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構造ヘルスモニタリングに関する取り組みについて

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IMV株式会社 MES事業本部技術１課小林敏之


INDEX

• １．会社紹介• ２．取り組みの背景• ３．振動センサの要求性能• ４．センサモジュールの開発• ５．長周期振動モニタリングシステム• ６．洗掘評価システム• ７．ビル被災度評価システム• ８.その他の事例

• ９．今後の活動


会社概要会社概要会社概要会社概要

商商商商号号号号

会社設立会社設立会社設立会社設立

資本金資本金資本金資本金

従業員数従業員数従業員数従業員数

年間売上高年間売上高年間売上高年間売上高

上場証券取引所上場証券取引所上場証券取引所上場証券取引所

証券コード証券コード証券コード証券コード

決算期決算期決算期決算期

IMVIMVIMVIMV株式会社株式会社株式会社株式会社［英文社名］［英文社名］［英文社名］［英文社名］ IMV CORPORATIONIMV CORPORATIONIMV CORPORATIONIMV CORPORATION

1957195719571957年（昭和年（昭和年（昭和年（昭和32323232年）年）年）年）4444月月月月17171717日日日日

4444億億億億6481648164816481万円万円万円万円

314314314314名名名名 (201(201(201(2016666年年年年9999月月月月30303030日現在日現在日現在日現在連結連結連結連結))))

103103103103億億億億7,4657,4657,4657,465万円万円万円万円 (201(201(201(2016666年年年年9999月期月期月期月期連結連結連結連結))))

東京証券取引所東京証券取引所東京証券取引所東京証券取引所JASDAQJASDAQJASDAQJASDAQ市場市場市場市場

7760776077607760

9999月月月月30303030日日日日


沿革沿革沿革沿革

1957 株式会社株式会社株式会社株式会社国際機械振動研究所（旧社名）を設立国際機械振動研究所（旧社名）を設立国際機械振動研究所（旧社名）を設立国際機械振動研究所（旧社名）を設立

東京テストラボ開設東京テストラボ開設東京テストラボ開設東京テストラボ開設

ジャスダック証券取引所に上場ジャスダック証券取引所に上場ジャスダック証券取引所に上場ジャスダック証券取引所に上場

2011 10月、英国に英国に英国に英国に IMV CORPORATION EUROPEAN TECHNICAL CENTRE を開設を開設を開設を開設 ((((現現現現 IMV EUROPE LIMITED））））

11月、タイにタイにタイにタイに IMV (THAILAND) CO., LTD. （子会社）を開設（子会社）を開設（子会社）を開設（子会社）を開設

11月、ドイツにドイツにドイツにドイツに IMV CORPORATION German Sales Office を開設を開設を開設を開設((((現現現現 IMV EUROPE LIMITED German Sales Office））））

5月、IMV株式会社株式会社株式会社株式会社上海代表所を設立上海代表所を設立上海代表所を設立上海代表所を設立

2012

2013

1月、英国に英国に英国に英国にIMV EUROPE LIMITED European Manufacturing Centreを開設を開設を開設を開設

11月、東京テストラボ東京テストラボ東京テストラボ東京テストラボ上野原サイト上野原サイト上野原サイト上野原サイト高度試験センターを開設高度試験センターを開設高度試験センターを開設高度試験センターを開設

2015

2016 4月、米国に米国に米国に米国にIMV America, Inc. （子会社）を開設（子会社）を開設（子会社）を開設（子会社）を開設

1988

2005


事業セグメント事業セグメント事業セグメント事業セグメント

振動試験装置振動試験装置振動試験装置振動試験装置

メジャリングシステムメジャリングシステムメジャリングシステムメジャリングシステム

テスト＆ソリューションサービステスト＆ソリューションサービステスト＆ソリューションサービステスト＆ソリューションサービス


INDEX

• １．会社紹介• ２．取り組みの背景• ３．振動センサの性能要求• ４．センサモジュールの開発• ５．長周期振動モニタリングシステム• ６．洗掘評価システム• ７．ビル被災度評価システム• ８.その他の事例



