JP2009159239A - 異常検知支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】大規模な工場や製造所等における作業員の作業時に何らかの非常事態が発生した場合、その事態を即座に検知することが可能な異常検知支援システムを提供する。
【解決手段】作業者が所持する携帯電話１ａと工場内に通信回線を持つＰＨＳ１ｂからなる端末機１が、管理者側の制御装置２に接続されており、該制御装置２において前記端末機１から送られてくる端末情報をもとに作業者の異常発生を検知するようにした異常検知支援システムであって、前記携帯電話１ａには加速度を検知する加速度センサー３を設けるとともに加速度センサー３の情報と閾値との比較から異常発生を検知する異常検知手段と異常発生の信号を前記制御装置に送信する発信手段を設け、制御装置２には携帯電話１ａの位置情報と敷地内に通信回線を持つＰＨＳ１ｂの位置情報とで補完しあって異常発生位置を特定する位置特定手段を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、大規模な工場や製造所、製鉄工場等における作業員の現場作業時に何らかの非常事態が発生した場合、その事態を素早く、かつ正確に検知することが可能な異常検知支援システムに関するものである。

例えば、製鉄工場等の作業現場は敷地面積が広大であり、また危険な作業区間も多数存在している。一方、最近の製鉄工場の作業現場では、オートメーション化が進んで作業員の定員数は減少傾向にあり、また世代交代の影響などもあって、経験の浅い世代にも、より広域かつ迅速な業務遂行が求められる環境となってきている。

このような環境下においては、現場での安全確保は、従来に比べてより確実に行わねばならず、確実な遂行を支援するために現場作業における異常検知支援システムの構築が要求されていた。
このため従来から、特許文献１に示されるように、携帯電話のＧＰＳ機能を利用して位置情報を表示するとともに、突発的な事故等があった場合には当該携帯電話が転倒状態であることを示す表示を行うことにより、作業環境異常の発生を認識するようにしたシステム等が開発され実用に供されている。

しかしながら、従来のシステムは、携帯電話のＧＰＳのみを利用して位置情報を表示するシステムであるため、障害物があって電波の届きにくい場所や、大規模な工場や製鉄所などの建屋内・地下ピット等の電波の届かない場所に作業者がいる場合は、位置情報の表示が不安定になったり、表示自体ができないという現象があり、その間に事故等が発生してもシステム上、異常を検知することはほとんど不可能であるという問題点があった。また、前述のような場所では突発的な事故の発生で作業者自身が負傷等を負っても電波が届きにくくて連絡をすることができない場合もあった。
その他、一般的な携帯電話では、ＧＰＳ機能を利用して緯度、軽度の位置情報は入手できるものの、垂直方向の変位には対応ができないため落下事故等の検出はできないという問題点や、更には、現場においては手袋を着用していたり、手が汚れている場合等が多く、作業者が直接に携帯電話の細かな操作をして異常情報を発信するということは現実的には難しいという問題点もあった。
特開２００３−９２７７７号公報

本発明は上記のような問題点を解決して、現場での作業時に如何なる場所で何らかの非常事態が発生し、かつ作業者が積極的に連絡できない等の状況下にあったとしても、その事態を自動的かつ即座に検知することができ、また従来検知が難しかった落下事故等の検出も行うことができ、また作業者が手袋を着用していたりしても端末機からの発信操作を容易に行うことができ、更には常に正確な位置情報と異常事態情報とを検知することができる異常検知支援システムを提供することを目的として完成されたものである。

上記課題を解決するためになされた本発明の異常検知支援システムは、作業者が所持する携帯電話とＰＨＳからなる端末機が、管理者側の制御装置に接続されており、該制御装置において前記端末機から送られてくる端末情報をもとに作業者の異常発生を検知するようにした異常検知支援システムであって、前記携帯電話には加速度を検知する加速度センサーを設けるとともに加速度センサーの情報と閾値との比較から異常発生を検知する異常検知手段と異常発生の信号を前記制御装置に送信する発信手段を設け、制御装置には携帯電話の位置情報と敷地内に通信回線を持つＰＨＳの位置情報とで補完しあって異常発生位置を特定する位置特定手段を設けたことを特徴とするものである。

また、前記異常検知手段は、加速度センサーの揺れ情報が一定時間閾値以下になった場合、加速度センサーが落下を検知した場合、加速度センサーの傾き情報が閾値以上の時間継続した場合のいずれかに該当する時、作業者の意思とは無関係に、異常発生として検知するものであり、これを請求項２に係る発明とする。

