JP4085197B2 - 遠隔通信システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、延在する内部空間を有する構造物の内部との間で行なわれる遠隔通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネルなどのように延在する内部空間を有する構造物の点検は、例えば作業員が点検車に乗って構造物内を移動しつつ行なうのが一般的である。
しかしながら、このような構造物においては、ガス、落盤、漏水などが発生するおそれがあるため、カメラやガス検知装置を備えた点検車や点検ロボットを遠隔制御して点検を行なうことが要請されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、遠隔制御を行なう際に用いられる無線通信の通信距離は最大でも１ｋｍ程度であり、トンネルなどの構造物内ではさらにこの通信距離が短くなってしまうことが予想され、数ｋｍ以上の長さを有するトンネルなどの構造物では、点検車や点検ロボットを用いた遠隔制御が困難であった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は構造物の内部空間の延在方向の長さによらず点検車や点検ロボットの遠隔制御が可能な遠隔通信システムを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の遠隔通信システムは、上記目的を達成するために、延在する内部空間を有する構造物の内部に配置され受信した制御情報に基づいて移動するとともに、前記内部を撮影して得た画像情報と、前記内部の状況を検知して得た検知情報とを送信する移動装置と、前記構造物の外部または内部に設けられ、前記制御情報を送信するとともに、前記画像情報と検知情報を受信する制御装置と、前記移動装置と制御装置の間で前記制御情報、画像情報および検知情報の通信を行なう通信装置とを備えた遠隔通信システムであって、前記移動装置は、前記制御情報、画像情報および検知情報の無線通信を行なう移動装置側通信手段を有し、前記制御装置は、前記制御情報、画像情報および検知情報の有線通信を行なう制御装置側通信手段を有し、前記通信装置は、前記移動装置側通信手段との間で前記無線通信を行なう無線通信手段と、前記制御装置との間で前記有線通信を行なう有線通信手段と、前記無線通信手段と有線通信手段の間で前記制御情報、画像情報および検知情報の授受を司るインターフェース手段とを有し、前記無線通信手段と前記インターフェース手段によって中継手段が構成され、前記中継手段が前記構造物の内部空間の延在方向に沿って間隔をおいて複数設置され、前記移動装置に該移動装置の前記構造物の内部における位置を検出する位置検出手段を設け、前記位置検出手段によって検出された位置情報に基づいて選択された前記１つの中継手段の無線通信手段のみその無線通信動作を実行し、かつ、選択されない他の中継手段の無線通信手段の無線通信動作を停止するように構成されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明のシステムによれば、前記制御装置と通信装置の間の通信を有線で行なうとともに、前記通信装置と移動装置の間の通信を無線で行なうことにより、前記構造物の内部空間の延在方向の長さによらず前記制御装置と移動装置との間の通信を行なうことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の遠隔通信システムについて図面を参照して説明する。
図１は本発明の遠隔通信システムの第１の実施の形態における全体構成図である。
本実施の形態の遠隔通信システム１００は、移動装置１０と、制御装置２０と、通信装置３０とを備えて構成されている。
前記移動装置１０は、トンネルや管のように延在する内部空間を有する構造物１の内部を制御情報に基づいて移動するとともに、前記内部を撮影して得た画像情報と、前記内部の状況を検知して得た検知情報とを送信するように構成されている。
前記制御装置２０は、前記構造物１の外部に設置された操作室２に設けられ、前記制御情報を送信するとともに、前記画像情報と検知情報を受信するように構成されている。なお、前記制御装置２０は構造物１の外部または内部の何れに設けられていてもかまわない。
前記通信装置３０は、前記移動装置１０と制御装置２０との間に設けられ、これら移動装置と制御装置の間で前記制御情報、画像情報および検知情報の通信を行なうように構成されている。
【０００８】
図２は第１の実施の形態における移動装置の構成を示すブロック図である。
前記移動装置１０は、車体に設けられた車輪を駆動手段で回転させることにより走行する走行ロボットとして構成されており、前記駆動手段を制御することにより前進、後退、進行方向の切替などを行なう車両制御装置１００２を備えている。
また、移動装置１０は、ＣＣＤカメラ１００４、１００６、１００８、映像合成切替装置１０１０、カメラ制御装置１０１２、受信ユニット１０１３、メタンガス検知器１０１４、一酸化炭素検知器１０１６、酸素検知器１０１８、移動距離計１０２０、計測車輪１０２２、センサユニット１０２４、第１無線機１０２６、第２無線機１０２８、第３無線機１０３０を備えて構成されている。
【０００９】
前記ＣＣＤカメラ１００４、１００６は、前記車体に取着されそれぞれ前記構造物１の内部を撮影して画像情報を生成するように構成されている。
前記ＣＣＤカメラ１００８は、前記車体に雲台１００８Ａを介して取着されており、前記雲台１００８Ａにより撮影方向を任意に切り替えた状態で撮影を行ない画像情報を生成するように構成されている。
前記カメラ制御装置１０１２は、前記ＣＣＤカメラ１００４、１００６、１００８のズーム動作、ピント合わせ動作や前記雲台１００８Ａによる前記ＣＣＤカメラ１００８の撮影方向の切替動作を制御するように構成されている。
【００１０】
映像合成切替装置１０１０は、前記ＣＣＤカメラ１００４、１００６、１００８から出力される画像情報を合成、あるいは画像情報を切り替えて前記第１無線機１０２６に供給するように構成されている。
前記受信ユニット１０１３は、前記第２無線機１０２８から供給される制御情報に基づいて前記カメラ制御装置１０１２、映像合成切替装置１０１０、車両制御装置１００２を制御するように構成されている。
【００１１】
前記メタンガス検知器１０１４は、前記構造物１の内部のメタンガスの濃度を検知してその検知結果を検知情報として出力するものである。
前記一酸化炭素検知器１０１６は、前記構造物１の内部の一酸化炭素の濃度を検知してその検知結果を検知情報として出力するものである。
前記酸素検知器１０１８は、前記構造物１の内部の酸素の濃度を検知してその検知結果を検知情報として出力するものである。
前記計測車輪１０２２は、前記車体に設けられ該車体の走行に連動して回転するものである。
前記移動距離計１０２０は、前記計測車輪１０２２の回転に基づいて前記車両の走行距離を計測することにより、前記移動装置１０の前記構造物１内部における位置情報を検知情報として生成して出力するものである。本実施の形態では前記移動距離計１０２０によって特許請求の範囲の位置検出手段が構成されている。
【００１２】
前記センサユニット１０２４は、これらメタンガス検知器１０１４、一酸化炭素検知器１０１６、酸素検知器１０１８、移動距離計１０２０から出力された検知情報を前記第３無線機１０３０に供給するように構成されている。
前記第１無線機１０２６、第２無線機１０２８、第３無線機１０３０は、前記通信装置３０と無線通信を行なうものであり、本実施の形態では、高速なデータ通信に適した２．４ＧＨｚ帯ＳＳ無線機によって構成されている。
前記第１無線機１０２６は、前記映像合成切替装置１０１０から供給される画像情報を無線信号Ｓ１によって前記通信装置３０に送信するように構成されている。
前記第２無線機１０２８は、前記通信装置３０から送信される制御情報を示す無線信号Ｓ２を受信するように構成されている。
前記第３無線機１０３０は、前記センサーユニット１０２４から供給された検知情報を無線信号Ｓ３によって前記通信装置３０に送信するように構成されている。
前記第１、第２、第３無線機１０２６、１０２８、１０３０はそれぞれ異なるチャンネル、つまり異なる無線周波数の電波で無線通信を行なうように設定されている。
【００１３】
図３は第１の実施の形態における制御装置の構成を示すブロック図である。
前記制御装置２０は、カメラ操作機２００２、ロボット操作機２００４、送信ユニット２００６、光モデム２００８、映像モニター２０１０、データ収集表示装置２０１２、伝送多重装置２０１４、切替制御手段２０１６を備えて構成されている。
前記カメラ操作機２００２は、前記移動装置１０のＣＣＤカメラ１００４、１００６、１００８および雲台１００８Ａの操作を行なうためのものであって、作業者がこのカメラ操作機２００２を操作することにより、前記各カメラおよび雲台を制御するための制御情報が生成されるように構成されている。
前記ロボット操作機２００４は、前記移動装置の車両制御装置１００２の操作を行なうためのものであって、作業者がこのロボット操作機２００４を操作することにより、前記車両制御装置１００２を制御するための制御情報が生成されるように構成されている。
【００１４】
前記送信ユニット２００６は、前記カメラ操作機２００２およびロボット操作機２００４のそれぞれから供給される前記制御情報を所定の形式（例えばＲＳ−２３２Ｃ）の信号に変換して前記光モデム２００８に入力するように構成されている。
前記光モデム２００８は、前記送信ユニット２００６から入力される前記信号を光信号に変換して送信用光ファイバー３００２を介して前記通信装置３０に送信するように構成されている。本実施の形態では、前記送信用光ファイバー３００２は１芯で構成されている。
【００１５】
