JP2023172655A - 屋内空間の安全監視装置、屋内空間の安全監視方法及び屋内空間の安全監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】移動体が走行する屋内空間の安全を監視する際に、屋内空間を通行する作業者に対して、監視内容に応じた作業者毎のイベントを提供する。【解決手段】屋内空間の安全監視装置は、上空の電波から遮られた屋内空間１００において走行する移動体３０に設けられ、屋内空間１００を通行する作業者１１０が保持する発信タグ２７からのタグＩＤを含む測位信号２８を無線により受信する複数の基地局３６，３７と、複数の基地局３６，３７がそれぞれ受信した同一のタグＩＤを含む測位信号２８を用いて、移動体３０に対する発信タグ２７の相対位置を検出する位置検出部３１と、相対位置が移動体３０の周辺に設定された警報エリア１４０の内側である場合に、相対位置の検出に用いた測位信号２８に含まれるタグＩＤの発信タグ２７を保持する作業者１１０を宛先とする警報信号を無線により送信する警報送信部３２，３３と、を備える。【選択図】図１Ｂ

Description

本開示は、屋内空間の安全監視装置、屋内空間の安全監視方法及び屋内空間の安全監視システムに関する。

特許文献１には、建設機械の周辺に作業者がいる場合に、建設機械の動作モード次第で建設機械の動作を停止させる制御を行う技術が記載されている。この技術では、携帯装置のＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）機能を有する応答部が、建設機械からの磁界信号を受信した場合に電波を出力する。建設機械は、磁界信号に応答した作業者の携帯装置から出力された電波を受信すると、建設機械の周辺に作業者がいることを検出する。

特開２０２１－８８８４０号公報

特許文献１の技術において、建設機械の動作モード次第で行われる建設機械の動作を停止させる制御は、建設機械の周辺に複数の作業者がいる場合、どの作業者にとっても共通のイベントとなる。例えば、作業者が通行する空間の安全を監視する際に、作業者毎のイベントを行うことは有用である。しかし、特許文献１の技術は、建設機械の周辺にいる作業者に対して作業者毎のイベントを行う環境を提供するものではない。

本開示は前記事情に鑑みなされたもので、本開示の目的は、移動体が走行する屋内空間の安全を監視する際に、屋内空間を通行する作業者に対して、監視内容に応じた作業者毎のイベントを提供できるようにすることにある。

本開示に係る屋内空間の安全監視装置は、
上空の電波から遮られた屋内空間において走行する移動体に設けられ、前記屋内空間を通行する作業者が保持する発信タグからの前記発信タグを識別するタグＩＤを含む測位信号を無線により受信する複数の基地局と、
前記複数の基地局がそれぞれ受信した同一の前記タグＩＤを含む前記測位信号を用いて、前記移動体に対する前記発信タグの相対位置を検出する位置検出部と、
前記相対位置が前記移動体の周辺に設定された警報エリアの内側である場合に、前記相対位置の検出に用いた前記測位信号に含まれる前記タグＩＤの前記発信タグを保持する前記作業者を宛先とする警報信号を無線により送信する警報送信部と、
を備える。

本開示に係る屋内空間の安全監視装置において、前記警報エリアは、前記移動体の進行方向に沿って設定されてもよい。前記警報エリアは、前記移動体の走行速度が高いほど前記移動体の進行方向において広い範囲に設定されてもよい。前記警報エリアは、前記屋内空間の作業者専用の安全通路を除く範囲に設定されてもよい。

本開示に係る屋内空間の安全監視装置において、前記基地局は、前記移動体の進行方向における前方に配置されてもよい。

本開示に係る屋内空間の安全監視装置において、前記警報信号は、前記宛先の前記作業者に通知する警報レベルの情報を含んでおり、前記警報送信部は、前記移動体から前記相対位置までの距離に応じた警報レベルの情報を含む前記警報信号を送信してもよい。

本開示に係る屋内空間の安全監視装置は、前記移動体に設けられたセンサを用いて、前記移動体の進行方向における前方に存在する最寄りの前記作業者までの距離を、前記基地局による前記測位信号の受信周期よりも短い周期で測定する測距部をさらに備え、前記相対位置が前記警報エリアの内側である前記発信タグが存在する場合に、前記警報送信部は、前記警報エリアの前記相対位置が前記移動体に最も近い前記発信タグを保持する前記作業者を宛先とする前記警報信号を、前記測距部が測定した前記距離が更新される度に、更新された前記距離に応じた前記警報レベルの情報を含めて送信してもよい。

本開示に係る屋内空間の安全監視装置は、前記位置検出部が検出した前記相対位置の情報を出力するユーザインタフェース部をさらに備えてもよい。

本開示に係る屋内空間の安全監視方法は、
上空の電波から遮られた屋内空間において走行する移動体の複数の基地局により、前記屋内空間を通行する作業者が保持する発信タグからの前記発信タグを識別するタグＩＤを含む測位信号を無線により受信し、
前記複数の基地局がそれぞれ受信した同一の前記タグＩＤを含む前記測位信号を用いて、前記移動体に対する前記発信タグの相対位置を検出し、
検出した前記相対位置が前記移動体の周辺に設定された警報エリアの内側である場合に、前記相対位置の検出に用いた前記測位信号に含まれる前記タグＩＤの前記発信タグを保持する前記作業者を宛先とする警報信号を無線により送信する。

