JP5203525B1

JP5203525B1 - 親子局危険検出装置

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Publication number: JP5203525B1
Application number: JP2012146866A
Authority: JP
Inventors: 功瀧口; 港瀧口
Original assignee: 有限会社アムカ
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2032-06-29
Also published as: JP2014010054A

Abstract

【課題】親局において、どの子局が危険領域にあるかを瞬時に判断することができると共に、子局を装着した作業員が自らでは危険領域から脱することができない状況下であっても、周囲の者が注意したりまたは救助したりして危険領域から脱することができるようにする。
【解決手段】親局１は、第１の超音波ｆ１の送信から第２の超音波ｆ２の受信までの時間差から子局２が危険領域に存在するかどうかを検出し、危険領域に存在することが検出された場合に、第３の超音波ｆ１を送信すると共に、子局２は、第３の超音波を受信したときに警報光発生信号を出力して発光装置７６を発光させて、子局２を装着した作業員の周囲に対して発光装置７６の発光を視認可能な状態とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば建設・土木作業における重機車両と周辺作業員との接触事故を防止する目的等で使用され、親子局間の危険を検出する親子局危険検出装置に関する。

従来、建設・土木作業において使用されている親子局危険検出装置としては、親局が、第１送信センサ、第１受信センサ、制御回路及び第１警報装置を備え、子局が、第２受信センサ、第２送信センサ、応答回路及び第２警報装置を備えており、親局は例えば重機車両に設置され、子局は作業員のヘルメット、ベスト等に設置されて、例えば作業員に装着されるものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。

例えば特許文献２に記載の親子局危険検出装置では、親局の第１送信センサが第１の超音波を危険領域をカバーするように送信し、子局の第２受信センサが第１の超音波を受信すると第２送信センサが第２の超音波を送信し、親局の第１受信センサが第２の超音波を受信し、子局が危険領域に存在すると検出した場合に親局は第３の超音波を送信する。子局で受信された第３の超音波は、子局の選別回路で第１の超音波か第３の超音波かが選別される。子局は、第３の超音波を受信したことを選別することで、自分が危険領域に存在することを検出して、警報作動信号を出力するようになっている。

そして、子局において警報作動信号によって警報音が発生されると、子局を装着した作業員自らが危険領域に居ることを認識することができるから、直ちに親局のある重機車両から離れることで、危険を回避することができる。

特開平１−１２２８５号公報特許３２０２８６５号公報

しかしながら、従来の親子局危険検出装置では、以下のような問題がある。

子局が危険領域に存在していることを親局が検出したときには、親局においても警報が出されて、重機車両の操作者に危険が知らされるものの、警報が出されただけでは、どの子局が危険領域にあるかを瞬時に判断することが困難な場合がある。

警報音が発生される前に子局を装着した作業員が気を失って意識を喪失した場合等自力で避難し得ない場合には、警報音が出されていても避難できないから、危険な状態が回避されない。

また、子局はバッテリーで動作するから、バッテリーが消耗した場合には、それを知らしめる必要がある。

本発明は、上記従来の親子局危険検出装置の問題を解決することをその目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１記載の発明は、第１の波を危険領域をカバーするように送信すると共に第１の周波数と異なる周波数の第２の波を受信する第１送受信センサを備えた親局と、
親局から送信された第１の波を受信すると共に前記第２の波を送信する第２送受信センサと、バッテリーと、発光装置と、を備えた子局と、からなり、
子局は作業員に装着され、
親局は、第１の波の送信から第２の波の受信までの時間差から子局が前記危険領域に存在するかどうかを検出し、危険領域に存在することが検出された場合に、第３の波を送信すると共に、子局は、第３の波を受信したときに警報光発生信号を出力して発光装置を発光させて、子局を装着した作業員の周囲に対して発光装置の発光を視認可能な状態とし、
子局は、電圧コンバータをさらに備え、バッテリーの電圧が第１電圧値Ｖ１より大きい場合に、電圧コンバータは第２電圧値Ｖ２（＞Ｖ１）の電圧に変換して発光装置へと供給し、子局は、バッテリー確認信号を出力して発光装置を発光させる一方で、バッテリーの電圧が第１電圧値Ｖ１より小さい場合には、電圧コンバータは出力電圧を０とし、発光装置の作動を不能にすることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記警報光発生信号と前記バッテリー確認信号は、互いに異なる形態で発光装置を発光させる信号であることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、子局は、音響発生装置をさらに備え、該音響発生装置には電圧コンバータを介さずにバッテリーの電圧が供給されており、子局は、第３の波を受信したときに警報音発生信号を出力して音響発生装置を作動させると共に、バッテリーの電圧が第１電圧値Ｖ１より小さい場合に、音響発生装置を作動させることを特徴とする。

