JP2017529611A - 地上および地下の両方で稼働する人員、施設および設備、並びに地上と地下との間でのこれらの移動に対する、電算式の追跡および接近警報方法、そのシステム - Google Patents

Abstract

地上や地下で稼働、および地上と地下との間で移動する人員、施設および設備に対する電算式の安全追跡および接近警報方法とそのシステムは、人員が携帯もしくは装着するトランスポンダー、および、施設もしくは設備に付属したトランスポンダーからの無線位置情報を１つまたは複数の無線通信プロトコルによって受信することにより、地層上もしくは地層下に存在、または地層間を移動する当該人員および施設もしくは設備の相対位置に関する一体化された視覚的表示を提供するのに適したコンピュータであって、予め決められた危険な両者間距離内に人員および施設もしくは設備が入った場合に、オペレータまたは作業員に警告するように警報器を作動させるコンピュータを含む。

Description

発明の詳細な説明

〔技術分野〕
本発明は、安全確保用の装置および装備品に関し、特に、統合された電算式の安全確保方法およびシステムであって、工業、建築業および他の産業において、地上および地下に存在する人員、施設および設備の位置、または、地上と地下との間でのこれらの移動をリアルタイムに追跡する安全確保方法およびシステムに関する。また、何らかの施設または設備について予め決められた危険距離内に入るかもしれない人員を警告する接近警報システムであって、衝突、動きまたは移動に対するリアルタイムの探知および感知処理と、収集および記録が可能な位置データとを含む接近警報システムも、本発明に含まれる。

〔背景技術〕
従来、地上および地下における施設および機械の周囲で操業する複数の歩行作業員を監視する非効率的なシステムがあった。作業員の上方もしくは下方で稼働する施設および機械や、操業時に作業員の至近距離に存在する施設および機械の潜在的危険を作業員に警告する方法はなかった。地上監視用のＧＰＳシステムがあるが、それがトンネルや地下では使えない。一方、無線周波数識別デバイスは、地下でも使用できるが、その本質上、近距離通信デバイスであるため、関連するトランスポンダーを作動させるために複数のノードまたはビーコンが必要になる。現在、地上から地層下または地下に移動する作業員の監視を可能にするシステムは知られていない。また、施設および機械のオペレータが歩行作業員を監視し、または、自分の視界に直接居ない作業員の位置を確認、特定する簡単な方法はなかった。オペレータは、例えば重機のミラーを利用する場合、互いに同じ階層で操業していても、施設の全エリアを視認することが依然としてできない。これらの問題は、コーナおよびトンネル壁の裏側に居る作業員が見えないような地下操業、例えば地下採鉱業またはトンネル建設の場合において特に深刻である。

反射性装備品やフラッシュライトのような高可視性の個人保護装置、可聴警報器、および無線通信機の少なくともいずれかを携帯した安全監視員などを利用してもよいが、これらのシステムの効果を得るには、何れも直線的な視界または伝送が必要である。また、可聴の警笛またはブザーの場合であっても、それが常に作動するわけではなく、また、聴力保護器を装着した作業員には聞こえにくい。さらに、移動または進行中、例えば後進時の車両および施設の方向よっては、可聴警告デバイスの効果を阻害することがある。また、人間の監視員を利用する場合は、その効果を得るには直線的視界内に存在する必要があり、また、例えば人為的誤りなどの要因、および、監視員班が常時にそこに居るわけではない場面では、問題となるかもしれない。さらに、監視員の通信機は、聴力保護器で聞こえにくいことがあり、その使用も確実な事態に限られる。

〔発明の概要〕
〔発明が解決しようとする課題〕
したがって、本発明の目的は、地層上または地層下で操業するか否かに関係なく、作業員が地層間で移動するときの位置を一体化的に特定、追跡することにある。本発明の更なる目的は、地層上および地層下においてシームレス方式で動作する視覚的監視システムを利用し、施設および重機との相互操業時に作業員に発生する深刻な傷害および死亡を予防するために探知を行うことにある。