本開示に係る屋内空間の安全監視システムは、
上空の電波から遮られた屋内空間を通行する作業者が保持し、識別用のタグＩＤを含む測位信号を送信する発信タグと、
前記測位信号を無線により受信する請求項１～７のいずれか１項に記載の安全監視装置と、
前記安全監視装置の警報送信部が送信する警報信号が、前記発信タグを保持する前記作業者を宛先とする場合に、前記屋内空間において走行する移動体の接近を通知する警報を出力する警報ユニットと、
を備える。

本開示によれば、移動体が走行する屋内空間の安全を監視する際に、屋内空間を通行する作業者に対して、監視内容に応じた作業者毎のイベントを提供することができる。

図１Ａは、一実施形態に係る屋内空間の安全監視システムにおける作業者が着用するヘルメット側の構成を示す図である。 図１Ｂは、一実施形態に係る屋内空間の安全監視システムにおける移動体側の構成を示す図である。 図２は、図１Ａ及び図１Ｂの安全監視システムのヘルメット、無線中継局、移動体の屋内空間における配置例を示す図である。 図３は、図２の移動体における測位信号の検知エリアを説明する図である。 図４Ａは、図１Ｂの移動体のタグ受信器が図１Ａのヘルメットの発信タグの相対位置を検出する方式の一例を示す図である。 図４Ｂは、図１Ｂの移動体のタグ受信器が図１Ａのヘルメットの発信タグの相対位置を検出する方式の一例を示す図である。 図５は、図１Ｂの移動体のタグ受信器が検出した相対位置から警報処理器が特定した図２の屋内空間の警報エリアにいる作業者に、選択的に警報を通知する運用状態を示す図である。 図６は、図１Ｂの移動体の警報処理器が生成する警報信号により警報エリアの作業者に通知する警報レベルと移動体からの距離との関係を示すグラフである。 図７は、図１Ｂの集中管理ユニットのＵＩ部に表示される管理画面の内容の一例を示す図である。 図８Ａは、図１Ａのヘルメットのタグユニット及び警報制御器の各マイクロコントローラがそれぞれ実行する処理を示すフローチャートである。 図８Ｂは、図１Ｂの移動体のタグ受信器及び警報処理器の各マイクロコントローラがそれぞれ実行する処理を示すフローチャートである。 図８Ｃは、図１Ｂの集中管理システムのマイクロコントローラが実行する処理を示すフローチャートである。

以下、いくつかの例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１Ａ及び図１Ｂは、一実施形態に係る屋内空間の安全監視システムにおける作業者が着用するヘルメット側及び移動体側の構成をそれぞれ示す図である。

図１Ａ及び図１Ｂに示す実施形態の屋内空間の安全監視システム１０は、例えば、作業者が装着するヘルメット２０と移動体３０とに跨がって構築することができる。移動体３０からヘルメット２０への通信は、例えば、無線ＬＡＮ回線を通じて行うことができる。安全監視システム１０は、移動体３０からヘルメット２０への無線による通信を中継する無線中継局４０と、移動体３０の周辺の状況を集中管理する集中管理ユニット５０とを有していてもよい。

本実施形態の屋内空間の安全監視システム１０は、例えば、図２に示す、上空の電波から遮られた屋内空間１００における安全の監視に用いることができる。屋内空間１００は、例えば、トンネルの掘削現場であってもよい。屋内空間１００では、移動体３０が走行することができ、また、作業者１１０が通行することができる。

移動体３０は、例えば、トンネルの掘削作業に用いる作業車両、あるいは、掘削した壁面に取り付けるセグメント等の資材の運搬車であってもよい。移動体３０は、屋内空間１００の底部の路面１２０を走行することができる。

作業者１１０は、屋内空間１００の路面１２０を通行することもでき、屋内空間１００の壁面上部の安全通路１３０を通行することもできる。安全通路１３０は、屋内空間１００の作業者専用の通路である。安全通路１３０の作業者１１０は、路面１２０を走行する移動体３０と接触せずに屋内空間１００を安全に通行することができる。屋内空間１００の作業者１１０は、ヘルメット２０をそれぞれ装着している。

図１Ａに示すように、ヘルメット２０は、タグユニット２１、無線通信機２２、警報制御器２３、バッテリ２４、バイブレーションモータ２５及びスピーカ２６を備えている。

タグユニット２１は、発信タグ２７及び不図示のマイクロコントローラを有している。発信タグ２７は、発信タグ２７を識別するタグＩＤを発信することができるＩＣタグであり、タグＩＤを記憶したＩＣチップ（図示せず）を有している。作業者１１０は、ヘルメット２０を装着することで、発信タグ２７を保持することができる。マイクロコントローラは、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）及びメモリを備える。メモリは、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。

