JP2022155699A - 車体情報収集システム - Google Patents

Abstract

【課題】危険事象の発生原因を正確に把握できる車体情報収集システムを提供する。【解決手段】車体情報収集システム１は、建設機械１０の車体操作に関する情報及び車体状態に関する情報を検出する情報検出装置１８と、建設機械１０の周囲の映像を撮像するカメラ１４と、情報検出装置１８で検出した情報及びカメラ１４で撮像した映像を記録する記録装置１７と、制御装置１９とを備える。制御装置１９は、情報検出装置１８で検出した情報に基づいて車体操作及び車体状態のうち少なくとも一方の変化を検出し、変化を検出した場合に、該変化が検出された時刻前後の所定時間幅における情報検出装置１８で検出した情報及びカメラ１４で撮像した映像を抽出し記録装置１７のイベント記録保管部１７２に記録させる。【選択図】図２

Description

本発明は、車体情報収集システムに関し、特に建設機械の車体情報収集システムに関する。

自動車の分野では、事故原因を調査する目的として、車体の前後にそれぞれ取り付けられたカメラで撮像した映像を記録するドライブレコーダが用いられている。事故が発生した場合は、ドライブレコーダに記録された映像を振り返ることで、事故発生時の状況を把握し、発生原因の究明に役立つ。最近では、建設機械の分野においても、事故やヒヤリハットといった危険事象の発生原因を調査するために、ドライブレコーダのような記録装置を搭載するニーズが高まっている。

例えば特許文献１には、建設機械の旋回体に取り付けられてそれぞれ異なる方向を撮像する複数のカメラと、カメラが撮像した動画を記録する記録装置と、複数のカメラから建設機械の動作に応じたカメラを選択するカメラ選択装置と、カメラ選択装置で選択されたカメラで撮像した動画を記録装置に記録する制御装置とを備えた技術が開示されている。このような技術によれば、建設機械の動作に応じたカメラが選択されるので、全てのカメラの動画を記録する場合と比べて記録装置容量への圧迫を抑制できるとともに、事故発生時の建設機械の周囲の状況を動画で容易に把握できる。

特開２０１８－５３５３７号公報

しかし、特許文献１に記載された技術では、事故が発生した場合、その原因が建設機械の車体操作によるものか、建設機械の車体状態によるものか、又は周囲の状況によるものかを特定し難いため、危険事象の発生原因を正確に把握できない問題があった。

上述の事情に鑑みて、本発明は、危険事象の発生原因を正確に把握できる車体情報収集システムを提供することを目的とする。

本発明に係る車体情報収集システムは、建設機械の車体操作に関する情報及び車体状態に関する情報のうち少なくとも一方を検出する情報検出装置と、前記建設機械の周囲の映像を撮像するカメラと、前記情報検出装置で検出した情報及び前記カメラで撮像した映像を記録する記録装置と、制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記情報検出装置で検出した情報に基づいて車体操作及び車体状態のうち少なくとも一方の変化を検出し、変化を検出した場合に、該変化が検出された時刻前後の所定時間幅における前記情報検出装置で検出した情報及び前記カメラで撮像した映像を抽出し前記記録装置に記録させることを特徴としている。

本発明に係る車体情報収集システムでは、制御装置は、情報検出装置で検出した情報に基づいて車体操作及び車体状態のうち少なくとも一方の変化を検出し、変化を検出した場合に、該変化が検出された時刻前後の所定時間幅における情報検出装置で検出した情報及びカメラで撮像した映像を抽出し前記記録装置に記録させる。このように変化が検出された時刻前後の所定時間幅の映像に加えて、該変化が検出された時刻前後の所定時間幅における車体操作の情報及び車体状態の情報の少なくとも一方も記録されるので、映像及び検出情報の双方を用いて振り返ることにより、従来のように映像だけを用いて振り返る場合と比べて危険事象の発生原因を正確に把握することができる。

