结构物的位移检测装置、结构物的位移的共有系统、结构物的位移检测方法、以及结构物 ...的制作方法
【专利摘要】本发明实现一种能够精确测量结构物的位移的结构物的位移检测装置。位移检测装置(1)具备第1、第2姿势数据计算部(11、12)，数据提取部(30)，以及位移运算部(40)。第1姿势数据计算部(11)配置在结构物的第1位置上，利用所接收的定位信号计算第1位置的姿势数据，并且以定位系统的时刻计算第1位置的姿势数据的计算时刻。第2姿势数据计算部(21)配置在结构物的第2位置上，利用所接收的定位信号计算第2位置的姿势数据，并以定位系统的时刻计算第2位置的姿势数据的计算时刻。数据提取部(30)利用定位系统的时刻提取同一时刻的第1位置的姿势数据与第2位置的姿势数据。位移运算部(40)利用同一时刻的第1位置的姿势数据与第2位置的姿势数据之差，计算结构物的位移量以及位移方向。
【专利说明】
结构物的位移检测装置、结构物的位移的共有系统、结构物的位移检测方法、以及结构物的位移检测程序
技术领域
[0001]本发明涉及一种计算结构物的扭曲、弯曲、摇晃等的位移的位移检测装置、位移的共有系统、位移检测方法、以及位移检测程序。
【背景技术】
[0002]以往，在实际中，使用各种计算如船舶、航空器等大型移动体，如房屋或大厦那样的建筑物，或如桥梁那样的结构物的扭曲、弯曲等的位移的方法。目测确认是方法之一。此外，如专利文献I所示，还有一种方法是利用激光测量。进而，还有一种方法是利用应变仪。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开平11 一63987号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的问题
[0007]可是，在目测的情况下，精确检测结构物的位移并不容易。进而，长周期振动所致的位移凭借目测难以分辨，计算位移并不容易。此外，在如专利文献I所示利用激光的情况下，仅是为了检测位移、所需的设备便大型化，难以轻松地检测结构物的位移。此外，一般而言，应变仪对温度变化敏感，不受环境影响地精确检测位移并不容易。此外，在测量摇晃作为位移的方法中，还有对加速计计算的加速度进行积分的方法，但针对长周期的摇晃的测量精度较低。
[0008]此外，例如，为了详细掌握结构物的位移等，有时在结构物的多个位置上配置测量点。可是，在以往的各方法中，使各测量点的测量定时同步是困难的，存在不能精确测量结构物的位移的可能性。
[0009]因此，本发明的目的在于，提供一种能够精确测量结构物的位移的结构物的位移检测装置、位移检测方法、以及位移检测程序。
[0010]用于解决问题的手段
[0011]本发明的位移检测装置具备第1、第2姿势数据计算部、数据提取部以及位移运算部。第I姿势数据计算部配置在结构物的第I位置上。第I姿势数据计算部利用所接收的定位信号计算第I位置的姿势数据，并且以定位系统的时刻计算第I位置的姿势数据的计算时亥|J。第2姿势数据计算部配置在结构物的第2位置上。第2姿势数据计算部利用所接收的定位信号计算第2位置的姿势数据，并且以定位系统的时刻计算第2位置的姿势数据的计算时亥IJ。数据提取部利用定位系统的时刻提取同一时刻的第I位置的姿势数据与第2位置的姿势数据。位移运算部利用同一时刻的第I位置的姿势数据与第2位置的姿势数据之差，计算结构物的位移量以及位移方向。
[0012]在该构成中，即使分别单独地计算结构物的多个位置的姿势数据，也能够根据定位信号所属的定位系统的时刻，轻松且精确地提取同一时刻的姿势数据。据此，能够通过简单的构成轻松地计算结构物的位移。
[0013]本发明的位移共有系统具备多个结构物的位移检测装置，多个位移检测装置分别配置在分离的不同的地域。检测出位移的位移检测装置对其他位移检测装置发送检测出的位移以及基于定位系统的时刻的位移检测时刻。
[0014]在该构成中，能够在大范围中计算位移，并在各地域相互共有位移信息。据此，例如，能够构成大范围的地震通知系统，能够有效活用到防灾对策中。
[0015]发明效果
[0016]根据本发明，能够通过简单的构成精确地检测结构物的位移。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的第I实施方式所涉及的结构物的位移检测装置的构成图。
[0018]图2为表示在大厦上装备本发明的第I实施方式所涉及的结构物的位移检测装置的例子的图。
[0019]图3为表示本发明的第I实施方式所涉及的大厦产生扭曲时的大厦的动作例的图。
[0020]图4为表示本发明的第I实施方式所涉及的大厦产生弯曲时的大厦的动作例的图。
