JP2022047490A

JP2022047490A - 重機の位置誘導兼施工管理システム

Info

Publication number: JP2022047490A
Application number: JP2021099063A
Authority: JP
Inventors: 強高橋; Tsuyoshi Takahashi; 勝己大古利; Katsumi Okori; 禎雄沖山; Sadao Okiyama
Original assignee: Aomi Construction Co Ltd
Current assignee: Aomi Construction Co Ltd
Priority date: 2020-09-11
Filing date: 2021-06-14
Publication date: 2022-03-24
Anticipated expiration: 2041-06-14
Also published as: JP7100179B2

Abstract

【課題】重機の位置誘導の進捗や施工状態をスムーズに把握する重機の位置誘導兼施工管理システムを提供する。【解決手段】位置誘導兼施工管理システム１は、施工機に取付けられ、GNSS衛星４０が送信する信号を受信するGNSS受信機１２と、受信機１２の測定データに基づいて、施工機の現在位置座標を算出する演算部１５ａと、施工機の施工予定地点である設計位置座標が予め記憶された設計位置座標ＤＢ１４ａと、現在位置座標が設計位置座標に一致するように誘導する誘導情報を生成する誘導情報生成部１５ｂと、施工機が施工する際の施工情報を取得可能なセンサ１３と、各位置座標を表示する位置誘導画面を生成し、位置誘導画面上に施工機の施工情報に基づいた施工状態を表示する表示画面生成部１５ｃと、施工機に設けられ、位置誘導画面及び誘導情報が表示される表示部１６と、施工機の施工状態を含む表示画面が表示される表示部２１、３１と、を備える。【選択図】図１

Description

新規性喪失の例外適用申請有り

本発明は、重機を施工予定地点に誘導するとともに重機が行う施工を管理する位置誘導兼施工管理システムに関するものである。

従来より、地盤に鋼管杭を打設する杭打機や特許文献１に示す軟弱地盤に固化材を注入撹拌して円柱状の改良体を造成する深層混合処理装置や軟弱地盤に強固な締固め砂杭を造成するための締固め地盤改良杭の造成装置等の重機が知られている。

特開２００８－５７２５５号公報特開２０１７－１８６７５２号公報

上述した重機を所定の施工予定地点に誘導する装置や重機による施工を管理する装置は、互いに独立して最適化されているため、装置間の連携が不十分でシステム全体としては使い勝手が悪く、さらに、重機のオペレータ以外の作業者、監督者又は発注者等が施工状況を確認するには、重機のキャビンに搭乗してオペレータとともにディスプレイ等で施工状況を目視せざるを得ず、利便性が悪いという問題があった。

そこで、重機の位置誘導の進捗や施工状態をスムーズに把握するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る重機の位置誘導兼施工管理システムは、前記重機に取り付けられ、GNSS衛星が送信するGNSS信号を受信するGNSS受信機と、前記GNSS受信機の測定データに基づいて、前記重機の２次元座標である現在位置座標を算出する演算部と、前記重機の施工予定地点の２次元座標である設計位置座標が予め記憶された記憶部と、前記現在位置座標が前記設計位置座標に一致するように前記重機を誘導する誘導情報を生成する誘導情報生成部と、前記重機が施工する際の施工情報を取得可能なセンサと、前記現在位置座標及び前記設計位置座標を２次元地図上に表示する表示画面を生成し、前記表示画面上に前記重機の施工情報に基づいた前記重機の施工状態を表示する表示画面生成部と、前記重機に設けられ、前記表示画面及び前記誘導情報が表示される第１の表示部と、前記重機以外に設けられ、前記重機の施工状態を含む前記表示画面が表示される第２の表示部と、を備えている。

この構成によれば、重機以外の場所に設けられた第２の表示部において、位置誘導の表示画面に重機の施工状態が表示されるため、施工機の近傍や管理事務所や遠隔地等にいる監督者等が、第２の表示部を介して画面を切り換えることなく、重機の位置誘導の進捗や施工状態をスムーズに把握することができる。

本発明によれば、重機以外の場所からでも重機の位置誘導の進捗や施工状態をスムーズに把握することができる。

本発明の一実施形態に係る位置誘導兼施工管理システムの構成を示す模式図。深層混合処理装置の構成を模式的に示す正面図。施工機の位置誘導の手順を示すフローチャート。１軸オーガの施工機を位置誘導する場合の位置誘導画面。２軸オーガの施工機を位置誘導する場合の位置誘導画面。深層混合処理装置を用いて改良体を造成する手順を示す模式図。施工機の施工管理の手順を示すフローチャート。施工機向け施工管理画面を示す模式図。監督者等向け施工管理画面を示す模式図。位置誘導から施工管理に至るまでの手順を示すフローチャート。施工機の運転状態又は施工状態施を重ねて表示した位置誘導画面。