本発明によれば、危険事象の発生原因を正確に把握することができる。

実施形態に係る車体情報収集システムを示す概略構成図である。 実施形態に係る車体情報収集システムを示すブロック図である。 旋回操作レバーの操作入力量の変化を示す一例である。 建設機械の姿勢の変化を示す一例である。 建設機械の姿勢変化を説明する図である。 記録装置におけるデータ記録の一例を示す図である。 端末装置に表示される内容を示す一例である。

以下、図面を参照して本発明に係る車体情報収集システムの実施形態を説明する。図面の説明において同一の要素には同一符号を付し、重複説明は省略する。

図１は実施形態に係る車体情報収集システムを示す概略構成図であり、図２は実施形態に係る車体情報収集システムを示すブロック図である。本実施形態の車体情報収集システム１は、建設機械１０と、該建設機械１０と通信可能に構成されたサーバ装置２０と、サーバ装置２０と通信可能に構成された端末装置３０とを備えている。

建設機械１０としては、油圧ショベル、クレーン、ホイールローダ、ブルドーザ、ダンプトラックなどが挙げられるが、ここでは油圧ショベルの例を挙げて説明する。建設機械１０は、左右一対のクローラ（履帯）を有する下部走行体１１と、下部走行体１１の上部に旋回可能に設けられる上部旋回体１２と、上部旋回体１２に上下方向に回動可能に設けられるフロント装置１３とを備えている。

下部走行体１１、上部旋回体１２及びフロント装置１３は、図示しないメイン油圧ポンプから送られた作動油によってそれぞれ独立して動作する。メイン油圧ポンプは、原動機としてのエンジン（図示せず）によって駆動される。

下部走行体１１には、左右一対の走行油圧モータ１１１が配置されている。これらの走行油圧モータ１１１を駆動すると、左右のクローラがそれぞれ駆動される。これによって、下部走行体１１は前進又は後進することができる。

上部旋回体１２は、旋回装置１２１を軸にして下部走行体１１と上下に接続されている。旋回装置１２１の旋回油圧モータ（不図示）を駆動すると、上部旋回体１２は下部走行体１１に対して旋回する。上部旋回体１２は、運転室１２２及び機械室１２３を有する。運転室１２２は、上部旋回体１２の左側部に設けられている。機械室１２３は、運転室１２２の後方に設けられている。機械室１２３の内部には、上述のメイン油圧ポンプ及びエンジン等が配置されている。

フロント装置１３は、上下方向に回動可能に上部旋回体１２に取り付けられている。このフロント装置１３は、ブーム１３１、アーム１３２、バケット１３３、及びこれらをそれぞれ駆動するシリンダ（ブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダ）を有する。各シリンダは、油圧アクチュエータからなり、メイン油圧ポンプから送られる作動油によって伸縮する。

また、建設機械１０は、４つのカメラ（前方カメラ１４ａ、後方カメラ１４ｂ、左方カメラ１４ｃ、及び右方カメラ１４ｄ）と、２つのＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）アンテナ１５ａ、１５ｂと、通信装置１６と、記録装置１７と、情報検出装置１８と、制御装置１９とを更に備えている。

前方カメラ１４ａは、例えば運転室１２２のフロントガラスの外側に取り付けられ、建設機械１０の前方の映像を撮像し、撮像した映像を記録装置１７に出力する。後方カメラ１４ｂは、例えば機械室１２３の後部に取り付けられ、建設機械１０の後方の映像を撮像し、撮像した映像を記録装置１７に出力する。左方カメラ１４ｃは、例えば上部旋回体１２の左側部に取り付けられ、建設機械１０の左方の映像を撮像し、撮像した映像を記録装置１７に出力する。右方カメラ１４ｄは、例えば上部旋回体１２の右側部に取り付けられ、建設機械１０の右方の映像を撮像し、撮像した映像を記録装置１７に出力する。以下では、これらのカメラをまとめてカメラ１４と称する場合がある。

