JP5904955B2 - 携帯用端末装置およびその装置を用いた不可視物設備の位置特定方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えば住宅街の道路地中に埋設されている直視できない不可視物である上水道管設備の補修点検あるいは部分交換作業を実施する際、上水道管の埋設位置、形状等や、水漏れ事故発生時の水漏れ個所の特定可能とする携帯用端末装置およびその装置を用いた不可視物設備の位置特定方法である。

従来、道路下の地下埋設物の上水道管やガス管、光ファイバーケーブル等が存在している現場において、道路改良工事や新たな地下埋設物設置工事などで道路を掘削する場合、現実の空間を撮像した実空間画像に、仮想の画像を重畳して表示する装置プログラムおよびシステムとして、実空間画像取得手段と、画像取得手段の位置および姿勢を計測する計測手段と、実空間画像と仮想空間画像とで表示画面に重畳表示させる表示手段とを備えたものが示されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１２−１３３４７１号公報

しかしながら上記特許文献１に示された技術は、実空間画像に空間情報を有する空間モデルに基づいて作成された仮想空間画像を重畳し、遠近表示画面で遠近表示するものであり、地中埋設物の位置や形状さらには水漏れ個所を特定することは困難であるという問題点がある。さらには、地震等の自然災害によるいわゆるライフラインとして埋設されている上水道管や都市ガス管の損傷事故に対する迅速な復旧対策については、上記特許文献１に示された技術では対応できないという問題点もある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、道路に埋設されている不可視物設備である上水道管や都市ガス管等の点検や取り替え作業時に、上水道管や都市ガス管設備や、コンクリート製建造物中の鉄筋の詳細な位置、形状等を特定することが可能な携帯用端末装置およびその装置を用いた不可視物設備の位置特定方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、カメラ装置と、位置情報取得装置、姿勢情報取得装置、データ通信装置、センサ装置、センサ情報分析装置および出力装置が設けられた不可視物設備の位置を特定する携帯用端末装置において、
携帯用端末装置は不可視物設備を検索する現場に配置されており、センサ装置は、不可視物設備の上部空間を移動して不可視物設備を検索するための検索信号を出力するとともに、反射信号を受信してセンサ情報分析装置に送信し、前記センサ情報分析装置は、反射信号のレベルが所定のしきい値を越えた場合に不可視物設備の位置を特定するとともに、特定された不可視物設備の位置情報は、出力装置に出力されて、出力装置の画面に表示され、
カメラ装置は特定された前記不可視物設備の存在する現場を認定できる情報および不可視物設備が自体を覆う物体が除去されて可視化された状態の情報を撮影するとともに、該カメラ装置の撮影する方角や姿勢情報を姿勢情報取得装置が取得し、さらに位置情報取得装置は現場の位置の緯度、経度情報を取得し、カメラ装置の撮影情報、姿勢情報取得装置の姿勢情報および位置情報取得装置の位置情報はデータ通信装置を介し、外部に設けられたサーバに通信回線によって送信されるものである。

また第２の発明は、前記第１の発明による携帯用端末装置を用いた不可視物設備の位置特定方法である。

第１の発明に係る携帯用端末装置は、上記のような構成を採用しているので、道路に埋設されている上水道管や鉄筋コンクリート製建造物中の鉄筋等の外部から直視できない不可視物設備の位置を容易にかつ精度よく特定することが可能となり、地震等自然災害による、例えば上水道管の損傷部分の修復工事等迅速性を要求される場合に有効であり、また特定された情報に基づく、修復工事の計画が精度よく立案でき、その結果修復工事期間の短縮、騒音発生の低減化、通行止め期間や経路の適正化等に的確な対応がとれた修復工事が実施できるという効果がある。

また第２の発明に係る不可視物設備の位置特定方法も、上記第１の発明と同様の効果を奏する。

実施の形態１による携帯用端末装置を示すブロック図である。 実施の形態１による他の実施例を示す携帯用端末装置のブロック図である。 実施の形態４による携帯用端末装置による不可視物設備の位置特定方法を示す図である。

