JP2005136644A - 探索システム - Google Patents

Abstract

【課題】 狭隘かつ危険の伴う現場の情報を遠隔地に送信するとともに、現場の作業者と遠隔地にいる指示者との間で工事に関する情報のやり取りを行う。
【解決手段】 探索器１４の先端部に設けられたＣＣＤカメラ１４３が照明ランプ１４５で照らされた探索対象を撮影して画像信号を生成し、ヘッドセット１２が作業者の発した音声を集音して音声信号を生成する。伝送装置１０が画像信号と音声信号とを多重化し、多重化された信号を伝送装置２０へ送信する。次に、伝送装置２０が伝送装置１０から送信された多重化信号を受信し、モニタ装置２３が画像を表示し、ヘッドセット２２が音声を出力する。そして、ヘッドセット２２が指示者の発した音声を集音して音声信号を生成し、伝送装置２０が音声信号を伝送装置１０宛で送信する。そして、伝送装置１０が伝送装置２０から送信された音声信号を受信し、ヘッドセット１２が音声を出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、現場の状況を撮影して得られた画像を遠隔地へ送信し、現場と遠隔地との間で双方向通話を行う技術に関する。

近年、光ファイバー等の技術を用いた高速通信の需要が高まり、通信設備関連の工事件数が増加している。光ファイバー等の通信ケーブルは、都市部では下水管、洞道等に敷設されることが多い。このような場所で敷設作業を行うためには、マンホールから下水管や洞道に進入することが必要となる。ところが、マンホールは、雨水等の水がたまっていたり、酸欠状態あるいは一酸化炭素等の有毒ガスがたまった状態になっていることが多いため、マンホール作業を行う前に、水抜き、換気、酸欠センサの設置といった作業を行うことが必要となる。
ところで、これらの現場では、通信ケーブルの増設が頻繁に行われるため、短期間のうちに内部の状況が変化する。しかも、複数の工事業者が入れ代わり立ち代わり作業を行うため、現場の図面の統一的な管理が行われにくいという事情があり、工事の際に常に最新の図面を入手できるとは限らない。そのため、実際にマンホールに進入してみると、内部の状況が図面に書かれているものと異なっていたり、工事が必要なのは別のマンホールだったということが起こり得る。このような場合には、前述した水抜き、換気、酸欠センサ設置といった作業に費やされた時間が無駄になる。

工事現場の状況を監視あるいは記録するための技術が提案されている（例えば、特許文献１および２）。特許文献１に記載の技術は、無線カメラを用いた建設現場のモニタリングシステムであり、低コストで、かつ、カメラの移設が簡単なシステムの提供を目的としている。特許文献２に記載の技術では、監視カメラで撮影された画像をインターネット経由で受信することによって遠隔地からの建設現場の監視を可能とし、さらに画像処理によって画像から状況変化を抽出するシステムの提供を目的としている。
特開平６−３２６８９９号公報 特開平１１−２６６４８７号公報

しかしながら、特許文献１および２の技術では、カメラを現場に常時設置しておく必要があるから、マンホールのような狭隘な現場ではカメラが作業の邪魔になる。また、上述したような現場においては、作業前に内部の状況を把握することができればよいのであるから、常時カメラを設置しておく必要はない。
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、狭隘で、かつ、危険の伴う現場の情報を遠隔地に送信するとともに、現場の作業者と遠隔地にいる指示者との間で工事に関する情報のやり取りを行うことのできる技術の提供を目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明は、探索装置と監視装置とを有し、前記探索装置は、把持棒と、前記把持棒の先端部に設けられ、探索対象を撮影して該探索対象の画像を表す画像信号を生成する撮影手段と、前記探索対象を照らす照明手段と、音声を集音して該音声を表す音声信号を生成する集音手段と、前記撮影手段で生成された画像信号に基づいて画像を表示する表示手段と、前記撮影手段で生成された画像信号と前記集音手段で生成された音声信号とを多重化し、多重化によって得られた多重化信号を前記監視装置へ送信する送信手段と、前記監視装置から送信された音声信号を受信する受信手段と、前記受信手段で受信された音声信号に基づいて音声を出力する放音手段とを有し、前記監視装置は、前記探索装置から送信された多重化信号を受信し、該多重化信号を画像信号と音声信号とに分離する分離手段と、前記分離手段で分離された画像信号に基づいて画像を表示する表示手段と、前記分離手段で分離された音声信号に基づいて音声を出力する放音手段と、音声を集音して該音声を表す音声信号を生成する集音手段と、前記集音手段で生成された音声信号を前記探索装置宛で送信する送信手段とを有することを特徴とする探索システムを提供する。