本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。

また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。

また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。

図１は、発明の一実施形態を示す位置誘導兼施工管理システム１を示す模式図である。また、図２は、位置誘導兼施工管理システム１で位置誘導及び施工管理を行う深層混合処理装置の構成を示す模式図である。なお、位置誘導兼施工管理システム１で位置誘導、施工管理を行う対象は、深層混合処理装置の他に、地盤改良機（三点杭打機、バックホウタイプ）、モーターグレーダ、アスファルトフィニッシャ、タイヤローラ、タイヤショベル、ブルドーザ又はバックホウ等であっても構わない。

〈深層混合処理装置〉
深層混合処理装置２は、原地盤ｇ内に堅固な地盤（着底層）に達する改良体を造成するものである。深層混合処理装置２は、施工機３と、スラリープラント４と、を備えている。なお、位置誘導兼施工管理システム１が位置誘導する施工機３の台数は、１台であっても２台以上であっても構わない。施工機３は、ベースマシン本体３ａと、オーガ３ｂと、撹拌軸３ｃと、撹拌翼３ｄと、を備えている。

ベースマシン本体３ａには、施工機３で使用する電力を発電し供給する発電機３ｅが設置されている。なお、必要に応じて、施工機３で使用する圧縮空気を生成する図示しない空気圧縮機を設置しても構わない。

オーガ３ｂは、リーダ３ｆに昇降自在に設けられている。リーダ３ｆは、ベースマシン本体３ａに垂直に支持されている。

撹拌軸３ｃは、図示しないスイベルを介してオーガ３ｂに正逆転駆動可能に連結されている。また、撹拌軸３ｃは、外管と内管から成る２重管構造を呈しており、外管及び内管が相対的に反対向きに駆動可能である。

撹拌軸３ｃの下端には、撹拌翼３ｄが取り付けられている。撹拌翼３ｄは、公知の構造を採用しており、内管と一体に回転する第１の撹拌翼と外管と一体に回転する第２の撹拌翼とからなる籠状の撹拌混合部を形成している。また、撹拌翼３ｄには、図示しない固化材吐出口が設けられている。なお、撹拌軸３ｃは、２重管構造に限定されず、１重管構造であっても構わない。また、施工機３は、オーガ３ｂ、撹拌軸３ｃがそれぞれ１台ずつ設けられた１軸式に限定されず、１重管構造のオーガ３ｂ、撹拌軸３ｃがそれぞれ２台以上設けられたものであっても構わない。

スラリープラント４は、セメントサイロ４ａと、バッチャープラント４ｂと、グラウトポンプ４ｃと、を備えている。スラリープラント４は、セメントサイロ４ａ内に貯蔵された固化材としてのセメントをスラリー状に調合し、その固化材（セメントスラリー）をバッチャープラント４ｂを介してグラウトポンプ４ｃからチューブ管４ｄ内に送る。そして、固化材は、撹拌軸３ｃの内管を介して固化材吐出口に供給される。なお、符号４ｅは、スラリープラント４で使用する電力を発電し供給する発電機である。

〈位置誘導兼施工管理システム〉
位置誘導兼施工管理システム１は、施工機３に設置されたデータ収集兼支援装置１０と、第１、第２の情報端末２０、３０と、を備えている。

〈データ収集兼支援装置〉
データ収集兼支援装置１０は、GNSSアンテナ１１と、GNSS受信機１２と、を備えている。GNSS受信機１２は、GNSS衛星４０から所定間隔毎（例えば、１秒毎）に送信されるGNSS信号をGNSSアンテナ１１を介して受信し、施工機３に取り付けられた２台のGNSSアンテナ１１の３次元位置をそれぞれ測位する。なお、施工機３の位置測位に用いられるGNSS（Global Navigation Satellite System）としては、GPS（Global Positioning System）の他、例えばGLONASS（GLObal Navigation Satellite System）による測位とＧＰＳによる測位とを動的に切替えるものや、GPSとGLONASSを組合せて測位するもの等が考えられる。