実施の形態１．
以下、この発明による実施の形態１を図に基づいて説明する。
図１は、実施の形態１による携帯用端末装置（以下、端末と称する）１００を示すブロック図である。図１において、例えば住宅街の公道下の埋設物５１ａに相当する図示省略した上水道管が、地震等の自然災害によって部分的に損傷を受け、水漏れ現象が発生した個所であって検索対象場所領域（以下、現場と称する）５０に、端末１００を調査員（以下、ユーザと称する）が持参した状態を示す。尚、壁内構造物５１ｂについては後述する。端末１００には、以下に示す装置が搭載されている。
カメラ装置１は上記水漏れ事故に関する現場５０や周辺環境状況を撮影する。この撮影された対象物は後刻、この現場５０を認識しようとする際有益な情報となる。位置情報取得装置２は現場５０の位置情報である緯度、経度位置を取得するもので、例えばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）機能を有する。姿勢情報取得装置３は、前記カメラ装置１によって対象物を撮影する際に、カメラ装置１が向いている方角や姿勢（平行、上向き、下向き等）を取得する機能を有する。
データ通信装置４は、端末１００に設けられている各装置とサーバ５５間を通信回線８を介してデータを送受信する機能を有する。センサ装置５は直接目視確認することのできない埋設物５１ａである上水道管の埋設位置や形状を検索するために、例えば音波を発生し、その反射する音波を計測出力する機能を有する。
センサ情報分析装置６は、前記センサ装置５の出力する情報を格納するとともに分析するものであり、上水道管の位置、形状を特定するための情報を出力する機能を有する。出力装置７は端末１００に設けられている各装置の出力情報を画面表示するとともに、サーバ５５に格納されている情報をこの画面に表示する機能を有する。
サーバ５５は、端末１００の後述する出力情報や予め格納されている位置情報、さらには過去において同一現場５０で取得した諸情報等が格納されており、端末１００とデータ通信を行い前記情報の提供、保管を行う。このサーバ５５は、例えば市役所等に設置されている。

次に、動作について説明する。
住宅街の公道下に埋設されている上水道管の老朽化に伴う取り替えや、水漏れ補修工事を実施する前に、概当場所の特定化が最近特に要求されてきている。何故ならば、概当場所を大まかに捉まえて工事を行うと、概当場所を予め特定化した場合に比較して工事工程の延長化、公道の通行制限の延長化、ひいては余分な道路掘削工事に伴う騒音発生等、幾多の問題点が発生し必ずしも許容できるものではない。この概当場所の特定化を容易にかつ正確に行うことが必要である。実施の形態１では、住民等からの通報による、何丁目何番地の四つ角付近等の大略位置情報に基づいてユーザが端末１００を携帯して現場５０に出向く。端末１００の出力装置７にはサーバ５５から通信回線８、データ通信装置４を介して上記大略位置である現場５０の位置（緯度、経度）が画面表示される。この画面表示位置とユーザが端末１００を持ち運ぶことによって変化する位置が、位置情報取得装置２により取得されて前記出力装置７に表示される。前記サーバ５５からの位置画面情報と位置情報取得装置２との位置画面情報が合致した個所（場所）が検索対象の場所となり、この場所付近を精査することで不可視物設備５１の埋設物５１ａの位置の特定が可能となる。

ユーザは端末１００のセンサ装置５によって、まず埋設物５１ａである上水道管の位置の特定化を行う。
まず、サーバ５５から取得した位置情報と、位置情報取得装置２で取得した位置情報が合致している場所の上水道管の上部空間を移動するセンサ装置５は、自体が発生する検索信号である音波に対して反射する音を計測する。この反射音は、例えば検索対象物の上水道管から離れた距離では微小音程、比較的近距離では中音程、特定個所付近では高音程となる。ここで定義する微小音程、中音程、高音程とはセンサ装置５の特性に合わせ所定の規定値によって区別されているものである。この規定値は、センサ情報分析装置６内にて設定されており、センサ装置５からの反射音情報を取得するセンサ情報分析装置６は、前記反射音情報から音程を分析し、その結果を出力装置７に出力する。端末１００の出力装置７の画面では、上記反射音の音程に合わせて、微小音程では、例えば黄色、中音程では青色、高音程では赤色が点滅することにより、ユーザは埋設物５１ａの上水道管の位置を特定することができる。ここで計測点の密度を上げることにより、地震等によって変形した上水道管の形状も検索可能である。