〔課題を解決するための手段〕
広い範囲の一態様において、地上や地下で稼働、および地上と地下との間で移動する人員、施設および設備に対する、本発明に係る電算式の安全追跡および接近警報システムは、
前記人員が装着、または携帯しているトランスポンダーからの無線位置情報の受信および処理に適した中央コンピュータと、
地上または地下に関係なく前記施設または設備に付されたトランスポンダーと、を備え、
前記無線位置情報が、１つまたは複数の無線通信規格または無線通信プロトコルによって前記コンピュータへ伝達され、
前記中央コンピュータが、前記位置情報を処理することにより、地層上および／もしくは地層下に存在、または地層間を移動する前記人員および施設もしくは設備の相対位置に関する一体化されたリアルタイムの視覚的表示を提供し、
予め決められた危険な両者間距離内に前記人員および施設もしくは設備の前記相対位置が入った場合に、オペレータに警告するために警報器が作動する。

前記システムは、スマートタブレット、スマートフォンまたは他の何らかの専用スマート機器上で動作するスマート機器用アプリケーションもしくは無線アプリケーション実装システムによって起動し、管理されることが好ましい。

前記無線通信プロトコルは、無線パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）を含むことが好ましい。

地下、地上または露天での稼働の場合には、前記無線通信プロトコルは、人員が装着した安全用品内に埋め込まれてノード／ビーコンによって探知される無線周波数識別（ＲＦＩＤ）チップと、施設および機械に組み込まれてノード／ビーコンによって探知される無線周波数識別（ＲＦＩＤ）チップとからなる網目状ネットワークであって、通信を可能にすると共に、前記ＲＦＩＤチップ同士間の三角測量による位置特定を容易にする網目状ネットワークを含むことが望ましい。

地上または露天での稼働の場合には、前記無線通信プロトコルは、全地球測位（ＧＰＳ）システムを含む。

前記中央コンピュータは、全ての無線通信規格または無線通信プロトコルによる無線位置情報を、地下、地上または露天での稼働に関係なく受信および処理するのに適したサーバであって、現場および地層間の少なくともいずれかを動き回る前記人員、施設および設備を、視覚的表示における監視のために無線アプリケーション実装システムで起動し且つ該無線アプリケーション実装システムと通信するシームレス方式によって、追跡するサーバであることが好ましい。

前記視覚的表示は、前記人員および施設もしくは設備の相対位置を示すグリッド図であることが好ましい。

より好適な実施形態として、前記視覚的表示は、互いの上方や下方に存在、および互いに隣接する人員および施設もしくは設備の前記相対位置とそれらの移動とを示すリアルタイム三次元画像であってもよい。

前記警報器は、作動すると共に、人員が携帯、または施設もしくは設備に付属した視覚的および可聴の少なくともいずれかのレスポンスユニットを通して、予め決められた危険距離内に入った、施設もしくは設備に係る人員に警告することが望ましい。

前記システムは、人員が誤操作し続けまたは衝突された可能性を示す何らかの突然の減速もしくは方向変更を探知し、または、予め決められた時間の経過後に移動がない場合、例えば人員が寝込んだり、離れたり、または置き去りにされた場合に警報器を作動させるセンサを有することが好ましい。

一定時間の経過後、埋れたかもしれない、または、救助を必要とするかもしれない人員の探知および位置特定の少なくともいずれかが可能となるよう、前記センサは、取り消されるまで、または止められるまで、節電モード下において前記警報器をパルスのように作動させ続けることがより好ましい。

