CN101960325A - 在由面围成的空间内部进行作业的位置的确定方法及作业结果管理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供位置确定方法及作业结果管理装置，用于锅炉炉膛等由面围成的空间的内部检查，进而用于能够检测多个位置的容器的内部或外壁的检查。该方法确定在由面围成的空间内部进行作业的位置，其特征在于，所述空间内部的进行作业的位置是侧壁，在三个点以上的点设置能够接收声波信号的接收器，所述三个点以上的点与该侧壁大致平行且不在同一直线上，并且所述三个点以上的点的位置坐标已知，从在所述空间的侧壁的进行作业的位置上配置的能够发送声波的发送器来发送信号，计测所述信号到达所述不在同一直线上的三个点以上的点的各接收器的时间，利用所述到达时间和所述三个点以上的点的接收器的位置坐标来确定所述发送器的位置坐标。

Description

在由面围成的空间内部进行作业的位置的确定方法及作业结果管理装置

技术领域

本发明涉及在由面围成的空间内部或外壁的维护检查等作业中使用的作业位置确定方法及作业结果管理装置，尤其是涉及在作业人员进入大型箱，锅炉炉膛等的内部而进行维护检查等作业时，用于确定作业人员的所处位置或检查位置的位置确定方法以及将维护检查结果与位置信息共同管理的检修结果管理装置。

背景技术

在火力发电所中使用的锅炉炉膛需要在制作时及运转开始后定期地开放，作业人员进入内部进行维护检查。在进行维护检查時，需要明确检查部位，但由于锅炉炉膛的容量大，因此在目视下难以正确地把握检查部位。

因此，目前，通过利用卷尺等来测定检查部位的高度位置及左右位置来把握作业人员的所处位置即维护检查位置，但利用该方法需要花费大量的时间和人力来把握位置，并且存在产生错误的可能性。

因此，考虑使用称为三维测位系统的方法来确定位置。该方法是使用声波并根据其传播速度和传播时间算出从位置坐标已知的三个点以上的点的位置到待确定的点的距离，利用该距离确定位置，这样的三维测位系统例如在专利文献1、专利文献2中公开。并且，例如在专利文献3中公开有取代声波而利用激光束来确定位置的三维测位系统。

利用图14及图15对现有的使用三维测位系统来确定锅炉炉膛内的维护检查位置的情况进行说明。

图14是表示锅炉炉膛的立体图。如图14所示，锅炉炉膛101在外壁附近安装有多个配管102，并且在内部具有用于燃烧燃料的燃烧室103，沿着内壁面设置有蒸发管。

在使这样的锅炉炉膛101停止运转，作业人员进入内壁而进行所述蒸发管的减壁、腐蚀状态的检查时，需要使用所述三维测位系统来确定检查部位。利用图15详细说明。

图15是用于说明确定锅炉炉膛101内的位置的现有方法的示意图。

在图15中，101是示意性示出的锅炉炉膛。在确定锅炉炉膛101内的某一点A的位置时，首先在锅炉炉膛101内的位置坐标已知的三个点的基准位置R₁₀₁、R₁₀₂、R₁₀₃设置能够接收电波及声波的接收器。然后，从点A同时发出电波及声波，由配置在所述三个点的基准位置R₁₀₁、R₁₀₂、R₁₀₃的接收器分别计测所述电波和声波的到达时间差，利用该到达时间差和声速来算出位置A与各基准位置R₁₀₁、R₁₀₂、R₁₀₃之间的距离L₁₀₁、L₁₀₂、L₁₀₃，利用该距离L₁₀₁、L₁₀₂、L₁₀₃与基准位置R₁₀₁、R₁₀₂、R₁₀₃的位置坐标来确定点A的位置。

然而，对于从相对于由所述三个点的基准位置R₁₀₁、R₁₀₂、R₁₀₃形成的平面与点A对称的点A’到所述三个点的基准位置R₁₀₁、R₁₀₂、R₁₀₃的距离L₁₀₁’、L₁₀₂’、L₁₀₃’，L₁₀₁＝L₁₀₁’，L₁₀₂＝L₁₀₂’，L₁₀₃＝L₁₀₃’分别成立。

即，距三个点的基准位置R₁₀₁、R₁₀₂、R₁₀₃的距离分别为L₁₀₁、L₁₀₂、L₁₀₃的点在相对于由所述三个点的基准位置R₁₀₁、R₁₀₂、R₁₀₃形成的平面对称的位置上存在两处(A、A’)。若相当于图15所示的点A’的位置在锅炉炉膛101外，则相当于A’的位置能够从点A的候选中排除，因此能够确定点A，但是，在如图15所示的点A’在锅炉炉膛101内的情况下，则无法确定点A的位置。

在专利文献1中，在已知确定的点位于相对于由三个点的基准位置形成的平面的哪个方向的状态下进行位置确定，因此，无需考虑相对于由三个点的基准位置形成的平面与确定的点对称的位置处的点，另外在专利文献2中，三个点的基准位置配置在地上，来确定空中的位置，因此，相对于由三个点的基准位置形成的平面与确定的点对称的位置处的点位于地下因而不考虑。因此，无论使用专利文献1、2中公开的任一方法都不能始终确定锅炉炉膛内的位置。