タグユニット２１のマイクロコントローラは、メモリに記憶させたプログラムをＣＰＵが実行することで、複数の情報処理回路を仮想的に構築することができる。構築される情報処理回路の一つは、タグＩＤを含む測位信号の電波を発信タグ２７から定期的に発信させることができる。発信タグ２７は、電源を有するアクティブタグ又はセミアクティブタグであってもよく、ＲＦ（Radio Frequency ）タグのような、電源を有しないパッシブタグであってもよい。タグユニット２１は、発信タグ２７に固有のＩＤ情報等を一定時間間隔で発信するビーコンとして機能することができる。

図２のＡ，Ｂの各作業者１１０から移動体３０に向かう矢印は、Ａ，Ｂの各作業者１１０のヘルメット２０に設けたタグユニット２１から移動体３０に発信される測位信号を示す。

図１Ａの無線通信機２２は、移動体３０との間で無線ＬＡＮ回線を通じた通信を行うことができる。無線通信機２２は、移動体３０から送信された警報信号を受信する。無線通信機２２は、移動体３０から送信された警報信号を、直接受信してもよく、無線中継局４０を介して受信してもよい。図２の移動体３０から無線中継局４０に向かう矢印は、無線中継局４０を介して無線通信機２２が受信する警報信号を示す。

警報制御器２３は、バッテリ２４の電力で作動する不図示のマイクロコントローラを有している。警報制御器２３のマイクロコントローラは、タグユニット２１のマイクロコントローラと同じく、ＣＰＵ及びメモリを備える。メモリは、ＲＯＭ及びＲＡＭを含み、各ヘルメット２０に固有の識別用ＩＤの情報を記憶している。

警報制御器２３のマイクロコントローラは、メモリに記憶させたプログラムをＣＰＵが実行することで、複数の情報処理回路を仮想的に構築することができる。構築される情報処理回路は、無線通信機２２で受信した警報信号を処理し、バイブレーションモータ２５を動作させ、あるいは、スピーカ２６を動作させることができる。警報信号の処理、バイブレーションモータ２５及びスピーカ２６の動作は、個別の情報処理回路で行ってもよく、個別の情報処理回路で行う場合よりも少ない数の情報処理回路で行ってもよい。

バイブレーションモータ２５は、ヘルメット２０を装着した作業者１１０に伝わる振動をヘルメット２０に発生させることができる。スピーカ２６は、ヘルメット２０を装着した作業者１１０が聴取できる音声を出力することができる。

図１Ｂに示すように、移動体３０は、タグ受信器３１、警報処理器３２及び無線通信機３３を有している。本実施形態の屋内空間の安全監視装置は、例えば、タグ受信器３１、警報処理器３２及び無線通信機３３を用いて構成することができる。本実施形態の屋内空間の安全監視方法は、例えば、タグ受信器３１、警報処理器３２及び無線通信機３３を用いて実行することができる。本開示に係る屋内空間の安全監視装置は、後述する集中管理ユニット５０をさらに有していてもよい。

タグ受信器３１は、受信部及びマイクロコントローラ（いずれも図示せず）を有している。

タグ受信器３１の不図示の受信部は、例えば、移動体３０の進行方向における前方側に配置され、進行方向の前方に展開される検知エリア内に存在するタグユニット２１が発信する測位信号を受信する。図３に示す例では、移動体３０の進行方向における前方側と後方側とに不図示の受信部がそれぞれ配置され、各受信部に対応する検知エリア３４，３５が、移動体３０の進行方向における前方及び後方にそれぞれ設定された場合を示している。

図３の例では、１～３番の作業者１１０が装着したヘルメット２０のタグユニット２１が検知エリア３４，３５の内側にあり、４，５番の作業者１１０が装着したヘルメット２０のタグユニット２１が検知エリア３４，３５の外側にある。図３の例では、１～３番の作業者１１０のタグユニット２１が発信した測位信号は、タグユニット２１が検知エリア３４，３５の内側にあるので、タグ受信器３１の受信部で受信される。４，５番の作業者１１０が装着したヘルメット２０のタグユニット２１が発信した測位信号は、タグユニット２１が検知エリア３４，３５の外側にあるので、タグ受信器３１の受信部で受信されない。

検知エリア３４，３５内のタグユニット２１が発信し、タグ受信器３１の受信部が受信した測位信号は、移動体３０に対する発信タグ２７の相対位置を検出する測位に用いられる。図３の例では、１～３番の作業者１１０について発信タグ２７の測位が行われる。４，５番の作業者１１０については、発信タグ２７の測位が行われない。

タグ受信器３１は、タグユニット２１の測位信号を用いて発信タグ２７の測位を行うために、複数の受信部を有している。複数の受信部は、タグユニット２１の測位信号を受信する複数の基地局として機能することができる。

タグ受信器３１の不図示のマイクロコントローラは、ＣＰＵ及びメモリを備える。メモリは、ＲＯＭ及びＲＡＭを含む。タグ受信器３１のマイクロコントローラは、メモリに記憶させたプログラムをＣＰＵが実行することで、複数の情報処理回路を仮想的に構築することができる。構築される情報処理回路の一つは、位置検出部として機能することができる。