[0021]图5为本发明的第I实施方式所涉及的结构物的位移检测方法的流程图。
[0022]图6为表示在大厦上装备本发明的第2实施方式所涉及的结构物的位移检测装置的例子的图。
[0023]图7为表示在大厦上装备本发明的第3实施方式所涉及的结构物的位移检测装置的例子的图。
[0024]图8为表示本发明的第3实施方式所涉及的大厦摇晃时的大厦的动作例的图。
[0025]图9为表示在检测房屋老化中利用本发明的第4实施方式所涉及的结构物的位移检测装置的方式的图。
[0026]图10为表示在桥梁上装备本发明的第5实施方式所涉及的结构物的位移检测装置的例子的图。
[0027]图11为表示在船舶上装备本发明的第6实施方式所涉及的结构物的位移检测装置的例子的图。
[0028]图12为表示本发明的第7实施方式所涉及的位移的共有系统的概念的图。
[0029]图13为表示在本发明的第7实施方式所涉及的位移的共有系统中利用的位移检测装置的构成的模块图。
【具体实施方式】
[0030]参照【附图说明】本发明的第I实施方式所涉及的结构物的位移检测装置。图1为本发明的第I实施方式所涉及的结构物的位移检测装置的构成图。
[0031]位移检测装置I具备第I姿势数据计算部11、第2姿势数据计算部21、数据提取部30、以及位移运算部40。第I姿势数据计算部11具备姿势运算部111，天线112A、112B，以及传感器部113。第2姿势数据计算部21具备姿势运算部211，天线212A、212B，以及传感器部213。
[0032]定位信号例如为GPS(Global Posit1ning System:全球定位系统)的GPS信号等，由定位卫星SAT发送。定位信号为将导航电文叠加到由规定的频率构成的载波上而得的信号。在导航电文中，包含有时刻、卫星位置、卫星轨道等的、定位所需的数据。定位信号为以伪噪声码对叠加有导航电文的载波进行编码调制而得的信号。伪噪声码是各定位卫星所固有的。另外，在图1中，只图示出I颗定位卫星SAT，但也可由多颗定位卫星SAT分别发送以固有的伪噪声码进行编码调制而得的定位信号。全部的定位卫星SAT以定位系统的时刻(例如，GPS系统的GPS时刻(周内时钟))为基准，同步发送定位信号。该GPS时刻与本发明的“定位系统的时刻”相当。
[0033]第I姿势数据计算部11的天线112A、112B接收定位信号并输出至姿势运算部111。传感器部113例如，具备角速度传感器。该情况下，只要是能够得到与利用定位信号进行计算的两轴正交的一轴的角速度的构成即可。传感器部113将角速度输出至姿势运算部111。
[0034]姿势运算部111按照事先设定的每一采样定时进行经天线112A、112B接收的定位信号的捕捉、跟踪。姿势运算部111计算定位信号的码伪距等，并计算天线112A、112B之间的基线向量。姿势运算部111在各采样定时计算基线向量。姿势运算部111取得来自传感器部113的角速度。姿势运算部111根据基线向量与角速度，来计算在第I姿势数据计算部11的位置(与本发明的“第I位置”相当)处的姿势。在此，通过绝对坐标系的正交三轴与基线向量所成的角的角度来计算姿势。
[0035]姿势运算部111对经天线112A、112B接收的定位信号进行解调，并解析导航电文。姿势运算部111取得导航电文所包含的定位系统的时刻。姿势运算部111将计算出的姿势与定位系统的时刻创建关联。
[0036]姿势运算部111对事先设定的基准姿势与计算出的姿势之差进行计算，并对第I姿势数据计算部11的位置处的姿势的位移向量进行计算。第I姿势数据计算部11的位置处的基准姿势是指，例如在尚未产生位移的状态下、在第I姿势数据计算部11的位置处计算出的姿势，并能够在尚未产生位移时事先取得该基准姿势。姿势运算部111将姿势的位移向量与定位系统的时刻创建关联，并作为第I姿势数据输出至数据提取部30。
[0037]第2姿势数据计算部21的天线212A、212B接收定位信号，并输出至运算部211。传感器部213例如，具备角速度传感器。该情况下，只要是能够得到与利用定位信号进行计算的两轴正交的一轴的角速度的构成即可。传感器部213将角速度输出至运算部211。
[0038]姿势运算部211按照事先设定的每一采样定时进行经天线212A、212B接收的定位信号的捕捉、跟踪。姿势运算部211计算定位信号的码伪距等，并计算天线212A、212B之间的基线向量。姿势运算部211在各采样定时计算基线向量。姿势运算部211取得来自传感器部213的角速度。姿势运算部211根据基线向量与角速度，来计算第2姿势数据计算部21的位置(与本发明的“第2位置”相当)处的姿势。