取り組みの背景取り組みの背景取り組みの背景取り組みの背景

• 高性能・リーズナブルな地震計

• 建物観測用の普及型地震計

• 社会インフラ（橋梁，トンネル等）の長寿命化対策

小規模事業所への地震計の導入

二次災害防止の強化

地震時における建物被災度の即時推定

維持管理・予防保全

モニタリングシステムと評価手法の開発


橋梁の老朽化橋梁の老朽化橋梁の老朽化橋梁の老朽化


サーボ式加速度センササーボ式加速度センササーボ式加速度センササーボ式加速度センサ

センサの精度，採用実績センサの精度，採用実績センサの精度，採用実績センサの精度，採用実績は十分は十分は十分は十分

多チャンネル使用した場合多チャンネル使用した場合多チャンネル使用した場合多チャンネル使用した場合

高コストが問題高コストが問題高コストが問題高コストが問題

センサの精度とコストのバランスセンサの精度とコストのバランスセンサの精度とコストのバランスセンサの精度とコストのバランス

が取れた振動センサが必要が取れた振動センサが必要が取れた振動センサが必要が取れた振動センサが必要

普及するための課題の１つ普及するための課題の１つ普及するための課題の１つ普及するための課題の１つ


INDEX




振動センサの要求性能振動センサの要求性能振動センサの要求性能振動センサの要求性能

• 使用周波数範囲？• 最大計測可能加速度？• 最小計測可能加速度？

• 主要な研究機関の要求仕様？• 実振動環境（レベル，周波数）？• 計測対象とする構造物？


震度階級震度階級震度階級震度階級

説説説説明明明明相当加速度相当加速度相当加速度相当加速度（参考値）（参考値）（参考値）（参考値）

震度震度震度震度人間人間人間人間 gal=cm/sgal=cm/sgal=cm/sgal=cm/s2222≒≒≒≒mGmGmGmG

００００人は揺れを感じない。人は揺れを感じない。人は揺れを感じない。人は揺れを感じない。 0.80.80.80.8以下以下以下以下

1 屋内にいる人の一部が、わずかな揺れを感じる。屋内にいる人の一部が、わずかな揺れを感じる。屋内にいる人の一部が、わずかな揺れを感じる。屋内にいる人の一部が、わずかな揺れを感じる。 0.80.80.80.8～～～～2.52.52.52.5

2 屋内にいる人の多くが、揺れを感じる。眠っている人屋内にいる人の多くが、揺れを感じる。眠っている人屋内にいる人の多くが、揺れを感じる。眠っている人屋内にいる人の多くが、揺れを感じる。眠っている人の一部が目を覚ます。の一部が目を覚ます。の一部が目を覚ます。の一部が目を覚ます。

2.52.52.52.5～～～～8.08.08.08.0

3 屋内にいる人のほとんどが、揺れを感じる。恐怖感を屋内にいる人のほとんどが、揺れを感じる。恐怖感を屋内にいる人のほとんどが、揺れを感じる。恐怖感を屋内にいる人のほとんどが、揺れを感じる。恐怖感を覚える人もいる。覚える人もいる。覚える人もいる。覚える人もいる。

8.08.08.08.0～～～～25252525

4 かなりの恐怖感があり一部の人は、身の安全を図ろかなりの恐怖感があり一部の人は、身の安全を図ろかなりの恐怖感があり一部の人は、身の安全を図ろかなりの恐怖感があり一部の人は、身の安全を図ろうとする。眠っている人のほとんどが目を覚ます。うとする。眠っている人のほとんどが目を覚ます。うとする。眠っている人のほとんどが目を覚ます。うとする。眠っている人のほとんどが目を覚ます。

25252525～～～～80808080

5弱弱弱弱多くの人は、身の安全を図ろうとする。一部の人は、多くの人は、身の安全を図ろうとする。一部の人は、多くの人は、身の安全を図ろうとする。一部の人は、多くの人は、身の安全を図ろうとする。一部の人は、行動に支障を感じる。行動に支障を感じる。行動に支障を感じる。行動に支障を感じる。

80808080～～～～2502502502505強強強強非常な恐怖を感じる。多くの人が、行動に支障を感じ非常な恐怖を感じる。多くの人が、行動に支障を感じ非常な恐怖を感じる。多くの人が、行動に支障を感じ非常な恐怖を感じる。多くの人が、行動に支障を感じ

