JP2019067171A - 自位置把握システム - Google Patents

Abstract

【課題】外部からの情報入手が困難な閉鎖された屋内環境においても、自位置の把握を可能とするシステムを提供する。【解決手段】任意の位置に設置されたセンシングデバイス１に識別番号を割り当て、携帯端末２に、センシングデバイス１のそれぞれの識別番号と設置箇所の位置情報とを含むデバイス情報を予め格納しておき、携帯端末２から定期的に応答要請信号を発信し、この応答要請信号を受信したセンシングデバイス１に自身の識別番号を送信させる。携帯端末２は、受信した識別番号に基づき、記憶されているデバイス情報から対応するセンシングデバイス１の位置情報を把握し、これに基づき自身の位置情報を算出する。センシングデバイス１は、応答要請信号を受信した場合に、その時点で検出された物理量をも送信し、携帯端末２は、受信した物理量が閾値を超えていると判定した場合に通知を発するようにしてもよい。【選択図】図１

Description

この発明は、発電所の屋内などのＧＰＳの利用が難しい箇所やインターネット等の公衆ネットワークの利用が難しい箇所での自位置を把握するためのシステムに関し、屋内に設置されている温度計、湿度計、線量計などのセンシングデバイスを利用して自位置を把握するシステムに関する。

従来において、発電所屋内で自分の現在位置や、周辺の設備情報、環境情報を知るためには，事前に情報を印刷した資料を閲覧するか、データを登録している携帯端末を検索する必要があった。

しかし，それらの情報を閲覧または検索する場合には、自分のいる位置を把握している必要があるが，自分の位置を把握するためには，記憶に頼るか周りの目印となる構造物（エレベータ等）を確認するしか方法が無かった。
特に、工場等の大規模設備では、多様な点検管理が行われており，対象となる機器の数も膨大であり、点検を効率的に実施するには，作業者が対象物と自身の位置関係・経路を把握し，移動時間の短縮を図る必要があるが，同じような機器や配管が並ぶ多数の閉鎖的空間があると、現在位置の把握は相当の熟練を要することになる。

また、原子力発電所屋内には，高線量エリアがあり，不用意にそのような箇所への接近または滞留すると被爆するリスクがある。対象となるエリアは事前に地図に表示を行い，特に線量の高い部分は注意喚起の表示を行っているが，すべての高線量エリアを把握することは困難であり，注意喚起表示の見落としや適切な迂回ルートの選択が行えない。このように、危険物や特別な管理を行っている場所で業務に従事する場合は，作業者が当該箇所を誤りなく認識して適切な行動をとることが求められる。

さらに、地震等の災害時や火災発生時の避難ルートについては、構内放送による案内に頼るしかないが、そのような場合には現在位置の把握が一層困難になる場合も想定され、適切な避難ルートが分からなくなる不都合が生じる。

従来において、自位置を把握する手法としては、ブルートゥース（登録商標）機能のみでＧＰＳ機能を持たない情報端末を周辺の携帯電話の持つＧＰＳ機能とブルートゥース機能を連動させることにより、位置を特定する技術（特許文献１参照）や、ビル内の各地点に設置されたブルートゥースアクセスポイント群と、各地点の位置情報を格納した屋外の位置データベースと、ブルートゥースを搭載した携帯電話と、携帯電話およびインターネットを利用して位置データベースとの通信を中継する携帯電話基地局とを備え、携帯電話は、通信可能なアクセスポイントのブルートゥースＩＤを取得し、携帯電話基地局およびインターネットを経由してブルートゥースＩＤを位置データベースに送信し、位置データベースは、ブルートゥースＩＤに対応する位置情報を検索し、インターネットおよび携帯電話基地局を経由して、携帯電話に送信する位置検出システム（特許文献２参照）などが考えられている。

公技２０１０−５０３８７３号 特開２００３−２７４４４１号公報

しかしながら、ＧＰＳ機能を利用できない全面がコンクリート等で覆われた屋内やインターネット回線が利用できない環境下においては、上述した従来技術を採用することができず、前述した不都合に十分に対応することができなかった。
そこで、本発明においては、外部からの情報入手が困難な閉鎖された屋内環境においても、自位置の把握を可能とするシステムを提供することを主たる課題としている。また、屋内現場における環境情報を作業者に誤りなく認識させることで、適切な行動を促すことが可能なシステムを提供することをも課題としている。

