JP5868655B2

JP5868655B2 - 距離算出システム及び方法、及び接近警報システム及び方法

Info

Publication number: JP5868655B2
Application number: JP2011230966A
Authority: JP
Inventors: 將典大矢; 昇柴丸; 浩一八田
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2011-10-20
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2031-10-20
Also published as: JP2013089127A

Description

本発明は、電線と該電線に接近する移動体との距離を算出する距離算出システム及び方法、及び、移動体の電線への接近を警報する接近警報システム及び方法に関する。

クレーンでの資機材の吊り上げや、作業足場を組んでの作業を電線の近傍で実施する場合があるが、誤ってクレーン等を電線に接触させてしまうおそれがある。そこで、電線の近傍での作業の安全性を確保するために、クレーン等の電線への接近を検知して警報するシステムが考えられている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１に記載のシステムでは、送電線で発生する電磁界強度に基づいて、クレーン等の送電線への接近を検知する。また、特許文献２に記載のシステムでは、カメラの撮影画像に基づいて、クレーン等の送電線への接近を検知する。

特開２００５−１４８９６８号公報特許第３２２８６０３号公報

電磁界強度に基づいてクレーン等の電線への接近を検知するシステムは、電圧の関係上、送電線に対しては用いることができるが、配電線等に対して用いることは難しい。また、カメラの撮影画像に基づいてクレーン等の電線への接近を検知するシステムは、設備が大掛かりになることから、通行人が多い街中で用いるには、人の通行に支障をきたす場合があり、実用的ではない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電線に対するクレーン等の移動体の距離を算出するシステム及び方法において、電線の種類に関わらず、かつ、大掛かりな設備を要することなく、電線に対する移動体の距離を算出できるようにすることを課題とするものである。

本発明に係る距離算出システムは、電線と該電線に接近する移動体との距離を算出する距離算出システムであって、前記電線に装着される管材に、所定の相互間距離をもって取付けられる、当該管材を識別する識別情報が記憶された複数の無線タグと、前記移動体に保持され前記複数の無線タグと交信する無線タグリーダと、前記識別情報が一致する前記複数の無線タグと前記無線タグリーダとの距離を前記無線タグリーダの受信電波強度から導出し、該距離と前記所定の相互間距離とに基づいて、前記電線と前記移動体との最短距離を算出する距離算出部と、を備える。

前記距離算出システムにおいて、前記距離算出部は、前記受信電波強度と、前記無線タグと前記タグリーダとの距離との関係を示す関係情報に基づいて、前記無線タグと前記無線タグリーダとの距離を導出してもよい。

また、本発明に係る接近警報システムは、前記距離算出システムを備え、前記移動体の前記電線への接近を警報する接近警報システムであって、前記距離算出部によって算出された前記電線と前記移動体との最短距離が、所定距離以下である場合に、警報装置を作動させる警報制御部を備える。

また、本発明に係る距離算出方法は、電線と該電線に接近する移動体との距離を算出する距離算出方法であって、前記電線に装着される管材に、当該管材を識別する識別情報が記憶された複数の無線タグを所定の相互間距離をもって取付け、前記移動体に前記複数の無線タグと交信する無線タグリーダを保持させ、前記識別情報が一致する前記複数の無線タグと前記無線タグリーダとの距離を前記無線タグリーダの受信電波強度から導出し、該距離と前記所定の相互間距離とに基づいて、前記電線と前記移動体との最短距離を算出する。

また、本発明に係る接近警報方法は、移動体の電線への接近を警報する接近警報方法であって、前記電線に装着される管材に、当該管材を識別する識別情報が記憶された複数の無線タグを所定の相互間距離をもって取付け、前記移動体に前記複数の無線タグと交信する無線タグリーダを保持させ、前記複数の無線タグと前記無線タグリーダとの距離を前記無線タグリーダの受信電波強度から導出し、該距離と前記所定の相互間距離とに基づいて、前記電線と前記移動体との最短距離を算出し、前記識別情報が一致する前記複数の無線タグと前記無線タグリーダとの距離を前記無線タグリーダの受信電波強度から導出し、該距離と前記所定の相互間距離とに基づいて、前記電線と前記移動体との最短距離を算出し、前記算出された前記電線と前記移動体との最短距離が、所定距離以下である場合に、警報装置を作動させる。

本発明によれば、電線に対するクレーン等の移動体の距離を算出するシステム及び方法において、電線の種類に関わらず、かつ、大掛かりな設備を要することなく、電線に対する移動体の距離を算出できる。

