JP4998960B2

JP4998960B2 - 音あるいは振動発生箇所検出装置

Info

Publication number: JP4998960B2
Application number: JP2009176500A
Authority: JP
Inventors: 真人小林
Original assignee: Tobishima Corp
Current assignee: Tobishima Corp
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2009-07-29
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2029-07-29
Also published as: JP2011027687A

Description

本発明は、例えば工事現場における工事騒音や工事振動をモニタリングしてその発生箇所を検出する音あるいは振動発生箇所検出装置に関するものである。

従来、本件の発明者らは、すでに、いわゆる主要騒音源と住宅等の騒音監視地点に各々配置したマイクロホンによりそれぞれの音圧を計測し、当該測定した音圧に基づき、例えば騒音の異常発生時に、いわゆる暗騒音の影響を自動判別し、影響騒音源を自動解析、警報発信する、騒音源の影響度解析システム「特開２００８−２９８５６８」を提案している。

特開２００８−２９８５６８号公報

しかしながら、前記音圧の測定による騒音源の影響度解析システムは、工事作業現場内のブルドーザやダンプトラックなど移動する音源への解析については考慮してシステムを構築してはおらず、もって工事作業現場内のブルドーザやダンプトラックなど移動する音源への解析精度は著しく低下しているものであった。

また、従来のシステムではそのシステムの構成上、騒音監視地点において，作業現場内から発生する騒音とそれ以外から到来する騒音の影響を充分に分離し評価することがあまりできない構成ともなっていた。さらに、騒音監視地点において，作業現場から発生する騒音とそれ以外から到来する騒音の判別条件を，現場条件毎に初期設定し直し，また現場条件が改変された場合に再設定する必要がある構成ともなっていた。
また、従来のシステムでは、マイクロホンとシステム本体を専用ケーブルで接続する必要があり，ケーブル敷設に掛かるコストが多大でもあった。
さらに、従来のシステムでは、上記ケーブルの最大延長は200mであり，システム本体から200m以上離れた騒音源や住宅等への監視に適さないものであった。

かくして、本発明は、前記従来の課題を解消するため、及び従来システムをステップアップするために創案されたものであって、特に、作業現場内を移動する騒音源，および固定騒音源に対しての騒音源発生箇所の検出、監視を可能とする検出装置を提供することを目的とするものである。
さらに、騒音監視地点に対して，作業現場内から発生する騒音のみを評価する、すなわち騒音源発生箇所が作業現場内なのか、あるいは作業現場外なのかをも判別する構成の検出装置であると共に、従来のシステムのように、詳細な判別条件の設定を必要とせず、また、長距離のケーブル敷設を必要としない低コストな検出装置を構築でき、検出装置配置箇所から騒音源や騒音監視地点との位置を詳細に設定する必要のない検出装置を提供することを目的とするものである。しかも本発明による検出装置は騒音のみならず振動についても同様に検出しうるものとなっている。

かくして、本発明は、
音検出箇所となる音源箇所を含む監視エリアを描写した平面図及び立面図を読み込んでデジタルデータ化し、デジタルデータ化された前記音源箇所を含む監視エリアをコンピュータに取り込み、取り込んだ前記デジタルデータ化された監視エリアをコンピュータ上に形成された三次元座標上に重ね合わせ、２台のマイクを所定距離離した状態で一対とするセットにして、前記二次元座標のＸ軸方向あるいはＹ軸方向のいずれかの方向に２セット、他の方向には１セット配置し、合計６台のマイクが前記二次元座標配置状態となるよう実際の監視エリアに設置して音検出器を形成し、
検出すべき音源からの音を前記音検出器の６台のマイクで各々検出し、検出したそれぞれのマイクからの音到達時間と前記６台のマイクが配置された二次元座標上の値と実際の監視エリアに設置された温度計での温度変化値とを用いて演算し、前記温度変化の値を前記音到達時間の値に反映させて、検出すべき音の発生箇所を算出する、
ことを特徴とし、
または、
音検出箇所となる音源箇所を含む監視エリアを描写した平面図及び立面図を読み込んでデジタルデータ化し、デジタルデータ化された前記音源箇所を含む監視エリアをコンピュータに取り込み、取り込んだ前記デジタルデータ化された監視エリアをコンピュータ上に形成された三次元座標上に重ね合わせ、Ｘ軸方向に所定距離離して１セット、Ｙ軸方向に所定距離離して１セット及びＺ軸方向に所定距離離して１セット、合計６台のマイクが前記三元座標配置状態となるよう実際の監視エリアに設置して音検出器を形成し、
検出すべき音源からの音を前記音検出器の６台のマイクで検出し、検出したそれぞれのマイクからの音到達時間と前記６台のマイクの三次元座標上の値と実際の監視エリアに設置された温度計での温度変化値とを用いて演算し、前記温度変化の値を前記音到達時間の値に反映させて、検出すべき音の発生箇所を算出する、
ことを特徴とし、
または、
前記検出すべき音発生箇所は、移動する音発生箇所である、
ことを特徴とし、
または、
前記音検出器は６台以上のマイクでセット構成された、
ことを特徴とし、
または、
前記音検出器を振動検出器で構成し、検出すべき振動の発生箇所を特定する、
ことを特徴とするものである。