ＧＮＳＳアンテナ１５ａ、１５ｂは、地球上空に位置する複数の測位衛星（図示しない）からの信号（言い換えれば、電波）を受信し、受信した信号に基づいて建設機械１０の位置情報（例えば緯度、経度、標高）を取得する。ＧＮＳＳアンテナ１５ａ、１５ｂにより取得された位置情報は記録装置１７及び制御装置１９にそれぞれ出力される。

通信装置１６は、例えば無線基地局２１を介してサーバ装置２０と通信するための無線機である。

情報検出装置１８は、建設機械１０に取り付けられ、車体操作に関する情報及び車体状態に関する情報を検出するためのセンサ類である。ここで、まず「車体操作」及び「車体状態」を説明する。

本実施形態において、下部走行体１１、上部旋回体１２及びフロント装置１３は、建設機械１０の車体を構成する。従って、「車体操作」は、オペレータの操作又は遠隔操作によって生じた下部走行体１１、上部旋回体１２及びフロント装置１３の動作である。一方、「車体状態」は、車体操作を実現するためのエンジン、メイン油圧ポンプ及びパイロット油圧ポンプ等の状態、シートベルト着脱状態を含むものである。エンジンの状態としては、例えばエンジンのＯＮ／ＯＦＦの切り替わりの状態、エンジン回転数の切り替わりの状態等が挙げられる。

そして、車体操作に関する情報を検出するセンサ類としては、上述のＧＮＳＳアンテナ１５ａ、１５ｂのほかに、上部旋回体１２の角速度及び加速度を検出する車体ＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ、慣性計測装置）、ブーム１３１の姿勢を検出するブームＩＭＵ、アーム１３２の姿勢を検出するアームＩＭＵ、バケット１３３の姿勢を検出するバケットＩＭＵ、上部旋回体１２と下部走行体１１との間の旋回角度を検出する旋回角センサ、各操作レバーの操作入力量を検出するセンサ、各シリンダに流れる油量を検出するセンサ、各油圧モータに流れる油量を検出するセンサ等が挙げられる。

一方、車体状態に関する情報を検出するセンサ類としては、例えば、エンジン回転数を検出するセンサ、作動油の温度を検出するセンサ、パイロット油の圧力を検出するセンサ、各シリンダの負荷（圧力）を検出するセンサ等が挙げられる。情報検出装置１８は、各センサ類で検出した情報を記録装置１７及び制御装置１９にそれぞれ出力する。

記録装置１７は、例えば不揮発性メモリからなり、常時記録保管部１７１及びイベント記録保管部１７２を有する。常時記録保管部１７１は、前方カメラ１４ａ、後方カメラ１４ｂ、左方カメラ１４ｃ及び右方カメラ１４ｄから出力された映像と、情報検出装置１８から出力された検出情報とを常時記録する。一方、イベント記録保管部１７２は、車体操作及び車体状態のうち少なくとも一方の変化が検出された場合に、制御装置１９の指示に従い、該変化が検出された時刻前後の所定時間幅におけるカメラ１４の映像及び情報検出装置１８の検出情報をイベント記録として記録する。

常時記録保管部１７１では、図６（ａ）に示すようにメモリ容量が最大値に達した場合、所定量の古いデータ（すなわち、検出情報及び映像）を順に消去し、新しいデータを上書きしていく方法、又は図６（ｂ）に示すようにメモリ容量が最大値に達した場合、古いデータを全て消去し、新しいデータを記録していく方法が用いられている。一方、イベント記録保管部１７２では、後述するサーバ装置２０への送信が完了し且つ管理者または監督者等（以下、「管理者等」という）がデータの確認が行えるまで、記録されたイベント記録のデータの消去及び上書きは行わない。