一実施形態に係る接近警報システムの概要を示す図である。コンピュータの機能ブロック図である。ＣＰＵの各部の処理を説明するためのフローチャートである。リーダ／ライタと高圧配電線との最短距離の算出方法の一例を示す図である。リーダ／ライタと高圧配電線との最短距離の算出方法の一例を示す図である。他の実施形態に係る接近警報システムの概要を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を説明する。図１は、一実施形態に係る接近警報システム１０の概要を示す図である。この図に示すように、接近警報システム１０は、高圧配電線２へのクレーン３の接近を検知して警報するシステムであり、クレーン３と高圧配電線２との最短距離を算出する距離算出システム１１と、距離算出システム１１によって算出された最短距離が所定距離以下である場合にブザー５を作動させるブザー制御部４０とを備えている。

距離算出システム１１は、高圧配電線２を覆う防護管１に取付けられる一対の無線タグ１２Ａ、１２Ｂと、クレーン３のブーム４に取り付けられるリーダ／ライタ２０と、リーダ／ライタ２０に無線ＬＡＮ等を介して接続されたコンピュータ３０と、コンピュータ３０に接続されたＬＥＤ等の発光装置２６とを備えている。一対の無線タグ１２Ａ、１２Ｂは夫々、防護管１の軸方向一端側及び他端側に取り付けられており、一対の無線タグ１２Ａ、１２Ｂの相互間距離は、所定距離に設定されている。また、リーダ／ライタ２０は、クレーン３のブーム４に取り付けられるアンテナ２２と、アンテナ２２及びコンピュータ３０と無線ＬＡＮ等の無線通信回線やＵＳＢケーブル等の有線通信回線により接続されたコントローラ２４とを備えている。また、コンピュータ３０は、上記ブザー制御部４０を備え、ブザー５に接続されている。

図２は、コンピュータ３０の機能ブロック図である。この図に示すように、コンピュータ３０は、ＣＰＵ３２と、メモリ３４と、キーボード等の入力装置３６と、モニタ３８等を備えている。メモリ３４には、高圧配電線２とクレーン３との最短距離を算出し、該最短距離に応じてブザー５を制御するためのプログラムが記憶されており、ＣＰＵ３２は、当該プログラムに従って演算処理や指令の出力等を実行する。

ＣＰＵ３２は、リーダ／ライタ２０を制御するリーダ／ライタ制御部３２１と、発光装置２６を制御する発光制御部３２２と、無線タグ１２Ａ、１２Ｂから読み取られた識別情報を照合する識別情報照合部３２３と、識別情報照合部３２３により照合された一対の無線タグ１２Ａ、１２Ｂとリーダ／ライタ２０との距離を算出し、その算出結果に基づいてリーダ／ライタ２０と高圧配電線２との最短距離を算出する距離算出部３２４と、距離算出部３２４で算出された最短距離に応じてブザー５を制御するブザー制御部４０とを備えている。

以下、ＣＰＵ３２の各部の処理を、図３のフローチャートを参照しながら説明する。
リーダ／ライタ制御部３２１は、入力装置３６で防護管１の識別情報と書き込み指示が入力されると、リーダ／ライタ２０に当該識別情報と書き込み指示を送信する。これにより、無線タグ１２Ａ、１２Ｂに防護管１の識別情報が書き込まれる。なお、無線タグ１２Ａ、１２Ｂへの防護管１の識別情報の書き込みは、無線タグ１２Ａ、１２Ｂを取り付けた防護管１を高圧配電線２に設置する前、且つ、リーダ／ライタ２０のアンテナ２２をクレーン３のブーム４に取付ける前に実施する。

また、リーダ／ライタ制御部３２１は、入力装置３６で無線タグ１２Ａ、１２Ｂからの識別情報の読み取り指示が入力されると、リーダ／ライタ２０に読み取り指示を送信する。これにより、リーダ／ライタ２０から無線タグ１２Ａ、１２Ｂへ信号が送信される（ステップ１）。

発光制御部３２２は、リーダ／ライタ２０と無線タグ１２Ａ、１２Ｂとの交信時に発光装置２６を作動させる（ステップ２、３）。また、識別情報照合部３２３は、リーダ／ライタ２０で無線タグ１２Ａ、１２Ｂから読み取られた識別情報を照合し、識別情報が一致する無線タグ１２Ａ、１２Ｂとリーダ／ライタ２０との距離を算出する指示を、距離算出部３２４に送信する（ステップ４）。

距離算出部３２４は、識別情報照合部３２３から距離の算出指示を受けた無線タグ１２Ａ、１２Ｂとリーダ／ライタ２０との距離を、所定の関係式から算出する（ステップ４）。この当該所定の関係式は、無線タグ１２Ａ、１２Ｂとリーダ／ライタ２０との距離と、リーダ／ライタ２０の受信電波強度との関係を実験で求めて数式化したものである。