另外，专利文献2中公开的位置算出方法根据声波到达时间来求出测位点与已知位置的距离，为此需要对在测位点发送声波的时刻进行计数。因此，作为发送器需要另外设置用于将发送时刻向运算装置传递的电波发送机构，设备被大型化。另外，在专利文献2公开的方法中，在如进行锅炉炉膛内的检查时在确定位置的锅炉侧壁附近装入脚手架时，可以预想该脚手架成为声波收发信号的障碍而使测位精度下降。

另外，对于在专利文献3中公开的利用激光束的方法，若在信号发送器与信号接收器之间存在遮蔽激光束的障碍物则无法测定，因此在检修时内部具有较多脚手架等障碍物的锅炉炉膛内的检查时不适合使用该方法。此外，激光入眼危险，使用的激光强度被限制。

另外，在锅炉炉膛内，为使从由三个点形成的平面到确定的点(检查位置)的方向能够确定，考虑例如将三个点的基准点全部配置在锅炉炉膛底的底面，但在三个点的基准点都配置在底面的情况下，在发送位置和接收位置之间存在成为声波传播的障碍的脚手架，成为降低测位精度的主要原因。

进而，由于锅炉炉膛具有大容量，因此在开放检修时有多位作业人员进入内部。因此，需要检测多位作业人员的检查位置，但专利文献1、2、3均无法应对多位作业人员的位置的检测。

专利文献1：日本特开昭63-266376号公报

专利文献2：日本特开2004-108978号公报

专利文献3：日本特开平3-251706号公报

发明内容

由此，本发明鉴于上述的现有技术的问题，目的在于提供用于容器的内部检查的位置确定方法及作业结果管理装置，该位置确定方法用于锅炉炉膛等的由面围成的空间的内部的检查，即使在无法将基准点配置在底面时也能够确定位置，并且能够检测多个位置。

为了解决上述问题，在本发明中，

提供一种在由面围成的空间内部进行作业的位置的确定方法，其特征在于，所述空间内部的进行作业的位置是侧壁，在三个点以上的点设置能够接收声波信号的接收器，所述三个点以上的点在与该侧壁大致平行的同一面上且不在同一直线上，并且所述三个点以上的点的位置坐标已知，从在所述空间的侧壁的进行作业的位置上配置的能够发送声波的发送器发送信号，计测所述信号到达所述不在同一直线上的三个点以上的点的各接收器的到达时间，利用所述到达时间和所述三个点以上的点的接收器的位置坐标来确定所述发送器的位置坐标。

通过在位置坐标已知的不在同一直线上的三个点以上的点设置接收器，能够根据声波到达所述三个点以上的点的接收器的到达时间和位置坐标求出发送器的位置的候选两个点(实际发送器的某一位置和与该位置相对于由所述三个点以上的点的接收器形成的平面成镜像关系的位置)，但由于使用与各侧壁(前壁、后壁、左侧壁、右侧壁)平行配置的已知位置的接收器来算出测位点，因此，即使算出包括所述镜像位置在内的两点测定值，也因作为测位数据必需的高度或距左右的距离相同而不会引起问题。由此，即使在难以将接收器配置在底面时，也能够确定进行维护检查等作业的位置。

此外，在检修箱、锅炉炉膛等容器内部时，在容器内部侧壁附近临时设置脚手架而进行检修，但为了检查膛壁而在该脚手架与侧壁之间形成具有通常约3～50cm的距离的空间，该空间是障碍物较少之处。若在该空间利用声波，则即使在发送器与接收器之间存在脚手架构件或膛壁突起物，声波也不会十分受所述脚手架构件或膛壁突起物影响，能够高精度地确定检查位置。进而，由于声音与激光等不同，是无害的，因此即使在膛内进行作业，超声波域的本底噪声小而能够适用。

此外，本发明的特征在于，在三个点以上的点设置能够接收电波及声波的接收器，所述三个点以上的点在与所述空间内部侧壁大致平行的同一面上且不在同一直线上，并且所述三个点以上的点的位置坐标已知，从在容器内的进行作业的位置上配置的发送器同时发送电波及声波，利用所述三个点以上的点的各接收器计测所述电波和声波的到达时间，根据该时间算出发送器与所述三个点以上的点的各接收器之间的距离，利用所述算出的距离和所述三个点以上的点的接收器的位置坐标来确定所述发送器的位置坐标。

由于电波速度与声波速度相比十分大，因此从发送器同时发送电波及声波后到电波到达所述三个点以上的各接收器为止的到达时间与到电波到达后声波到达为止的时间相比十分小，可以看作为0。因此，可以将到电波到达所述接收器后声波到达为止的时间看作从发送器发送声波到声波到达接收器为止的时间。也就是说，通过从所述发送器同时发送电波和声波，能够计测声波从所述发送器到达所述三个点以上的点的各接收器的时间，利用该时间和音速能够算出所述发送器与所述三个点以上的点的各接收器的距离。利用该距离与所述三个点以上的接收器的位置坐标能够确定所述发送器的位置。

另外，本发明的特征在于，在三个点以上的点设置能够接收声波的接收器，所述三个点以上的点在与所述空间内部侧壁大致平行的同一面上且不在同一直线上，并且所述三个点以上的点的位置坐标已知，从在所述空间的侧壁的进行作业的位置上配置的发送器发送声波，计测所述声波到达所述三个点以上的点的各接收器的到达时间差，并根据该到达时间差算出所述发送器与所述三个点以上的点的各接收器之间的距离之差，利用所述算出的距离之差和所述三个点以上的点的接收器的位置坐标来确定所述发送器的位置坐标。

