JP7770646B2 - Detection device, detection method, and program - Google Patents
Detection device, detection method, and programInfo
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Description
本発明は,検知装置,検知方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to a detection device, a detection method, and a program.
従来,橋脚等の対象構造物の洗堀を検出する技術が知られている(例えば,特許文献1または2参照)。特許文献1では,対象橋脚の固有振動数を含む振動数の探索範囲を設定して,フーリエスペクトルの振幅が最大となる振動数を固有振動数とみなしている。特許文献2では,センサを構造物の天端の両端に設置して,センサにより検出された構造物の振動に基づいて地盤の振動を推定して,橋脚および地盤の振動の位相差に基づいて固有振動数を推定している。
特許文献1 特許第4698466号明細書
特許文献2 特開2017-166922号公報
Conventionally, techniques for detecting scouring of target structures such as bridge piers are known (see, for example, Patent Documents 1 and 2). In Patent Document 1, a search range for vibration frequencies that includes the natural frequency of the target pier is set, and the frequency at which the amplitude of the Fourier spectrum is maximum is considered to be the natural frequency. In Patent Document 2, sensors are installed at both ends of the top of the structure, ground vibrations are estimated based on the vibrations of the structure detected by the sensors, and the natural frequency is estimated based on the phase difference between the vibrations of the pier and the ground.
Patent Document 1: Japanese Patent No. 4698466 Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-166922
特許文献1の手法では,固有振動数を高精度に特定するのは困難な場合があり,その適用範囲が限定的であった。また,特許文献2の手法では,構造物に設置するセンサの個数が増えるおそれがある。 With the method in Patent Document 1, it can be difficult to identify natural frequencies with high accuracy, limiting its scope of application. Furthermore, with the method in Patent Document 2, there is a risk that the number of sensors required to be installed on the structure may increase.
本発明の第1の態様においては,対象構造物からの計測データを取得するデータ取得部と,計測データに基づいて対象構造物の振動特性を解析して,対象構造物の健全性に関する診断指標を算出する指標算出部と,診断指標に基づいて対象構造物の健全性を診断する診断部と,健全性の診断結果を出力する出力部とを備える検知装置を提供する。 A first aspect of the present invention provides a detection device that includes a data acquisition unit that acquires measurement data from a target structure, an index calculation unit that analyzes the vibration characteristics of the target structure based on the measurement data and calculates a diagnostic index related to the soundness of the target structure, a diagnosis unit that diagnoses the soundness of the target structure based on the diagnostic index, and an output unit that outputs the soundness diagnosis results.
出力部は,計測データ,診断指標または診断結果の少なくとも1つを出力してよい。 The output unit may output at least one of measurement data, diagnostic indicators, or diagnostic results.
検知装置は,計測データ,診断指標または診断結果の少なくとも1つを記憶する記憶部を備えてよい。 The detection device may be equipped with a memory unit that stores at least one of the measurement data, diagnostic indicators, or diagnostic results.
診断指標は,対象構造物の計測データに基づく固有振動数および固有振動数の統計的分布を含んでよい。 Diagnostic indicators may include natural frequencies and statistical distributions of natural frequencies based on measurement data of the target structure.
診断指標は,対象構造物の計測データに基づく固有振動数および固有振動数の統計的分布から同定した確率密度関数に基づく警報発令確率指標値を含んでよい。 The diagnostic index may include a natural frequency based on measurement data of the target structure and an alarm issuance probability index value based on a probability density function identified from the statistical distribution of the natural frequency.
指標算出部は,高速ベイズFFTによって,固有振動数の統計的分布を算出してよい。 The index calculation unit may calculate the statistical distribution of the natural frequencies using fast Bayesian FFT.
データ取得部は,対象構造物に予め定められた振動が発生した後の自由減衰振動データを取得してよい。 The data acquisition unit may acquire free damped vibration data after a predetermined vibration occurs in the target structure.
データ取得部は,対象構造物に予め定められた振動が発生していない常時微動振動データを取得してよい。 The data acquisition unit may acquire constant microtremor vibration data when no predetermined vibrations are occurring in the target structure.
出力部は,診断指標および診断指標の統計的分布を表示してよい。 The output section may display the diagnostic index and the statistical distribution of the diagnostic index.
出力部は,診断指標,診断指標の統計的分布および統計的分布から同定した確率密度関数を表示してよい。 The output section may display the diagnostic index, the statistical distribution of the diagnostic index, and the probability density function identified from the statistical distribution.
検知装置は,対象構造物の振動特性を解析するための情報を取得する情報取得部を備えてよい。 The detection device may be equipped with an information acquisition unit that acquires information for analyzing the vibration characteristics of the target structure.
データ取得部は,対象構造物から時系列の計測データを取得してよい。指標算出部は,時系列の計測データに基づいて対象構造物の振動特性を解析して,対象構造物の健全性に関する診断指標を時系列で算出してよい。診断部は,時系列で算出された診断指標に基づいて対象構造物の健全性を診断してよい。出力部は,健全性の診断結果を時系列に出力してよい。 The data acquisition unit may acquire time-series measurement data from the target structure. The index calculation unit may analyze the vibration characteristics of the target structure based on the time-series measurement data and calculate diagnostic indices related to the soundness of the target structure in time series. The diagnosis unit may diagnose the soundness of the target structure based on the diagnostic indices calculated in time series. The output unit may output the soundness diagnosis results in time series.
出力部は,対象構造物の環境の状況を示す構造環境情報を更に表示してよい。 The output unit may further display structural environment information indicating the environmental status of the target structure.
本発明の第2の態様においては,検知装置を用いて,対象構造物の健全性を検知するための検知方法であって,対象構造物からの計測データを取得する段階と,計測データに基づいて対象構造物の振動特性を解析して,対象構造物の健全性に関する診断指標を算出する段階と,診断指標に基づいて対象構造物の健全性を診断する段階と,健全性の診断結果を出力する段階とを備える検知方法を提供する。 A second aspect of the present invention provides a detection method for detecting the soundness of a target structure using a detection device, the detection method comprising the steps of acquiring measurement data from the target structure, analyzing the vibration characteristics of the target structure based on the measurement data and calculating a diagnostic index related to the soundness of the target structure, diagnosing the soundness of the target structure based on the diagnostic index, and outputting the diagnostic results of the soundness.
本発明の第3の態様においては,本発明の第2の態様に係る検知方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供する。 A third aspect of the present invention provides a program for causing a computer to execute the detection method according to the second aspect of the present invention.
なお,上記の発明の概要は,本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また,これらの特徴群のサブコンビネーションもまた,発明となりうる。 Please note that the above summary of the invention does not list all of the features of the present invention. Subcombinations of these features may also constitute inventions.
以下,発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが,以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また,実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 The present invention will be explained below through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the scope of the invention as claimed. Furthermore, not all of the combinations of features described in the embodiments are necessarily essential to the solution of the invention.
図1は,検知装置100の構成の一例を示す。検知装置100は,データ取得部10と,情報取得部20と,指標算出部30と,診断部40と,出力部50と,記憶部60とを備える。 Figure 1 shows an example of the configuration of a detection device 100. The detection device 100 includes a data acquisition unit 10, an information acquisition unit 20, an index calculation unit 30, a diagnosis unit 40, an output unit 50, and a memory unit 60.
データ取得部10は,対象構造物150からの計測データを取得する。本例のデータ取得部10は,対象構造物150に設置されたセンサ110から対象構造物150の計測データを取得する。対象構造物150の計測データを取得することにより,対象構造物150の振動特性を取得できる。例えば,計測データは,加速度センサから取得した加速度データである。また,計測データは,加速度データに限られず,速度データまたは変位データ等の任意のデータであってよい。 The data acquisition unit 10 acquires measurement data from the target structure 150. In this example, the data acquisition unit 10 acquires measurement data of the target structure 150 from sensors 110 installed in the target structure 150. By acquiring measurement data of the target structure 150, the vibration characteristics of the target structure 150 can be acquired. For example, the measurement data is acceleration data acquired from an acceleration sensor. Furthermore, the measurement data is not limited to acceleration data, and may be any data such as velocity data or displacement data.
センサ110は,対象構造物150に設置される。検知装置100は,1または複数のセンサ110を対象構造物150に設置してもよい。センサ110は,ネットワーク等を介して,計測した計測データを検知装置100へ伝送する。本例のセンサ110は,対象構造物150の天端152に取り付けられている。天端152は,対象構造物150の最も高い部分である。なお,センサ110は,対象構造物150の側面などの他の部分に設置されてもよい。 The sensor 110 is installed on the target structure 150. The detection device 100 may install one or more sensors 110 on the target structure 150. The sensor 110 transmits the measured data to the detection device 100 via a network or the like. In this example, the sensor 110 is attached to the top 152 of the target structure 150. The top 152 is the highest part of the target structure 150. The sensor 110 may also be installed on other parts of the target structure 150, such as the side.