本発明によれば、まず、探索装置において、把持棒の先端部に設けられた撮影手段が、照明手段で照らされた探索対象を撮影して該探索対象の画像を表す画像信号を生成し、集音手段が、音声を集音して該音声を表す音声信号を生成する。さらに、表示手段が、前記撮影手段で生成された画像信号に基づいて画像を表示し、送信手段が、前記撮影手段で生成された画像信号と前記集音手段で生成された音声信号とを多重化し、多重化によって得られた多重化信号を監視装置へ送信する。
次に、監視装置において、分離手段が、前記探索装置から送信された多重化信号を受信し、該多重化信号を画像信号と音声信号とに分離し、表示手段が、前記分離手段で分離された画像信号に基づいて画像を表示し、放音手段が、前記分離手段で分離された音声信号に基づいて音声を出力する。そして、集音手段が、音声を集音して音声を表す音声信号を生成し、送信手段が、前記集音手段で生成された音声信号を前記探索装置宛で送信する。
そして、探索装置において、受信手段が、前記監視装置から送信された音声信号を受信し、放音手段が、前記受信手段で受信された音声信号に基づいて音声を出力する。

本発明によれば、狭隘で、かつ、危険の伴う現場の情報を収集して遠隔地に送信するとともに、現場の作業者と遠隔地にいる指示者との間で工事に関する情報の送受信を行うことが可能となる。濁った水がたまっている現場でも、水抜きを行うことなく内部を探索することができる。また、酸欠状態であったり一酸化炭素等の有毒ガスがたまっているような現場であっても、換気を行うことなく内部を探索することができる。また、探索箇所の内部に人間が進入する必要がないので、安全に探索作業を行うことが可能となる。また、画像および音声を多重化して伝送するため、通信回線は１回線でよい。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
［第１実施形態］
図１は、本実施形態にかかる探索システムの構成を示す図である。ここで現場とは、例えば通信ケーブル敷設工事の対象管路（下水管、洞道など）への入口であるマンホールである。なお、本システムは、マンホールに限らず、例えば建物の天井裏、床下、換気ダクトなどの狭隘な箇所、災害現場における瓦礫の山のような危険の伴う場所などにおいて使用しても好適である。監視局には指示者が居り、指示者は探索システムを用いて現場からの情報を入手し、あるいは現場の作業者に指示を与える。現場と監視局には、ともに伝送装置が備えられている。これ以降の説明では、現場に備えられている伝送装置を伝送装置１０、監視局に備えられている伝送装置を伝送装置２０と呼ぶ。両者を区別する必要のないときには単に伝送装置１と呼ぶ。

伝送装置１は、画像と音声を多重化して伝送する機能を有している。伝送装置１は、画像入力端子１０１、画像出力端子１０２、ヘッドセット端子１０３、ＰＣ（Personal Computer）カードスロット１０４を備えている。画像入力端子１０１は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラを接続して、ＣＣＤカメラから送られた画像信号を入力するための端子である。本実施形態においては、後述する探索器１４からの画像信号を現場の伝送装置１０に入力する。画像出力端子１０２は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等のモニタ装置２３を接続して、画像信号をモニタ装置２３に出力するための端子である。ヘッドセット端子１０３は、マイクロホンとスピーカを備えたヘッドセット１２、２２を接続することができ、操作者に装着されたヘッドセット１２、２２との間で音声の入出力を行うための端子である。