図２に示すように、施工機３に設けられた２台のGNSSアンテナ１１のうち、前方のGNSSアンテナ１１は、施工機３のリーダ３ｆの下部に取り付けられ、後方のGNSSアンテナ１１は、施工機３の後部架台に取り付けられている。２台のGNSSアンテナ１１の設置位置は、左右方向（Y軸：図２の紙面垂直方向）及び高さ方向（Ｚ軸：図２の紙面上下方向）の各座標が略一致し、前後方向（X軸：図２の紙面左右方向）の座標が異なっている。これにより、例えば、GNSSアンテナ１１を施工機３のリーダ３ｆの頂部に取り付けた場合には、リーダ３ｆが風圧で揺れてGNSSアンテナ１１の位置検知が正しく行われない虞があり、また、オーガ３ｂの位置をＸ軸方向に微調整したりリーダ３ｆを傾斜させた場合にも、GNSSアンテナ１１の位置検知が正しく行われない虞があるところ、前方のGNSSアンテナ１１が、リーダ３ｆの下部に取り付けられていることにより、そのような風圧の影響やオーガ３ｂの位置調整やリーダ３ｆの傾きの影響を軽減することができる。また、２台のGNSSアンテナ１１が設けられていることにより、施工機３が停止状態であっても、施工機３の位置や向きを取得することができる。

データ収集兼支援装置１０は、センサ１３を備えている。センサ１３は、施工機３による施工時の各種情報を取得するものであり、例えば、オーガ３ｂの傾きを計測する傾斜センサ、オーガ３ｂの回転数を計測する回転数検出器、オーガ３ｂ下端の深度を計測する深度検出器、オーガ３ｂの昇降速度を計測する速度検出器、オーガ３ｂを回転させるモータの電流値を計測する電流検出器、固化材スラリーの流量を検出する検出器等である。

データ収集兼支援装置１０は、記憶部１４と、制御部１５と、表示部１６と、通信部１７と、を備えている。

記憶部１４は、設計位置座標ＤＢ１４ａと、施工情報ＤＢ１４ｂと、を備えている。

設計位置座標ＤＢ１４ａは、施工機３によって造成される円柱状の改良体を設ける施工予定地点の３次元座標である設計位置座標が予め記憶されている。なお、設計位置座標は、施工機３を位置誘導する上で必要なものが少なくとも含まれるものであればよく、例えば、施工機３を平面上で誘導する場合には、施工機３の高さ方向の座標が含まれていなくても構わない。

施工情報ＤＢ１４ｂには、センサ１３が取得した施工情報が記憶される。また、施工情報ＤＢ１４ｂには、センサ１３が施工中に計測する各種データに基づいて施工状況を判定する判定基準が予め記憶されている。判定基準は、例えば、オーガ３ｂの下端が着底層に達したか否かを判定する着底基準や固化材スラリー流量が規定量に達したか否かを判定するスラリー基準等を含む。

制御部１５は、データ収集兼支援装置１０を構成する構成要素をそれぞれ制御するものである。制御部１５は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ、メモリ等により構成される。なお、制御部１５の機能は、ソフトウェアを用いて制御することにより実現されても良く、ハードウェアを用いて動作するものにより実現されても良い。制御部１５は、演算部１５ａと、誘導情報生成部１５ｂと、表示画面生成部１５ｃと、を備えている。

演算部１５ａは、GNSS受信機１２が取得したGNSS信号に基づいて、施工機３の３次元座標である現在位置座標を算出する。なお、施工機３の現在位置座標とは、施工機３内の任意の位置の座標を意味し、GNSS信号及びGNSS受信機１２から施工機３の任意の部位（例えば、撹拌翼３ｄ下端）までの既知のオフセット量に基づいて、施工機３内の任意の部位の座標が算出される。また、現在位置座標は、施工機３を位置誘導する上で必要なものが少なくとも含まれるものであればよく、例えば、施工機３を平面上で誘導する場合には、施工機３の高さ方向の座標は含まれていなくても構わない。

誘導情報生成部１５ｂは、現在位置座標が設計位置座標に一致するように施工機３を誘導する誘導情報を生成する。

表示画面生成部１５ｃは、施工現場に対応する２次元地図上に現在位置座標及び設計位置座標を表示する表示画面（位置誘導画面）を生成する。また、表示画面生成部１５ｃは、センサ１３が取得した施工情報を表示する表示画面（施工機向け施工管理画面、監督者等向け施工管理画面）を生成する。

表示部１６は、施工機３のキャビン内に設置されている。表示部１６は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等である。

