JP2003278158A - バックホウ台船の施工管理方法 - Google Patents

バックホウ台船の施工管理方法

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JP2003278158A
JP2003278158A JP2002084232A JP2002084232A JP2003278158A JP 2003278158 A JP2003278158 A JP 2003278158A JP 2002084232 A JP2002084232 A JP 2002084232A JP 2002084232 A JP2002084232 A JP 2002084232A JP 2003278158 A JP2003278158 A JP 2003278158A
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Kazuo Takemata
和夫 竹俣
Minoru Kishi
実 岸
Shinji Yamamoto
晋司 山本
Atsushi Sugimoto
篤史 杉本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 施工途中の出来形も確認すると共に、船位置
を正確に特定して、施工能率および施工精度の向上に大
きく寄与する。 【解決手段】 台船上のバックホウを操作して水中施工
を行うバックホウ台船の施工管理方法において、受信装
置11を含むGPS測位システムにより求めた船位置お
よび船向情報と、スキャニングソナー27,28により
求めた水深情報と、ストロークセンサ30または回転角
度センサにより求めたバックホウの姿勢情報と、ピッチ
・ロール計32等により求めた台船の動揺情報とを中央
管理装置(パソコン)16に取込んでデータ処理および
画像処理を行い、前記バックホウの作動状態を計画海底
地形、施工前の海底地形および施工中の出来形と重ねて
リアルタイムに操作室内のモニタ17に画面表示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、海底に投入した捨
石層や敷砂の均し、海底掘削、浚渫等の作業を行うバッ
クホウを搭載した台船、いわゆるバックホウ台船の施工
を管理する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のバックホウ台船の施工管
理方法としては、例えば、特開昭63−78921号公
報に記載されたものがある。この方法は、音響測深機に
より求めた水深情報と、回転角度センサにより求めたバ
ックホウの姿勢情報と、潮位計、傾斜計等により求めた
台船(作業船)の動揺情報とを取込んでデータ処理およ
び画像処理を行い、バックホウの作動状態を施工前の海
底地形および計画海底地形と重ねてリアルタイムに画面
表示するもので、有視界施工と同じ感覚で施工できるこ
とから、施工能率および施工精度の向上に大きく寄与す
るものとなる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載の施工管理方法によれば、多数の音響測深機を
取付けたフレームを台船に設けた開口部内で平行移動さ
せて水深情報を得ているため、施工前の海底地形および
施工後の出来形は把握できるものの、施工途中の出来形
は把握することができず、出来形が計画海底地形よりず
れている場合は、最初に戻って施工を繰返えさなければ
ならず、施工能率が思うほど向上しない、という問題が
あった。また、台船とバックホウとの相対的な位置関係
は正確に把握できるものの、台船の位置測定には電波測
位機、光波測位機等を用いているため、国家座標系とし
てみれば船位置の特定にかなりの誤差があり、画面表示
されるバックホウの先端位置(バケット先端位置)と計
画海底地形との間にずれが生じて、いま一つ施工精度に
対する信頼性に欠ける、という問題があった。
【0004】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、その第1の目的とするところは、施工途中
の出来形も確認することにより施工能率の向上に寄与す
るバックホウの施工管理方法を提供することにあり、ま
た、第2の目的とするところは、前記第1の目的に加え
て、船位置を正確に特定して施工精度の向上にも寄与す
るバックホウの施工管理方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るための第1の発明は、スキャニングソナーにより水深
情報を随時取込んで、前記バックホウの作動状態を計画
