JP2020125923A - Indoor space work support system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、作業者の身に着けられるウェアラブルデバイスを利用して屋内空間での作業時における作業効率の改善及び作業者の安全管理の支援を行う屋内空間作業支援システムに関する。 The present invention relates to an indoor space work support system that uses a wearable device worn by a worker to improve work efficiency when working in an indoor space and assist the worker in safety management.
地下、トンネル、船の中等のような屋内の閉鎖空間で作業を行う場合がある。このような閉鎖空間の作業現場は、一般的に風通しが悪く、高温多湿の環境となっており、その上、作業者は安全のために長袖長ズボンの保護服やヘルメットを着用していることも多く、発汗や空気の対流による体温調節を行えずに熱中症になってしまう等、安全や健康に対するリスクが高い過酷な現場であることが多い。また、このような現場では、環境が過酷であることもあり、作業者の高齢化や熟練作業者の減少等、人手不足に悩んでいるところも多い。そのため、作業者の生産性及び安全性の向上が喫緊の課題となっている。 Sometimes work is done in an enclosed space indoors, such as underground, in a tunnel or in a ship. Worksites in such enclosed spaces are generally poorly ventilated, and are in a hot and humid environment.In addition, workers should wear protective clothing such as long-sleeved long pants and helmets for safety. In many cases, it is a harsh site where there is a high risk for safety and health, such as heat stroke due to inability to control body temperature due to perspiration and air convection. Further, in such a site, the environment may be harsh, and many workers are worried about lack of manpower due to aging of workers and decrease of skilled workers. Therefore, improvement of productivity and safety of workers has become an urgent issue.
一方、近年、様々な分野において、ウェアラブルデバイスの研究・開発が盛んに行われている。ウェアラブルデバイスは、腕時計型、眼鏡型、衣服型等、様々な形態のものが存在し、利用者の身に着けられるようなコンピュータデバイスである。その中でも、常時身に着けられるという特徴から、ウェアラブルデバイスのヘルスモニタリング分野での応用が期待されている。従来、心電図等の生体情報を測定する場合、ディスポーザブル電極をゲルや粘着テープ等によって被測定者の皮膚に貼付して測定することが一般的であるが、長時間の連続測定や運動動作中の測定を行う場合には、電極の貼付部に発汗による不快感やかぶれを生じたり、ゲルや粘着テープが剥がれたりと、生体情報を測定することは困難であった。このような従来の生体情報の測定に対して、例えば、特許文献1には、衣服の内側に電極を有し、ゲルや粘着テープ等の接着部材を用いずに、着用者がその衣服を着用した時に皮膚に電極が接触して、歩行動作時やランニング等の運動動作時においても心電図を計測可能な衣服型のウェアラブルデバイスが開示されている。特許文献1に記載のようなウェアラブルデバイスを用いることによって、生体情報の長時間の測定や運動時における測定を簡便に行うことができる。また、特許文献1には、GPS(Global Positioning System、全地球測位システム)と組み合わせることで位置情報を得られることが示唆されている。
On the other hand, in recent years, research and development of wearable devices have been actively conducted in various fields. The wearable device is a computer device that has various forms such as a wrist watch type, a spectacle type, and a clothes type, and can be worn by a user. Among them, wearable devices are expected to be applied to the health monitoring field because they can be worn at all times. Conventionally, when measuring biological information such as an electrocardiogram, it is common to attach a disposable electrode to the skin of the person to be measured with a gel or adhesive tape, etc. When the measurement is performed, it is difficult to measure biological information such as discomfort caused by sweating or a rash on the electrode sticking part or peeling off of the gel or the adhesive tape. For such conventional measurement of biological information, for example, in
上記のように、屋内の閉鎖空間の作業現場では、作業者の生産性及び安全性の向上が課題となっている。この課題を解決する手段として、作業者の作業中の生体情報及び位置情報を取得・蓄積し、得られたデータを解析することで、その解析結果を作業者の行動の効率化、危険回避、体調不良の予防等に利用することが考えられる。例えば、位置情報から移動距離、順路、速度や滞留時間等の動線パターンを解析することで、作業レイアウトを改善して無駄な移動や滞留時間を省けるようにする、また、心拍数や体温等の生体情報の変動の体調異変との関係性や、生体情報と作業内容や動線パターンとの関係性等の傾向分析を行うことで、作業効率の低下や体調不良に陥る前に休憩を取るように警告を行う、等によって生産性及び安全性の向上を図ることができると考えられる。そのためには、まず、作業者の生体情報及び位置情報を取得する必要がある。 As described above, at the work site of the indoor closed space, improvement of productivity and safety of workers has become a problem. As a means for solving this problem, by acquiring and accumulating biometric information and position information during the work of the worker, and analyzing the obtained data, the analysis result is the efficiency of the worker's action, risk avoidance, It may be used for prevention of poor physical condition. For example, by analyzing flow patterns such as movement distance, route, speed, and staying time from position information, it is possible to improve the work layout to avoid unnecessary movement and staying time, heart rate, body temperature, etc. Take a break before lowering work efficiency or falling into poor physical condition by performing trend analysis such as the relationship between changes in physical information of physical condition and physical condition change, and the relationship between biological information and work content or flow line pattern. It is thought that productivity and safety can be improved by issuing warnings as described above. For that purpose, first, it is necessary to acquire the biometric information and the position information of the worker.
作業者の生体情報及び位置情報の取得には、長時間装着していても作業の邪魔にならないように上記の特許文献1に記載のようなウェアラブルデバイスを利用することが有効であると考えられる。しかしながら、位置情報については、従来、特許文献1で示唆されているようにGPSを利用することが一般的であり、GPSは衛星からの電波によって位置情報を取得するものであるため、ここで課題としている屋内においては位置情報を取得できなかった。
In order to acquire the biometric information and the position information of the worker, it is considered effective to use the wearable device as described in
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、作業者の身に着けられるウェアラブルデバイスを利用して、屋内空間であっても作業者の生体情報及び位置情報を取得及び蓄積することができる屋内空間作業支援システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to acquire and store biometric information and position information of an operator even in an indoor space by using a wearable device worn by the operator. It is an object to provide an indoor space work support system that can perform.