人員、施設および設備の移動を記録するリアルタイム映像描画手段を有することが好ましい。

前記人員、施設および設備のリアルタイム位置を、履歴および分析の少なくともいずれかのためにアクセス可能な活動記録として記憶することが好ましい。

前記トランスポンダー、センサおよび警報器は、作業員が装着する可充電式バッテリー電源付きの安全ヘルメット内に組み入れられていることが好ましい。

代替の構成として、前記トランスポンダー、センサおよび警報器は、作業員が装着する可充電式バッテリー電源付きの安全ベスト内に組み入れられている。

別の構成として、前記トランスポンダー、センサおよび警報器は、人員が携帯する可充電式バッテリー電源付きの機材アイテム内に組み入れられている。

別の態様において、前記何れかの構成に記載の本発明に係る方法は、地上や地下で操業、および地上と地下との間で移動する人員を、前記のシステムを用いて追跡、警告し、
人員が携帯もしくは装着したトランスポンダー、および、前記施設もしくは設備に付されたトランスポンダーからの無線位置情報を、中央コンピュータにおいて受信するステップと、
前記位置情報を前記中央コンピュータにおいて処理するステップと、
地層上および／もしくは地層下に存在、または地層間を移動する前記人員および施設もしくは設備の相対位置に関する視覚的表示を提供し、予め決められた危険な両者間距離内に前記人員および施設もしくは設備の位置が入った場合に、迫る危険を監督者、オペレータまたは作業員に警告するために警報器を作動させるステップと、を含む。

複合化された視覚的表示において人員、および、施設もしくは設備の種類を表現、区別するために、明白な、または色付きの記号もしくはアイコンを用いることが好ましい。

前記記号またはアイコンで表現された前記人員、施設または設備がその直近の別の人員、施設または設備にどの程度に近いかを表すために、当該記号またはアイコンの下方に色付きのバーが表示されてもよい。

当業者に理解されるように、本明細書に開示されたシステムおよび方法は、人員、施設および設備に対する安全追跡および接近警報システムと、分析用に記録される活動記録と、を必要とするクライアント、特に鉱業および建築業のクライアントへ提供されるウェブベースのサービスまたは設備として、実行および管理されてもよい。

〔図面の簡単な説明〕
本発明の理解のために、添付された図面は参照される。

〔図１〕本発明における実現例を示す模式図である。

〔図２Ａ〕人員および施設もしくは設備のリアルタイム位置を示す模式図である。

〔図２Ｂ〕オペレータが所有する車載スマートタブレット機器上における視覚的表示で
あり、人員および施設もしくは設備のリアルタイム位置を示している。

〔図３〕監督者が所有するスマートタブレット機器上における視覚的表示であり、人員
が装着した無線周波数設備、および施設や機械内に組み込まれた無線周波数設備であって、ノード／ビーコンによって探知される該無線周波数設備からなる地下の網目状ネットワークの概観を示している。

〔発明を実施するための形態〕
図１は、地層上や地層下で稼働する人員、施設および設備に対する電算式の安全追跡および接近警報システムを示している。該システムは、人員１２〜２０が携帯もしくは装着するヘルメットに内蔵したトランスポンダーと、施設もしくは設備に付されたトランスポンダーとからの無線位置情報の受信および処理に適した中央コンピュータ１０を有する。無線位置情報は、１つまたは複数の無線通信プロトコルによってコンピュータへ伝達される。中央コンピュータは、位置情報を処理することにより、地層上および／もしくは地層下に存在、または地層間を移動する人員および施設もしくは設備の相対位置に関する一体化された視覚的表示を提供し、予め決められた危険な両者間距離内に人員１２、１４〜２０および施設もしくは設備２２、２４の相対位置が入った場合には、ヘルメットを装着した作業員および監督者の少なくともいずれかに警告するために、視覚可聴警報器を作動させる。該距離は、好ましくは球状の安全半径、例えば３メートルとなるように予め決定、またはプリセットしてもよい。前記システムは、スマートタブレット、スマートフォン、または他の専用スマート機器２６、２８、３０上で動作するスマート機器用アプリケーションもしくは無線アプリケーション実装システムによって実現される。前記無線通信プロトコルは、無線パーソナル・エリア・ネットワーク、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を含む。また、地下、地上または露天での稼働の場合には、前記無線通信プロトコルは、ノード／ビーコン３２〜４６と、人員１２、１４〜２０が装着する安全用品並びに施設や機械２２、２４に組み込まれた安全用品の中に埋め込まれたトランスポンダー用無線周波数識別（ＲＦＩＤ）チップとからなる無線周波数（ＲＦ）網目状ネットワークであって、通信を可能にすると共に、ＲＦＩＤチップ同士間の三角測量による位置特定を容易にする網目状ネットワークを含む。