制御装置１９は、例えば演算を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、演算のためのプログラムを記録した二次記憶装置としてのＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、演算経過の保存や一時的な制御変数を保存する一時記憶装置としてのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）とを組み合わせてなるマイクロコンピュータにより構成されており、記憶されたプログラムの実行によって建設機械１０全体の制御を行う。例えば制御装置１９は、常時記録保管部１７１に記録された映像及び検出情報を通信装置１６を介して定期的にサーバ装置２０に送信する。

図２に示すように、本実施形態の制御装置１９は、変化検出部１９１を有する。変化検出部１９１は、情報検出装置１８で検出した情報に基づいて車体操作及び車体状態のうち少なくとも一方の変化を検出する。より具体的には、変化検出部１９１は、情報検出装置１８で検出した情報を予め設定された閾値と比較することにより、車体操作及び車体状態のうち少なくとも一方の変化を検出する。例えば、所定時間又は単位時間における車体操作又は車体状態に関する変化量が所定の閾値以上になった状態を変化として検出する。

ここでの閾値は、車体操作及び車体状態に関わる部品（例えばモデル部品）毎に、起動段階、動作段階及び停止段階に分けてそれぞれ設定されている。例えばエンジンの場合、エンジン起動時、動作時及び停止時の閾値がそれぞれ設定される。

下部走行体１１の操作に関わるモデル部品としては、例えば走行操作レバー、走行油圧モータ１１１、クローラ、スプロケット等が挙げられる。上部旋回体１２の操作に関わるモデル部品としては、例えば旋回操作レバー、旋回油圧モータ等が挙げられる。フロント装置１３の操作に関わるモデル部品としては、例えばブーム１３１、アーム１３２及びバケット１３３を操作する各操作レバー、ブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダ等が挙げられる。一方、車体状態に関わるモデル部品としては、エンジン、メイン油圧ポンプ、パイロット油圧ポンプ、シートベルト等が挙げられる。

以下、図３～図５を基に変化検出部１９１による変化検出の具体例を説明する。

図３は旋回操作レバーの操作入力量の変化を示す一例である。図３に示すように、一連の旋回操作は、例えば起動段階、動作段階及び停止段階に分けられている。各段階において、これまでの経験値等に基づいて旋回操作レバーの操作入力量の閾値が設定されている。図３において破線はその設定された閾値を示し、実線は操作レバーの操作入力量を検出するセンサで検出した検出値（すなわち、検出情報）を示す。なお、図３において起動段階、動作段階及び停止段階の一部における破線は、実線で示す検出値と重なるため、見えない状態となっている。

図３中破線で示すように、旋回操作レバーの操作入力量の閾値は、起動段階で緩やかに上昇していき、動作段階で一定値に保たれた状態になり、停止段階で緩やかに低下していくように設定されている。そして、実線で示す検出した検出値は、点１１５において急激に低下する。このとき、変化検出部１９１は、検出値を設定された閾値と比較し、旋回操作レバーの操作入力量に変化が生じたことを検出する。

なお、閾値は、変動幅を持たない固定値であっても良く、平均値に対してある程度の変動幅（例えば±３０％の変動幅）を持つものであっても良い。また、閾値は管理者等によって任意に変更されても良い。このようにすれば、施工現場において管理者等がスピードや急な作動を抑制したい場合に有効であり、施工現場の安全規定を現場作業員に遵守させることができる。

図４は建設機械の姿勢の変化を示す一例である。建設機械１０の姿勢は、例えばＧＮＳＳアンテナ１５ａ、１５ｂの検出結果及び車体ＩＭＵで検出された角速度に基づき、制御装置１９に演算される。

通常の作業では、建設機械１０の姿勢は時間経過に伴って殆ど変らない。例えば図４に示すように、区間１１６において建設機械１０の姿勢が急激に変化した場合、変化検出部１９１は、建設機械１０の姿勢に変化が生じたことを検出する。建設機械１０の姿勢に急激な変化が生じる例としては、例えば図５に示すように、建設機械１０が斜面でバランスを崩して転落又は墜落をしてしまった場合、片方の履帯が溝に落ちてしまった場合、或いは吊り荷が振れて転倒した場合等が挙げられる。