ＰＣカードスロット１０４には、ＩＭＴ−２０００（International Mobile Telecommunications-2000）、ＰＤＣ（Personal Digital Cellular）、ＰＨＳ（Personal Handyphone System、登録商標）等の通信方式により移動通信を行うためのＰＣカード１１、２１を挿入することができ、伝送装置１は、このＰＣカード１１、２２を介して移動通信網ＭＮ経由で無線通信を行うことが可能となっている。また、伝送装置１は、モデムを介した有線通信網経由での通信、あるいは、衛星電話網経由での通信を行うことも可能である。また、ヘッドセットではなく、マイクロホンとスピーカを用いて、集音および放音を行うこととしてもよい。

伝送装置１は、画像入力端子１０１から入力された画像信号とヘッドセット端子１０３から入力された音声信号とを多重化して伝送する機能を有する。また、画像信号と音声信号とが多重化された信号を受信して、この信号を画像信号と音声信号に分離し、画像信号を画像出力端子１０２からモニタ装置２３に、音声信号をヘッドセット端子１０３からヘッドセット１２，２２に出力することができる。これによって、遠隔地間で動画と音声を互いに送受信することができ、テレビ電話と同様に、相手側から送られてきた動画を見ながら会話をすることが可能となっている。
また、伝送装置１は、ＰＣを接続し、ＰＣで作成されたデータを入力して送信することや、受信した画像や音声をＰＣに送ることが可能である。

現場の伝送装置１０には、コントロールボックス１３を介して探索器１４が接続されている。本実施形態における探索器１４およびコントロールボックス１３は、例えば、特許第３０４０３５１号公報で開示されているものと同様の構成を有している。図２を用いて、探索器１４およびコントロールボックス１３について説明する。探索器１４は、伸縮自在で中空の把持棒１４１、把持棒の先端に取り付けられた可撓性を有する中空チューブ１４２、中空チューブ１４２の先端に取り付けられた筐体１４０および筐体１４０に収納されたＣＣＤカメラ１４３を主な構成要素としている。ＣＣＤカメラ１４３の接続ケーブル１４４は中空チューブ１４２および把持棒１４１の内部を通して把持棒１４１の他端から引き出され、コントロールボックス１３に接続されている。把持棒１４１の長手方向には探索器の先端からの距離を表す目盛が書き込まれており、探索器１４の先端が位置しているおおよその深さを知ることができる。コントロールボックス１３は、ＣＣＤカメラ１４３から入力された画像を表示するためのモニタ画面１３１を備えており、探索器１４から入力された画像を表示することができる。また、コントロールボックス１３は、電源（図示省略）を備えており、探索器１４に電力を供給する。さらに、ＣＣＤカメラ１４３には照明ランプ１４５が併設されており、撮像対象を照らすことができる。ＣＣＤカメラ１４３には、広角レンズが取り付けられており、広角度の撮影が可能となっている。伝送装置１０にはヘッドセット１２が接続されており、監視局の伝送装置２０との間で音声の送受信を行うことができる。

なお、カメラの形態は上述の例に限るものではなく、遠隔操作による首振り機構を備えた首振りカメラ、双曲面ミラーを用いた全方位カメラ等を備えることとしてもよい。また、照明ランプ１４５の代わりに、探索器１４と別体の照明棒を用いることとしてもよい。また、コントロールボックス１３と伝送装置１０を一体とした構成としてもよい。

監視局の伝送装置２０には、モニタ装置２３が接続されており、伝送装置２０から送られた画像を受信して、モニタ装置２３に画像を表示させることができる。また、伝送装置２０にはヘッドセット２２が接続されており、現場の伝送装置１０との間で音声の送受信を行うことができる。
なお、上述の伝送装置１０、ＰＣカード１１、ヘッドセット１２、コントロールボックス１３および探索器１４は、特許請求の範囲における探索装置に相当する。また、伝送装置２０、ＰＣカード２１、ヘッドセット２２およびモニタ装置２３は、特許請求の範囲における監視装置に相当する。