上記課題を達成するために、本発明に係る自位置把握システムは、屋内の任意の箇所に設置された各種センシングデバイスとこのセンシングデバイスと屋内において無線通信可能な携帯端末とを備え、前記携帯端末の自位置を把握するシステムであって、前記センシングデバイスには、検出対象となる物理量を検知する検知部と、前記検知部で検知された物理量と自身に割り当てられた識別番号とを格納するデバイス側記憶部と、前記携帯端末と無線通信可能なデバイス側通信部と、を少なくとも備え、前記携帯端末には、前記各種センシングデバイスのそれぞれの識別番号と設置箇所の位置情報とを含むデバイス情報が予め格納されている端末側記憶部と、前記センシングデバイスと無線通信可能な端末側通信部とを少なくとも備え、前記携帯端末は、端末側通信部を介して定期的に応答要請信号を発信する応答要請発信手段を備え、前記センシングデバイスは、前記応答要請信号を受信した場合に、前記センサ記憶部に記憶されている識別番号を前記デバイス側通信部を介して送信する情報送信手段を備え、前記携帯端末は、受信した前記識別番号に基づき、前記端末側記憶部に記憶されている対応する前記センシングデバイスの位置情報から、自身の位置情報を算出する自位置算出手段と、を有することを特徴としている。

したがって、携帯端末を持って屋内を移動すると、携帯端末は応答要請信号を定期的に発信しているので、屋内の任意の位置に設置されたセンシングデバイスがその信号を受信すると、自身の識別番号を送信する。そして、携帯端末はその識別番号を受信すると、端末側記憶部に記憶されている対応するセンシングデバイスの位置情報を把握し、その位置情報から自身の位置情報を算出することができるので、携帯端末の所持者は、屋内のどこにいるのかを屋外からの情報を得ることなく把握することが可能となる。

また、前記情報送信手段は、前記応答要請信号を受信した場合に、その時点で検出された物理量をも送信し、前記携帯端末は、受信した物理量を予め設定された閾値を超えているか否かを判定する環境判定手段と、前記物理量が前記閾値を超えていると判定した場合に、通知を発する通知発生手段とをさらに具備するようにしてもよい。

このような構成においては、自位置の把握と共に、自位置に近いセンシングデバイスが設置されている箇所の物理量が異常値にあることを把握することが可能となるので、その箇所を迂回する等の安全確保を図ることが可能となる。

さらに、前記携帯端末は、加速度センサ及びジャイロセンサをさらに有し、前記携帯端末は、前記応答要請発信手段により応答要請信号を発信した後に、いずれの前記センシングデバイスからも前記識別番号を受信しなかった場合に、前記加速度センサ及び前記ジャイロセンサにより自位置を算出する自位置補完手段を更に具備するようにしてもよい。

このような構成においては、たまたま近くにセンシングデバイスが無かった場合やセンシングデバイスが故障しているような場合でも、携帯端末自身が有する加速度センサとジャイロセンサとにより移動方向及び移動距離を把握して自位置を算出することが可能となる。その後、再び応答要請発信信号に呼応するセンシングデバイスがあり、識別番号が送信されると、その識別番号から対応するセンシングデバイスの位置情報をセンサ記憶部から抽出して自位置を把握できるので、加速度センサやジャイロセンサからの情報に基づいて算出された自位置にずれが生じていてもそれを補正することが可能となる。

なお、前記各種センシングデバイスの前記デバイス情報は、別の箇所にある管理サーバに最新情報が管理されており、携帯端末は、端末側記憶部に記憶されているデバイス情報を管理サーバとの通信が可能である場合に最新情報に更新しておくとよい。
このような構成においては、屋内に設置されている各種センシングデバイスは、設置箇所を変更させても管理サーバに管理されている対応するセンシングデバイスのデバイス情報を変更するだけで利用可能となり、センシングデバイスを取り換えたりセンシングデバイスに変更を加えたりすることが不要となるので、システムの管理も容易となる。

以上述べたように、本発明によれば、携帯端末の応答要請信号によって反応するセンシングデバイスを屋内の任意の箇所に設置しておき、センシングデバイスは、応答要請信号を受信した場合に、自身に割り当てられた識別番号を送信し、携帯端末は、受信した識別番号に基づき、予め記憶されている識別番号に対応するセンシングデバイスの位置情報から、自身の位置情報を算出するようにしたので、外部からの情報を入手できない閉鎖空間においても、自位置を把握することが可能となる。

また、センシングデバイスの設置を変更しても、端末側記憶部に格納されているそれぞれのセンシングデバイスの位置情報を含むデバイス情報を更新するだけで利用できるので、センシングデバイスを取り換えたり改変する必要がなく、簡易なシステムを構築することが可能となる。