そして、建設機械１０の姿勢に変化が生じたことを検出するための閾値は、例えば１分間のＧＮＳＳアンテナ１５ａ、１５ｂで規定した姿勢の位置の平均値に対して±３０％の変動幅をもつように設定される。

以上のように、変化検出部１９１が車体操作及び車体状態のうち少なくとも一方の変化を検出した場合に、制御装置１９は、該変化が検出された時刻前後の所定時間幅における情報検出装置１８で検出した情報及びカメラ１４で撮像した映像を抽出し、イベント記録保管部１７２に記録させる。例えば、上述したように旋回操作レバーの操作入力量の変化が変化検出部１９１によって検出された場合に、制御装置１９は、該変化が検出された時刻前後の３０秒間（合計６０秒間）における情報検出装置１８の検出情報及びカメラ１４の映像を常時記録保管部１７１から抽出し、イベント記録としてイベント記録保管部１７２に記録させる。

また、このとき、制御装置１９は該イベント記録も通信装置１６を介してサーバ装置２０にリアルタイムに送信する。

一方、サーバ装置２０は、建設機械１０を含む複数の建設機械を管理するクラウドサーバであり、例えば無線基地局２１を介して建設機械１０と通信可能に接続されている。サーバ装置２０は、例えば演算を実行するＣＰＵと、演算のためのプログラムを記録した二次記憶装置としてのＲＯＭと、演算経過の保存や一時的な制御変数を保存する一時記憶装置としてのＲＡＭとを組み合わせてなるマイクロコンピュータにより構成されており、記憶されたプログラムの実行によって建設機械１０の車体情報の収集及び管理などを行う。

例えば、サーバ装置２０は、建設機械１０から定期的に送信された検出情報及び映像（すなわち、常時記録保管部１７１に記録された内容と同じもの）と、変化が検出された場合にリアルタイムに送信されたイベント記録（すなわち、イベント記録保管部１７２に記録された検出情報及び映像と同じもの）とを記録して保管する。なお、建設機械１０から送信されたイベント記録を受信した場合、サーバ装置２０はそのイベント記録をリアルタイムに端末装置３０に送信し、該イベント記録を端末装置３０に表示させる。

端末装置３０は、サーバ装置２０と通信可能に接続され、サーバ装置２０から送信された情報を表示する表示画面を有するＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、タブレット、スマートフォン等の端末である。端末装置３０は、例えば管理者等が持つものである。

図７は端末装置に表示される内容を示す一例である。図７に示すように、端末装置３０の表示画面３１には、イベント記録として記録された映像を表示する映像表示部３１１と、イベント記録として記録された検出情報を表示する情報表示部３１２とが設けられている。また、表示画面３１の下部では、シークバーと変化検出時刻とが表示されている。なお、シークバーに表示されたピンマーク３１３は、変化検出時刻の位置を示す。

そして、管理者等は、表示画面３１に表示された内容を閲覧することで、変化が検出された時刻前後の所定時間幅の検出情報及び映像を確認することができる。また、管理者等はシークバーを操作することで、映像の再生位置を自由に調整することができる。

本実施形態に係る車体情報収集システム１では、変化検出部１９１が情報検出装置１８で検出した情報に基づいて車体操作及び車体状態のうち少なくとも一方の変化を検出し、変化が検出された場合に、制御装置１９は、該変化が検出された時刻前後の所定時間幅における情報検出装置１８の検出情報及びカメラ１４の映像を抽出し、イベント記録としてイベント記録保管部１７２に記録させる。このように変化が検出された時刻前後の所定時間幅の映像に加えて、該変化が検出された時刻前後の所定時間幅における車体操作の情報及び車体状態の情報の少なくとも一方も記録されるので、映像及び検出情報の双方を用いて振り返ることにより、従来のように映像だけを用いて振り返る場合と比べて危険事象の発生原因を正確に把握することができる。