上記課題を解決するために、本発明に係る屋内空間作業支援システムは、屋内空間の所定の位置に互いに無線通信可能に設置される少なくとも3つ以上のアクセスポイントと、前記屋内空間での作業を行う作業者の身に着けられて各前記アクセスポイントと無線通信可能なウェアラブルデバイスと、少なくとも1つの前記アクセスポイントと通信可能に接続されるサーバと、を備えるシステムであって、各前記アクセスポイントは、それぞれが設置された位置の位置情報を示す位置情報識別子を備え、一定の出力強度で前記位置情報識別子を載せた電波を送信し、前記ウェアラブルデバイスは、前記作業者の生体情報を取得する生体情報取得手段と、前記アクセスポイントから送信される前記電波の受信強度及び前記位置情報識別子を取得する受信強度取得手段と、を備え、前記ウェアラブルデバイスは、前記生体情報取得手段によって取得された前記生体情報と、前記受信強度取得手段によって取得された各前記アクセスポイントに対する前記受信強度及び前記位置情報識別子と、を前記アクセスポイントを介して前記サーバに送信し、前記サーバは、システム時刻を保持して計時する時計手段と、前記ウェアラブルデバイスから送られてきた前記生体情報と各前記アクセスポイントに対する前記受信強度及び前記位置情報識別子とを、前記時計手段による前記システム時刻に紐づけて記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された同じ前記システム時刻に紐づけられた前記受信強度と前記出力強度とに基づいて各前記アクセスポイントからの推定距離を算出し、各アクセスポイントに対する前記位置情報識別子及び前記推定距離に基づいて前記ウェアラブルデバイスの位置を算出する位置算出手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, an indoor space work support system according to the present invention performs work in the indoor space with at least three access points installed in a predetermined position of the indoor space so as to be capable of wireless communication with each other. A wearable device worn by an operator who performs wireless communication with each of the access points, and a server communicatively connected to at least one of the access points, the access point comprising: , Each of which is provided with a position information identifier indicating the position information of the installed position, transmits a radio wave carrying the position information identifier with a constant output intensity, the wearable device, the biological body to obtain the biometric information of the worker The wearable device includes an information acquisition unit and a reception intensity acquisition unit that acquires the reception intensity of the radio wave transmitted from the access point and the position information identifier, and the wearable device is the biological body obtained by the biometric information acquisition unit. The information and the reception intensity and the position information identifier for each access point acquired by the reception intensity acquisition means are transmitted to the server via the access point, and the server holds the system time. Clock means for clocking, storage means for storing the biological information sent from the wearable device, the reception intensity and the position information identifier for each access point, in association with the system time by the clock means Calculating an estimated distance from each access point based on the reception intensity and the output intensity associated with the same system time stored in the storage unit, and the position information identifier for each access point and the A position calculating unit that calculates the position of the wearable device based on the estimated distance.
好ましくは、本発明に係る屋内空間作業支援システムは、前記ウェアラブルデバイスが、作業者の上半身に着用される衣服型のスマートウェアであることを特徴とする。 Preferably, the indoor space work support system according to the present invention is characterized in that the wearable device is clothes-type smart wear worn on an upper half of a worker.
好ましくは、本発明に係る屋内空間作業支援システムは、前記生体情報が、少なくとも心拍情報を含むことを特徴とする。 Preferably, the indoor space work support system according to the present invention is characterized in that the biological information includes at least heartbeat information.
好ましくは、本発明に係る屋内空間作業支援システムは、前記アクセスポイントと前記ウェアラブルデバイスとが、Bluetooth Low Energy(Bluetooth:登録商標)に準拠した無線通信規格により無線通信を行うことを特徴とする。 Preferably, the indoor space work support system according to the present invention is characterized in that the access point and the wearable device perform wireless communication according to a wireless communication standard based on Bluetooth Low Energy (Bluetooth: registered trademark).
好ましくは、本発明に係る屋内空間作業支援システムは、前記ウェアラブルデバイスが、補助デバイスをさらに備え、前記補助デバイスは、補助制御手段と、内部時刻を保持して計時する補助時計手段と、前記生体情報取得手段により取得された前記生体情報を前記補助時計手段による前記内部時刻に紐づけて記憶する補助記憶手段と、を備え、前記補助制御手段は、前記ウェアラブルデバイスと前記アクセスポイントとの無線通信が切断されると、前記生体情報を前記内部時刻に紐づけて前記補助記憶手段に記憶させ、前記ウェアラブルデバイスと前記アクセスポイントとの無線通信が回復されると、前記サーバの前記時計手段の前記システム時刻と前記補助時計手段の前記内部時刻との差を算出し、その差に基づいて、前記切断中に前記補助記憶手段に記憶された前記生体情報に紐づけられた当該生体情報取得時の前記内部時刻を、同時刻の前記システム時刻に補正し、補正後の前記システム時刻に紐づけられた前記生体情報を前記サーバに送信して前記記憶手段に記憶させることを特徴とする。 Preferably, in the indoor space work support system according to the present invention, the wearable device further includes an auxiliary device, the auxiliary device includes an auxiliary control unit, an auxiliary clock unit that holds an internal time and measures the time, and the living body. Auxiliary storage means for storing the biometric information acquired by the information acquisition means in association with the internal time by the auxiliary clock means, the auxiliary control means wirelessly communicating between the wearable device and the access point. Is disconnected, the biometric information is stored in the auxiliary storage unit in association with the internal time, and when the wireless communication between the wearable device and the access point is restored, the clock unit of the server A difference between a system time and the internal time of the auxiliary clock means is calculated, and based on the difference, at the time of obtaining the biometric information linked to the biometric information stored in the auxiliary storage means during the disconnection. It is characterized in that the internal time is corrected to the system time of the same time, and the biometric information associated with the corrected system time is transmitted to the server and stored in the storage means.