[0039]姿势运算部211对经天线212A、212B接收的定位信号进行解调，并解析导航电文。姿势运算部211取得导航电文所包含的定位系统的时刻。姿势运算部211将计算出的姿势与定位系统的时刻创建关联。
[0040]姿势运算部211对事先设定的基准姿势与计算出的姿势之差进行计算，并对第2姿势数据计算部21的位置处的姿势的位移向量进行计算。第2姿势数据计算部21的位置处的基准姿势是指，例如在尚未产生位移的状态下、在第2姿势数据计算部21的位置计算出的姿势，能够在尚未产生位移时事先取得该基准姿势。姿势运算部211将姿势的位移向量与定位系统的时刻创建关联，并作为第2姿势数据输出至数据提取部30。
[0041 ]天线212A、212B所接收的定位信号与天线112A、112B所接收的定位信号属于相同的定位系统。因此，姿势运算部211所输出的定位系统的时刻与姿势运算部111所输出的定位系统的时刻一致。
[0042]数据提取部30根据从姿势运算部111输入的第I姿势数据、以及从姿势运算部211输入的第2姿势数据，提取同一时刻的第I姿势数据与第2姿势数据。
[0043]具体而言，数据提取部30对与第I姿势数据创建关联的定位系统的时刻以及与第2姿势数据创建关联的定位系统的时刻进行比较。数据提取部30提取同一时刻的第I姿势数据与第2姿势数据，并与该时刻创建关联。数据提取部30将同一时刻的第I姿势数据、第2姿势数据，以及该时刻输出至位移运算部40。
[0044]位移运算部40根据同一时刻的第I姿势数据与第2姿势数据之差计算结构物的位移量以及位移方向。具体而言，位移运算部40从与定位系统的时刻中的时刻tl创建关联的第I姿势数据中，取得第I姿势数据计算部11的位置处的姿势的位移向量。
[0045]位移运算部40从与定位系统的时刻中的时刻tl创建关联的第2姿势数据中，取得在第2姿势数据计算部21的位置处的姿势的位移向量。
[0046]位移运算部40若检测出第I姿势数据计算部11的位置处的姿势的位移向量、以及第2姿势数据计算部21的位置处的姿势的位移向量皆为“O”，则判定为尚未产生结构物的位移。
[0047]位移运算部40若检测出第I姿势数据计算部11的位置处的姿势的位移向量以及第2姿势数据计算部21的位置处的姿势的位移向量中的至少一方非“O”，则对第I姿势计算部11的位置处的姿势的位移向量与第2姿势计算部21的位置处的姿势的位移向量之差进行计算。该算出的差为向量，且表示结构物的位移量以及位移方向。位移运算部40基于该结构物的位移量以及位移方向，判定结构物的位移的种类。结构物的位移的种类，为后述的扭曲、弯曲、以及摇晃。
[0048]如此地，能够通过利用本实施方式的构成，利用定位系统的时刻，轻松地提取在多个不同位置检测出的姿势中的同一时刻的姿势。因此，无需另行利用用于提取同一时刻的姿势的构成或装置。此外，能够通过利用同一定位系统的时刻，精确地提取同一时刻的第I姿势数据计算部11的位置处的姿势与第2姿势数据计算部12的位置处的姿势，能够精确地计算结构物的位移量以及位移方向。
[0049]另外，在上述的说明中，示出了利用2条天线与一轴传感器的方式，但通过利用I条天线与二轴传感器的方式、或利用不在同一直线上的3条天线的方式构成第1、第2姿势数据计算部11、12亦可。无论是哪一方式，第I姿势数据计算部11与第2姿势数据计算部12都能够利用属于相同的定位系统的定位信号得到姿势数据的计算时刻，能够精确地计算结构物的位移量以及位移方向。
[0050]此外，在上述的说明中，示出了由第I姿势数据计算部11与第2姿势数据计算部21接收相同的定位系统的定位信号的情况。可是，例如在接收基准时刻不同的多个定位系统的定位信号的情况下，进行下述处理即可，参照所接收的定位信号分别所属的多个定位系统的时刻之间的差，并统一为I个定位系统的时刻，提取同一时刻的姿势数据的。
[0051]此外，优选的是，发送第I姿势数据计算部11所接收的定位信号的定位卫星、以及发送第2姿势数据计算部21所接收的定位信号的定位卫星完全相同，但只要是由相同的定位系统的定位卫星发送的定位信号，即使定位卫星并非全部相同，也能够进行提取同一时刻的姿势数据的处理。例如，有时接收环境因第1、第2姿势数据计算部11、21的设置位置而变化，有时能够接收的定位信号的组合不同，但只要是由相同定位系统的定位卫星发送的定位信号，就能够得到同样的作用效果。该情况下，第1、第2姿势数据计算部11、21只要具备利用DOP(dilut1n of precis1n:精度因子)等来判定姿势计算的精度这一功能，就能够使经第1、第2姿势数据计算部11、21计算的姿势分别成为高精度，能够更高精度地计算结构物的位移。
[0052]此外，如上所述，即使在不能接收定位信号的期间，也能够通过利用采用了定位信号的导航运算与采用了传感器的惯性运算来计算姿势。该情况下，第1、第2姿势数据计算部
