JP2023129567A - Underwater control system of construction machine - Google Patents

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孝義 沼崎
Takayoshi Numazaki
裕作 青山
Yusaku Aoyama
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Abstract

To provide an underwater control system of a construction machine which can secure communication stability in controlling the construction machine working in the water, by using a radio communication technology.SOLUTION: An underwater control system of a construction machine for controlling the construction machine working in the water, by using an underwater sound communication, includes a command information transmission device which transmits command information as a sound wave to the construction machine, and a machine controller which receives the command information transmitted from the command information transmission device as the sound wave and controls an operation of the construction machine on the basis of the command information. The machine controller is mounted in the construction machine, and a frequency band of the sound wave is set in a range of 500 Hz and more and 10 kHz or less.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、水中で作業を行う建設機械を制御するための、建設機械の水中制御システムに関する。 The present invention relates to an underwater control system for construction machinery for controlling construction machinery that performs work underwater.

従来より、海洋工事や護岸工事において、水中で作業を行うダイバーの作業性及び安全性を確保することが課題となっており、例えば、特許文献1では、ダイバーが水中で建設作業を行う機械を操作する際の、支援を行う水中作業支援システムが開示されている。 Traditionally, in marine construction and seawall construction, it has been an issue to ensure the workability and safety of divers working underwater.For example, in Patent Document 1, divers use machinery to perform construction work underwater. An underwater work support system that provides support during operation is disclosed.

具体的には、水中で作業する機械に可視光受信部を設ける一方で、水中作業員が装備する水中作業員用機器に可視光送信部を設け、水中作業員による機械の操作を水中可視光通信により実施するものである。これにより、水中作業員は、機械との間に十分な距離を確保することができるため、機械との接触・挟まれ災害や、配線に絡まるなどの機械への巻き込まれ災害を低減することができる。 Specifically, while machines that work underwater are equipped with visible light receivers, underwater workers' equipment is equipped with visible light transmitters, allowing underwater workers to operate the machines using underwater visible light. This will be carried out through communication. This allows underwater workers to maintain a sufficient distance from the machine, reducing the risk of coming into contact with or getting caught in the machine, or getting entangled in the machine, such as getting entangled in wiring. can.

特開2016-78791号公報Japanese Patent Application Publication No. 2016-78791

しかし、水中可視光通信による機械の操作は、通信状況が水中の濁度等に依存しやすく、水中が濁っている場合には通信可能な距離が著しく短くなる。このような状況下で作業を行うには、水中作業員が機械に接近して操作せざるを得ず、水中作業員の安全性を確保することが困難となる。 However, when operating a machine using underwater visible light communication, the communication status tends to depend on the turbidity of the water, and when the water is cloudy, the communication distance becomes significantly shorter. To work under such conditions, underwater workers have no choice but to operate the machines in close proximity, making it difficult to ensure the safety of underwater workers.

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、水中で作業を行う建設機械を無線通信技術を利用して制御する際の通信安定性を確保することの可能な、建設機械の水中制御システムを提供することである。 The present invention has been made in view of such problems, and its main purpose is to ensure communication stability when controlling construction machinery that performs work underwater using wireless communication technology. , to provide an underwater control system for construction machinery.

かかる目的を達成するため、本発明の建設機械の水中制御システムは、水中で作業を行う建設機械を水中音響通信を利用して制御するための、建設機械の水中制御システムであって、前記建設機械に対する指令情報を音波として発信する指令情報発信装置と、該指令情報発信装置から前記音波として発信された前記指令情報を受信し、該指令情報に基づいて前記建設機械の動作を制御する機械制御装置と、を備え、該機械制御装置が、前記建設機械に装備されているとともに、前記音波の周波数帯域が、500Hz以上10kHz以下の範囲内で設定されていることを特徴とする。 In order to achieve such an object, the underwater control system for construction machinery of the present invention is an underwater control system for construction machinery for controlling construction machinery that performs work underwater by using underwater acoustic communication. A command information transmitting device that transmits command information for a machine as a sound wave; and a machine control that receives the command information transmitted as a sound wave from the command information transmitter and controls the operation of the construction machine based on the command information. The construction machine is equipped with the machine control device , and the frequency band of the sound wave is set within a range of 500 Hz or more and 10 kHz or less .

本発明の建設機械の水中制御システムによれば、無線通信技術として水中音響通信を利用することから、水質等に依存することなく様々な水環境の作業現場であっても、建設機械を安定して制御できる。したがって、例えば濁度の高い水中であっても、ダイバー等の水中作業員は、建設機械との間に一定距離を保持しつつ安全に、水中で作業する建設機械の制御を行うことが可能となる。 According to the underwater control system for construction machinery of the present invention, since underwater acoustic communication is used as a wireless communication technology, construction machinery can be stabilized even at work sites in various water environments without depending on water quality etc. can be controlled. Therefore, even in water with high turbidity, divers and other underwater workers can safely control construction machinery while maintaining a certain distance between themselves and the construction machinery. Become.

また、一般に、水中音響通信で使用される30~40kHz程度の可聴域を超える超音波を使用する場合と比較して、ドップラーシフトと称される送波器と受波器との間で生じる相対的な速度差に起因して周波数帯域が変化する現象や、マルチパスフェージングと称される音波の受信強度が変動する現象が生じやすい水環境下にあっても、その影響を最小限にとどめることができ、水中音響通信の安定性を向上することが可能となる。Additionally, compared to the use of ultrasonic waves exceeding the audible range of about 30 to 40 kHz, which are generally used in underwater acoustic communications, there is a relative shift between the transmitter and receiver called Doppler shift. Even in water environments where the phenomenon of frequency band changes due to speed differences and the phenomenon of fluctuations in the received strength of sound waves called multipath fading occur, the effects of these phenomena can be minimized. This makes it possible to improve the stability of underwater acoustic communication.

さらに、指令情報発信装置は、少なくとも指令情報を発信する送波器を水中に配置すれば、建設機械に設けた機械制御装置との間で水中音響通信を行うことができるから、現場作業員は、水中でなくとも船上や陸上にいながら、建設機械を制御するための指令情報を指令情報発信装置に入力できる。したがって、ダイバー等の水中作業員による潜水作業時間を削減する、もしくは水中作業員の省人化を図るなど、現場作業員の作業性及び安全性を向上することが可能となる。 Furthermore, the command information transmitting device can perform underwater acoustic communication with the machine control device installed on the construction machine if at least the transmitter that transmits the command information is placed underwater. Even if you are not underwater, you can input command information for controlling construction machinery to the command information transmitting device while on board or on land. Therefore, it is possible to improve the workability and safety of on-site workers, such as by reducing the diving time of underwater workers such as divers or by saving the number of underwater workers.

本発明の建設機械の水中制御システムは、前記音波が、周波数帯域を異ならせて複数設定されており、複数の該音波で、前記指令情報を発信することを特徴とする。 The underwater control system for construction machinery of the present invention is characterized in that a plurality of the sound waves are set with different frequency bands, and the command information is transmitted using the plurality of sound waves.

