JP2017191396A - 施工管理システム - Google Patents

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Abstract

【課題】施工現場に応じた適切な計画データや施工管理プログラムを自動的にダウンロードすることができる施工管理システムを提供する。【解決手段】建設機械1に実装され、施工目標値を設定した計画データと工法制御のための施工管理プログラムを記憶する書換え可能な記憶手段を備える施工管理装置10と、計画データ及び前記施工管理プログラムがあらかじめアップロードされ、施工管理装置10と情報の送受信が可能なデータサーバ3とからなる。施工管理装置10は位置情報を取得するGPS受信装置を備え、該GPS受信装置で受信された位置情報をデータサーバ3に送信し、位置情報に対応する計画データ及び施工管理プログラムを施工管理装置10に送信し、記憶手段の記憶内容を書き換える。【選択図】図1

Description

本発明は、建設機械の施工管理システムに関し、詳しくは、施工管理プログラムを記憶する施工管理装置と、該施工管理装置と情報の送受信が可能なデータサーバとからなる施工管理システムに関する。
鋼管杭の埋設や地盤改良等が行われる施工現場で用いられる建設機械には、施工現場に応じた各種の施工目標値を設定した計画データとそれに対応する工法を制御するための施工管理プログラム、さらに、実際の施工実績データを記憶する施工管理装置を搭載している。
このような施工管理装置は、杭の施工に関する各種情報を施工管理用のディスプレイに表示している。このディスプレイは、タッチパネルでの操作を可能とし、表示画面を切り替えたり、施工に関する各種情報を入力したりすることができる。ここで、複数の工法に応じた施工管理プログラムをあらかじめ装置本体に記憶しておくことは、容量的に問題となる場合がある。また、複数の施工現場の計画データを管理事務所にあるデータサーバとインターネットを介して情報の送受信を可能としている施工管理装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2002−256555号公報
しかしながら、杭の施工法には、回転根固め工法、鋼管埋設工法、地盤改良工法など様々なものがあり、同一の建設機械であっても採用される工法は施工現場によって異なる。そのため、各工法に対応するように施工管理装置の仕様を変更する必要がある。施工管理装置の仕様を変更する場合、計測項目や表示画面などを工法に合わせて変更する必要があるため、施工管理プログラムを設定し直す必要があり、多大な手間と時間を要する場合がある。また、特許文献1記載の施工管理装置であっても、作業者自身が、施工現場に応じた適切な計画データをダウンロードする必要がある。さらに、同じ施工現場において複数の工法が実施される場合もあり、工法の選択や施工管理プログラムのパラメータの設定等も作業者自身がしなければならず、作業が複雑化するおそれがあった。
そこで本発明は、施工現場に応じた適切な計画データや施工管理プログラムを自動的にダウンロードすることができる施工管理システムを提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明の施工管理システムは、施工現場にある建設機械に実装され、施工現場での施工目標値を設定した計画データと工法制御のための施工管理プログラムと施工管理プログラムの設定パラメータを記憶する書換え可能な記憶手段を備える施工管理装置と、前記計画データ及び前記施工管理プログラムと施工管理プログラムの設定パラメータがあらかじめアップロードされ、前記施工管理装置と情報の送受信が可能なデータサーバとからなる施工管理システムにおいて、前記施工管理装置は施工現場の位置情報を取得するGPS受信装置を備え、該GPS受信装置で受信された位置情報を前記データサーバに送信し、前記データサーバは、前記位置情報に基づいて、当該位置情報に対応する前記計画データ及び前記施工管理プログラムと施工管理プログラムの設定パラメータを前記施工管理装置に送信し、前記施工管理装置は、前記計画データ及び前記施工管理プログラムと前記施工管理プログラムの設定パラメータを受信すると、前記記憶手段の記憶内容を書き換えることを特徴としている。