前記伝送多重装置２０１４は、前記通信装置３０から受信用光ファイバー３００４を介して供給される光信号としての前記画像情報および検知情報を所定の形式（例えばＲＳ−２３２Ｃ）の信号に変換して前記映像モニター２０１０およびデータ収集表示装置２０１２に入力するように構成されている。本実施の形態では、前記受信用光ファイバー３００４も１芯で構成されている。
前記映像モニター２０１０は、前記伝送多重装置２０１４を介して入力される前記ＣＣＤカメラＣＣＤカメラ１００４、１００６、１００８からの画像情報を表示するものである。
【００１６】
前記データ収集表示装置２０１２は、前記伝送多重装置２０１４を介して入力される前記メタンガス検知機１０１４、一酸化炭素検知器１０１６、酸素検知器１０１８、前記移動距離計１０２０のそれぞれで生成された検知情報を入力するとともに、処理して数値、あるいはグラフなどの形式で表示する機能を有している。前記データ収集表示装置２０１２は、本実施の形態では、パーソナルコンピュータが該パーソナルコンピュータにインストールされたプログラムを実行することにより、前記機能を実現している。
前記切替制御手段２０１６は、前記伝送多重装置２０１４を介して入力される前記移動距離計１０２０の検知情報によって示される前記移動装置１０の位置情報に基づいて前記通信装置３０を構成する各中継手段３２の動作に必要な切替情報を生成しこの切替情報を前記制御情報に含めて前記送信ユニット２００６および前記光モデム２００８を介して前記送信装置３０に送信するように構成されている。前記切替情報については後述する。
【００１７】
図４は、第１の実施の形態における通信装置の構成を示すブロック図である。前記通信装置３０は、前記構造物１の内部に該構造物１の延在方向に沿って配置された前記送信用光ファイバー３００２および受信用光ファイバー３００４と、前記送信用光ファイバー３００２および受信用光ファイバー３００４に共通接続された複数の中継手段３２から構成されている。
前記各中継手段３２は、伝送多重装置３００６、光モデム３００８、第１中継用無線機３０１０、第２中継用無線機３０１２、第３中継用無線機３０１４を備えて構成されている。
【００１８】
前記第１中継用無線機３０１０は、前記第１無線機１０２６から送信される前記画像情報を示す無線信号Ｓ１を受信して電気信号に変換して前記伝送多重装置３００６に供給するように構成されている。
前記第２中継用無線機３０１２は、前記光モデム３００８から供給される前記制御情報を示す電気信号を前記無線信号Ｓ２として前記第２無線機１０２８に送信するように構成されている。
前記第３中継用無線機３０１４は、前記第３無線機１０３０から送信される前記検知情報を示す無線信号Ｓ３を受信して電気信号に変換して前記伝送多重装置３００６に供給するように構成されている。
【００１９】
前記伝送多重装置３００６は、前記第１中継用無線機３０１０から供給される前記画像情報を示す電気信号と、前記第３中継用無線機３０１４から供給される前記検知情報を示す電気信号とのそれぞれを光信号に変換して多重化し、これらの光信号を光合成ユニット３０１６を介して前記受信用光ファイバー３００２に送出するように構成されている。前記光合成ユニット３０１６は、前記伝送多重装置３００６と前記受信用光ファイバー３００４とを結合して前記光信号の伝送多重装置３００６から受信用光ファイバー３００４への送出を行なうためのものである。
また、前記伝送多重装置３００６は、前記第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４による電波信号の送信動作の動作、非動作を切替制御するように構成され、前記動作、非動作の切替動作は前記光モデム３００８から出力される制御情報Ｓ４に基づいてなされるように構成されている。
【００２０】
前記光モデム３００８は、前記送信用光ファイバー３００２から光分岐ユニット３０１８を介して光信号の形態で供給される制御情報を前記電気信号に変換して前記第２中継無線機３０１２に供給するように構成されている。前記光分岐ユニット３０１８は、前記送信用光ファイバー３００２と前記光モデムとを結合して前記送信用光ファイバー３００２から前記光モデム３００８への光信号の受信を行なうものである。
【００２１】
なお、前記送信用光ファイバー３００２および受信用光ファイバー３００４の先端（終端）に位置する中継手段３２においては、前記光モデム３００８と送信用光ファイバー３００２の結合に光分岐ユニット３０１８が不要であり、かつ、前記伝送多重装置３００６と受信用光ファイバー３００４の結合に光合成ユニット３０１６が不要であるため、これら光分岐ユニット３０１８と光合成ユニット３０１６が設けられていない。
【００２２】
また、前記光モデム３００８は、前記制御装置２０から送信される制御情報に含まれる前記切替情報に基づいて前記制御情報Ｓ４を生成して伝送多重装置３００６に供給するように構成されている。
ここで、前記切替情報について説明する。
互いに隣接する前記中継手段３２の間隔は、前記移動装置１０の第１、第２、第３無線機１０２６、１０２８、１０３０と、前記通信装置３０の第１、第２、第３中継用無線機３０１０、３０１２、３０１４との間でなされる通信が常に可能となるように設定される。前記無線通信が２．４ＧＨｚ帯ＳＳ無線でなされ、かつ、前記構造物１がトンネルであった場合、前記間隔は例えば最大２ｋｍ程度となる。
この際、前記移動装置１０が隣り合う２つの中継手段３２の中間位置に位置することにより、前記移動装置１０の第１、第２、第３無線機１０２６、１０２８、１０３０が２つの中継手段３２のいずれとも通信可能となった場合、前記２つの中継手段３２の各第１中継用無線機３０１０が同じ電波信号Ｓ１を受信し、同様に前記各第３中継用無線機３０１４が同じ電波信号Ｓ３を受信することになる。
【００２３】
すると、一方の中継手段３２の伝送多重装置３０１６から前記受信用光ファイバー３００４に電波信号Ｓ１、Ｓ３に対応する光信号がそれぞれ供給され、これと同時に他方の中継手段３２の伝送多重装置３０１６からも前記受信用光ファイバー３００４に電波信号Ｓ１、Ｓ３に対応する光信号がそれぞれ供給される。
すなわち、前記受信用光ファイバー３００４に２つの電波信号Ｓ１に対応する２つの光信号が供給されるとともに、２つの電波信号Ｓ３に対応する２つの光信号が供給されることになる。この結果、２つの電波信号Ｓ１に対応する２つの光信号が互いに混じりあうため光信号が正常に機能せず、情報が壊れてしまうことになる。また、同様に２つの電波信号Ｓ３に対応する２つの光信号が互いに混じりあうため光信号が正常に機能せず、情報が壊れてしまうことになる。
【００２４】
このような不都合を回避するためは、常に前記各中継手段３２のうち選択された１つの中継手段３２の第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４のみが動作し、かつ、選択されない他の中継手段３２の第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４が動作を停止するように制御することが有効である。
したがって、前記制御装置２０の切替制御手段２０１６は以下のように動作するように構成されている。
前記切替制御手段２０１６は、予め前記移動装置１０の前記構造物１の内部空間における位置と、該位置に対応して動作すべき中継手段３２とを関連付けてデータテーブルとして記憶している。
【００２５】
図５はこのようなデータテーブルの一例を示す説明図である。
前記データテーブルＤＴは、例えば構造物１の入口からの距離Ｌによって位置を表した場合、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４（０＜Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４）を格納し、それぞれの位置に対応して動作すべき中継手段３２の識別情報Ｎ（Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４）を関連付けて格納している。
前記切替制御手段２０１６は、前記通信装置３０から送信される前記検知情報に含まれる前記移動装置１０の位置情報を常時前記データテーブルＤＴに基づいて比較し、前記位置情報が示す位置（距離Ｌ）に対応する中継手段３２の識別情報Ｎを判定する。
【００２６】
そして、前記切替制御手段２０１６は、前記判定結果に基づいて選択された中継手段３２の第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４のみを動作状態とし、他の中継手段３２の第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４を非動作状態とする旨を示す切替情報を生成し、この切替情報を前記制御情報として送信ユニット２００６に供給する。これにより、前記制御情報は、光モデム２００８で光信号に変換され、送信用光ファイバー３００２を介して各中継手段３２の光モデム３００８に供給される。
前記各中継手段３２の光モデム３００８は、前記切替情報を含む前記制御情報Ｓ４を生成して伝送多重装置３００６に供給する。
このため、選択された中継手段３２の第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４のみが動作を実行し、かつ、選択されない他の中継手段３２の第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４の動作が停止する状態となり、これにより前記光信号が混じることで情報が壊れることを回避できることになる。
【００２７】
また、本実施の形態では、前記第１、第２、第３無線機１０２６、１０２８、１０３０によって特許請求の範囲の移動装置側通信手段が構成されている。また、前記光モデム２００８、伝送多重装置２０１４によって特許請求の範囲の制御装置側通信手段が構成されている。また、前記第１、第２、第３中継用無線機３０１０、３０１２、３０１４によって特許請求の範囲の無線通信手段が構成されている。また、前記光モデム３００８、伝送多重装置３００６によって特許請求の範囲の有線通信手段およびインターフェース手段が構成されている。