端末機は、作業者の操作により正常信号あるいは異常信号のいずれかを強制的に発信できる発信機能を有するものであることが好ましく、これを請求項３に係る発明とする。

位置特定手段は、屋外では携帯電話のＧＰＳによる位置情報に基づき、また屋内では工場内に通信回線を持つＰＨＳのアンテナ位置情報に基づいて異常発生位置を特定するものであることが好ましく、これを請求項４に係る発明とする。

制御装置は、異常発生を検知した場合に異常発生情報をチームメンバーの端末機に自動的に通知するチーム通知機能を有していることが好ましく、これを請求項５に係る発明とする。

制御装置は、危険区域の入り口に設置されるＩＣタグリーダーと連結されており、作業者がＩＣタグリーダーを通過して危険区域に入場すると、入場信号が制御装置に自動的に送信され、以後は作業者が所持する端末機と制御装置との間で定期的な交信が行えるよう構成されていることが好ましく、これを請求項６に係る発明とする。

請求項１に係る発明では、作業者が所持する携帯電話には作業者の動作を検知する加速度センサーを設けるとともに加速度センサーの情報と閾値との比較から異常発生を検知する異常検知手段と異常発生の発信手段を設け、制御装置には携帯電話の位置情報と工場内に通信回線を持つＰＨＳの位置情報とで補完しあって異常発生位置を特定する位置特定手段を設けたので、現場での一人作業時に如何なる場所で何らかの非常事態が発生し、かつ作業者が積極的に連絡できない等の状況下にあったとしても、その事態を自動的かつ即座に検知することが可能となる。

請求項２に係る発明では、加速度センサーの揺れ情報が一定時間閾値以下になった場合、加速度センサーが落下を検知した場合、加速度センサーの傾き情報が閾値以上の時間継続した場合のいずれかに該当する時、作業者の意思とは無関係に、異常発生として検知するので、従来検知が困難であった作業者の気絶、落下、転倒等の事故の検出も行うことが可能となる。

請求項３に係る発明では、端末機は、作業者の操作により正常信号あるいは異常信号のいずれかを強制的に発信できる発信機能を有するので、作業者から発信された情報を優先させることで信頼性の高い検知システムを得ることができる。

請求項４に係る発明では、位置特定手段は、屋外では携帯電話のＧＰＳによる位置情報に基づき、また屋内では工場内に通信回線を持つＰＨＳのアンテナ位置情報に基づいて異常発生位置を特定するものであるので、２つの情報で補完しつつ精度の高い位置情報を得ることができ、正確な異常発生地点を特定することができる。

請求項５に係る発明では、制御装置は、異常発生を検知した場合に異常発生情報をチームメンバーの端末機に自動的に通知するチーム通知機能を有しているので、異常発生情報が即座にチームメンバーに通知されることとなり、迅速な対応が可能となる。

請求項６に係る発明では、制御装置は、危険区域の入り口に設置されるＩＣタグリーダーと連結されており、作業者がＩＣタグリーダーを通過して危険区域に入場すると、入場信号が制御装置に自動的に送信され、以後は作業者が所持する端末機と制御装置との間で定期的な交信が行えるよう構成されているので、危険区域内における作業者の管理も完全に把握できることとなる。

以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。
本発明に係る異常検知支援システムは、図１の概略ブロック図で示されるように、作業者が所持する端末機１が管理者側の制御装置２に無線通信回線で接続されており、該制御装置２において前記端末機１から送られてくる端末情報をもとに作業者の異常発生を検知するようにしたことを基本とするシステムである。
なお、ここでいう制御装置２とは、いわゆるサーバーのようなコンピュータであって、情報の管理状態がディスプレー上に表示されるとともに、キーボード等からの入力により、各端末機に対して種々の指示情報を発信することが可能な装置である。