通信部１７は、施工現場内に構築された有線又は無線の通信回線を介して第１の情報端末２０と通信可能に接続されている。第１の情報端末２０は、施工現場内の作業員が保持するタブレット端末等である。第１の情報端末２０は、表示画面を表示可能な表示部２１を備えている。また、通信部１７は、ネットワーク５０を介して第２の情報端末３０と通信可能に接続されている。第２の情報端末３０は、遠隔地に設置された管理用コンピュータやタブレット端末等である。第２の情報端末３０は、表示画面を表示可能な表示部３１を備えている。

また、データ収集兼支援装置１０は、オペレータの入力動作を検知する図示しない入力部を備えている。入力部は、例えば、押下するボタンやタッチ入力を検知するタッチパネルである。また、データ収集兼支援装置１０は、光や音を出力する図示しない出力部と、を備えている。

〈位置誘導〉
次に、位置誘導兼施工管理システム１による位置誘導について、図３に基づいて説明する。図３は、施工機３を位置誘導する手順を示すフローチャートである。

まず、施工機３による施工前に、施工現場内に造杭される予定の全ての改良体に関する設計位置座標が設計位置座標ＤＢ１４ａに記憶される（ステップＳ１）。

次に、GNSS受信機１２が、GNSSアンテナ１１を介してGNSS信号を受信する（ステップＳ２）。

次に、演算部１５ａが、GNSS信号に基づいて、施工機３の現在位置座標を算出する（ステップＳ３）。具体的には、２台のGNSSアンテナ１１から施工機３内の任意の部位（例えば、撹拌翼３ｄの下端）までの既知のオフセット量を考慮することにより、任意の部位の座標を算出する。

また、誘導情報生成部１５ｂは、現在位置座標が施工予定位置の設計位置座標に一致するように、施工機３を誘導する誘導情報を生成する（ステップＳ４）。誘導情報は、例えば、設計位置座標に対する現在位置座標の相対的な位置関係を表す向きと距離（北に１ｍ、東に２ｍ等）である。

また、表示画面生成部１５ｃは、施工現場に対応する２次元地図上に現在位置座標及び設計位置座標を表示する位置誘導画面を生成する（ステップＳ５）。

次に、制御部１５が、表示部１６に誘導情報及び位置誘導画面を表示させる（ステップＳ６）。

図４は、１軸オーガを備えた施工機３を誘導する場合に、表示部１６に表示される誘導情報及び位置誘導画面の一例である。図４（ａ）は、位置誘導画面の向きが、施工機３の進行方向と一致するように表示されるヘッドアップモードに設定されたものであり、図４（ｂ）は、位置誘導画面の向きが、北向きと一致するように表示されるノースアップモードに設定されたものである。なお、位置誘導画面の向きは、任意に切換可能である。

位置誘導画面上では、例えば、設計位置座標が杭を表すアイコンで表示され、このアイコンを施工情報ＤＢ１５ｂに記憶された施工情報に基づいて、各杭の施工状態に応じて判別可能に表示するのが好ましい。図４（ａ）、（ｂ）に示す位置誘導画面では、杭を表すアイコンが、「過日施工杭」、「本日施工杭」、「目標杭」、「未施工杭」で判別可能に表示されている。「過日施工杭」とは、前日以前に施工された改良体を意味し、「本日施工杭」とは、当日に施工された改良体を意味し、「目標杭」とは、これから施工する改良体を意味し、「未施工杭」とは、目標杭より後に施工予定の改良体を意味する。これにより、複数の施工機３が同時に施工を行う場合であっても、各施工機３が互いの施工状況を把握するのは困難であるところ、複数の施工機３で位置誘導画面を共有することにより、施工済みの場所に施工機３を誘導するような誘導ミスを抑制することができる。なお、図４中の誘導情報は、杭芯に対する撹拌翼３ｄの回転中心の相対的な位置関係を表す向きと距離に設定されている。

図５は、２軸オーガを備えた施工機３を誘導する場合に、表示部１６に表示される誘導情報及び位置誘導画面の一例である。図５（ａ）は、位置誘導画面の向きが、施工機３の進行方向と一致するように表示されるヘッドアップモードに設定されたものであり、図５（ｂ）は、位置誘導画面の向きが、北向きと一致するように表示されるノースアップモードに設定されたものである。なお、位置誘導画面の向きは、任意に切換可能である。なお、図５中の誘導情報は、２軸オーガの各回転軸（右軸、左軸）から各回転軸で施工される左右の改良体の杭芯までの相対的な位置関係を表す向きと距離、及び２軸オーガの各回転軸を結んだ直線と左右１組の改良体の杭芯を結んだ直線との傾きである。