本発明によれば、子局が危険領域に存在したときに警報光発生信号を出力して発光装置を発光させて周囲から視認できるようにするために、その子局が危険領域に存在することを周囲の者が認識できるようになる。そのため、親局側にいる者が、どの子局が危険領域にあるかを瞬時に判断することができると共に、子局を装着した作業員が自らでは危険領域から脱することができない状況下であっても、周囲の者が注意したりまたは救助したりして危険領域から脱することができるようになる。

また、バッテリー確認信号を出力して発光装置を発光させることで、バッテリーの電圧が十分であることを確認することができる。

また、電圧コンバータを備えることで、バッテリーの電圧にかかわらず、発光装置の輝度を一定にすることができる一方で、バッテリーの電圧が小さくなる場合には、発光装置が発光できないようにして、中途半端な使用を防ぐことができる。

また、バッテリーの電圧が第１電圧値Ｖ１より小さくなると、音響発生装置を作動させるようにすることで、バッテリーの電圧が小さくなった場合に、バッテリー交換の注意を喚起することができる。

本発明の親子局危険検出装置が適用される現場の一例を表す説明図である。本発明の実施形態に係る親子局危険検出装置の全体ブロック図である。親局の制御回路の詳細ブロック図である。子局の応答回路の詳細ブロック図である。子局の応答回路の信号選別回路のブロック図である。電圧コンバータの特性を示すグラフである。子局の警報音装置のブロック図である。子局の警報光装置のブロック図である。親局と子局の送信及び受信のタイミングチャートである。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明の親子局危険検出装置が適用される現場の一例を表しており、図において、従来例と同様に、親局１は例えば重機車両のような移動体に設置され、子局２は作業員のヘルメット、ベスト、チョッキ、ベルト等に設置される。

図２に示すように、親局１は、送受信センサ１１、送受信センサ１１の制御を行う制御回路１３及び警報装置１４を備え、電源としては、重機車両のバッテリー等を利用することができる。送受信センサ１１は、送信センサ用振動子と受信センサ用振動子とから構成してもよいし、または、少なくとも２つの周波数応答領域を持ち、送信と受信の両方を行う１つの振動子で構成してもよい。必要に応じて複数個の送受信センサが設けられ、全センサで形成される音場がその移動体の危険領域をカバーするように配置される。制御回路１３は送受信センサ１１の制御を行うもので、その詳細ブロック図を図３に示す。

図３の基準パルス発生回路２１は、周期Ｔ毎の基準パルスを出力して、送信パルス発生回路２２に送るものである。送信パルス発生回路２２では、周波数ｆ１の基準発信器２４から基準パルス毎に周波数ｆ１の送信信号を発生し、この送信信号が増幅回路２３で増幅されて送受信センサ１１を駆動する。帯域通過フィルタ／ＡＭＰ２５は、送受信センサ１１からの受信信号を受けて、周波数ｆ２を中心とする周波数帯域の信号をろ波して、距離判別回路２８へと送るものである。また、遅延回路２６は、基準パルスを受けて所定時間遅延された信号を出力し、距離測定ゲート回路２７へと送る。距離測定ゲート回路２７は、遅延回路２６からの信号に基づいて、危険度に対応する数種類のゲート信号を作る。距離判別回路２８では、帯域通過フィルタ／ＡＭＰ２５からの信号に対してシュレシホールド値との比較、信号幅の所定値との比較等を行ってノイズカットをすると共に、これらの通過信号と距離測定ゲート回路２７からのゲート信号とのＡＮＤを取り、このＡＮＤ信号を警報信号出力回路２９へと送る。警報信号出力回路２９では、出力されたゲートから子局との距離に関する情報を得て、危険度に応じて警報音の周波数や、警報音のインターバルを分別して警報音発生信号を出力する。警報音発生信号の他、警報表示発生信号及び制御用外部出力信号を含む警報作動信号が生成されて、警報装置１４及び外部へと出力される。同時に警報信号出力回路２９は遅延回路３０へも警報作動信号を送る。遅延回路３０では、所定時間（ｔ３）遅延された信号を出力し、確認信号生成回路３１は遅延回路３０からの信号でトリガ信号を送信パルス発生回路２２へと送る。

