2011 Fiscal Year Annual Research Report
外部電源を必要としない低価格橋梁モニタリングシステムの開発
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21560507
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| Research Institution | 東京都市大学 |
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Principal Investigator |
白旗 弘実 東京都市大学, 工学部, 准教授 (40298013)
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| Keywords | 橋梁 / モニタリング / 異状検知 / マイコン / 自己発電 / 無線通信 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は,低価格で,外部からの電源を必要としない橋梁のモニタリングシステムを構築することである.背景としては,橋梁の劣化が問題となっていること,予算制約の大きい地方公共団体が多いこと,高性能なマイクロコンピュータや通信モジュールが入手しやすくなっていること,および低炭素社会といった環境への配慮が重要となっていることがあげられる.待ち受け時間の長い事象(地震など)のためのデータ収録システムの構築を目指した.システムの構成はデータ収集部,データ通信部,電源部および異状検知部の4つに分けることができる.データ収集部としてはマイコン基板Arduinoを使用することとした.Arduinoはマイコンと単純な入出力ポートを具えた電子基板であり,簡単にプログラムを開発できる環境も提供するものである.データ通信部は無線通信できるZigBeeを使用した.データ通信とデータ収集のプログラムを作成した.データ収集部から送られたデータを一括管理し,異状検知判断するためのサーバを構築した.サーバの選定に際しては,ARMボードと呼ばれる極小サイズのマイコン基板を使用した.電源部に関して,電力供給源として始めに圧電素子から検討を行った.繰り返し載荷試験機を用いて,橋梁部材に生じると思われると同等の範囲の応力が作用するように載荷を行った.その結果,電圧は5V程度を得ることができたが,電流は10マイクロAのオーダーであることがわかった.次に太陽電池の使用を検討した.5Vで0.1A程度の太陽電池を使用したが,電圧は太陽光の強さに依存され,必ずしも最大の定格出力が得られるわけではない.そこで,定電圧が出せるような回路を作成した.回路は直流昇圧コンバータを利用したものであり,一定の電圧を出すことが可能となった.さらに,マイコン基板を駆動させるには十分であることも確認した.異状検知のセンサは圧電素子を使用した.
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