ここで、受信電波強度と電波の送受信距離との関係は、下記（１）のフリスの伝達公式により算出できるところ、無線タグ１２Ａ、１２Ｂは、電源を持たないパッシブ型の無線タグであり、リーダ／ライタ２０の送信電力に応じた送信電力Ｐｔで電波を送信するだけであるため、受信電波強度（受信電力Ｐｒ）を変動させる因子は、送受信距離ｄのみとなる。
Ｐｒ＝Ｐｔ・（λ／４πｄ）^２ …（１）
ただし、λは波長である。

従って、予め、無線タグ１２Ａ、１２Ｂとリーダ／ライタ２０との距離を変えて、受信電波強度を測定する実験を行っておけば、これらの実験値から、無線タグ１２Ａ、１２Ｂとリーダ／ライタ２０との距離Ｄ１、Ｄ２と、リーダ／ライタ２０の受信電波強度Ｐｒとの関係を求めることができる。

そして、距離算出部３２４は、リーダ／ライタ２０と高圧配電線２との最短距離Ｌを、無線タグ１２Ａ、１２Ｂとリーダ／ライタ２０との距離Ｄ１、Ｄ２と、上記所定の相互間距離Ｌとから、下記（２）式及び（３）式に従って算出する（ステップ４）。
α＝ｃｏｓ^−１（（Ｌ０^２＋Ｄ１^２−Ｄ２^２）／２・Ｄ１・Ｌ０） …（２）
Ｌ＝Ｄ１・ｓｉｎα …（３）

ブザー制御部４０は、距離算出部３２４で算出された最短距離Ｌが所定距離（例えば、１ｍ）以下の場合にブザー５を作動させる（ステップ５、６）。

図４及び図５は、リーダ／ライタ２０と高圧配電線２との最短距離Ｌの算出方法の一例を示す図である。図４に示すように、無線タグ１２Ａ、１２Ｂとの相互間距離Ｌ０が２．０ｍ、無線タグ１２Ａとリーダ／ライタ２０との距離Ｄ１及び無線タグ１２Ｂとリーダ／ライタ２０との距離Ｄ２とが共に２．０ｍである場合には、リーダ／ライタ２０と高圧配電線２との最短距離Ｌは１．７３ｍとなる。

また、図５に示すように、無線タグ１２Ａ、１２Ｂとの相互間距離Ｌ０が２．０ｍ、無線タグ１２Ａとリーダ／ライタ２０との距離Ｄ１が２．０ｍ、無線タグ１２Ｂとリーダ／ライタ２０との距離Ｄ２が１．６ｍである場合には、リーダ／ライタ２０と高圧配電線２との最短距離Ｌは１．５ｍとなる。

以上説明したように、本実施形態に係る接近警報システム１０によれば、複数の無線タグ１２Ａ、１２Ｂとリーダ／ライタ２０とコンピュータ３０という小規模な設備でクレーン３と高圧配電線２との最短距離Ｌを算出することができ、また、クレーン３の高圧配電線２への接近に対して警報することができる。また、防護管１に取付けた無線タグ１２Ａ、１２Ｂとリーダ／ライタ２０との送受信電波強度を用いることにより、発生する電磁界強度が微弱で検出できないような電線に対しても適用できる。

また、同一の防護管１に取付けた複数の無線タグ１２Ａ、１２Ｂの識別情報を照合し、一致する無線タグ１２Ａ、１２Ｂとリーダ／ライタ２０との距離Ｄ１、Ｄ２を算出することにより、異なる高圧配電線２に位置する無線タグ１２Ａ、１２Ｂとの距離に基づいて最短距離Ｌを算出することを防止でき、所定の高圧配電線２に対するクレーン３の最短距離を、確実に算出することができる。

また、無線タグ１２Ａ、１２Ｂを、電源を持たないパッシブ型の無線タグとしたことにより、無線タグ１２Ａ、１２Ｂを防護管１を介して高圧配電線２に設置した後、電源の交換をすることなく、長期間連用することができる。従って、長期間の工事にも本システムを適用できる。

図６は、他の実施形態に係る接近警報システム１００の概要を示す図である。この図に示すように、接近警報システム１００は、作業足場６上の作業者７による高圧配電線２への接近を検知して警報するシステムであり、作業者７と高圧配電線２との最短距離を算出する距離算出システム１１１と、距離算出システム１１１によって算出された最短距離が所定距離以下である場合にブザー５を作動させるブザー制御部４０とを備えている。