また、前記光分岐ユニット３０１８、光合成ユニット３０１６によって特許請求の範囲のインターフェース手段が構成されている。
【００２８】
次に上述のように構成された遠隔通信システム１００の動作について図６のフローチャートを参照して説明する。
初期状態において、前記移動装置１０が前記構造物１の所定位置、例えばトンネルの入口箇所などの初期位置に位置しているものとする。また、前記切替制御手段２０１６による中継手段３２の第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４の切替動作は常時実行されているものとする。
【００２９】
まず、操作者が前記制御装置２０のロボット操作機２００４を操作することにより出力された前記制御情報が送信ユニット２００６を介して光モデム２００８に入力され、光信号に変換された後、前記送信用光ファイバー３００２を介して前記通信装置３０に供給される。これにより、前記制御情報は、第２無線機３０１２から電波信号Ｓ２として前記移動装置１０の第２中継用無線機１０２８へ送信される。前記第２中継用無線機１０２８で受信された前記電波信号Ｓ２は、前記受信ユニット１０１３から車両制御装置１００２に供給され、これにより前記移動装置１０が構造物１内部で前方に移動する（ステップＳ１０）。
【００３０】
前記移動装置１０のＣＣＤカメラ１００４、１００６、１００８で撮影された画像情報は、前記映像合成切替装置１０１０、前記第１無線機１０２６を介して電波信号Ｓ１として送信され、この電波信号Ｓ１は前記通信装置３０の中継手段３２の第１中継無線機３０１０で受信され、前記伝送多重装置３００６によって光信号に変換され光合成ユニット３０１６を介して受信用光ファイバー３００４に送出される。そして、前記制御装置２０の伝送多重装置２０１４によって電気信号に変換され前記映像モニター２０１０によって表示される（ステップＳ１２）。
これにより、操作者は前記映像モニター２０１０を視認しながら前記ロボット操作機２００４を操作することにより前記移動装置１０を前進または後退させて点検すべき箇所に停止させる。
また、操作者は前記カメラ操作機２００２を操作することにより、前記ＣＣＤカメラ１００４、１００６、１００８、雲台１００８Ａを制御し、これによりズーム比や撮影方向を任意に変えることで必要な画像情報が前記映像モニター２０１０に表示されるように制御することができる。
【００３１】
また、前記移動装置１０のメタンガス検知器１０１４、一酸化炭素検知器１０１６、酸素検知器１０１８、移動距離計１０２０から出力された検知情報はセンサユニット１０２４を介して前記第３無線機１０３０から電波信号Ｓ３として前記通信装置３０に送信され、この電波信号Ｓ３は前記通信装置３０の中継手段３２の第３中継無線機３０１４で受信され、前記伝送多重装置３００６によって光信号に変換され光合成ユニット３０１６を介して受信用光ファイバー３００４に送出される。そして、前記制御装置２０の伝送多重装置２０１４によって電気信号に変換され前記データ収集表示装置２０１２によって処理され表示される（ステップＳ１４）。
【００３２】
操作者は、前記移動装置１０を点検すべき位置に停止させた上で、前記映像モニター２０１０に表示される前記構造物１の画像情報、前記データ収集表示装置２０１２に表示される前記移動装置１０の位置情報および検知情報を見ながら前記構造物１の点検作業を行なう（ステップＳ１６）。
そして、次の点検位置に移動する必要があるか否かを判定し（ステップＳ１８）、この判定結果が肯定（“Ｙ”）である場合にはステップＳ１０に移行し同様の動作を繰り返す。
また、前記判定結果が否定（“Ｎ”）、すなわち構造物１の点検作業が終了した場合には、操作者が前記制御装置２０のロボット操作機２００４を操作することにより前記移動装置１０を前記初期位置まで移動させ、一連の動作を終了する（ステップＳ２０）。
【００３３】
以上説明したように第１の実施の形態によれば、前記制御装置２０と通信装置３０の間の通信を有線で行なうとともに、前記通信装置３０と移動装置１０の間の通信を無線で行なうことにより、前記構造物１の内部空間の延在方向の長さによらず前記制御装置２０と移動装置１０との間の通信を行なうことができ、これにより移動装置１０の遠隔制御を可能とすることができる。
また、前記移動装置１０の位置に応じて切替制御手段２０１６によって選択された中継手段３２の第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４のみが動作状態となるので、各中継手段３２から受信用光ファイバー３００４に複数の光信号が送出されることが防止されるため、各光信号が混じることで情報が壊れることを回避することができる。
【００３４】
なお、前記伝送多重装置３００６による第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４の動作状態と非動作状態の切替は、第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４の電源をオン、オフすることによって行なうことができる。
また、前記伝送多重装置３００６による第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４の動作状態と非動作状態の切替は、前記第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４に設けられた通信用アンテナの導通をオン、オフすることによって行なうこともできる。この場合は第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４の電源を常時オン状態にしておく。
前記第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４の電源のオン、オフを行なう場合は、第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４がオンしてからその受信動作が安定するまでに時間が必要となるが、前記第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４に設けられた通信用アンテナの導通をオン、オフする場合には、第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４の電源が常時オン状態であるため、前記のような無駄な時間を削減することができる利点がある。
【００３５】
次に第２の実施の形態について説明する。
図７は第２の実施の形態の遠隔通信システムの移動装置の構成を示すブロック図、図８は第２の実施の形態の遠隔通信システムの制御装置および通信装置の構成を示すブロック図である。以下では、第１の実施の形態と同様の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
図７に示すように、移動装置１０Ａは第１無線機１０２６と第２無線機１０３２を有して構成されている。
前記第２無線機１０３２は、前記通信装置３０から送信される制御情報を示す無線信号Ｓ２を受信するとともに、前記センサーユニット１０２４から供給された検知情報を無線信号Ｓ３によって前記通信装置３０に送信するように構成されている。すなわち、第１の実施の形態とは、第２、第３無線機を１つの無線機で兼用する構成となっている点が異なり、それ以外の構成は同じである。
【００３６】
図８に示すように、前記制御装置２０Ａは、パーソナルコンピュータ２０２０、合成切替器２０２２、多重光モデム２０２４、映像モニター２０１０、ビデオデッキ２０２６、光映像装置伝送装置２０２８、映像切替装置２０３０を備えて構成されている。
前記パーソナルコンピュータ２０２０は、第１の実施の形態におけるカメラ操作機と同様に、前記移動装置１０ＡのＣＣＤカメラ１００４、１００６、１００８および雲台１００８Ａの操作を行なうためのものであって、作業者がこのパーソナルコンピュータ２０２０の入力装置、例えばキーボードやポインティングデバイスを操作することにより、前記各カメラおよび雲台を制御するための制御情報が生成されるように構成されている。
また、前記パーソナルコンピュータ２０２０は、第１の実施の形態におけるロボット操作機と同様に、前記移動装置１０Ａの車両制御装置１００２の操作を行なうためのものであって、作業者がこの作業者がこのパーソナルコンピュータ２０２０の入力装置、例えばキーボードやポインティングデバイスを操作することにより、前記車両制御装置１００２を制御するための制御情報が生成されるように構成されている。
【００３７】
また、前記パーソナルコンピュータ２０２０は、第１の実施の形態におけるデータ収集表示装置と同様に、前記光多重モデム２０２４と合成切替器２０２２を介して入力される前記メタンガス検知機１０１４、一酸化炭素検知器１０１６、酸素検知器１０１８、前記移動距離計１０２０のそれぞれで生成された検知情報を入力するとともに、処理して数値、あるいはグラフなどの形式で表示する機能を有している。本実施の形態では、このパーソナルコンピュータ２０２０がこれにインストールされたプログラムを実行することにより、前記機能を実現している。
前記合成切替装置２０２２は、前記パーソナルコンピュータ２０２０から所定の形式（例えばＲＳ−２３２Ｃ）で供給される前記制御情報を示す信号を前記光多重モデム２０２４に供給するとともに、前記光多重モデム２０２４から供給される検知情報を示す信号を前記パーソナルコンピュータ２０２０に対して前記所定の形式で供給するように構成されている。また、合成切替装置２０２２は前記パーソナルコンピュータ２０２０の制御によって前記光多重モデム２０２４から供給される信号を切り替えて入力するとともに、前記光多重モデム２０２４に供給する信号を切り替えて出力するように構成されている。
【００３８】