対象構造物150は,鉄道または道路の橋梁における橋脚である。検知装置100は,対象構造物150からの計測データを解析して,対象構造物150の健全性を診断する。対象構造物150の健全性は,対象構造物150に発生する洗堀が倒壊などに至る危険域にまで達しているか否かを示す洗堀可能性であってよい。洗堀とは,対象構造物150の周囲の土が雨風または波によって削り取られることをいう。なお,本明細書において,対象構造物150の洗堀可能性について説明する場合であっても,例えば,コンクリート構造物の損傷または鉄骨の座屈などの洗堀以外の構造的健全性の評価にも適用可能である。 The target structure 150 is a pier of a railway or road bridge. The detection device 100 analyzes measurement data from the target structure 150 to diagnose the soundness of the target structure 150. The soundness of the target structure 150 may be the possibility of scour, which indicates whether scouring occurring in the target structure 150 has reached a dangerous level that could lead to collapse or other problems. Scour refers to the erosion of soil around the target structure 150 by rain, wind, or waves. Note that even when the scour possibility of the target structure 150 is described in this specification, it is also applicable to the evaluation of structural soundness other than scouring, such as damage to concrete structures or buckling of steel frames.
情報取得部20は,対象構造物150の振動特性を解析するための情報を取得する。また,情報取得部20は,対象構造物150の健全性の診断に必要な情報を取得してもよい。例えば,情報取得部20は,指標算出部30または診断部40で使用するパラメータなどの情報を取得する。情報取得部20は,キーボードまたはマウスなどの入力手段によって入力された情報を取得してもよい。情報取得部20は,有線LANまたは無線LAN等の通信手段によって外部と通信可能であってよい。 The information acquisition unit 20 acquires information for analyzing the vibration characteristics of the target structure 150. The information acquisition unit 20 may also acquire information necessary for diagnosing the soundness of the target structure 150. For example, the information acquisition unit 20 acquires information such as parameters used by the index calculation unit 30 or the diagnosis unit 40. The information acquisition unit 20 may also acquire information entered via input means such as a keyboard or mouse. The information acquisition unit 20 may be able to communicate with the outside world via communication means such as a wired LAN or wireless LAN.
指標算出部30は,計測データに基づいて対象構造物150の振動特性を解析して,対象構造物150の健全性に関する診断指標を算出する。一例において,指標算出部30は,計測データに基づいて,対象構造物150の振動特性を推定する。振動特性は,対象構造物150の固有振動数,減衰定数または振動モードの少なくとも1つであってよい。例えば,指標算出部30は,後述する高速ベイズFFTによって,固有振動数の統計的分布を算出してよい。高速ベイズFFTは,ベイズ推定に基づくベイズ実動モード同定法の一例である。 The index calculation unit 30 analyzes the vibration characteristics of the target structure 150 based on the measurement data and calculates a diagnostic index related to the health of the target structure 150. In one example, the index calculation unit 30 estimates the vibration characteristics of the target structure 150 based on the measurement data. The vibration characteristics may be at least one of the natural frequency, damping constant, or vibration mode of the target structure 150. For example, the index calculation unit 30 may calculate the statistical distribution of the natural frequency using the fast Bayes FFT described below. The fast Bayes FFT is an example of a Bayesian operating mode identification method based on Bayesian estimation.
また,指標算出部30は,データ取得部10で取得した計測データ,および情報取得部20で取得された各種情報に基づいて,対象構造物150の健全性に関する診断指標を算出してよい。 In addition, the index calculation unit 30 may calculate diagnostic indices related to the soundness of the target structure 150 based on the measurement data acquired by the data acquisition unit 10 and various information acquired by the information acquisition unit 20.
診断指標は,振動特性に基づいて,健全性を診断するための指標である。例えば,診断指標は,対象構造物150の固有振動数と,過去の統計データに基づく閾値とを比較したものであってもよい。診断指標は,振動特性の統計的分布を含んでよい。また,診断指標は,対象構造物の振動特性の統計的分布から同定した確率密度関数に基づく警報発令確率指標値を含んでよい。警報発令確率指標値については後述する。診断指標は,診断部40において,対象構造物150の健全性を診断できるものであれば,これに限定されない。 The diagnostic index is an index for diagnosing the soundness based on vibration characteristics. For example, the diagnostic index may be a comparison between the natural frequency of the target structure 150 and a threshold value based on past statistical data. The diagnostic index may include a statistical distribution of vibration characteristics. The diagnostic index may also include an alarm issuance probability index value based on a probability density function identified from the statistical distribution of the vibration characteristics of the target structure. The alarm issuance probability index value will be described later. The diagnostic index is not limited to this, as long as it can be used by the diagnosing unit 40 to diagnose the soundness of the target structure 150.
診断部40は,診断指標に基づいて対象構造物150の健全性を診断する。例えば,診断部40は,診断指標を予め定められた診断閾値と比較して,健全性を診断する。診断部40は,健全性の診断結果を出力部50に送信する。具体的な健全性の診断方法については後述する。 The diagnosis unit 40 diagnoses the soundness of the target structure 150 based on the diagnostic index. For example, the diagnosis unit 40 diagnoses the soundness by comparing the diagnostic index with a predetermined diagnostic threshold. The diagnosis unit 40 transmits the soundness diagnosis results to the output unit 50. Specific methods for diagnosing soundness will be described later.
出力部50は,健全性の診断結果を出力する。出力部50は,ディスプレイ,伝搬装置,プリンタなどを含んでよい。出力部50は,データ取得部10が取得した計測データ,情報取得部20により取得された各種情報,対象構造物150の振動特性,指標算出部30により算出された診断指標,または診断部40により得られた診断結果の少なくとも1つを出力する。出力部50による出力方法は,表示,伝送または印刷などの方法であってよい。 The output unit 50 outputs the health diagnosis results. The output unit 50 may include a display, a transmission device, a printer, etc. The output unit 50 outputs at least one of the measurement data acquired by the data acquisition unit 10, various information acquired by the information acquisition unit 20, the vibration characteristics of the target structure 150, the diagnostic index calculated by the index calculation unit 30, or the diagnostic results obtained by the diagnosis unit 40. The output method by the output unit 50 may be display, transmission, printing, or other methods.
出力部50は,診断指標および診断指標の統計的分布を表示する。例えば,出力部50は,診断指標および診断指標の統計的分布を同時にユーザに表示する。診断指標および診断指標の統計的分布を表示することによって,不確かさに関する情報に基づいて健全性を診断できる。 The output unit 50 displays the diagnostic index and the statistical distribution of the diagnostic index. For example, the output unit 50 simultaneously displays the diagnostic index and the statistical distribution of the diagnostic index to the user. By displaying the diagnostic index and the statistical distribution of the diagnostic index, it is possible to diagnose the health of the system based on information about uncertainty.
記憶部60は,データ取得部10が取得した計測データ,情報取得部20により取得された各種情報,指標算出部30が算出した診断指標または診断部40による診断結果を記憶する。本例の記憶部60は,対象構造物150の計測データ,診断指標または健全性の診断結果の少なくとも1つを記憶する。例えば,記憶部60は,ハードディスク,BD,DVD,CD-R,MO,フロッピーまたはメモリを含む。 The storage unit 60 stores the measurement data acquired by the data acquisition unit 10, various information acquired by the information acquisition unit 20, diagnostic indices calculated by the index calculation unit 30, or diagnostic results by the diagnostic unit 40. In this example, the storage unit 60 stores at least one of the measurement data, diagnostic indices, or health diagnostic results of the target structure 150. For example, the storage unit 60 includes a hard disk, BD, DVD, CD-R, MO, floppy disk, or memory.
本例の検知装置100は,センサ110を利用して対象構造物150の洗堀を検出することにより,洗堀による対象構造物150の倒壊を未然に防止することができる。これにより,河川の増水などにより橋脚周辺の地盤が洗堀されて,対象構造物150の倒壊による災害を防ぐことができる。 The detection device 100 of this example uses the sensor 110 to detect scouring of the target structure 150, thereby preventing the collapse of the target structure 150 due to scouring. This prevents disasters caused by the collapse of the target structure 150 due to scouring of the ground around the bridge pier caused by rising river levels, etc.
本例の検知装置100は,データ取得部10が取得した計測データに基づいて対象構造物150の振動特性を推定する。対象構造物150の振動特性の推定には,システム同定手法である確率的部分空間法またはベイズ理論に基づく手法を適用してよい。ベイズ推定においては,統計的モデルを構成するパラメータを確率分布として評価するので,推定値の不確かさに関する情報を観測値から直接的かつ定量的に推定できる。確率的部分空間法およびベイズ理論に基づく手法については後述する。 The detection device 100 of this example estimates the vibration characteristics of the target structure 150 based on the measurement data acquired by the data acquisition unit 10. To estimate the vibration characteristics of the target structure 150, a system identification method, the stochastic subspace method, or a method based on Bayes' theorem may be applied. In Bayesian estimation, the parameters that make up a statistical model are evaluated as a probability distribution, so information regarding the uncertainty of the estimated value can be directly and quantitatively estimated from the observed value. The stochastic subspace method and the method based on Bayes' theorem will be described later.
本例の検知装置100は,橋脚に実際に衝撃を与えてその振動数を測定するような危険性を伴う衝撃振動試験を実施する必要がない。また,検知装置100は,不定期な衝撃振動試験を実施しなくてよいので,対象構造物150を常時モニタリングすることができる。 The detection device 100 of this example does not require the implementation of risky impact vibration tests, such as actually impacting a bridge pier and measuring the vibration frequency. Furthermore, because the detection device 100 does not require irregular impact vibration tests, it can constantly monitor the target structure 150.