海底地形、施工前の海底地形および施工中の出来形と重
ねてリアルタイムに画面表示することを特徴とする。こ
のように行うバックホウ台船の施工管理方法において
は、スキャニングソナーを利用することで、バックホウ
の動きを邪魔することなく随時水深情報を取得すること
ができ、施工中の出来形も画面表示して施工を援助す
る。第2の目的を達成するための第2の発明は、GPS
測位システムにより求めた船位置および船向情報と、ス
キャニングソナーにより求めた水深情報と、ストローク
センサまたは回転角度センサにより求めたバックホウの
姿勢情報と、ピッチ・ロール計等により求めた台船の動
揺情報とを取込んでデータ処理および画像処理を行い、
前記バックホウの作動状態を計画海底地形、施工前の海
底地形および施工中の出来形と重ねてリアルタイムに画
面表示することを特徴とする。このように行うバックホ
ウ台船の施工管理方法においては、GPS測位システム
の利用により船位置を高精度に測定できるので、バック
ホウの先端位置も国家座標系の中で高精度に把握でき、
画面表示されるバックホウの先端位置(バケット先端位
置)と計画海底地形との間のずれを解消できて、精度面
での信頼性が向上する。この第2の発明においては、船
位置および船向情報と、水深情報と、バックホウの姿勢
情報と台船の動揺情報とをGPS信号に含まれる時刻に
同期させてデータ処理および画像処理を行うようにして
もよく、これにより情報取得のタイミングのずれを解消
することができて、管理精度がより一層向上する。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基いて説明する。図1および図2は、本発明に係
る施工管理方法を実行する装置を含むバックホウ台船を
示したものである。両図において、1は、バックホウ2
を搭載した台船、3は、台船1を位置固定するためのス
パッド、4は、台船1を位置固定しかつ台船1を誘導す
るためのアンカー係留ワイヤであり、スパッド3および
アンカー係留ワイヤ4のそれぞれは、専用のウインチ
(図示略)により操作されるようになっている。バック
ホウ2は、旋回台と一体の操作室5を備えた車体6と、
車体6から上下揺動可能に延ばされたブーム7と、ブー
ム7から上下揺動可能に延ばされたアーム8とアーム8
の先端に上下揺動可能に取付けられたバケット9とから
なっており、これらブーム7、アーム8およびバケット
9は、旋回台(5)との間並びに相互間に介装したジャ
ッキ(図示略)の伸縮に応じて相対回転するようになっ
ている。
【0007】台船1には、図2によく示されるように、
船位置および船向を測定するGPS測位システム用の受
信装置11と、施工域の水深すなわち海底地形を計測す
る海底地形計測装置12と、ブーム7、アーム8および
バケット9を含むバックホウ2の姿勢を計測するバック
ホウ動作計測装置13と台船1の動揺を計測する船体動
揺計測装置14とが設置されている。また、台船1上の
管理室15(図1)には前記各装置11〜14から情報
を取込んで信号処理および画像処理を行い、後述する施
工に必要な情報を画面表示する集中管理装置(パソコ
ン)16が設置されると共に、前記バックホウ2の運転
室5には、バックホウ2の操作者が確認する操作用モニ
タ17が設置されている。
【0008】ここで、上記GPS測位システム用受信装
置11は、台船1の船尾側の左右舷側付近に設置した2
つのGPSアンテナ21,22と、これらアンテナ2
1,22を経てGPS信号を受信する2台のGPS受信
機23,24と、船尾側の船中心位置に設置したデータ
受信アンテナ25と、このアンテナ25を経て、図示を
略す基準局から補正信号を受信するデータ受信機26と
を備えている。GPS測位システムは、前記した受信装
置11と、GPS信号を発信する複数の衛星(図示略)
と、集中管理装置16と前記基準局とを構成要素として
おり、ここでは、船尾側に配置した2つのGPSアンテ
ナ21,22を経てGPS信号を取込み、かつデータ受
信アンテナ25を経て前記基準局から補正信号を取込む
ことで、船位置と船向とを高精度に測定できるものとな
っている。
【0009】また、上記海底地形計測装置12は、台船
1の船首側の底部に船中心から左・右方向へ所定距離
(一例として、2m程度)離して設置された2つのスキ
ャニングソナー27,28と、この2つのスキャニング
ソナー27,28の信号に基いて水深を演算する演算部
29とを備えている。スキャニングソナー27,28
は、俯仰および旋回可能に台船1に取付けられており、
海底地形計測装置12は、該スキャニングソナー27,
28を俯仰または旋回動作させながら海底Aに対して超
音波を送受波することで、海底地形を二次元的または三