本発明の建設機械の水中制御システムによれば、同一の指令情報を、搬送波周波数帯域が異なる複数の搬送波各々で搬送するため、受信する際には、上記のドップラーシフトやマルチパスフェージングといった様々な現象や、水中雑音等による影響の最も少ないものを選択して受信し、指令情報を得ることができ、通信安定性をより向上して、確実に建設機械を制御することが可能となる。 According to the underwater control system for construction machinery of the present invention, the same command information is carried by multiple carrier waves with different carrier wave frequency bands, so when receiving it, various factors such as the above-mentioned Doppler shift and multipath fading occur. It is possible to select and receive command information that is least affected by phenomena, underwater noise, etc., thereby further improving communication stability and making it possible to reliably control construction machinery.

本発明の建設機械の水中制御システムは、前記指令情報発信装置に、水中雑音を検知する雑音検知部を備えることを特徴とする。 The underwater control system for construction machinery of the present invention is characterized in that the command information transmitting device includes a noise detection section that detects underwater noise.

本発明の建設機械の水中制御システムによれば、雑音検知部で検知した水中雑音の周波数情報に基づいて、水中雑音もしくはその高調波の周波数成分のいずれにも該当しない周波数帯域に属するものを、搬送波として選択できる。したがって、水中音響通信の障害となる様々な水中雑音のうち、少なくとも周波数情報が取得できたものに起因して、通信障害を引き起こす可能性を排除でき、水中音響通信の安定性をより向上することが可能となる。 According to the underwater control system for construction machinery of the present invention, based on the frequency information of underwater noise detected by the noise detection section, noise belonging to a frequency band that does not correspond to either underwater noise or its harmonic frequency components is detected. Can be selected as carrier wave. Therefore, it is possible to eliminate the possibility of communication failures caused by at least those for which frequency information can be obtained among various underwater noises that impede underwater acoustic communication, thereby further improving the stability of underwater acoustic communication. becomes possible.

本発明によれば、搬送波周波数帯域が100Hz以上20kHz以下の範囲、好ましくは、500Hz以上10kHz以下の範囲に設定された搬送波を用いた水中音響通信を利用するから、様々な水環境の作業現場であっても水中音響通信の安定性を確保でき、水中で作業を行う建設機械を安全に制御することが可能となる。 According to the present invention, underwater acoustic communication using a carrier wave whose carrier frequency band is set in a range of 100 Hz or more and 20 kHz or less, preferably 500 Hz or more and 10 kHz or less, is used, so it can be used at work sites in various water environments. Even if there is a problem, the stability of underwater acoustic communication can be ensured, making it possible to safely control construction machinery working underwater.

本発明の実施の形態における水中制御システムを利用して水中吊荷旋回装置を制御する様子を示す図である。It is a diagram showing how an underwater suspended load turning device is controlled using an underwater control system in an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における建設機械の水中制御システムの概略を示す図である。1 is a diagram schematically showing an underwater control system for construction machinery in an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における指令情報の搬送に複数の搬送波を用いる事例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of using a plurality of carrier waves to convey command information in an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における指令情報の発信する際のフローを示す図である。It is a figure showing the flow when transmitting command information in an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における水中制御システムにおける通信距離と受信レベルの減衰量との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between communication distance and reception level attenuation in the underwater control system according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における水中制御システムを利用して水中吊荷旋回装置を制御する際の他の事例示す図である。It is a figure which shows another example at the time of controlling an underwater suspended load turning apparatus using the underwater control system in embodiment of this invention.

本発明の水中制御システムは、海洋や河川もしくは湖沼等、いずれの水環境にも採用可能であるが、本実施の形態では、海洋で採用する場合を事例に挙げ、建設機械の水中制御システムの詳細を、図1~図6を参照して説明する。 The underwater control system of the present invention can be adopted in any water environment such as the ocean, rivers, lakes, etc., but in this embodiment, the case where it is adopted in the ocean is taken as an example, and the underwater control system of construction machinery is used as an example. Details will be explained with reference to FIGS. 1 to 6.

また、水中で作業する建設機械もなんら限定するものではないが、本実施の形態では、水中吊荷旋回装置を採用することとし、この水中吊荷旋回装置を利用して、海中土木工事のうちの1つであるコンクリートブロックの据付け工事を実施する場合を事例に挙げる。 Further, there are no restrictions on construction machinery that works underwater, but in this embodiment, an underwater suspended load turning device is adopted, and this underwater suspended load turning device is used to carry out underwater civil engineering work. Let us take as an example the case of installing concrete blocks, which is one of the methods.

図1で示すように、海底に据付け予定のコンクリートブロックBは、水中吊荷旋回装置50を介して、起重機船60に搭載されたクレーン61により水中に吊り下げられている。 As shown in FIG. 1, a concrete block B scheduled to be installed on the seabed is suspended underwater by a crane 61 mounted on a hoist ship 60 via an underwater lifting and turning device 50.

水中吊荷旋回装置50は、海底にテトラポッドや根固めブロック等のコンクリートブロックBを据付けるにあたり、吊持された態様のコンクリートブロックBの、旋回による方向転換や姿勢保持等の姿勢制御、及び位置決め時の微調整等を水中にて行うための装置である。なお、水中吊荷旋回装置50による姿勢制御の原理は、特許第5970946号公報を参照されたい。 When installing a concrete block B such as a tetrapod or a foot protection block on the seabed, the underwater suspended load turning device 50 controls the posture of the suspended concrete block B, such as changing direction and maintaining the posture by turning. This is a device for making fine adjustments during positioning underwater. In addition, please refer to Japanese Patent No. 5970946 for the principle of attitude control by the underwater suspended load turning device 50.

上述の水中吊荷旋回装置50は、外殻51の上面に、起重機船60のクレーン61から垂下されたワイヤー62を装着するためのシャックル52が、また、外殻51の下面に、コンクリートブロックBを吊持するための吊り治具53が、それぞれ備えられている。これにより水中吊荷旋回装置50は、吊り治具53にてコンクリートブロックBを吊持した状態で、シャックル52に装着されたワイヤー62を介して水中に垂下される。 The underwater suspended load turning device 50 described above has a shackle 52 on the upper surface of the outer shell 51 for attaching the wire 62 hanging from the crane 61 of the hoist ship 60, and a concrete block B on the lower surface of the outer shell 51. A hanging jig 53 for hanging is provided respectively. Thereby, the underwater suspended load turning device 50 is suspended into the water via the wire 62 attached to the shackle 52, with the concrete block B suspended by the hanging jig 53.

そして、コンクリートブロックBを海底に据付ける際には、ダイバー等の水中作業員Dによる目視により、もしくは海中に配備した監視用カメラ等により、コンクリートブロックBの位置や姿勢を確認しながら、水中吊荷旋回装置50を旋回させることによりコンクリートブロックBの方向転換等の姿勢制御を行う。 When installing the concrete block B on the seabed, the position and posture of the concrete block B are checked visually by an underwater worker D such as a diver, or by a monitoring camera installed underwater, and the concrete block B is suspended underwater. By rotating the cargo turning device 50, attitude control such as changing the direction of the concrete block B is performed.