一例において,データ取得部10は,対象構造物150に予め定められた振動が発生した後の自由減衰振動データを取得する。例えば,予め定められた振動は,対象構造物150が橋梁の場合,対象構造物150の橋に車両が通過することにより発生する振動である。検知装置100は,車両通行後の自由減衰振動データを用いることでノイズの影響を小さくした振動解析を実現できる。 In one example, the data acquisition unit 10 acquires free damping vibration data after a predetermined vibration occurs in the target structure 150. For example, if the target structure 150 is a bridge, the predetermined vibration is vibration generated when a vehicle passes over the bridge of the target structure 150. By using the free damping vibration data after the vehicle passes over, the detection device 100 can perform vibration analysis with reduced noise effects.
また,データ取得部10は,対象構造物150に予め定められた振動が発生していない常時微動振動データを取得してよい。例えば,データ取得部10は,対象構造物150の橋に車両が通過していない状態で常時微動振動データを取得する。検知装置100は,車両が通過していない常時微動データを用いることで健全時の振動特性を把握することができる。 The data acquisition unit 10 may also acquire constant microtremor vibration data when no predetermined vibrations are occurring in the target structure 150. For example, the data acquisition unit 10 acquires constant microtremor vibration data when no vehicles are passing over the bridge of the target structure 150. By using the constant microtremor data when no vehicles are passing over, the detection device 100 can understand the vibration characteristics when the structure is healthy.
本例の検知装置100は,河川の増水時にも使用することができる。河川の増水時には洗堀の危険性が高まるが,増水時に車両通行を禁止していると,車両の通行による振動を用いた振動特性推定を用いることができなくなる。そのため,常時微動データを用いた振動特性解析を実施せざるを得ない状況では,常時微動データによる解析ではノイズなどの影響が大きく,固有振動数の推定精度が高くできない場合がある。このような場合であっても,本例の検知装置100は,推定値の不確かさを直接的に評価できる手法を適用するとともに,推定結果の統計的分布も示すことによって信頼性を向上することができる。 The detection device 100 of this example can also be used when the river is flooded. When the river is flooded, the risk of scouring increases, but if vehicle traffic is prohibited during floods, it becomes impossible to estimate vibration characteristics using vibrations caused by passing vehicles. Therefore, in situations where vibration characteristics analysis using microtremor data is unavoidable, analysis using microtremor data is significantly affected by noise, and it may not be possible to estimate the natural frequency with high accuracy. Even in such cases, the detection device 100 of this example applies a method that can directly evaluate the uncertainty of the estimated value and also shows the statistical distribution of the estimated results, thereby improving reliability.
したがって,検知装置100は,地盤の振動に周囲からのノイズが大きく加わる環境であっても,対象構造物150の健全性を診断することができる。よって,固有振動数の推定精度を維持しつつ,検知装置100の適用範囲を広げることができる。また,検知装置100を用いた洗堀の診断手法では,少ないセンサ数であっても健全性を診断することができる。 Therefore, the detection device 100 can diagnose the soundness of the target structure 150 even in an environment where ground vibrations are significantly mixed with surrounding noise. This allows the range of application of the detection device 100 to be expanded while maintaining the accuracy of estimating the natural frequency. Furthermore, the scour diagnosis method using the detection device 100 allows for soundness diagnosis even with a small number of sensors.
図2は,固有振動数の推定結果の統計的分布の表示例を示す。縦軸は固有振動数[Hz]を示し,横軸は該当数[個]を示す。本例では,対象構造物150の固有振動数の統計的分布が表示されている。 Figure 2 shows an example of the statistical distribution of the natural frequency estimation results. The vertical axis shows the natural frequency [Hz], and the horizontal axis shows the number of hits [items]. In this example, the statistical distribution of the natural frequency of the target structure 150 is displayed.
指標算出部30は,診断指標として,対象構造物150の計測データに基づく固有振動数および固有振動数の統計的分布を算出する。検知装置100は,固有振動数に加えて,固有振動数の統計的分布を表示することにより,固有振動数の確からしさをユーザに知らせることができる。また,指標算出部30は,診断指標として,固有振動数の推定結果の統計的分布に基づく警報発令確率指標値を算出してよい。警報発令確率指標値を算出することにより,診断指標がしきい値を下回って警報を発令する確率をユーザに知らせることができる。 The index calculation unit 30 calculates the natural frequency and the statistical distribution of the natural frequency based on the measurement data of the target structure 150 as a diagnostic index. The detection device 100 can inform the user of the likelihood of the natural frequency by displaying the statistical distribution of the natural frequency in addition to the natural frequency. The index calculation unit 30 may also calculate an alarm issuance probability index value based on the statistical distribution of the natural frequency estimation results as a diagnostic index. By calculating the alarm issuance probability index value, the user can be informed of the probability that the diagnostic index will fall below a threshold and issue an alarm.
検知装置100は,例えば10分毎など一定期間の推定結果の統計的分布を表示することにより,推定値の確からしさも併せて表示することができる。一例において,検知装置100は,固有振動数の平均値および標準偏差を表示する。本例の検知装置100は,固有振動数の平均値および分散を表示している。本例の固有振動数の平均値は15.07であり,分散は0.42である。 The detection device 100 can also display the reliability of the estimated value by displaying the statistical distribution of the estimation results over a certain period of time, such as every 10 minutes. In one example, the detection device 100 displays the average value and standard deviation of the natural frequency. In this example, the detection device 100 displays the average value and variance of the natural frequency. In this example, the average value of the natural frequency is 15.07, and the variance is 0.42.
表1は,健全性を診断するための診断指標,カテゴリおよび判定方法の一例を示す。出力部50は,表1のような健全性を診断するために必要な情報を合わせてユーザに表示してもよい。
検知装置100は,健全時の固有振動数に対して評価指標を設定して,ある期間の固有振動数の推定値分布により判定することができる。健全時の固有振動数は,車両が通過していない常時微動データを用いて算出されてよい。xは,次式で示される。
x=固有振動数の推定値/健全時の固有振動数
The detection device 100 can set an evaluation index for the natural frequency when the structure is healthy and make a judgment based on the distribution of estimated natural frequency values over a certain period. The natural frequency when the structure is healthy may be calculated using microtremor data when no vehicles are passing through. x is expressed by the following equation:
x = Estimated natural frequency / Natural frequency in healthy condition
本例の検知装置100は,xの評価指標に応じて,カテゴリを4つに分けて,健全性を診断する。例えば,x≦0.70の場合にカテゴリA1に該当して,異常ありと判定する。異常ありの場合は,対象構造物150の補修または補強を行う。0.70<x≦0.85の場合にカテゴリA2に該当して,確認が必要であると判定する。0.85<x≦1.00の場合にカテゴリBに該当して,異常発生の可能性が低いと判定する。そして,1.00<xの場合にカテゴリSに該当して,対象構造物150が健全であると判定する。 In this example, the detection device 100 divides the condition into four categories depending on the evaluation index x, and diagnoses the condition's soundness. For example, if x≦0.70, it falls under category A1, and it is determined that an abnormality exists. If an abnormality exists, the target structure 150 is repaired or reinforced. If 0.70<x≦0.85, it falls under category A2, and it is determined that inspection is necessary. If 0.85<x≦1.00, it falls under category B, and it is determined that there is a low possibility of an abnormality occurring. And if 1.00<x, it falls under category S, and it is determined that the target structure 150 is sound.
図3は,固有振動数の推定結果の統計的分布の表示例を示す。本例では,予め定められた評価指標に対応する位置を破線で示している。 Figure 3 shows an example of the statistical distribution of the natural frequency estimation results. In this example, the positions corresponding to the predetermined evaluation indexes are indicated by dashed lines.
破線は,健全時の固有振動数が15.9Hzである場合に評価指標がx=0.85の場合を示している。表1を参照すると,破線よりも大きな固有振動数では,洗堀発生の可能性が低いカテゴリBまたはSであると判定できる。一方,破線で示された固有振動数以下の範囲では,洗堀発生の可能性が高いカテゴリA1またはA2であると判定できる。検知装置100は,推定した固有振動数とともに,固有振動数の統計的分布を表示することにより,洗堀発生の可能性を判定できる。本例のように,評価指標の範囲を示しておくことにより,推定された固有振動数に基づいて健全性を即座に診断することができる。 The dashed line indicates the case where the evaluation index is x = 0.85 when the natural frequency in a healthy state is 15.9 Hz. Referring to Table 1, natural frequencies greater than the dashed line can be determined to be Category B or S, which indicate a low possibility of scour occurring. On the other hand, natural frequencies in the range below the dashed line can be determined to be Category A1 or A2, which indicate a high possibility of scour occurring. The detection device 100 can determine the possibility of scour occurring by displaying the statistical distribution of the natural frequencies along with the estimated natural frequencies. By indicating the range of the evaluation index, as in this example, the soundness of the structure can be immediately diagnosed based on the estimated natural frequencies.
図4Aは,固有振動数の推定分布の一例を示す。縦軸は固有振動数[Hz]を示し,横軸は取得したデータの年月日を示す。本例の検知装置100は,固有振動数の時系列変化を表示している。本例の固有振動数は,ベイズ推定に基づく高速ベイズFFTによるベイズ実動モード同定法を用いて推定されている。 Figure 4A shows an example of the estimated distribution of natural frequencies. The vertical axis shows the natural frequency [Hz], and the horizontal axis shows the date of acquisition of the data. The detection device 100 in this example displays the time-series changes in the natural frequency. In this example, the natural frequency is estimated using a Bayesian operating mode identification method using fast Bayesian FFT based on Bayesian estimation.