本発明に係る屋内空間作業支援システムによると、屋内空間で作業を行う作業者の身にはウェアラブルデバイスが装着されており、ウェアラブルデバイスの生体情報取得手段によって作業者の生体情報を取得することができる。その屋内空間には、所定の位置に設置されて互いに無線通信可能でウェアラブルデバイスとも無線通信可能なアクセスポイントが少なくとも3つ以上設置されており、このうちの少なくとも1つのアクセスポイントはサーバと通信可能に接続されている。各アクセスポイントは、一定の出力強度で自身の位置情報を示す位置情報識別子を載せた電波を送信し、ウェアラブルデバイスは、各アクセスポイントから送信される電波の受信強度及び位置情報識別子を受信強度取得手段によって取得する。ウェアラブルデバイスによって取得された作業者の生体情報と各アクセスポイントに対する受信強度及び位置情報識別子とは、アクセスポイントを介してサーバに送信されて、サーバの時計手段のシステム時刻に紐づけられてサーバの記憶手段に記憶される。サーバの位置算出手段は、記憶手段に記憶されたアクセスポイントから受信した電波の受信強度及び当該アクセスポイントが送信した電波の出力強度に基づいて当該アクセスポイントからの推定距離を算出し、同じシステム時刻における複数のアクセスポイントに対して算出された推定距離とアクセスポイントの位置情報とに基づいて、ウェアラブルデバイスの位置を算出することで、当該システム時刻における作業者の位置情報を取得できる。このように、本発明に係る屋内空間作業支援システムによって、屋内空間における作業者の生体情報及び位置情報を取得及び蓄積することができる。 According to the indoor space work support system of the present invention, the wearable device is attached to the body of the worker who works in the indoor space, and the biometric information of the worker can be acquired by the biometric information acquisition means of the wearable device. it can. In the indoor space, at least three or more access points that are installed at predetermined positions and can wirelessly communicate with each other and also wirelessly communicate with a wearable device, and at least one of these access points can communicate with a server. It is connected to the. Each access point transmits a radio wave carrying a position information identifier indicating its own position information at a constant output intensity, and the wearable device acquires the reception intensity of the radio wave transmitted from each access point and the reception intensity of the position information identifier. Get by means. The biometric information of the worker acquired by the wearable device and the reception intensity and position information identifier for each access point are transmitted to the server via the access point and are linked to the system time of the clock means of the server. It is stored in the storage means. The position calculation means of the server calculates the estimated distance from the access point based on the reception intensity of the radio wave received from the access point stored in the storage means and the output intensity of the radio wave transmitted by the access point, and the same system time is calculated. The position information of the worker at the system time can be acquired by calculating the position of the wearable device based on the estimated distances calculated for the plurality of access points and the position information of the access point. As described above, the indoor space work support system according to the present invention can acquire and store the biometric information and the position information of the worker in the indoor space.
好ましくは、本発明に係る屋内空間作業支援システムは、ウェアラブルデバイスが、作業者の上半身に着用される衣服型のスマートウェアであるので、作業者はその衣服型のスマートウェアを着用するだけで、スマートウェアに設けられた電極やセンサ等が作業者の体の所定の位置に配置されるようにすることができるので、作業者に電極やセンサの配置に関する知識を要せず、簡便かつ適切に作業者の生体情報や位置情報を測定することができる。 Preferably, the indoor space work support system according to the present invention, the wearable device is a clothing type smart wear to be worn on the upper body of the worker, so that the worker only wears the clothing type smart wear, Since the electrodes and sensors provided on the smart wear can be arranged at predetermined positions on the body of the worker, the worker does not need to have knowledge about the arrangement of the electrodes and the sensor, and can be simply and appropriately arranged. It is possible to measure biometric information and position information of an operator.
好ましくは、本発明に係る屋内空間作業支援システムは、生体情報が、少なくとも心拍情報を含むので、心拍変動の傾向分析を行うことができる。心拍は、作業者の疲労度や体調、作業場の環境や作業内容等、様々な要因の影響を受けると考えられるので、これら様々な要因と心拍変動との傾向分析を行うことで、その結果を作業効率の向上や体調不良の予測等に用いることができる可能性がある。 Preferably, in the indoor space work support system according to the present invention, since the biological information includes at least heartbeat information, it is possible to perform trend analysis of heartbeat variability. Heartbeat is considered to be affected by various factors such as the fatigue level and physical condition of the worker, the environment of the workplace and the work content.Therefore, by performing a trend analysis of these various factors and heartbeat variability, the results can be obtained. It may be used for improving work efficiency and predicting poor physical condition.
好ましくは、本発明に係る屋内空間作業支援システムは、アクセスポイントとウェアラブルデバイスとが、Bluetooth Low Energy(Bluetooth:登録商標)に準拠した無線通信規格により無線通信を行うので、無線通信に必要な消費電力は非常に小さいため、大型のバッテリー等を必要とせず、アクセスポイント及びウェアラブルデバイスを長寿命化かつ小型化できる。 Preferably, in the indoor space work support system according to the present invention, the access point and the wearable device perform wireless communication according to a wireless communication standard conforming to Bluetooth Low Energy (Bluetooth: registered trademark). Since the electric power is extremely small, a large battery or the like is not required, and the access point and the wearable device can have a long life and can be miniaturized.
好ましくは、本発明に係る屋内空間作業支援システムは、ウェアラブルデバイスが、補助デバイスをさらに備えており、補助デバイスによって、ウェアラブルデバイスとアクセスポイントとの無線通信が切断されている間にウェアラブルデバイスの生体情報取得手段によって取得される生体情報を補助デバイスの補助記憶手段に記憶させることができる。そして、ウェアラブルデバイスとアクセスポイントとの無線通信が回復した時に、切断中に取得されて補助デバイスに記憶されている生体情報を、切断中のシステム時刻に補正した時刻情報に紐づけてサーバの記憶手段に記憶させることができる。従って、ウェアラブルデバイスを装着した作業者が、アクセスポイントの無線通信の範囲外へ出てしまった場合でも、その間の生体情報を切れ目なく取得してサーバの記憶手段に蓄積することができる。 Preferably, in the indoor space work support system according to the present invention, the wearable device further includes an auxiliary device, and while the wearable device disconnects the wireless communication between the wearable device and the access point, the wearable device biometric The biometric information acquired by the information acquisition unit can be stored in the auxiliary storage unit of the auxiliary device. Then, when the wireless communication between the wearable device and the access point is restored, the biometric information acquired during disconnection and stored in the auxiliary device is associated with the time information corrected to the system time during disconnection and stored in the server. It can be stored in the means. Therefore, even when the worker wearing the wearable device goes out of the wireless communication range of the access point, the biometric information during that time can be seamlessly acquired and stored in the storage means of the server.