る。る。る。る。

6弱弱弱弱立っていることが困難になる。立っていることが困難になる。立っていることが困難になる。立っていることが困難になる。

250250250250～～～～4004004004006強強強強立っていることができず、はわないと動くことができな立っていることができず、はわないと動くことができな立っていることができず、はわないと動くことができな立っていることができず、はわないと動くことができな

い。い。い。い。

7 揺れにほんろうされ、自分の意志で行動できない。揺れにほんろうされ、自分の意志で行動できない。揺れにほんろうされ、自分の意志で行動できない。揺れにほんろうされ、自分の意志で行動できない。 400400400400以上以上以上以上

1995.1.17 兵庫県南部地震兵庫県南部地震兵庫県南部地震兵庫県南部地震 818(gal)2008.6.14 岩手・宮城内陸地震岩手・宮城内陸地震岩手・宮城内陸地震岩手・宮城内陸地震 4022（（（（gal)2011.3.11 東北地方太平洋沖地震東北地方太平洋沖地震東北地方太平洋沖地震東北地方太平洋沖地震 2933（（（（gal)


USGS Classification - Strong Motion

• Class A

• Features:

• Full Measuring Range：：：：±5g, ±3.5g , ±2g

• High sensitivity, high linearity, low frequency response

• Expensive, fragile, low volume capacity, medium power

• Primary application: National (>70km spacing) and Regional

(3-30km) networks



• Class B

• Features:


• Medium sensitivity, medium linearity, medium frequency

response, medium power

• Relatively inexpensive, robust, medium volume,

• Primary application: Regional, Urban (<4Km) networks and

Structural Health monitoring,

• Shake maps, modelling validation



• Class C

• Features:


• Low dynamic range/resolution, low linearity, mid-range

frequency response, low power

• Inexpensive, robust, Medium / high volume,

• Primary application: Earthquake detection & intervention


Example of Strong Motion Standards Class A

• Specifications: USGS & ANSS specifications (13 June 2007)

• Technical:

• Full Measuring Range：：：：± 4.5 g , (± 3.5 g + 1 g gravity)

• Noise: Must: 145dB (0.02-2Hz); 130dB (2-50Hz)

• Nonlinearity: ≤ 1 % (at full scale)

• Temperature: Operating range: -20°C to 70°C,

Temperature error

• over full Temperature span: < 2%, Offset drift: < 0.5 mg /°C

• Self-test: Must

• Lifetime: 5 years


Example of Strong Motion Standards Class B

• State of California specifications are a dominant standard

• Technical:

• Full Measuring Range：：：： Range: ± 5 g , (± 4 g + 1 g gravity)

• Noise: Must: .03 mg RMS over .02 to 100 Hz BW (87.3dB (0.1-

35Hz)

• Wish: < 500 μg/√Hz in 1 to 100 Hz band

• Nonlinearity: ≤ 1 % (at full scale)

• Temperature: Operating range: -20°C to 70°C, Temperature

error

• over full Temperature span: < 2%, Offset drift: < 0.5 mg /°C

• Self-test: Must

• Lifetime: 10 years


Market size and Dynamic range (dB)


構造物の振動レベル構造物の振動レベル構造物の振動レベル構造物の振動レベル

• 交通振動：－長大スパンの道路橋: 10-20mg

－短スパンの鉄道橋: 100mg-2g

• 常時微振動：－長大橋: 0.1-3mg

－短スパン高架橋: ＜0.2mg

• 建築物：0.1-0.5mg


構造物と周波数範囲構造物と周波数範囲構造物と周波数範囲構造物と周波数範囲

G

µG

大型

大型

大型

大型タンク

タンク

タンク

タンク

免震

免震

免震

免震ビル

ビル

ビル

ビル

超高層

超高層

超高層

超高層ビル

ビル

ビル

ビル

高層

高層

高層

高層

ビル

ビル

ビル

ビル

地盤微振動

地盤微振動

地盤微振動

地盤微振動

交通振動

交通振動

交通振動

交通振動

配管系振動

配管系振動

配管系振動

配管系振動

設備機器

設備機器

設備機器

設備機器のののの振動

振動

振動

振動

0.1Hz 100Hz


構造物と振動領域構造物と振動領域構造物と振動領域構造物と振動領域

G

µG

大型

大型

大型

大型

タンク

タンク

タンク

タンク

免震

免震

免震

免震ビル

ビル

ビル

ビル

超高層

超高層

超高層

超高層ビル

ビル

ビル

ビル

高層

高層

高層

高層

ビル

ビル

ビル

ビル

地盤微振動

地盤微振動

地盤微振動

地盤微振動

交通振動

交通振動

交通振動

交通振動

配管系振動

配管系振動

配管系振動

配管系振動

設備機器

設備機器

設備機器


振動

振動

振動


振動センサの要求性能振動センサの要求性能振動センサの要求性能振動センサの要求性能

6G

0.1mG

100Hz

0.1Hz

Gal (0.01m/s2)