こうして、コンクリートブロックBの姿勢制御や位置決めの微調整を行ったのち、クレーン61のオペレーターが、ワイヤー62を繰り出して水中吊荷旋回装置50およびコンクリートブロックBを降下させ、コンクリートブロックBを海底に据付ける。 After finely adjusting the attitude control and positioning of the concrete block B, the operator of the crane 61 lets out the wire 62, lowers the underwater lifting swing device 50 and the concrete block B, and places the concrete block B on the seabed. wear.

このような、水中作業によるコンクリートブロックBの据付け工事において、水中吊荷旋回装置50の制御は、ダイバー等の水中作業員Dもしくは起重機船60で乗務中の水上作業員Sが、水中制御システム100を利用して水中音響通信により行う。 In such an installation work of the concrete block B by underwater work, the control of the underwater suspended load rotation device 50 is carried out by an underwater worker D such as a diver or a water worker S on board the hoist boat 60 using the underwater control system 100. This is done through underwater acoustic communication using .

以下に、水中吊荷旋回装置50を操作する現場作業員が、図1で示すように、起重機船60で乗務中の水上作業員Sである場合を事例に挙げ、水中制御システム100について詳細を説明する。 The details of the underwater control system 100 will be described below, taking as an example a case where the field worker who operates the underwater suspended load turning device 50 is a floating worker S on board a hoist vessel 60, as shown in FIG. explain.

≪水中制御システム≫
図1及び図2で示すように、水中制御システム100は、水上作業員Sが水中吊荷旋回装置50に対する指令情報Mを、音波として発信する指令情報発信装置10と、この音波を受信し、指令情報Mに基づいて水中吊荷旋回装置50を制御する機械制御装置20と、を備える。
≪Underwater control system≫
As shown in FIGS. 1 and 2, the underwater control system 100 includes a command information transmitting device 10 that transmits command information M for the underwater suspended load turning device 50 by a floating worker S as a sound wave, and a command information transmitting device 10 that receives the sound wave, A mechanical control device 20 that controls the underwater suspended load turning device 50 based on command information M is provided.

<指令情報発信装置>
指令情報発信装置10は、図2で示すように、指令入力部11、発振部12、搬送波選択部13、変調部14、アンプ15、及び送波器16を備える。なお、雑音検知部19については、後述する。
<Command information transmission device>
The command information transmitting device 10 includes a command input section 11, an oscillation section 12, a carrier wave selection section 13, a modulation section 14, an amplifier 15, and a transmitter 16, as shown in FIG. Note that the noise detection section 19 will be described later.

指令入力部11は、コンクリートブロックBの姿勢制御を行うべく水上作業員Sが、水中吊荷旋回装置50の動作指令を入力する入力部を備えている。入力部はいずれでもよいが、例えば、ディスプレイを備えて置き、ディスプレイ上に表示された「右回転」、「左回転」、「停止」、「ニュートラル」等、少なくとも4つの動作指令に係る選択メニューの中から、水上作業員Sが適宜選択操作を行うことにより、水中吊荷旋回装置50の動作指令を入力することができるようにするとよい。 The command input unit 11 includes an input unit through which the floating worker S inputs an operation command for the underwater suspended load turning device 50 in order to control the attitude of the concrete block B. The input unit may be any type, but for example, it may be equipped with a display, and a selection menu related to at least four operation commands such as "rotate right", "rotate left", "stop", and "neutral" displayed on the display. It is preferable that the floating worker S is able to input an operation command for the underwater suspended load turning device 50 by performing a selection operation as appropriate.

また、指令入力部11は、入力部より入力された動作指令をデジタル信号化する機能を有しており、水上作業員Sによる動作指令を、ベースバンド信号となる指令情報Mに変換し、無線接続または有線接続された変調部14に出力する。 In addition, the command input unit 11 has a function of converting the operation command input from the input unit into a digital signal, and converts the operation command by the water worker S into command information M that becomes a baseband signal, and wirelessly The signal is output to the modulation unit 14 connected or wired.

発振部12は、搬送波Cとして使用する基準波Wを複数作成し、これらを無線接続または有線接続された搬送波選択部13に出力する。複数の基準波Wについて詳細は後述するが、図3で示すように、それぞれが周波数帯域をずらすようにして作成されている。これら基準波Wが搬送波Cとして選択されると、基準波Wの周波数帯域は、搬送波Cの搬送波周波数帯域となる。 The oscillation unit 12 creates a plurality of reference waves W to be used as the carrier wave C, and outputs them to the carrier wave selection unit 13 connected wirelessly or by wire. The details of the plurality of reference waves W will be described later, but as shown in FIG. 3, they are created so that their frequency bands are shifted from each other. When these reference waves W are selected as the carrier wave C, the frequency band of the reference wave W becomes the carrier wave frequency band of the carrier wave C.

搬送波選択部13は、複数の基準波Wの中から搬送波Cとして使用するものを2つ以上選択し、無線接続または有線接続された変調部14に出力する。本実施の形態では、受信方式に、複数の異なる周波数で送信された信号を受信する周波数ダイバーシティ技術を適用することを考慮し、選択する搬送波Cの数量を2つ以上としている。 The carrier wave selection section 13 selects two or more reference waves W to be used as the carrier waves C from among the plurality of reference waves W, and outputs them to the modulation section 14 connected wirelessly or by wire. In this embodiment, the number of carrier waves C to be selected is set to two or more in consideration of applying a frequency diversity technique for receiving signals transmitted at a plurality of different frequencies to the reception method.

よって、搬送波Cの数量は、複数であれば例えば、作成した基準波Wのすべてを搬送波Cとして採用してもよい。なお、周波数ダイバーシティ技術を利用した受信方式については、機械制御装置20と併せて説明する。 Therefore, as long as there is a plurality of carrier waves C, for example, all of the created reference waves W may be employed as the carrier waves C. Note that the reception method using frequency diversity technology will be explained together with the machine control device 20.

変調部14は、搬送波選択部13から入力された2つ以上の搬送波C各々に、指令入力部11から入力された指令情報Mを混合するいわゆる変調を行って、周波数帯域の異なる複数の変調波Mwを形成し、無線接続または有線接続されたアンプ15に出力する。変調方式としては、搬送波Cの周波数及び振幅を変化させることなく、位相を変化させることで変調するBPSK(2値位相偏移変調)方式を採用する。 The modulation unit 14 performs so-called modulation that mixes the command information M input from the command input unit 11 with each of the two or more carrier waves C input from the carrier wave selection unit 13, and generates a plurality of modulated waves with different frequency bands. Mw is formed and output to an amplifier 15 connected wirelessly or by wire. As a modulation method, a BPSK (binary phase shift keying) method is adopted in which modulation is performed by changing the phase of the carrier wave C without changing its frequency and amplitude.

上記の構成により、変調部14から出力された同一の指令信号Mを搬送する複数の変調波Mwは、アンプ15で増幅されたのちに、送波専用トランスデューサである送波器16によりD/A変換されて、音波として海中に発信される。これら、複数の変調波Mw各々に基づく複数種類の音波は、それぞれ時間差を設けて発信してもよいし、全てを合成して同時に発信してもよい。 With the above configuration, a plurality of modulated waves Mw carrying the same command signal M outputted from the modulating section 14 are amplified by the amplifier 15, and then D/A by the transmitter 16, which is a transducer dedicated to transmitting waves. It is converted and transmitted into the ocean as sound waves. The plurality of types of sound waves based on each of the plurality of modulated waves Mw may be transmitted with time differences, or all of them may be combined and transmitted at the same time.