本発明による音発生箇所の検出装置及び振動発生箇所の検出装置であれば、固定騒音源や固定振動源に対しての検出、監視のみならず、特に、工事作業現場内を移動する騒音源，振動源や固定騒音源や固定振動源に対しての検出、監視を可能とすると共に、騒音あるいは振動の監視地点に対して，作業現場内から発生する騒音や振動のみを検出、評価でき、さらには、工事現場条件の改変時に判別条件の設定を必要とせず、また装置の構築に際し、長距離のケーブル敷設を必要とせず低コストで構築できるとの優れた効果を奏する。

二次元座標上に配置した音検出器の配置例（その１）である。二次元座標上に配置した音検出器の配置例（その２）である。二次元座標上に配置した音検出器の配置例（その３）である。三次元座標上に配置した音検出器の配置例である。本発明を使用した騒音検出・監視システムの概略構成図である。本発明の動作を説明する動作説明図である。音源箇所を画面表示した例を説明する概略説明図である。

以下本発明を図に示す実施例に従って説明する。

まず、騒音を検出し、監視する音発生箇所である音源箇所を含む監視エリアである工事現場１を描写した図面（平面図、立面図）あるいは写真をスキャナー等で読み込み、これをデジタルデータ化する。そして該デジタルデータをコンピュータ２に取り込み、コンピュータ２上に形成した二次元座標上に重ね合わせる。

そして、実際の工事現場１において、例えば６台のマイク３・・・からなる音検出器４を前記工事現場１上のいわゆる評価地点に配置する。
この評価地点での配置状態については、前記二次元座標のＸ軸方向に所定距離離した一対のマイクを２セット、Ｙ軸方向に前記の所定距離と同様の距離を離した一対のマイクを１セット、合計６台のマイク３・・・が、前記二次元座標配置状態となるよう前記実際の工事現場上に配置される。

しかして、二次元座標上での音検出器４である６台のマイク３・・・の配置状態を図１に示す。
すなわち、図１では、間隔ｄをあけて、マイク３−１とマイク３−２とで１セット、またマイク３−３とマイク３−４とで１セットにして、都合２セットをＸ軸方向に配置し、また、同様に間隔ｄをあけて、マイク３−５とマイク３−６との１セットをＹ軸方向に配置するものとしてある。

そして、例えば、工事現場１内の音源５からの騒音などが発生したとき、前記６台のマイク３・・・がその音を検出し、下記の計算式すなわち数１の式により、音源５のＸ，Ｙ軸方向の座標値が計測でき、もってその座標値から実際の工事現場１での位置が検出出来るのである。

すなわち、間隔ｄのマイク2台のセットをX軸方向に2セット、Y軸方向に1セット配置し、各マイクセットAB（３−１，３−２）、CD（３−３，３−４）、EF（３−５，３−６）について、音が到達するそれぞれの到達時間の差により到達方向（入射角）が算出出来る。
ここで、