本発明の施工管理システムによれば、GPS受信装置で得た位置情報をデータサーバに送信し、位置情報に基づいて適切な計画データや施工管理プログラムと施工管理プログラムの設定パラメータを施工管理装置に送信することができるため、作業者に負担をかけることなく、施工前に施工管理装置の設定をすることができる。
本発明の一形態例を示す施工管理システムの構成の説明図である。 同じく施工管理装置の構成の説明図である。 FLASH ROMに初期状態で保存されるプログラムの説明図である。 FLASH ROMに保存されたプログラムの起動実行を示すフローチャートである。 施工管理プログラムのダウンロードの手順を示すフローチャートである。 施工管理プログラム及び設定パラメータのFLASH ROMへの書き込みの説明図である。 計画データのダウンロードの手順を示すフローチャートである。 計画データのFLASH ROMへの書き込みの説明図である。 施工管理プログラムの動作を説明するフローチャートである。 ディスプレイに表示される杭選択画面の一例である。 ディスプレイに表示される施工画面の一例である。 施工データモニタプログラムの動作を説明するフローチャートである。 報告書作成データプログラムの動作を説明するフローチャートである。 計画データの作成画面を示す説明図である。
以下、本発明の施工管理システムを複数の鋼管杭を埋設する杭打機に適用した実施の形態について説明する。図1は、施工管理システム全体の構成を概略的に示した説明図である。図2は、杭打機に実装された施工管理装置の説明図である。
施工管理装置10は杭打機1に実装され、制御装置20と、杭打機1のリーダに昇降可能に設けられた駆動装置の駆動トルク,回転数,圧入力等を検出する各種センサ30と、データサーバ3とインターネットや直通の携帯通信網等を介して情報を送受信する通信機40と、杭打機1の位置情報を取得するGPS受信装置50と、センサ30からの検知情報を演算処理した施工実績データや杭選択画面等を表示するディスプレイ60(図10及び図11)と、施工実績データ等を印字するプリンタ70とから構成されている。
制御装置20は、各種演算処理を行うCPU21と、各種データやプログラムを記憶するRAM22及びFLASH ROM23(本発明の記憶手段)と、センサ30からの検知情報を取り込む入出力インターフェース(I/O)24及びAD変換器(A/D)25と、通信機40等と接続するためのシリアルインターフェース(SIO)26やLAN27とが備わっている。また、施工実績データ等を記憶するためのUSBメモリ80を接続するためのUSBインターフェース28も有している。
なお、GPS受信装置50は、杭芯の位置が検出できるように設けられている。また、FLASH ROM23には、図3に示されるように、基本プログラム、施工管理プログラムダウンロード用プログラム、計画データダウンロード用プログラム及び前回の施工時にダウンロードした施工管理プログラムがあらかじめ保存されている。これらは独立したプログラムであり、電源投入後には、図4に示されるように、基本プログラム、施工管理プログラムダウンロード用プログラム、計画データダウンロード用プログラム、施工管理プログラムの順に起動して実行される。
まず、あらかじめ、管理事務所2において、施工現場の位置と土質等を調べ施工計画書を作成し、杭番号と杭番号に紐づけされた深度,フィード速度、攪拌ヘッドの回転数やセメントミルク流量等の施工目標値を設定した計画データを作成し、データサーバ3へアップロードする。アップロードするデータには、施工現場の住所等を示す位置データと施工する杭打機の号機データも含まれる。
具体的に、この計画データの作業を図14を用いて説明する。この計画データの作成時には、施工図面と対比して位置データを入力する。なお、位置データの入力は、原点からの相対的位置(距離)を二次元座標で指定することになる。
まず、管理事務所2のPCのモニタ上には図14(a)のような格子状の画面が表示される。格子は10cmピッチで表示されるが、50cm、25cm等の計画予定の杭位置に対応して拡大縮小が可能である。