なお、送波器16より発信される音波は、変調波MwをD/A変換したものであり、変調波Mwは、搬送波CをBPSK方式で変調したものであるから、その周波数帯域は、搬送波Cと同じ周波数帯域となる。 Note that the sound waves emitted from the transmitter 16 are obtained by D/A converting the modulated wave Mw, and since the modulated wave Mw is obtained by modulating the carrier wave C using the BPSK method, its frequency band is the same as that of the carrier wave. It is the same frequency band as C.

なお、送波器16は、図1で示すように、浮き63を利用して水中に吊り下げてもよいし、起重機船60より直接水中に吊り下げてもよい。また、指令入力部11、変調部14、発振部12、搬送波選択部13及びアンプ15は、起重機船60に搭載しておくとよい。また、本実施の形態では、アンプ15と送波器16とを有線接続しているが、無線接続であってもよい。 Note that, as shown in FIG. 1, the transmitter 16 may be suspended in the water using a float 63, or may be suspended directly in the water from the hoist boat 60. Further, the command input section 11, the modulation section 14, the oscillation section 12, the carrier wave selection section 13, and the amplifier 15 are preferably mounted on the hoist ship 60. Further, in this embodiment, the amplifier 15 and the transmitter 16 are connected by wire, but they may be connected wirelessly.

さらに、指令情報発信装置10は、図2で示すように、海中雑音Nを検知・解析するための雑音検知部19を備えている。雑音検知部19は、ノイズ集音用受波器17、ウェーブレット変換部18と、を備えている。なお、海中雑音Nとは例えば、船舶のエンジン音や通過音等の人工的な騒音や、海底の地殻変動や渦等により生じる自然発生音等、海中で生じるものであって水中無線通信では海中ノイズとして取り扱わられるあらゆる雑音を指す。 Further, the command information transmitting device 10 includes a noise detection unit 19 for detecting and analyzing underwater noise N, as shown in FIG. The noise detection unit 19 includes a noise collection receiver 17 and a wavelet transformation unit 18. Undersea noise N is, for example, artificial noise such as the sound of a ship's engine or passing noise, or naturally occurring noise caused by crustal movement or eddies on the ocean floor, etc. Underwater wireless communication Refers to any noise that is treated as noise.

ノイズ集音用受波器17は、受波専用トランスデューサを採用し、図1で示すように、送波器16とともに浮き63を利用して水中に吊り下げられて、もしくは、起重機船60より直接水中に吊り下げられている。このように設置されるノイズ集音用受波器17は、図2で示すように、海中雑音Nを集音し、A/D変換して有線接続もしくは無線接続されたウェーブレット変換部18に出力する。 The noise receiver 17 employs a transducer exclusively for receiving waves, and as shown in FIG. suspended in the water. As shown in FIG. 2, the noise collecting receiver 17 installed in this way collects the underwater noise N, converts it into A/D, and outputs it to the wavelet converter 18 connected by wire or wirelessly. do.

ウェーブレット変換部18は、入力された海中雑音Nから時間情報(例えば、海中雑音Nの発生場所)と周波数情報Nfを取得し、少なくとも周波数情報Nfを有線接続もしくは無線接続された搬送波選択部13に出力する。 The wavelet transform unit 18 acquires time information (for example, the location of occurrence of the underwater noise N) and frequency information Nf from the input underwater noise N, and transmits at least the frequency information Nf to the carrier wave selection unit 13 connected by wire or wirelessly. Output.

すると、搬送波選択部13は、発振部12から入力された複数の基準波W各々のうち、周波数情報Nfから取得した海中雑音Nもしくはその高調波の周波数成分のいずれとも異なる周波数帯域に属するものを、搬送波Cとして適宜選択し、これを変調部14に出力する。 Then, the carrier wave selection unit 13 selects one of the plurality of reference waves W input from the oscillation unit 12 that belongs to a frequency band different from any of the frequency components of the underwater noise N acquired from the frequency information Nf or its harmonics. , as the carrier wave C, and outputs it to the modulation section 14.

これにより、水中制御システム100を利用して水中吊荷旋回装置50を制御するにあたって、水中音響通信の障害となる様々な海中雑音Nのうち、少なくとも雑音検知部19にて周波数情報Nfが取得できたものに起因して、通信障害を引き起こす可能性を排除することができる。 As a result, when controlling the underwater suspended load turning device 50 using the underwater control system 100, at least the frequency information Nf can be acquired by the noise detection unit 19 among various underwater noises N that interfere with underwater acoustic communication. This eliminates the possibility of communication failures caused by

<機械制御装置>
一方、機械制御装置20は、図1で示すように、水中吊荷旋回装置50の外殻51に設置されており、その構成は、図2で示すように、受波器21、周波数ダイバーシティ部22、アンプ23、復調部24、及び制御部25を備える。
<Machine control device>
On the other hand, the machine control device 20 is installed in the outer shell 51 of the underwater suspended load turning device 50, as shown in FIG. 22, an amplifier 23, a demodulator 24, and a controller 25.

受波器21は、海中の様々な音波を集音し、A/D変換して入力電気信号Ms’とする受波専用トランスデューサであり、本実施の形態では、可聴域に対応可能なハイドロフォンを採用している。これら受波器21で集音する音波は、送波器16から発信された、複数の変調波Mwに基づく複数種類の音波に加えて、前述した様々な海中雑音Nが含まれている。 The receiver 21 is a transducer dedicated to receiving waves that collects various sound waves in the sea, A/D converts them, and converts them into an input electrical signal Ms'. is adopted. The sound waves collected by these receivers 21 include a plurality of types of sound waves based on a plurality of modulated waves Mw transmitted from the wave transmitter 16, as well as various underwater noises N described above.

また、送波器16から発信した音波であっても、海中雑音Nや海中で生じる様々な現象を受けて、音波が崩れている場合が想定される。なお、様々な現象とは、例えば、ドップラーシフトやマルチパスフェージングと称される現象が挙げられる。 Furthermore, even if the sound waves are transmitted from the wave transmitter 16, it is assumed that the sound waves may be distorted due to the underwater noise N and various phenomena that occur under the sea. Note that the various phenomena include, for example, phenomena called Doppler shift and multipath fading.

ドップラーシフトとは、海中に配置された送波器16と受波器21の間で、波や潮流等に起因する揺れにより生じる相対的な速度差により、送波器16から発信された音波を受波器21で受信した際に、音波の周波数帯域が変化している現象である。また、マルチパスフェージングは、送波器16から発信された音波を受波器21で受信した際、受信強度が変動した現象である。 Doppler shift refers to the difference in relative speed between the transmitter 16 and the receiver 21 placed underwater due to vibrations caused by waves, currents, etc., which causes the sound waves emitted from the transmitter 16 to shift. This is a phenomenon in which the frequency band of sound waves changes when received by the receiver 21. Furthermore, multipath fading is a phenomenon in which the reception intensity fluctuates when the sound wave transmitted from the wave transmitter 16 is received by the wave receiver 21.