前記光多重モデム２０２４は、前記送信ユニット２００６から入力される前記信号を光信号に変換して前記光多重化モデム２０２４から光ファイバー３００３を介して前記通信装置３０に送信するように構成されている。本実施の形態では、前記光ファイバー３００３は前記通信手段３０Ａを構成する中継手段３４毎に独立して設けられており、各光ファイバー３００３は送信と受信の通信経路が独立した２芯で構成されている。
前記ビデオデッキ２０２６は、前記映像モニター２０１０に供給される画像情報の信号を入力することにより該画像情報の記録および再生を行なうように構成されている。
【００３９】
前記光映像装置伝送装置２０２８は、前記通信装置３０Ａから光ファイバー３００５を介して供給される光信号としての前記画像情報を前記映像モニター２０１０で表示可能な所定の形式の信号に変換して前記映像切替装置２０３０に入力するように構成されている。本実施の形態では、前記光ファイバー３００５は前記通信手段３０Ａを構成する中継手段３４毎に独立して設けられており、各光ファイバー３００５は１芯で構成されている。
前記映像切替装置２０３０は、前記光映像装置伝送装置２０２８から供給される前記画像情報の信号を切り替えて前記映像モニター２０１０に供給するように構成されている。前記映像切替装置２０３０による前記画像情報の信号の切り替え動作は前記パーソナルコンピュータ２０２０から与えられる制御情報に基づいて行なわれるように構成されている。
【００４０】
前記通信装置３０Ａは、前記構造物１の内部に該構造物１の延在方向に沿って配置された前記光ファイバー３００３、３００５と、これら光ファイバー３００３、３００５に接続された前記複数の中継手段３４とから構成されている。
前記各中継手段３４は、第１中継用無線機３０１０、第２中継用無線機３０１８、光映像伝送装置３０２０、光多重モデム３０２２を備えて構成されている。前記第１中継用無線機３０１０は、前記第１無線機１０２６から送信される前記画像情報を示す無線信号Ｓ１を受信して電気信号に変換して前記光映像伝送装置３０２０に供給するように構成されている。
前記第２中継用無線機３０１８は、前記光多重モデム３０２２から供給される前記制御情報を示す電気信号を前記無線信号Ｓ２として前記第２無線機１０３２に送信するとともに、前記第２無線機１０３２から送信される前記検知情報を示す無線信号Ｓ３を受信して電気信号に変換して前記光多重モデム３０２２に供給するように構成されている。
【００４１】
前記光多重モデム３０２２は、前記第２中継用無線機３０１８から供給される前記検知情報を示す電気信号を光信号に変換して前記光ファイバー３００３に送出するとともに、前記光ファイバー３００３を介して前記制御装置１０Ａから供給される前記制御情報を示す光信号を電気信号に変換して前記第２中継用無線機３０１８に供給するように構成されている。
前記光映像伝送装置３０２０は、前記第１中継用無線機３０１０から供給される前記画像情報を示す電気信号を光信号に変換して前記光ファイバー３００５を介して前記制御装置２０Ａに供給するように構成されている。
【００４２】
第２の実施の形態においても、互いに隣接する前記中継手段３４の間隔は、前記移動装置１０Ａの第１、第２無線機１０２６、１０３２と、前記通信装置３０Ａの第１、第２中継用無線機３０１０、３０１８との間でなされる通信が常に可能となるように設定される。前記無線通信が２．４ＧＨｚ帯ＳＳ無線でなされ、かつ、前記構造物１がトンネルであった場合、前記間隔は例えば最大２ｋｍ程度となる。
この際、前記移動装置１０Ａが隣り合う２つの中継手段３４の中間位置に位置することにより、前記移動装置１０Ａの第１、第２無線機１０２６、１０３２が２つの中継手段３４のいずれとも通信可能となった場合、前記２つの中継手段３２の各第１中継用無線機３０１０が同じ電波信号Ｓ１を受信し、同様に前記各第２中継用無線機３０１８が同じ電波信号Ｓ３を受信することになる。
【００４３】
すると、前記制御装置２０Ａの光映像伝送装置２０２８に一方の中継装置３０Ａから電波信号Ｓ１、Ｓ３に対応する光信号がそれぞれ供給され、これと同時に他方の中継手段３４からも前記電波信号Ｓ１、Ｓ３に対応する光信号がそれぞれ供給される。
この場合には、光ファイバー３００３、３００５が中継装置３０毎に独立して設けられているので、第１の実施の形態と違って光信号が互いに混じりあって情報が壊れることはないものの、電波信号Ｓ１、Ｓ３の電波強度がより強い方の光信号を選択することが前記画像情報および検知情報の品質を確保する上で有利である。したがって、第１の実施の形態の場合と同様に、前記移動装置１０Ａの位置情報に基づいて前記合成切替器２０２２と映像切替装置２０３０の切り替え動作を制御するように構成すれば良い。
【００４４】
なお、前記合成切替器２０２２と映像切替装置２０３０の切り替え動作の制御は次のように行なうこともできる。
すなわち、前記各中継手段３０Ａの第１、第２中継用無線機３０１０、３０１８における受信電波強度を常時検出し、その検出結果を前記検知情報に含めて前記パーソナルコンピュータ２０２０で監視する。そして、該受信電波強度が最も強いと判定された第１、第２中継用無線機３０１０、３０１８に対応して前記合成切替器２０２２と映像切替装置２０３０の切り替え動作を行なう。
この場合も、電波信号Ｓ１、Ｓ３の電波強度がより強い方の光信号を選択することにより前記画像情報および検知情報の品質を確保する上で有利となる。
【００４５】
また、本実施の形態では、前記第１、第２無線機１０２６、１０３２によって特許請求の範囲の移動装置側通信手段が構成されている。また、前記光多重モデム２０２４、光映像伝送装置２０２８によって特許請求の範囲の制御装置側通信手段が構成されている。また、前記第１、第２中継用無線機３０１０、３０１８によって特許請求の範囲の無線通信手段が構成されている。また、前記光多重モデム３０２２、光映像伝送装置３０２０によって特許請求の範囲の有線通信手段およびインターフェース手段が構成されている。
上述のように構成された遠隔通信システムにおいても、第１の実施の形態と同様の手順で構造物１の点検動作を行なうことができることはもちろんである。
【００４６】
以上説明したように第２の実施の形態によれば、前記制御装置２０Ａと通信装置３０Ａの間の通信を有線で行なうとともに、前記通信装置３０Ａと移動装置１０Ａの間の通信を無線で行なうことにより、前記構造物１の内部空間の延在方向の長さに制約されることなく前記制御装置２０Ａと移動装置１０Ａとの間の通信を行なうことができ、これにより移動装置１０Ａの遠隔制御を可能とすることができる。
【００４７】
なお、第１、第２の実施の形態では、前記移動装置と通信装置との間でなされる無線通信が２．４ＧＨｚ帯ＳＳ無線でなされるものとして説明したが、前記無線通信の帯域や形式は任意である。
また、前記制御装置と通信装置との間でなされる有線通信は光ファイバーを用いた光通信に限定されるものではなく、電線を用いて電気信号を伝送することによって情報の授受を行なう形態の有線通信であってもかまわない。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、前記制御装置と通信装置の間の通信を有線で行なうとともに、前記通信装置と移動装置の間の通信を無線で行なうことにより、前記構造物の内部空間の延在方向の長さによらず前記制御装置と移動装置との間の通信を行なうことができ、これにより移動装置の遠隔制御を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の遠隔通信システムの第１の実施の形態における全体構成図である。
【図２】第１の実施の形態における移動装置の構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施の形態における制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】第１の実施の形態における通信装置の構成を示すブロック図である。
【図５】データテーブルの一例を示す説明図である。
【図６】本実施の形態の遠隔通信システムの動作を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施の形態の遠隔通信システムの移動装置の構成を示すブロック図である。
【図８】第２の実施の形態の遠隔通信システムの制御装置および通信装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１００ 遠隔通信システム
１０、１０Ａ 移動装置
２０、２０Ａ 制御装置
３０、３０Ａ 通信装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、延在する内部空間を有する構造物の内部との間で行なわれる遠隔通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネルなどのように延在する内部空間を有する構造物の点検は、例えば作業員が点検車に乗って構造物内を移動しつつ行なうのが一般的である。