本発明の一実施形態について、以下、図面を参照しつつ説明する。図1に示すように、本実施形態に係る屋内空間作業支援システム1は、屋内空間Sのそれぞれ所定の位置に設置される複数のアクセスポイント2と、屋内空間Sでの作業を行う作業者の身に着けられるウェアラブルデバイス3と、少なくとも1つのアクセスポイント2と通信可能に接続されるサーバ4とを備える。屋内空間作業支援システム1によって、作業者の生体情報及び位置情報を取得及び蓄積することができるので、それらを解析することによって、作業者Wの屋内空間Sにおける作業時の生産性及び安全性の向上を図ることができる。以下、屋内空間作業支援システム1の各構成要素について詳細に説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the indoor space
アクセスポイント2は、図2に示すように、制御手段21と、BLE通信手段22と、無線LAN通信手段23とを備え、それぞれがバス24を介して相互に各種データを通信可能に構成されている。
As shown in FIG. 2, the
制御手段21は、BLE通信手段22及び無線LAN通信手段23の制御を行う。BLE通信手段22及び無線LAN通信手段23のそれぞれの機能は、制御手段21の制御の下で実行される。制御手段21は、例えば、CPU及びメモリを備える構成とし、メモリに格納された各種プログラムをCPUが演算処理することにより、プログラムに応じた各種制御が行われるように構成すればよい。メモリに格納されるプログラムは、BLE通信手段22や無線LAN通信手段23を介して、または、アクセスポイント2にコネクタを設けて該コネクタに接続される外部記憶装置等を介して、入力や書き換えできるように構成してもよい。また、同様に、アクセスポイント2がそれぞれ備える位置情報識別子についても、メモリに入力や書き換えできるように構成してもよい。
The
位置情報識別子は、各アクセスポイント2が設置される屋内空間Sにおける位置の位置情報を示す。位置情報識別子が示す位置情報は、少なくとも屋内空間Sにおいての水平面上の位置が分かるようになっており、例えば、屋内空間Sの水平面に互いに直交する2軸の座標系を設定し、その座標系での座標を用いることができる。位置情報識別子は、このような座標データそのものを用いてもよいし、各アクセスポイント2に識別できるようなアルファベットや数字等の文字データを割り当てて用いる等でもよい。その文字データを位置情報識別子として用いる場合は、文字データを座標データと対応させるデータを事前に取得して、後述するサーバ4の記憶手段43に記憶させておいて、後述するサーバ4の位置算出手段44で、その文字データから座標データを取得できるようにする等でもよい。サーバ4の位置算出手段44が、各アクセスポイント2の位置情報識別子からそれぞれの位置情報が分かるようになっていれば何でもよい。
The position information identifier indicates the position information of the position in the indoor space S where each
BLE通信手段22は、Bluetooth Low Energy(Bluetooth:登録商標)(以下、BLEとする)の無線通信規格に準拠した電波の送受信を行い、アクセスポイント2は、BLE通信手段22を介して、他のBLEに準拠した機器との間で種々のデータの無線通信を行うことができるように構成される。各アクセスポイント2は、他の少なくとも1つのアクセスポイント2とBLE通信手段22によって無線通信を行えるような位置に設置され、あるアクセスポイント2が受信したデータを、どのアクセスポイント2にも送信できるようになっている。また、各アクセスポイント2は、BLE通信手段22によって、それぞれの位置情報識別子を載せたBLEの電波を一定の出力強度で送信するように構成される。その出力強度のデータは、後述するサーバ4の位置算出手段44で利用できるようになっている。
The
無線LAN通信手段23は、無線LANの無線通信規格に準拠した電波の送受信を行い、アクセスポイント2は、無線LAN通信手段23を介して、他の同一の無線LANの規格に準拠した機器との間で種々のデータの無線通信を行うことができるように構成される。無線LANの規格は、例えば、Wi−Fi(登録商標)に準拠するものが好ましい。少なくとも1つのアクセスポイント2が、無線LAN通信手段23を介して、サーバ4と各種データの送受信を行うことができるようになっている。図1に示した例では、サーバ4は、屋内空間Sの出入口付近に設置されているアクセスポイント2と無線通信可能な位置に設置されて、当該アクセスポイント2と無線通信可能に接続されている。無線LAN通信手段23は、サーバ4と接続されるアクセスポイント2のみに設けるようにしてもよい。また、本実施形態ではアクセスポイント2とサーバ4との接続は、無線LAN通信手段23による無線通信で接続するようにしているが、通信ケーブル等を用いた有線接続でもよい。また、図1におけるサーバ4の位置に、サーバ4に替えてアクセスポイント2と通信可能なインターネットに接続されたルーターを設置し、サーバ4は別の場所に設置して、サーバ4とアクセスポイント2とをインターネットを介して通信可能に接続するように構成してもよい。
The wireless
アクセスポイント2は、例えば、イギリスのラズベリーパイ財団またはその代理店から入手可能な、Wi−Fi(登録商標)及びBLEの機能が搭載されたシングルボードコンピュータであるRaspberry Pi Zero Wを用いて構成してもよい。Raspberry Pi Zero Wは、安価で入手でき、大きさが65mm×30mm×5mm(カタログ値)でモバイルバッテリー等によって駆動可能であるので、占有空間も小さく電源の配線も必要としないので設置も容易である。
The
ウェアラブルデバイス3は、図3に示すように、作業者の上半身に着用されるウェア31と、2つの電極32及び配線33と、主デバイス36と、補助デバイス37とを備える。電極32、配線33及び主デバイス36はウェア31に取り付けられる。補助デバイス37は、ウェア31に取り付けられてもよいし、作業者が携帯するようにしてもよい。
As shown in FIG. 3, the
ウェア31は、作業者が着用した時に、作業者の上半身の体幹部を覆い、作業者の体に直接触れて、作業者の体に密着するような衣服であり、作業者の動作に合わせて追従できるように伸縮性に富む素材により形成されている。
The
電極32は、ウェア31の裏側の所定の位置に固定されており、作業者がウェア31を着用した時に、作業者の体表の所定の位置に電極32が接触するようになっている。電極32は、作業者の体内で発生する電気信号を測定するために用いられ、本実施形態では心臓の拍動に関する心拍情報を取得するため、2つの電極32は、作業者がウェア31を着用した時に、2つの電極32の間に心臓が挟まれるような作業者の胸部の左右の位置に接触するようにウェア31に設けられている。これによって作業者の心臓の電気的な活動の様子を、体表の電極32を介して観測する。電極32は、乾式の電極であり、ゲルや粘着テープ等の接着部材を用いて作業者の体表に貼り付けられるのではなく、ウェア31が作業者の体に密着することによって、ウェア31に固定された電極32も作業者の体に接触するようになっている。そのため、長時間着用していても、皮膚のかぶれや不快感が生じにくくなっている。電極32は、ウェア31が作業者の体に密着することで、作業者の体に接触するようになっているので、電極32は、作業者の体動等によるウェア31の伸縮に応じて、追従して伸縮できるように伸縮性を有し、伸長時でも電気信号を測定できるように導電性を有する素材により形成されていることが好ましい。