上記の構成による探索システムの使用例について説明する、伝送装置１０、２０およびコントロールボックス１３、モニタ装置２３には電源が投入されており、伝送装置１０と伝送装置２０との間で通信回線が接続されているものとする。まず、作業者は、マンホールの蓋を開け、探索器１４の先端をマンホール内に挿入する。探索器が広角レンズを備えていることにより、鉛直下方のみならず、マンホールの側壁の状況も撮影できる。このとき、マンホール内に濁った水がたまっていたとしても、照明ランプ１４５によってマンホールの壁面が照らされているため、壁面の状況が撮影できる。撮影された画像は、コントロールボックス１３を介して伝送装置１０に送られ、伝送装置１０によって監視局の伝送装置２０に送信される。また、作業者が現場の状況を報告、あるいは、指示者からの指示を要求する声がヘッドセット１２のマイクロホンで集音され、画像と多重化されて監視局の伝送装置２０に送信される。

現場から送られた画像と音声は伝送装置２０で受信され、モニタ装置２３により画像が表示され、指示者のヘッドセット２２のスピーカにより作業者の音声が放音される。指示者は、現場から送られた画像と音声によって現場の状況を把握し、必要な指示を口頭で発する。指示者の声はヘッドセット２２のマイクロホンで集音され、伝送装置２０から伝送装置１０に送られる。この音声は伝送装置１０で受信され、作業者のヘッドセット１２のスピーカにより放音される。これによって、作業者は指示者からの指示を受けることができる。

なお、探索器１４先端の筐体１４０にマイクロホンおよびスピーカを設ける構成（図示省略）としてもよい。例えば、上述の使用例のようにしてマンホール内の状況が把握され、そのマンホール内で作業を行うことになった場合には、排水あるいは換気を行った後、作業者がマンホール内に進入して酸欠センサを設置する。そして、通信ケーブルの敷設等の作業を行うことになる。このとき、先端にマイクロホンおよびスピーカを備えた探索器１４をマンホール内に挿入することにより、マンホール内で作業を行っている作業者の声を集音し、その声を地上の作業者がヘッドセット１２で聞くことができる。さらに、地上の作業者の声をヘッドセット１２で集音し、マンホール内の作業者が探索器１４に設けられたスピーカを介してその声を聞くことができる。このようにして、地上の作業者とマンホール内の作業者との間で、作業に必要な情報のやりとりができる。

また、探索器１４で集音した作業者の声を、伝送装置１０を用いて画像と多重化し、監視局の伝送装置２０に送信する一方、伝送装置２０により画像と多重化されて送信された指示者の声を伝送装置１０で分離し、探索器１４に設けられたスピーカから放音するようにしてもよい。このようにすれば、監視局の指示者とマンホール内の作業者との間で、直接、情報をやり取りすることができる。また、探索器１４およびヘッドセット１２で集音された音声を伝送装置１０で画像と多重化して伝送装置２０に送信する一方、伝送装置２０から送信された音声を探索器１４およびヘッドセット１２で放音するようにすれば、マンホール内と地上と監視局の３者間で情報のやり取りを行いながらマンホール内での作業を行うことができるようになる。

以上、説明したように、本発明によれば、狭隘で、かつ、危険の伴う現場の情報を収集して遠隔地に送信とともに、現場の作業者と遠隔地にいる指示者との間で工事に関する情報の送受信を行うことが可能となる。濁った水がたまっている現場でも、水抜きを行うことなく内部を探索することができる。また、酸欠状態であったり一酸化炭素等の有毒ガスがたまっているような現場であっても、換気を行うことなく内部を探索することができる。また、探索箇所の内部に人間が進入する必要がないので、安全に探索作業を行うことが可能となる。また、画像および音声を多重化して伝送するため、通信回線は１回線でよい。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態は、第１実施形態で示した構成に加えて、探索器１４にガスセンサ１４６を備えた構成となっている。図３は本実施形態にかかる探索システムを示す図である。マンホール内にたまっている水の水面以上の空間には一酸化炭素等の有毒ガスがたまっている場合がある。水抜き後のマンホールも同様である。このような場合、マンホール内を換気して、有毒ガスを排出することが必要となる。このガスセンサ１４６は、有毒ガスの濃度を計測することができ、ＣＣＤカメラと同様に中空チューブの先端部に取り付けられている。ガスセンサ１４６で計測されたガスの濃度データは、コントロールボックス１３の画面上に表示される。さらに、濃度データは、伝送装置１０によって画像信号および音声信号と多重化され、監視局の伝送装置２０に送られる。作業者は、濃度データに基づいて、換気の要否を判断する。あるいは、伝送装置２０によって受信された濃度データに基づいて、指示者が換気の要否の判断を行い、作業者に指示を送ってもよい。