しかしながら、このような構造物においては、ガス、落盤、漏水などが発生するおそれがあるため、カメラやガス検知装置を備えた点検車や点検ロボットを遠隔制御して点検を行なうことが要請されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、遠隔制御を行なう際に用いられる無線通信の通信距離は最大でも１ｋｍ程度であり、トンネルなどの構造物内ではさらにこの通信距離が短くなってしまうことが予想され、数ｋｍ以上の長さを有するトンネルなどの構造物では、点検車や点検ロボットを用いた遠隔制御が困難であった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は構造物の内部空間の延在方向の長さによらず点検車や点検ロボットの遠隔制御が可能な遠隔通信システムを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の遠隔通信システムは、上記目的を達成するために、延在する内部空間を有する構造物の内部に配置され受信した制御情報に基づいて移動するとともに、前記内部を撮影して得た画像情報と、前記内部の状況を検知して得た検知情報とを送信する移動装置と、前記構造物の外部または内部に設けられ、前記制御情報を送信するとともに、前記画像情報と検知情報を受信する制御装置と、前記移動装置と制御装置の間で前記制御情報、画像情報および検知情報の通信を行なう通信装置とを備えた遠隔通信システムであって、前記移動装置は、前記制御情報、画像情報および検知情報の無線通信を行なう移動装置側通信手段を有し、前記制御装置は、前記制御情報、画像情報および検知情報の有線通信を行なう制御装置側通信手段を有し、前記通信装置は、前記移動装置側通信手段との間で前記無線通信を行なう無線通信手段と、前記制御装置との間で前記有線通信を行なう有線通信手段と、前記無線通信手段と有線通信手段の間で前記制御情報、画像情報および検知情報の授受を司るインターフェース手段とを有し、前記無線通信手段と前記インターフェース手段によって中継手段が構成され、前記中継手段が前記構造物の内部空間の延在方向に沿って間隔をおいて複数設置され、前記移動装置に該移動装置の前記構造物の内部における位置を検出する位置検出手段を設け、前記位置検出手段によって検出された位置情報に基づいて選択された前記１つの中継手段の無線通信手段のみその無線通信動作を実行し、かつ、選択されない他の中継手段の無線通信手段の無線通信動作を停止するように構成されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明のシステムによれば、前記制御装置と通信装置の間の通信を有線で行なうとともに、前記通信装置と移動装置の間の通信を無線で行なうことにより、前記構造物の内部空間の延在方向の長さによらず前記制御装置と移動装置との間の通信を行なうことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の遠隔通信システムについて図面を参照して説明する。
図１は本発明の遠隔通信システムの第１の実施の形態における全体構成図である。
本実施の形態の遠隔通信システム１００は、移動装置１０と、制御装置２０と、通信装置３０とを備えて構成されている。
前記移動装置１０は、トンネルや管のように延在する内部空間を有する構造物１の内部を制御情報に基づいて移動するとともに、前記内部を撮影して得た画像情報と、前記内部の状況を検知して得た検知情報とを送信するように構成されている。
前記制御装置２０は、前記構造物１の外部に設置された操作室２に設けられ、前記制御情報を送信するとともに、前記画像情報と検知情報を受信するように構成されている。なお、前記制御装置２０は構造物１の外部または内部の何れに設けられていてもかまわない。
前記通信装置３０は、前記移動装置１０と制御装置２０との間に設けられ、これら移動装置と制御装置の間で前記制御情報、画像情報および検知情報の通信を行なうように構成されている。
【０００８】
図２は第１の実施の形態における移動装置の構成を示すブロック図である。
前記移動装置１０は、車体に設けられた車輪を駆動手段で回転させることにより走行する走行ロボットとして構成されており、前記駆動手段を制御することにより前進、後退、進行方向の切替などを行なう車両制御装置１００２を備えている。
また、移動装置１０は、ＣＣＤカメラ１００４、１００６、１００８、映像合成切替装置１０１０、カメラ制御装置１０１２、受信ユニット１０１３、メタンガス検知器１０１４、一酸化炭素検知器１０１６、酸素検知器１０１８、移動距離計１０２０、計測車輪１０２２、センサユニット１０２４、第１無線機１０２６、第２無線機１０２８、第３無線機１０３０を備えて構成されている。
【０００９】
前記ＣＣＤカメラ１００４、１００６は、前記車体に取着されそれぞれ前記構造物１の内部を撮影して画像情報を生成するように構成されている。
前記ＣＣＤカメラ１００８は、前記車体に雲台１００８Ａを介して取着されており、前記雲台１００８Ａにより撮影方向を任意に切り替えた状態で撮影を行ない画像情報を生成するように構成されている。
前記カメラ制御装置１０１２は、前記ＣＣＤカメラ１００４、１００６、１００８のズーム動作、ピント合わせ動作や前記雲台１００８Ａによる前記ＣＣＤカメラ１００８の撮影方向の切替動作を制御するように構成されている。
【００１０】
映像合成切替装置１０１０は、前記ＣＣＤカメラ１００４、１００６、１００８から出力される画像情報を合成、あるいは画像情報を切り替えて前記第１無線機１０２６に供給するように構成されている。
前記受信ユニット１０１３は、前記第２無線機１０２８から供給される制御情報に基づいて前記カメラ制御装置１０１２、映像合成切替装置１０１０、車両制御装置１００２を制御するように構成されている。
【００１１】
前記メタンガス検知器１０１４は、前記構造物１の内部のメタンガスの濃度を検知してその検知結果を検知情報として出力するものである。
前記一酸化炭素検知器１０１６は、前記構造物１の内部の一酸化炭素の濃度を検知してその検知結果を検知情報として出力するものである。
前記酸素検知器１０１８は、前記構造物１の内部の酸素の濃度を検知してその検知結果を検知情報として出力するものである。
前記計測車輪１０２２は、前記車体に設けられ該車体の走行に連動して回転するものである。
前記移動距離計１０２０は、前記計測車輪１０２２の回転に基づいて前記車両の走行距離を計測することにより、前記移動装置１０の前記構造物１内部における位置情報を検知情報として生成して出力するものである。本実施の形態では前記移動距離計１０２０によって特許請求の範囲の位置検出手段が構成されている。
【００１２】
前記センサユニット１０２４は、これらメタンガス検知器１０１４、一酸化炭素検知器１０１６、酸素検知器１０１８、移動距離計１０２０から出力された検知情報を前記第３無線機１０３０に供給するように構成されている。
前記第１無線機１０２６、第２無線機１０２８、第３無線機１０３０は、前記通信装置３０と無線通信を行なうものであり、本実施の形態では、高速なデータ通信に適した２．４ＧＨｚ帯ＳＳ無線機によって構成されている。
前記第１無線機１０２６は、前記映像合成切替装置１０１０から供給される画像情報を無線信号Ｓ１によって前記通信装置３０に送信するように構成されている。
前記第２無線機１０２８は、前記通信装置３０から送信される制御情報を示す無線信号Ｓ２を受信するように構成されている。
前記第３無線機１０３０は、前記センサーユニット１０２４から供給された検知情報を無線信号Ｓ３によって前記通信装置３０に送信するように構成されている。
前記第１、第２、第３無線機１０２６、１０２８、１０３０はそれぞれ異なるチャンネル、つまり異なる無線周波数の電波で無線通信を行なうように設定されている。
【００１３】
図３は第１の実施の形態における制御装置の構成を示すブロック図である。
前記制御装置２０は、カメラ操作機２００２、ロボット操作機２００４、送信ユニット２００６、光モデム２００８、映像モニター２０１０、データ収集表示装置２０１２、伝送多重装置２０１４、切替制御手段２０１６を備えて構成されている。
前記カメラ操作機２００２は、前記移動装置１０のＣＣＤカメラ１００４、１００６、１００８および雲台１００８Ａの操作を行なうためのものであって、作業者がこのカメラ操作機２００２を操作することにより、前記各カメラおよび雲台を制御するための制御情報が生成されるように構成されている。
前記ロボット操作機２００４は、前記移動装置の車両制御装置１００２の操作を行なうためのものであって、作業者がこのロボット操作機２００４を操作することにより、前記車両制御装置１００２を制御するための制御情報が生成されるように構成されている。
【００１４】
前記送信ユニット２００６は、前記カメラ操作機２００２およびロボット操作機２００４のそれぞれから供給される前記制御情報を所定の形式（例えばＲＳ−２３２Ｃ）の信号に変換して前記光モデム２００８に入力するように構成されている。
前記光モデム２００８は、前記送信ユニット２００６から入力される前記信号を光信号に変換して送信用光ファイバー３００２を介して前記通信装置３０に送信するように構成されている。本実施の形態では、前記送信用光ファイバー３００２は１芯で構成されている。
【００１５】
前記伝送多重装置２０１４は、前記通信装置３０から受信用光ファイバー３００４を介して供給される光信号としての前記画像情報および検知情報を所定の形式（例えばＲＳ−２３２Ｃ）の信号に変換して前記映像モニター２０１０およびデータ収集表示装置２０１２に入力するように構成されている。本実施の形態では、前記受信用光ファイバー３００４も１芯で構成されている。
前記映像モニター２０１０は、前記伝送多重装置２０１４を介して入力される前記ＣＣＤカメラＣＣＤカメラ１００４、１００６、１００８からの画像情報を表示するものである。
【００１６】
前記データ収集表示装置２０１２は、前記伝送多重装置２０１４を介して入力される前記メタンガス検知機１０１４、一酸化炭素検知器１０１６、酸素検知器１０１８、前記移動距離計１０２０のそれぞれで生成された検知情報を入力するとともに、処理して数値、あるいはグラフなどの形式で表示する機能を有している。前記データ収集表示装置２０１２は、本実施の形態では、パーソナルコンピュータが該パーソナルコンピュータにインストールされたプログラムを実行することにより、前記機能を実現している。
前記切替制御手段２０１６は、前記伝送多重装置２０１４を介して入力される前記移動距離計１０２０の検知情報によって示される前記移動装置１０の位置情報に基づいて前記通信装置３０を構成する各中継手段３２の動作に必要な切替情報を生成しこの切替情報を前記制御情報に含めて前記送信ユニット２００６および前記光モデム２００８を介して前記送信装置３０に送信するように構成されている。前記切替情報については後述する。
【００１７】
図４は、第１の実施の形態における通信装置の構成を示すブロック図である。前記通信装置３０は、前記構造物１の内部に該構造物１の延在方向に沿って配置された前記送信用光ファイバー３００２および受信用光ファイバー３００４と、前記送信用光ファイバー３００２および受信用光ファイバー３００４に共通接続された複数の中継手段３２から構成されている。