µG

G

大型

大型

大型

大型

タンク

タンク

タンク

タンク

免震

免震

免震

免震ビル

ビル

ビル

ビル

超高層

超高層

超高層

超高層ビル

ビル

ビル

ビル

高層

高層

高層

高層

ビル

ビル

ビル

ビル

地盤微振動

地盤微振動

地盤微振動

地盤微振動

交通振動

交通振動

交通振動

交通振動

配管系振動

配管系振動

配管系振動

配管系振動

設備機器

設備機器

設備機器


振動

振動

振動


INDEX




ノイズ密度計測

＜坑道でのノイズ密度計測＞

より環境ノイズの小さな場所で自己ノイズを計測し、センサモジュールのノイズ密度を確認した。


微弱地震波観測波形微弱地震波観測波形微弱地震波観測波形微弱地震波観測波形


長周期加振実験

＜産業技術総合研究所での長周期加振実験＞

0.04Hz加振によるセンサ出力を確認した。


INDEX




長周期振動モニタリングシステム

28本仕様は予告なく変更される場合があります。

＜HM-0013＞新開発振動センサモジュールを搭載した振動計測装置（有線）

＜GW-0013＞HM-0013のデータとクラウドを繋ぐゲートウェイ

＜TM-0013-HM＞HM-0013を地震監視や常時監視に転用する為の専用表示端末

＜UC-0013＞HM-0013のデータを簡易的にＰＣで確認する為の変換装置

＜RP-0013＞HM-0013の接続ケーブルが長距離になった場合に接続するリピータ


小型振動計測装置小型振動計測装置小型振動計測装置小型振動計測装置(HM-0013)と従来の地震計と従来の地震計と従来の地震計と従来の地震計


小型振動計測装置小型振動計測装置小型振動計測装置小型振動計測装置(HM-0013)のスペック

小型振動計測装置(HM-0013)

高精度モード高振動モード補足

計測軸 3軸（X,Y,Z)

加速度計測範囲(FS) ±2000Gal ±6000Gal 各軸

周波数計測範囲～100Hz ～100Hz センサ単体1000Hz

加速度精度 ±0.5%FS(±0.1%FS) ±5.0%FS(±1.0%FS)

センサノイズ密度(rms)

XY:0.1mg/√HzレベルZ:0.2mg/√Hzレベル XY:0.3mg/√Hzレベル

Z:0.5mg/√Hzレベル

0.1Hz～1Hz

0.04mg/√Hzレベル 1Hz～100Hz

A/D分解能 24Bit ΔΣ

電源電圧 DC12V±20%

保護機能 IP67

通信 RS485（Modbus）オプションで変換

時計精度 5.0ppm 月差13秒相当

使用温度範囲 -10～+60℃

サイズ（重さ） 90×70×40mm（約400g）突起物含まず

機能

温度補正

温度出力センサモジュール温度

デイジーチェイン接続

センサセルフチェックセンサ状態確認

安全規格EN 61010-1（計測器低電圧）

EN 61326（計測器EMC）


INDEX




洗掘評価システム

橋脚の洗掘の様子橋脚の洗掘の様子橋脚の洗掘の様子橋脚の洗掘の様子

橋脚により生じる水理現象橋脚により生じる水理現象橋脚により生じる水理現象橋脚により生じる水理現象

資料：土木学会関西支部編資料：土木学会関西支部編資料：土木学会関西支部編資料：土木学会関西支部編川のなんでも小辞典川のなんでも小辞典川のなんでも小辞典川のなんでも小辞典