つまり、送波器16から発信された音波は、直進する経路をたどって受波器21に到達するものに加えて、図1で示すように、海面や海底もしくは護岸R等の構造物で反射・回折する経路をたどって受波器21に到達するものも、複数存在する。マルチパスフェージングはこれにより生じる現象であり、複数の伝搬経路を経た音波どうしが干渉しあって、受信強度を大小に変動させる。 In other words, in addition to the sound waves emitted from the transmitter 16 that follow a straight path and reach the receiver 21, as shown in FIG. - There are also a plurality of light beams that reach the receiver 21 by following diffraction paths. Multipath fading is a phenomenon caused by this, in which sound waves that have passed through multiple propagation paths interfere with each other, causing the received intensity to fluctuate.

したがって、A/D変換した入力電気信号Ms’をそのまま復調しても、指令情報Mを精度よく抽出できない場合が想定される。そこで、本実施の形態では、受波器21で受信した入力電気信号Ms’を、有線接続もしくは無線接続された周波数ダイバーシティ部22に出力する。 Therefore, even if the A/D-converted input electric signal Ms' is demodulated as it is, it is assumed that the command information M cannot be extracted with high accuracy. Therefore, in this embodiment, the input electrical signal Ms' received by the wave receiver 21 is output to the frequency diversity section 22 connected by wire or wirelessly.

周波数ダイバーシティ部22は、搬送波選択部13で選択された複数の搬送波C各々の搬送波周波数帯域、及び搬送波C各々の高調波(基本周波数の波形に対し、その整数倍の周波数の波形をいう)の周波数帯域を利用して、入力された入力電気信号Ms’の質を連続的に解析する。そして、入力電気信号Ms’のうち、搬送波Cもしくはその高調波に由来するものとして最も信頼できる信号を、変調波Mwもしくはその高調波に相当する処理済電気信号Msとして抽出し、有線接続もしくは無線接続されたアンプ23に出力する。 The frequency diversity section 22 selects the carrier frequency band of each of the plurality of carrier waves C selected by the carrier wave selection section 13 and the harmonics (referring to the waveform of a frequency that is an integral multiple of the fundamental frequency waveform) of each of the carrier waves C. The quality of the input electrical signal Ms' is continuously analyzed using the frequency band. Then, the most reliable signal derived from the carrier wave C or its harmonics from the input electrical signal Ms' is extracted as the processed electrical signal Ms corresponding to the modulated wave Mw or its harmonics, and is connected via wired or wireless connection. It outputs to the connected amplifier 23.

また、周波数ダイバーシティ部22では、搬送波Cの搬送波周波数帯域及び搬送波Cの高調波の周波数帯域に対して、ドップラーシフトが生じた際に想定されるシフト量に応じた幅を持たせ、これを利用して電気信号Msの質を連続的に解析する。 In addition, in the frequency diversity section 22, the carrier wave frequency band of the carrier wave C and the frequency band of the harmonics of the carrier wave C have a width corresponding to the amount of shift expected when a Doppler shift occurs, and this is used. to continuously analyze the quality of the electrical signal Ms.

これにより、送波器16より送信した複数種類の音波のうち、海中雑音Nやマルチパスフェージング等の現象による影響を受けて、いずれかが崩れた状態にある場合、もしくはドップラーシフトに起因して周波数帯域が変化した場合等、いずれにあっても、受波器1で受信した音波の中から、変調波Mwもしくはその高調波に相当する処理済電気信号Msを、取得することが可能となる。 As a result, if any of the multiple types of sound waves transmitted from the transmitter 16 is corrupted due to the influence of phenomena such as underwater noise N or multipath fading, or due to Doppler shift. In any case, such as when the frequency band changes, it is possible to obtain the processed electrical signal Ms corresponding to the modulated wave Mw or its harmonics from the sound waves received by the receiver 1. .

アンプ23は、変調波Mwもしくはその高調波に相当する処理済電気信号Msを増幅して、有線接続もしくは無線接続された復調部24に出力する。復調部24は、増幅された処理済電気信号Msを復調し、指令入力部11で入力された動作指令に係る指令情報Mを取得して、有線接続もしくは無線接続された制御部25に出力する。制御部25は、復調部24で抽出された指令情報Mに基づいて、水中吊荷旋回装置50の動作を制御する。 The amplifier 23 amplifies the processed electrical signal Ms corresponding to the modulated wave Mw or its harmonics and outputs the amplified signal to a demodulator 24 connected by wire or wirelessly. The demodulation unit 24 demodulates the amplified processed electrical signal Ms, acquires command information M related to the operation command input by the command input unit 11, and outputs it to the control unit 25 connected by wire or wirelessly. . The control unit 25 controls the operation of the underwater suspended load turning device 50 based on the command information M extracted by the demodulation unit 24.

こうして水中制御システム100は、水中音響通信技術を利用して、指令情報発信装置10に入力された水中吊荷旋回装置50に対する水上作業員Sの動作指令を指令情報Mとして海中に発信し、また、これを機械制御装置20で受信することにより、水中吊荷旋回装置50の動作を指令情報Mに基づいて制御することが可能となる。 In this way, the underwater control system 100 uses underwater acoustic communication technology to transmit into the sea the operation command of the surface worker S for the underwater suspended load turning device 50 inputted to the command information transmitting device 10 as command information M, and also By receiving this information at the machine control device 20, it becomes possible to control the operation of the underwater suspended load turning device 50 based on the command information M.

≪水中制御システムを用いた水中吊荷旋回装置の制御方法≫
上記の構成を有する水中制御システム100を用いて、水中吊荷旋回装置50を制御する際の具体的な手順を、以下に説明する。
≪Control method for underwater suspended load turning device using underwater control system≫
A specific procedure for controlling the underwater suspended load turning device 50 using the underwater control system 100 having the above configuration will be described below.

まず、水中吊荷旋回装置50を制御するにあたって実施する準備工程を、図2及び図3を参照しつつ説明するが、本実施の形態では、搬送波Cの候補となる基準波Wを8つ準備する場合を事例に挙げることとする。 First, the preparation process carried out in controlling the underwater suspended load turning device 50 will be explained with reference to FIGS. 2 and 3. In this embodiment, eight reference waves W, which are candidates for the carrier wave C, are prepared. I will give an example of a case where this is the case.

図3で示すように、可聴域内(一般に、20Hzから20kHzの間)における所定の範囲から、周波数帯域が異なる例えば8個の基準波W(W1、W2、・・、W8)を作成するよう、指令情報発信装置10の発振部12を設定しておく。 As shown in FIG. 3, for example, eight reference waves W (W1, W2, ..., W8) with different frequency bands are created from a predetermined range within the audible range (generally between 20 Hz and 20 kHz). The oscillation unit 12 of the command information transmitting device 10 is set in advance.