前記各中継手段３２は、伝送多重装置３００６、光モデム３００８、第１中継用無線機３０１０、第２中継用無線機３０１２、第３中継用無線機３０１４を備えて構成されている。
【００１８】
前記第１中継用無線機３０１０は、前記第１無線機１０２６から送信される前記画像情報を示す無線信号Ｓ１を受信して電気信号に変換して前記伝送多重装置３００６に供給するように構成されている。
前記第２中継用無線機３０１２は、前記光モデム３００８から供給される前記制御情報を示す電気信号を前記無線信号Ｓ２として前記第２無線機１０２８に送信するように構成されている。
前記第３中継用無線機３０１４は、前記第３無線機１０３０から送信される前記検知情報を示す無線信号Ｓ３を受信して電気信号に変換して前記伝送多重装置３００６に供給するように構成されている。
【００１９】
前記伝送多重装置３００６は、前記第１中継用無線機３０１０から供給される前記画像情報を示す電気信号と、前記第３中継用無線機３０１４から供給される前記検知情報を示す電気信号とのそれぞれを光信号に変換して多重化し、これらの光信号を光合成ユニット３０１６を介して前記受信用光ファイバー３００２に送出するように構成されている。前記光合成ユニット３０１６は、前記伝送多重装置３００６と前記受信用光ファイバー３００４とを結合して前記光信号の伝送多重装置３００６から受信用光ファイバー３００４への送出を行なうためのものである。
また、前記伝送多重装置３００６は、前記第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４による電波信号の送信動作の動作、非動作を切替制御するように構成され、前記動作、非動作の切替動作は前記光モデム３００８から出力される制御情報Ｓ４に基づいてなされるように構成されている。
【００２０】
前記光モデム３００８は、前記送信用光ファイバー３００２から光分岐ユニット３０１８を介して光信号の形態で供給される制御情報を前記電気信号に変換して前記第２中継無線機３０１２に供給するように構成されている。前記光分岐ユニット３０１８は、前記送信用光ファイバー３００２と前記光モデムとを結合して前記送信用光ファイバー３００２から前記光モデム３００８への光信号の受信を行なうものである。
【００２１】
なお、前記送信用光ファイバー３００２および受信用光ファイバー３００４の先端（終端）に位置する中継手段３２においては、前記光モデム３００８と送信用光ファイバー３００２の結合に光分岐ユニット３０１８が不要であり、かつ、前記伝送多重装置３００６と受信用光ファイバー３００４の結合に光合成ユニット３０１６が不要であるため、これら光分岐ユニット３０１８と光合成ユニット３０１６が設けられていない。
【００２２】
また、前記光モデム３００８は、前記制御装置２０から送信される制御情報に含まれる前記切替情報に基づいて前記制御情報Ｓ４を生成して伝送多重装置３００６に供給するように構成されている。
ここで、前記切替情報について説明する。
互いに隣接する前記中継手段３２の間隔は、前記移動装置１０の第１、第２、第３無線機１０２６、１０２８、１０３０と、前記通信装置３０の第１、第２、第３中継用無線機３０１０、３０１２、３０１４との間でなされる通信が常に可能となるように設定される。前記無線通信が２．４ＧＨｚ帯ＳＳ無線でなされ、かつ、前記構造物１がトンネルであった場合、前記間隔は例えば最大２ｋｍ程度となる。
この際、前記移動装置１０が隣り合う２つの中継手段３２の中間位置に位置することにより、前記移動装置１０の第１、第２、第３無線機１０２６、１０２８、１０３０が２つの中継手段３２のいずれとも通信可能となった場合、前記２つの中継手段３２の各第１中継用無線機３０１０が同じ電波信号Ｓ１を受信し、同様に前記各第３中継用無線機３０１４が同じ電波信号Ｓ３を受信することになる。
【００２３】
すると、一方の中継手段３２の伝送多重装置３０１６から前記受信用光ファイバー３００４に電波信号Ｓ１、Ｓ３に対応する光信号がそれぞれ供給され、これと同時に他方の中継手段３２の伝送多重装置３０１６からも前記受信用光ファイバー３００４に電波信号Ｓ１、Ｓ３に対応する光信号がそれぞれ供給される。
すなわち、前記受信用光ファイバー３００４に２つの電波信号Ｓ１に対応する２つの光信号が供給されるとともに、２つの電波信号Ｓ３に対応する２つの光信号が供給されることになる。この結果、２つの電波信号Ｓ１に対応する２つの光信号が互いに混じりあうため光信号が正常に機能せず、情報が壊れてしまうことになる。また、同様に２つの電波信号Ｓ３に対応する２つの光信号が互いに混じりあうため光信号が正常に機能せず、情報が壊れてしまうことになる。
【００２４】
このような不都合を回避するためは、常に前記各中継手段３２のうち選択された１つの中継手段３２の第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４のみが動作し、かつ、選択されない他の中継手段３２の第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４が動作を停止するように制御することが有効である。
したがって、前記制御装置２０の切替制御手段２０１６は以下のように動作するように構成されている。
前記切替制御手段２０１６は、予め前記移動装置１０の前記構造物１の内部空間における位置と、該位置に対応して動作すべき中継手段３２とを関連付けてデータテーブルとして記憶している。
【００２５】
図５はこのようなデータテーブルの一例を示す説明図である。
前記データテーブルＤＴは、例えば構造物１の入口からの距離Ｌによって位置を表した場合、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４（０＜Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４）を格納し、それぞれの位置に対応して動作すべき中継手段３２の識別情報Ｎ（Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４）を関連付けて格納している。
前記切替制御手段２０１６は、前記通信装置３０から送信される前記検知情報に含まれる前記移動装置１０の位置情報を常時前記データテーブルＤＴに基づいて比較し、前記位置情報が示す位置（距離Ｌ）に対応する中継手段３２の識別情報Ｎを判定する。
【００２６】
そして、前記切替制御手段２０１６は、前記判定結果に基づいて選択された中継手段３２の第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４のみを動作状態とし、他の中継手段３２の第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４を非動作状態とする旨を示す切替情報を生成し、この切替情報を前記制御情報として送信ユニット２００６に供給する。これにより、前記制御情報は、光モデム２００８で光信号に変換され、送信用光ファイバー３００２を介して各中継手段３２の光モデム３００８に供給される。
前記各中継手段３２の光モデム３００８は、前記切替情報を含む前記制御情報Ｓ４を生成して伝送多重装置３００６に供給する。
このため、選択された中継手段３２の第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４のみが動作を実行し、かつ、選択されない他の中継手段３２の第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４の動作が停止する状態となり、これにより前記光信号が混じることで情報が壊れることを回避できることになる。
【００２７】
また、本実施の形態では、前記第１、第２、第３無線機１０２６、１０２８、１０３０によって特許請求の範囲の移動装置側通信手段が構成されている。また、前記光モデム２００８、伝送多重装置２０１４によって特許請求の範囲の制御装置側通信手段が構成されている。また、前記第１、第２、第３中継用無線機３０１０、３０１２、３０１４によって特許請求の範囲の無線通信手段が構成されている。また、前記光モデム３００８、伝送多重装置３００６によって特許請求の範囲の有線通信手段およびインターフェース手段が構成されている。
また、前記光分岐ユニット３０１８、光合成ユニット３０１６によって特許請求の範囲のインターフェース手段が構成されている。
【００２８】
次に上述のように構成された遠隔通信システム１００の動作について図６のフローチャートを参照して説明する。
初期状態において、前記移動装置１０が前記構造物１の所定位置、例えばトンネルの入口箇所などの初期位置に位置しているものとする。また、前記切替制御手段２０１６による中継手段３２の第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４の切替動作は常時実行されているものとする。
【００２９】
まず、操作者が前記制御装置２０のロボット操作機２００４を操作することにより出力された前記制御情報が送信ユニット２００６を介して光モデム２００８に入力され、光信号に変換された後、前記送信用光ファイバー３００２を介して前記通信装置３０に供給される。これにより、前記制御情報は、第２無線機３０１２から電波信号Ｓ２として前記移動装置１０の第２中継用無線機１０２８へ送信される。前記第２中継用無線機１０２８で受信された前記電波信号Ｓ２は、前記受信ユニット１０１３から車両制御装置１００２に供給され、これにより前記移動装置１０が構造物１内部で前方に移動する（ステップＳ１０）。
【００３０】