位置検出部は、複数の受信部が受信した測位信号を用いて発信タグ２７の測位を行い、移動体３０に対する発信タグ２７の相対位置を検出することができる。測位信号を用いた発信タグ２７の測位は、例えば、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）、ＴＯＢ（Time of Arrival ）、ＡｏＡ（Angle of Arrival）のいずれかを利用した方式で行うことができる。

ＲＳＳＩ又はＴＯＢを利用した方式では、タグ受信器３１は、受信部を３つ以上用いる。図４Ａは、タグ受信器３１の位置検出部が移動体３０に対する発信タグ２７の相対位置を、ＲＳＳＩ又はＴＯＢを利用した方式で検出する例を示している。図４Ａの例では、タグ受信器３１が３つの受信部３６を用いて、タグユニット２１の測位信号をそれぞれ受信する。移動体３０における各受信部３６の位置は既知であり、各受信部３６が内蔵する時計ＩＣ（Integrated Circuit）は互いに同期している。

タグ受信器３１は、同一のタグＩＤを含み同一時刻に発信された測位信号の各受信部３６による受信強度の差により、各受信部３６から発信タグ２７までの距離を、ＲＳＳＩを利用した方式でそれぞれ算出することができる。タグ受信器３１は、同一のタグＩＤを含み同一時刻に発信された測位信号の各受信部３６による受信時刻の差により、各受信部３６から発信タグ２７までの距離を、ＴＯＢを利用した方式でそれぞれ算出することができる。タグ受信器３１は、発信タグ２７までの距離に応じた半径ｒ１～ｒ３の円が、移動体３０の外で交わる交点を、移動体３０に対する発信タグ２７の相対位置として検出する。

ＡｏＡを利用した方式では、タグ受信器３１は、受信部を２つ以上用いる。図４Ｂは、タグ受信器３１の位置検出部が移動体３０に対する発信タグ２７の相対位置を、ＡｏＡを利用した方式で検出する例を示している。図４Ｂの例では、タグ受信器３１が２つの受信部３７を用いて、タグユニット２１の測位信号をそれぞれ受信する。各受信部３７は、測位信号の受信強度を方向別に検出することができる。各受信部３７は、測位信号の方向別受信強度を、例えば、受信方向別の複数の指向性アンテナを用いて検出することができる。移動体３０における各受信部３７の位置及び受信部３７間の距離Ｌは既知であり、各受信部３７が内蔵する時計ＩＣは互いに同期している。

タグ受信器３１は、同一のタグＩＤを含み同一時刻に発信された測位信号の各受信部３７による受信方向θ１，θ２と、２つの受信部３７，３７間の距離Ｌとにより、移動体３０に対する発信タグ２７の相対位置を検出することができる。

ヘルメット２０のタグユニット２１から移動体３０のタグ受信器３１への測位信号の無線通信には、例えば、ＵＷＢ（Ultra Wide Band ）、ＢＬＥ（Bluetooth Low Energy。注；「Bluetooth 」は登録商標）、Quuppa（登録商標）等の技術を用いることができる。Quuppaとは、Bluetooth の無線技術を利用して高精度の測位を実現する屋内測位システムで、正式にはQuuppa Intelligent Locating Systemと呼ばれる。測位信号の無線通信において重要なのは、測位信号を用いてタグ受信器３１が検出する移動体３０に対する発信タグ２７の相対位置の精度である。発信タグ２７の測位に必要な精度が担保される限り、ＵＷＢ、ＢＬＥ、Quuppa以外の通信技術を測位信号の無線通信に用いてもよい。

図１Ｂの警報処理器３２は、不図示の電源の電力で作動するマイクロコントローラ（図示せず）を有している。警報処理器３２のマイクロコントローラは、ＣＰＵ及びメモリを備える。メモリは、ＲＯＭ及びＲＡＭを含み、発信タグ２７のタグＩＤと発信タグ２７をタグユニット２１に有するヘルメット２０の識別用ＩＤとを関連付けたテーブルを記憶している。

警報処理器３２のマイクロコントローラは、メモリに記憶させたプログラムをＣＰＵが実行することで、複数の情報処理回路を仮想的に構築することができる。構築される情報処理回路の一つは、タグ受信器３１が検出した移動体３０に対する発信タグ２７の相対位置に基づいて、警報信号の宛先とする作業者１１０を決定する。

マイクロコントローラは、図５の警報エリア１４０を移動体３０の周辺に設定する。警報エリア１４０は、例えば、移動体３０の進行方向に沿って設定することができる。マイクロコントローラは、タグ受信器３１が検出した発信タグ２７の相対位置を、タグ検出位置とし、移動体３０の周辺に設定される警報エリア１４０と照合する。

マイクロコントローラは、タグ検出位置が警報エリア１４０の内側であるか否かで、発信タグ２７のタグユニット２１を有するヘルメット２０を装着した作業者１１０が、移動体３０の接近を通知する警報の対象となる位置に進入したか否かを判断する。