本実施の形態では、のちにBPSK方式で変調され音波として発信される搬送波Cに使用される基準波W(W1、W2、・・・、W8)の周波数帯域、つまりは搬送波周波数帯域を、可聴域のなかでも100Hz以上20kHz以下の範囲で作成することが好ましい。 In this embodiment, the frequency band of the reference wave W (W1, W2, ..., W8) used for the carrier wave C that is later modulated by the BPSK method and transmitted as a sound wave, that is, the carrier wave frequency band, is It is preferable to create the frequency within the range of 100 Hz or more and 20 kHz or less.

これは、20kHzを超えると、魚群探知や海底地形計測等で採用されている周波数帯域と錯綜しやすく、また、100Hzを下回ると、波長が長いことに起因してデータ送信に長時間を要することから、水中音響通信に不適であるだけでなく、長時間通信により送波器16の破損を生じさせやすく、機械的にも不利となりやすいことに起因する。 This is because when it exceeds 20kHz, it tends to be confused with the frequency band used for fish detection and seafloor topography measurement, and when it falls below 100Hz, it takes a long time to transmit data due to the long wavelength. Therefore, it is not only unsuitable for underwater acoustic communication, but also tends to cause damage to the transmitter 16 due to long-term communication, which is also mechanically disadvantageous.

なお、BPSK方式で変調され音波として発信される搬送波Cの搬送波周波数帯域の設定範囲は、500Hz以上10kHz以下がより好ましい。 Note that the setting range of the carrier wave frequency band of the carrier wave C modulated by the BPSK method and transmitted as a sound wave is more preferably 500 Hz or more and 10 kHz or less.

これは、10kHzを超えると、前述したドップラーシフトによる影響を受けやすく、送波器16と受波器21との間に生じる相対的な速度差が微小な場合にも、周波数の変化量(シフト量)が大きくなる。このような場合、機械制御装置20の受波器21で集音した音波の入力電気信号Ms’から、変調波Mwもしくはその変調波に相当する処理済電気信号Msを抽出する作業が煩雑で、水中制御システム100における無線通信の安定性確保が困難となりやすい。 When the frequency exceeds 10 kHz, it is easily affected by the Doppler shift mentioned above, and even when the relative speed difference between the transmitter 16 and the receiver 21 is minute, the amount of change in frequency (shift quantity) increases. In such a case, the work of extracting the modulated wave Mw or the processed electric signal Ms corresponding to the modulated wave from the input electric signal Ms' of the sound wave collected by the receiver 21 of the machine control device 20 is complicated. It tends to be difficult to ensure the stability of wireless communication in the underwater control system 100.

また、10kHzを超えると、前述したマルチパスフェージングと称される受信強度の変動が生じやすく、送波器16から発信された音波を、受波器21で受信できない事態が生じやすい。一方、100Hz~500Hzの周波数帯域は、船舶のエンジン音等の海中雑音と錯綜しやすいことに起因する。 Further, if the frequency exceeds 10 kHz, fluctuations in reception strength called multipath fading described above tend to occur, and a situation where the wave receiver 21 cannot receive the sound waves transmitted from the wave transmitter 16 tends to occur. On the other hand, this is due to the fact that the frequency band of 100Hz to 500Hz is easily mixed with underwater noise such as the sound of a ship's engine.

このため、本実施の形態では図3で示すように、発振部12において、100Hz以上20kHz以下の範囲のなかでも、特に好適な500Hz以上10kHz以下の範囲から所定の帯域幅でチャンネル化した基準波W(W1、W2、・・・、W8)を、8つ形成する。なお、基準波Wの帯域幅はいずれでもよいが、搬送波周波数帯域の帯域幅として、1~2kHz程度が好ましいことから、本実施の形態では事例として、基準波Wに1kHzの帯域幅を持たせている。 Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the oscillation unit 12 generates a reference wave channeled in a predetermined bandwidth from a particularly preferable range of 500 Hz to 10 kHz, among the range of 100 Hz to 20 kHz. Eight Ws (W1, W2, . . . , W8) are formed. Note that the bandwidth of the reference wave W may be any value, but since it is preferable that the bandwidth of the carrier frequency band is about 1 to 2 kHz, in this embodiment, as an example, the reference wave W has a bandwidth of 1 kHz. ing.

上記の準備工程が終了した後、水上作業員Sが指令情報発信装置10から機械制御装置20に向けて、指令情報Mを音波として発信する。以下にその手順を、図4のフローに従って説明する。 After the above preparation process is completed, the water worker S transmits command information M as a sound wave from the command information transmitting device 10 to the machine control device 20. The procedure will be explained below according to the flow shown in FIG.

水上作業員Sは、海中に配備した監視用カメラやダイバー等水中作業員Dから取得した情報に基づいて、コンクリートブロックBの位置や姿勢を確認しながら、指令情報発信装置10の指令入力部11を適宜操作して、水中吊荷旋回装置50に「右回転」、「左回転」、「停止」、「ニュートラル」のうちのいずれか1つの動作指令を入力し、指令情報Mとして変調部14に出力する(Step1)。 The surface worker S confirms the position and attitude of the concrete block B based on the information obtained from the monitoring camera installed in the sea and the underwater worker D such as a diver. is operated as appropriate to input any one of "clockwise rotation", "counterclockwise rotation", "stop", and "neutral" operation command to the underwater suspended load turning device 50, and input the command information M to the modulation unit 14. (Step 1).

指令情報Mの出力と同時に、もしくはこれと前後して、水中で吊り下げられたノイズ集音用受波器17で、海中雑音Nの検知を試みる(Step2)。 Simultaneously with the output of the command information M, or before or after this, an attempt is made to detect underwater noise N using the noise collection receiver 17 suspended underwater (Step 2).

海中雑音Nが検知された場合には、上述したウェーブレット変換部18により海中雑音Nの周波数情報Nfを取得し、搬送波選択部13に出力する。そして、周波数情報Nf基づいて、基準波W(W1、W2、・・・、W8)のうち海中雑音Nもしくはその高調波の周波数成分に該当しない周波数帯域の搬送波Wを、変調部14に出力する(Step3)。 When underwater noise N is detected, frequency information Nf of the underwater noise N is acquired by the wavelet transform unit 18 described above and output to the carrier selection unit 13. Then, based on the frequency information Nf, a carrier wave W in a frequency band that does not correspond to the frequency component of the underwater noise N or its harmonics among the reference waves W (W1, W2, . . . , W8) is output to the modulation section 14. (Step 3).

例えば図3では、搬送波選択部13が、8個の基準波W(W1、W2、・・・、W8)のうち、海中雑音Nもしくはその高調波の周波数成分に該当するものが、基準波W(W2、W4、W6、W7,W8)と5個存在していると判断し、これらを除去した残りの3個の基準波W(W1、W3、W5)を、搬送波(C1、C2、C3)として選択し、変調部14に出力している。 For example, in FIG. 3, the carrier wave selection unit 13 selects the reference wave W that corresponds to the frequency component of the underwater noise N or its harmonics among the eight reference waves W (W1, W2, . . . , W8). It is determined that there are five reference waves W (W2, W4, W6, W7, W8), and after removing these, the remaining three reference waves W (W1, W3, W5) are used as carrier waves (C1, C2, C3). ) and output to the modulation section 14.