前記移動装置１０のＣＣＤカメラ１００４、１００６、１００８で撮影された画像情報は、前記映像合成切替装置１０１０、前記第１無線機１０２６を介して電波信号Ｓ１として送信され、この電波信号Ｓ１は前記通信装置３０の中継手段３２の第１中継無線機３０１０で受信され、前記伝送多重装置３００６によって光信号に変換され光合成ユニット３０１６を介して受信用光ファイバー３００４に送出される。そして、前記制御装置２０の伝送多重装置２０１４によって電気信号に変換され前記映像モニター２０１０によって表示される（ステップＳ１２）。
これにより、操作者は前記映像モニター２０１０を視認しながら前記ロボット操作機２００４を操作することにより前記移動装置１０を前進または後退させて点検すべき箇所に停止させる。
また、操作者は前記カメラ操作機２００２を操作することにより、前記ＣＣＤカメラ１００４、１００６、１００８、雲台１００８Ａを制御し、これによりズーム比や撮影方向を任意に変えることで必要な画像情報が前記映像モニター２０１０に表示されるように制御することができる。
【００３１】
また、前記移動装置１０のメタンガス検知器１０１４、一酸化炭素検知器１０１６、酸素検知器１０１８、移動距離計１０２０から出力された検知情報はセンサユニット１０２４を介して前記第３無線機１０３０から電波信号Ｓ３として前記通信装置３０に送信され、この電波信号Ｓ３は前記通信装置３０の中継手段３２の第３中継無線機３０１４で受信され、前記伝送多重装置３００６によって光信号に変換され光合成ユニット３０１６を介して受信用光ファイバー３００４に送出される。そして、前記制御装置２０の伝送多重装置２０１４によって電気信号に変換され前記データ収集表示装置２０１２によって処理され表示される（ステップＳ１４）。
【００３２】
操作者は、前記移動装置１０を点検すべき位置に停止させた上で、前記映像モニター２０１０に表示される前記構造物１の画像情報、前記データ収集表示装置２０１２に表示される前記移動装置１０の位置情報および検知情報を見ながら前記構造物１の点検作業を行なう（ステップＳ１６）。
そして、次の点検位置に移動する必要があるか否かを判定し（ステップＳ１８）、この判定結果が肯定（“Ｙ”）である場合にはステップＳ１０に移行し同様の動作を繰り返す。
また、前記判定結果が否定（“Ｎ”）、すなわち構造物１の点検作業が終了した場合には、操作者が前記制御装置２０のロボット操作機２００４を操作することにより前記移動装置１０を前記初期位置まで移動させ、一連の動作を終了する（ステップＳ２０）。
【００３３】
以上説明したように第１の実施の形態によれば、前記制御装置２０と通信装置３０の間の通信を有線で行なうとともに、前記通信装置３０と移動装置１０の間の通信を無線で行なうことにより、前記構造物１の内部空間の延在方向の長さによらず前記制御装置２０と移動装置１０との間の通信を行なうことができ、これにより移動装置１０の遠隔制御を可能とすることができる。
また、前記移動装置１０の位置に応じて切替制御手段２０１６によって選択された中継手段３２の第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４のみが動作状態となるので、各中継手段３２から受信用光ファイバー３００４に複数の光信号が送出されることが防止されるため、各光信号が混じることで情報が壊れることを回避することができる。
【００３４】
なお、前記伝送多重装置３００６による第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４の動作状態と非動作状態の切替は、第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４の電源をオン、オフすることによって行なうことができる。
また、前記伝送多重装置３００６による第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４の動作状態と非動作状態の切替は、前記第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４に設けられた通信用アンテナの導通をオン、オフすることによって行なうこともできる。この場合は第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４の電源を常時オン状態にしておく。
前記第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４の電源のオン、オフを行なう場合は、第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４がオンしてからその受信動作が安定するまでに時間が必要となるが、前記第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４に設けられた通信用アンテナの導通をオン、オフする場合には、第１、第３中継用無線機３０１０、３０１４の電源が常時オン状態であるため、前記のような無駄な時間を削減することができる利点がある。
【００３５】
次に第２の実施の形態について説明する。
図７は第２の実施の形態の遠隔通信システムの移動装置の構成を示すブロック図、図８は第２の実施の形態の遠隔通信システムの制御装置および通信装置の構成を示すブロック図である。以下では、第１の実施の形態と同様の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
図７に示すように、移動装置１０Ａは第１無線機１０２６と第２無線機１０３２を有して構成されている。
前記第２無線機１０３２は、前記通信装置３０から送信される制御情報を示す無線信号Ｓ２を受信するとともに、前記センサーユニット１０２４から供給された検知情報を無線信号Ｓ３によって前記通信装置３０に送信するように構成されている。すなわち、第１の実施の形態とは、第２、第３無線機を１つの無線機で兼用する構成となっている点が異なり、それ以外の構成は同じである。
【００３６】
図８に示すように、前記制御装置２０Ａは、パーソナルコンピュータ２０２０、合成切替器２０２２、多重光モデム２０２４、映像モニター２０１０、ビデオデッキ２０２６、光映像装置伝送装置２０２８、映像切替装置２０３０を備えて構成されている。
前記パーソナルコンピュータ２０２０は、第１の実施の形態におけるカメラ操作機と同様に、前記移動装置１０ＡのＣＣＤカメラ１００４、１００６、１００８および雲台１００８Ａの操作を行なうためのものであって、作業者がこのパーソナルコンピュータ２０２０の入力装置、例えばキーボードやポインティングデバイスを操作することにより、前記各カメラおよび雲台を制御するための制御情報が生成されるように構成されている。
また、前記パーソナルコンピュータ２０２０は、第１の実施の形態におけるロボット操作機と同様に、前記移動装置１０Ａの車両制御装置１００２の操作を行なうためのものであって、作業者がこの作業者がこのパーソナルコンピュータ２０２０の入力装置、例えばキーボードやポインティングデバイスを操作することにより、前記車両制御装置１００２を制御するための制御情報が生成されるように構成されている。
【００３７】
また、前記パーソナルコンピュータ２０２０は、第１の実施の形態におけるデータ収集表示装置と同様に、前記光多重モデム２０２４と合成切替器２０２２を介して入力される前記メタンガス検知機１０１４、一酸化炭素検知器１０１６、酸素検知器１０１８、前記移動距離計１０２０のそれぞれで生成された検知情報を入力するとともに、処理して数値、あるいはグラフなどの形式で表示する機能を有している。本実施の形態では、このパーソナルコンピュータ２０２０がこれにインストールされたプログラムを実行することにより、前記機能を実現している。
前記合成切替装置２０２２は、前記パーソナルコンピュータ２０２０から所定の形式（例えばＲＳ−２３２Ｃ）で供給される前記制御情報を示す信号を前記光多重モデム２０２４に供給するとともに、前記光多重モデム２０２４から供給される検知情報を示す信号を前記パーソナルコンピュータ２０２０に対して前記所定の形式で供給するように構成されている。また、合成切替装置２０２２は前記パーソナルコンピュータ２０２０の制御によって前記光多重モデム２０２４から供給される信号を切り替えて入力するとともに、前記光多重モデム２０２４に供給する信号を切り替えて出力するように構成されている。
【００３８】
前記光多重モデム２０２４は、前記送信ユニット２００６から入力される前記信号を光信号に変換して前記光多重化モデム２０２４から光ファイバー３００３を介して前記通信装置３０に送信するように構成されている。本実施の形態では、前記光ファイバー３００３は前記通信手段３０Ａを構成する中継手段３４毎に独立して設けられており、各光ファイバー３００３は送信と受信の通信経路が独立した２芯で構成されている。
前記ビデオデッキ２０２６は、前記映像モニター２０１０に供給される画像情報の信号を入力することにより該画像情報の記録および再生を行なうように構成されている。
【００３９】
前記光映像装置伝送装置２０２８は、前記通信装置３０Ａから光ファイバー３００５を介して供給される光信号としての前記画像情報を前記映像モニター２０１０で表示可能な所定の形式の信号に変換して前記映像切替装置２０３０に入力するように構成されている。本実施の形態では、前記光ファイバー３００５は前記通信手段３０Ａを構成する中継手段３４毎に独立して設けられており、各光ファイバー３００５は１芯で構成されている。
前記映像切替装置２０３０は、前記光映像装置伝送装置２０２８から供給される前記画像情報の信号を切り替えて前記映像モニター２０１０に供給するように構成されている。前記映像切替装置２０３０による前記画像情報の信号の切り替え動作は前記パーソナルコンピュータ２０２０から与えられる制御情報に基づいて行なわれるように構成されている。
【００４０】
前記通信装置３０Ａは、前記構造物１の内部に該構造物１の延在方向に沿って配置された前記光ファイバー３００３、３００５と、これら光ファイバー３００３、３００５に接続された前記複数の中継手段３４とから構成されている。