すなわち、映像及び検出情報の双方を用いて振り返ることで、危険事象の発生原因が建設機械１０の車体操作によるものか、車体状態によるものか、又は周囲の状況によるものかを特定し易いので、危険事象の発生原因を正確に究明することができる。

また、このようにイベント記録として記録することで、記録が埋もれてしまうことを防止できるとともに、危険事象の発生原因を究明するためのデータ探し作業を省くことができる。

また、変化が検出された場合、管理者等は端末装置３０を介して該変化が検出された時刻前後の所定時間幅の検出情報及び映像をリアルタイムに確認することができるので、ヒヤリハットの発生原因を迅速且つ的確に把握し、オペレータへの注意喚起を行うことにより事故の発生を未然に防止できる。例えばあるヒヤリハットが頻発し、管理者等が端末装置３０に表示された検出情報及び映像を介しオペレータの疲れ、作業現場での環境変化が生じる可能性があると読み取れた場合は、オペレータに注意喚起したり、作業現場の環境改善を行ったりすることにより、事故の未然防止を図ることができる。

更に、情報検出装置１８を介して建設機械１０を常時ウォッチし、変化検出部１９１を介して建設機械１０の車体操作及び車体状態のうち少なくとも一方の変化を検出することで、オペレータに一定の緊張感を与えることができるので、オペレータの安全意識の向上にも貢献できる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

１ 車体情報収集システム
１０ 建設機械
１１ 下部走行体
１２ 上部旋回体
１３ フロント装置
１４ａ 前方カメラ
１４ｂ 後方カメラ
１４ｃ 左方カメラ
１４ｄ 右方カメラ
１５ａ、１５ｂ ＧＮＳＳアンテナ
１６ 通信装置
１７ 記録装置
１８ 情報検出装置
１９ 制御装置
２０ サーバ装置
３０ 端末装置
１７１ 常時記録保管部
１７２ イベント記録保管部
１９１ 変化検出部

Claims (4)

1. 建設機械の車体操作に関する情報及び車体状態に関する情報のうち少なくとも一方を検出する情報検出装置と、
   前記建設機械の周囲の映像を撮像するカメラと、
   前記情報検出装置で検出した情報及び前記カメラで撮像した映像を記録する記録装置と、
   制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、前記情報検出装置で検出した情報に基づいて車体操作及び車体状態のうち少なくとも一方の変化を検出し、変化を検出した場合に、該変化が検出された時刻前後の所定時間幅における前記情報検出装置で検出した情報及び前記カメラで撮像した映像を抽出し前記記録装置に記録させることを特徴とする車体情報収集システム。
2. 前記制御装置は、前記情報検出装置で検出した情報を予め設定された閾値と比較することにより、車体操作及び車体状態のうち少なくとも一方の変化を検出し、
   前記閾値は、車体操作及び車体状態に関わる部品毎に、起動段階、動作段階及び停止段階に分けてそれぞれ設定されている請求項１に記載の車体情報収集システム。
3. 前記建設機械と通信可能に構成されたサーバ装置を更に備え、
   前記制御装置は、前記車体操作及び前記車体状態のうち少なくとも一方の前記変化が検出された時刻前後の所定時間幅における前記情報検出装置で検出した情報及び前記カメラで撮像した映像を前記サーバ装置に送信する請求項１又は２に記載の車体情報収集システム。
4. 前記サーバ装置に通信可能に構成された端末装置を更に備え、
   前記サーバ装置は、前記車体操作及び前記車体状態のうち少なくとも一方の前記変化が検出された時刻前後の所定時間幅における前記情報検出装置で検出した情報及び前記カメラで撮像した映像を前記端末装置に送信し、前記端末装置に表示させる請求項３に記載の車体情報収集システム。
   
   

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