以上の構成において、情報送信手段は、応答要請信号を受信した場合に、その時点で検出された物理量をも送信し、携帯端末は、受信した物理量を予め設定された閾値を超えているか否かを判定し、物理量が閾値を超えていると判定した場合に、通知を発するようにすることで、作業者はセンシングデバイスが設置されている箇所の環境情報を誤りなく認識して適切な行動をとることが可能となり、作業者の安全確保に寄与することが可能となる。

また、前記携帯端末は、応答要請信号を発信した後に、いずれのセンシングデバイスからも識別番号を受信しなかった場合に、自身が有する加速度センサ及びジャイロセンサにより自位置を算出するようにしておくとよく、これにより、センシングデバイスが近くにない場合やセンシングデバイスが故障している場合にも自位置の把握が可能となり、システムの信頼性を確保することが可能となる。

図１は、本発明に係る自位置把握システムの現場での構成を示す図である。 図２は、携帯端末とセンシングデバイスとの間の処理例を示すフローチャートである。 図３は、自位置を把握する概念を説明する図であり、（ａ）は、１つのセンシングデバイスから識別番号が送信された場合を示し、（ｂ）は、２つのセンシングデバイスから識別番号が送信された場合を示し、（ｃ）は、３つのセンシングデバイスから識別番号が送信された場合を示す。 図４は、本発明に係る自位置把握システムの事務所での構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳述する。

図１において、例えば、発電所の屋内で多くの点検箇所を点検するにあたり、屋内を効率的に移動するために、作業者が自身の現在位置を把握する例が示されている。
屋内の各部屋には、室内の温度を検知する温度計、室内の湿度を検知する湿度計、室内に設置された機器の温度を検知する温度計、漏洩ガスを検知するガス漏れセンサ、放射線量を検知する線量計などの各種センシングデバイス１の１つ又は複数が設置され、作業者は、それらセンシングデバイス１と無線通信可能な携帯端末２を所持している。

それぞれのセンシングデバイス１は、検出対象となる物理量（温度計であれば温度、湿度計であれば湿度、ガス漏れセンサであればガス漏れ量、線量計であれば放射線量など）を検知する検知部１１と、この検知部１１で検知された物理量を格納すると共にそれぞれのセンシングデバイス１に予め割り当てられた識別番号を格納する内部メモリ（デバイス側記憶部に相当）１２と、作業者が所持する携帯端末２とブルートゥースを用いて無線通信可能な送受信部（デバイス側通信部に相当）１３と、この送受信部１３を介して受信した信号を処理すると共に検知部１１で検知した物理量を内部メモリ１２に格納する処理や内部メモリ１２に格納されている情報を読み出し送信する処理などを行う制御部１４と、これらを駆動するために必要な電源を確保する電池１５とを少なくとも備えている。
また、制御部１４は、後述する携帯端末２から発信された応答要請信号を受信した場合に内部メモリに記憶されている識別番号を送信する処理（情報送信手段）を行うようになっている。

作業者が所持する携帯端末２は、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末などの既存の端末でよく、各種センシングデバイス１のそれぞれの識別番号と設置箇所の位置情報とを含むデバイス情報が予め格納されている内部メモリ（端末側記憶部に相当）２１と、前記センシングデバイス１とブルートゥースを用いて無線通信可能な送受信部（端末側通信部に相当）２２と、加速度センサ２３及びジャイロセンサ２４と、受信した信号や、内部メモリに格納されている情報、及び、各種センサからの情報に基づき各種処理を行う制御部２５と、これらを駆動するために必要な電源を確保するバッテリー２６とを備えている。

また、制御部２５は、
(1) 送受信部２２を介して定期的に応答要請信号を発信する処理（応答要請発信手段）、
(2) 受信したセンシングデバイス１からの識別番号に基づき、自位置を把握する処理（自位置算出手段）、
(3) 受信したセンシングデバイス１からの物理量に基づき、センシングデバイスが設置されている箇所の環境情報を判定する処理（環境判定手段）、
(4) 物理量が閾値を超えていると判定した場合に、通知を発する処理（通知発生手段）、
(5) 加速度センサ２３及びジャイロセンサ２４からの信号に基づき自位置を補完する処理（自位置補完手段）、
等の各処理を行うようになっている。

このような構成において、情報端末２及びセンシングデバイス１は、図２に示されるような制御動作を行う。
まず、発電所の屋内にいる作業者が所持している携帯端末２は、送受信部２２を介して応答要請信号を発信する（ステップ５０）。

この応答要請信号は、ブルートゥース機能を利用して発信されるので、届く範囲は、１０ｍ程度と限られている。そこで、携帯端末２からこの範囲内にセンシングデバイス１が存在すれば、そのセンシングデバイス１においては、応答要請信号を受信し（ステップ５２）、情報送信手段により、内部メモリ１２に格納されているセンサ識別番号と、検知部１１において検知された物理量の現在値を送信する（ステップ５４）。

