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OSMOS技術

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本技術はNETIS新技術情報提供システム 登録no: KT-000059-Aで登録しています。
技術名称:光ファイバーによる構造物モニタリングシステム

OSMOS技術の概要

  • 1)何について何をする技術なのか?

    光学ストランド(光ファイバーセンサー)を使用し、インフラ構造物の変位を計測し状態監視(モニタリング)する技術。
    OSMOS:Optical Strand Monitoring System

  • 2)従来はどのような技術で対応していたのか?

    ひずみゲージあるいは伸縮計などの測定

  • 3)公共工事のどこに適用できるか?

    トンネル、橋梁、鉄道高架橋、ダム、上下水道、道路わき斜面、塔、老朽化コンクリート建造物などインフラ構造物全般を対象に

    • ・建設時における施工管理や近接構造物への影響監視
    • ・供用中における状態監視、維持管理、老朽化対策、予防保全
    • ・補修・補強時における効果確認、修繕計画最適化、耐用年数検証など長寿命化対策

OSMOSの構成
新規性及び期待される効果

  • 1)どこに新規性があるのか?(従来技術と比較して何を改善したのか?)

    • ・マイクロベンディングの原理(注)を利用し、変位センサーとして光ファイバーを使用
    • ・従来方法のような電気信号を用いずに測定できる
    • ・ひずみゲージの測定精度を維持しながら、構造物のマクロ的な挙動が測定できる
  • 2)期待される効果は?(新技術活用のメリットは?)

    • ・光ファイバーを用いるため、センサーの劣化が非常に少なく、厳しい条件下での長期間の安定したモニタリングが可能
    • ・電気信号を用いないため、雷などの電気ノイズや電磁波の影響を受けない
    • ・構造物の局部的な挙動ではなく、部材全体や構造物全体の動きを捉えられるため、管理データとして利用しやすい
  • (注)マイクロベンディングの原理

    光ファイバー内を赤外線が透過するとき、光ファイバーの曲がり(ベンディング)部分で、赤外線が漏洩し、透過する赤外線の量が少なくなる現象で、曲がりの大きさにより、漏洩量が変化する

センサーおよび測定機器

●適用条件

  • 1)自然条件

    • ・センサーの温度条件は-20℃~+60℃
    • ・電気的腐食や水中・海中などの厳しい使用環境でも利用できる
    • ・電気ノイズ、電磁波の影響を強く受ける場所、電気漏洩による火災や爆発などが懸念される場所でも利用できる
  • 2)現場条件

    • ・人が入れる作業スペースで設置可能
    • ・特殊な機械は不要
  • 3)技術提供可能域

    • ・技術提供可能域については制限なし
  • 4) 関係法令等

    • ・技術提供可能域については制限なし

●適用範囲

  • 1)適用可能な範囲

    • ・土木・建築分野における構造物全般の変位挙動の静的・動的なモニタリングに適用可能である
    • ・センサー長が0.15m~10mのためセンサーを設置できる計測長(2点間距離)は0.15m~10mである
    • ・測定精度が保証できる変位範囲はセンサー長の0.5%以内で、たとえば10mのセンサーであれば変位範囲は5cm以内となる
  • 2)特に効果の高い適用範囲

    • ・橋梁、斜面、トンネル、鉄塔、建築物の変位挙動のモニタリング(実績より)
  • 3)適用できない範囲

    • ・測定可能な変位量が小さいため、大変位が発生する挙動には不向きであるが、微小変位段階での予兆把握には適用できる

留意事項

  • 1)設計時

    • ・計器などのイニシャルコストが大きいため、対象構造物の挙動を代表するポイントを予め設定し、測定対象を絞り込む必要がある。
    • ・測定目的や測定対象に合わせたセンサー(光学ストランド,光学伸縮計)の種別や特性(計測長・測定範囲・感度・精度)を選定する。
    • ・センサーと計測機器間の光ファイバーケーブル(リンクケーブル)は理論上8kmまでの延長が可能であるが、道路横断等の配線上の障害物や電源などを考慮して計測機器の位置を設定する。
  • 2)施工時

    • ・センサーの耐久性は高いが物理的な衝撃に弱いため、直接触れない位置への設置あるいは状況に応じカバーなどによる防護を行う。
    • ・センサーの設置方法にはφ4~φ6mmのアンカーボルトあるいは接着剤による設置、また、鋼材の場合には磁石を利用することも可能であり、測定期間や対象物の材質を考慮して設置方法を選定する。
  • 3)維持管理時

    • ・センサー自体は耐久性が高く基本的にはメンテナンスフリーであるが、地表では草木などがセンサーに接触することもあり、長期モニタリングの場合には1年に1回程度の目視点検をすると良い。

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