図５の例では、図中左側に前進する移動体３０の前方に警報エリア１４０が設定されている。移動体３０の進行方向が変われば、マイクロコントローラは、変わった後の移動体３０の進行方向に沿って警報エリア１４０を設定することができる。マイクロコントローラは、タグ検出位置が警報エリア１４０の内側である場合に、警報信号を生成する。

マイクロコントローラが生成する警報信号は、警報信号の宛先と、警報信号により作業者１１０に通知する警報レベルの情報とを含んでいてもよい。警報レベルは、移動体３０の接近を作業者１１０に警報するレベルである。

マイクロコントローラは、警報信号の警報レベルを、警報エリア１４０の内側にあるタグ検出位置の移動体３０からの距離に応じたレベルとすることができる。図６は、移動体３０の警報処理器３２が生成する警報信号により警報エリア１４０の作業者１１０に通知する警報レベルと、移動体３０からタグ検出位置までの距離との関係を示すグラフである。

図６に示す例では、警報エリア１４０の内側にあるタグ検出位置の移動体３０からの距離を、複数の範囲に区切って、短い距離の範囲ほど高い警報レベルを割り当ててある。警報処理器３２のマイクロコントローラは、移動体３０が宛先の作業者１１０に近づきタグ検出位置までの距離が短くなるほど、警報信号によって宛先の作業者１１０に通知する警報レベルを高くする。

マイクロコントローラは、警報信号の宛先を、例えば、警報エリア１４０の内側にあるタグ検出位置を検出するのにタグ受信器３１が用いた測位信号のタグＩＤに対応する、ヘルメット２０の識別用ＩＤとすることができる。測位信号のタグＩＤに対応するヘルメット２０の識別用ＩＤは、マイクロコントローラのメモリのテーブルから割り出すことができる。

図１Ｂの無線通信機３３は、ヘルメット２０との間で無線ＬＡＮ回線を通じた通信を行うことができる。無線通信機３３は、警報処理器３２のマイクロコントローラが生成した警報信号を無線ＬＡＮ回線に送信する。

本実施形態では、警報処理器３２のマイクロコントローラが構築する情報処理回路と、無線通信機３３のマイクロコントローラが構築する情報処理回路とが協働して、警報送信部として機能することができる。

無線中継局４０は、無線通信機４１を備えている。無線通信機４１は、ヘルメット２０の無線通信機２２と移動体３０の無線通信機３３との間の通信信号を中継する。

集中管理ユニット５０は、不図示のマイクロコントローラとユーザインタフェース（ＵＩ）部５１とを有している。

集中管理ユニット５０のマイクロコントローラは、ＣＰＵ及びメモリを備える。メモリは、ＲＯＭ及びＲＡＭを含む。マイクロコントローラは、メモリに記憶させたプログラムをＣＰＵが実行することで、複数の情報処理回路を仮想的に構築することができる。構築される情報処理回路の一つは、ＵＩ部５１に管理画面を表示させることができる。

ＵＩ部５１は、移動体３０のタグ受信器３１が検出したタグ検出位置に基づいて、例えば、図７に示す、屋内空間１００内にいる作業者１１０の状況を示す管理画面を表示することができる。

集中管理ユニット５０のマイクロコントローラは、管理画面をＵＩ部５１に表示するのに必要なデータを、有線又は無線の通信回線によって、警報処理器３２のマイクロコントローラから取得することができる。管理画面の表示に必要なデータは、例えば、座標原点を移動体３０上においたローカル座標系における、タグ検出位置に当たる発信タグ２７の座標位置、発信タグ２７のタグＩＤに対応するヘルメット２０の識別用ＩＤを含む。

図７の例の管理画面には、上方から見下ろした屋内空間１００に、路面１２０と安全通路１３０とが模式的に表示され、路面１２０上に移動体３０が表示される。管理画面における路面１２０上の移動体３０の位置は、移動体３０の実際の位置ではない。移動体３０が路面１２０上で実際に移動しても、管理画面における路面１２０上の移動体３０の位置は変わらない。移動体３０が路面１２０上で実際に移動し、移動体３０の周辺にいる作業者１１０の移動体３０に対する相対位置が変わると、管理画面における作業者１１０の位置が路面１２０又は安全通路１３０上で移動する。

図７の例の管理画面には、移動体３０に対する測位信号の検知エリア３４，３５の相対位置が表示される。管理画面には、測位信号を受信したタグ受信器３１が検出したタグ検出位置で、発信タグ２７を有するタグユニット２１のヘルメット２０を着用している、検知エリア３４，３５内の作業者１１０の、移動体３０に対する相対位置も表示される。

集中管理ユニット５０のＵＩ部５１は、屋内空間１００の外に配置してもよく、移動体３０の運転室（図示せず）に配置してもよい。

本実施形態では、タグユニット２１、警報制御器２３、タグ受信器３１、警報処理器３２、集中管理ユニット５０の各マイクロコントローラに構築される複数の情報処理回路を、ソフトウェアによって実現する例を示す。もちろん、以下に示す各情報処理を実行するための専用のハードウェアを用意して、情報処理回路を構成することも可能である。また、タグユニット２１、警報制御器２３、タグ受信器３１、警報処理器３２、集中管理ユニット５０において、それぞれのマイクロコントローラに構築される複数の情報処理回路を、個別のハードウェアにより構成してもよい。