次元的に計測できるものとなっている。本実施の形態に
おいて、前記2つのスキャニングソナーのうち、一方の
スキャニングソナー(第1ソナー)27は船中心線を含
む鉛直面内の水深すなわち海底の断面形状を計測できる
ように、他方のスキャニングソナー(第2ソナー)28
は前記断面形状に隣接する他の断面形状を計測できるよ
うにそれぞれの俯仰動作が制御されるようになってい
る。
【0010】また、上記バックホウ動作計測装置13
は、バックホウ2のブーム7、アーム8およびバケット
9をそれぞれ動作させる各ジャッキのストロークを検出
するストロークセンサ30と各ストロークセンサ30の
出力信号を増幅するアンプ31とを備えている。前記ジ
ャッキは、ここでは3基設けられており、したがって、
ストロークセンサ30とアンプ31とは各ジャッキに対
応してそれぞれ3台設けられている。なお、図2には、
説明の便宜のため、ストロークセンサ30とアンプ31
とを一組だけ示している。さらに、船体動揺計測装置1
4は、ピッチ・ロール計32と、ビービング計33と潮
位計34とを備えており、これら計器32、33、34
の出力信号は前記集中管理装置16に各独立に送出され
るようになっている。なお、上記バックホウ動作計測装
置13内のストロークセンサ30は、回転角度センサ
(ロータリエンコーダ)に代えてもよいことはもちろん
である。また、上記船体動揺計測装置14には、喫水計
などの他の計器類を含ませることもできる。
【0011】上記集中管理装置16は、上記GPS測位
システム用受信装置11から台船1の位置および船向情
報を、海底地形計測装置12から水深情報を、バックホ
ウ動作計測装置13からバックホウ2の姿勢情報を、船
体動揺計測装置14から台船1の動揺情報をそれぞれ取
込んでデータ処理および画像処理を行い、図3に示すよ
うに、前記バックホウ2の作動状態(作動姿)Aを計画
海底地形B、施工前の海底地形Cおよび施工中の出来形
Dと重ねてリアルタイムに画面表示する機能を有してい
る。集中管理装置16はまた、GPS信号に含まれる時
刻情報(IPPS情報)も取込んで前記した各情報に同期情
報を付加する機能も有しており、これにより前記バック
ホウ2の作動姿A、施工前の海底地形Cおよび施工中の
出来形Dはより正確に画面表示されるようになる。な
お、バックホウ2の操作室5内のモニタ17には、この
集中管理装置16の表示画面と同じものが表示される。
【0012】以下、上記のように構成したバックホウ台
船による海底法面Bの均しを行う際の施工管理方法につ
いて、図4のフローチャートも参照して説明する。バッ
クホウ2は、そのブーム7の中心が船中心と一致するよ
うに台船1の船首側に位置決めされており、したがっ
て、前記第1ソナー27の走査線上に沿ってそのバケッ
ト9を移動させることができるになっている。施工に際
しては、2台のGPS受信機23,24とデータ受信機
26とを含むGPS測位システムを利用して、台船1
を、海底法面Bに対する所定位置に誘導し、スパッド3
およびアンカー用ワイヤ4を操作して台船1を位置決め
固定する。
【0013】集中管理装置16は、上記台船1の位置決
め固定の完了により、先ずGPS信号に含まれる時刻情
報を取込み、自体のパソコン時刻を同期させる(ステッ
プS1、S2)。次に、GPS測位システム用受信装置
11から船位置および船向情報を、船体動揺計測装置1
4から動揺情報を、海底地形計測装置12内の第1ソナ
ー27から水深情報をそれぞれ取込み(ステップS3、
S4,S5、S6)、これら取込んだデータに前記GP
Sの時刻情報を付加して、同期データ検索および補間計
算を行う(ステップS7)。その後、台船1の基本船位
置および船向の計算、バックホウ2の基本姿勢の計算お
よび海底の基本断面形状(海底地形)の計算を行い(ス
テップS8、S9、S10)、さらにこれら計算値に前
記動揺情報に基づく補正値を付加してバックホウ2の作
動姿A、計画海底地形(断面形状)B、施工前の海底地
形(断面形状)Cを求め(ステップS11)、これらを
集中管理装置16およびバックホウ2の操作室5内のモ
ニタ17に画面表示する(ステップS12)。
【0014】上記ステップS1〜S12は、一定時間ご
と(例えば、1〜3秒ごと)に繰返され、これにより集
中管理装置16およびモニタ17の表示画面は前記時間
ごとに更新される。この時、ステップS6での水深情報
の取込みを、一時的に海底地形計測装置12内の第2ソ
ナー28に切替える。すると、現在の施工対象に隣接す
る海底地形(断面地形)が画面表示され、この表示画面
は、サブ画面に保存される。バックホウ2の操作者は、
操作室5のモニタ17の表示画面を見ながら、バックホ
