JP2007145518A - 電線接触回避装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 障害物の有無に関係なく、立設変位体と電線との離隔距離を的確に把握することができ、また、気象条件によって変動し得る電線の位置を考慮して立設変位体と電線との接触を回避する電線接触回避装置を提供する。
【解決手段】 立設変位体の頂部に設けられて水平座標及び地上からの高さを含む立設変位体の位置情報を計測する位置計測装置７と、電線の任意箇所の地上高を測定する電線地上高測定装置６と、立設変位体が位置する鉄塔径間内の任意点における電線の弛度を演算すると共に所定の気象条件下における電線の変位領域を演算する電線位置情報演算装置１１と、警報を発信可能な状況表示装置９とを備える。立設変位体の位置情報、測定された電線の任意の箇所の地上高、及び電線の弛度及び変位領域に少なくとも基づき、立設変位体と電線とがとり得る最短離隔距離を演算し、この最短離隔距離が危険範囲内であれば状況表示装置９を介して警報を発信させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、クレーンのジブや成長する樹木等のように変位する立設体（立設変位体）が電線に接近した場合に警報を発して電線との接触回避を図るために利用される電線接触回避装置に関し、より具体的には、気象条件によって変位し得る電線との接触を回避するために有用な電線接触回避装置に関する。

従来、クレーンジブ等が電線に接近した場合に警報を発するようにした装置としては、下記する特許文献１乃至４が公知となっている。
このうち、特許文献１に示された技術は、重機の一部（ブームの先端）に発光装置を取り付け、空間的監視区域を含む２箇所に設置した受光装置で発光装置からの光の受光方向を検出し、各受光装置で検出した受光方向より重機の位置を計算して予め設定した警戒区域と比較し、この区域内であった場合に警報を発するようにしたものである。

また、特許文献２に示された技術は、クレーンのジブの先端とクレーンが位置する両側のそれぞれの鉄塔にミラーを取り付け、クレーンの作業範囲を直線で見える位置に、前記ミラーを臨み、ミラーの動きを自動追尾する自動追尾計測機を配置し、鉄塔に設けたミラーにより基準点を固定して計測する方法と、クレーンのジブの先端に設置されたミラーにより監視対象物であるクレーンのジブの動きを連続的に計測する方法とを組み合わせ、比較演算によって警報等を出力させるようにしたものである。

特許文献３に示された技術は、テレビカメラを複数台設置し、それぞれ同一目標物であるクレーンを異なった角度から撮影し、各テレビカメラの画像信号に基づき、画像解析装置から出力される各判別信号をＡＮＤ回路を経て出力するようにしたもので、クレーンが送電線に一定以上近づかないようにテレビカメラと画像解析装置とを用いて監視するようにしたものである。

特許文献４に記載された技術は、テレビカメラ群により、クレーンや電線位置を画像処理することで、画像の設定した範囲内にクレーンジブが入った場合に警報を発するようにしたもので、特に、電線が風等で振れた時に電線の動きをクレーンジブの動きと見誤って誤動作しないように送電線の近傍空間に三次元不感帯を設定し、この三次元不感帯に物体が存在しても警報を発しないようにしたものである。
特開平５−３５９８６号公報 特開平１０−１４３７８０号公報 特開平５−１３７１４２号公報 特開平７−２８９８５号公報

しかしながら、特許文献１の構成においては、発光装置と受光装置との間に障害物があるような場合には、受光方向を特定できなくなり、電線の接近監視を行うことができなくなる不都合がある。また、特許文献２の構成においても、設置されたミラーが見える位置に自動追尾計測機を配置する必要があり、こらの間に障害物が存在する場合は、作業監視が行えなくなる不都合がある。

さらに、特許文献３及び４に示される構成においては、クレーンなどの目的物をテレビカメラなどにより監視するものであるが、カメラとクレーンとの間に障害物が存在し、この障害物を避けるようにカメラを設置することが困難である場合には、利用することができない不都合がある。