高速ベイズFFTによるベイズ実働モード同定法は,ベイズ理論に基づく周波数領域の微動データを用いた実稼働モード解析であるベイズ理論においては統計的モデルを構成するパラメータを確率分布として評価するため,推定値の不確かさに関する情報を観測値から直接的かつ定量的に推定することができる。推定結果を用いることで,モード応答ごとに観測誤差の影響を評価するシグナルノイズ比(S/N比)を算出することができる。 The Bayesian operational modal identification method using fast Bayesian FFT is an operational modal analysis method using frequency-domain microtremor data based on Bayesian theory. Bayesian theory evaluates the parameters that make up the statistical model as a probability distribution, so information about the uncertainty of the estimated values can be directly and quantitatively estimated from the observed values. Using the estimated results, it is possible to calculate the signal-to-noise ratio (S/N ratio) to evaluate the impact of observation errors for each modal response.
適当な観測データの集合Dが得られたとき,それらのデータが生起する統計的モデルの支配パラメータθを推定する問題を考える。ベイズ推定においてはパラメータθについて,確率密度を尺度として推定を行う。観測データDが得られる以前の情報から事前分布と呼ばれるパラメータθの確率分布を仮定し,その確率密度関数をp(θ)と表す。観測データDから推定されたパラメータθの確率分布は事後分布と呼ばれ,次のベイズの定理に基づき,条件付き確率密度関数p(θ|D)で表される。
ベイズ実稼働モード解析手法では,構造物の加速度,速度および変位の計測値に高速フーリエ変換(FFT: Fast Fourier Transform)によるPSD(Power Spectral Density)曲線を観測データDとし,振動モードに関わる各種パラメータを統計的モデルの支配パラメータθとする。長期計測における加速度時系列のFFTデータのように数多くの観測値が得られる場合,尤度関数p(D|θ)は事後分布p(θ|D)に対して支配的となり,事前分布の項は無視できることが知られている。事前分布として無情報事前分布を適用することを仮定した場合,事後分布の確率密度関数は尤度関数に比例する。すなわち,次のような比例関係が成り立つ。
したがって,振動計測において観測されるデータDについて,尤度関数p(D|θ)を振動モードに関するパラメータθの適当な関数として定式化することで,θの事後分布を推定することができる。事後分布p(θ|D)を最大化するようなθは最確値(MPV: Most Probable Value)と呼ばれ,無情報事前分布を仮定した(数2)式のような場合においては尤度関数p(D|θ)を最大化するθと一致する。ここで、事後分布p(θ|D)のθは、モード振動数、モード減衰およびS/N比等で構成され、尤度関数p(D|θ)を最大化するθを算出することで固有振動数が推定される。このように尤度関数を最大化するようなθの推定値を算出する点推定の手法は最尤推定法として知られ,確率的部分空間法を含む多くの振動モード同定手法がこの推定問題の一つである最小二乗法を基礎としている。振動モード同定にベイズ推定のアプローチを導入する利点の一つは,振動特性の事後分布を評価することで最確値(MPV)の推定結果の不確かさの度合いについても推定することが可能となる点である。 Therefore, for data D observed in vibration measurements, the posterior distribution of θ can be estimated by formulating the likelihood function p(D|θ) as an appropriate function of the parameter θ related to the vibration mode. The θ that maximizes the posterior distribution p(θ|D) is called the Most Probable Value (MPV), and in cases such as equation (2) that assume an uninformative prior distribution, it coincides with the θ that maximizes the likelihood function p(D|θ). Here, θ in the posterior distribution p(θ|D) is composed of modal frequencies, modal damping, S/N ratio, etc., and the natural frequency is estimated by calculating the θ that maximizes the likelihood function p(D|θ). This point estimation method for calculating an estimate of θ that maximizes the likelihood function is known as maximum likelihood estimation, and many vibration mode identification methods, including stochastic subspace methods, are based on the least-squares method, which is one type of estimation problem. One of the advantages of introducing a Bayesian estimation approach to vibration mode identification is that by evaluating the posterior distribution of vibration characteristics, it is possible to estimate the degree of uncertainty in the most probable value (MPV) estimation results.
次に,確率的部分空間法で振動特性を同定する方法について説明する。対象構造物150を離散化した状態方程式で表現すると次式で示される。
ここで,
は構造物のm点の観測値を示しており,Cは状態変数x(k)から観測値y(k)を抽出する行列であり,
となる。また,係数マトリクス,外力ベクトルおよび観測マトリクスは,それぞれ次式で示される。
Here,
indicates the observed value at point m of the structure, and C is a matrix that extracts the observed value y(k) from the state variable x(k),
The coefficient matrix, external force vector, and observation matrix are expressed as follows:
橋梁などの振動データを用いたシステム同定を行う場合,河川の流水荷重などの環境作用があるので,システムの入力である外力を観測することは困難であることが多い。したがって,入力を未知として,出力の観測値のみを用いる実稼働モード解析(Operational Modal Analysis: OMA)手法を適用する。このとき外力はシステムに固有の外乱ノイズの時系列とみなされる。定常性および線形性の過程から,この外乱ノイズは定常な白色雑音とみなせる。さらに,システムから出力を観測する際の観測ノイズも同様に表現される。以上を定式化すると,次式が得られる。
δpqはクロネッカーデルタ,E[]は数学的平均を表す。観測ノイズv(k)についても同様の過程がなされる。(数4)式における状態変数は非定常カルマンフィルタを用いて,観測ベクトルy(t)に基づく一期先予測で次式のように与えることができる。
ただし,ここでの
は状態変数x(k)の非定常カルマンフィルタによる推定値である。またKk-1は非定常のカルマンゲインで,予測がなされるたびにシステムに固有な情報に基づき更新されていく。この予測値と真の値との誤差の数学的平均が最小二乗法のアプローチを用いて最小化されることで,状態変数ベクトルのベクトル空間を代数的に推定することが可能となる。
However, here
is the estimate of the state variable x(k) by the non-stationary Kalman filter. K k-1 is the non-stationary Kalman gain, which is updated each time a prediction is made based on information specific to the system. The mathematical mean of the error between this predicted value and the true value is minimized using a least-squares approach, making it possible to algebraically estimate the vector space of the state variable vector.
次式により定義されるOblique Matrix Oiについて考える。
ただし,
はMoore-Penroseの疑似逆行列を表すものとする。またYp, Ytはそれぞれ観測値の過去および未来の情報を持つブロックハンケル行列で,それぞれ次のように定義される。
Let Y p and Y t denote the Moore-Penrose pseudoinverse matrix, and Y p and Y t are block Hankel matrices that contain past and future information on the observations, respectively, and are defined as follows:
またシステム行列においてはシステムの入出力データから支配パラメータを一意に定めることができるという可観測性が仮定される。「可観測」とは,過去の応答から現在の状態を記述できるということである。離散化された状態方程式の可観測行列は,次式で示される。
rank(Tp)のとき,システムは可観測となる。ただし,ここでは出力ベクトルy(t)の自由度をm,力学系の自由度をnとし,m×p=2nが成立するものとする。すなわち,pは2n個の状態変数とm個の観測点との関係を示しており,2n個の状態変数と,p点の時間遅れを有するm個の観測点との対応を表している。したがって2n変数の状態方程式は,m個の観測変数のp次遅れた差分形式の方程式で表現できる。 When rank(T p ), the system becomes observable. Here, we assume that m×p=2n holds, where m is the degree of freedom of the output vector y(t) and n is the degree of freedom of the dynamic system. In other words, p indicates the relationship between 2n state variables and m observation points, and represents the correspondence between 2n state variables and m observation points with a time delay of p points. Therefore, the state equation for 2n variables can be expressed as a p-th-delayed differential equation for m observation variables.
ここでYp, Yfのjが十分大きいとき,(数10)式で定義される可観測行列Tpを用いて,次のように表される。
はKalman Filterによる状態変数の推定値のベクトル
の時系列である。つまり行列Oiの行空間は行列
の行空間に一致する。この行列Oiに次式のような特異値分解を行うと,次式が得られる。
In other words, the row space of the matrix O i is the matrix
If we perform singular value decomposition on this matrix Oi as shown in the following equation, we obtain the following equation.
ここでW1, W2は適当な重み行列である。これらの重み行列はともに適当な大きさの単位行列として設定できる。特異値分解では行列U,Vはユニタリ行列であり,行列Sは対角成分に,絶対値の大きな順に特異値が配置される。つまり,行列を構成する行空間および列空間それぞれに対応する基底ベクトルが,行列の各成分への寄与率の大きい順に並ぶことになる。この性質を利用することでより低いランクの行列で元の行列を効果的に近似できる。 Here, W1 and W2 are appropriate weight matrices. Both of these weight matrices can be set as unit matrices of appropriate size. In singular value decomposition, matrices U and V are unitary matrices, and the singular values of matrix S are arranged in the diagonal elements in descending order of absolute value. In other words, the basis vectors corresponding to the row and column spaces that make up the matrix are arranged in descending order of their contribution to each element of the matrix. By utilizing this property, the original matrix can be effectively approximated by a matrix of lower rank.