また、表示画面生成部１５ｃは、施工機３が施工予定地点に接近するにつれて、位置誘導画面のうち施工予定地点周辺を拡大するようにしても構わない。これにより、施工機３のオペレータが、施工予定地点への接近を視覚的に感知することができる。

このようにして、施工機３のオペレータは、表示部１６に表示される位置誘導画面で、施工機３と施工予定位置との相対的な位置関係を直感的に把握することができる。また、施工機３のオペレータは、表示部１６に誘導情報が表示されることにより、施工機３をスムーズに移動させることができる。さらに、表示部１６に表示される位置誘導画面の向きが図４（ａ）、図５（ａ）に示すヘッドアップモードに設定されることにより、施工機３のオペレータは、施工機３と施工予定位置との相対的な位置関係をさらに直感的に把握することができる。

なお、施工機３の移動状況に応じて、表示画面生成部１５ｃが、位置誘導画面上に誘導情報の確認を施工機３のオペレータに促すテキストメッセージを出力しても構わない（ステップS７）。なお、メッセージは、文字、図形、音声又はそれらの組み合わせであっても構わない。この場合には、テキストメッセージを含む位置誘導画面が、表示部１６に表示される（ステップＳ８）。

また、第１の情報端末２０及び第２の情報端末３０には、通信部１７を介して誘導情報及び位置誘導画面が送られ（ステップＳ９、Ｓ１０）、表示部２１、３１には、誘導情報及び位置誘導画面が表示される（ステップＳ１１）。なお、第１の情報端末２０及び第２の情報端末３０のユーザが誘導情報を必要としない場合には、少なくとも位置誘導画面が第１の情報端末２０及び第２の情報端末３０に送られれば良い。

これにより、施工現場内の作業者や遠隔地にいる監督者等が、表示部２１、３１を介して誘導情報及び位置誘導画面を共有することができる。また、表示部２１、３１に表示される位置誘導画面の向きは、第１の情報端末２０、第２の情報端末３０毎にそれぞれ切換可能であるが、図４（ｂ）、図５（ｂ）に示すノースアップモードに設定されるのが好ましい。

〈施工管理〉
次に、位置誘導兼施工管理システム１による施工管理について、図面に基づいて説明する。

まず、施工機３による地盤改良の手順について図６に基づいて説明する。具体的には、まず、図６中の（１）に示すように、撹拌軸３ｃの下端部に設けられた撹拌翼３ｄを所定の施工予定位置にセットする。次に、オーガ３ｂを起動させて、撹拌軸３ｃを回転駆動させる。

そして、図６中の（２）に示すように、撹拌翼３ｄが原地盤ｇに貫入されると共に、固化材吐出口より固化材が吐出される。撹拌翼３ｄが原地盤ｇ内に貫入されるにつれて、原地盤ｇには縦孔５が掘削されると共に、縦孔５内で掘削土と固化材とが撹拌されて成る混合土６が順次造成されて行く。撹拌軸３ｃの初期貫入速度は、例えば、０．５ｍ／ｍｉｎに設定される。

図６中の（３）に示すように、撹拌軸３ｃの下端が堅固な地盤（着底層）に達すると、即ち撹拌軸３ｃが着底すると、撹拌軸３ｃの貫入速度が減少すると共に撹拌軸３ｃ及び撹拌翼３ｄを回転させるオーガ３ｂのモータ電流値が上昇する。これは、撹拌翼３ｄが堅固な地盤に達することにより、撹拌翼３ｄの回転抵抗が増大することにより起因する。なお、撹拌翼３ｄが着底したか否かは、撹拌軸３ｃの貫入速度が０．２～０．３ｍ／ｍｉｎの状態が１～３分以上継続しているか、及び／又はオーガ３ｂのモータ電流値が所定値（モータの規格、種類等によって異なるが、概ね２５０～４００Ａ）以上の状態が１分以上継続しているか等を基準に判定されるのが一般的であり、これらの着底基準を満たす場合に、撹拌翼３ｄが着底したと判定される。

次に、図６中の（４）、（５）に示すように、撹拌軸３ｃの下端が着底すると、撹拌軸３ｃを一度上昇させた後に堅固な地盤まで下降させるダブリング処理を行う。これにより、改良体の下端付近の混合土６を十分に混合することができる。