前記センサ情報分析装置６は音程でもって規定値を定めて、上水道管の位置の特定や形状の検索を行っているが、前記センサ情報分析装置６にナビゲーション機能を設け、前記反射音が微小音程あるいは中音程から高音程の位置にセンサ装置５を誘導する画面を、出力装置７に出力してもよい。この概念を図２で埋設物５１ａの例でもって示す。この出力装置７の画面に従って、ユーザは容易にかつ短時間に埋設物５１ａである上水道の位置を特定できる。

次に特定された上水道管の位置は、カメラ装置１によりその付近の建物や特徴的な目印等が撮影される。このとき姿勢情報取得装置３によって、カメラ装置１が向いている方角や姿勢（平行、上向き、下向き等）を取得する。さらに位置情報取得装置２は特定された上水道管の位置情報（緯度、経度）を取得し、上記カメラ撮影情報、姿勢情報、位置情報およびセンサ情報分析装置６の情報のいずれについてもデータ通信装置４、通信回線８を介して外部のサーバ５５に送信される。

このようにして埋設されている下水道管等の不可視物設備５１の位置を特定する端末１００が取得した情報はサーバ５５に格納され、この情報に基づき作業員は上水道管の改修や取り替え工事を行う。この際、地面掘削後に露出した上水道管は前記端末１００のカメラ装置１によって撮影され（このことが不可視物設備が自体を覆う物体が除去されて可視化された状態の情報を撮影することを指す）、姿勢情報取得装置３の取得情報等も合わせてサーバ５５に送信される。

以上は、過去に検索されたことのない現場５０についての説明であったが、過去改修履歴のある同一現場の上水道管を再度改修する必要が生じた場合には、前述したような改修工事前の特定化作業は必要としない。すなわちサーバ５５に格納された情報に基づき掘削作業が行える。
この掘削作業によって露出した上水道管をカメラ装置１で撮影し、出力装置７の画面に表示する。一方、サーバ５５から前回撮影した上水道管の画像を上記出力装置７の画面に重畳することにより、上水道管の形状（例えば、曲り具合）の経年変化や後述する傷の進み具合等が直感的に画面上で把握できる。このように、この実施の形態１による端末１００は、現在情報と過去情報を画面上で重畳することが可能であり、このことで計測器等を用いて定量的に計測することができなかった変化が容易に差を比較できる。このように情報の差異の有無が直感的に理解可能であり、またサーバ５５に情報を格納することで、後刻差異の有無に係る検証が可能となるという効果を奏する。

実施の形態２．
次に、実施の形態２について説明する。
この実施の形態２によるセンサ装置５には、上水道管の老朽化や地震等に起因して発生した損傷による水漏れ音を検索し、その情報を出力するノイズキャンセル機能付センサを備えている。上水道管の損傷部や継目等から水漏れがあると、その個所から水漏れ音が発生する。センサ装置５に設けられたノイズキャンセル機能付センサは、前記水漏れ音を他の暗騒音（ノイズ音）と識別する機能を有している。センサ装置５によって取得された水漏れ音はセンサ情報分析装置６に送信されてその水漏れ音発生個所を特定する。この特定は前述した実施の形態１の微小音程、中音程、高音程の判定と同じであってもよい。前述した実施の形態１によって特定された上水道管の位置、形状情報と合わせて出力装置７に出力する。出力装置７の画面では、前記上水道管上に前記水漏れ音で特定された個所が重畳されて表示される。この場合、センサ装置５に高分解能の水漏れ音識別機能を有していると、傷の幅や直径、あるいは傷長手方向端部の傷形状等の詳細情報が表示されることになる。この傷情報はサーバ５５に送信され、改修工事着手に際する貴重な情報となり、また現場５０において実際の改修工事とを出力装置７上で重畳することにより、センサ装置５の性能の検証や調査作業の検証を行うことができるという効果がある。

実施の形態３．
次に、実施の形態３について説明する。
前述した実施の形態１は不可視物として地中に埋設物５１ａである上水道管の例について示した。この実施の形態３は、図１に示すようにマンション等鉄筋コンクリート製の壁内構造物５１ｂ発生した図示省略したコンクリートの割れや、鉄筋の損傷等の不可視物の位置の特定や形状の特定を行うものである。端末１００の構成および動作は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
このような実施の形態３による端末１００は、経年変化の生じた鉄筋コンクリート製の諸建設物の予防保全等に適用可能であるという効果を奏する。