一方、海中雑音Nが検知されない場合には、8個の基準波W(W1、W2、・・・、W8)の全てを変調部14に出力してもよいし、任意に複数個を選択してもよい(Step4)。 On the other hand, if underwater noise N is not detected, all eight reference waves W (W1, W2, ..., W8) may be output to the modulation section 14, or a plurality of them may be arbitrarily selected. (Step 4).

なお、搬送波選択部13で搬送波Cとして選択された基準波Wの周波数帯域は搬送波周波数帯域となる。そして、搬送波Cは、周波数を変化させないBPSK方式で変調されて音波として発信されるから、これらの情報は、変調部14だけでなく機械制御装置20の周波数ダイバーシティ部22にも併せて出力しておく。 Note that the frequency band of the reference wave W selected as the carrier wave C by the carrier wave selection unit 13 becomes the carrier wave frequency band. Since the carrier wave C is modulated by the BPSK method that does not change the frequency and is transmitted as a sound wave, this information is output not only to the modulation section 14 but also to the frequency diversity section 22 of the machine control device 20. put.

次に、変調部14において、3つの搬送波(c1、c2、c3)各々と水中吊荷旋回装置50の動作指令に係る指令情報Mを混合するべく、BPSK方式で変調し、3つの変調波(Mw1、Mw2、Mw3)を取得する(Step5)。 Next, in the modulation unit 14, in order to mix each of the three carrier waves (c1, c2, c3) and the command information M related to the operation command of the underwater suspended load turning device 50, the modulation unit 14 modulates the three carrier waves (c1, c2, c3) using the BPSK method, and generates three modulated waves ( Mw1, Mw2, Mw3) are obtained (Step 5).

こののち、3つの変調波Mw(Mw1、Mw2、Mw3)各々をアンプ15で増幅し、送波器16でD/A変換して音波とし、海中に位置する機械制御装置20の受波器21に向けて発信する。3つの変調波Mw(Mw1、Mw2、Mw3)各々に基づく3種類の音波は、それぞれ時間差を設けて海中に向けて発信し、これを複数回にわたって繰り返す。 Thereafter, each of the three modulated waves Mw (Mw1, Mw2, Mw3) is amplified by the amplifier 15, D/A converted by the wave transmitter 16 to become a sound wave, and the wave receiver 21 of the mechanical control device 20 located underwater Send a message to. Three types of sound waves based on each of the three modulated waves Mw (Mw1, Mw2, Mw3) are transmitted into the sea with a time difference, and this is repeated multiple times.

こうして、海中に向けて発信された3種類の音波は、前述したように、機械制御装置20の受波器21でA/D変換されて、周波数ダイバーシティ部22を経て復調部24に出力される。そして、指令情報発信装置10の指令入力部11を介して入力した指令情報Mが取得される。 In this way, the three types of sound waves emitted into the sea are A/D converted by the receiver 21 of the machine control device 20, and output to the demodulator 24 via the frequency diversity section 22, as described above. . Then, command information M input via the command input unit 11 of the command information transmitting device 10 is acquired.

これにより、制御部25は、指令情報Mに基づいて、水中吊荷旋回装置50を制御するから、水中吊荷旋回装置50は、水上作業員Sの動作指令に対応した、「右回転」、「左回転」、「停止」、「ニュートラル」のいずれかの動作を行うことが可能となる。 As a result, the control unit 25 controls the underwater suspended load turning device 50 based on the command information M, so that the underwater suspended load turning device 50 can perform "clockwise rotation" corresponding to the operation command from the floating worker S. It is possible to perform any of the following actions: "turn left", "stop", and "neutral".

上記の水中制御システム100を使用した場合の通信距離について、以下のとおり実験を行った。実験は、搬送波Cの搬送波周波数帯域を1kHz、変調方式を前述したBPSK方式、出力を10mWに設定し、機械制御装置20の受波器21を、指令情報発信装置10の送波器16から離間する方向に順次移動させ、約5mおきに受信レベルの減衰量を計測した。 An experiment was conducted as follows regarding the communication distance when using the underwater control system 100 described above. In the experiment, the carrier frequency band of the carrier wave C was set to 1 kHz, the modulation method was set to the above-mentioned BPSK method, the output was set to 10 mW, and the receiver 21 of the machine control device 20 was separated from the transmitter 16 of the command information transmitting device 10. The attenuation of the received level was measured at approximately 5 m intervals.

図5をみると、通信距離が大きくなるごとに変化する受信レベルの減衰は緩やかであり、38m程度離れた地点で減衰量が105db程度と、一般的に受信限界とされる120dbまでの減衰は見られなかった。これにより、機械制御装置20を設置した水中吊荷旋回装置50と、指令情報発信装置10の送波器16とを、少なくとも40m程度まで離間させても、水中制御システム100により水中吊荷旋回装置50を制御できることが分かる。 Looking at Figure 5, the attenuation of the reception level that changes as the communication distance increases is gradual, and the attenuation amount is about 105db at a point about 38m away, and the attenuation up to 120db, which is generally considered the reception limit. I couldn't see it. As a result, even if the underwater suspended load turning device 50 in which the mechanical control device 20 is installed and the wave transmitter 16 of the command information transmitting device 10 are separated by at least about 40 m, the underwater suspended load turning device can be controlled by the underwater control system 100. 50 can be controlled.

なお、本実施の形態では、水上作業員Sが水中吊荷旋回装置50を制御する場合を事例に挙げたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、海中で作業を行うダイバー等の水中作業員Dが制御してもよい。この場合には、図6で示すように、指令入力部11、発振部12、搬送波選択部13、変調部14、アンプ15、及び送波器16を一体に備えた指令情報発信装置10を、水中作業員Dに携帯させるとよい。 In the present embodiment, an example is given in which a floating worker S controls the underwater suspended cargo turning device 50, but the invention is not necessarily limited to this, and underwater workers such as divers who work underwater Person D may also control it. In this case, as shown in FIG. 6, a command information transmitting device 10 that integrally includes a command input section 11, an oscillation section 12, a carrier wave selection section 13, a modulation section 14, an amplifier 15, and a transmitter 16, It is recommended that underwater worker D carry it.

上記のとおり、水中制御システム100では、可聴域のなかでも100Hz以上20kHz以下の範囲、好ましくは、500Hz以上10kHz以下の範囲で設定した搬送波Cを使用する。これにより、水中音響通信で使用される30~40kHz程度の可聴域をはるかに超える超音波を使用する場合と比較して、ドップラーシフト、マルチパスフェージングといった通信障害を受ける環境下にあっても、その影響を最小限にとどめることができ、水中音響通信の安定性をより向上させることが可能となる。 As described above, the underwater control system 100 uses a carrier wave C set within the audible range of 100 Hz or more and 20 kHz or less, preferably 500 Hz or more and 10 kHz or less. As a result, compared to the case of using ultrasonic waves far exceeding the audible range of about 30 to 40 kHz used in underwater acoustic communication, even in environments where communication interference such as Doppler shift and multipath fading occurs. The influence can be minimized, and the stability of underwater acoustic communication can be further improved.