さらに、地上での稼働の場合には、中央コンピュータ１０、機械２２におけるスマート機器２８、および、作業員１２の装着したヘルメットと通信する全地球測位（ＧＰＳ）システム４８を含む。また、中央コンピュータ１０は、ＧＰＳ衛星４８と順次に交信するトランスポンダー３２〜４６からの無線位置情報を受信し、地上または地下に存在、および地上と地下との間で移動する人員および施設もしくは設備の無線位置データを、シームレス方式で、監視して視覚的に表示してもよい。複合化された視覚的表示は、地上および地下に存在、地層間で移動、更には互いに隣接する人員および施設もしくは設備の相対的なリアルタイム位置とそれらの移動とを示すアイコンや記号を用いたリアルタイム三次元グリッド図であってもよい。また、警報器は、作動する共に、人員が携帯、または施設もしくは設備２０、２２に付属した視覚的および可聴の少なくともいずれかのレスポンスユニットを通して、予め決められた危険距離内に入った、施設もしくは設備２２、２４に係る監督者５０および人員１２〜２０の少なくともいずれかに警告する。人員１２〜２０のヘルメット内にはセンサが備えられ、該センサは、人員が誤操作し続けまたは衝突された可能性を示す何らかの突然の減速もしくは方向変更を探知し、または、予め決められた時間の経過後に移動が無い場合、例えば人員が寝込んだり、離れたり、または、ヘルメットを失くしたり外した場合に警報器を作動させる。また、一定時間の経過後、埋もれて救助を必要とするかもしれない人員の探知および位置特定の少なくともいずれかを、探知信号による三角測量を用いて行うことが可能となるよう、前記センサは、取り消されるまで、または止められるまで、節電モード下において警報器をパルスのように作動させ続けることが好ましい。人員、施設および設備の移動を記録するリアルタイム映像描画手段を有することが好ましい。そして、記録された採鉱員、施設および設備の位置は、現場または遠距離に居る運営監督５０が履歴および分析の少なくともいずれかのためにアクセスすることが可能な活動記録として、記憶されてもよい。安全ヘルメット内のトランスポンダー、センサおよび警報器は、当該ヘルメットに内蔵した可充電式バッテリー電源によって給電されることが望ましい。

図２Ａは人員および施設もしくは設備のリアルタイム位置を示す模式図である。図２Ｂは、オペレータが所有する車載スマートタブレット機器上における視覚的表示であり、人員および施設もしくは設備のリアルタイム位置を示している。

図２Ｂ中の符号６０〜６９は、図２Ａ中で同じ数字を付した施設および設備６０〜６６のリアルタイム位置を示す移動アイコンである。図２Ｂ中の符号６８〜７８は、図２Ａ中で同じ数字を付した人員６８〜７８のリアルタイム位置を示す移動アイコンである。アイコンの形状を利用し、正三角形６０で軽い車両を、正方形６２で中サイズの車両を、二等辺三角形６８〜７８で作業員を、長方形で重機を、十字形で重車両を、重機械８２を囲む円形で立入禁止ゾーン８０を区別してもよい。さらに、これらの大きさや危険度を示す異なる色で、アイコンを区別してもよい。例えば、作業員７８が危険なまでに重機械８２に接近したときに、立入禁止ゾーン８０を赤色で表示してもよい。また、アイコン６０、６２、７２、６６でそれぞれ表現された人員、施設または設備がその直近の別の人員、施設または設備にどの程度に近いかを表すために、異なる色付きのバー、例えばバー６０ａ、６２ａ、７２ａ、６６ａを各アイコンの下方に表示してもよい。