このように、従来の装置にあっては、光学機器や自動追尾計測機、テレビカメラなどを、目的物が見える位置に配置する必要があり、こらの間に障害物が已む無く存在するような場合には、作業監視に支障をきたすものであった。また、いずれの構成もクレーンジブが電線に接近した場合に警報を発する点で共通しているが、特許文献１〜３においては、静止状態にある電線との離隔を考慮して電線との接触の危険の有無を判定するものであるため、風速等の気象条件によって電線の横揺れ等が発生する場合には、立設変位体と電線との接触が懸念される。

この点、特許文献４では、電線の揺れを考慮しているが、不感帯を設けて対応しているので、クレーンジブが何らかの都合でこの不感帯に入った場合には警報が発せられなくなる。このような場合に、電線の動きを捉えてクレーンジブを動作させることも考えられるが、クレーンジブを素早く動作させることは困難であり、クレーンジブと電線とが接触する可能性を回避し難い。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、障害物の有無に関係なく、立設変位体と電線との離隔距離を的確に把握することができ、また、気象条件によって変動し得る電線の位置を考慮して立設変位体と電線との接触を回避することが可能な電線接触回避装置を提供することを主たる課題としている。

上記課題を達成するために、本発明に係る電線接触回避装置は、立設変位体の頂部又はその近傍に設けられて水平座標及び地上からの高さを含む立設変位体の位置情報を計測する位置計測装置と、前記立設変位体が位置する鉄塔径間内の任意点における電線の地上高を測定する電線地上高測定装置と、前記立設変位体が位置する鉄塔径間内の前記任意点における電線の弛度を演算すると共に所定の気象条件下における電線の変位領域を演算する電線位置情報演算装置と、警報を発信可能な状況表示装置とを備え、前記位置計測装置で計測された立設変位体の位置情報、前記電線地上高測定装置で測定された電線の地上高、及び前記電線位置情報演算装置で演算された電線の弛度及び変位領域に少なくとも基づき、前記立設変位体と電線とがとり得る最短離隔距離を演算する離隔距離演算手段と、前記離隔距離演算手段で演算された最短離隔距離が危険範囲内であるか否かを判定する判定手段と、前記最短離隔距離が危険範囲内であると判定された場合に前記状況表示装置を介して警報を発信させる警報発信手段とを具備することを特徴としている（請求項１）。

したがって、立設変位体の位置情報は、自身の頂部又はその近傍に設けられた位置計測装置によって計測されるので、付近の障害物の有無に関係なく立設変位体の位置情報を取得することができ、また、電線位置情報演算装置は、立設変位体が位置する鉄塔径間内の任意点における電線の弛度を演算すると共に所定の気象条件下における電線の変位領域を演算するので、気象条件に伴う電線の変位が加味され、これら情報や電線地上高測定装置で測定された電線の任意点での地上高を踏まえて立設変位体と電線とがとり得る最短離隔距離が演算され、この最短離隔距離が危険範囲内であれば警報が発せられるので、電線が気象条件に伴って変位するような場合でも立設変位体と電線との接触を回避することが可能となる。
ここで、位置計測装置により計測される水平座標はＧＰＳ信号を受信して得られるものが、また、地上からの高さは赤外線センサで測定して得られるもの等が考えられる（請求項２）。

このような電線接触回避装置を用いる立設変位体は、クレーンのジブであっても（請求項３）、電線近傍の成長過程にある樹木等であってもよい（請求項４）。
また、上述の電線接触回避装置において、最短離隔距離が危険範囲内であると判定された場合に、クレーンジブと電線との接触を確実に回避するために、クレーンジブの動作を停止させる駆動停止手段を更に具備するようにしてもよい（請求項５）。