画面上で、杭番号1番と入力し、PCのマウスで矢印のカーソルを動かし、原点として杭の位置を決め、任意の点をマウスでクリックし、クリックした点を施工位置として設定する(この点を原点(0,0)として設定する。)。なお、キーボードにより原点位置を入力することも可能である。次に、杭番号1番に対応した、深度,フィード速度、攪拌ヘッドの回転数やセメントミルク流量等の施工目標値を入力して、杭番号1番に紐づく計画データの入力が完了する。
次に、杭番号2番と入力し、図14(b)のような画面を表示させる。入力済みの杭番号1番については、白丸で表示されている。原点との相対位置で杭の位置を決め、マウスによりカーソルを動かし、クリックした点を施工位置として設定する(この場合は(20,20)として設定される。原点からX方向へ20cm、Y方向へ20cmの位置を示すものである。)。さらに、杭番号2番に対応した、深度,フィード速度、攪拌ヘッドの回転数やセメントミルク流量等の施工目標値を入力して、杭番号2番に紐づく計画データの入力が完了する。
さらに、杭番号3番と入力し、図14(c)のような画面を表示させ、同様の作業により計画データを入力していき、順次繰り返していく。その結果、杭番号と杭番号に紐づけされた各種の施工目標値を設定した計画データが完成し、データサーバ3へアップロードされる。
また、計画データにしたがって実施される工法の種類と建設機械に対応した施工管理プログラムと施工管理プログラムの設定パラメータデータも作成し、同様にデータサーバ3へアップロードする。アップロードするデータには、施工現場の住所等を示す位置データと施工する杭打機の号機データも含まれる。
次に、杭打機1が施工現場に到着し、エンジンをかけ、施工管理装置10の電源を投入すると、上述のように基本プログラムの起動実行後に、施工管理プログラムダウンロード用プログラムが起動実行され、施工現場に応じた施工管理プログラムと施工管理プログラムの設定パラメータが自動的にダウンロードされることになる。
この手順の流れを図5にしたがって説明する。ステップS501において、GPS受信装置50により杭打機1の位置情報を検出する。次に、ステップS502に進み、ステップS501で得られた位置情報と前回の施工時に記憶した位置情報とを対比して、あらかじめ定められた範囲内にあるかどうかを判定する。同じ現場内であると判断した場合には、前回の続きの施工になるため、前回保存されている施工管理プログラムと施工管理プログラムの設定パラメータ及び計画データを使用するものと判断し、施工管理プログラムダウンロード用プログラムは終了する。
ステップS502で違う現場と判断された場合には、ステップS503に進み、通信機40を介してデータサーバ3に対して、位置情報と杭打機の号機データを送信し、該当する施工管理プログラム及び設定パラメータのデータのダウンロードを要求する。なお、杭打機の号機データを送信するのは、同じ施工現場に複数の杭打機が存在する場合に区別するためである。該要求に対して、ステップS504において、データサーバ3が応答チェックをし、該当する施工管理プログラムがデータサーバ3内に保存されているかどうかをステップS505にて判断する。ここで、データサーバ3内に該当する施工管理プログラムが無い場合には、「プログラムなし」というメッセージがディスプレイ60に表示される(ステップS506)。このような場合には、作業者は管理事務所等に、施工管理プログラムをデータサーバ3内にアップロードするように問い合わせをすればよい。
該当する施工管理プログラムがデータサーバ3内にある場合には、設定パラメータのデータとともに、RAM22内にダウンロードされ保存される(ステップS507)。正常に保存されたかどうかデータチェックをし(ステップS508)、正常な場合には施工管理プログラムと設定パラメータをFLASH ROM23へ書き込む(ステップS509)(図6参照。)。
書き込みが完了したら、施工管理プログラムが無事にダウンロードされた受信応答をデータサーバ3へ送信する(ステップS510)とともに、前回の稼働時の位置情報を、現在の位置情報に上書きして記憶し(ステップS511)、施工管理プログラムダウンロード用プログラムは終了する。
なお、ステップS508において、正常に保存されないような場合にはデータエラーメッセージが表示される(ステップS512)。
図4に示されるように、施工管理プログラムダウンロード用プログラムの終了後には、計画データダウンロード用プログラムが起動実行され、施工管理プログラムと同様に、施工現場の位置に応じた計画データが自動的にダウンロードされる。