由此，所述发送器仅能够发送声波即可，与同时发送声波和电波的情况相比能够使发送器小型化。同样还能够使接收器小型化。

此外，本发明的特征在于，所述空间内部侧壁的进行作业的位置存在多个，通过使从所述多个进行作业的位置发送的声波的波形不同来识别发送器。

此外，本发明的特征在于，通过从各所述多个进行作业的位置发送频率、发送时间、发送次数或发送间隔时间差中的一个以上不同的声波来识别发送器。

由于进行大型箱、锅炉炉膛等的内部检查的容器容量大，若仅靠一个作业人员进行检查则需要大量的时间，因此多位作业人员进入锅炉炉膛内。这种情况下，需要各作业人员把握检查位置，这能够通过所述声波来识别。

在所述空间内部的不在同一直线上的任意三个点以上的点设置所述接收器，在所述空间内部的位置坐标已知且不在同一平面上的四个点以上的点配置能够发送声波的发送器，从所述四个点以上的点的各发送器发送声波，计测从所述四个点以上的点的发送器发送的声波到达各所述接收器的到达时间，利用所述到达时间和所述四点以上的点的发送器的位置坐标来确定所述三点以上的各接收器的位置坐标，从而在已知接收器的坐标位置后确定在所述空间内部进行作业的位置。

由于需要在空间内的位置坐标已知的三处以上设置接收器，因此也可以在预先知道位置坐标的位置设置接收器，但为了接收来自遍及空间内的进行作业的广泛范围的位置的电波及声波，优选在从容器内的任一位置发送的电波及声波都容易接收的位置设置接收器。然而，从容器内的任一位置发送的电波及声波都容易接收的位置未必是位置坐标已知。

因此，在空间内的接收状态良好的部位设置接收器，利用配置在位置坐标已知的不在同一平面上的四个点以上的点的发送器进行逆运算，则能够确定接收器的位置，进行作业的位置的检测精度提高。

由此，由于能够容易地确定在任意位置设置的接收器的位置坐标，因此可以在空间内的自由位置设置接收器。

此外，本发明的特征在于，在所述空间侧壁的进行作业的位置设置能够发送声波的发送器，在与设置有该发送器的壁面隔有空间而设置的用于作业人员移动的脚手架设置能够接收声波的接收器。

通过这样设置接收器，在接收器与发送器之间存在障碍物的可能性变小，能够提高作业位置的确定精度。并且，若所述接收器直接安装在所述脚手架上，或使棒状的安装构件从所述脚手架向所述面方向延伸而安装在该安装构件上，则能够简单地进行接收器的设置。

此外，本发明作为管理容器内的检查结果的装置的特征在于，具有：

接收器，其配置在三个点以上的点且能够接收信号，其中所述三个点以上的点在与由面围成的空间内部侧壁大致平行的同一面上且不在同一直线上，并且所述三个点以上的点的位置坐标已知；

发送器，其配置在所述空间内部侧壁的进行作业的位置上且能够发送信号；

运算装置，其利用从所述发送器发送的信号到达所述三个点以上的点的各接收器的到达时间和所述三个点以上的点的接收器的位置坐标来确定所述发送器的位置坐标，

所述发送器配置在容器内侧壁的多个部位，

将由所述运算装置确定的多个发送器各自的位置信息和所述发送器的各位置的作业结果发送到外部的管理装置，通过该管理装置集中管理。

由此，能够自动地集中管理多个位置信息及检查结果，能够削减作业人员的作业工时。

此外，本发明的特征在于，具有：接收器，其配置在三个点以上的点且能够接收电波及声波，其中所述三个点以上的点在与所述空间内部侧壁大致平行的同一面上且不在同一直线上，并且所述三个点以上的点的位置坐标已知；发送器，其配置在所述空间内部侧壁的进行作业的位置上且能够发送电波及声波；运算装置，其在所述三个点以上的点的各接收器中计测从所述发送器发送的电波及声波的到达时间差，根据该到达时间差算出所述发送器和所述三个点以上的点的各接收器的距离，利用该算出的距离和所述三个点以上的点的接收器的位置坐标来确定所述发送器的位置坐标，将由所述运算装置确定的多个发送器各自的位置信息和所述发送器的各位置的作业结果发送到外部的管理装置，通过该管理装置集中管理。

此外，本发明的特征在于，具有：接收器，其配置在三个点以上的点且能够接收声波，其中所述三个点以上的点在与所述空间内部侧壁大致平行的同一面上且不在同一直线上，并且所述三个点以上的点的位置坐标已知；发送器，其配置在所述空间内部侧壁的进行作业的位置上且能够发送声波；运算装置，其计测从所述发送器发送的声波到达所述三个点以上的点的各接收器的到达时间差，根据该到达时间差算出所述发送器和所述三个点以上的点的各接收器的距离之差，利用该算出的距离之差和所述三个点以上的点的接收器的位置坐标来确定所述发送器的位置坐标，将由所述运算装置确定的多个发送器各自的位置信息和所述发送器的各位置的作业结果发送到外部的管理装置，通过该管理装置集中管理。

此外，本发明的特征在于，所述发送器在所述空间侧壁上配置有多个，通过使从所述多个发送器发送的声波的波形不同来识别发送器。

进而，本发明的特征在于，通过从各所述多个发送器发送频率、发送时间、发送次数或发送间隔时间差中的一个以上不同的声波来识别发送器。

本发明的特征在于，在所述空间侧壁的进行作业的位置设置能够发送声波的发送器，在与设置有该发送器的壁面隔有空间而设置的用于所述作业人员移动的脚手架设置有能够接收声波的接收器。