そして、図６中の（６）、（７）に示すように、撹拌軸３ｃを回転させながら引き抜くことにより、混合土６を再度混合して円柱状の改良体７を縦孔５内に造成する。

このようにして、深層混合処理装置２は、原地盤ｇ内に堅固な地盤に達する改良体７を造成することができる。なお、深層混合処理装置２は、着底層に達する改良体７を造成するものに限定されず、例えば、着底層に達成させることなく所定の設計深度に達する改良体７を造成するものであっても構わない。

次に、上述した施工機３による施工と並行して行う施工管理について、図７に基づいて説明する。

まず、センサ１３が各種情報（オーガ３ｂの傾き、オーガ３ｂの回転数、オーガ３ｂ下端の深度、オーガ３ｂの昇降速度及びオーガ３ｂを回転させるモータの電流値等の施工情報）を計測する（ステップＳ２０）。センサ１３が取得した施工情報は、施工情報ＤＢ１４ｂに記憶される（ステップＳ２１）。

次に、表示画面生成部１５ｃは、施工情報を表示する表示画面（施工機向け施工管理画面、監督者等向け施工管理画面）を生成する（ステップＳ２２）。なお、施工機向け施工管理画面とは、施工機３のオペレータが施工状況を把握する上で必要な施工情報が含まれる表示画面であり、監督者等向け施工管理画面とは、第１、第２の情報端末２０、３０を保持する監督者等が施工の進捗状況を把握する上で必要な施工情報が含まれる表示画面である。

施工機向け施工管理画面の一例を図８に示す。図８に示す施工機向け施工管理画面は、目標深度及び現深度を示す瞬時値である深度項目、単位深さ当たりの撹拌軸３ｃの貫入速度を示す区間値及び現貫入速度を示す瞬時値が含まれる速度項目、単位深さ当たりの撹拌翼３ｄの回転数を示す区間値及び現回転数を示す瞬時値が含まれる交差回数項目、単位深度当たりの固化材の流入量の目標値及び現在値を示す瞬時値が含まれる区間流量項目、直近１ｍ当たりの固化材の流入量の目標値及び現在値を示す瞬時値が含まれる瞬時流量項目、固化材の総量が含まれる積算流量項目、オーガ３ｂのモータ電流値の最大値及び現在値である瞬時値が含まれる電流項目、及び縦軸に撹拌翼３ｄの深度、横軸にモータ電流値を示すグラフが含まれる。

また、監督者等向け施工管理画面の一例を図９に示す。図９に示す監督者等向け施工管理画面は、杭のＸ座標及びＹ座標、地盤高（ＧＬ）、オーガ下端の打設深度、モータの最大電流値、モータが最大電流値を達した際のオーガ下端の深度、現在のスラリー流量、スラリー流量の設計値、撹拌軸３ｃの回転数及び施工開始から現在までのオーガ先端のZ座標の経時的な変化を示すグラフを含む。なお、オーガ先端のZ座標の経時的な変化を示すグラフは適宜省略しても構わない。

次に、制御部１５が、表示部１６に施工機向け施工管理画面を表示させる（ステップＳ２３）。

また、施工の進捗状況に応じて、表示画面生成部１５ｃが、施工機向け施工管理画面上に施工内容の適否を施工機３のオペレータに確認を促すテキストメッセージを出力し（ステップS２４）、テキストメッセージを含む施工機向け施工管理画面が、表示部１６に表示される（ステップＳ２５）。例えば、予め記憶された着底基準に基づいて撹拌翼３ｄの下端が着底層に達していると推測される場合には、その旨のメッセージを出力することが考えられる。なお、メッセージは、文字、図形、音声又はそれらの組み合わせであっても構わない。

また、第１の情報端末２０及び第２の情報端末３０には、通信部１７を介して監督者等向け施工管理画面が送られ（ステップＳ２６、Ｓ２７）、表示部２１、３１には、監督者等向け施工管理画面が表示される（ステップＳ２８）。

これにより、施工現場内の作業者や遠隔地にいる監督者等が、表示部２１、３１を介して監督者等向け施工管理画面を共有することができる。

〈システムフロー〉
次に、位置誘導兼施工管理システム１による施工機３の位置誘導から施工管理に至るまでのフローを図１０に基づいて説明する。

まず、施工機３のオペレータが、入力部を介して施工予定位置（杭番）を入力すると（ステッップＳ３０）、表示画面生成部１５ｃは、入力された杭番の確認を施工機３のオペレータに促すメッセージを表示部１６に表示させる（ステップＳ３１）。表示部１６に表示されるメッセージは、施工予定位置の杭の施工情報に応じて適宜変更しても構わない。例えば、制御部１５が、施工情報ＤＢ５１ｂに記憶された施工情報に基づいて入力された施工予定位置の杭の施工状況を判定し、入力された施工予定位置の杭が施工済みの場合には、メッセージには、杭番の確認に加えてその杭番が施工済みであることを通知する旨が含まれるのが好ましい。