前記各中継手段３４は、第１中継用無線機３０１０、第２中継用無線機３０１８、光映像伝送装置３０２０、光多重モデム３０２２を備えて構成されている。前記第１中継用無線機３０１０は、前記第１無線機１０２６から送信される前記画像情報を示す無線信号Ｓ１を受信して電気信号に変換して前記光映像伝送装置３０２０に供給するように構成されている。
前記第２中継用無線機３０１８は、前記光多重モデム３０２２から供給される前記制御情報を示す電気信号を前記無線信号Ｓ２として前記第２無線機１０３２に送信するとともに、前記第２無線機１０３２から送信される前記検知情報を示す無線信号Ｓ３を受信して電気信号に変換して前記光多重モデム３０２２に供給するように構成されている。
【００４１】
前記光多重モデム３０２２は、前記第２中継用無線機３０１８から供給される前記検知情報を示す電気信号を光信号に変換して前記光ファイバー３００３に送出するとともに、前記光ファイバー３００３を介して前記制御装置１０Ａから供給される前記制御情報を示す光信号を電気信号に変換して前記第２中継用無線機３０１８に供給するように構成されている。
前記光映像伝送装置３０２０は、前記第１中継用無線機３０１０から供給される前記画像情報を示す電気信号を光信号に変換して前記光ファイバー３００５を介して前記制御装置２０Ａに供給するように構成されている。
【００４２】
第２の実施の形態においても、互いに隣接する前記中継手段３４の間隔は、前記移動装置１０Ａの第１、第２無線機１０２６、１０３２と、前記通信装置３０Ａの第１、第２中継用無線機３０１０、３０１８との間でなされる通信が常に可能となるように設定される。前記無線通信が２．４ＧＨｚ帯ＳＳ無線でなされ、かつ、前記構造物１がトンネルであった場合、前記間隔は例えば最大２ｋｍ程度となる。
この際、前記移動装置１０Ａが隣り合う２つの中継手段３４の中間位置に位置することにより、前記移動装置１０Ａの第１、第２無線機１０２６、１０３２が２つの中継手段３４のいずれとも通信可能となった場合、前記２つの中継手段３２の各第１中継用無線機３０１０が同じ電波信号Ｓ１を受信し、同様に前記各第２中継用無線機３０１８が同じ電波信号Ｓ３を受信することになる。
【００４３】
すると、前記制御装置２０Ａの光映像伝送装置２０２８に一方の中継装置３０Ａから電波信号Ｓ１、Ｓ３に対応する光信号がそれぞれ供給され、これと同時に他方の中継手段３４からも前記電波信号Ｓ１、Ｓ３に対応する光信号がそれぞれ供給される。
この場合には、光ファイバー３００３、３００５が中継装置３０毎に独立して設けられているので、第１の実施の形態と違って光信号が互いに混じりあって情報が壊れることはないものの、電波信号Ｓ１、Ｓ３の電波強度がより強い方の光信号を選択することが前記画像情報および検知情報の品質を確保する上で有利である。したがって、第１の実施の形態の場合と同様に、前記移動装置１０Ａの位置情報に基づいて前記合成切替器２０２２と映像切替装置２０３０の切り替え動作を制御するように構成すれば良い。
【００４４】
なお、前記合成切替器２０２２と映像切替装置２０３０の切り替え動作の制御は次のように行なうこともできる。
すなわち、前記各中継手段３０Ａの第１、第２中継用無線機３０１０、３０１８における受信電波強度を常時検出し、その検出結果を前記検知情報に含めて前記パーソナルコンピュータ２０２０で監視する。そして、該受信電波強度が最も強いと判定された第１、第２中継用無線機３０１０、３０１８に対応して前記合成切替器２０２２と映像切替装置２０３０の切り替え動作を行なう。
この場合も、電波信号Ｓ１、Ｓ３の電波強度がより強い方の光信号を選択することにより前記画像情報および検知情報の品質を確保する上で有利となる。
【００４５】
また、本実施の形態では、前記第１、第２無線機１０２６、１０３２によって特許請求の範囲の移動装置側通信手段が構成されている。また、前記光多重モデム２０２４、光映像伝送装置２０２８によって特許請求の範囲の制御装置側通信手段が構成されている。また、前記第１、第２中継用無線機３０１０、３０１８によって特許請求の範囲の無線通信手段が構成されている。また、前記光多重モデム３０２２、光映像伝送装置３０２０によって特許請求の範囲の有線通信手段およびインターフェース手段が構成されている。
上述のように構成された遠隔通信システムにおいても、第１の実施の形態と同様の手順で構造物１の点検動作を行なうことができることはもちろんである。
【００４６】
以上説明したように第２の実施の形態によれば、前記制御装置２０Ａと通信装置３０Ａの間の通信を有線で行なうとともに、前記通信装置３０Ａと移動装置１０Ａの間の通信を無線で行なうことにより、前記構造物１の内部空間の延在方向の長さに制約されることなく前記制御装置２０Ａと移動装置１０Ａとの間の通信を行なうことができ、これにより移動装置１０Ａの遠隔制御を可能とすることができる。
【００４７】
なお、第１、第２の実施の形態では、前記移動装置と通信装置との間でなされる無線通信が２．４ＧＨｚ帯ＳＳ無線でなされるものとして説明したが、前記無線通信の帯域や形式は任意である。
また、前記制御装置と通信装置との間でなされる有線通信は光ファイバーを用いた光通信に限定されるものではなく、電線を用いて電気信号を伝送することによって情報の授受を行なう形態の有線通信であってもかまわない。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、前記制御装置と通信装置の間の通信を有線で行なうとともに、前記通信装置と移動装置の間の通信を無線で行なうことにより、前記構造物の内部空間の延在方向の長さによらず前記制御装置と移動装置との間の通信を行なうことができ、これにより移動装置の遠隔制御を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の遠隔通信システムの第１の実施の形態における全体構成図である。
【図２】第１の実施の形態における移動装置の構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施の形態における制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】第１の実施の形態における通信装置の構成を示すブロック図である。
【図５】データテーブルの一例を示す説明図である。
【図６】本実施の形態の遠隔通信システムの動作を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施の形態の遠隔通信システムの移動装置の構成を示すブロック図である。
【図８】第２の実施の形態の遠隔通信システムの制御装置および通信装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１００ 遠隔通信システム
１０、１０Ａ 移動装置
２０、２０Ａ 制御装置
３０、３０Ａ 通信装置
Claims (5)
- 延在する内部空間を有する構造物の内部に配置され受信した制御情報に基づいて移動するとともに、前記内部を撮影して得た画像情報と、前記内部の状況を検知して得た検知情報とを送信する移動装置と、
前記構造物の外部または内部に設けられ、前記制御情報を送信するとともに、前記画像情報と検知情報を受信する制御装置と、
前記移動装置と制御装置の間で前記制御情報、画像情報および検知情報の通信を行なう通信装置とを備えた遠隔通信システムであって、
前記移動装置は、前記制御情報、画像情報および検知情報の無線通信を行なう移動装置側通信手段を有し、
前記制御装置は、前記制御情報、画像情報および検知情報の有線通信を行なう制御装置側通信手段を有し、
前記通信装置は、前記移動装置側通信手段との間で前記無線通信を行なう無線通信手段と、前記制御装置との間で前記有線通信を行なう有線通信手段と、前記無線通信手段と有線通信手段の間で前記制御情報、画像情報および検知情報の授受を司るインターフェース手段とを有し、
前記無線通信手段と前記インターフェース手段によって中継手段が構成され、
前記中継手段が前記構造物の内部空間の延在方向に沿って間隔をおいて複数設置され、
前記移動装置に該移動装置の前記構造物の内部における位置を検出する位置検出手段を設け、
前記位置検出手段によって検出された位置情報に基づいて選択された前記１つの中継手段の無線通信手段のみその無線通信動作を実行し、かつ、選択されない他の中継手段の無線通信手段の無線通信動作を停止するように構成されている、
ことを特徴とする遠隔通信システム。 - 前記有線通信手段は、前記制御装置側通信手段に接続され前記構造物の内部空間の延在方向に沿って配設された送信用光ファイバーおよび受信用光ファイバーとを有し、前記制御装置側通信手段は、前記制御情報の送信を前記送信用光ファイバーを介して行なうとともに、前記画像情報および検知情報の受信を前記受信用光ファイバーを介して行なうように構成され、前記インターフェース手段は、前記制御情報の受信を前記送信用光ファイバーを介して行なうとともに、前記画像情報および検知情報の送信を前記受信用光ファイバーを介して行なうように構成されていることを特徴とする請求項１記載の遠隔通信システム。
- 前記有線通信手段は、前記制御装置側通信手段に接続され前記構造物の内部空間の延在方向に沿って配設された光ファイバーを有し、前記制御装置側通信手段は、前記制御情報の送信と前記画像情報の受信と前記検知情報の受信とを前記光ファイバーを介して行なうように構成され、前記インターフェース手段は、前記制御情報の受信と前記画像情報の送信と前記検知情報の送信とを前記光ファイバーを介して行なうように構成されていることを特徴とする請求項１記載の遠隔通信システム。
- 前記中継手段が前記構造物の内部空間の延在方向に沿って間隔をおいて複数設置され、前記光ファイバーは前記中継手段毎に設けられていることを特徴とする請求項３記載の遠隔通信システム。
- 前記間隔は、前記無線通信手段と前記移動装置側通信手段との間で行なわれる無線通信の可能な距離に応じて決められることを特徴とする請求項１乃至４に何れか１項記載の遠隔通信システム。
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