The
配線33は、ウェア31に固定され、電極32と主デバイス36とを接続している。電極32によって取得された電気信号は、配線33を介して主デバイス36に送られる。配線33も、電極32と同様に、ウェア31に固定されるため、ウェア31の伸縮に応じて伸縮性及び導電性を有する素材により形成されていることが好ましい。
The
電極32及び配線33は、例えば、東洋紡社のCOCOMI(登録商標)を用いて構成することができる。COCOMI(登録商標)は、高い伸縮性及び導電性を有する薄膜状の機能性素材であり、導電シートの両面が絶縁シートにより覆われた3層構造となっており、熱圧着によって生地に簡単に貼り付けることができる。ウェア31の裏側にCOCOMI(登録商標)を貼り付けて、電極32として用いる部分の絶縁シートを剥がして導電シートを露出させることで、導電シートが露出した導電部分を電極32、絶縁シートに覆われた絶縁部分を配線33として、電極32及び配線33を一体として形成することができる。このように、電極32及び配線33を一体として形成すると、電極32と配線33との接続部に段差等が生じないので、接続部によって着心地を損ねたり、作業中に接続部に気が取られたりすることを軽減できる。
The
主デバイス36は、図4に示すように、制御手段361と、生体情報取得手段362と、受信強度取得手段363と、入出力手段364と、BLE通信手段365とを備え、それぞれがバス366を介して相互に各種データを通信可能に構成されている。
As shown in FIG. 4, the
制御手段361は、生体情報取得手段362、受信強度取得手段363、入出力手段364及びBLE通信手段365を制御する。生体情報取得手段362、受信強度取得手段363、入出力手段364及びBLE通信手段365のそれぞれの機能は、制御手段361の制御の下で実行される。制御手段361は、例えば、CPU及びメモリを備える構成とし、メモリに格納された各種プログラムをCPUが演算処理することにより、プログラムに応じた各種制御が行われるように構成すればよい。メモリに格納されるプログラムは、BLE通信手段365を介して、または入出力手段364に接続される外部記憶装置等を介して、入力や書き換えできるように構成してもよい。
The
生体情報取得手段362は、心拍センサ3621と、温度センサ3622と、加速度センサ3623とを備える。生体情報取得手段362は、心拍センサ3621によって作業者の心拍情報を、温度センサ3622によって作業者の体表温度情報を、加速度センサ3623によって作業者の姿勢情報を、それぞれ生体情報として取得する。
The biological
心拍センサ3621は、2つの電極32から主デバイス36に入力される電気信号に基づいて、2つの電極32の間の電位差を心拍情報として取得する。心臓は、右心房付近に存在する洞房結節に生じた活動電位の電気信号が刺激伝導系によって心臓全体に順次伝えられ、その電気信号によって心筋の収縮が起こることで拍動する。そのため、心臓の拍動に関する情報である心拍情報は、その電気信号の伝導に伴って生じる心臓の電位の変動を観測することによって取得できる。2つの電極32は作業者の胸部の左右に心臓を挟むようにして接触するようになっているので、2つの電極32の間の電位差を取得することで、体表から心臓の電位の変動を観測する。心拍センサ3621によって取得された2つの電極32の電位差から、心拍数や心拍波形等の心拍に関する情報が得られる。
The
温度センサ3622は、作業者の体表温度を取得する。例えば、温度変化による抵抗値の変化を電圧として出力するIC温度センサ等、一般的な温度センサを用いることができる。
The
加速度センサ3623は、主デバイス36に設定された直交座標系の3軸に対する加速度を姿勢情報として取得する。加速度センサ3623によって取得された3軸の加速度に基づいて、主デバイス36の向きを算出することができるので、主デバイス36を備えるウェアラブルデバイス3を着用する作業者の姿勢に関する情報を取得することができる。
The
受信強度取得手段363は、各アクセスポイントのBLE通信手段22によって一定の出力強度で送信されているそれぞれの位置情報識別子を載せたBLEの電波を検出して、それぞれの電波の受信強度と位置情報識別子とを取得する。
The reception
入出力手段364は、外部機器が接続されるコネクタを備え、主デバイス36は、入出力手段364に接続された外部機器との間で種々のデータの送受信を行うことができるように構成される。入出力手段364は、2つの配線33がそれぞれ接続されるコネクタを備える。配線33は、それぞれ電極32と逆側の端部に入出力手段364に接続できるコネクタを備え、主デバイス36がウェア31に取り付けられると、配線33が入出力手段364に接続されるようになっている。
The input/
BLE通信手段365は、BLEに準拠した電波の送受信を行い、主デバイス36は、BLE通信手段365を介して、他のBLEに準拠した機器との間で種々のデータの無線通信を行うことができるように構成される。各アクセスポイント2はBLE通信手段22を備えており、主デバイス36は、BLE通信手段365を介して、各アクセスポイント2と各種データの送受信を行うことができるようになっている。また、補助デバイス37は後述のBLE通信手段374を備え、主デバイス36は、BLE通信手段365を介して、補助デバイス37と各種データの送受信を行うことができるようになっている。
The
主デバイス36は、例えば、ユニオンツール社の心拍センサWHS−2(WHS:登録商標)を用いて構成してもよい。WHS−2は、心拍情報、体表温度及び3軸加速度を測定する機能や、BLEによる無線通信機能が備えられているので、WHS−2を用いれば簡単に主デバイス36を構成できる。
The
補助デバイス37は、補助制御手段371と、補助時計手段372と、補助記憶手段373と、BLE通信手段374とを備え、それぞれがバス375を介して相互に各種データを通信可能に構成されている。
The
補助制御手段371は、補助時計手段372、補助記憶手段373及びBLE通信手段374を制御する。補助時計手段372、補助記憶手段373及びBLE通信手段374のそれぞれの機能は、補助制御手段371の制御の下で実行される。補助制御手段371は、例えば、CPU及びメモリを備える構成とし、メモリに格納された各種プログラムをCPUが演算処理することにより、プログラムに応じた各種制御が行われるように構成すればよい。メモリに格納されるプログラムは、BLE通信手段374を介して、入力や書き換えできるように構成してもよい。
The
補助時計手段372は、内部時刻を保持して計時する。補助時計手段372の内部時刻は、後述するサーバ4の時計手段42によるシステム時刻とは独立して計時される。
The auxiliary clock means 372 holds the internal time and measures the time. The internal time of the auxiliary clock means 372 is clocked independently of the system time by the clock means 42 of the