そして、制御部１５は、施工機３のオペレータによる施工予定位置をキャンセルする入力を受け付けた場合には（ステップＳ３１でＮｏ）、選択された施工予定位置をキャンセルし、施工機３のオペレータは、施工予定位置（杭番）を再入力する。

一方、制御部１５が、施工機３のオペレータによる施工予定位置を確定する入力を受け付けた場合には（ステップＳ３１でＹｅｓ）、上述した位置誘導に関する各ステップＳ１～Ｓ１１に沿って、表示部１６、２１、３１に位置誘導画面を表示する（ステップＳ３２）。

施工機３が施工予定位置に向かって移動し、施工機３の現在位置座標が施工予定位置の設計位置座標に対して所定の許容範囲（例えば、１０ｃｍ以内）まで接近すると（ステップS３３）、表示画面生成部１５ｃは、位置誘導を終了して施工に移行するか否かの確認を施工機３のオペレータに促すメッセージを表示部１６に表示させる（ステップＳ３４）。

そして、制御部１５は、施工機３のオペレータによる位置誘導を継続する旨の入力を受け付けた場合には（ステップＳ３４でＮｏ）、表示部１６に位置誘導画面を引き続き表示する。

一方、制御部１５は、施工機３のオペレータによる位置誘導を終了する旨の入力を受け付けた場合には（ステップＳ３４でＹｅｓ）、表示部１６に表示される表示画面を位置誘導画面から施工機向け施工管理画面に切り換え、上述した施工管理に関する各ステップＳ２０～Ｓ２８に沿って、表示部１６、２１、３１に施工管理画面を表示する（ステップＳ３５）。

このようにして、位置誘導と施工管理とをそれぞれ独立した装置で実行する従来のシステムでは、施工機３が施工予定位置に到達する前であっても施工が実施し得たのに対し、位置誘導兼施工管理システム１では、施工予定位置の設計位置座標に対して施工機３の現在位置座標が所定の許容値以内に収まらない限り施工に移行できないため、ヒューマンエラーを防止し、施工を設計通りに正確に実施することができる。

また、制御部１５は、上述した監督者等向け施工管理画面に代えて、図１１に示すように、施工機３の運転状態や施工状態を重ねて表示した位置誘導画面を表示部２１、３１に表示しても構わない。

図１１（a）は、図４（ａ）に示す位置誘導画面に施工機３の運転状態（移動中）をテキストＴ１で表示した画面を示す。なお、「運転状態」を表すテキストＴ１は、「移動中」の他に、「停車」又は「駐車」等が考えられる。

図１１（ｂ）は、位置誘導画面に施工機３の施工状態（貫入中）をテキストＴ２で表示した画面を示す。なお、「施工状態」を表すテキストＴ２は、図６（２）～（３）に相当する「貫入中」の他に、図６（１）に相当する「セット中」、図６（４）～（６）に相当する「造成中」、図６（７）に相当する「終了」等が考えられる。なお、施工機３の運転状態や施工状態は、テキストの他に、色や模様により区別可能に表示されても構わない。

これにより、施工現場内の作業者や遠隔地にいる監督者等が、位置誘導画面と監督者等向け施工管理画面とを切り換えることなく、施工機３の運転状態や施工状態を把握することができる。

このようにして、本発明の実施形態に係る位置誘導兼施工管理システム１は、施工機３に取り付けられ、GNSS衛星４０が送信するGNSS信号を受信するGNSS受信機１２と、GNSS受信機１２の測定データに基づいて、施工機３の２次元座標である現在位置座標を算出する演算部１５ａと、施工機３の施工予定地点の２次元座標である設計位置座標が予め記憶された設計位置座標ＤＢ１４ａと、現在位置座標が設計位置座標に一致するように施工機３を誘導する誘導情報を生成する誘導情報生成部１５ｂと、施工機３が施工する際の施工情報を取得可能なセンサ１３と、現在位置座標及び設計位置座標を２次元地図上に表示する位置誘導画面を生成し、位置誘導画面上に施工機３の施工情報に基づいた施工機３の施工状態を表示する表示画面生成部１５ｃと、施工機３に設けられ、位置誘導画面及び誘導情報が表示される表示部１６と、第１の情報端末２０に設けられ、位置誘導画面が表示される表示部２１と、第２の情報端末３０に設けられ、施工機３の施工状態が含まれる位置誘導画面が表示される表示部３１と、を備えている構成とした。