ウ2を操作し、そのバケット9の先端を海底法面Bの上
部から下部側へ斜め下方へ移動させ、該海底法面B上の
均しを行う。このバックホウ2の作動姿Aは、図3に示
したように集中管理装置16およびモニタ17にリアル
タイムに表示され、これと同時に施工中の出来形Dも画
面表示される。したがって、操作者は、この出来形Dを
計画海底地形Cと比較しながら、必要であれば、バック
ホウ2のバケット9を戻して均し作業を繰返し、順次そ
の作業範囲を海底法面Bの下部側へ移動させ、これによ
り一つの施工対象域(施工ライン)に対する均し作業は
完了する。なお、この時、隣接する海底地形をサブ画面
で参照しながら、表層部の崩落程度を予想し、適宜均し
の深さを調整する。その後は、再びGPS測位システム
を利用して、台船1を次の施工対象域に移動させ、以
降、前記データ処理および作業を繰返し行って、施工範
囲を次第に拡大していく。
【0015】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、請求項1
に記載の第1の発明によれば、バックホウの動きを邪魔
することなくスキャニングソナーを利用して随時海底地
形を把握することができるので、施工中の出来形も画面
表示することが可能になり、施工能率の向上に大きく寄
与するものとなる。また、請求項2に記載の第2の発明
によれば、上記第1の発明の効果に加え、GPS測位シ
ステムの利用により船位置を高精度に測定できるので、
バックホウの先端位置も国家座標系の中で高精度に把握
でき、画面表示されるバックホウの先端位置と計画海底
地形との間のずれを解消できて、施工精度の向上に大き
く寄与するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る施工管理方法の対象であるバック
ホウ台船を模式的に示す斜視図である。
【図2】本バックホウ台船の施工管理方法を実行する装
置の構造を示す系統図である。
【図3】本施工管理方法における画面表示の状況を示す
模式図である。
【図4】本施工管理方法におけるデータ処理の流れを示
すフローチャートである。
【符号の説明】
1 台船 2 バックホウ 11 GPS測位システム用受信装置 12 海底地形計測装置 13 バックホウ動作計測装置 14 船体動揺計測装置 16 集中管理装置 17 操作用モニタ 21,22 GPSアンテナ 25 データ受信アンテナ 27,28 スキャニングソナー 30 ストロークセンサ 32 ピッチ・ロール計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 晋司 東京都千代田区神田錦町3丁目7番1号 株式会社トマック内 (72)発明者 杉本 篤史 東京都千代田区神田錦町3丁目7番1号 株式会社トマック内 Fターム(参考) 2D003 AA06 AB04 BA04 BA06 BB10 DB04 DB05 FA02 2D045 AA04 BA01 BA02 CA02 CA36

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 台船上のバックホウを操作して水中施工
    を行うバックホウ台船の施工管理方法において、スキャ
    ニングソナーにより水深情報を随時取込んで、前記バッ
    クホウの作動状態を計画海底地形、施工前の海底地形お
    よび施工中の出来形と重ねてリアルタイムに画面表示す
    ることを特徴とするバックホウ台船の施工管理方法。
  2. 【請求項2】 台船上のバックホウを操作して水中施工
    を行うバックホウ台船の施工管理方法において、GPS
    測位システムにより求めた船位置および船向情報と、ス
    キャニングソナーにより求めた水深情報と、ストローク
    センサまたは回転角度センサにより求めたバックホウの
    姿勢情報と、ピッチ・ロール計等により求めた台船の動
    揺情報とを取込んでデータ処理および画像処理を行い、
    前記バックホウの作動状態を計画海底地形、施工前の海
    底地形および施工中の出来形と重ねてリアルタイムに画
    面表示することを特徴とするバックホウ台船の施工管理
    方法。
  3. 【請求項3】 船位置および船向情報と、水深情報と、
    バックホウの姿勢情報と台船の動揺情報とをGPS信号
    に含まれる時刻に同期させてデータ処理および画像処理
    を行うことを特徴とする請求項2に記載のバックホウ台
    船の施工管理方法。
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