図３は、監督者が所有するスマートタブレット機器上における視覚的表示であり、人員９２、９４、９６が装着した無線周波数設備、および施設や機械９６、９８内に組み込まれた無線周波数設備であって、例えばノード／ビーコン１００〜１２４によって探知される無線周波数設備からなる地下の網目状ネットワークの概観を示している。図中、坑道１３２内に位置してトンネル１３４〜１５２にアクセスするための昇降機１３０と、鉱体１５４とが視覚的に表示されている。図２Ａ、２Ｂおよび図３の例において視覚的に表示され、検討された活動を記録することで情報およびデータを収集し、以後にそれを安全履歴および分析用の活動記録として利用してもよいことは、勿論である。

以上、本発明の例示的な実例を用いて説明したが、上記の構成、および当該構成に対する、当業者に明白な他の全ての改修や変更も本発明の広い範囲および範疇に含まれると当然に解釈されるべきことを、ここで宣言する。

明細書に記載の用語「備えている」および「包含している」とは、用語「含んでいる」と同等な広い意味を有し、これらの用語は、一定の完全体もしくはステップに内包、または、完全体もしくはステップからなる集合に内包され、且つ、他の完全体もしくはステップ、または完全体もしくはステップからなる集合から除外しないことが意図されていると理解すべきである。この定義は、用語「備えている」および「包含している」の活用形、例えば「備える」、「備え」、「包含する」、「包含し」などにも適用される。

本発明の理解のために、添付された図面は参照される。
本発明における実現例を示す模式図である。 人員および施設もしくは設備のリアルタイム位置を示す模式図である。 オペレータが所有する車載スマートタブレット機器上における視覚的表示であり、人員および施設もしくは設備のリアルタイム位置を示している。 監督者が所有するスマートタブレット機器上における視覚的表示であり、人員が装着した無線周波数設備、および施設や機械内に組み込まれた無線周波数設備であって、ノード／ビーコンによって探知される該無線周波数設備からなる地下の網目状ネットワークの概観を示している。

Claims (19)