(数12)式の特異値分解に基づいて状態変数の推定値の時系列
およびその一期先の時系列
を算出することができ,(数4)式で表される状態空間モデルの係数行列
は,次式により同定される。
and its one-stage ahead time series
can be calculated, and the coefficient matrix of the state space model expressed by Equation 4 is
is identified by the following equation:
検知装置100は,固有振動数の時系列変化に基づいて,対象構造物150の健全性を診断してもよい。また,検知装置100は,健全性の診断指標の範囲を同時に表示してもよい。検知装置100は,予め定められた期間における固有振動数の平均値または標準偏差を表示してもよい。 The detection device 100 may diagnose the health of the target structure 150 based on the time-series changes in the natural frequency. The detection device 100 may also simultaneously display the range of the health diagnostic index. The detection device 100 may also display the average value or standard deviation of the natural frequency over a predetermined period.
図4Bは,固有振動数の時刻歴および固有振動数に対応したヒストグラムを示す。縦軸は固有振動数の推定値[Hz]を示し,横軸は時間を示す。本例の固有振動数の推定値の時刻歴は,予め定められた期間の平均値を示している。本例の検知装置100は,12カ月の時刻歴変動を示しているが,これに限定されない。 Figure 4B shows the time history of the natural frequency and a histogram corresponding to the natural frequency. The vertical axis represents the estimated natural frequency value [Hz], and the horizontal axis represents time. In this example, the time history of the estimated natural frequency value represents the average value over a predetermined period. The detection device 100 in this example shows time history fluctuations over a 12-month period, but this is not limited to this.
例えば,9.0Hzが健全時の固有振動数であり,カテゴリBに相当する7.65Hzが診断閾値である。本例の検知装置100は,健全時の固有振動数および診断閾値を同時に表示することにより,健全性を診断して,固有振動数の推定値の信頼性を評価することができる。 For example, the natural frequency when the structure is healthy is 9.0 Hz, and the diagnostic threshold is 7.65 Hz, which corresponds to Category B. The detection device 100 in this example simultaneously displays the natural frequency when the structure is healthy and the diagnostic threshold, making it possible to diagnose the structure's health and evaluate the reliability of the estimated natural frequency.
図5は,固有振動数の推定結果,モード外力のPSD,S/N比,および水位の時刻歴変動を示したグラフである。本例の検知装置100は,24時間の時刻歴変動を示しているが,これに限定されない。洗堀検知装置100は,モード外力のPSDおよび時系列データ観測誤差について推定する。洗堀検知装置100は,これらの推定結果を用いて,モード応答ごとに観測誤差の影響を評価するシグナルノイズ比(S/N比)を算出することができる。 Figure 5 is a graph showing the estimated natural frequency, the PSD of the modal external force, the S/N ratio, and the time history variation of the water level. In this example, the detection device 100 shows the time history variation over 24 hours, but this is not limited to this. The scour detection device 100 estimates the PSD of the modal external force and the time series data observation error. Using these estimation results, the scour detection device 100 can calculate the signal-to-noise ratio (S/N ratio) to evaluate the impact of the observation error for each modal response.
図5を参照すると,水位の上昇にともなってモード外力のPSDおよびS/N比が大きくなり固有振動数の推定値のばらつきが小さくなっている。このことは,対象構造物のモード応答に対応する信号が計測された加速度時系列に顕著に表れていることを示している。つまり,着目する振動数同定結果の信頼性が高いと評価することができる。このように,検知装置100は,固有振動数の推定値のばらつき,モード外力のPSD,S/N比の大きさを用いて,推定値の信頼性を評価することができる。 Referring to Figure 5, as the water level rises, the PSD and S/N ratio of the modal external forces increase, and the variance in the estimated values of the natural frequencies decreases. This indicates that signals corresponding to the modal responses of the target structure are prominently present in the measured acceleration time series. In other words, the reliability of the target frequency identification results can be evaluated as high. In this way, the detection device 100 can evaluate the reliability of the estimates using the variance in the estimated values of the natural frequencies, the PSD of the modal external forces, and the magnitude of the S/N ratio.
また,検知装置100は,算出した診断指標を用いてデータをフィルタリングしてもよい。例えば,検知装置100は,モード外力のPSDおよびS/N比の少なくとも1つを用いて,固有振動数をフィルタリングする。これにより,より信頼性の高いデータに基づいて,推定値の信頼性を評価することができる。 The detection device 100 may also filter data using the calculated diagnostic index. For example, the detection device 100 filters the natural frequency using at least one of the PSD and S/N ratio of the modal external force. This allows the reliability of the estimated value to be evaluated based on more reliable data.
ここで,本例のデータ取得部10は,対象構造物150から時系列の計測データを取得する。指標算出部30は,時系列の計測データに基づいて対象構造物150の振動特性を解析して,対象構造物150の健全性に関する診断指標を時系列で算出する。診断部40は,時系列で算出された診断指標に基づいて対象構造物150の健全性を診断する。そして,出力部50は,健全性の診断結果を時系列に出力している。 In this example, the data acquisition unit 10 acquires time-series measurement data from the target structure 150. The index calculation unit 30 analyzes the vibration characteristics of the target structure 150 based on the time-series measurement data and calculates diagnostic indices related to the soundness of the target structure 150 in time series. The diagnosis unit 40 diagnoses the soundness of the target structure 150 based on the diagnostic indices calculated in time series. The output unit 50 then outputs the soundness diagnosis results in time series.
このように,本例の検知装置100は,時系列の計測データに基づいて,時系列の診断指標を出力することができる。即ち,本例の検知装置100は,診断の度に外部から衝撃を与えなくとも,振動データを取得することができる。 In this way, the detection device 100 of this example can output time-series diagnostic indicators based on time-series measurement data. In other words, the detection device 100 of this example can acquire vibration data without having to apply external shocks each time a diagnosis is performed.
以上の通り,検知装置100は,増水の発生状態および車両通過の有無等にかかわらず,対象構造物150健全性を診断することができる。したがって,固有振動数の推定精度を維持しつつ,検知装置100の適用範囲を広げることができる。また,検知装置100を用いた洗堀の診断手法では,少ないセンサ数を実現できる。 As described above, the detection device 100 can diagnose the soundness of the target structure 150 regardless of whether flooding is occurring or whether vehicles are passing through. Therefore, the range of application of the detection device 100 can be expanded while maintaining the accuracy of estimating the natural frequency. Furthermore, the scour diagnosis method using the detection device 100 allows for the use of a small number of sensors.
図6Aは,検知装置100を用いた検知方法の動作フローチャートの一例を示す。ステップS100において,予め定められた振動が発生したか否かを判断する。予め定められた振動が発生していない場合,センサ110からのデータを常時微動振動データとして取得する(S102)。一方,予め定められた振動が発生している場合,予め定められた振動が収まったか否かを判断し(S104),収まっている場合にセンサ110からのデータを自由減衰振動データとして取得する(S106)。 Figure 6A shows an example of an operational flowchart of a detection method using the detection device 100. In step S100, it is determined whether a predetermined vibration has occurred. If the predetermined vibration has not occurred, data from the sensor 110 is acquired as continuous micro-tremor vibration data (S102). On the other hand, if the predetermined vibration has occurred, it is determined whether the predetermined vibration has subsided (S104), and if it has subsided, data from the sensor 110 is acquired as free damped vibration data (S106).
ステップS110において,センサ110が取得したデータに基づき,対象構造物150の振動特性の推定処理を実行する。推定処理の具体例については後述する。ステップS120において,対象構造物150の健全性の診断処理を実行する。診断処理の具体例については後述する。ステップS130において診断結果を出力する。 In step S110, an estimation process is performed to estimate the vibration characteristics of the target structure 150 based on the data acquired by the sensor 110. Specific examples of the estimation process will be described later. In step S120, a diagnosis process is performed to diagnose the soundness of the target structure 150. Specific examples of the diagnosis process will be described later. In step S130, the diagnosis results are output.
例えば,検知装置100は,固有振動数に加えて,評価指標x,モード外力のPSDまたはS/N比の少なくとも1つの診断指標を出力してよい。さらに,検知装置100は,対象構造物150の環境の状況を示す構造環境情報を診断指標として出力してもよい。例えば,構造環境情報は,水位または雨量等の河川の状況を示す付加的な情報であってよい。診断指標およびその統計的分布を表示することで,推定値の不確かさを直接的に評価することを可能とし,信頼性を向上することができる。 For example, the detection device 100 may output at least one diagnostic index, such as the evaluation index x, the PSD of the modal external force, or the S/N ratio, in addition to the natural frequency. Furthermore, the detection device 100 may output structural environment information indicating the environmental conditions of the target structure 150 as a diagnostic index. For example, the structural environment information may be additional information indicating the conditions of a river, such as water level or rainfall. Displaying the diagnostic index and its statistical distribution makes it possible to directly evaluate the uncertainty of the estimated value, thereby improving reliability.
図6Bは,図6AにおけるステップS110の推定処理の一例を示す。ステップS112において,各データから固有振動数を算出する。ステップS114において,確率的部分空間法または高速ベイズFFTで固有振動数を推定し,統計的分布を算出する。 Figure 6B shows an example of the estimation process in step S110 in Figure 6A. In step S112, the natural frequency is calculated from each piece of data. In step S114, the natural frequency is estimated using the stochastic subspace method or fast Bayesian FFT, and a statistical distribution is calculated.