図２に戻り、警報装置１４は、前記警報音発生信号を受けて警報音を発生し、警報表示発生信号を受けて警報表示を行い、重機車両運転者に危険を喚起する。また、制御用外部出力信号は、重機車両の駆動回路に入力されて、重機車両の作動を停止させるものである。

一方の子局２は、送受信センサ４１、送信回路４２、応答回路４３、警報音装置４４、警報光装置４６、電圧コンバータ４８及びバッテリー５０を備える。

送受信センサ４１は、送信センサ用振動子と受信センサ用振動子とから構成してもよいし、または、少なくとも２つの周波数応答領域を持ち、送信と受信の両方を行う１つの振動子で構成してもよい。子局２の送受信センサ４１は、必要に応じて複数個のセンサからなり、作業員がどのような姿勢にあっても親局１からの超音波を受信することができるようにヘルメット、ベスト、チョッキ、ベルト等において分散配置される。

送信回路４２及び応答回路４３は送受信センサ４１を駆動し、親局１からの超音波を受信したときに第２の超音波を送信させるもので、その詳細ブロック図を図４に示す。

図４において、帯域通過フィルタ／ＡＭＰ５２は、送受信センサ４１からの受信信号を受けて、周波数ｆ１を中心とする周波数帯域の信号を通過して、信号判別回路５３へと送るものである。信号判別回路５３は、シュレシホールド値との比較、信号幅の所定値との比較等を行ってノイズカットを行い、通過した信号を信号選別回路５４へと送る。信号選別回路５４では、後述のように親局１からの超音波が第１の超音波か第３の超音波かの選別を行い、第１の超音波であるときには返信パルス発生回路５７に信号を送り、第３の超音波であるときには警報信号出力回路５５へ信号を送るものである。

信号選別回路５４は、図５に示したように、信号判別回路５３からの第１の超音波の受信信号に基づいて、所定時間（ｔ２＋ｔ３）遅延された確認ゲート信号を生成する確認ゲート信号生成回路６０と、信号判別回路５３からの第１の超音波の受信信号に基づいて所定時間（ｔ２）遅延されたトリガ信号を生成して、返信パルス発生回路５７へと送る返信信号生成回路６１と、確認ゲート信号と信号判別回路５３からの信号のＡＮＤをとるＡＮＤゲート６２と、を備える。

返信パルス発生回路５７では、周波数ｆ２の基準発信器５６から、信号選別回路５４からのトリガパルスを受けて周波数ｆ２の返信信号を発生し、この返信信号が送信回路４２で増幅されて送受信センサ４１を駆動するようになっている。

警報信号出力回路５５は、信号選別回路５４からの信号を受けると、警報音装置４４用の警報音発生信号と、警報光装置４６用の警報光発生信号とを生成するようになっている。警報音発生信号は、５００Ｈｚ〜２５００Ｈｚの脈動音を発生させる信号となっており、警報光発生信号は、第１繰り返し時間Ｔ１の間歇信号となっている。

図２に戻り、送信回路４２及び警報音装置４４は、直接バッテリー５０に接続され、また、応答回路４３及び警報光装置４６は電圧コンバータ４８を介してバッテリー５０に接続される。

電圧コンバータ４８は、バッテリー５０の電圧をＤ／Ｄ変換するものであり、図６に示したように、バッテリー５０の電圧が第１電圧値Ｖ１より大きい場合に、第２電圧値Ｖ２（＞Ｖ１）の電圧に昇圧して定電圧を応答回路４３及び警報光装置４６に供給する一方で、バッテリー５０の電圧が第１電圧値より小さい場合には、０Ｖとし、応答回路４２及び警報光装置４６の作動を不能にする。

警報音装置４４は、図７に示したように、警報音ドライバー回路６５と、音響発生装置６６と、バッテリー検出回路６７と、ＯＲゲート６８とを備える。音響発生装置６６は、ブザー等から構成することができ、ヘルメット、ベスト、チョッキ、ベルト等において作業員の耳の位置に比較的近い位置に設置される。バッテリー検出回路６７は、バッテリー５０の電圧が第１電圧値より小さくなったことを検出して信号を発生し、ＯＲゲート６８を介して警報音ドライバー回路６５を駆動して、音響発生装置６６を作動させるものである。また、ＯＲゲート６８には、前記警報信号出力回路５５からの警報音発生信号が入力され、警報音ドライバー回路６５を駆動して、音響発生装置６６を作動させるようになっている。

音響発生装置６６の音量は大きくすれば子局２を装着している作業員に十分に危険を喚起できるものの、あまり大きいと近隣住民への騒音となり近隣住民からのクレームとなる。そのため、装着している作業員が十分に聞き取ることができる音量に設定されるとよい。音響発生装置６６は、第１電圧値以下でも動作可能である。

