の任意の軸のパワースペクトルを利用して異常判定することもできる。
【００３２】
（３）最大速度応答比較
図４（ａ）は、構造物を単純化した、１質点減衰系の物理モデルを示す説明図である。図において、構造物は、運動方向は矢印で示す１方向で固有周期Ｔも１つだけとしたとき、減衰定数ｈで振動するおもりで模擬した１自由度１質点減衰系で表現できる。この固有周期Ｔの物理モデルを用いて、地盤の加速度ｙ（ｔ）の入力に対する固有周期Ｔの速度応答ｖ（ｔ）を求め、さらに、固有周期Ｔの速度応答ｖ（ｔ）の最大値Ｓｖを求めることができる。
最大速度応答Ｓｖの算出方法は、例えば「インテリジェント地震センサの開発、古川ら、Ｓａｖｅｍａｔｉｏｎ Ｒｅｖｉｅｗ、株式会社山武、１９９９年８月」に記載された既知の方法を用いればよいため、ここでの詳細な説明は省略する。
地盤の加速度ｙ（ｔ）の一例を図４（ｂ）に示し、この入力に対する固有周期Ｔの速度応答ｖ（ｔ）とその最大速度応答Ｓｖのグラフを図４（ｃ）に示す。また、図５は、固有周期Ｔ（ここでは周波数で表す）＝２，３，５，７Ｈｚの各物理モデルに入力周波数ｆの加速度（正弦波を仮定）を入力した場合の各最大速度応答Ｓｖを示すグラフである。
【００３３】
判定部３２は、構造物振動中の加速度センサ２０のＸ軸の出力波形から、所定の固有周期Ｔにおける速度応答ｖ（ｔ）を求め、最大値を最大速度応答ＡｘＳｖとする。このとき用いた所定の固有周期Ｔを特定固有周期とする。同様に、判定部３２は、構造物振動中の傾斜センサ１０のＸ軸の出力波形から、特定固有周期と同一の値である固有周期Ｔ（即ち、同一固有周期）の速度応答ｖ（ｔ）を求め、その最大値を最大速度応答ＳｘＳｖ（最大速度応答に対応する値）とする。加速度センサ２０の計測値は正常とみなすことができるため、もう一方の傾斜センサ１０の計測値も正常であれば最大速度応答の比ＳｘＳｖ／ＡｘＳｖも所定の判定範囲内となる。そこで、判定部３２は、入力周波数ｆ（例えば５Ｈｚ）における最大速度応答の比ＳｘＳｖ／ＡｘＳｖが所定範囲（例えば±２０％）を超えた場合に、傾斜センサ１０の計測値が異常値であると判定し、さらに傾斜検出デバイス１１又は傾斜検出回路１２に異常が発生しているものと判定する。
ただし、一般に傾斜センサ１０よりも加速度センサ２０の測定精度が高いため、加速度センサ２０の出力波形が小さい値の場合にはそもそも異常判定を行わない構成にして、誤判定を防止するようにしてもよい。
【００３４】
なお、特定固有周期Ｔ、入力周波数ｆ及び判定範囲の値は適宜設定すればよい。特に特定固有周期Ｔを定めるにあたっては、構造物の構造及び材質等によって適切な固有周期が異なることから、図５に例示したように入力周波数と最大速度応答との関係が顕著となる周期を実験的に求めたうえで決定することが望ましい。また、入力周波数ｆを複数設定してもよく、例えばｆ＝１，３，５，７，１０Ｈｚにおける最大速度応答ＡｘＳｖ，ＳｘＳｖの比をそれぞれ求め、各入力周波数ｆにおける最大速度応答の比ＡｘＳｖ／ＳｘＳｖがそれぞれ判定範囲内であれば、傾斜センサ１０の計測値は正常であると判定するようにしてもよい。
【００３５】
なお、傾斜センサ１０が２軸以上の傾斜角を検出している場合には、上記（１），（２）の異常判定方法と同様に、判定部３２は、各軸の最大速度応答を利用して異常を判定してもよい。さらに、傾斜センサ１０及び加速度センサ２０がそれぞれ２軸以上の計測値を検出している場合には、上記（１），（２）の異常判定方法と同様に、判定部３２は、傾斜センサ１０の任意の軸と加速度センサ２０の任意の軸の最大速度応答を利用して異常判定することもできる。
【００３６】
上記（１）の最大値比較では計測値の周波数を考慮せずに時間軸上の最大値を比較し、また、上記（２）のパワースペクトル比較では１つの特定周波数におけるスペクトルを比較する。これに対して、上記（３）の最大速度応答比較では、図５に示すように、固有周期Ｔの速度応答ｖが、最大速度応答Ｓｖを頂点にして両側にある程度の幅を持つグラフになるため、最大速度応答ＳｘＳｖ，ＡｘＳｖの比較も、ある程度の幅を持った周波数特性の比較となる。従って、加速度と傾斜角の計測値の周波数のずれを吸収してロバストな比較が可能となり、異常診断の安定性を高めることができる。また、上記（２）に比べ、上記（３）の場合の演算負荷が少ない。
【００３７】
なお、上記（１）〜（３）の異常判定方法では、加速度センサ２０が正常値を出力していることを前提にして傾斜センサ１０の異常判定を実施する構成としたが、加速度センサ２０に自己診断部２３がない場合には加速度が正常値とは限らないため、傾斜センサ１０と加速度センサ２０のどちらに異常が発生しているか特定することができない。その場合には、判定部３２において、出力最大値の比、パワースペクトルの比、又は最大速度応答の比が所定の判定範囲を超えると、傾斜センサ１０又は加速度センサ２０に異常が発生しているものと判定するようにすればよい。