図6Cは,図6AにおけるステップS120の診断処理の一例を示す。ステップS122において,固有振動数の推定値と健全時の固有振動数から評価指標を算出する。ステップS124において,算出した評価指標に基づいて対象構造物150の健全性を判定する。 Figure 6C shows an example of the diagnostic processing of step S120 in Figure 6A. In step S122, an evaluation index is calculated from the estimated natural frequency and the natural frequency in a healthy state. In step S124, the health of the target structure 150 is determined based on the calculated evaluation index.
(警報発令確率指標値の説明)
ここで,警報発令確率指標値を用いて,洗堀発生の可能性を判定する方法について説明する。検知装置100は,固有振動数に対して評価指標を設定して,ある期間の固有振動数の推定結果に対する警報発令確率指標値を算出する。例えば、検知装置100は,健全時の固有振動数に対して評価指標を設定して,ある期間の固有振動数の推定結果に対する警報発令確率指標値を算出する。具体的には、検知装置100は、健全(平常)時に高速ベイズFFTで求めた固有振動数の確率特性を用いて確率密度関数の導出を行い、警報発令確率指標値を算出する。なお,本例では,対象構造物150が橋脚の場合について説明するが,対象構造物150はこれに限定されない。
(Explanation of warning issuance probability index value)
Here, a method for determining the possibility of scouring occurrence using an alarm issuance probability index value will be described. The detection device 100 sets an evaluation index for the natural frequency and calculates an alarm issuance probability index value for the natural frequency estimation results for a certain period. For example, the detection device 100 sets an evaluation index for the natural frequency when the structure is healthy and calculates an alarm issuance probability index value for the natural frequency estimation results for a certain period. Specifically, the detection device 100 derives a probability density function using the probability characteristics of the natural frequency obtained by fast Bayesian FFT when the structure is healthy (normal), and calculates an alarm issuance probability index value. Note that in this example, a case will be described in which the target structure 150 is a bridge pier, but the target structure 150 is not limited to this.
まず,健全(平常)時に推定された固有振動数の統計的分布(振動数のMPVの分布)に対して確率密度関数の導出を行う。例えば安定分布の確率密度曲線のパラメータ値を最尤推定法で同定する。安定分布の特性関数E(eitZ)は次式で与えられる。検知装置100は,尤度関数p(D|θ)を最大化するθを求めることで同定する固有振動数の最確値のサンプルからE(eitZ)を算出する。
安定分布の確率密度関数は,S(α,β,γ,d;Z)と表す。
First, a probability density function is derived for the statistical distribution of the natural frequency (distribution of the MPV of the frequency) estimated during healthy (normal) conditions. For example, the parameter values of the probability density curve of the stable distribution are identified using the maximum likelihood estimation method. The characteristic function E(e itZ ) of the stable distribution is given by the following equation. The detection device 100 calculates E(e itZ ) from a sample of the most probable value of the natural frequency identified by finding θ that maximizes the likelihood function p(D|θ).
The probability density function of the stable distribution is expressed as S(α, β, γ, d; Z).
表2は,安定分布の確率密度関数で使用するパラメータを示している。1番目の形状パラメータαは確率密度関数の裾野の厚さを制御するパラメータであり特性指数と呼ばれている。形状パラメータαが小さくなると確率密度関数の裾野が厚くなる。2番目の形状パラメータβは分布の歪度を表している。β=0の場合,分布は対称的になる。β>0の場合,確率密度関数の右の裾が長い分布になる。β<0の場合,確率密度関数の左の裾が長い分布になる。スケールパラメータγは確率密度関数の広がりを制御するパラメータであり,規模指数と呼ばれる。位置パラメータdは確率密度関数の平均値を表している。Zは確率変数を表しており,tは特性関数の引数を表している。
図6Dは,健全(平常)時に推定された固有振動数の統計的分布(振動数のMPVの分布)から同定された安定分布の確率密度関数を示している。 Figure 6D shows the probability density function of the stable distribution identified from the statistical distribution of natural frequencies estimated under healthy (normal) conditions (distribution of MPV of frequencies).
実線は,平常時において推定された橋脚の着目振動数の確率密度関数を示す。この確率密度関数が平常時において推定された橋脚の固有振動数の分布特性であると考え,累積確率密度関数Ψ(αN,βN,γN,dN,X)を算出したうえで,橋脚の固有振動数の推定値がある値に低下したときの「警報発令確率指標値」とする。これにより,算出した警報発令確率指標値に基づいて洗掘発生による災害の危険性の有無を判断できる。 The solid line shows the probability density function of the target frequency of the pier estimated under normal conditions. This probability density function is considered to be the distribution characteristic of the pier's natural frequency estimated under normal conditions, and after calculating the cumulative probability density function Ψ (α N , β N , γ N , d N , X), this is used as the "alert issuance probability index value" when the estimated pier's natural frequency falls to a certain value. This makes it possible to determine whether there is a risk of disaster due to scouring based on the calculated alert issuance probability index value.
例えば,健全時の固有振動数が9.39Hzである場合,固有振動数の推定値が7.98Hzに低下したときの警報発令確率指標値は0.0027となる。増水時の橋脚の固有振動数推定結果の平均値がXとなる場合の警報発令確率指標値は以下のように定義することが出来る。
ΨC=Ψ(αN,βN,γN,dN,X)
For example, if the natural frequency in a healthy state is 9.39 Hz, the warning probability index value will be 0.0027 when the estimated natural frequency drops to 7.98 Hz. The warning probability index value when the average value of the estimated natural frequency of the bridge pier during flooding is X can be defined as follows:
Ψ C = Ψ (α N , β N , γ N , d N , X)
表3は健全度指標値と警報発令確率指標値との関係を示している。
警報発令確率指標値のしきい値を例えば0.01と設定し,増水時などの警報発令確率指標値が下がってこの値に達した場合に,洗堀発生による災害の危険性があると判断する。このしきい値は,表3で示す健全度判定区分の判定ランクBの限界値(7.98Hz,κ=0.85)よりも大きい値に相当する。したがって,第一種過誤(健全であるにも関わらず洗掘が発生していると判断されること)となる確率が高くなり,第二種過誤(洗掘が発生しているにも関わらず健全であると判断されること)となる確率が低くなるように設定されていることを示している。 The threshold value for the warning probability index is set to, for example, 0.01, and if the warning probability index value falls to this value during times of flooding, etc., it is determined that there is a risk of disaster due to scouring. This threshold value corresponds to a value greater than the limit value (7.98 Hz, κ = 0.85) for judgment rank B of the soundness judgment category shown in Table 3. Therefore, it indicates that the threshold is set so that there is a high probability of a Type 1 error (judging that scouring has occurred despite the fact that the river is sound) and a low probability of a Type 2 error (judging that the river is sound despite scouring having occurred).
図6Eは,増水時に推定された固有振動数の統計的分布(振動数のMPVの分布)から同定された確率密度関数曲線を示している。このように平常時と増水時の橋脚の固有振動数の分布特性は異なっているため,増水時において異なる分布特性を考慮した警報発令確率指標値を算出することも可能である。増水時の確率密度関数をSF(αF,βF,γF,dF;Z)とすると,増水時の異なる分布特性を考慮した警報発令確率指標値は以下により算出される。
Figure 6E shows the probability density function curve identified from the statistical distribution of the natural frequencies estimated during flooding (the distribution of MPV of frequencies). As the distribution characteristics of the natural frequencies of the bridge piers differ in this way between normal times and flooding, it is also possible to calculate an alert issuance probability index value that takes into account the different distribution characteristics during flooding. If the probability density function during flooding is S F (α F , β F , γ F , d F ; Z), the alert issuance probability index value that takes into account the different distribution characteristics during flooding can be calculated as follows:
図6Fは,警報発令確率指標値および水位[m]の時刻歴の表示の一例である。本例では,警報発令確率指標値のしきい値(例えば,0.01)を示している。この例では推定された固有振動数から得られた警報発令確率指標値がしきい値を下回ることはないので,対象橋脚が健全であるという結果が得られている。本例の検知装置100は,警報発令確率指標値をグラフ化することにより,警報発令の可能性を可視化することができる。 Figure 6F is an example of a display of the time history of the alarm issuance probability index value and water level [m]. In this example, a threshold value (e.g., 0.01) for the alarm issuance probability index value is shown. In this example, the alarm issuance probability index value obtained from the estimated natural frequency never falls below the threshold value, resulting in the conclusion that the target bridge pier is sound. The detection device 100 in this example can visualize the possibility of an alarm being issued by graphing the alarm issuance probability index value.