11、21不能从定位信号中取得时刻，但通过事先推算并逐次校正分别具备的装置内时钟的误差、与姿势计算，即使在不能从定位信号中取得时刻的期间也能够进行提取同一时刻的姿势数据的处理。
[0053]构成第I姿势数据计算部11的各部例如装备在I个箱体内。构成第2姿势数据计算部21的各部装备在有别于第I姿势数据计算部11的箱体内。图2为表示在大厦上装备本发明的第I实施方式所涉及的结构物的位移检测装置的例子的图。图2(A)为俯视大厦而得的图，图2(B)为侧视大厦而得的图。另外，在图2中，夸大地示出了第1、第2姿势数据计算部11、21的大小。
[0054]如图2所示，第I姿势数据计算部11装备在大厦90的屋顶90T上。第I姿势数据计算部11装备在屋顶90T的I个角部附近。第2姿势数据计算部21装备在大厦90的地表部90G附近。此时，第2姿势数据计算部21配置为在俯视下不与第I姿势数据计算部11重叠。另外，第2姿势数据计算部21也可在俯视下与第I姿势数据计算部11重叠，但优选不重叠。此外，第I姿势数据计算部11与第2姿势数据计算部21的在俯视下的位置关系不限于图2的构成。
[0055]第I姿势数据计算部11计算大厦90的屋顶90T的位移。第2姿势数据计算部21计算大厦90的地表部90G附近的位移。
[0056]数据提取部30基于定位系统的时刻、提取同一时刻的第I姿势数据与第2姿势数据。能够通过采用定位系统的时刻，高精度地提取同一时刻的第I姿势数据与第2姿势数据。位移运算部40利用同一时刻的第I姿势数据与第2姿势数据，判定大厦90的位移。如此地，能够通过精确地提取同一时刻的第I姿势数据与第2姿势数据，精确地检测大厦90的位移。并且，如本实施方式所示，因为能够通过利用定位信号，进行基于从定位信号中得到的定位系统的时刻提取同一时刻的第I姿势数据与第2姿势数据的处理，所以能够以简单的构成且精确地检测大厦90的位移。
[0057]另外，在上述的说明中，示出了利用相对于基准姿势的姿势的位移向量的例子，但不利用基准姿势，也能够计算位移向量。该情况下，姿势计算部11以及位移运算部40计算在定位系统的时刻下，从第I时刻tl的第I姿势数据计算部11的位置处的姿势起、向第2时刻t2的第I姿势数据计算部11的位置处的姿势的姿势变化，作为姿势的位移向量。姿势计算部12以及位移运算部40计算从第I时刻tl的第2姿势数据计算部21的位置处的姿势起、向第2时刻t2的第2姿势数据计算部21的位置处的姿势的姿势变化，作为姿势的位移向量。位移运算部40根据在第I姿势数据计算部11的位置处的2个时刻之间产生的姿势的位移向量、与在第2姿势数据计算部21的位置处的2个时刻之间产生的姿势的位移向量之差，来计算结构物的位移。
[0058]作为具体的方式，在大厦90尚未产生位移时，第I姿势数据计算部11的姿势与第2姿势数据计算部21的姿势与设置这些第1、第2姿势数据计算部11、21时相同。也就是说，第I姿势数据计算部11的姿势与第2姿势数据计算部21的姿势相对于设置之初算出的基准姿势无变化。因此，第I姿势数据计算部11以及第2姿势数据计算部21的姿势的位移向量皆为“O”。
[0059]若在大厦90产生例如，扭曲或弯曲所致的位移，则与第I姿势数据计算部11以及第2姿势数据计算部21相对于大厦90的配置位置相应地，第I姿势数据计算部11的姿势与第2姿势数据计算部21的姿势中的至少一方发生变化。因此，第I姿势数据计算部11以及第2姿势数据计算部21中的至少一方的姿势的位移向量非“O”。
[0060]例如，如图2所示，装备在屋顶90T上的第I姿势数据计算部11易受大厦90的位移的影响。另一方面，装备在地表部90G附近的第2姿势数据计算部21不易受大厦90的位移的影响。因此，若在大厦90产生位移，则第I姿势数据计算部11的姿势与第2姿势数据计算部21的姿势产生不同的变化，第I姿势数据计算部11的姿势的位移向量与第2姿势数据计算部21的姿势的位移向量不同。尤其，如图2所示，能够通过在大厦90的位移的影响度大为不同的位置分别装备姿势数据计算部，计算姿势的位移向量的较大的差。据此，更容易计算大厦90的位移量以及位移方向。
[0061]位移运算部40能够通过计算该姿势的位移向量之差，检测在大厦90是否产生位移，并能够计算大厦90的位移量以及位移方向。
[0062]图3表示在大厦产生扭曲时的大厦的动作例的图。图3(A)为俯视大厦而得的图，图3(B)为侧视大厦而得的图。另外，图3是以图2为基准状态(尚未产生位移的状态)来描述的图。