＜計測対象である橋脚の洗掘現象とは＞

●国土交通省ＳＩＰプログラム



●橋梁に関する問題

• 河川の河床低下や流水により橋梁下部構造物(橋脚)に洗掘が発生

橋梁の安全性・信頼性が低下

洗掘度合いの評価が必要

橋脚の沈下，傾斜

上部構造にも変形等の影響

橋梁の使用が不可能

落橋の危険もあり



�橋脚にセンサーを取付、振動を計測

�計測した橋脚の振動データを解析

�解析結果から洗堀の状態を判断

●システム概要●システム概要●システム概要●システム概要



システムの特長システムの特長システムの特長システムの特長

長所欠点

固有振動数センサ1個で測定可能剛性の変化に対する感度が低い

振幅比固有振動数に比べ，剛性の変化に対する感度が良い

センサを橋脚下部に設置するため増水に備えた耐久性が必要

耐久性の高いセンサを使用

• センサを橋脚に取り付けて評価（振動計測）– 固有振動数

– 振幅比洗掘が発生すると地盤の支持剛性が低下



＜取付状況＞

GW-0013でデータ

をクラウドへ

上部用計測器

下部用計測器

橋脚上下に取り付けられた振動計測器の振動レベルを比較する事で洗掘の状況を常時モニタリング



＜取付工事＞



3838

• 計測結果

平均値橋軸直角方向橋軸方向

洗掘なし (P12) 洗掘あり (P9) 洗掘なし (P12) 洗掘あり (P9)

8月30日 2.71 2.38 3.90 3.08

9月29日 2.64 2.32 3.67 2.82

10月21日 2.68 2.31 3.84 2.87

8月→9月橋軸方向での振幅比が小さくなっている

8 / 30 9 / 29

台風による増水の影響



• 計測結果

平均値

（標準偏差）

橋軸直角方向洗掘あり（P9）

洗掘なし (P12) 洗掘あり (P9) 橋軸直角方向橋軸方向

8月30日 2.71 (0.336) 2.38 (0.169) 2.38 3.08

9月29日 2.64 (0.305) 2.32 (0.165) 2.32 2.82

10月21日 2.68 (0.318) 2.31 (0.168) 2.31 2.87

河床計測との比較

橋軸方向に洗掘橋軸方向の振幅比低下

洗掘と振幅比の変化が対応

6m


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• １．会社紹介• ２．取り組みの背景• ３．振動センサの要求性能• ４．センサモジュールの開発• ５．長周期振動モニタリングシステム• ６．洗掘評価システム• ７．ビル被災度評価システム• ８.その他の事例



ビル被災度評価システム

＜ＩＭＶ大阪本社３号館への取付＞

１階用計測器

２階用計測器

４階用計測器

５階用計測器

ゲートウェイ



＜クラウドでの計測画面＞



＜熊本地震での振動検知＞

0 10 20 30 40 50-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

time(sec)

Vib

ration A

mplit

ude(g

al)

1F X Data

0 10 20 30 40 50-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

time(sec)

Vib

ration A

mplit

ude(g

al)

5F X Data

0 10 20 30 40 50-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

time(sec)

Vib

ration A

mplit

ude(g

al)

4F X Data


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• ９．今後の活動９．今後の活動９．今後の活動９．今後の活動


その他の事例

橋脚健全性診断システムを使った応用展開

道路標識や街灯などの鉄塔類及び煙突の揺れによる健全性評価

住宅や市役所等の中層建造物の診断、地震時の詳

細震度表示に応用

半導体工場等の床振動レベル計測システム、エレベータ等の地震監視装置等へ展開中


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• １．会社紹介• ２．取り組みの背景• ３．振動センサの要求性能• ４．センサモジュールの開発• ５．長周期振動モニタリングシステム• ６．洗掘評価システム• ７．ビル被災度評価システム• ８. その他の事例その他の事例その他の事例その他の事例

• ９．今後の活動９．今後の活動９．今後の活動９．今後の活動


今後の活動

・応用範囲の拡大

ロット生産の拡大による機器のコスト削減。

・実証テストへの参加

公共性の高い設備程、テストに参加して実績を積む必要がある。

・機器の無線化

設置工事コストの低減、センサネットワークの構築。

・業界を超える連携

設置工事のプランニングやIoT機器の開発や資産管理の観点から損害保険会社など異業種との連携が必要がある。

nozato

テキスト注釈

新築は簡単に導入できるが、既存の建築物は導入にあたり高コストとなる。簡単に百万円オーダになる。


ご清聴ありがとうございました。

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