なお、上述した実施形態では、高速ベイズFFTによって求めた固有振動数の確率特性を用いて警報発令確率指標値を算出する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、高速ベイズFFT以外の方法で求めた固有振動数の確率特性を用いて警報発令確率指標値を算出してもよい。例えば、高速ベイズFFT以外に,確率的部分空間法(SSI: Stochastic Subspace Identification),多次元ARモデル(VAR),FDD (Frequency Domain Decomposition), ERA (Eigensystem Realization Algorithm),あるいは普通のFFT等で算出した固有振動数の確率特性を用いて確率密度関数の導出を行い、警報発令確率指標値を算出してもよい。例えば、検知装置100は,確率的部分空間法にて警報発令確率指標値を算出する場合、(数13)式のAとCとを用いてモードに関するパラメータ(例えば、モード形状および極(極から振動数と減衰定数を計算してよい。))を計算する。 In the above-described embodiment, the alarm issuance probability index value is calculated using the probability characteristics of the natural frequency calculated by fast Bayes FFT. However, the embodiment is not limited to this. The alarm issuance probability index value may also be calculated using the probability characteristics of the natural frequency calculated by a method other than fast Bayes FFT. For example, instead of fast Bayes FFT, a probability density function may be derived using the probability characteristics of the natural frequency calculated by a stochastic subspace method (SSI: Stochastic Subspace Identification), a multidimensional AR model (VAR), a frequency domain decomposition (FDD), an eigensystem realization algorithm (ERA), or a regular FFT, and the alarm issuance probability index value may be calculated. For example, when calculating the alarm issuance probability index value using the stochastic subspace method, the detection device 100 calculates parameters related to the mode (e.g., the mode shape and poles (the frequency and damping constant may be calculated from the poles)) using A and C in equation (13).
図7は,本発明の複数の態様が全体的又は部分的に具現化されてよいコンピュータ2200の例を示す。コンピュータ2200にインストールされたプログラムは,コンピュータ2200に,本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作又は当該装置の1又は複数のセクションとして機能させることができ,又は当該操作又は当該1又は複数のセクションを実行させることができ,及び/又はコンピュータ2200に,本発明の実施形態に係るプロセス又は当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは,コンピュータ2200に,本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつか又はすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく,CPU2212によって実行されてよい。 Figure 7 shows an example of a computer 2200 in which aspects of the present invention may be embodied, in whole or in part. Programs installed on the computer 2200 may cause the computer 2200 to function as or perform operations associated with an apparatus or one or more sections of the apparatus according to embodiments of the present invention, and/or to perform a process or steps of a process according to embodiments of the present invention. Such programs may be executed by the CPU 2212 to cause the computer 2200 to perform specific operations associated with some or all of the blocks in the flowcharts and block diagrams described herein.
本実施形態によるコンピュータ2200は,CPU2212,RAM2214,グラフィックコントローラ2216,及びディスプレイデバイス2218を含み,それらはホストコントローラ2210によって相互に接続されている。コンピュータ2200はまた,通信インタフェース2222,ハードディスクドライブ2224,DVD-ROMドライブ2226,及びICカードドライブのような入/出力ユニットを含み,それらは入/出力コントローラ2220を介してホストコントローラ2210に接続されている。コンピュータはまた,ROM2230及びキーボード2242のようなレガシの入/出力ユニットを含み,それらは入/出力チップ2240を介して入/出力コントローラ2220に接続されている。 The computer 2200 according to this embodiment includes a CPU 2212, RAM 2214, a graphics controller 2216, and a display device 2218, which are interconnected by a host controller 2210. The computer 2200 also includes input/output units such as a communications interface 2222, a hard disk drive 2224, a DVD-ROM drive 2226, and an IC card drive, which are connected to the host controller 2210 via an input/output controller 2220. The computer also includes legacy input/output units such as a ROM 2230 and a keyboard 2242, which are connected to the input/output controller 2220 via an input/output chip 2240.
CPU2212は,ROM2230及びRAM2214内に格納されたプログラムに従い動作し,それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ2216は,RAM2214内に提供されるフレームバッファ等又はそれ自体の中にCPU2212によって生成されたイメージデータを取得し,イメージデータがディスプレイデバイス2218上に表示されるようにする。 The CPU 2212 operates according to programs stored in the ROM 2230 and RAM 2214, thereby controlling each unit. The graphics controller 2216 retrieves image data generated by the CPU 2212 into a frame buffer or the like provided in the RAM 2214 or into the graphics controller itself, and causes the image data to be displayed on the display device 2218.
通信インタフェース2222は,ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ2224は,コンピュータ2200内のCPU2212によって使用されるプログラム及びデータを格納する。DVD-ROMドライブ2226は,プログラム又はデータをDVD-ROM2201から読み取り,ハードディスクドライブ2224にRAM2214を介してプログラム又はデータを提供する。ICカードドライブは,プログラム及びデータをICカードから読み取り,及び/又はプログラム及びデータをICカードに書き込む。 The communication interface 2222 communicates with other electronic devices via a network. The hard disk drive 2224 stores programs and data used by the CPU 2212 in the computer 2200. The DVD-ROM drive 2226 reads programs or data from the DVD-ROM 2201 and provides the programs or data to the hard disk drive 2224 via the RAM 2214. The IC card drive reads programs and data from an IC card and/or writes programs and data to an IC card.
ROM2230はその中に,アクティブ化時にコンピュータ2200によって実行されるブートプログラム等,及び/又はコンピュータ2200のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入/出力チップ2240はまた,様々な入/出力ユニットをパラレルポート,シリアルポート,キーボードポート,マウスポート等を介して,入/出力コントローラ2220に接続してよい。 ROM 2230 stores boot programs and the like that are executed by computer 2200 upon activation, and/or programs that depend on the hardware of computer 2200. I/O chip 2240 may also connect various I/O units to I/O controller 2220 via parallel ports, serial ports, keyboard ports, mouse ports, etc.
プログラムが,DVD-ROM2201又はICカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは,コンピュータ可読媒体から読み取られ,コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ2224,RAM2214,又はROM2230にインストールされ,CPU2212によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は,コンピュータ2200に読み取られ,プログラムと,上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置又は方法が,コンピュータ2200の使用に従い情報の操作又は処理を実現することによって構成されてよい。 The programs are provided on computer-readable media such as a DVD-ROM 2201 or an IC card. The programs are read from the computer-readable media, installed on the hard disk drive 2224, RAM 2214, or ROM 2230, which are also examples of computer-readable media, and executed by the CPU 2212. The information processing described in these programs is read by the computer 2200, and brings about cooperation between the programs and the various types of hardware resources described above. An apparatus or method may be configured by implementing information manipulation or processing in accordance with the use of the computer 2200.
例えば,通信がコンピュータ2200及び外部デバイス間で実行される場合,CPU2212は,RAM2214にロードされた通信プログラムを実行し,通信プログラムに記述された処理に基づいて,通信インタフェース2222に対し,通信処理を命令してよい。通信インタフェース2222は,CPU2212の制御下,RAM2214,ハードディスクドライブ2224,DVD-ROM2201,又はICカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り,読み取られた送信データをネットワークに送信し,又はネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。 For example, when communication is performed between computer 2200 and an external device, CPU 2212 may execute a communication program loaded into RAM 2214 and instruct communication interface 2222 to perform communication processing based on the processing described in the communication program. Under the control of CPU 2212, communication interface 2222 reads transmission data stored in a transmission buffer processing area provided in RAM 2214, hard disk drive 2224, DVD-ROM 2201, or a recording medium such as an IC card, and transmits the read transmission data to the network, or writes received data received from the network to a reception buffer processing area, etc., provided on the recording medium.
また,CPU2212は,ハードディスクドライブ2224,DVD-ROMドライブ2226(DVD-ROM2201),ICカード等のような外部記録媒体に格納されたファイル又はデータベースの全部又は必要な部分がRAM2214に読み取られるようにし,RAM2214上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。CPU2212は次に,処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。 The CPU 2212 may also cause all or necessary portions of files or databases stored on external recording media such as the hard disk drive 2224, DVD-ROM drive 2226 (DVD-ROM 2201), IC card, etc. to be read into the RAM 2214, and perform various types of processing on the data on the RAM 2214. The CPU 2212 then writes the processed data back to the external recording media.
様々なタイプのプログラム,データ,テーブル,及びデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され,情報処理を受けてよい。CPU2212は,RAM2214から読み取られたデータに対し,本開示の随所に記載され,プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作,情報処理,条件判断,条件分岐,無条件分岐,情報の検索/置換等を含む,様々なタイプの処理を実行してよく,結果をRAM2214に対しライトバックする。また,CPU2212は,記録媒体内のファイル,データベース等における情報を検索してよい。例えば,各々が第2の属性の属性値に関連付けられた第1の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合,CPU2212は,第1の属性の属性値が指定される,条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し,当該エントリ内に格納された第2の属性の属性値を読み取り,それにより予め定められた条件を満たす第1の属性に関連付けられた第2の属性の属性値を取得してよい。 Various types of information, such as various types of programs, data, tables, and databases, may be stored on the recording medium and may undergo information processing. The CPU 2212 may perform various types of processing on data read from RAM 2214, including various types of operations, information processing, conditional judgment, conditional branching, unconditional branching, information search/replacement, etc., as described throughout this disclosure and specified by the program's instruction sequence, and write the results back to RAM 2214. The CPU 2212 may also search for information in files, databases, etc. on the recording medium. For example, if multiple entries, each having an attribute value of a first attribute associated with an attribute value of a second attribute, are stored on the recording medium, the CPU 2212 may search for an entry that matches a condition specified by the attribute value of the first attribute from among the multiple entries, read the attribute value of the second attribute stored in the entry, and thereby obtain the attribute value of the second attribute associated with the first attribute that satisfies a predetermined condition.