次に、タグユニット２１、警報制御器２３、タグ受信器３１、警報処理器３２、集中管理ユニット５０の各マイクロコントローラにおいて実行される処理の手順を説明する。

タグユニット２１のマイクロコントローラは、マイクロコントローラの稼働中、図８Ａに示すように、発信タグ２７のタグＩＤを含む測位信号２８を、無線通信機２２から定期的に発信させる（ステップＳ１１）。

タグ受信器３１のマイクロコントローラの位置検出部は、マイクロコントローラの稼働中、図８Ｂに示すように、タグ受信器３１の各受信部３６，３７が同一のタグＩＤを含む測位信号２８を受信する度に、発信タグ２７の測位を行う（ステップＳ２１）。位置検出部は、発信タグ２７の測位によって、移動体３０に対する発信タグ２７の相対位置を検出し、タグ検出位置として警報処理器３２に引き渡す。

警報処理器３２のマイクロコントローラは、マイクロコントローラが稼働している間、図８Ｂに示す処理を実行する。警報処理器３２のマイクロコントローラは、タグ受信器３１から引き渡されたタグ検出位置を警報エリア１４０と照合し（ステップＳ３１）、タグ検出位置にいる作業者１１０が、移動体３０の接近を通知する警報の対象となる位置に進入したか否かを判断する。作業者１１０が警報の対象位置に進入していない場合は（ステップＳ３１で「進入なし」）、ステップＳ３１をリピートする。作業者１１０が警報の対象位置に進入した場合は（ステップＳ３１で「進入あり」）、警報処理器３２のマイクロコントローラは、警報信号で通知する警報強度を計算する（ステップＳ３２）。

警報信号で通知する警報強度は、移動体３０上に座標原点をおいたローカル座標系におけるタグ検出位置の座標位置の移動体３０からの距離に基づいて、図６のグラフを用いて警報レベルを割り出すことで、計算することができる。

警報処理器３２のマイクロコントローラは、計算した警報強度及び進入ＩＤ３８を、無線通信機３３から発報する（ステップＳ３３）。進入ＩＤは、ステップＳ３１で警報の対象となる位置に進入したと判断した作業者１１０に対応するＩＤである。進入ＩＤは、例えば、警報処理器３２のマイクロコントローラのメモリに記憶させたテーブルにおいて、タグ検出位置の発信タグ２７のタグＩＤに関連付けられたヘルメット２０の識別用ＩＤとすることができる。発報した警報強度及び進入ＩＤ３８は、ヘルメット２０の無線通信機２２で受信され、警報制御器２３に引き渡される。

警報処理器３２のマイクロコントローラは、集中管理ユニット５０のＵＩ部５１における管理画面の表示に必要なデータを、集中管理ユニット５０と共有する（ステップＳ３４）。集中管理ユニット５０と共有するデータは、ローカル座標系におけるタグ検出位置の座標位置、発信タグ２７のタグＩＤに対応するヘルメット２０の識別用ＩＤ３９を含んでいる。タグ検出位置の座標位置、ヘルメット２０の識別用ＩＤ３９は、集中管理ユニット５０に引き渡される。

警報制御器２３のマイクロコントローラは、マイクロコントローラが稼働している間、図８Ａに示す処理を実行する。警報制御器２３のマイクロコントローラは、無線通信機２２が受信した最新の警報信号に含まれる進入ＩＤを、自己のヘルメット２０の識別用ＩＤと照合する（ステップＳ４１）。最新の進入ＩＤが自己の識別用ＩＤと一致した場合は（ステップＳ４１で「自己ＩＤと一致」）、警報制御器２３のマイクロコントローラは、警報制御を行って（ステップＳ４２）、ステップＳ４１にリターンする。

警報制御器２３のマイクロコントローラは、警報制御において、最新の警報信号における警報レベルに応じたパターンで、バイブレーションモータ２５、スピーカ２６を動作させて、移動体３０の接近を通知する警報を作業者１１０に向けて出力することができる。警報制御器２３のマイクロコントローラは、警報制御において、バイブレーションモータ２５とスピーカ２６とを両方動作させてもよく、どちらか一方だけを動作させてもよい。警報制御器２３は、無線通信機３３が受信した警報信号が、警報制御器２３を有するヘルメット２０を装着した作業者１１０を宛先とする場合に、警報ユニットとして機能し、屋内空間１００を走行する移動体３０の接近を通知する警報を出力することができる。

警報レベルに応じたパターンは、バイブレーションモータ２５の動作の場合、例えば、ヘルメット２０に間欠的に発生させる振動間の振動停止期間を、警報レベルが高いほど短くするパターンとすることができる。警報レベルに応じたパターンは、スピーカ２６の動作の場合、例えば、スピーカ２６から出力する音声の音量を、警報レベルが高いほど大きくするパターンとすることができる。