前記端末機１は、携帯電話１ａと工場等の敷地内に通信回線を持つPersonal Handy phone System（以下、ＰＨＳと略す）１ｂからなるものであり、また、前記携帯電話１ａには携帯電話１ａに加えられた外力により端末機１に発生する加速度を検知する加速度センサー３と、この加速度センサー３の情報と前記端末機１内に記憶された閾値との比較から異常発生を検知する異常検知手段（図示せず）と異常発生信号の発信手段（図示せず）が内蔵されている。更に、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）等の接触／非接触型で読み書き可能なＩＣタグ手段（図示せず）を備えている。なお、実施形態では端末機１として、携帯電話１ａとＰＨＳ１ｂとから構成されている例を示すが、例えば、携帯電話１ａとＰＨＳ１ｂの両方の機能を備えた１つの端末機で構成した機器を用いてもよい。一方、制御装置２には携帯電話１ａの位置情報とＰＨＳ１ｂの位置情報とで補完しあって異常発生位置を特定する位置特定手段（図示せず）を設けたものとなっている。
即ち、加速度センサー付きの携帯電話１ａから、加速度センサー３で検知した加速度情報（以下、「揺れ情報」とも記載する）から、後述するような作業者の動作に関する異常状態を検知し、この異常情報を制御装置２に向けて常に自動的に発信するようにしたので、現場での作業、特に一人作業時に何らかの非常事態が発生し、かつ作業者が積極的に連絡できない等の状況下にあったとしても、制御装置側においては、その異常発生の事態を自動的かつ即座に検知することができることとなるのである。
なお、実施形態では加速度センサー３が携帯電話１ａに備えられている例を示すが、携帯電話１ａに限らず、ＰＨＳ１ｂに備わっていてもよい。また、上述の通り加速度センサー３は、端末機１に加えられた外力により端末機１に発生する加速度を検知する機能であるが、引力も検知できるものが好ましい。

加速度センサー３が所定の閾値以上で一定のリズムの加速度を検出している場合には、異常検出手段は作業者が普通に動いていると認識し正常状態と判断するのを原則としている。
そして、（ａ）一定時間閾値以下になった場合は、作業者が意識不明になったと判断し、（ｂ）加速度センサーが落下を検知した場合は、作業者が落下したと判断し、（ｃ）加速度センサーの傾き情報（引力を検知している方向）が閾値以上の時間継続した場合は、作業者が転倒したと判断して、前記（ａ）〜（ｃ）のいずれかに該当する時は、作業者の意思とは無関係に、異常発生として検知することとなる。この（ａ）〜（ｃ）は単なる例示であって、その他の状況を異常発生として設定してもよいことは勿論である。
これにより、従来検知が困難であった作業者の気絶、落下、転倒等の事故の検出を、正確に行うことが可能となる。

図２に、端末機１での加速度センサーの情報による動作の概略フロー図の一例を示し、また、図３にこの場合の装置の概略ブロック図を示す。なお、図中の丸付き数字は、フローのステップ番号を示すものである。
ステップ１で稼動制御信号を入力すると、ステップ２でこの制御信号の有無を判別する。信号が無ければステップ３で異常検出手段であるアプリケーションを非有効とし、図２に示されるように、ステップ１で稼動制御信号が入力されるとステップ４でアプリケーションを有効とする。具体的には、敷地内の特に危険な現場等の出入り口にＩＣタグ読み取り装置を設置しておき、作業員が危険現場に出入りする際に端末機１をＩＣタグ読み取り装置にかざしたり、あるいは端末機１へのボタン操作したりする等により、端末機１に対して稼動制御信号が入力される。なお、ここでいうアプリケーションとは、端末機１に格納されたアプリケーションであり、端末機１の各種機能を実行させるものである。作業者が危険現場に入る際にはアプリケーションが有効になり、危険現場から出る際にはアプリケーションは非有効となる。

アプリケーションを有効にした後は、加速度センサーの揺れ情報を基に、ステップ５〜ステップ９のいずれかに該当するか否かを判別する。
ステップ５においては、一定のリズムを検知するか否かを判別する。所定の方向に閾値以上で一定のリズムを検知した場合は、作業者が意図的に正常状態であることを発信したいと判断し、次いで、ステップ１６において携帯電話１ａがＧＰＳ衛星より位置情報を取得後、制御装置２へ正常信号を発信する。一方、一定のリズムを検知できない場合は、再度測定モードに戻る。
また、ステップ６においては、一方向に激しい往復運動を検知するか否かを判別し、検知した場合は作業者が意図的に異常状態であることを発信したいと判断し、検知しない場合は再度測定モードに戻る。
ステップ７においては、一時的に無重力状態となったか否かを判別し、検知した場合は作業者が落下したと判断し、検知しない場合は再度測定モードに戻る。
ステップ８においては、加速度の向きが変わったか否かを判別し、検知した場合は作業者が転倒したと判断し、検知しない場合は再度測定モードに戻る。
ステップ９においては、全方向の加速度が微弱なことを検知するか否かを判別し、検知した場合は作業者が意識を失ったと判断し、検知しない場合は再度測定モードに戻る。