ただし、加速度センサ２０に自己診断部２３がない場合であっても、傾斜角と加速度の計測値が複数軸分あれば、任意の軸の傾斜角と任意の軸の加速度を組み合わせた比同士を比較して異常な値を示す軸を特定し、どちらのセンサに異常が発生しているかを判定することも可能となる。
【００３８】
センサ異常診断装置３０において、異常判定が所定条件（例えば、上述のように異常判定が１０回連続した場合）を満たすとき、異常判定結果を出力部３３からネットワーク経由でホストコンピュータ（例えば遠隔にある社屋内のコンピュータ）に送信（発報）すれば、管理者は当該送信されたデータを確認することで異常判定結果を知ることができる。
【００３９】
図１に示すセンサ異常診断装置３０をコンピュータで構成する場合には、判定部３２の処理内容を記述している異常判定プログラムをコンピュータのメモリに格納し、傾斜センサ１０及び加速度センサ２０の計測値を入力データに用いて、コンピュータのＣＰＵがメモリに格納されている異常判定プログラムを実行する。
【００４０】
以上より、実施の形態１によれば、傾斜センサ１０が出力する傾斜角と、自己診断部２３によって正常に動作していることが診断されている加速度センサ２０が出力する加速度とを用いて、判定部３２がこれら傾斜角と加速度の比に基づいて傾斜センサ１０に異常が生じたことを判定するように構成した。このため、作業者がセンサ設置現場におもむかなくとも傾斜センサ１０の異常を判定することができる。
【００４１】
また、自己診断部２３を有さない加速度センサ２０を用いた場合でも、判定部３２は傾斜センサ１０又は加速度センサ２０に異常が発生していることを判定することができる。この構成の場合には、加速度センサ２０として自己診断機能を有さない安価な加速度センサを用いることができ、また、作業者がセンサ設置現場におもむかなくとも傾斜センサ１０に異常が発生している可能性を判定することができる。
【００４２】
なお、上記実施の形態１では、傾斜センサ１０及び加速度センサ２０を、センサ異常診断装置３０とは別体に構成したが、これらを一体に構成して判定部３２の自己診断機能を有するセンサシステムにしてもよい。
【００４３】
また、上記実施の形態１では、橋梁の健全度評価に用いられる傾斜センサと加速度センサの組み合わせを例に挙げて、自己診断機能を有する一方のセンサの計測値を利用して自己診断機能のない他方のセンサの異常を判定する方法を説明したが、センサの組み合わせはこれに限定されるものではなく、加速度センサ２０に代えて角速度センサ、速度センサ、変位センサ等、種々のセンサを利用する構成にしてもよい。あるいは、加速度センサに代えて、傾斜センサ１０が測定する傾斜方向（例えばＸ軸方向の傾斜を測定するよう傾斜センサ１０を設置する）とは異なる方向（例えばＹ軸方向）の傾斜を測定する傾斜センサを別途設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１０ 傾斜センサ
１１ 傾斜検出デバイス
１２ 傾斜検出回路
２０ 加速度センサ
２１ 加速度検出デバイス
２２ 加速度検出回路
２３ 自己診断部
３０ センサ異常診断装置
３１ ＡＤ変換部
３２ 判定部
３３ 出力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物に設置された第１のセンサが計測する第１の物理量と、
前記第１のセンサと異なる物理量を測定する目的で設置されたものであって、前記構造物に設置された第２のセンサが計測する第２の物理量とを用いて、
前記第１の物理量と前記第２の物理量とを比較し、当該比較の結果に基づいて前記第１のセンサ又は前記第２のセンサに異常が生じたことを判定する判定部とを備えるセンサ異常診断装置。
【請求項２】
判定部は、所定期間における第１の物理量の最大値と第２の物理量の最大値の比が所定の判定範囲内を超えると、第１のセンサ又は第２のセンサに異常が生じたと判定することを特徴とする請求項１記載のセンサ異常診断装置。
【請求項３】
判定部は、所定期間における第１の物理量のスペクトルと、前記第１の物理量のスペクトルと同一の周波数における第２の物理量のスペクトルの比が所定の判定範囲内を超えると、第１のセンサ又は第２のセンサに異常が生じたと判定することを特徴とする請求項１記載のセンサ異常診断装置。
【請求項４】
第２のセンサは加速度センサであるとともに、第２の物理量は前記加速度センサにより検出される構造物の加速度であり、
判定部は、所定期間における前記加速度センサにより検出された加速度から特定固有周期の最大速度応答を求めるとともに、前記所定期間における第１の物理量から前記特定固有周期と同一の同一固有周期の前記最大速度応答に対応する値を求め、前記最大速度応答と前記最大速度応答に対応する値の比が所定の判定範囲内を超えると、前記第１のセンサ又は前記加速度センサに異常が生じたと判定することを特徴とする請求項１記載のセンサ異常診断装置。