发明效果

本发明能够提供用于容器的内部检查的位置确定方法及作业结果管理装置，该位置确定方法用于锅炉炉膛等的由面围成的空间的内部的检查，即使在无法将基准点配置在底面时也能够确定位置，并且能够检测多个位置。

附图说明

图1是用于说明实施例1中的进行内部检查(作业)的容器内的位置的确定方法的示意图。

图2是表示实施例1中的四个接收器接收到的声波的到达时间的曲线图。

图3是在x-y-z坐标上示出实施例1中的四个接收器与确定位置点的关系的曲线图。

图4是表示锅炉炉膛内的作业人员的位置确定顺序的流程图。

图5是用于说明锅炉炉膛内的多个检查位置的识别方法的示意图。

图6是表示从锅炉炉膛内的多个检查位置发送的声波的图。

图7是检查结果的管理的说明图。

图8是表示检查结果的管理的顺序的流程图。

图9是用于说明实施例2中的进行内部检查(作业)的容器内的位置的确定方法的示意图。

图10是在x-y-z坐标上示出实施例2中的四个接收器与确定位置点的关系的图。

图11是实施例2中的作业位置确定的说明图。

图12是实施例2中的作业位置确定的变形例的说明图。

图13是示出实施例2中的接收器设置位置的示例的示意图。

图14是表示锅炉炉膛的立体图。

图15是用于说明确定锅炉炉膛内的位置的现有方法的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图示例地详细说明本发明的优选的实施例。其中，关于本实施例中记载的构成部件的尺寸、材质、形状及其相对的配置，若无特别特定的说明，则本发明的范围不局限于此，仅为说明例。

【实施例1】

首先，利用图1、图2及图3说明实施例1中的作业位置的确定方法的原理。

图1是用于说明实施例1中的进行内部检查(作业)的容器内的位置的确定方法的示意图，图2是表示实施例1中的三个接收器接收到的声波的到达时间的曲线图，图3是在x-y-z坐标上示出实施例1中的三个接收器与确定位置点的关系的曲线图。

在图1中，10是示意性示出的进行内部检查的容器。该容器10大致由包围侧部的一对侧壁11和一对里壁12以及从所述一对侧壁11各自的下端朝向容器10中央方向向下倾斜的倾斜面13构成。

在确定容器10内的侧壁11上的点A的位置时，首先在容器10内的位置坐标已知的三个点的基准位置配置能够接收电波及声波的接收器R₁₁、R₁₂、R₁₃。上述的R₁₁、R₁₂、R₁₃接收器在与侧壁11大致平行的同一平面S上，并且以三个接收器不在同一直线上的方式配置。另外，点A也可以配置在里壁12上，这时接收器R₁₁、R₁₂、R₁₃配置在与里壁12平行的面上。

然后，从点A具有的发送器同时发送电波及声波，由配置在所述三个点的基准位置的接收器R₁₁、R₁₂、R₁₃测定电波和声波的到达时间差，从由所述发送器发送电波和声波到声波到达所述接收器R₁₁、R₁₂、R₁₃为止的时间如下算出。

利用图2说明从由所述发送器发送电波和声波到声波到达所述接收器为止的时间的算出方法。

若从发送器发送电波及声波，则首先电波到达各个接收器R₁₁、R₁₂、R₁₃，从所述发送到电波到达为止的时间分别为t₀₁、t₀₂、t₀₃。然后，从所述电波的到达时间t₀₁、t₀₂、t₀₃分别经过t₁、t₂、t₃后，声波到达所述接收器R₁₁、R₁₂、R₁₃。

由于电波速度与声波速度相比足够大，因此从发送器发送电波及声波到电波到达各个接收器R₁₁、R₁₂、R₁₃为止的时间t₀₁、t₀₂、t₀₃与到电波到达后声波到达为止的时间t₁、t₂、t₃相比足够小而可以看作为0。因此，到电波到达所述接收器后声波到达为止的时间t₁、t₂、t₃可以被看作是从发送器发送声波到声波到达接收器为止的时间。

由此，若在测位环境下的音速为c，从发送器(点A)到各个接收器R₁₁、R₁₂、R₁₃为止的距离L₁、L₂、L₃能够根据以下的式(1)(2)(3)算出。

L₁＝t₁×c  …(1)

L₂＝t₂×c  …(2)

L₃＝t₃×c  …(3)

接下来，根据图3对根据从发送器(点A)到各个接收器R₁₁、R₁₂、R₁₃为止的距离L₁、L₂、L₃确定点A的原理进行说明。

在图3中，发送器的位置(点A)由(x，y，z)表示，各个接收器R₁、R₂、R₃的位置分别由(x₁，y₁，z₁)、(x₂，y₂，z₂)、(x₃，y₃，z₃)表示，为已知。

这时，以下的联立方程式(5)(6)(7)成立。

L₁₁ ²＝(x-x₁)²+(y-y₁)²+(z-z₁)²…(4)

L₁₂ ²＝(x-x₂)²+(y-y₂)²+(z-z₂)²…(5)

L₁₃ ²＝(x-x₃)²+(y-y₃)²+(z-z₃)²…(6)