以上述べたように、本発明に係る電線接触回避装置によれば、立設変位体の近傍に障害物があっても自身の位置情報を得ることができるので、障害物の有無に関係なく立設変位体と電線との離隔距離を的確に把握することができ、立設変位体がクレーンのジブであるような場合には作業監視が行えなくなる不都合がなくなると共に立設変位体と電線との接触を作業現場の状態にかかわらず回避することが可能となる。また、風速等の気象条件によって電線が変位する場合においても、このような動きが加味されて立設変位体と電線とがとり得る最短離隔距離が演算されるので、気象条件によって変動し得る電線の位置を見越して立設変位体と電線との接触を回避することが可能となる。

以下、この発明の最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。

図１において、電線接触回避装置は、例えば、立設変位体としてのクレーン１のジブ１ａが電線２に接触することを回避するための装置として構成され、クレーン１に設けられた各種装置、事業所３に設けられた各種装置、鉄塔４に設けられた現地鉄塔送電線位置情報伝送装置５、及びそれ以外の箇所に設けられてクレーンジブ１ａが位置する鉄塔径間内の任意点での電線２の地上高を測定する電線地上高測定装置６とを有して構成されている。

クレーン１に設けられた各種装置は、クレーンジブ１ａの頂部の水平座標及び地上からの高さを計測するクレーンジブ位置計測装置７と、前記クレーンジブ位置計測装置７で計測されたクレーンジブ１ａの位置情報や電線地上高測定装置６によって測定されたクレーンジブ１ａが位置する鉄塔径間内の任意点における電線２の地上高、後述する電線位置情報演算装置で演算されたクレーンジブ１ａが位置する鉄塔径間内の任意点における電線の弛度及び変位領域に基づきクレーンジブ１ａと電線２とがとり得る最短離隔距離を計算する電線・クレーンジブ離隔距離演算装置８と、警報音等の警報を発信可能な状況表示装置９と、クレーンジブ１ａの動作を停止させるジブ動作停止装置１０を備える。

この例において、クレーンジブ位置計測装置７は、クレーンジブ１ａの頂部に設けられ、クレーンジブ１ａの頂部の水平座標はＧＰＳ信号を受信して取得され、また、クレーンジブ１ａの頂部の地上からの高さは赤外線センサで測定して取得されるようになっている。また、電線・クレ−ンジブ離隔距離演算装置８と状況表示装置９とは、クレーン１の運転席に設けられている。。

事業所３に設けられた各種装置は、予め保有するデータから電線２の弛度を演算すると共にクレーン作業が可能な最大風速時（１０ｍ／ｓｅｃ）での電線２の変位領域を演算する電線位置情報演算装置１１と、電線位置情報演算装置１１で演算された電線位置情報を伝送する電線位置情報伝送装置１２と、前記電線・クレーンジブ離隔計算装置８で計算された計算結果を含むクレーン作業情報を表示させるクレーン作業表示装置１３とを備える。

鉄塔４に設けられた現地鉄塔送電線位置情報伝送装置５は、鉄塔４の頂部に設けられて電線位置情報伝送装置１２を介して伝送された電線位置情報を送電線のＯＰＧＷの光回線を利用してクレーン１に設けられた電線・クレーンジブ離隔距離演算装置８へ伝送するようにしている。

また、電線地上高測定装置６は、光波距離測定装置、トランシット等の光学測量器を所定の箇所に設置し、線路方向やその直角方向から測定点を計測することで、クレーンジブ１ａが位置する鉄塔径間内の最も下に位置する電線の任意点での箇所の地上高を測定する。

以上の電線接触回避装置を用いたクレーンジブ１ａと送電線２との接触回避は、図２に示されるように行われる。
先ず、クレーンジブ１ａの頂部に設けられたクレーンジブ位置計測装置７において、ＧＰＳ信号を受信してクレーンジブ１ａの頂部の水平座標を取得すると共に、赤外線センサによってクレーンジブ１ａの頂部の地上からの高さデータを取得し（Ｓ１０２）、これらクレーンジブ１ａの位置情報をクレーン１の運転席に設けられた電線・クレーンジブ離隔距離演算装置８へ送信する（Ｓ１０４）。