携帯端末２においては、いずれかのセンシングデバイス１からのセンサ識別番号の受信の有無を判定し（ステップ５６）、センサ識別番号の受信があると判定された場合には、受信した識別番号に対応するセンシングデバイス１の位置情報を内部メモリ２１に格納されているデバイス情報から抽出し、その位置情報に基づき携帯端末２の自位置を算出し、その算出結果を画面上の表示や音声案内などによって通知する（ステップ５８）。

例えば、携帯端末２が１つのセンシングデバイス１からの識別番号のみを受信した場合には、図３（ａ）に示すように、その識別番号に対応するセンシングデバイス１の設置箇所の位置情報Ｐ１からブルートゥースによる信号が届く範囲内のエリア内（網掛けで示す部分）に携帯端末２があることを把握することができる。また、携帯端末２が２つのセンシングデバイスからの識別番号を受信した場合には、図３（ｂ）に示すように、それぞれの識別番号に対応するセンシングデバイス１の位置情報Ｐ１，Ｐ２から、信号が届く範囲をオーバーラップさせたエリア内（網掛けで示す部分）に携帯端末２があることを把握することができ、携帯端末が３つのセンシングデバイス１からの識別番号を受信した場合には、図３（ｃ）に示すように、それぞれの識別番号に対応するセンシングデバイス１の位置情報Ｐ１，Ｐ２、Ｐ３から、信号が届く範囲をオーバーラップさせたエリア内（網掛けで示す部分）に携帯端末２があることを把握することができ、受信した識別番号の数が多いほど、自位置を正確に把握することが可能となる。

このようにして携帯端末２の位置情報を把握した後に、センシングデバイス１で検知した物理量の現在値が予め設定された許容値（閾値）よりも大きいか否かを判定し（ステップ６０）、許容値内であれば、携帯端末２が応答要請信号を発してから所定時間：αが経過した後に（ステップ６２）、再びステップ５０へ戻って応答要請信号を発信する。すなわち、携帯端末２は、所定時間間隔で（所定時間毎に）応答要請信号を発信し、算出される自位置が所定時間毎に更新されるようになっている。

なお、センシングデバイス１で検知した物理量の現在値が許容値（閾値）よりも大きい場合には、センシングデバイス１が設置されている空間の環境情報に何らかの異常が生じていると判定して、携帯端末に何らかの方法で異常がある旨の通知を発生させる（ステップ６４）。この通知は、携帯端末２の画面に注意喚起情報を表示させたり、警報音や振動を発生させたり、異常環境エリアを迂回する歩行ルートの案内（作業員の誘導）や周辺情報をアナウンスしたり、周辺設備の保守記録を表示させたり、するものであってもよい。

ところで、ステップ５６において、携帯端末２がいずれのセンシングデバイス１からも識別番号を受信しなかった場合には、センシングデバイス１のデバイス情報に基づく自位置の把握ができないので、この場合には、携帯端末２が有している加速度センサ２３とジャイロセンサ２４からの信号に基づき、携帯端末２の移動方向と移動距離を推し測り携帯端末２の自位置を算出し、その算出結果を画面上の表示や音声案内などによって通知する（ステップ６６）。その後、ステップ６２において、所定時間後にステップ５０以下の処理を同様に行い、センシングデバイス１からの情報が得られない場合でも自位置を把握することを可能としている。

したがって、以上の構成によれば、センシングデバイス１のデバイス情報を利用して、屋内の閉鎖空間においても、外部からの情報を得ることなく、自位置を把握することが可能となり、また、センシングデバイス１が応答要請信号を受信した時点での検出した物理量が閾値を超えているか否かが判定され、物理量が閾値を超えていると判定された場合に、何らかの通知が発せられるので、作業者はセンシングデバイス１が設置されている箇所の環境情報を誤りなく認識して適切な行動をとることが可能となる。例えば、センシングデバイス１が線量計であり、現在値が閾値を超えている場合には、そのエリアを避けることで被爆するリスクを抑えることが可能となる。

また、上述の構成によれば、ＩＭＥＳ（Ｉｎｄｏｏｒ ＭＥｓｓａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）のようにセンシングデバイス側から位置情報を送るのではなく、センシングデバイス１に割り当てられた識別番号を元に携帯端末側で位置を割り出すので、センシングデバイス１の簡素化が図れ、また、センシングデバイス１の設置箇所を変更した場合でも携帯端末に格納されているセンシングデバイスのデバイス情報を逐次更新することで、自位置が誤って算出される不都合がなくなる。