[0063]如图3所示，在大厦90产生扭曲时，大厦90以大厦90的屋顶90T在与地表平行的面(图3的X — Y平面)内转动的方式变形。另一方面，大厦90的地表面距屋顶90T的距离(图3中的Z方向上的距离)几乎没有变化。并且，在靠近地表90G的部分，大厦90几乎不变形。
[0064]因此，由装备在屋顶90T上的第I姿势数据计算部11得到的姿势的位移向量较大，而由装备在地表90G附近的第2姿势数据计算部21得到的姿势的位移向量较小。
[0065]位移运算部40通过根据经第1、第2姿势数据计算部11、21得到的姿势的位移向量之差，检测大厦90的位移量以及位移方向，能够检测大厦90产生扭曲。
[0066]图4为表示在大厦产生弯曲时的大厦的动作例的图。图4(A)为俯视大厦而得的图，图4(B)为侧视大厦而得的图。另外，图4是以图2为基准状态(尚未产生位移的状态)来描述的图。
[0067]如图4所示，在大厦90产生弯曲时，大厦90以大厦90的屋顶90T的一端靠向地表的方式变形。此外，若俯视大厦90，则大厦90以屋顶90T平行移动的方式变形。另一方面，在靠近地表90G部分，大厦90几乎不变形。
[0068]因此，由装备在屋顶90T上的第I姿势数据计算部11得到的姿势的位移向量较大，而由装备在地表90G附近的第2姿势数据计算部21得到的姿势的位移向量较小。
[0069]位移运算部40通过根据经第1、第2姿势数据计算部11、21得到的姿势的位移向量之差，检测大厦90的位移量以及位移方向，由此能够检测在大厦90产生弯曲的情况。
[0070]因为在扭曲与弯曲时，大厦90的位移量以及位移方向不同，所以由第1、第2姿势数据计算部11、21得到的姿势的位移向量之差也不同。因此，根据该姿势的位移向量之差的特征，不仅能够检测大厦90的位移，还能够检测扭曲、弯曲之类的位移的种类。
[0071]如此地，通过能够计算大厦90的位移，由此能够可靠地进行大厦90的有效维持管理、抗震性的掌握、抗震性补偿的确定。此外，能够精确地判定大厦90在天灾中的受灾程度。
[0072]另外，在上述的说明中，示出了通过多个功能块分摊执行各处理的例子，但只要如上述那样确定天线1124、1128、212々、2128，传感器部113、213的配置位置，就能够通过使计算机执行实现以下的流程的程序，由此进行大厦90的位移检测。图5为本发明的第I实施方式所涉及的结构物的位移检测方法的流程图。
[0073]首先，计算机取得经位于第I位置的天线112A、112B，以及位于第2位置的天线212A，212B接收的定位信号，并跟踪定位信号取得导航电文。计算机从导航电文中取得定位系统的时刻(SlOl)。
[0074]计算机计算与第I位置有关的第I姿势数据以及与第2位置有关的第2姿势数据(S102)。
[0075]接着，计算机将第I姿势数据、第2姿势数据与所取得的定位系统的时刻创建关联并存储(S103)。
[0076]接着，计算机基于定位系统的时刻，提取同一时刻算出的第I姿势数据与第2姿势数据(S104)。
[0077]接着，计算机根据同一时刻的第I姿势数据与第2姿势数据的比较结果、例如在第I位置得到的姿势的位移向量与在第2位置得到的姿势的位移向量之差，来计算结构物的位移量以及位移方向(S105)。
[0078]接着，参照【附图说明】第2实施方式所涉及的结构物的位移检测装置。图6为表示在大厦上装备本发明的第2实施方式所涉及的结构物的位移检测装置的例子的图。图6(A)为俯视大厦而得的图，图6(B)为侧视大厦而得的图。另外，在图6中，夸大地示出了第1、第2、第3姿势数据计算部11、21、31的大小。
[0079]本实施方式所涉及的结构物的位移检测装置与第I实施方式所示的位移检测装置I相比，增加了第3姿势数据计算部31。第3姿势数据计算部31由与第I姿势数据计算部11以及第2姿势数据计算部21相同的内部构成组成，生成第3姿势数据并通过数据提取部输出至位移运算部。与上述的实施方式同样地，位移运算部利用第1、第2、第3姿势数据之差，计算扭曲、弯曲等的大厦90的位移。如此地，能够通过增加姿势数据的计算位置，更详细地检测大厦90的位移。另外，在本实施方式中，示出了利用3个姿势数据计算部的例子，但利用4个以上亦可。
[0080]接着，参照【附图说明】第3实施方式所涉及的结构物的位移检测装置。图7为表示在大厦上装备本发明的第3实施方式所涉及的结构物的位移检测装置的例子的图。图7(A)为俯视大厦而得的图，图7(B)为侧视大厦而得的图。另外，在图7中，夸大地示出了第1、第2、第4姿势数据计算部11、21、41的大小。
[0081]本实施方式所涉及的结构物的位移检测装置与第I实施方式所示的位移检测装置I相比，增加了第4姿势数据计算部41。第4姿势数据计算部41由与第I姿势数据计算部11以及第2姿势数据计算部21相同的内部构成组成，生成第4姿势数据并通过数据提取部输出至位移运算部。第4姿势数据计算部41沿大厦90的高度方向装备在屋顶90T与地表90G之间的位置。能够通过利用这样的构成，检测大厦90的摇晃。