警報光装置４６は、図８に示すように、警報光ドライバー回路７５と、複数の発光装置７６と、バッテリー検出回路７７と、ＯＲゲート７８とを備える。複数の発光装置７６は、ＬＥＤ等から構成することができ、送受信センサ４１と同様にヘルメット、ベスト、チョッキ、ベルト等において分散配置される。バッテリー検出回路７７は、電圧コンバータ４８の出力電圧が０Ｖでないときに、第２繰り返し時間Ｔ２の間歇信号であるバッテリー確認信号を発生し、ＯＲゲート７８を介して警報光ドライバー回路７５を駆動して、発光装置７６を第２繰り返し時間Ｔ２で点滅させる。また、ＯＲゲート７８には、前記警報信号出力回路５５からの警報光発生信号が入力され、警報光ドライバー回路７５を駆動して、発光装置７６を第１繰り返し時間Ｔ１で点滅させるようになっている。ここで、第１繰り返し時間Ｔ１は、第２繰り返し時間Ｔ２よりも短い。発光装置７６は、第２電圧値Ｖ２以上でその輝度が劣化することなく動作する。

以上の構成により、子局２においては、バッテリー５０の電圧が第１電圧値Ｖ１よりも大きい状態であれば、電圧コンバータ４８から第２電圧値Ｖ２の電圧が出力されているので、バッテリー検出回路７７は、バッテリー確認信号を発生しており、発光装置７６は第２繰り返し時間Ｔ２で点滅している。従って、作業員は、この点滅によって、バッテリーの電圧が十分であることを知ることができ、子局２が確実に動作可能な状態であることを知ることができる。

次に、親局１と子局２との間の動作を図９に基づいて説明する。

まず、親局１の送受信センサ１１からは、周波数ｆ１で第１の超音波が送信される。この親局１の第１の超音波のための送信信号をＭＴ１で表す（図９（ａ））。第１の超音波は、親局１と子局２の距離に比例した伝搬時間ｔ１だけ遅れて子局２により受信される。この受信信号をＲＲ１で表す（図９（ｂ））。ＲＲ１の受信から子局２は、信号の残響や干渉を避けるために信号選別回路５４で設定される遅延時間ｔ２を経た後に周波数ｆ２で第２の超音波を親局１に対して返信する。この第２の超音波のための返信信号をＲＴ１で表す（図９（ｃ））。第２の超音波は伝搬時間ｔ１だけ遅れて親局１により受信される。この受信信号をＭＲ１で表す（図９（ｄ））。

この受信信号ＭＲ１は、距離測定ゲート回路２７で設定された危険ゲート信号（尚、ここでは危険度に応じた複数のゲート信号を代表して危険ゲート信号として表す）（図９（ｅ））とのＡＮＤがとられる。ＡＮＤ信号が出力された場合には（図９（ｆ））、警報信号出力回路２９から警報作動信号が出力される。同時に、さらに、残響や干渉を避けるために遅延回路３０で設定される遅延時間ｔ３の後、再び周波数ｆ１で第３の超音波を送信する。この親局１の第３の超音波のための送信信号をＭＴ２で表す(図９（ｇ）)。第３の超音波は、伝搬時間ｔ１の後に子局２によって受信される。この受信信号をＲＲ２で表す(図９（ｈ）)。この受信信号ＲＲ２を受けたということは、子局２が親局１に捕捉されていることを、言い換えれば、子局２が親局１の危険距離内にあることを意味しており、伝搬時間の遅れはあるものの（距離１０ｍのとき約０．０３秒）、遅延時間を含め０．１秒以内には親局１の危険情報を子局２で認識することができる。子局２の信号選別回路５４にて、確認ゲート信号（図９（ｉ））と受信信号ＲＲ２とのＡＮＤがとられ、ＡＮＤ信号が出力された場合には（図９（ｊ）、警報信号出力回路５５から警報音発生信号と警報光発生信号が出力される。

警報音発生信号は、子局２の警報音装置４４へと入力されて、音響発生装置６６が鳴るので、作業員は危険を察知することができる。同時に、警報光発生信号は、子局２の警報光装置４６へと入力されて、発光装置７６が点滅する。この点滅は、第２繰り返し時間Ｔ２よりも短い第１繰り返し時間Ｔ１の点滅と第２繰り返し時間Ｔ２による点滅とが重畳した形となり、緊急性を表した点滅となる。