また、電線地上高測定装置６により、クレーンジブ１ａが位置する鉄塔径間内の最も下に架設された電線２の任意の箇所の地上高を測定して地上高測定情報を取得し（Ｓ１０６）、この地上高測定情報を電線・クレーンジブ離隔距離演算装置８に入力又は送信する（Ｓ１０８）。

これに対して、事業所３においては、電線位置情報演算装置１１により、図３に示されるようなクレーンジブ１ａが位置する鉄塔径間内の任意点における電線の弛度βを演算すると共にクレーン作業が可能な最大風速時（１０ｍ／ｓｅｃ）での電線の横揺れによる変位領域（例えば、変位角度γ）を演算し（Ｓ１１０）、これら演算された電線位置情報（クレーンジブが位置する鉄塔径間内の任意点における電線の弛度と電線の変位領域）を電線位置情報伝送装置１２を介して伝送し（Ｓ１１２）、鉄塔頂部に設けられた現地鉄塔電線位置情報伝送装置５を介して送電線のＯＰＧＷの光回線を利用してクレーン１の電線・クレーンジブ離隔距離演算装置８へ伝送する（Ｓ１１４）。

そして、電線・クレーンジブ離隔距離演算装置８においては、クレーンジブ位置計測装置７で計測されたクレーンジブ１ａの位置情報、電線地上高測定装置６で測定された電線の任意点における地上高の測定情報、及び電線位置情報演算装置１１で演算された前記任意点における電線２の位置情報（弛度及び変位領域）の各種情報を取得し（Ｓ１１６）、これら情報に基づき、クレーンジブ１ａと電線２とがとり得る最短離隔距離αを演算し、その結果をクレーン作業表示装置１３に送信する（Ｓ１１８）。クレーン作業表示装置１３は、これを受けて演算結果を含む情報を表示させる（Ｓ１２０）。

また、電線・クレーンジブ離隔距離演算装置８においては、計算された最短離隔距離αが危険範囲内であるか否かが判定され（Ｓ１２２）、危険範囲内でないと判定されれば（ＮＯ）、Ｓ１１６へ戻って引き続き監視を継続させ、危険範囲内であると判定されれば、状況表示装置９を介して警報音等の警報を発信させ（Ｓ１２４）、また、ジブ動作停止装置１０を介してクレーンジブ１ａの動作を停止させる（Ｓ１２６）。
その後、クレーン作業が終了すれば、上述の一連の処理を終え、クレーン作業を引き続き行う場合には、前記Ｓ１１６へ戻って引き続き監視を継続させる（Ｓ１２８）。

したがって、上述した電線接触回避装置を用いてクレーンジブ１ａと電線２との接触回避を行う手法によれば、クレーンジブ１ａの位置情報が、自身の頂部又はその近傍に設けられたクレーンジブ位置計測装置７によって計測されるので、付近の障害物の有無に関係なくクレーンジブ１ａと電線２との離隔距離を的確に把握することができ、作業監視が行えなくなる不都合がなくなる。また、クレーン作業可能な最大風速条件下における電線の横揺れなどの変位が考慮されてクレーンジブ１ａと電線２とがとり得る最短離隔距離が演算され、この最短離隔距離が危険範囲内であれば警報が発せられてクレーンジブ１ａの動作が停止するので、クレーンジブ１ａと電線２との接触を確実に回避することが可能となる。

尚、上述の実施形態においては、気象条件として風速を考慮したが、電線２の変位に影響を与える他の気象条件を考慮してもよく、例えば、電線が伸縮して生じる電線の変位を捉えるために、電線の伸縮に影響を与える気温や天候等を考慮してもよい。