以上の構成は、自位置把握システムの現場での構成であるが、事務所においては、図４に示す構成に基づき、携帯端末に格納されているデバイス情報を更新したり、センシングデバイス１の内部メモリ１２に格納されている保存データを伝送したりできるようになっている。
すなわち、事務所側での構成は、管理サーバ３や作業者が使用する作業者用端末４が接続された構内通信網５に携帯端末２をアクセスポイント６を介してＷＩ−Ｆｉにより接続可能となっている。

管理サーバ３は、屋内現場に設置されている全てのセンシングデバイス１に割り当てられた固有の識別番号と、そのセンシングデバイス１の設置箇所の位置情報と、を関連づけて格納するデバイス情報データベース７を備え、このデバイス情報データベース７に最新の情報が格納されており、センシングデバイス１の設置箇所を変更した場合には、その都度、センシングデバイス１の位置情報を更新するようにしている。

作業者用端末４は、それぞれのセンシングデバイス１での内部メモリ１２に蓄積された保存データ（検知データ）を管理サーバ３にアップロードする等の処理に用いられる。

このような構成において、携帯端末２は、Ｗｉ−Ｆｉ経由で管理サーバ３にアクセスし、自身が格納しているセンシングデバイスのデバイス情報を最新の情報に更新するようにしている。
したがって、本システムによれば、各センシングデバイス１のデバイス情報が管理サーバ３で管理されているので、それぞれのセンシングデバイス１は、予め割り当てられた識別番号の情報だけを保有していればよく、設置箇所を変更する場合でもセンシングデバイスを取り換えたり、格別に手を加えたりする必要がなく、使いやすい簡易なシステムを構築することが可能となる。

なお、上述の構成では、既存の携帯端末２が有しているブルートゥース機能を利用した例を示したが、省電力無線通信であるＡＮＴ等を利用してもよい。

１ センシングデバイス
２ 携帯端末
３ 管理サーバ
１１ 検知部
１２ 内部メモリ（デバイス側記憶部）
１３ 送受信部（デバイス側通信部）
２１ 内部メモリ（端末側記憶部）
２２ 送受信部（端末側通信部）
２３ 加速度センサ
２４ ジャイロセンサ

Claims (4)

1. 屋内の任意の箇所に設置された各種センシングデバイスとこのセンシングデバイスと屋内において無線通信可能な携帯端末とを備え、前記携帯端末の自位置を把握する自位置把握システムであって、
   前記センシングデバイスには、検出対象となる物理量を検知する検知部と、前記検知部で検知された物理量と自身に割り当てられた識別番号とを格納するデバイス側記憶部と、前記携帯端末と無線通信可能なデバイス側通信部と、を少なくとも備え、
   前記携帯端末には、前記各種センシングデバイスのそれぞれの識別番号と設置箇所の位置情報とを含むデバイス情報が予め格納されている端末側記憶部と、前記センシングデバイスと無線通信可能な端末側通信部とを少なくとも備え、
   前記携帯端末は、端末側通信部を介して定期的に応答要請信号を発信する応答要請発信手段を備え、
   前記センシングデバイスは、前記応答要請信号を受信した場合に、前記デバイス側記憶部に記憶されている識別番号を前記デバイス側通信部を介して送信する情報送信手段を備え、
   前記携帯端末は、受信した前記識別番号に基づき、前記端末側記憶部に記憶されている対応する前記センシングデバイスの位置情報から、自身の位置情報を算出する自位置算出手段と、
   を有することを特徴とする自位置把握システム。
2. 前記情報送信手段は、前記応答要請信号を受信した場合に、その時点で検出された物理量をも送信し、
   前記携帯端末は、受信した物理量が予め設定された閾値を超えているか否かを判定する環境判定手段と、
   前記物理量が前記閾値を超えていると判定した場合に、通知を発する通知発生手段とをさらに具備することを特徴とする自位置把握システム。
3. 前記携帯端末は、加速度センサ及びジャイロセンサをさらに有し、
   前記携帯端末は、前記応答要請発信手段により応答要請信号を発信した後に、いずれの前記センシングデバイスからも前記識別番号を受信しなかった場合に、前記加速度センサ及び前記ジャイロセンサにより自位置を算出する自位置補完手段を更に有することを特徴とする請求項１又は２記載の自位置把握システム。
4. 前記各種センシングデバイスの前記デバイス情報は、管理サーバに最新情報が管理されており、前記携帯端末は、前記端末側記憶部に記憶されている前記デバイス情報を前記管理サーバと通信が可能である場合に前記最新情報に更新することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の自位置把握システム。
   
   
   

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