(4)(5)(6)表示分别以R₁、R₂、R₃为中心的半径为L₁₁、L₁₂、L₁₃的球，三个球的交点为式(4)(5)(6)构成的联立方程式的解，解存在两个。但是，若在此求出的两个解为(x，y，z)(x’，y’，z’)，则由于接收器R₁₁、R₁₂、R₁₃配置在与侧壁平行的同一平面上，因此在将与侧壁垂直的方向为z坐标轴方向时，满足x＝x’，y＝y’，z＝-z’的关系，需要的值为侧壁的宽度和高度的位置坐标(x，y)，因此，无视z及z’的坐标也能够确定发送器的位置。

关于根据如上的利用图1～图3说明的原理来确定作业人员的位置的具体的事例，对所述容器10为锅炉炉膛，持有发送电波及声波的发送器的作业人员进入该锅炉炉膛内，进行设置在锅炉炉膛侧壁上的蒸发管的检查作业的情况进行说明。其中，所述蒸发管存在通过炉膛而设置在相对于地面的垂直方向或倾斜方向的蒸发管和设置成螺旋状的蒸发管，但无论蒸发管设置为任何方向、任何状态，本实施例均能适用。

利用图4说明锅炉炉膛内的作业人员的位置确定。

首先，在处理前，在位置坐标已知的三个点设置能够接收声波信号的接收器，其中所述三个点在与需要确定作业位置的侧壁大致平行的同一平面上且不在同一直线上。在本实施例中，接收器设置在三个点，但也可以在四个点以上设置接收器。

若在步骤S1中处理开始，则在步骤S2中操作人员持有能够发送电波及声波的发送器进入锅炉炉膛内，在进行检查作业的侧壁从发送器发送电波及声波。

若在步骤S2中从发送器发送电波及声波，则在步骤S3中将所述位置坐标已知的三处的接收器中各自的从接收电波到接收声波为止的时间差的数据发送到运算装置。所述运算装置若能够接收所述时间差的数据则配置在任何之处均可以。

若在步骤S3中将所述接收电波及接收声波的时间差的数据发送到运算装置，则在步骤S4中，由所述运算装置利用所述时间差的数据算出发送器与接收器之间的距离。所述距离可以利用上述的式(1)(2)(3)算出。

若在步骤S4中算出发送器与四处的各个接收器之间的距离，则在步骤S5中算出发送器的位置坐标。发送器的位置坐标可以通过求出由上述的式(4)(5)(6)构成的联立方程组的解来算出。

若在步骤S5中算出发送器的位置坐标，则在步骤S6中通过将所述发送器的位置坐标与表示锅炉炉膛内的位置关系的图等进行对照，从而确定发送器的位置。

若在步骤S6中确定发送器的位置，则在步骤S7中在作业人员的手边显示位置信息。通过将基于运算装置的运算结果发送到作业人员持有的例如PDA(Personal Digital Assistant：个人数字助理)等末端而显示位置信息，在步骤S8中处理结束。

此外，由于锅炉炉膛的容量大，若仅靠一位作业人员进行检测需要花费大量的时间，因此多位作业人员进入锅炉炉膛内。这时，为了各作业人员把握检查位置，需要识别各作业人员。

利用图5及图6对多位作业人员进入锅炉炉膛内的情况的作业人员的识别进行说明。

图5使用于说明锅炉炉膛内的多个检查位置的识别方法的示意图，图6是表示从锅炉炉膛内的多个检查位置发送的声波的图。

在图5中，1是示意性示出的锅炉炉膛。在锅炉炉膛1内，在与侧壁11平行的平面S上设置有位置坐标已知的接收器R₁₁、R₁₂、R₁₃，需要知道侧壁11上的点A、B、C、D的位置。其中，所述接收器R₁₁、R₁₂、R₁₃设置在坐标位置已知的位置。并且，接收器不必局限于三个点，也可以为了覆盖位置的测定范围而设置需要的个数，根据其中的至少三处的接收信号后的接收器的位置来求出检查位置。

这时，从位于点A的作业人员持有的发送器发送电波及声波，通过到达所述接收器R₁₁、R₁₂、R₁₃的时间来求出发送器与接收器之间的距离(L₁₁、L₁₂、L₁₃)，并通过求解由所述式(4)(5)(6)构成的联立方程式，能够确定点A的位置坐标。同样地，从位于点B、C及D的作业人员持有的发送器发送电波及声波，但如图6所示那样使从点A、B、C、D分别发送的声波的发送时间、发送次数、发送时间间隔互不相同，使得能够识别是从哪一位置发送的声波。并且，除了上述发送时间、发送次数、发送时间间隔以外，也可以改变例如频率等其他的能够识别声波的因子。

这样，通过使从各发送器发送的声波的波形等特征不同，从而多位工作人员能够同时确定检查位置。

进而，利用上述确定的检查位置，能够对检查结果进行简单的管理。

利用图7及图8说明检查结果的管理。

图7是检查结果的管理的说明图，图8是表示检查结果的管理的顺序的流程图。

首先利用图7大致说明检查结果的管理。

在锅炉炉膛1内的A、B、C、D的位置进行检查后，将各自的位置信息和检查结果的信息汇集到处理中心等。并且，在该处理中心将所述汇集的结果整理显示。显示的结果也可以发送给位于A、B、C、D的位置的作业人员。