前記ステップ６〜ステップ９において、何らかの異常事態が発生したと判断した場合は、端末機１は画面表示、音、バイブレーション等により、ステップ６〜ステップ９の何れかと判断されたことを作業者に伝える。そして、次のステップ１５において、作業者からのキャンセル動作の信号有無を判別する。これは、誤動作や誤発信等による異常発生信号であるか否かを確認するためであり、キャンセル信号があった場合は先の異常発生信号は誤信号であったと判断して、再びステップ４へ戻る。一方、キャンセル信号がない場合は、ステップ１７において携帯電話１ａがＧＰＳ衛星より位置情報を取得した後、制御装置２へ異常事態発生の警報信号を発信する。次いで、ステップ１８により、制御装置２のディスプレーに異常事態発生の表示を行なう。これにより管理者が異常事態発生を認識できるようになる。また、制御装置２のディスプレーに表示するだけでなく、予め定められた管理者等に異常事態発生の情報を送信してもよい。

なお、前記加速度センサーの情報閾値との比較から異常発生を検知する方法は、例えば携帯電話を落とした場合等にも事故情報として検知されるおそれもある。そこで、前記端末機には、作業者の操作により正常信号あるいは異常信号のいずれかを強制的に発信できる発信機能を付加してあり、作業者から発信された情報を優先させることで信頼性の高い検知システムとすることができる。
この場合、作業者は手袋を着用していたり、手が汚れている場合等が多く、作業者が直接に携帯電話の細かな操作をして異常情報を発信するということは現実的には難しいので、強制的に発信する手段としては、例えばポケットに入っている携帯電話を上から所定回数以上叩くとか、携帯電話を所定回数以上振る等の単純な操作で加速度センサーに特定の衝撃を与え、所定の衝撃を検知したときに発信できるようにすることが好ましい。

位置特定手段としては、従来からＧＰＳ情報に基づくものが知られているが、大規模な工場や製鉄所においては、障害物があって電波の届きにくい場所や、屋内・地下ピット等の電波の届かない場所に作業者が入り込むケースが多々あり、位置情報の表示が不安定になったり、表示自体ができないという現象があり、その間に事故等が発生してもシステム上、異常を検知することはほとんど不可能であった。
そこで本発明では、屋外では携帯電話のＧＰＳによる位置情報に基づき、また携帯電話のＧＰＳで位置が検出しにくいか検出不可能な屋内では工場内に通信回線を持つＰＨＳのアンテナ位置情報に基づいて異常発生位置を特定するものとし、この２つの情報で補完しつつ精度の高い位置情報を得ることで、異常発生地点を正確に特定することができることとなる。また、ＧＰＳ情報とアンテナ位置情報の両方が取得できる場合には、より高精度のほうの情報を選択することで正確な位置特定が可能となる。工場内に通信回線を持つＰＨＳのアンテナは電波の死角を回避すべく建屋内各所はもちろん、地下ピットにも複数設置されることが好ましい。

図４に、制御装置２における位置情報補完動作の概略フロー図の一例を示し、また、図５にこの場合の装置の概略ブロック図を示す。なお、図中の丸付き数字は、フローのステップ番号を示すものである。
先ず、ステップ１において、携帯電話がＧＰＳ衛星より緯度、軽度、精度等の位置情報を取得する。次いで、ステップ２において、携帯電話が緯度、軽度等の位置情報データを制御装置の表示装置へ送信する。ステップ３において、前記表示装置がＧＰＳ衛星からの位置情報の精度を判定し、高精度の場合は、ステップ４において、該ＧＰＳ衛星からの位置情報を表示する。一方、精度が低い場合は、ステップ５において、制御装置が構内電話交換機へもう一つ端末機であるＰＨＳのアンテナ位置情報の取得を要求する。なお、要求時には、該当するＰＨＳの内線番号を指定する。

次いで、ステップ６において、構内電話交換機が制御装置から要求を受けた内線番号をもとに、該当するＰＨＳが存在するアンテナの位置情報を取得する。このアンテナ情報を取得できない場合は、ステップ７において、表示装置がＰＨＳアンテナの位置情報がない旨と、低レベルＧＰＳ情報を表示する。一方、アンテナ情報を取得できた場合は、圏外データが取得されたか否かを判別し、取得できない場合は、ステップ８において、ＰＨＳアンテナの位置情報を表示し、取得できた場合は、ステップ９において、当該ＰＨＳが圏外である旨を表示する。
このように、携帯電話とＰＨＳの２つの情報で補完しつつ、より精度の高い位置情報を表示できるようにする。