このように、音源５の箇所であるＸ，Ｙ軸方向の座標値が解析できるものとなり、その結果、実際の工事現場１における音源５の箇所が検出できるものとなる。

なお、たとえ音源５が移動するもの、すなわち、作業現場１内のブルドーザーあるいはダンプカーなどが騒音の音源であっても、本発明であれば、瞬時に音源５の箇所が検出できるものとなる。
すなわち、本発明で使用するコンピュータ２の例えば前記数１による計算頻度は０．１２５秒毎であり、充分に移動する音源５を追尾してその移動する位置を検出できるのである。
また、騒音の発生源としては、ブレーカ，コンプレッサ，油圧ショベル，ロードホールダンプ，ベッセルダンプ，コンクリートミキサー車，他が考えられる。

なお、二次座標上でのマイク３・・・の配置状態は、図２の状態でもかまわない。この場合は、正三角形のアレイを点対称にして配置したものであり、やはり音の到達時間差により騒音などの音源５の発生箇所を算出するものである。この場合において、音源５位置の充分な距離精度を求めるには、充分なアレイ半径や離隔距離が必要となる。
さらに、図３では二次座標における原点より放射状に一対のマイクセットを３セット配置したものである。このような配置状態であると、Ｘ軸方向及びＹ軸方向ともに音源５における計測位置の死角が少ないとの利点がある。

次に、検出すべき騒音発生源などの音源５が高さ方向に移動しているときなどいわゆる三次元座標上での計測が必要な場合につき述べる。
例えば、建設中のダム上にブルドーザーあるいはダンプカーなどが移動しながら騒音を発生しているような場合の騒音発生箇所の検出、監視である。

このような場合、作業現場１の図面は平面図とあわせて立面図も表示して用いられ、かかる平面図、立面図がスキャナで読み込まれ、これがデジタルデータ化される。そして該デジタルデータがコンピュータ２に取り込まれ、コンピュータ２上に形成された三次元座標上に重ね合わされる。

しかして、三次元座標上に配置した前記音検出器４である６台のマイク３・・・の配置状態を図４に示す。図４では三次元座標の原点あるいは原点よりｄ（ｍ）離れたＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に６台のマイク３・・・を使用して、いわゆるマイクアレイを構築したものである。
ここで、それぞれのマイクをA（３−１），B（３−２），C（３−３），D（３−４），E（３−５），F（５−６）として、音源よりマイクA（３−１）に到達時間t、音速V、音源５の座標を(X,Y,Z)とするとA〜Fについては音源５とマイク３・・・との距離の関係式より、

となり、以上の演算により、音源５の発生位置、すなわち三次元座標値が検出できるものとなる。

しかして、図４に示すように、三次元座標の原点及びＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の等距離の点の都合６点にマイク３・・・を配置し、その音の到達時間差から、音源５のＸ，Ｙ，Ｚ座標値を求め、もって実際の配置箇所を算出するのである。ここで、音源５の充分な距離精度を求めるには、アレイ半径を大きくとる必要がある。例えば１６ＫＨＺサンプリングの場合には全幅８ｍ程度必要となる。

次に、本発明を使用して、実際の工事現場などで騒音発生箇所を検出、監視するシステムについて図５を参照して説明する。

図５において、音源測定点に６台のマイク３・・・が配置されている。そしてさらに、当該箇所には温度を電圧等で表示する温度計６が設置されている。しかして、この温度計６での温度計測はコンピュータ２に取り込まれ、例えば数１や数２の式において、音速Vの値の補正に用いられる。たとえ、一日間の計測においても温度上昇（例えば３０度Ｃ）により音速Vも速くなり、温度下降（例えば１５度Ｃ）すると音速Vも遅くなる。そのため、たえず温度の変化を計測し、これを音速Vの値に反映して、算出精度の向上を図っているのである。所定の計算は工事現場近傍の詰所７などのコンピュータ２で行われるが、ここで求められた検出データはインターネットなどを介して現場より離れた現場事務所８のホストコンピュータ９に送出され、当該現場事務所８では受信したデータにより、当該騒音がどこから発生したかなどが把握され、場合によっては警報がなされる。なお、図５において、符号１０はＡＤボードなどで構成されたＡＤ変換器をしめす。