この構成によれば、位置誘導画面に施工機３の施工状態が表示されるため、施工現場内の作業者や遠隔地にいる監督者等が、表示部２１、３１を介して位置誘導画面と監督者等向け施工管理画面とを切り換えることなく、施工機３の施工状態をスムーズに把握することができる。

なお、本発明は、上述した構成以外にも本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

例えば、上述した位置誘導兼施工管理システム１は、施工機３の位置誘導と施工機３による地盤改良の施工管理とを兼ねた構成であるが、これらを機能ごとに分割しても構わない。

１：位置誘導兼施工管理システム
２：深層混合処理装置
３：施工機
３ａ：ベースマシン本体
３ｂ：オーガ
３ｃ：撹拌軸
３ｄ：撹拌翼
３ｅ：発電機
３ｆ：リーダ
４：スラリープラント
４ａ：セメントサイロ
４ｂ：バッチャープラント
４ｃ：グラウトポンプ
４ｄ：チューブ管
４ｅ：発電機
５：縦孔
６：混合土
７：改良体
１０：データ収集兼支援装置
１１：GNSSアンテナ
１２：GNSS受信機
１３：センサ
１４：記憶部
１４ａ：設計位置座標ＤＢ
１４ｂ：施工情報ＤＢ
１５：制御部
１５ａ：演算部
１５ｂ：誘導情報生成部
１５ｃ：表示画面生成部
１６：表示部（第１の表示部）
１７：通信部
２０：第１の情報端末
２１：表示部（第２の表示部）
３０：第２の情報端末
３１：表示部（第２の表示部）
４０：GNSS衛星
５０：ネットワーク
ｇ：原地盤

上記目的を達成するために、本発明に係る重機の位置誘導兼施工管理システムは、前記重機に取り付けられ、GNSS衛星が送信するGNSS信号を受信するGNSS受信機と、前記GNSS受信機の測定データに基づいて、前記重機の２次元座標である現在位置座標を算出する演算部と、前記重機の施工予定地点の２次元座標である設計位置座標が予め記憶された記憶部と、前記現在位置座標が前記設計位置座標に一致するように前記重機を誘導する誘導情報を生成する誘導情報生成部と、前記重機が施工する際の施工情報を取得可能なセンサと、前記現在位置座標及び前記設計位置座標を２次元地図上に表示する表示画面を生成し、前記表示画面上に前記重機の施工情報に基づいた前記重機の施工中の状況を示す施工状態を表示する表示画面生成部と、前記重機に設けられ、前記表示画面及び前記誘導情報が表示される第１の表示部と、前記重機以外に設けられ、前記重機の施工状態を含む前記表示画面及び前記誘導情報が表示される第２の表示部と、を備えている。

Claims

重機の位置誘導兼施工管理システムであって、
前記重機に取り付けられ、GNSS衛星が送信するGNSS信号を受信するGNSS受信機と、
前記GNSS受信機の測定データに基づいて、前記重機の２次元座標である現在位置座標を算出する演算部と、
前記重機の施工予定地点の２次元座標である設計位置座標が予め記憶された記憶部と、
前記現在位置座標が前記設計位置座標に一致するように前記重機を誘導する誘導情報を生成する誘導情報生成部と、
前記重機が施工する際の施工情報を取得可能なセンサと、
前記現在位置座標及び前記設計位置座標を２次元地図上に表示する表示画面を生成し、前記表示画面上に前記重機の施工情報に基づいた前記重機の施工状態を表示する表示画面生成部と、
前記重機に設けられ、前記表示画面及び前記誘導情報が表示される第１の表示部と、
前記重機以外に設けられ、前記重機の施工状態を含む前記表示画面が表示される第２の表示部と、
を備えていることを特徴とする重機の位置誘導兼施工管理システム。
前記表示画面生成部は、前記重機の現在位置座標が前記設計位置座標に対して所定の許容範囲に収まったときに、前記重機の位置誘導を終えて施工に移行するか否かの確認を前記重機のオペレータに促すメッセージを前記第１の表示部に出力することを特徴とする請求項１記載の重機の位置誘導兼施工管理システム。