最新の進入ＩＤが自己の識別用ＩＤと一致しない場合は（ステップＳ４１で「自己ＩＤと不一致」）、警報制御器２３のマイクロコントローラは、警報停止処理を行って（ステップＳ４３）、ステップＳ４１にリターンする。

警報制御器２３のマイクロコントローラは、警報停止処理において、現在行っているバイブレーションモータ２５あるいはスピーカ２６の動作を停止させる。

本実施形態の屋内空間の安全監視システム１０では、屋内空間１００の底部の路面１２０を走行する移動体３０に、複数の基地局として機能する受信部３６，３７を複数有するタグ受信器３１を設けた。また、屋内空間１００の路面１２０あるいは安全通路１３０を通行する作業者１１０が装着するヘルメット２０のタグユニット２１に、固有のＩＤ情報等を一定時間間隔で発信するビーコンとして機能する発信タグ２７を設けた。

タグ受信器３１のマイクロコントローラは、検知エリア３４，３５内のタグユニット２１が発信した測位信号２８を複数の受信部３６，３７で受信し、受信した測位信号２８を用いて発信タグ２７の測位を行う。発信タグ２７の測位では、移動体３０に対する発信タグ２７の相対位置を検出し、タグ検出位置とする。警報処理器３２のマイクロコントローラは、移動体３０の進行方向の前方に設定される警報エリア１４０の内側に発信タグ２７のタグ検出位置があるタグユニット２１のヘルメット２０を装着した作業者１１０を宛先とする警報信号を、無線通信機３３から送信する。

警報信号は、宛先の作業者１１０が装着するヘルメット２０の識別用ＩＤと、移動体３０からタグ検出位置までの距離に応じた警報レベルの情報とを含んでいる。自己の識別用ＩＤと一致する識別用ＩＤを含む警報信号を無線通信機２２で受信したヘルメット２０の警報制御器２３のマイクロコントローラは、警報信号の警報レベルに応じたパターンで、バイブレーションモータ２５、スピーカ２６を動作させる。

本実施形態の屋内空間の安全監視システム１０によれば、移動体３０が路面１２０を走行する屋内空間１００の安全を監視する際に、屋内空間１００を通行する作業者１１０に対して、監視内容に応じた作業者毎のイベントを提供することができる。監視内容に応じた作業者毎のイベントとして、例えば、警報信号を無線通信機２２で受信できるヘルメット２０を装着した作業者１１０のうち、移動体３０との距離が近い作業者１１０に、移動体３０との距離に応じた警報レベルで警報を通知することができる。

警報処理器３２のマイクロコントローラは、警報エリア１４０を、移動体３０の進行方向に沿って移動体３０の前方に設定したが、例えば、移動体３０の側方を含む領域に設定してもよい。

警報処理器３２のマイクロコントローラは、移動体３０の走行速度が高いほど、警報エリア１４０を移動体３０の進行方向において広い範囲に設定してもよい。図５の例の場合は、移動体３０の走行速度が高いほど、マイクロコントローラが設定する警報エリア１４０の先端位置が、図中の左方にずれて移動体３０から遠ざかる。

移動体３０の走行速度が高いほど、単位時間当たりに移動体３０が作業者１１０に近づく距離は多くなる。移動体３０の走行速度が高いほど、移動体３０の接近を警報信号によって知らせる対象を遠くの作業者１１０まで拡げれば、移動体３０の走行速度が早い場合に、警報信号により移動体３０の接近を早めのタイミングで作業者１１０に知らせることができる。

警報処理器３２のマイクロコントローラは、警報エリア１４０を、屋内空間１００の安全通路１３０を除く範囲に限定して設定してもよい。安全通路１３０の作業者１１０は、移動体３０が近づいても移動体３０と接触しない。屋内空間１００に設定する警報エリア１４０を、安全通路１３０を除く範囲に限定すれば、移動体３０からの距離が近い安全通路１３０の作業者１１０が、受け取る必要のない警報信号の宛先に含まれるのを抑制することができる。

ヘルメット２０のタグユニット２１が測位信号２８を定期的に出力する周期は、例えば、屋内空間の安全監視システム１０の運用時間とバッテリ２４の消費との兼ね合いで、短くするのに限界がある。測位信号２８の出力周期が長いと、移動体３０に対する発信タグ２７の相対位置の変化に、移動体３０の接近を作業者１１０に通知する警報信号の警報レベルの変化を追従させるのが困難になる可能性がある。

そこで、例えば、図６に示すように、タグ受信器３１の受信部３６，３７による測位信号２８の受信周期よりも短い周期で測定する測距部６０を移動体３０に設けてもよい。測距部６０は、警報エリア１４０の内側にいる移動体３０の最寄りの作業者１１０までの距離を非接触で測定するセンサ（図示せず）を有している。このセンサは、例えば、レーザレーダであるライダ（LiDAR ）センサとすることができる。

移動体３０に設けた測距部６０は、例えば、移動体３０の不図示の電源の電力を用いるので、ヘルメット２０のバッテリ２４の電力でタグユニット２１が測位信号２８を出力する周期よりも頻繁に、最寄りの作業者１１０までの距離を測定することができる。