また制御装置には、異常発生を検知した場合に異常発生情報をチームメンバーの端末機に自動的に通知するチーム通知機能を有している。チームは、任意の作業員をひとくくりにした単位で、制御装置２の中にチーム情報として記憶されている。これにより、チーム内の誰かが事故等に巻き込まれた場合等にも、異常発生場所や時間等の情報が即座に通知されることとなり、最も近くにいるメンバーが現場の状況把握に行く等の迅速な対応が可能となる。

また制御装置は、危険区域の入り口に設置されるＩＣタグリーダーと連結されており、タグを携えた作業者がＩＣタグリーダーを通過して危険区域に入場すると、入場信号が制御装置に自動的に送信され、以後は作業者が所持する端末機と制御装置との間で定期的な交信が行えるよう構成されている。これにより、管理者側にある制御装置側で作業者が危険区域内に入場した事実を自動的に把握し、以後は作業者が所持する端末機と制御装置との間で定期的な交信を行うことで、危険区域内における作業者の行動を把握したうえ、安全管理を実行できることとなる。

以上の説明からも明らかなように、本発明は前記携帯電話には加速度を検知する加速度センサーを設けるとともに加速度センサーの情報と閾値との比較から異常発生を検知する異常検知手段と異常発生の信号を前記制御装置に送信する発信手段を設け、制御装置には携帯電話の位置情報と敷地内に通信回線を持つＰＨＳの位置情報とで補完しあって異常発生位置を特定する位置特定手段を設けたシステムとすることにより、以下のような種々の効果を奏する。
・現場での作業時、特に一人作業時に如何なる場所で何らかの非常事態が発生し、かつ作業者が積極的に連絡できない等の状況下にあったとしても、その事態を自動的かつ即座に検知できる。
・従来検知が難しかった作業者の気絶、落下、転倒等の事故の検出を正確に行える。
・作業者が手袋を着用していても携帯電話からの発信操作を容易に行うことができる。
・常に正確な位置情報と異常事態情報とを検知することができる。

本発明の実施の形態を示す概略ブロック図である。 加速度センサーの情報による動作の概略フロー図である。 図２の装置の概略ブロック図である。 位置情報補完動作の概略フロー図である。 図４の装置の概略ブロック図である。

符号の説明

１ 端末機
１ａ 携帯電話
１ｂ 工場内に通信回線を持つＰＨＳ
２ 制御装置
３ 加速度センサー

Claims (6)

1. 作業者が所持する携帯電話とＰＨＳからなる端末機が、管理者側の制御装置に接続されており、該制御装置において前記端末機から送られてくる端末情報をもとに作業者の異常発生を検知するようにした異常検知支援システムであって、前記携帯電話には加速度を検知する加速度センサーを設けるとともに加速度センサーの情報と閾値との比較から異常発生を検知する異常検知手段と異常発生の信号を前記制御装置に送信する発信手段を設け、制御装置には携帯電話の位置情報と敷地内に通信回線を持つＰＨＳの位置情報とで補完しあって異常発生位置を特定する位置特定手段を設けたことを特徴とする異常検知支援システム。
2. 異常検知手段は、加速度センサーの揺れ情報が一定時間閾値以下になった場合、加速度センサーが落下を検知した場合、加速度センサーの傾き情報が閾値以上の時間継続した場合のいずれかに該当する時、作業者の意思とは無関係に、異常発生として検知するものである請求項１に記載の異常検知支援システム。
3. 端末機は、作業者の操作により正常信号あるいは異常信号のいずれかを強制的に発信できる発信機能を有するものである請求項１または２に記載の異常検知支援システム。
4. 位置特定手段は、屋外では携帯電話のＧＰＳによる位置情報に基づき、また屋内では工場内に通信回線を持つＰＨＳのアンテナ位置情報に基づいて異常発生位置を特定するものである請求項１に記載の異常検知支援システム。
5. 制御装置は、異常発生を検知した場合に異常発生情報をチームメンバーの端末機に自動的に通知するチーム通知機能を有している請求項１に記載の異常検知支援システム。
6. 制御装置は、危険区域の入り口に設置されるＩＣタグリーダーと連結されており、作業者がＩＣタグリーダーを通過して危険区域に入場すると、入場信号が制御装置に自動的に送信され、以後は作業者が所持する端末機と制御装置との間で定期的な交信が行えるよう構成されている請求項１に記載の異常検知支援システム。

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