この手順の流れを図7にしたがって説明する。ステップS701において、GPS受信装置50により杭打機1の位置情報を検出する。次に、ステップS702に進み、ステップS501で得られた位置情報に対応した現場の計画データが保存されているかどうかを判定する。すでに計画データを有している場合には、計画データダウンロード用プログラムは終了する。
ステップS702で計画データが保存されていない場合には、ステップS703に進み、通信機40を介してデータサーバ3に対して、位置情報と杭打機の号機データを送信し、該当する計画データのダウンロードを要求する。なお、杭打機の号機データを送信するのは、同じ施工現場に複数の杭打機が存在する場合に区別するためである。該要求に対して、ステップS704において、データサーバ3が応答チェックをし、該当する計画データがデータサーバ3内に保存されているかどうかをステップS705にて判断する。ここで、データサーバ3内に該当する計画データが無い場合には、「計画データなし」というメッセージがディスプレイ60に表示される(ステップS706)。このような場合にも、施工管理プログラムと同様に、作業者は管理事務所等に問い合わせをすればよい。
該当する計画データがデータサーバ3内にある場合には、RAM22内にダウンロードされ保存される(ステップS707)。正常に保存されたかどうかデータチェックをし(ステップS708)、正常な場合には計画データをFLASH ROM23へ書き込む(ステップS709)(図8参照。)。
書き込みが完了したら、計画データが無事にダウンロードされた受信応答をデータサーバ3へ送信する(ステップS710)とともに、前回の稼働時の位置情報を、現在の位置情報に上書きして記憶し(ステップS711)、計画データダウンロード用プログラムは終了する。
なお、ステップS708において、正常に保存されないような場合にはデータエラーメッセージが表示される(ステップS712)。
上述のように、施工現場に応じた施工管理プログラム及び計画データのダウンロードが完了したら、施工管理プログラムを起動して、鋼管杭の埋設を開始する。このように、GPS受信装置50で得た位置情報と杭打機の号機データをデータサーバに送信し、位置情報と杭打機の号機データに基づいて適切な計画データや施工管理プログラムと施工管理プログラムの設定パラメータを施工管理装置に送信することができるため、作業者に負担をかけることなく、施工前に施工管理装置の設定をすることができる。
図9は、施工管理プログラムを用いて、複数の鋼管杭を埋設する際の動作を説明するフローチャートである。まずは、杭打機1を移動して、1本目の杭芯位置をセットする。なお、施工現場の地面には、施工図面に従って、杭位置と杭番号があらかじめ示されている。施工管理プログラム起動後、1本目の杭かどうかを判断し(ステップS901)、GPS受信装置50により位置情報(x0,y0)を検出する(ステップS902)。ディスプレイ60には、図10に示す杭選択画面が表示されている。(ステップS903)。
ディスプレイ60に表示される杭選択画面には、計画データで設定された杭番号と施工ポイントが格子上に表示され、未施工の杭番号については白丸で表示される。なお、杭選択画面は、施工現場全体の杭の配置が確認できるように上下左右へのスクロールや拡大縮小が可能となっている。
ディスプレイ上の座標位置(X0,Y0)にある杭番号1番を示す白色の丸印をタッチして選択する(ステップS904)。この際、GPS受信装置50により検出された位置情報(x0,y0)については、杭番号1番の杭の位置情報として記憶され、杭番号に紐づけられる。
次に、計画データにしたがって、杭番号1番の目標深度等の施工目標値を読み込みセットされ(ステップS905)、ディスプレイ60の画面が図11に示す施工画面に切り替わる(ステップS906)。
施工画面では深度や速度などが時々刻々と表示され、施工目標値と比較しながら、各種調整をして鋼管杭の埋設を進める。鋼管杭の目標深度に達すると1本目の杭の施工を終了する。埋設の施工作業と同時に、通信機40を介して、データサーバ3へ、杭番号情報、施工日、時刻及び深度等の施工実績データを送信し、データサーバ3は施工実績データとして記憶する(ステップS906)。なお、施工実積データには、杭打機の号機データも含まれる。