警報処理器３２のマイクロコントローラは、タグ検出位置が移動体３０から最も近いタグユニット２１のヘルメット２０を宛先とする警報信号の警報レベルを、測距部６０が測定する最寄りの作業者１１０までの距離を用いて、短い周期で更新することができる。

本開示は、トンネルの掘削現場に限らず、例えば、施設内、地下等、上空の電波から遮られてＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System／全球測位衛星システム）等を利用した測位が行えない屋内空間１００における安全の監視に、広く利用できる。

以上にいくつかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正または変形をすることが可能である。上記実施形態のすべての構成要素、及び請求の範囲に記載されたすべての特徴は、それらが互いに矛盾しない限り、個々に抜き出して組み合わせてもよい。

１０ 屋内空間の安全監視システム
２０ ヘルメット
２１ タグユニット
２２ 無線通信機
２３ 警報制御器
２７ 発信タグ
２８ 測位信号
３０ 移動体
３１ タグ受信器（位置検出部）
３２ 警報処理器（警報送信部）
３３ 無線通信機（警報送信部）
３６，３７ 受信部（基地局）
５０ 集中管理ユニット
５１ ユーザインタフェース（ＵＩ）部
６０ 測距部
１００ 屋内空間
１１０ 作業者
１２０ 路面
１３０ 安全通路
１４０ 警報エリア

Claims (10)

1. 上空の電波から遮られた屋内空間において走行する移動体に設けられ、前記屋内空間を通行する作業者が保持する発信タグからの前記発信タグを識別するタグＩＤを含む測位信号を無線により受信する複数の基地局と、
   前記複数の基地局がそれぞれ受信した同一の前記タグＩＤを含む前記測位信号を用いて、前記移動体に対する前記発信タグの相対位置を検出する位置検出部と、
   前記相対位置が前記移動体の周辺に設定された警報エリアの内側である場合に、前記相対位置の検出に用いた前記測位信号に含まれる前記タグＩＤの前記発信タグを保持する前記作業者を宛先とする警報信号を無線により送信する警報送信部と、
   を備える、
   屋内空間の安全監視装置。
2. 前記警報エリアは、前記移動体の進行方向に沿って設定される請求項１に記載の屋内空間の安全監視装置。
3. 前記警報エリアは、前記移動体の走行速度が高いほど前記移動体の進行方向において広い範囲に設定される請求項１に記載の屋内空間の安全監視装置。
4. 前記警報エリアは、前記屋内空間の作業者専用の安全通路を除く範囲に設定される請求項１に記載の屋内空間の安全監視装置。
5. 前記基地局は、前記移動体の進行方向における前方に配置される請求項１に記載の屋内空間の安全監視装置。
6. 前記警報信号は、前記宛先の前記作業者に通知する警報レベルの情報を含んでおり、前記警報送信部は、前記移動体から前記相対位置までの距離に応じた警報レベルの情報を含む前記警報信号を送信する請求項１に記載の屋内空間の安全監視装置。
7. 前記移動体に設けられたセンサを用いて、前記移動体の進行方向における前方に存在する最寄りの前記作業者までの距離を、前記基地局による前記測位信号の受信周期よりも短い周期で測定する測距部をさらに備え、前記相対位置が前記警報エリアの内側である前記発信タグが存在する場合に、前記警報送信部は、前記警報エリアの前記相対位置が前記移動体に最も近い前記発信タグを保持する前記作業者を宛先とする前記警報信号を、前記測距部が測定した前記距離が更新される度に、更新された前記距離に応じた前記警報レベルの情報を含めて送信する請求項６に記載の屋内空間の安全監視装置。
8. 前記位置検出部が検出した前記相対位置の情報を出力するユーザインタフェース部をさらに備える請求項１～７のいずれか１項に記載の安全監視装置。
9. 上空の電波から遮られた屋内空間において走行する移動体の複数の基地局により、前記屋内空間を通行する作業者が保持する発信タグからの前記発信タグを識別するタグＩＤを含む測位信号を無線により受信し、
   前記複数の基地局がそれぞれ受信した同一の前記タグＩＤを含む前記測位信号を用いて、前記移動体に対する前記発信タグの相対位置を検出し、
   検出した前記相対位置が前記移動体の周辺に設定された警報エリアの内側である場合に、前記相対位置の検出に用いた前記測位信号に含まれる前記タグＩＤの前記発信タグを保持する前記作業者を宛先とする警報信号を無線により送信する、
   屋内空間の安全監視方法。
10. 上空の電波から遮られた屋内空間を通行する作業者が保持し、識別用のタグＩＤを含む測位信号を送信する発信タグと、
    前記測位信号を無線により受信する請求項１～７のいずれか１項に記載の安全監視装置と、
    前記安全監視装置の警報送信部が送信する警報信号が、前記発信タグを保持する前記作業者を宛先とする場合に、前記屋内空間において走行する移動体の接近を通知する警報を出力する警報ユニットと、
    を備える屋内空間の安全監視システム。

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