以上のように、本実施形態によれば、作業者あるいは指示者がマンホール内の換気の要否を判断することができる。
また、センサで計測する対象は酸素の濃度であってもよい。これによって、マンホール内が酸欠状態であるか否かを知ることができる。また、温度、湿度、照度、電界強度、放射線量等を測定するためのセンサを設けることとしてもよい。これによって、作業に危険を伴う場所であっても、危険を回避しつつ、その場所に関する情報を取得することができる。
また、センサを制御するための制御データを伝送装置２０により画像信号および音声信号と多重化して現場の伝送装置１０に送信し、伝送装置１０で分離した制御信号をセンサに送信するようにしてもよい。これによって、センサを監視局から遠隔操作することが可能となる。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態は、第１実施形態で示した構成に加えて、コントロールボックス１３のモニタ画面１３１に工事現場の地図情報を表示させる構成となっている。図４は本実施形態にかかる探索システムを示す図である。探索器１４の把持棒１４１にはＧＰＳ（Global Positioning System）受信機１５が設けられている。監視局の伝送装置２０には、ＰＣ２４が接続されている。このＰＣ２４には、ＧＰＳ受信機で受信されたＧＰＳ信号を用いてＧＰＳ受信機の位置を計算し、その位置をＧＩＳ（Geographical Information System）の地図上に表示させる地図情報プログラムが備えられている。ＧＰＳ受信機１５によって受信されたＧＰＳ信号は、コントロールボックス１３を介して伝送装置１０に入力され、入力されたＧＰＳ信号は、画像および音声と多重化されて伝送装置２０に送信される。伝送装置２０で受信されたＧＰＳ信号はＰＣ２４に入力され、地図情報プログラムによりＧＰＳ受信機１５の位置が算出される。算出された位置はＰＣ２４のディスプレイに地図と重ね合わせて表示される。また、この地図には、工事対象であるマンホールの位置も表示されている。伝送装置２０は、この画像を指示者の音声と多重化して伝送装置１０に送信する。現場の作業者は、監視局から送られてきた地図情報をコントロールボックス１３のモニタ画面１３１に表示させる。これによって、指示者および作業者は、その時点の探索位置が工事対象のマンホールであるかどうかを判断することができる。

なお、現場から送られてきたマンホール内の画像を、位置情報と対応付けてデータベース化することとしてもよい。また、ＰＣカード１１は移動通信網ＭＮによって位置登録が行われているから、移動通信網ＭＮに設置された位置算出機能を備えたサーバ装置によってＰＣカード１１の位置を算出し、算出された位置を表す位置情報を伝送装置２０に送信するようにしてもよい。
以上のように、本実施形態によれば、作業者に工事対象の正確な位置を知らせることができる。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態は、第２実施形態の構成に加えて、ビデオカメラ１６とデータロガー１７を備えたものである。図５は本実施形態にかかる探索システムを示す図である。ビデオカメラ１６は外部入出力端子を備えており、コントロールボックス１３を介して探索器１４からの画像信号を入力して磁気テープに記録し、また、磁気テープに記録した画像信号を伝送装置１０に出力することができる。データロガー１７は、ガスセンサ１４６によって計測された濃度データをコントロールボックス１３を介して蓄積し、蓄積された濃度データを伝送装置１０に出力することができる。