また、データサーバ3への情報送信と並行して、USBメモリ80へバックアップデータとして同様に記憶したり、プリンタ70で施工実績データを印字することもできる。
杭番号1番の杭の埋設が終了し、計画データに次の杭の埋設予定があるかどうかを判断し(ステップS907)、2本目以降の予定がある場合には、ステップS901に戻る。
ステップS901で2本目以降の杭と判断され、次のステップS908へ進み、2本目の杭かどうかを判断される。2本目の杭と判断されると、1本目の杭と同様にGPS受信装置50により位置情報(x1,y1)を検出する(ステップS909)。また、同様にディスプレイ60には、図10に示す杭選択画面が表示されている。(ステップS910)。なお、杭番号1番の丸印については施工が終了したことを示す青色に替わっている。
ここで、施工現場の地面に記載された杭番号2番の位置に杭打機1を移動し、杭芯位置にセットする。そして、座標位置(X1,Y1)にあるディスプレイ上の杭番号2番の白色の丸印をタッチして選択する(ステップS911)。杭番号1番と同様に、GPS受信装置50により検出された杭芯情報(x1,y1)については、杭番号2番の杭の位置情報として記憶され、杭番号に紐づけられる。
次に、計画データにしたがって、杭番号2番の目標深度等の施工目標値を読み込みセットされ(ステップS912)、ディスプレイ60の画面が図11に示す施工画面に切り替わる(ステップS913)。
1本目の杭と同様に施工画面を確認しながら埋設し、施工が終了すると、通信機40を介して、データサーバ3へ、杭番号情報、杭の位置情報、施工日、時刻及び深度等の施工実績データを送信し、記憶する(ステップS913)。
さらに、計画データに次の杭の埋設予定があるかどうかを判断し(ステップS907)、3本目以降の予定がある場合には、ステップS901に戻り、ステップS908を経て、ステップS914において、GPS受信装置50による位置情報(x,y)を検出し、1本目及び2本目の杭の位置情報とのオフセット量から、次式を用いて現在の杭位置(施工ポイント)(X、Y)を算出する(ステップS915)。
X=(x−x0)cos(α)−(y−y0)sin(α)
Y=(x−x0)sin(α)+(y−y0)cos(α)
cos(α)=[X1・(x1−x0)+Y1・(y1−y0)]/[(x1−x0)+(y1−y0)
sin(α)=[Y1・(x1−x0)+X1・(y1−y0)]/[(x1−x0)+(y1−y0)
施工現場の地面に記載された杭番号3の位置に杭打機1を移動し、杭芯位置にセットする。ディスプレイ上には、上記の式によって算出された杭打機1の現在位置に一番近い位置に対応した杭番号の丸印が赤色で表示される(ステップS916)。
杭選択画面において、赤丸印をタッチすると、杭番号とともに、計画データにしたがった施工目標値が読み込まれ(ステップS917)、ディスプレイ60の画面が図11に示す施工画面に切り替わる(ステップS918)。
1本目及び2本目の杭と同様に施工画面を確認しながら埋設し、施工が終了すると、通信機40を介して、データサーバ3へ、杭番号情報、杭の位置情報、施工日、時刻及び深度等の施工実績データを送信し、記憶する(ステップS913)。以後、4本目以降の杭について施工する場合も同様に繰り返す。
このように位置情報に基づいて杭番号を選択するので、3本目以降の杭の施工については杭番号の誤入力等によるヒューマンエラーは発生しない。
また、管理事務所2のPCには、施工現場よりデータサーバ3に送られた杭の位置情報と施工実績データをリアルタイムで表示させるための施工データモニタプログラムが記憶されている。施工データモニタプログラムの動作手順について、図12にフローチャートで示す。
施工データモニタプログラムを起動すると、管理事務所2の管轄内の地図が表示される (ステップS1201)。地図上には稼働中の建設機械の場所が丸印等で表示される。なお、別画面にて、施工現場名の一覧表を表示することも可能である。同じ施工現場で複数の杭打機が稼働している場合には、杭打機の号機データで区別できるようにしている。
地図上の丸印をクリックするか、一覧表から選択することでモニタすべき施工現場を選択し(ステップS1202)、該当する施工現場の計画データを読み込み、図10に示す杭選択画面と同様の画面を表示させる(ステップS1203)。