また、上述の構成例においては、立設変位体としてクレーン１のジブ１ａに適用した例を示したが、図４に示されるように、立設変位体として電線２の下方にある成長過程にある樹木２０を想定し、この樹木２０が電線２に接触することを回避するための装置として利用することも可能である。

このような構成においては、クレーンジブ位置計測装置７の代わりに、樹木２０の頂部に樹木２０の水平座標及び地上からの高さを含む樹木２０の位置情報を計測する位置計測装置７’を設け、前記電線・クレーンジブ離隔距離演算装置８を樹木１０と電線２とがとり得る最短離隔距離を計算する装置として、クレーン作業表示装置１３を樹木２０と電線２との離隔距離の計算結果等を表示する装置として用いればよい。このような適用構成においては、ジブ動作停止装置１０は割愛してもよい。

したがって、このような構成においても、樹木２０の位置情報が自身の頂部又はその近傍に設けられた位置計測装置７’によって計測されるので、付近の障害物の有無に関係なく樹木と電線との離隔距離を的確に把握することができ、監視が行えなくなる不都合がなくなる。また、風速等の気象条件によって電線が変位する場合においても、このような電線の動きを見越して樹木２０と電線２とがとり得る最短離隔距離が演算され、この最短離隔距離が危険範囲内であれば警報が発せられるので、これを受けて樹木２０を伐採すること等により、電線２との接触を確実に回避することが可能となる。

図１は、本発明に係る電線接触回避装置の全体構成を示す図である。 図２は、上述の電線接触回避装置を用いた処理フローを示すフローチャートである。 図３は、クレーンのジブと電線との関係を示す図であり、（ａ）は電線の側方から見た図、（ｂ）は電線の軸方向から見た図である。 図４は、樹木と電線との関係を示す図であり、（ａ）は電線の側方から見た図、（ｂ）は電線の軸方向から見た図である。

符号の説明

１ クレーン
１ａ ジブ
２ 電線
６ 電線地上高測定装置
７ クレーンジブ位置計測装置
８ 電線・クレーンジブ離隔距離演算装置
９ 状況表示装置
１０ ジブ動作停止装置
１１ 電線位置情報演算装置
２０ 樹木

Claims (5)

1. 立設変位体の頂部又はその近傍に設けられて水平座標及び地上からの高さを含む立設変位体の位置情報を計測する位置計測装置と、
   前記立設変位体が位置する鉄塔径間内の任意点における電線の地上高を測定する電線地上高測定装置と、
   前記立設変位体が位置する鉄塔径間内の前記任意点における電線の弛度を演算すると共に所定の気象条件下における電線の変位領域を演算する電線位置情報演算装置と、
   警報を発信可能な状況表示装置とを備え、
   前記位置計測装置で計測された立設変位体の位置情報、前記電線地上高測定装置で測定された電線の地上高、及び前記電線位置情報演算装置で演算された電線の弛度及び変位領域に少なくとも基づき、前記立設変位体と電線とがとり得る最短離隔距離を演算する離隔距離演算手段と、
   前記離隔距離演算手段で演算された最短離隔距離が危険範囲内であるか否かを判定する判定手段と、
   前記最短離隔距離が危険範囲内であると判定された場合に前記状況表示装置を介して警報を発信させる警報発信手段と
   を具備することを特徴とする電線接触回避装置。
2. 前記位置計測装置により計測される水平座標はＧＰＳ信号を受信して得られるものであり、地上からの高さは赤外線センサで測定して得られるものであることを特徴とする請求項１記載の電線接触回避装置。
3. 前記立設変位体は、クレーンのジブであることを特徴とする請求項１記載の電線接触回避装置。
4. 前記立設変位体は、電線近傍の樹木であることを特徴とする請求項１記載の電線接触回避装置。
5. 前記最短離隔距離が危険範囲内であると判定された場合に前記クレーンのジブの動作を停止させる駆動停止手段を更に具備することを特徴とする請求項３記載の電線接触回避装置。

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