本実施形態に係る接近警報システム１００では、防護管１に所定の相互間距離Ｌ０をもって無線タグ１２Ａ、１２Ｂを取付ける点は、上述の実施形態と同様であるが、作業者７がリーダ／ライタ２０に保持させる点が異なる。即ち、距離算出システム１１１の距離算出部３２４が、作業者７が保持したリーダ／ライタ２０と防護管１に取付けられた無線タグ１２Ａ、１２Ｂとの距離Ｄ１、Ｄ２を、リーダ／ライタ２０の受信電波強度に基づいて算出し、算出した距離Ｄ１、Ｄ２と、無線タグ１２Ａ、１２Ｂの相互間距離Ｌ０とに基づき、上記（２）式及び（３）式に従って、リーダ／ライタ２０と高圧配電線２との最短距離Ｌを算出する。そして、ブザー制御部４０が、距離算出部３２４で算出された最短距離Ｌが所定距離以下である場合にブザー５を作動させる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

例えば、上述の実施形態でが、リーダ／ライタ２０をクレーン３に設置したり、作業者７に保持させたりしたが、無線タグ１２からの情報の読み取りが実施できればよく、書き込み機能を有しない無線タグリーダを用いてもよい。また、リーダ／ライタ２０にコンピュータ３０の機能を持たせ、発光装置２６とブザー５を組み込み、これを作業者７が身につけてもよい。また、上述の実施形態では、無線タグ１２Ａ、１２Ｂとリーダ／ライタ２０との距離Ｄ１、Ｄ２を、受信電力Ｐｒと距離Ｄ１、Ｄ２との関係を示す式に従って算出したが、受信電力Ｐｒと距離Ｄ１、Ｄ２との関係を示すマップやリスト等の他の関係情報に基づいて導出してもよい。

さらに、上述の実施形態では、高圧配電線２とクレーン３や作業者７との最短距離Ｌの算出、これらの接近の警報を行った例を挙げたが、送電線等の他の電線と他の資機材との最短距離の算出、これらの接近の警報を行う場合にも本発明を適用できる。

１防護管、２高圧配電線、３クレーン、４ブーム、５ブザー、６作業足場、７作業者、１０接近警報システム、１１距離算出システム、１２無線タグ、２０リーダ／ライタ、２２アンテナ、２４コントローラ、２６発光装置、３０コンピュータ、３２ＣＰＵ、３２１リーダ／ライタ制御部、３２２発光制御部、３２３識別情報照合部、３２４距離算出部、３４メモリ、３６入力装置、３８モニタ、４０ブザー制御部、１００接近警報システム、１１１距離算出システム

Claims

電線と該電線に接近する移動体との距離を算出する距離算出システムであって、
前記電線に装着される管材に、所定の相互間距離をもって取付けられる、当該管材を識別する識別情報が記憶された複数の無線タグと、
前記移動体に保持され前記複数の無線タグと交信する無線タグリーダと、
前記識別情報が一致する前記複数の無線タグと前記無線タグリーダとの距離を前記無線タグリーダの受信電波強度から導出し、該距離と前記所定の相互間距離とに基づいて、前記電線と前記移動体との最短距離を算出する距離算出部と、
を備える距離算出システム。
前記距離算出部は、前記受信電波強度と、前記無線タグと前記無線タグリーダとの距離との関係を示す関係情報に基づいて、前記無線タグと前記無線タグリーダとの距離を導出する請求項１に記載の距離算出システム。
請求項１又は請求項２に記載の距離算出システムを備え、前記移動体の前記電線への接近を警報する接近警報システムであって、
前記距離算出部によって算出された前記電線と前記移動体との最短距離が、所定距離以下である場合に、警報装置を作動させる警報制御部を備える接近警報システム。
電線と該電線に接近する移動体との距離を算出する距離算出方法であって、
前記電線に装着される管材に、当該管材を識別する識別情報が記憶された複数の無線タグを所定の相互間距離をもって取付け、
前記移動体に前記複数の無線タグと交信する無線タグリーダを保持させ、
前記識別情報が一致する前記複数の無線タグと前記無線タグリーダとの距離を前記無線タグリーダの受信電波強度から導出し、該距離と前記所定の相互間距離とに基づいて、前記電線と前記移動体との最短距離を算出する距離算出方法。
移動体の電線への接近を警報する接近警報方法であって、
前記電線に装着される管材に、当該管材を識別する識別情報が記憶された複数の無線タグを所定の相互間距離をもって取付け、
前記移動体に前記複数の無線タグと交信する無線タグリーダを保持させ、
前記複数の無線タグと前記無線タグリーダとの距離を前記無線タグリーダの受信電波強度から導出し、該距離と前記所定の相互間距離とに基づいて、前記電線と前記移動体との最短距離を算出し、
前記識別情報が一致する前記複数の無線タグと前記無線タグリーダとの距離を前記無線タグリーダの受信電波強度から導出し、該距離と前記所定の相互間距離とに基づいて、前記電線と前記移動体との最短距離を算出し、
前記算出された前記電線と前記移動体との最短距離が、所定距離以下である場合に、警報装置を作動させる接近警報方法。