结果的显示方法为能够了解位置和检查结果的显示方法即可，例如可以如图7所示那样将锅炉炉膛的壁面的检查结果不合格的位置如区域a、b那样用斜线显示或改变颜色而显示等在视觉上能够了解地显示。另外，图7中的A1～A10、B1～B8、C1～C6、D1～D8表示用于安装除渣器的孔，由于安装除渣器的孔的位置已知，因此通过将安装除渣器的孔与检查结果同时显示，从而能够在视觉上容易了解检查结果。

接下来，利用图8的流程图对检查结果的管理的具体方法进行说明。

若在步骤S11中处理开始，则作业人员A、B、C、D……在步骤S12中在各自的负责位置实施腐蚀检查等检查。在此需要说明的是，由于各作业人员的作业相同，因此在此仅对作业人员A进行说明。

若在步骤S12中实施检查，则在步骤S13中作业人员将该检查结果向持有的PDA(Personal Digital Assistant：个人数字助理)输入。

若在步骤S13中输入检查结果，则在步骤S14中从所述PDA自动对作业人员保持的发送器发出电波及声波的发送命令，根据图4所示的流程图的顺序自动确定位置信息。

另外，也可以由作业人员手动进行从所述发送器的电波及声波的发信命令，但若如本实施例这样设置成根据检查结果自动发出命令，则能够防止忘记确定位置信息这一人为失误。

若在步骤S14中确定位置信息，则在步骤S15中将位置信息及检查结果向汇集信息的处理中心传送。

在步骤S16中，将从各作业人员传送的数据整理显示，在步骤S17中处理结束。

【实施例2】

首先利用图9及图10说明实施例2中的作业位置的确定方法。

图9是用于说明实施例2中的进行内部检查(作业)的容器内的位置的确定方法的示意图，图10是在x-y-z坐标上示出实施例2中的四个接收器与确定位置点的关系的曲线图。

在图9中，20是示意性表示的进行内部检查的容器。该容器20大致由包围侧部的一对侧壁21和一对里壁22以及从所述一对侧壁21各自的下端朝向容器20中央方向向下倾斜的倾斜面23构成。

在确定容器20内的侧壁21上的点A₂的位置时，首先在容器20内的位置坐标已知的三个点的基准位置配置能够接收声波的接收器R₂₁、R₂₂、R₂₃。上述的R₂₁、R₂₂、R₂₃接收器在与侧壁21大致平行的同一平面S上，并且以三个接收器不在同一直线上的方式配置。另外，点A₂也可以配置在里壁22上，这时接收器R₂₁、R₂₂、R₂₃配置在与里壁22平行的面上。

然后，从点A₂具有的发送器声波，测定到达配置在所述三个点的基准位置的各个接收器R₂₁、R₂₂、R₂₃的声波的到达时间差。

接下来，参照图10说明确定发送器(点A₂)的原理。

在图10中，发送器的位置(点A₂)由(x，y，z)表示，各个接收器R₂₁、R₂₂、R₂₃的位置由(x₁，y₁，z₁)、(x₂，y₂，z₂)、(x₃，y₃，z₃)表示，为已知。

此外，如上所述，从发送器(点A₂)发送声波，由各接收器R₂₁、R₂₂、R₂₃接收，对于各接收器的所述声波发送时的时刻不同步。

若从发送器(点A₂)到接收器R₂₁、R₂₂、R₂₃的声波传播时间分别为t₁、t₂、t₃，接收器R₂₁与R₂₂、R₂₁与R₂₃、R₂₂与R₂₃的声波接收时间差分别为t₁₂、t₁₃、t₂₃，则以下的式(7)(8)(9)成立。

±t₁₂＝t₁-t₂…(7)

±t₁₃＝t₁-t₃…(8)

±t₂₃＝t₂-t₃…(9)

其中，如上所述，对于各接收器的声波发送时的时刻不同步，因此，t₁、t₂、t₃为未知。

此外，所述声波传播时间t₁、t₂、t₃可以利用测位环境下的声速c由下式表示。

$t_1=\frac{\sqrt{{(x-x_1)}^2+{(y-y_1)}^2+{(z-z_1)}^2}}{c}...\left(10\right)$

$t_2=\frac{\sqrt{{(x-x_2)}^2+{(y-y_2)}^2+{(z-z_2)}^2}}{c}...\left(11\right)$

$t_3=\frac{\sqrt{{(x-x_3)}^2+{(y-y_3)}^2+{(z-z_3)}^2}}{c}...\left(12\right)$

若将式(10)(11)(12)代入式(7)(8)(9)中并整理，则各声波接收时间差t₁₂、t₁₃、t₂₃可以利用发送器(点A₂)及各接收器R₂₁、R₂₂、R₂₃的坐标由以下的式(16)(17)(18)表示。

$\±t_{12}=\frac{1}{c}(\sqrt{{(x-x_1)}^2+{(y-y_1)}^2+{(z-z_1)}^2}-\sqrt{{(x-x_2)}^2+{(y-y_2)}^2+{(z-z_2)}^2})...\left(13\right)$

$\±t_{12}=\frac{1}{c}(\sqrt{{(x-x_1)}^2+{(y-y_1)}^2+{(z-z_1)}^2}-\sqrt{{(x-x_3)}^2+{(y-y_3)}^2+{(z-z_3)}^2})...\left(14\right)$

$\±t_{12}=\frac{1}{c}(\sqrt{{(x-x_2)}^2+{(y-y_2)}^2+{(z-z_2)}^2}-\sqrt{{(x-x_3)}^2+{(y-y_3)}^2+{(z-z_3)}^2})...\left(15\right)$