上で説明したプログラム又はソフトウェアモジュールは,コンピュータ2200上又はコンピュータ2200近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また,専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスク又はRAMのような記録媒体が,コンピュータ可読媒体として使用可能であり,それによりプログラムを,ネットワークを介してコンピュータ2200に提供する。 The programs or software modules described above may be stored on computer-readable media on or near the computer 2200. Recording media such as a hard disk or RAM provided within a server system connected to a dedicated communications network or the Internet can also be used as computer-readable media, thereby providing the programs to the computer 2200 via the network.
以上,本発明を実施の形態を用いて説明したが,本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に,多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが,特許請求の範囲の記載から明らかである。 The present invention has been described above using embodiments, but the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It will be clear to those skilled in the art that various modifications and improvements can be made to the above embodiments. It is clear from the claims that such modifications and improvements can also be included within the technical scope of the present invention.
特許請求の範囲,明細書,および図面中において示した装置,システム,プログラム,および方法における動作,手順,ステップ,および段階等の各処理の実行順序は,特段「より前に」,「先立って」等と明示しておらず,また,前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り,任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲,明細書,および図面中の動作フローに関して,便宜上「まず,」,「次に,」等を用いて説明したとしても,この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process, such as operations, procedures, steps, and stages, in the devices, systems, programs, and methods shown in the claims, specifications, and drawings is not specifically stated as "before" or "prior to," and it should be noted that processes can be performed in any order unless the output of a previous process is used in a later process. Even if the operational flow in the claims, specifications, and drawings is explained using terms such as "first," "next," etc. for convenience, this does not mean that the processes must be performed in that order.
10・・・データ取得部,20・・・情報取得部,30・・・指標算出部,40・・・診断部,50・・・出力部,60・・・記憶部,100・・・検知装置,110・・・センサ,150・・・対象構造物,152・・・天端,2200・・・コンピュータ,2201・・・DVD-ROM,2210・・・ホストコントローラ,2212・・・CPU,2214・・・RAM,2216・・・グラフィックコントローラ,2218・・・ディスプレイデバイス,2220・・・入/出力コントローラ,2222・・・通信インタフェース,2224・・・ハードディスクドライブ,2226・・・DVD-ROMドライブ,2230・・・ROM,2240・・・入/出力チップ,2242・・・キーボード 10...Data acquisition unit, 20...Information acquisition unit, 30...Index calculation unit, 40...Diagnosis unit, 50...Output unit, 60...Memory unit, 100...Detection device, 110...Sensor, 150...Target structure, 152...Top, 2200...Computer, 2201...DVD-ROM, 2210...Host controller, 2212...CPU, 2214...RAM, 2216...Graphics controller, 2218...Display device, 2220...I/O controller, 2222...Communication interface, 2224...Hard disk drive, 2226...DVD-ROM drive, 2230...ROM, 2240...I/O chip, 2242...Keyboard
Claims (16)
前記計測データに基づいて前記対象構造物の振動特性を解析して,前記対象構造物の健全性に関する診断指標を算出する指標算出部と,
前記診断指標に基づいて前記対象構造物の健全性を診断する診断部と,
前記健全性の診断結果を出力する出力部と
を備え、
前記指標算出部は、前記計測データに基づいて推定された固有振動数の推定値および健全時の固有振動数に基づいて健全度の評価指標を算出し、
前記出力部は、前記固有振動数の推定結果の統計的分布に、前記対象構造物の健全性に関するカテゴリについての前記評価指標の範囲を重ねて表示させ、
前記診断指標は、前記対象構造物の振動特性に基づいて、前記対象構造物の健全性を診断するための指標であり、前記固有振動数および前記統計的分布を含み、
前記評価指標は、前記対象構造物の健全度を評価するための指標である検知装置。 a data acquisition unit that acquires measurement data from the target structure;
an index calculation unit that analyzes vibration characteristics of the target structure based on the measurement data and calculates a diagnostic index related to the soundness of the target structure;
a diagnostic unit that diagnoses the soundness of the target structure based on the diagnostic index;
an output unit that outputs the diagnosis result of the soundness,
the index calculation unit calculates an evaluation index of the soundness based on the estimated value of the natural frequency estimated based on the measurement data and the natural frequency in a sound state;
the output unit displays the range of the evaluation index for the category related to the soundness of the target structure superimposed on the statistical distribution of the estimation result of the natural frequency ,
the diagnostic index is an index for diagnosing the soundness of the target structure based on the vibration characteristics of the target structure, and includes the natural frequency and the statistical distribution;
A detection device in which the evaluation index is an index for evaluating the soundness of the target structure .
請求項1に記載の検知装置。 The detection device according to claim 1 , wherein the output unit outputs at least one of the measurement data, the diagnostic index, and the diagnostic result.
請求項1または2に記載の検知装置。 The detection device according to claim 1 or 2, further comprising a storage unit that stores at least one of the measurement data, the diagnostic index, and the diagnostic result.
x=固有振動数の推定値/健全時の固有振動数
請求項1から3のいずれか一項に記載の検知装置。 The detection device according to claim 1 , wherein the evaluation index is x that satisfies the following formula: x=estimated value of natural frequency/natural frequency in a healthy state.
請求項1から4のいずれか一項に記載の検知装置。 The detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the diagnostic index includes a natural frequency based on measurement data of the target structure and an alarm issuance probability index value based on a probability density function identified from a statistical distribution of the natural frequency.
請求項1から5のいずれか一項に記載の検知装置。 The detection device according to claim 1 , wherein the index calculation unit calculates the statistical distribution of the natural frequencies by a fast Bayesian FFT.
請求項1から6のいずれか一項に記載の検知装置。 The detection device according to claim 1 , wherein the data acquisition unit acquires free damped vibration data after a predetermined vibration occurs in the target structure.
請求項1から7のいずれか一項に記載の検知装置。 The detection device according to claim 1 , wherein the data acquisition unit acquires constant microtremor vibration data in a state where a predetermined vibration is not occurring in the target structure.
請求項1から8のいずれか一項に記載の検知装置。 The detection device according to claim 1 , wherein the output unit displays the diagnostic index and a statistical distribution of the diagnostic index.
請求項1から9のいずれか一項に記載の検知装置。 The detection device according to claim 1 , wherein the output unit displays the diagnostic index, a statistical distribution of the diagnostic index, and a probability density function identified from the statistical distribution.
請求項1から10のいずれか一項に記載の検知装置。 The detection device according to claim 1 , further comprising an information acquisition unit that acquires information for analyzing vibration characteristics of the target structure.
前記指標算出部は,前記時系列の計測データに基づいて前記対象構造物の振動特性を解析して,前記対象構造物の健全性に関する診断指標を時系列で算出し,
前記診断部は,時系列で算出された前記診断指標に基づいて前記対象構造物の健全性を診断し,
前記出力部は,前記健全性の診断結果を時系列に出力する
請求項1から11のいずれか一項に記載の検知装置。 The data acquisition unit acquires time-series measurement data from the target structure,
the index calculation unit analyzes vibration characteristics of the target structure based on the time-series measurement data and calculates diagnostic indices related to the soundness of the target structure in time series;
the diagnosis unit diagnoses the soundness of the target structure based on the diagnostic index calculated in time series;
The detection device according to claim 1 , wherein the output unit outputs the diagnosis results of the soundness in chronological order.
請求項1から12のいずれか一項に記載の検知装置。 The output unit further displays structural environment information indicating the environmental status of the target structure.
Detecting device according to any one of claims 1 to 12.
対象構造物からの計測データを取得する段階と,
前記計測データに基づいて前記対象構造物の振動特性を解析して,前記対象構造物の健全性に関する診断指標を算出する段階と,
前記診断指標に基づいて前記対象構造物の健全性を診断する段階と,
前記健全性の診断結果を出力する段階と
を備え、
前記診断指標を算出する段階は、前記計測データに基づいて推定された固有振動数の推定値および健全時の固有振動数に基づいて健全度の評価指標を算出する段階を有し、
前記健全性の診断結果を出力する段階は、前記固有振動数の推定結果の統計的分布に、前記対象構造物の健全性に関するカテゴリについての前記評価指標の範囲を重ねて表示させる段階を有し、
前記診断指標は、前記対象構造物の振動特性に基づいて、前記対象構造物の健全性を診断するための指標であり、前記固有振動数および前記統計的分布を含み、
前記評価指標は、前記対象構造物の健全度を評価するための指標である検知方法。 A detection method for detecting the soundness of a target structure using a detection device, comprising:
acquiring measurement data from a target structure;
a step of analyzing vibration characteristics of the target structure based on the measurement data and calculating a diagnostic index related to the soundness of the target structure;
diagnosing the soundness of the target structure based on the diagnostic index;
and outputting the diagnosis result of the healthiness,
the step of calculating the diagnostic index includes a step of calculating an evaluation index of the health level based on the estimated value of the natural frequency estimated based on the measurement data and the natural frequency in a healthy state,
The step of outputting the diagnosis result of the soundness includes a step of displaying the range of the evaluation index for the category related to the soundness of the target structure by superimposing it on the statistical distribution of the estimation result of the natural frequency ,
the diagnostic index is an index for diagnosing the soundness of the target structure based on the vibration characteristics of the target structure, and includes the natural frequency and the statistical distribution;
A detection method in which the evaluation index is an index for evaluating the soundness of the target structure .
x=固有振動数の推定値/健全時の固有振動数
請求項14に記載の検知方法。 The detection method according to claim 14 , wherein the evaluation index is x that satisfies the following formula: x=estimated value of natural frequency/natural frequency in healthy state.
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