構造物の挙動や変化を高精度に把握し、迅速に健全性を評価

2017年11月29日
大成建設株式会社
横河電機株式会社
長野日本無線株式会社
国立大学法人東京大学

　大成建設株式会社（社長：村田誉之）は、横河電機株式会社（社長：西島剛志）、長野日本無線株式会社（社長：藤澤敏彦）、国立大学法人東京大学（総長：五神真）と共同で、NEDO^※1委託事業^※2において、高精度で信頼性の高いMEMSセンサ^※3を用いて構造物の挙動の計測結果から、迅速に構造物の健全性を評価するモニタリングシステム「T-iAlert® Structure」を開発し、この度、本システムの実証実験を行い、その有効性を確認しました。

　2011年東北地方太平洋沖地震や2016年熊本地震など、近年、大規模地震が発生していますが、地震発生後に構造物の健全性を迅速に判断することで、その後の余震による二次災害を回避でき、インフラ構造物や生産施設などの事業継続計画（BCP）の早期立案が可能になります。このため、従来は構造物の各所に多数設置したMEMSセンサを用いて構造物の健全性を確認する方法がありましたが、センサへの配線、数年毎のセンサの交換やメンテナンスが必要になるなどの課題がありました。

　そこで､当社を含めた4社は、これら課題を解決するため､長期間にわたりメンテナンスが不要なMEMSセンサを数箇所に設置し､配線不要な無線通信を用いて､地震発生前後に構造物に生じる振動やその変化を高精度に把握し、分析することで､迅速に構造物の健全性を評価できるモニタリングシステム「T-iAlert® Structure」を開発しました。

本システムは、以下に示す3つの技術で構成されています。

1. 1MEMSセンサ技術（開発担当：横河電機株式会社）
   　本システムに適用したMEMSセンサは、重力の100万分の1の加速度（1/1000gal：ガル）や鋼材の10億分の1の長さ（1nm：ナノメートル）の変化まで測定できる性能を有しており、構造物に生じたわずかな変形や微小な振動などの変化までも長期間に渡り正確に計測することができます。
2. 2無線通信技術（開発担当：長野日本無線株式会社）
   　建物内部の壁や天井などの構造物に影響されにくい920MHz帯の電波を使って無線通信を行い、複数のセンサデータは、フロアーに設置された受信装置を介して診断PCに転送されます。また各センサの低消費電力化を図るための、時刻同期通信も行います。今後、さらに電源がない場所へ設置することを考慮し、安定した自立電源装置を開発中です。
3. 3構造物の健全性評価技術（開発担当：大成建設株式会社 ､東京大学）
   　診断PCでは、センサが取得する観測データから、構造物の固有振動数やひずみ、傾斜角度を読み取り長期間の経時変化を監視することができます。また震度3以上の地震発生時には、構造物に生じる振動から健全性を判定し（1次診断）、異常が認められる場合は、損傷個所を推定する（2次診断）ことが可能となります。

　今後、2018年度までにNEDO委託事業の実施方針計画に準じて、既存建物や土木構造物などのインフラ構造物を対象とした実証実験を積み重ね、同時に公共性の高い学校、病院、橋梁や生産施設などのBCP対策への提案を行いながら、2019年度4月から順次実施導入に向けた展開を進め、IoT社会の実現に向けて貢献を図ってまいります。

1. ※1NEDO
   　国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構を称す。
2. ※2委託事業
   　NEDOが進めている「インフラ維持管理・更新等の社会課題対応システム開発プロジェクト」では、既存インフラの状態に応じて効果的かつ効率的な維持管理・更新等を図る取り組みとして、長期間にわたりメンテナンスが不要なMEMSセンサを用いて、迅速に構造物の健全性を評価できるモニタリング技術の研究開発を目的としている。
3. ※3MEMSセンサ
   　MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）は、微細な加工により形成された超小型デバイスで、数多くのデジタル機器に組み込まれ、高精度で信頼性の高いセンサなど複雑で高度な役割を果たしており、また消費電力が僅かなことから、デジタル機器の小型化、長期間の動作を可能としている。

• 一覧へ戻る