補助記憶手段373は、各種データを記憶することができ、例えば、フラッシュメモリ等によって構成される。補助記憶手段373は、主デバイス36がどのアクセスポイント2とも無線通信を行うことができない場合に主デバイス36から補助デバイス37に送られてくる生体情報取得手段362によって取得された生体情報を、補助時計手段372の内部時刻に紐づけて記憶することができるようになっている。
The
BLE通信手段374は、BLEに準拠した電波の送受信を行い、補助デバイス37は、BLE通信手段374を介して、他のBLEに準拠した機器との間で種々のデータの無線通信を行うことができるように構成される。主デバイス36はBLE通信手段365を備え、補助デバイス37は、BLE通信手段374を介して、主デバイス36と各種データの送受信を行うことができるようになっている。
The
サーバ4は、制御手段41と、時計手段42と、記憶手段43と、位置算出手段44と、無線LAN通信手段45とを備え、それぞれがバス46を介して相互に各種データを通信可能に構成されている。
The
制御手段41は、時計手段42、記憶手段43、位置算出手段44及び無線LAN通信手段45の制御を行う。時計手段42、記憶手段43、位置算出手段44及び無線LAN通信手段45のそれぞれの機能は、制御手段41の制御の下で実行される。制御手段41は、例えば、CPU及びメモリを備える構成とし、メモリに格納された各種プログラムをCPUが演算処理することにより、プログラムに応じた各種制御が行われるように構成すればよい。メモリに格納されるプログラムは、無線LAN通信手段45を介して、または、サーバ4にコネクタを設けて該コネクタに接続される外部記憶装置等を介して、入力や書き換えできるように構成してもよい。
The
時計手段42は、システム時刻を保持して計時する。時計手段42のシステム時刻は、例えば、屋内空間Sが存在する地域の標準時であってよい。時計手段42のシステム時刻は、サーバ4をインターネットに接続して、NTP(Network Time Protocol)によって協定世界時(UTC)に基づいて定期的に校正されるように構成してもよい。
The clock means 42 holds the system time and measures the time. The system time of the clock means 42 may be, for example, the standard time of the area where the indoor space S exists. The system time of the clock means 42 may be configured such that the
記憶手段43は、各種データを記憶することができ、例えば、HDD(Hard Dis Drive)やフラッシュメモリ等の一般的な記憶装置を用いて構成される。記憶手段43は、ウェアラブルデバイス3から送られてくる生体情報取得手段362によって取得された作業者の生体情報と、受信強度取得手段363によって取得された各アクセスポイント2の受信強度及び位置情報識別子とを、受信時の時計手段42のシステム時刻に紐づけて記憶する。ウェアラブルデバイス3からサーバ4までは遅延なくデータが送られてくるものとみなせるので、記憶手段43にデータが記憶されるときのシステム時刻をウェアラブルデバイス3によって各種データが取得された時点の時刻とみなせる。もしデータの送受信の遅延が大きい場合は、遅延した分、適宜補正するようにしてもよい。
The
位置算出手段44は、屋内空間Sにおけるウェアラブルデバイス3を着用した作業者の位置を算出する。位置算出手段44は、記憶手段43に記憶された各アクセスポイント2の受信強度から、各アクセスポイント2からウェアラブルデバイス3までの推定距離を算出する。この推定距離は、下記の式(1)のフリスの伝達公式により算出することができる。
Pr/Pt=GtGr(λ/4πd)2 ・・・式(1)
ここで、Prは受信電力(受信強度)、Ptは送信電力(出力強度)、Gtは送信アンテナの利得、Grは受信アンテナの利得、λは電波の波長、dは推定距離である。Gt及びGrはそれぞれ機器に固有の既知の値である。λ及びPtには、それぞれBLE通信手段22が送信する電波の波長及び出力強度を用い、Prには、記憶手段43に記憶された受信強度を用いる。これらの値を式(1)に代入することにより、dの推定距離が算出できる。位置算出手段44は、このようにして算出された推定距離を、当該推定距離の算出に用いた記憶手段43に記憶された受信強度に紐づけて、記憶手段43に記憶させる。
The position calculation means 44 calculates the position of the worker wearing the
Pr/Pt=GtGr(λ/4πd) 2 ... Formula (1)
Here, Pr is the reception power (reception intensity), Pt is the transmission power (output intensity), Gt is the gain of the transmission antenna, Gr is the gain of the reception antenna, λ is the wavelength of the radio wave, and d is the estimated distance. Gt and Gr are known values unique to each device. The wavelength and output intensity of the radio wave transmitted by the
次に、位置算出手段44は、記憶手段43に記憶された同じシステム時刻に紐づけられた複数のアクセスポイント2の推定距離に基づいて、ウェアラブルデバイス3の位置を算出する。推定距離には、位置情報識別子が紐づけられており、位置情報識別子からその位置情報識別子を有するアクセスポイント2が設置された位置情報が分かるので、各アクセスポイント2に対して、それぞれの位置情報が示す位置を中心とする推定距離を半径とする円の交点の位置を、そのシステム時刻におけるウェアラブルデバイス3の位置として算出できる。この時、3つ以上の円があれば交点を1点に決定できるので、アクセスポイント2は少なくとも3つ以上設置されることが好ましい。算出された位置情報は、当該システム時刻に紐づけて記憶手段43に記憶される。このようにして、位置算出手段44により、作業者の位置情報の取得及び蓄積が行われる。
Next, the position calculation means 44 calculates the position of the
無線LAN通信手段45は、無線LANの無線通信規格に準拠した電波の送受信を行い、サーバ4は、無線LAN通信手段45を介して、他の同一の無線LANの規格に準拠した機器との間で種々のデータの無線通信を行うことができるように構成される。少なくとも1つのアクセスポイント2には無線LAN通信手段23が備えられており、サーバ4は、無線LAN通信手段45を介して、少なくとも1つのアクセスポイント2と各種データの送受信を行うことができるようになっている。
The wireless