通过求解所述式(13)(14)(15)的联立方程式的解，能够求出发送器(点A₂)的位置坐标(x，y，±z)，能够确定发送器(点A₂)的位置(x，y)(与z无关)。

关于根据如上的参照图9、图10说明的原理来确定作业人员的位置的具体事例，对所述容器20为锅炉炉膛，持有发送声波的发送器的作业人员进入该锅炉炉膛内，进行设置在锅炉炉膛侧壁上的蒸发管的检查作业的情况进行说明。其中，所述蒸发管存在通过炉膛而设置在相对于地面的垂直方向或倾斜方向的蒸发管和设置成螺旋状的蒸发管，但无论蒸发管设置成任何方向、任何状态，本实施例均能适用。

首先，在与需要确定作业位置的侧壁大致平行且位置坐标已知的三处以上设置能够接收从所述发送器发送的声波的接收器。配置发送器的位置只要位置坐标已知即可，例如可以使用炉膛的角部，用于安装除渣器的孔部等。

接下来，参照图11，对锅炉炉膛内的作业位置确定进行说明。

图11是实施例2中的作业位置确定的说明图。

作业人员持有能够发送声波的发送器进入锅炉炉膛内，在进行检查作业的侧壁使发送器发送声波。所述发送器由信号发生器29、功率放大器30、发送部33构成，在由信号发生器29产生的信号经由功率放大器30增幅并从发送部33作为声波发送。

若从所述发送器发送声波，则由位置坐标已知的三处的接收器R₂₁、R₂₂、R₂₃接收该声波，接收到的声波的信号通过电缆24向设置在锅炉炉膛外的增幅器25传送并增幅。该增幅后的声波信号由波形记录装置26记录后向运算部27传送，在该运算部27利用上述的式(13)(14)(15)而算出并确定发送器的发送部33的位置(点A₂)。确定后的位置信息由显示部28显示，还可以根据需要将该位置信息通过无线通信等报告给作业人员。

由此，所述发送器及接收器具有发送声波、接收声波的功能即可，无需具有发送电波、接收电波的功能。因此，能够将装置整体简单化，且能够减轻发送器重量，因此能够减轻持有发送器而移动的作业人员的负担。

另外，位置信息也可以与利用图7说明了的实施例1同样地与检查结果共同管理。

此外，在多位作业人员进入锅炉炉膛内的情况下，与实施例1同样地，如图6所示那样使从各作业人员携带大的发送器发送的声波的发送时间、发送次数、发送间隔时间等的波形互不相同，从而能够识别各作业人员。

图12是实施例2中的作业位置确定的变形例的说明图。除了从接收器R₂₁、R₂₂、R₂₃(图12中仅图示R₂₁)到波形记录装置26的结构以外与图11相同，因此省略图示及说明。

由接收器R₂₁、R₂₂、R₂₃接收到的声波信号通过无线从发送机31向接收机32发送。由该接收机32接收到的所述声波的信号向声波记录装置26传送。

由此，不需要电缆24，能够使用于作业位置确定的装置整体进一步简单化。

图13是表示实施例2中的接收器设置位置的示例的示意图。在进行在膛壁21的内壁面上设置的蒸发管的检查作业时，在距膛壁21具有空间S的位置临时设置作业人员的通行及作业用的脚手架41。所述空间S为脚手架41上的作业人员能够进行所述蒸发管的检查作业的程度的间隔，为3～50cm左右。

在所述膛壁21与脚手架41之间的空间S配置接收器R₂₁、R₂₂、R₂₃，在作业位置配置发送器40而确定作业位置。接收器R₂₁、R₂₂、R₂₃若如图13所示那样固定在脚手架41上则设置简单。

通过如图13所示那样配置发送器及接收器，则发送器与接收器之间不存在障碍物，因此能够正确地确定作业位置并且接收器的安装方便。

另外，在实施例1、2中对锅炉炉膛内壁的检查进行了说明，对于锅炉炉膛外壁的检查也可以适用本发明，这时，所述接收器设置在锅炉炉膛外部。由于通常锅炉炉膛设置在建筑物内，因此在该建筑物内壁等上设置接收器即可。

进而，在本实施例中对锅炉炉膛进行了说明，但本发明能够适用于化学设备等大型箱等的外壁部、内壁部的检查是不言而喻的。

工业上的可利用性

本发明能够作为用于容器的内部检查的位置确定方法及作业结果管理装置来利用，该位置确定方法用于锅炉炉膛等的由面围成的空间的内部的检查，即使在无法将基准点配置在底面时也能够确定位置，并且能够检测多个位置。

Claims (12)