[0082]图8为表示大厦摇晃时的大厦的动作例的图。另外，图8是以图2(B)为基准状态(尚未产生位移的状态)来描述的图。
[0083]如图8的白箭头所示，若在大厦90产生摇晃，则在大厦90的高度方向上，与地表面平行的方向上的位移量或位移方向不同。因此，若利用以下方法，则能够检测大厦90的摇晃。沿大厦90的高度方向在多个位置配置姿势数据计算部。各姿势数据计算部持续地计算姿势的位移向量(尤其，与地表面平行的方向的姿势的位移量)。在产生摇晃时，姿势的位移向量因大厦90的高度方向的位置而不同。因此，位移运算部通过比较各姿势数据计算部所算出的姿势的位移向量的时间变化，能够检测大厦90的摇晃。
[0084]另外，在检测这样的摇晃时，若通过定位信号或传感器部检测加速度，则能够更轻松地检测摇晃。
[0085]并且，如此地，能够通过检测摇晃，精确地检测地震对大厦90的影响。因此，能够有效地利用于抗震性保证的确定、地震的受灾状况、避难的判断等。
[0086]接着，参照【附图说明】本发明的第4实施方式所涉及的结构物的位移检测装置。图9为表示在检测房屋老化中利用本发明的第4实施方式所涉及的结构物的位移检测装置的方式的图。图9(A)表示房屋的建造之初的状态，图9(B)表示房屋产生老化的状态，图9(C)表示产生地基崩塌的状态。
[0087]如图9所示，在本实施方式中，第I姿势数据计算部11装备在房屋91上，第2姿势数据计算部21设置在地基901上。
[0088]如图9的(A)、(B)所示，若房屋91因老化而倾斜，则由第I姿势数据计算部11算出的姿势发生变化。此时，因为地基901尚未崩塌，所以由第2姿势数据计算部21算出的姿势不变化。
[0089]因此，位移运算部持续地存储第I姿势数据计算部11的姿势的位移向量与第2姿势数据计算部21的姿势的位移向量。并且，位移运算部若检测出第2姿势数据计算部21的姿势的位移向量大致为“O”、并且第I姿势数据计算部11的姿势的位移向量与第2姿势数据计算部21的姿势的位移向量之差发生较大变化，则能够检测出房屋91因老化而倾斜。
[0090]如图9的(A)、(C)所示，若地基901因老化而倾斜，则通过第I姿势数据计算部11算出的姿势以及通过第2姿势数据计算部21算出的姿势皆变化。
[0091]因此，位移运算部持续地存储第I姿势数据计算部11的姿势的位移向量与第2姿势数据计算部21的姿势的位移向量。并且，位移运算部若检测出第I姿势数据计算部11的姿势的位移向量与第2姿势数据计算部21的姿势的位移向量不为“O”且较大，并且第I姿势数据计算部11的姿势的位移向量与第2姿势数据计算部21的姿势的位移向量之差几乎未变化，则能够检测出地基901崩塌，伴随与此，房屋91倾斜。
[0092]另外，在本实施方式中，以老化的检测为例子，但也能够对因地震或暴风雨等自然灾害而导致房屋91倾斜、或地基901崩塌的情况进行检测。
[0093]接着，参照【附图说明】本发明的第5实施方式所涉及的结构物的位移检测装置。在上述的各实施方式中，示出了大厦、房屋等的建筑物作为结构物的例子，但在本实施方式中，示出了适用于桥梁的情况。图10为表示在桥梁上装备本发明的第5实施方式所涉及的结构物的位移检测装置的例子的图。图10(A)为侧视桥梁而得的图，图10(B)为正视桥梁而得的图。另外，在图10中，夸大地示出了第1、第2、第3姿势数据计算部11、21、31的大小。
[0094]桥梁92具备主塔921、922，主横梁923、以及吊索924。主横梁923为沿桥梁92的架设方向延伸的形状。在主横梁923所延伸的方向的中间位置，分设有主塔921、922。利用多条吊索924，将主横梁923悬吊在主塔921、922上。
[0095]针对这样的桥梁92，在主塔921，922的顶端附近分别装备有第I姿势数据计算部11与第2姿势数据计算部21。据此，能够检测主塔921、922的顶端的姿势的位移向量，能够检测主塔921、922的扭曲、弯曲。进而能够检测桥梁92的扭曲、弯曲。另外，桥梁92的扭曲是指以图10的L方向即主横梁923的延伸的方向为轴的转动，其表示转动量以及转动方向因例如主塔921、922等位置而不同的状态。此外，桥梁92的弯曲表示在图10的H方向上主横梁923的一部分发生位移的状态。