以上のように構成される屋内空間作業支援システム1によって屋内空間Sで作業を行う作業者の生体情報及び位置情報を取得及び蓄積する一連の動作の一例について以下で説明する。
An example of a series of operations for acquiring and accumulating biometric information and position information of a worker who works in the indoor space S by the indoor space
屋内空間Sには所定の位置に複数のアクセスポイント2が設置されており、各アクセスポイント2は、他の少なくとも1つのアクセスポイント2と互いにBLE通信手段22によって通信可能となっており、これらアクセスポイント2のうちの少なくとも1つは、無線LAN通信手段23によってサーバ4の無線LAN通信手段45と通信可能に接続されている。各アクセスポイント2は、設置されている位置の位置情報を示す位置情報識別子を有し、位置情報識別子を載せた電波を一定の出力強度でBLE通信手段22から送信している。このような屋内空間Sで作業を行う作業者には、ウェアラブルデバイス3が装着されており、ウェアラブルデバイス3が備える主デバイス36の受信強度取得手段363によって、各アクセスポイント2のBLE通信手段22から送信されている電波の受信強度及び位置情報識別子を取得する。受信強度取得手段363によって取得された受信強度及び位置情報識別子のデータは、主デバイス36のBLE通信手段365を介して、その時点で最も受信強度が高いアクセスポイント2に送信される。ウェアラブルデバイス3から当該データを受信したアクセスポイント2は、途中いくつかのアクセスポイント2を経由する等によって、サーバ4に通信可能に接続されたアクセスポイント2まで当該データを送信する。当該データは、そのサーバ4に通信可能に接続されたアクセスポイント2からサーバ4へと送られて、時計手段42で計時されるシステム時刻に紐づけられて、記憶手段43に記憶される。ウェアラブルデバイス3は、受信強度取得手段363が受信強度及び位置情報識別子のデータを取得する度に順次サーバ4へと送信して記憶手段43に記憶させる。受信強度取得手段363が受信強度及び位置情報識別子を取得する頻度は、間隔が短すぎると通信量やデータ容量が大きくなってしまい、間隔が長すぎると得られる作業者の位置情報の間隔も大きくなってしまうので、想定される作業者の移動速度等に合わせて適宜設定されればよい。サーバ4の位置算出手段44は、同じシステム時刻に紐づけられて記憶手段43に記憶された各アクセスポイント2の電波の受信強度及び位置情報識別子と、アクセスポイント2が送信した電波の出力強度とに基づいて、そのシステム時刻における各アクセスポイント2からのウェアラブルデバイス3までの推定距離を算出し、各アクセスポイント2の位置を中心とする推定距離を半径とする円の交点から、ウェアラブルデバイス3の位置を算出して、その位置情報と当該システム時刻とを紐づけて記憶手段43に記憶させる。このようにして、屋内空間作業支援システム1によって作業者の位置情報を取得及び蓄積できる。
A plurality of
また、ウェアラブルデバイス3は、主デバイス36の生体情報取得手段362によって着用された作業者の生体情報を取得する。生体情報取得手段362は、心拍センサ3621によって作業者の体に接触する2つの電極32の電気信号から心拍情報を、温度センサ3622によって作業者の体表温度情報を、加速度センサ3623によって作業者の姿勢情報を、それぞれ一定の頻度で取得するようになっている。これらの生体情報取得手段362によって取得される生体情報についても、受信強度取得手段363によって取得される受信強度及び位置情報識別子と同様に、取得される度に主デバイス36のBLE通信手段365からアクセスポイント2を介してサーバ4まで送信されて、時計手段42のシステム時刻に紐づけて記憶手段43に記憶される。このようにして、屋内空間作業支援システム1によって作業者の生体情報を取得及び蓄積できる。
The
もし、作業者がアクセスポイント2の無線通信を行える範囲外へ出てしまう等によって、ウェアラブルデバイス3の主デバイス36が、アクセスポイント2とデータの送受信を行うことができなくなると、主デバイス36の制御手段361は、主デバイス36と無線通信可能に接続されている補助デバイス37の補助制御手段371に無線通信不可となったことを知らせると共に、生体情報取得手段362で取得された生体情報を補助デバイス37に送信する。主デバイス36とアクセスポイント2との無線通信の可否の判断は、例えば、主デバイス36の制御手段361によって、受信強度取得手段363によって取得された受信強度に対して基準値を設定して、その基準値を下回ると無線通信不可、上回ると無線通信可能と判断させる等にすればよい。補助デバイス37の補助制御手段371は、受信した生体情報を補助時計手段372の内部時刻に紐づけて補助記憶手段373に記憶させる。作業者がアクセスポイント2の無線通信範囲内に戻る等によってウェアラブルデバイス3とアクセスポイント2との無線通信が回復してデータの送受信が可能になると、主デバイス36の制御手段361は通常通りに生体情報取得手段362で取得された生体情報をアクセスポイント2を介してサーバ4へ送信するように戻し、補助デバイス37の補助制御手段371へ無線通信が回復したことを知らせる。補助制御手段371は、無線通信の回復が知らされると、サーバ4の時計手段42からシステム時刻を取得して補助時計手段372の内部時刻との差を算出し、その差に基づいて、補助記憶手段373に記憶された生体情報に紐づけられた当該生体情報取得時の内部時刻を、同時刻のシステム時刻に補正し、補正後のシステム時刻に紐づけられた生体情報をサーバ4に送信して記憶手段43に記憶させる。このように、屋内空間作業支援システム1によると、ウェアラブルデバイス3を着用した作業者がアクセスポイント2の通信範囲外へ出た場合でも、その通信範囲外へ出ている間の作業者の生体情報を切れ目なく取得及び蓄積することができる。
If the
以上のように、本実施形態に係る屋内空間作業支援システム1によると、GPSが届かないような屋内空間Sにおいて作業を行う作業者の生体情報及び位置情報を取得及び蓄積することができる。それらのデータから、作業者の動線パターンや、心拍等の生体情報パターン等を解析することができるので、それらの解析結果を用いて、作業者の行動の効率化、危険回避、体調不良の予防等、屋内空間での作業者の生産性及び安全性の向上を図ることができる。
As described above, according to the indoor space
上記はあくまで本発明の一実施形態を例示的に示したものであるため、本発明の範囲は上記実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 The above is merely an exemplification of one embodiment of the present invention, and therefore, the scope of the present invention is not limited to the above embodiment and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. is there.