また、水質に依存することなく様々な水環境の作業現場において、水中吊荷旋回装置50を確実に制御することが可能となる。したがって、例えば濁度の高い水中において、指令情報発信装置10を携帯したダイバー等の水中作業員Dが、水中吊荷旋回装置50を制御する場合であっても、水中作業員Dと水中吊荷旋回装置50との間に一定距離を保って安全に、水中吊荷旋回装置50を制御することが可能となる。 Further, it is possible to reliably control the underwater suspended load turning device 50 at work sites in various water environments without depending on water quality. Therefore, even if an underwater worker D such as a diver carrying the command information transmitting device 10 controls the underwater suspended load turning device 50 in water with high turbidity, the underwater worker D and the underwater suspended load It becomes possible to safely control the underwater suspended load turning device 50 while maintaining a certain distance between the underwater cargo turning device 50 and the turning device 50.

さらに、指令情報発信装置10は、少なくとも指令情報Mを発信する送波器16を水中に配置すれば、水中吊荷旋回装置50に設けた機械制御装置20との間で水中音響通信を行うことができる。したがって、現場作業員は、水中でなくとも船上や陸上から水中吊荷旋回装置50の動作指令を指令情報発信装置10に入力することにより、水中吊荷旋回装置50を制御できる。 Furthermore, the command information transmitting device 10 can perform underwater acoustic communication with the machine control device 20 provided in the underwater suspended load turning device 50 by disposing at least the transmitter 16 underwater that transmits the command information M. I can do it. Therefore, a field worker can control the underwater suspended cargo turning device 50 by inputting an operation command for the underwater suspended cargo rotating device 50 to the command information transmitting device 10 from a ship or land, even if not underwater.

よって、ダイバー等の水中作業員Dによる潜水作業時間を削減する、もしくは水中作業員Dの省人化を図るなど、現場作業員の作業性及び安全性を向上することが可能となる。 Therefore, it is possible to improve the work efficiency and safety of on-site workers, such as by reducing the diving time of underwater workers D such as divers, or by saving the number of workers D.

また、雑音検知部19を利用して、作業現場で生じる海中雑音Nの周波数情報Nfを取得できるため、周波数情報Nfに基づいて、海中雑音Nとは異なる搬送波周波数帯域を有する搬送波Cを使用して指令情報Mを搬送できる。これにより、水中音響通信の障害となる様々な海中雑音Nのうち、少なくとも周波数情報Nfが取得できたものに起因して、通信障害を引き起こす可能性を排除することができる。 In addition, since the frequency information Nf of the underwater noise N occurring at the work site can be obtained using the noise detection unit 19, the carrier wave C having a carrier frequency band different from that of the underwater noise N can be used based on the frequency information Nf. The command information M can be conveyed. As a result, it is possible to eliminate the possibility that a communication failure is caused by at least one of the various underwater noises N for which frequency information Nf can be obtained among the various underwater noises N that cause an obstruction to underwater acoustic communication.

本発明の建設機械の水中制御システム100は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 The underwater control system 100 for construction machinery according to the present invention is not limited to the above embodiments, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、本実施の形態では、基準波Wを8種類選択し、その中から搬送波Cを3種類選択したが、基準波W及び搬送波Cのいずれについても、その数量はこの数値に限定されるものではない。なお、複数の基準波Wは、互いに周波数帯域における中心周波数が、整数倍の関係とならないものを選択するとよい。 For example, in this embodiment, eight types of reference waves W are selected and three types of carrier waves C are selected from among them, but the quantity of both the reference waves W and the carrier waves C is limited to this value. isn't it. Note that it is preferable to select the plurality of reference waves W whose center frequencies in the frequency bands are not integer multiples of each other.

また、水中制御システム100の指令情報発信装置10に雑音検知部19を設けたが、雑音検知部19は必ずしも備えなくてもよい。 Further, although the command information transmitting device 10 of the underwater control system 100 is provided with the noise detection section 19, the noise detection section 19 does not necessarily have to be provided.

100 水中制御システム
10 指令情報発信装置
11 指令入力部
12 発振部
13 搬送波選択部
14 変調部
15 アンプ
16 送波器
17 ノイズ集音用受波器
18 ウェーブレット変換部
19 雑音検知部
20 機械制御装置
21 受波器
22 周波数ダイバーシティ部
23 アンプ
24 復調部
25 制御部
50 水中吊荷旋回装置(建設機械)
51 外殻
52 シャックル
53 吊り治具
60 起重機船
61 クレーン
62 ワイヤー
63 浮き
B コンクリートブロック
R 護岸
S 水上作業員
D 水中作業員
M 指令情報
W 基準波
C 搬送波
Mw 変調波
Ms’ 入力電気信号
Ms 処理済電気信号
N 海中雑音(水中雑音)
Nf 周波数情報
100 Underwater control system 10 Command information transmission device 11 Command input section 12 Oscillation section 13 Carrier wave selection section 14 Modulation section 15 Amplifier 16 Transmitter 17 Noise collection receiver 18 Wavelet conversion section 19 Noise detection section 20 Machine control device 21 Receiver 22 Frequency diversity section 23 Amplifier 24 Demodulation section 25 Control section 50 Underwater suspended load turning device (construction machinery)
51 Outer shell 52 Shackle 53 Hanging jig 60 Hoist boat 61 Crane 62 Wire 63 Float B Concrete block R Seawall S Surface worker D Underwater worker M Command information W Reference wave C Carrier wave Mw Modulated wave Ms' Input electric signal Ms Processed Electrical signal N Undersea noise (underwater noise)
Nf frequency information

Claims (3)

水中で作業を行う建設機械を水中音響通信を利用して制御するための、建設機械の水中制御システムであって、
前記建設機械に対する指令情報を音波として発信する指令情報発信装置と、
該指令情報発信装置から前記音波として発信された前記指令情報を受信し、該指令情報に基づいて前記建設機械の動作を制御する機械制御装置と、を備え、
該機械制御装置が、前記建設機械に装備されているとともに、
前記音波の周波数帯域が、500Hz以上10kHz以下の範囲内で設定されていることを特徴とする建設機械の水中制御システム。
An underwater control system for construction machinery that uses underwater acoustic communication to control construction machinery that performs work underwater,
a command information transmitting device that transmits command information for the construction machine as a sound wave;
a machine control device that receives the command information transmitted as the sound wave from the command information transmission device and controls the operation of the construction machine based on the command information,
The machine control device is equipped on the construction machine, and
An underwater control system for construction machinery, characterized in that the frequency band of the sound waves is set within a range of 500 Hz or more and 10 kHz or less .
請求項に記載の水中制御システムにおいて、
前記音波が、周波数帯域を異ならせて複数設定されており、
複数の該音波で、前記指令情報を発信することを特徴とする建設機械の水中制御システム。
The underwater control system according to claim 1 ,
A plurality of the sound waves are set with different frequency bands,
An underwater control system for construction machinery, characterized in that the command information is transmitted using a plurality of sound waves.
請求項1または2に記載の水中制御システムにおいて、
前記指令情報発信装置に、水中雑音を検知する雑音検知部を備えることを特徴とする建設機械の水中制御システム。
The underwater control system according to claim 1 or 2 ,
An underwater control system for construction machinery, characterized in that the command information transmission device includes a noise detection section that detects underwater noise.
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