[0096]此外，如图10所示，可在主横梁923的、主塔921的位置与主塔922的位置的中间位置上，装备第3姿势数据计算部31。通过装备第3姿势数据计算部31，能够检测主横梁923的弯曲。据此，能够从更多视角检测桥梁92的扭曲、弯曲。再有，通过在主横梁923的延伸方向上的大致中心，换言之，在主横梁923的延伸方向上的主塔921、922的位置的大致中间的位置上，配置第3姿势数据计算部31，能够更可靠地检测桥梁92的弯曲。
[0097]通过计算这样的桥梁92的扭曲、弯曲等的位移，能够检测强风或地震等天灾对桥梁92的负荷，能够有效利用到判断禁止通行等或维修保养中。
[0098]接着，参照【附图说明】本发明的第6实施方式所涉及的结构物的位移检测装置。在上述的各实施方式中，示出了大厦、房屋等的建筑物或桥梁作为结构物的例子，但在本实施方式中，示出了适用于船舶的情况。图11为表示在船舶上装备本发明的第6实施方式所涉及的结构物的位移检测装置的例子的图。另外，在图11中，示出了船舶的侧视图，并夸大地示出了第1、第2姿势数据计算部11、21的大小。
[0099]船舶93具备船体930、以及具备操舵室等的船桥931。船体930在船首尾方向上长，船桥931配置在船体930靠船尾的位置。
[0100]在船体930的船首附近，装备有第I姿势数据计算部11。在例如船桥931的屋顶等船体930的船尾附近，装备有第2姿势数据计算部21。据此，能够检测船体930的船首以及船尾的顶端的姿势的位移向量，能够检测船舶93的扭曲、弯曲。另外，船舶93的扭曲是指以图11的L方向(船首一船尾方向)为轴的转动，其表示转动量以及转动方向因例如船首与船尾等位置而不同的状态。此外，船舶93的弯曲表示船体930在图11的H方向上的位移在船体930的L方向(船首一船尾方向)上的各位置而不同的状态。
[0101]通过计算这样的船舶93的扭曲、弯曲等的位移，能够检测波浪或风等自然外力对船舶93的负荷，能够有效地利用于航速下降的判断、航行中止的判断或维修保养。
[0102]另外，在上述的各实施方式中，描述了各姿势数据计算部、数据提取部、以及位移运算部相互连接的构成，而实现该连接的通信方式既可以是有线方式也可以是无线方式。再有，在不要求实时性的情况下，也可以通过各姿势数据计算部存储姿势数据，之后将姿势数据输出至数据提取部以及位移运算部，从而计算结构物的位移。此外，也可以存储经天线接收的定位信号的跟踪结果(基线向量等)以及来自传感器部的输出数据(角速度等)，之后进行姿势计算。尤其，在维修、保养结构物时，利用上述的构成即可。
[0103]此外，在上述的各实施方式中，姿势数据计算部与数据提取部以及位移运算部分体，与天线或传感器部为一体。但也可以是，姿势数据计算部与数据提取部以及位移运算部为一体，与天线或传感器部分体。
[0104]接着，参照【附图说明】本发明的第7实施方式所涉及的位移的共有系统。图12为表示本发明的第7实施方式所涉及的位移的共有系统的概念的图。图13为表示在本发明的第7实施方式所涉及的位移的共有系统中利用的位移检测装置的构成的模块图。
[0105]如图12所示，结构物的位移的共有系统90具备多个位移检测装置1A、1B、1C、1D、1E、1F。将想要共有位移的整个区域分割成多个地域，针对每一地域配置各位移检测装置IA — 1F。例如，在建筑于各地域的高层大厦等上装备各位移检测装置IA — 1F。
[0106]如图13所示，位移检测装置IA与上述的位移检测装置I相比，增加了通信控制部50与通信用天线55。其他构成与上述的位移检测装置I相同。此外，位移检测装置IA — IF的构成基本相同。因此，只具体说明位移检测装置1A。
[0107]位移检测装置IA的通信控制部50经通信用天线55发送位移运算部40所输出的结构物的位移(位移量以及位移方向)。此外，通信控制部50取得经通信用天线55所接收的、经其他位移检测装置检测出的位移，并进行规定的通知、报告处理。
[0108]通过采用由该种构成组成的位移的共有系统90，例如能够实现地震的警报系统。发生地震时，通过最靠近发生地点的地域的位移检测装置，计算地震所致的结构物的位移。算出地震所致的结构物的位移的位移检测装置，通过无线通信对其他位移检测装置通知由地震产生的结构物的位移。此时，算出地震所致的结构物的位移的位移检测装置基于定位系统的时刻，通知位移的发生时刻(地震的发生时刻)、检测出的位移量、位移方向、位移的周期(例如，摇晃周期)等。
[0109]其他位移检测装置若接收到结构物发生位移，则例如推算在该位移检测装置所处地域的地震所致的、摇晃的预测到达时刻。此时，本实施方式的位移检测装置因为利用定位信号，所以能够根据定位系统的时刻精确地得到发生时刻，因此即使接收通知一侧的位移检测装置远离进行通知一侧的位移检测装置，也能够精确地推算预测到达时刻。据此，能够对配置有其他位移检测装置的地域进行更为有用且确切的通知。