【請求項５】
第１のセンサは傾斜センサであり、第２のセンサは加速度センサであるとともに、第１の物理量は前記傾斜センサにより検出される構造物の傾斜角であり、第２の物理量は前記加速度センサにより検出される前記構造物の加速度であることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のセンサ異常診断装置。
【請求項６】
加速度センサは内部に自己診断機能を有し、
判定部は、傾斜センサが計測する傾斜角と、前記加速度センサが計測する自己診断された加速度とを用いて、前記傾斜センサに異常が生じたことを判定することを特徴とする請求項５記載のセンサ異常診断装置。
【請求項７】
内部に自己診断機能を有する加速度センサと、
傾斜角を計測する傾斜センサと、
前記傾斜センサが計測する傾斜角と、前記加速度センサが計測する自己診断された加速度とを比較し、当該比較の結果に基づいて前記傾斜センサに異常が生じたことを判定する判定部とを備えるセンサシステム。
【請求項１】
構造物に設置された第１のセンサが計測する第１の物理量と、
前記第１のセンサと異なる物理量を測定する目的で設置されたものであって、前記構造物に設置された第２のセンサが計測する第２の物理量とを用いて、
前記第１の物理量と前記第２の物理量とを比較し、当該比較の結果に基づいて前記第１のセンサ又は前記第２のセンサに異常が生じたことを判定する判定部とを備えるセンサ異常診断装置。
【請求項２】
判定部は、所定期間における第１の物理量の最大値と第２の物理量の最大値の比が所定の判定範囲内を超えると、第１のセンサ又は第２のセンサに異常が生じたと判定することを特徴とする請求項１記載のセンサ異常診断装置。
【請求項３】
判定部は、所定期間における第１の物理量のスペクトルと、前記第１の物理量のスペクトルと同一の周波数における第２の物理量のスペクトルの比が所定の判定範囲内を超えると、第１のセンサ又は第２のセンサに異常が生じたと判定することを特徴とする請求項１記載のセンサ異常診断装置。
【請求項４】
第２のセンサは加速度センサであるとともに、第２の物理量は前記加速度センサにより検出される構造物の加速度であり、
判定部は、所定期間における前記加速度センサにより検出された加速度から特定固有周期の最大速度応答を求めるとともに、前記所定期間における第１の物理量から前記特定固有周期と同一の同一固有周期の前記最大速度応答に対応する値を求め、前記最大速度応答と前記最大速度応答に対応する値の比が所定の判定範囲内を超えると、前記第１のセンサ又は前記加速度センサに異常が生じたと判定することを特徴とする請求項１記載のセンサ異常診断装置。
【請求項５】
第１のセンサは傾斜センサであり、第２のセンサは加速度センサであるとともに、第１の物理量は前記傾斜センサにより検出される構造物の傾斜角であり、第２の物理量は前記加速度センサにより検出される前記構造物の加速度であることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のセンサ異常診断装置。
【請求項６】
加速度センサは内部に自己診断機能を有し、
判定部は、傾斜センサが計測する傾斜角と、前記加速度センサが計測する自己診断された加速度とを用いて、前記傾斜センサに異常が生じたことを判定することを特徴とする請求項５記載のセンサ異常診断装置。
【請求項７】
内部に自己診断機能を有する加速度センサと、
傾斜角を計測する傾斜センサと、
前記傾斜センサが計測する傾斜角と、前記加速度センサが計測する自己診断された加速度とを比較し、当該比較の結果に基づいて前記傾斜センサに異常が生じたことを判定する判定部とを備えるセンサシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１８０４５（Ｐ２０１２−１８０４５Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５４８０７（Ｐ２０１０−１５４８０７）
【出願日】平成２２年７月７日（２０１０．７．７）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【出願人】（０００２２１６１６）東日本旅客鉄道株式会社 (833)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月７日（２０１０．７．７）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【出願人】（０００２２１６１６）東日本旅客鉄道株式会社 (833)
【Ｆターム（参考）】
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