次に、図６は本発明の使用状態を示すフローであり、まず、工事現場１など監視エリアからの騒音が前記音検出器４により取得、検出され（ステップ１００）、該データはコンピュータ２に送出される。

コンピュータ２では、騒音の評価計算がなされ（ステップ１０２）、この騒音が基準値をオーバーしていると判断されたときには（ステップ１０４でＹＥＳ）、前記それぞれのマイク３・・・が検出した音の到達時間差と、あらかじめ騒音発生箇所を含んだ監視エリアが二次元座標あるいは三次元座標上に表された前記音検出器４のそれぞれのマイク３・・・の座標の値とが共に用いられて前記数１あるいは数２の式による演算が行われる（ステップ１０６）。そして、それにより騒音発生箇所の領域判別が行われ（ステップ１０８）、その騒音派生箇所が監視すべき工事現場などで発生してないのであれば（ステップ１０８でＮＯ）計測は終了する（ステップ２００）。

しかし、その騒音発生箇所が、工事現場１内のものであったときには（ステップ１０８でＹＥＳ）、図７に示すように、音源５が画面表示される（ステップ２０２）。ここで図７（ａ）は固定音源の表示、図７（ｂ）は移動音源を表示したものである。

ところで、本発明では騒音発生箇所の検出、監視のみならず、振動発生箇所の検出、監視も充分に行える。すなわち、音検出器４を構成する６台以上のマイク３・・・の変わりに振動検出器を使用すれば、数１あるいは数２の式を使用して振動発生箇所を特定することが出来るのである。

１工事現場
２コンピュータ
３マイク
４音検出器
５音源
６温度計
７詰所
８現場事務所
９ホストコンピュータ
１０ＡＤ変換器

Claims

音検出箇所となる音源箇所を含む監視エリアを描写した図面あるいは写真を読み込んでデジタルデータ化し、デジタルデータ化された前記音源箇所を含む監視エリアをコンピュータに取り込み、取り込んだ前記デジタルデータ化された監視エリアをコンピュータ上に形成された二次元座標上に重ね合わせ、２台のマイクを所定距離離した状態で一対とするセットにして、前記二次元座標のＸ軸方向あるいはＹ軸方向のいずれかの方向に２セット、他の方向には１セット配置し、合計６台のマイクが前記二次元座標配置状態となるよう実際の監視エリアに設置して音検出器を形成し、
検出すべき音源からの音を前記音検出器の６台のマイクで各々検出し、検出したそれぞれのマイクからの音到達時間と前記６台のマイクが配置された二次元座標上の値と実際の監視エリアに設置された温度計での温度変化値とを用いて演算し、前記温度変化の値を前記音到達時間の値に反映させて、検出すべき音の発生箇所を算出する、
ことを特徴とする音発生箇所の検出装置。
音検出箇所となる音源箇所を含む監視エリアを描写した平面図及び立面図を読み込んでデジタルデータ化し、デジタルデータ化された前記音源箇所を含む監視エリアをコンピュータに取り込み、取り込んだ前記デジタルデータ化された監視エリアをコンピュータ上に形成された三次元座標上に重ね合わせ、Ｘ軸方向に所定距離離して１セット、Ｙ軸方向に所定距離離して１セット及びＺ軸方向に所定距離離して１セット、合計６台のマイクが前記三元座標配置状態となるよう実際の監視エリアに設置して音検出器を形成し、
検出すべき音源からの音を前記音検出器の６台のマイクで検出し、検出したそれぞれのマイクからの音到達時間と前記６台のマイクの三次元座標上の値と実際の監視エリアに設置された温度計での温度変化値とを用いて演算し、前記温度変化の値を前記音到達時間の値に反映させて、検出すべき音の発生箇所を算出する、
ことを特徴とする音発生箇所の検出装置。
前記検出すべき音発生箇所は、移動する音発生箇所である、
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の音発生箇所の検出装置。
前記音検出器は６台以上のマイクでセット構成された、
ことを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の音発生箇所の検出装置。
前記音検出器を振動検出器で構成し、検出すべき振動の発生箇所を特定する、
ことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３または請求項４記載の振動発生箇所の検出装置。