親局１の設置された重機車両を操作している作業員は、親局１の警報装置１４が警報作動信号によって作動するために、危険領域に作業員が存在していることを知ることができ、その際に周囲を見渡した時に、子局２の発光装置７６が点滅している作業員を見つければ、瞬時に、どの作業員が危険な状態にあるかを認識することができる。

また、仮に、危険領域に存在している作業員が警報に気づかない場合または意識の喪失、身動きが取れない等自力で避難し得ない場合であっても、作業員の周囲にいる作業員等、または重機車両を操作している作業員が、他の作業員の子局の点滅を発見することで、その危険を察知して、作業員に注意したりまたは作業員を救助したりすることが可能になる。

電圧コンバータ４８によってバッテリー５０の電圧が第１電圧値Ｖ１に低下するまでは第２電圧値に保たれるために、発光装置７６の輝度を一定に保つことができる。

バッテリー５０が消耗してバッテリー５０の電圧が第１電圧値Ｖ１よりも低下すると、電圧コンバータ４８からの出力は０となり、よって、警報光装置４６のバッテリー検出回路７７からの間歇信号は停止するので、発光装置７６はもはや発光せず、また応答回路４３も作動しない。一方で、警報音装置４４のバッテリー検出回路６７が信号を発生して、音響発生装置６６が連続作動される。音響発生装置６６が鳴ったときに、その要因が危険領域にいるためか、バッテリー５０の電圧の低下かのいずれかであるか、即座には識別できない場合もあるが、発光装置７６が発光していないこと、重機車両から離れて安全な領域に移動しても音響発生装置６６が鳴り続けていることから、バッテリー低下であることを識別することができる。このため、バッテリー５０の交換を余儀なくされることとなり、バッテリー不足状態における中途半端な使用を防止することができる。こうして、装置の安全性を担保することができる。

尚、以上の実施形態では、親局と子局との間で超音波を送受信していたが、これに限るものではなく、電波、光等の空気中を伝搬する任意の波を用いることが可能である。

また、以上の実施形態では、発光装置７６が点滅し、その繰り返し時間即ち周期が警報光発生信号とバッテリー確認信号とで異なるようにしていたが、これに限るものではなく、任意の形態を異なるようにすることができる。例えば、バッテリー確認信号による場合は緑色を発光し、警報光発生信号による場合は赤色を発光するようにして、発光する色を変えるようにすることもでき、複数の色に対応して異なる種類の発光装置７６を備えるようにしてもよい。

１親局
２子局
１１送受信センサ（第１送受信センサ）
１３制御回路
４１送受信センサ（第２送受信センサ）
４３応答回路
４８電圧コンバータ回路
５０バッテリー
６６音響発生装置
７６発光装置

Claims

第１の波を危険領域をカバーするように送信すると共に第１の周波数と異なる周波数の第２の波を受信する第１送受信センサを備えた親局と、
親局から送信された第１の波を受信すると共に前記第２の波を送信する第２送受信センサと、バッテリーと、発光装置と、を備えた子局と、からなり、
子局は作業員に装着され、
親局は、第１の波の送信から第２の波の受信までの時間差から子局が前記危険領域に存在するかどうかを検出し、危険領域に存在することが検出された場合に、第３の波を送信すると共に、子局は、第３の波を受信したときに警報光発生信号を出力して発光装置を発光させて、子局を装着した作業員の周囲に対して発光装置の発光を視認可能な状態とし、
子局は、電圧コンバータをさらに備え、バッテリーの電圧が第１電圧値Ｖ１より大きい場合に、電圧コンバータは第２電圧値Ｖ２（＞Ｖ１）の電圧に変換して発光装置へと供給し、子局は、バッテリー確認信号を出力して発光装置を発光させる一方で、バッテリーの電圧が第１電圧値Ｖ１より小さい場合には、電圧コンバータは出力電圧を０とし、発光装置の作動を不能にすることを特徴とする親子局危険検出装置。
前記警報光発生信号と前記バッテリー確認信号は、互いに異なる形態で発光装置を発光させる信号であることを特徴とする請求項１記載の親子局危険検出装置。
子局は、音響発生装置をさらに備え、該音響発生装置には電圧コンバータを介さずにバッテリーの電圧が供給されており、子局は、第３の波を受信したときに警報音発生信号を出力して音響発生装置を作動させると共に、バッテリーの電圧が第１電圧値Ｖ１より小さい場合に、音響発生装置を作動させることを特徴とする請求項１または２記載の親子局危険検出装置。