1.一种在由面围成的空间内部进行作业的位置的确定方法，该方法确定在由面围成的空间内部进行作业的位置，

所述在由面围成的空间内部进行作业的位置的确定方法的特征在于，

所述空间内部的进行作业的位置是侧壁，

在三个点以上的点设置能够接收声波信号的接收器，所述三个点以上的点在与所述侧壁大致平行的同一面上且不在同一直线上，并且所述三个点以上的点的位置坐标已知，

从在所述空间的侧壁的进行作业的位置上配置的能够发送声波的发送器发送信号，

计测所述信号到达所述不在同一直线上的三个点以上的点的各接收器的到达时间，

利用所述到达时间和所述三个点以上的点的接收器的位置坐标来确定所述发送器的位置坐标。

2.根据权利要求1所述的在由面围成的空间内部进行作业的位置的确定方法，其特征在于，

在三个点以上的点设置能够接收电波及声波的接收器，所述三个点以上的点在与所述空间内部侧壁大致平行的同一面上且不在同一直线上，并且所述三个点以上的点的位置坐标已知，

从在所述空间的侧壁的进行作业的位置上配置的发送器同时发送电波及声波，

在所述三个点以上的点的各接收器中计测所述电波和声波的到达时间差，并根据该时间差算出发送器与所述三个点以上的点的各接收器之间的距离，

利用所述算出的距离和所述三个点以上的点的接收器的位置坐标来确定所述发送器的位置坐标。

3.根据权利要求1所述的在由面围成的空间内部进行作业的位置的确定方法，其特征在于，

在三个点以上的点设置能够接收声波的接收器，所述三个点以上的点在与所述空间内部侧壁大致平行的同一面上且不在同一直线上，并且所述三个点以上的点的位置坐标已知，

从在所述空间的侧壁的进行作业的位置上配置的发送器发送声波，

计测所述声波到达所述三个点以上的点的各接收器的到达时间差，并根据该时间差算出所述发送器与所述三个点以上的点的各接收器之间的距离之差，

利用所述算出的距离之差和所述三个点以上的点的接收器的位置坐标来确定所述发送器的位置坐标。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的在由面围成的空间内部进行作业的位置的确定方法，其特征在于，

所述空间内部侧壁的进行作业的位置存在多个，

通过使从所述多个进行作业的位置各自发送的声波的波形不同来识别发送器。

5.根据权利要求4所述的在由面围成的空间内部进行作业的位置的确定方法，其特征在于，

通过从所述多个进行作业的位置各自发送频率、发送时间、发送次数或发送间隔时间差中的一个以上不同的声波来识别发送器。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的在由面围成的空间内部进行作业的位置的确定方法，其特征在于，

在所述空间侧壁的进行作业的位置设置能够发送声波的发送器，在与设有该发送器的壁面隔有空间设置的用于作业人员移动的脚手架设置能够接收声波的接收器。

7.一种由面围成的空间内部的作业结果管理装置，其特征在于，具有：

接收器，其配置在三个点以上的点且能够接收信号，其中所述三个点以上的点在与由面围成的空间内部侧壁大致平行的同一面上且不在同一直线上，并且所述三个点以上的点的位置坐标已知；

发送器，其配置在所述空间内部侧壁的进行作业的位置上且能够发送信号；

运算装置，其利用从所述发送器发送的信号到达所述三个点以上的点的各接收器的到达时间和所述三个点以上的点的接收器的位置坐标来确定所述发送器的位置坐标，

所述发送器配置在容器内侧壁的多个部位，

将由所述运算装置确定的多个发送器各自的位置信息和所述发送器的各位置的作业结果发送到外部的管理装置，由该管理装置集中管理。

8.根据权利要求7所述的由面围成的空间内部的作业结果管理装置，其特征在于，具有：

接收器，其配置在三个点以上的点且能够接收电波及声波，其中所述三个点以上的点在与所述空间内部侧壁大致平行的同一面上且不在同一直线上，并且所述三个点以上的点的位置坐标已知；

发送器，其配置在所述空间内部侧壁的进行作业的位置上且能够发送电波及声波；

运算装置，其计测在所述三个点以上的点的各接收器中从所述发送器发送的电波及声波的到达时间差，并根据该到达时间差算出所述发送器和所述三个点以上的点的各接收器的距离，利用该算出的距离和所述三个点以上的点的接收器的位置坐标来确定所述发送器的位置坐标，

将由所述运算装置确定的多个发送器各自的位置信息和所述发送器的各位置的作业结果发送到外部的管理装置，由该管理装置集中管理。

9.根据权利要求7所述的由面围成的空间内部的作业结果管理装置，其特征在于，具有：

接收器，其配置在三个点以上的点且能够接收声波，其中所述三个点以上的点在与所述空间内部侧壁大致平行的同一面上且不在同一直线上，并且所述三个点以上的点的位置坐标已知；

发送器，其配置在所述空间内部侧壁的进行作业的位置上且能够发送声波；

运算装置，其计测从所述发送器发送的声波到达所述三个点以上的点的各接收器的到达时间差，并根据该到达时间差算出所述发送器和所述三个点以上的点的各接收器之间的距离之差，利用该算出的距离之差和所述三个点以上的点的接收器的位置坐标来确定所述发送器的位置坐标，

将由所述运算装置确定的多个发送器各自的位置信息和所述发送器的各位置的作业结果发送到外部的管理装置，由该管理装置集中管理。

10.根据权利要求7～9中任一项所述的由面围成的空间内部的作业结果管理装置，其特征在于，

所述发送器在所述空间侧壁上配置有多个，

通过使从所述多个发送器发送的声波的波形或发送间隔不同来识别发送器。

11.根据权利要求10所述的由面围成的空间内部的作业结果管理装置，其特征在于，

通过从所述多个发送器各自发送频率、发送时间、发送次数或发送间隔时间差中的一个以上不同的声波来识别发送器。

12.根据权利要求7～11中任一项所述的由面围成的空间内部的作业结果管理装置，其特征在于，

在所述空间侧壁的进行作业的位置设置能够发送声波的发送器，在与设有该发送器的壁面隔有空间设置的用于所述作业人员移动的脚手架设置能够接收声波的接收器。

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