1. 地上や地下で稼働、および地上と地下との間で移動する人員、施設および設備に対する電算式の安全追跡および接近警報システムであって、
   前記人員が装着または携帯しているトランスポンダーからの無線位置情報の受信および処理に適した中央コンピュータと、
   地上または地下に関係なく前記施設または設備に付属したトランスポンダーと、を備え、
   前記無線位置情報が、１つまたは複数の無線通信規格または無線通信プロトコルによって前記コンピュータへ伝達され、
   前記中央コンピュータが、前記位置情報を処理することにより、地層上および地層下の少なくともいずれかに存在、または地層間を移動する前記人員および施設もしくは設備の相対位置に関する一体化されたリアルタイムの視覚的表示を提供し、予め決められた危険な両者間距離内に前記人員および施設もしくは設備の前記相対位置が入った場合に、オペレータに警告するために警報器が作動する、システム。
2. スマートタブレット、スマートフォンまたは他の何らかの専用スマート機器上で動作するスマート機器用アプリケーションもしくは無線アプリケーション実装システムによって起動し、管理される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記無線通信プロトコルは無線パーソナル・エリア・ネットワークを含む、請求項１に記載のシステム。
4. 地下、地上または露天での稼働の場合には、前記無線通信プロトコルは、人員が装着した安全用品内に埋め込まれてノード／ビーコンによって探知される無線周波数識別（ＲＦＩＤ）チップと、施設および機械に組み込まれてノード／ビーコンによって探知される無線周波数識別（ＲＦＩＤ）チップとからなる網目状ネットワークであって、通信を可能にすると共に、前記ＲＦＩＤチップ同士間の三角測量による位置特定を容易にする網目状ネットワークを含む、請求項１に記載のシステム。
5. 地上または露天での稼働の場合には、前記無線通信プロトコルは、全地球測位（ＧＰＳ）システムを含む、請求項１に記載のシステム。
6. 前記複合化された視覚的表示は、
   互いの上方や下方に存在、および互いに隣接する人員および施設もしくは設備の相対位置とそれらの移動とを示すリアルタイム三次元画像である、請求項１に記載のシステム。
7. 前記警報器は、作動すると共に、
   人員が携帯する、または、施設もしくは設備に付属した、視覚的および可聴の少なくともいずれかのレスポンスユニットを通して、予め決められた危険距離内に入った、施設または設備に係る人員に警告する、請求項１に記載のシステム。
8. 何らかの突然の減速もしくは方向変更を探知し、または、予め決められた時間の経過後に移動が無い場合に前記警報器を作動させるセンサを有する、請求項１に記載のシステム。
9. 一定時間の経過後、救助を必要とする人員の探知および位置特定の少なくともいずれかが可能となるよう、前記センサは、取り消されるまで、または止められるまで、節電モード下において前記警報器をパルスのように作動させ続ける、請求項８に記載のシステム。
10. 人員、施設および設備の移動を記録するリアルタイム映像描画手段を有する、請求項１に記載のシステム。
11. 鉱業における前記人員、施設および設備のリアルタイム位置を、履歴および分析の少なくともいずれかのためにアクセスすることが可能な活動記録として記憶する、請求項１に記載のシステム。
12. 前記トランスポンダー、センサおよび警報器は、作業員が装着する可充電式バッテリー電源付きの安全ヘルメット内に組み入れられている、請求項１〜１１の何れかに記載のシステム。
13. 前記トランスポンダー、センサおよび警報器は、作業員が装着する可充電式バッテリー電源付きの安全ベスト内に組み入れられている、請求項１〜１１の何れかに記載のシステム。
14. 前記トランスポンダー、センサおよび警報器は、人員が携帯する可充電式バッテリー電源付きの機材アイテム内に組み入れられている、請求項１〜１１の何れかに記載のシステム。
15. 前記中央コンピュータは、
    全ての無線通信規格または無線通信プロトコルによる無線位置情報を、地下、地上または露天での稼働に関係なく受信および処理するのに適したサーバであって、現場および地層間の少なくともいずれかを動き回る前記人員、施設、および設備を、視覚的表示における監視のために無線アプリケーション実装システムで起動し且つ該無線アプリケーション実装システムと通信するシームレス方式によって、追跡するサーバである、請求項１〜１４の何れかに記載のシステム。
16. 地上や地下で操業、および地上と地下との間で移動する人員を、請求項１〜１５の何れかに記載のシステムを用いて追跡、警告する方法であって、
    人員が携帯、または装着したトランスポンダーと、前記施設もしくは設備に付されたトランスポンダーとからの無線位置情報を、前記中央コンピュータにおいて受信するステップと、
    前記位置情報を前記中央コンピュータにおいて処理するステップと、
    地層上および地層下の少なくともいずれかに存在、または地層間を移動する前記人員および施設もしくは設備の相対位置に関する視覚的表示を提供し、予め決められた危険な両者間距離内に前記人員および施設もしくは設備の位置が入った場合に、迫る危険を監督者、オペレータまたは作業員に警告するために警報器を作動させるステップと、を含む方法。
17. 前記視覚的表示において人員、および、施設もしくは設備の種類を表現、区別するために、明白な、または色付きの記号もしくはアイコンが用いられる、請求項１〜１６の何れかに記載のシステムまたは方法。
18. 前記人員、施設または設備がその直近の別の人員、施設または設備にどの程度に近いかを表すために、前記記号またはアイコンの下方に色付きのバーが表示される、請求項１７に記載のシステムまたは方法。
19. 人員、施設および設備に対する安全追跡および接近警報システムと、分析用に記録される活動記録とを必要とするクライアントへ提供されるウェブベースのサービスまたは設備として、提供および管理される、請求項１〜１８の何れかに記載のシステムまたは方法。

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