施工管理装置10の杭選択画面と同様に、杭位置(施工ポイント)が丸印で表示され、未施工のものは白丸、施工済みのものは青丸、施工中のものは赤丸といったように色分けされるとともに、杭番号が示される。モニタしたい杭番号を選択すると(ステップS1204)、図11に示すような施工画面に切り替わり、施工実績データを表示させながら、施工の様子が遠隔地でも把握することができる。施工画面から他の杭を選択したり(ステップS1206)、他の現場を選択する(ステップS1207)ことも可能である。
このような施工データモニタプログラムをタブレット4に実装すれば、管理事務所にいなくとも遠隔地から施工の様子を監視することが可能である。
また、管理事務所2のPCには、施工現場よりデータサーバ3に送られた杭の位置情報と施工実績データに基づいて、報告書を作成するための報告書作成プログラムが記憶されている。報告書作成プログラムの動作手順について、図13にフローチャートで示す。
報告書作成プログラムを起動すると、施工データモニタプログラムと同様に、管理事務所2の管轄内の地図が表示され(ステップS1301)、報告書を作成する施工現場を選ぶ(ステップS1302)。なお、施工現場名の一覧表からも選択可能である。
選択された施工現場に基づいて、データサーバ3から計画データと杭の位置情報と施工実績データを読み込む。「杭一覧表」(ステップS1303)、「杭の詳細データ」(ステップS1304)、「杭のグラフデータ処理」(ステップS1305)をそれぞれ選択すると、各処理画面に進む。
「杭一覧表」の処理画面では、杭毎の施工日時、深度等の一覧データが表示され、「杭の詳細データ」の処理画面では、杭番号毎の施工実績データを印字することが可能である。また、「杭のグラフデータ処理」の処理画面では、杭番号毎の施工実績データをグラフ化して印字することが可能である。「杭一覧表」「杭の詳細データ」「杭のグラフデータ」の印字では、他に杭の位置関係を示す図10のような杭配置図も印字できる。
報告書作成が終了すれば(ステップS1306)、当該施工現場は報告書作成終了状態に変更され、次回からはステップS1302の現場選択には表示されないようにすることができる。
このように、遠隔地で監視したり、遠隔地の施工実績データを報告書に作成することができるので、大幅に業務効率を向上させるとともに、データ偽造等を防ぐことができる。
なお、本発明は、鋼管杭の埋設と同様の作業を行う地盤改良にも適用することが可能であり、杭打機等の建設機械の形式や構造も任意である。
1…杭打機、2…管理事務所、3…データサーバ、4…タブレット、10…施工管理装置、20…制御装置、21…CPU、22…RAM、23…FLASH ROM、24…入出力インターフェース、25…AD変換器、26…シリアルインターフェース、27…LAN、28…USBインターフェース、30…センサ、40…通信機、50…GPS受信装置、60…ディスプレイ、70…プリンタ、80…USBメモリ

Claims (1)

  1. 施工現場にある建設機械に実装され、施工現場での施工目標値を設定した計画データと工法制御のための施工管理プログラムと施工管理プログラムの設定パラメータを記憶する書換え可能な記憶手段を備える施工管理装置と、前記計画データ及び前記施工管理プログラムと施工管理プログラムの設定パラメータがあらかじめアップロードされ、前記施工管理装置と情報の送受信が可能なデータサーバとからなる施工管理システムにおいて、
    前記施工管理装置は施工現場の位置情報を取得するGPS受信装置を備え、該GPS受信装置で受信された位置情報を前記データサーバに送信し、
    前記データサーバは、前記位置情報に基づいて、当該位置情報に対応する前記計画データ及び前記施工管理プログラムと前記施工管理プログラムの設定パラメータを前記施工管理装置に送信し、
    前記施工管理装置は、前記計画データ及び前記施工管理プログラムと前記施工管理プログラムの設定パラメータを受信すると、前記記憶手段の記憶内容を書き換える
    ことを特徴とする施工管理システム。
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