1 屋内空間作業支援システム
2 アクセスポイント
22 BLE通信手段
23 無線LAN通信手段
3 ウェアラブルデバイス
31 ウェア
32 電極
33 配線
36 主デバイス
362 生体情報取得手段
3621 心拍センサ
363 受信強度取得手段
365 BLE通信手段
37 補助デバイス
371 補助制御手段
372 補助時計手段
373 補助記憶手段
374 BLE通信手段
4 サーバ
42 時計手段
43 記憶手段
44 位置算出手段
45 無線LAN通信手段
S 屋内空間
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記屋内空間での作業を行う作業者の身に着けられて各前記アクセスポイントと無線通信可能なウェアラブルデバイスと、
少なくとも1つの前記アクセスポイントと通信可能に接続されるサーバと、
を備えるシステムであって、
各前記アクセスポイントは、それぞれが設置された位置の位置情報を示す位置情報識別子を備え、一定の出力強度で前記位置情報識別子を載せた電波を送信し、
前記ウェアラブルデバイスは、
前記作業者の生体情報を取得する生体情報取得手段と、
前記アクセスポイントから送信される前記電波の受信強度及び前記位置情報識別子を取得する受信強度取得手段と、
を備え、
前記ウェアラブルデバイスは、前記生体情報取得手段によって取得された前記生体情報と、前記受信強度取得手段によって取得された各前記アクセスポイントに対する前記受信強度及び前記位置情報識別子と、を前記アクセスポイントを介して前記サーバに送信し、
前記サーバは、
システム時刻を保持して計時する時計手段と、
前記ウェアラブルデバイスから送られてきた前記生体情報と各前記アクセスポイントに対する前記受信強度及び前記位置情報識別子とを、前記時計手段による前記システム時刻に紐づけて記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された同じ前記システム時刻に紐づけられた前記受信強度と前記出力強度とに基づいて各前記アクセスポイントからの推定距離を算出し、各アクセスポイントに対する前記位置情報識別子及び前記推定距離に基づいて前記ウェアラブルデバイスの位置を算出する位置算出手段と、
を備えることを特徴とする屋内空間作業支援システム。 At least three or more access points installed in a predetermined position in the indoor space so as to be capable of wireless communication with each other;
A wearable device worn by a worker who works in the indoor space and capable of wireless communication with each of the access points,
A server communicatively connected to at least one said access point,
A system comprising
Each of the access points includes a position information identifier indicating the position information of the position where each is installed, and transmits a radio wave carrying the position information identifier at a constant output intensity,
The wearable device is
Biometric information acquisition means for acquiring biometric information of the worker,
Reception intensity acquisition means for acquiring the reception intensity of the radio wave transmitted from the access point and the position information identifier,
Equipped with
The wearable device, via the access point, the biometric information acquired by the biometric information acquisition unit, the reception intensity and the position information identifier for each access point acquired by the reception intensity acquisition unit, Send to the server,
The server is
Clock means to hold the system time and keep time,
Storage means for storing the biometric information sent from the wearable device, the reception intensity and the position information identifier for each of the access points in association with the system time by the clock means,
An estimated distance from each access point is calculated based on the reception intensity and the output intensity associated with the same system time stored in the storage unit, and the position information identifier and the estimation for each access point are calculated. Position calculating means for calculating the position of the wearable device based on the distance,
An indoor space work support system comprising:
前記補助デバイスは、
補助制御手段と、
内部時刻を保持して計時する補助時計手段と、
前記生体情報取得手段により取得された前記生体情報を前記補助時計手段による前記内部時刻に紐づけて記憶する補助記憶手段と、
を備え、
前記補助制御手段は、前記ウェアラブルデバイスと前記アクセスポイントとの無線通信が切断されると、前記生体情報を前記内部時刻に紐づけて前記補助記憶手段に記憶させ、前記ウェアラブルデバイスと前記アクセスポイントとの無線通信が回復されると、前記サーバの前記時計手段の前記システム時刻と前記補助時計手段の前記内部時刻との差を算出し、その差に基づいて、前記切断中に前記補助記憶手段に記憶された前記生体情報に紐づけられた当該生体情報取得時の前記内部時刻を、同時刻の前記システム時刻に補正し、補正後の前記システム時刻に紐づけられた前記生体情報を前記サーバに送信して前記記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の屋内空間作業支援システム。 The wearable device further comprises an auxiliary device,
The auxiliary device is
Auxiliary control means,
Auxiliary clock means that holds the internal time and measures time,
Auxiliary storage means for storing the biological information acquired by the biological information acquisition means in association with the internal time by the auxiliary clock means,
Equipped with
When the wireless communication between the wearable device and the access point is disconnected, the auxiliary control unit stores the biometric information in the auxiliary storage unit in association with the internal time, and the wearable device and the access point. When the wireless communication of the server is restored, the difference between the system time of the clock means of the server and the internal time of the auxiliary clock means is calculated, and based on the difference, the auxiliary storage means stores the difference during the disconnection. The internal time at the time of acquisition of the biometric information linked to the stored biometric information is corrected to the system time of the same time, and the biometric information linked to the corrected system time is stored in the server. The indoor space work support system according to any one of claims 1 to 4, wherein the system is transmitted and stored in the storage means.
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