無線・電池駆動の構造物モニタリングシステムの長期安定動作を検証、OKI：産業動向

OKIは、愛知県内の有料道路で、無線・電池駆動の「省電力構造物モニタリングシステム」を用いて、橋梁支承部の健全性評価に関する実証実験を行った。その結果、従来の健全性評価で必要だった電源や配線の工事を行うことなく、遠隔地から長期にわたり橋梁の正常性確認ができることを確認した。なお、実験は、総務省 戦略的情報通信研究開発推進事業の一部として開発されたモニタリングシステム技術の検証・評価を目的に、愛知県有料道路運営事業で新技術実証の場を提供する「愛知アクセラレートフィールド」に応募して実施した。

[BUILT]

　沖電気工業（OKI）は、前田建設工業などの5社が設立した愛知道路コンセッションが運営する愛知県内の有料道路で、無線・電池駆動の「省電力構造物モニタリングシステム」を用いて、橋梁（きょうりょう）支承部の健全性評価に関する実証実験を2018年8月〜2021年1月に行ったことを2021年7月8日に発表した。

無線加速度センサーで測定時消費電力量の3分の2を低減

　高度成長期以降に建設された社会インフラ構造物は、老朽化が進み、定期的な点検による予防保全とともに、事故や災害に備えた常時監視が必須となっている。このため、橋梁のジョイント部で発生した段差などの異常を迅速に把握し、インフラの安全を維持・管理するモニタリングシステムが求められている。

　しかし、これまでのモニタリングシステムは、設置や導入に電源と配線の工事が必要で、コストや時間がかかることが普及の障壁となっていた。

　上記のニーズを踏まえて、OKIは無線・電池駆動の省電力構造物モニタリングシステムを開発した。省電力構造物モニタリングシステムは、電池駆動の無線加速度センサー、無線変位計、無線カメラセンサー、「ゼロエナジーゲートウェイ（ZE-GW）」で構成される。無線カメラセンサーは、測定対象に接触することなく離れた位置に取り付けられ、センサーの設置に対する制約を緩和する。

「省電力構造物モニタリングシステム」のイメージ　出典：沖電気工業プレスリリース

　ゼロエナジーゲートウェイは、太陽電池と2次電池を組み合せて効率的に充放電する仕組みを備えており、電源工事が不要な他、データセンターとの間はモバイル回線で接続することで、通信回線の配線工事が不必要だ。

　今回の実証実験では、省電力構造物モニタリングシステムを橋梁の近くに設置し、桁の固有振動やたわみ、主桁の伸縮をモニタリングした。省電力な計測データの収集を実現するために、無線加速度センサーで計測データを分析処理することで、不要なデータの送信を削減。

　一例を挙げると、2分間の加速度データから平均周波数スペクトルを分析する場合では、データセンター側に送信して分析するケースと比較して送信データ量の96.5％をカットし、測定時消費電力量の3分の2を減らした。

　また、主桁における伸縮量の分析を無線カメラセンサーで撮影した画像からも実施し、無線変位計で分析したデータと比べて、2ミリ以下の誤差で分析できることを確かめた。さらに、ゼロエナジーゲートウェイでは、1日の電力消費を十分上回る発電量を確保することが判明し、長期運用に応じられることが実証された。

左から、ZE-GWの設置、無線変位計と無線カメラ、監視端末（主桁の伸縮量を表示）　出典：沖電気工業プレスリリース