このように構成された探索システムを用いれば、工事現場が移動通信の通信圏外である場合であっても、現場で撮影した画像をビデオカメラ１６に蓄積し、あるいは、ガスの濃度データをデータロガー１７に蓄積しておき、通信圏内に移動した後、この画像と濃度データを監視局の伝送装置２０に送信することができる。そして、指示者はこの画像と濃度データに基づいて、必要な指示を作業者に与えることができる。指示を受けた作業者は、再び現場に戻り、指示に従って作業を行うことができる。
また、監視局の伝送装置にＰＣ２４を接続しておき、現場から送信された画像および濃度データをＰＣ２４に格納するようにしてもよい。
以上のように、本実施形態によれば、工事現場が移動通信の通信圏外である場合でも、監視局との間で工事に必要な情報のやり取りを行うことができる。

本発明の第１実施形態に係る探索システムを示す図である。 探索器を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る探索システムを示す図である。 本発明の第３実施形態に係る探索システムを示す図である。 本発明の第４実施形態に係る探索システムを示す図である。

符号の説明

１、１０、２０…伝送装置、１１、２１…ＰＣカード、１２、２２…ヘッドセット、１３…コントロールボックス、１３１…モニタ画面、１４…探索器、１４０…筐体、１４１…把持棒、１４２…中空チューブ、１４３…ＣＣＤカメラ、１４４…接続ケーブル、１４５…照明ランプ、ＭＮ…移動通信網。

Claims (3)

1. 探索装置と監視装置とを有し、
   前記探索装置は、
   伸縮自在な把持棒と、
   前記把持棒の先端部に設けられ、探索対象を撮影して該探索対象の画像を表す画像信号を生成する撮影手段と、
   前記探索対象を照らす照明手段と、
   音声を集音して該音声を表す音声信号を生成する集音手段と、
   前記撮影手段で生成された画像信号に基づいて画像を表示する表示手段と、
   前記撮影手段で生成された画像信号と前記集音手段で生成された音声信号とを多重化し、多重化によって得られた多重化信号を前記監視装置へ送信する送信手段と、
   前記監視装置から送信された音声信号を受信する受信手段と、
   前記受信手段で受信された音声信号に基づいて音声を出力する放音手段と
   を有し、
   前記監視装置は、
   前記探索装置から送信された多重化信号を受信し、該多重化信号を画像信号と音声信号とに分離する分離手段と、
   前記分離手段で分離された画像信号に基づいて画像を表示する表示手段と、
   前記分離手段で分離された音声信号に基づいて音声を出力する放音手段と、
   音声を集音して該音声を表す音声信号を生成する集音手段と、
   前記集音手段で生成された音声信号を前記探索装置宛で送信する送信手段と
   を有する
   ことを特徴とする探索システム。
2. 前記探索装置は、
   前記把持棒の先端部に設けられ、探索対象の状態を表す情報を収集するセンサと、
   前記撮影手段で生成された画像信号と前記集音手段で生成された音声信号と前記センサで収集された情報とを多重化し、多重化によって得られた多重化信号を前記監視装置へ送信する送信手段と
   を有し、
   前記監視装置は、
   前記探索装置から送信された多重化信号を受信し、該多重化信号を画像信号と音声信号と探索対象の状態を表す情報とに分離する分離手段と、
   前記分離手段により分離された探索対象の状態を表す情報を出力する出力手段と
   を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の探索システム。
3. 前記探索装置は、
   探索対象の位置を表す位置情報を取得する位置情報取得手段と、
   前記撮影手段で生成された画像信号と前記集音手段で生成された音声信号と前記位置情報取得手段で取得された位置情報とを多重化し、多重化によって得られた多重化信号を前記監視装置へ送信する送信手段と
   を有し、
   前記監視装置は、
   前記探索装置から送信された多重化信号を受信し、該多重化信号を画像信号と音声信号と位置情報とに分離する分離手段と、
   地図データを記憶する記憶手段と、
   前記分離手段により分離された位置情報を用いて、前記探索装置の位置を前記地図データで表される地図上に表示する位置表示手段と
   を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の探索システム。

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