[0110]更具体而言，长周期地震运动的传播速度为3?7km/sec.。因此，在阪神地域发生地震时，长周期地震运动到达东北地域，需历时I分钟以上。因此，若进行无线通信通知在阪神地域发生长周期地震运动，则在东北地域，能够在长周期地震运动到达之前可靠地采取应对长周期地震运动的对策。因此，站在防灾的观点上而言，非常有效。
[0111]标号说明
[0112]1、IA:位移检测装置
[0113]11、21、31、41:姿势数据计算部
[0114]30:数据提取部
[0115]40:位移运算部
[0116]50:通信控制部
[0117]55:通信用天线
[0118]60:位移的共有系统
[0119]90:大厦
[0120]90T:屋顶
[0121]90G:地表部
[0122]91:房屋
[0123]92:桥梁
[0124]93:船舶
[0125]111、211:姿势运算部
[0126]112A、112B、212A、212B:天线
[0127]113、213:传感器部
[0128]901:地基
【主权项】
1.一种结构物的位移检测装置，具备: 第I姿势数据计算部，配置在结构物的第I位置上，利用所接收的定位信号计算所述第I位置的姿势数据，并且以定位系统的时刻来计算所述第I位置的姿势数据的计算时刻； 第2姿势数据计算部，配置在所述结构物的第2位置上，利用所接收的定位信号计算所述第2位置的姿势数据，并且以所述定位系统的时刻来计算所述第2位置的姿势数据的计算时刻； 数据提取部，基于所述定位系统的时刻，提取同一时刻的所述第I位置的姿势数据与所述第2位置的姿势数据；以及 位移运算部，利用同一时刻的所述第I位置的姿势数据与所述第2位置的姿势数据之差，计算所述结构物的位移量以及位移方向。2.如权利要求1所述的位移检测装置， 所述第I姿势数据计算部计算从所述第I位置的基准姿势起的姿势的位移向量作为所述第I位置的姿势数据， 所述第2姿势数据计算部计算从所述第2位置的基准姿势起的姿势的位移向量作为所述第2位置的姿势数据。3.如权利要求1或2所述的结构物的位移检测装置， 所述位移运算部基于所述结构物的位移量以及位移方向检测所述结构物有无位移。4.如权利要求3所述的结构物的位移检测装置， 所述位移运算部根据所述结构物的位移量以及位移方向检测所述结构物的位移的种类。5.如权利要求4所述的结构物的位移检测装置， 所述结构物的位移为所述结构物的扭曲、弯曲、以及摇晃中的至少一个。6.如权利要求3?5中任一项所述的结构物的位移检测装置， 所述位移运算部在规定期间内存储所述结构物的位移量以及位移方向，并根据所述结构物的位移量以及位移方向的历时变化来检测所述结构物的老化。7.一种结构物的位移的共有系统， 具备多个如权利要求1?6中的任一项所述的结构物的位移检测装置， 多个位移检测装置分别配置在分离的不同的地域， 检测出所述位移的位移检测装置对其他位移检测装置发送检测出的位移以及基于所述定位系统的时刻的位移检测时刻。8.一种结构物的位移检测方法，具备: 第I姿势数据计算步骤，配置在结构物的第I位置上，利用所接收的定位信号计算所述第I位置的姿势数据，并且以定位系统的时刻来计算所述第I位置的姿势数据的计算时刻； 第I姿势数据计算步骤，配置在所述结构物的第2位置上，利用所接收的定位信号计算所述第2位置的姿势数据，并且以所述定位系统的时刻来计算所述第2位置的姿势数据的计算时刻； 数据提取步骤，基于所述定位系统的时刻，提取同一时刻的所述第I位置的姿势数据与所述第2位置的姿势数据；以及 位移运算步骤，利用同一时刻的所述第I位置的姿势数据与所述第2位置的姿势数据之差，计算所述结构物的位移量以及位移方向。9.一种使计算机执行结构物的位移检测处理的位移检测程序， 所述计算机执行: 第I姿势数据计算处理，利用所接收的定位信号计算所述第I位置的姿势数据，并且以定位系统的时刻来计算所述第I位置的姿势数据的计算时刻； 第I姿势数据计算处理，配置在所述结构物的第2位置上，利用所接收的定位信号计算所述第2位置的姿势数据，并且以所述定位系统的时刻来计算所述第2位置的姿势数据的计算时刻； 数据提取处理，基于所述定位系统的时刻，提取同一时刻的所述第I位置的姿势数据与所述第2位置的姿势数据；以及 位移运算处理，利用同一时刻的所述第I位置的姿势数据与所述第2位置的姿势数据之差，计算所述结构物的位移量以及位移方向。
【文档编号】G01C15/00GK105940320SQ201580005989
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2015年1月20日
【发明人】藤泽奈绪美, 中村拓, 今坂尚志, 园本龙也
【申请人】古野电气株式会社