実施の形態４．
この実施の形態４は、前述した実施の形態１〜３による端末１００を用いた埋設された上水道管や鉄筋コンクリート製建物等の不可視物設備５１の点検方法である。
実施の形態１、２で述べた端末１００によって特定された不可視物設備５１は地面の掘削を必要とせずに上水道管の位置、形状を特定可能であり、この情報を基にする工事で住宅街の公道の通行止め期間の短縮、騒音発生量やその期間の短縮、ひいては工事費用の低減化が可能となる。また実施の形態３に述べた鉄筋コンクリート製建物の老朽化を容易にかつ短時間に設備点検ができるという効果がある。さらに高層の建物でユーザが常時監視できない個所での改修工事や、急な傾斜地でユーザが立ち入れない場所等の改修工事において、図３に示すように重機１０のアーム等に位置情報取得センサ９を設け、この位置情報取得センサ９が取得する位置情報をセンサ情報分析装置６で分析すると建物内の工事対象外の設備の破損等を防止や、ユーザが立ち入れない個所でも安全に作業できる。

尚、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ カメラ装置、２ 位置情報取得装置、３ 姿勢情報取得装置、
４ データ通信装置、５ センサ装置、６ センサ情報分析装置、７ 出力装置、
８ 通信回線、５０ 現場、５１ 不可視物設備、５１ａ 埋設物、
５１ｂ 壁内構造物、５５ サーバ、１００ 携帯用端末装置。

Claims (6)

1. カメラ装置と、位置情報取得装置、姿勢情報取得装置、データ通信装置、センサ装置、センサ情報分析装置および出力装置が設けられた不可視物設備の位置を特定する携帯用端末装置において、
   前記携帯用端末装置は前記不可視物設備を検索する現場に配置されており、前記センサ装置は、前記不可視物設備の上部空間を移動して前記不可視物設備を検索するための検索信号を出力するとともに、反射信号を受信して前記センサ情報分析装置に送信し、前記センサ情報分析装置は、前記反射信号のレベルが所定のしきい値を越えた場合に前記不可視物設備の位置を特定するとともに、前記特定された不可視物設備の位置情報は、前記出力装置に出力されて、前記出力装置の画面に表示され、
   前記カメラ装置は前記特定された前記不可視物設備の存在する現場を認定できる情報および前記不可視物設備が自体を覆う物体が除去されて可視化された状態の情報を撮影するとともに、該カメラ装置の撮影する方角や姿勢情報を前記姿勢情報取得装置が取得し、さらに前記位置情報取得装置は前記現場の位置の緯度、経度情報を取得し、前記カメラ装置の撮影情報、前記姿勢情報取得装置の姿勢情報および前記位置情報取得装置の位置情報は前記データ通信装置を介し、外部に設けられたサーバに通信回線によって送信されることを特徴とする携帯用端末装置。
2. 前記携帯用端末装置が前記不可視物設備を検索するために配置される現場は、前記サーバに予め格納されている前記不可視物設備の位置情報が前記出力装置の画面に表示されており、この位置情報と前記携帯用端末装置に設けられた前記位置情報取得装置から出力され、前記出力装置に表示される前記携帯用端末装置の現在時点位置とが合致した場所であることを特徴とする請求項１に記載の携帯用端末装置。
3. 前記不可視物設備の位置の特定は、前記センサ情報分析装置に備えられたナビゲーション機能が動作して、前記所定のしきい値を越える場所に前記携帯用端末装置が誘導されて移動してなされることを特徴とする請求項１に記載の携帯用端末装置。
4. 前記センサ装置にはノイズキャンセル機能付センサが備えられており、前記不可視物設備の位置が特定されると前記ノイズキャンセル機能付センサは、前記不可視物設備の内部の流体が該不可視物設備から漏洩することによって発する音波を取得して前記センサ情報分析装置に送信し、該センサ情報分析装置によって前記不可視物設備に生じた傷と判別し、この傷が存在する個所の情報を前記出力装置の画面に重畳して表示することを特徴とする請求項１に記載の携帯用端末装置。
5. 前記出力装置の画面には、前記不可視物設備自体を覆う物体が除去されて可視化された状態の情報と、前記サーバに格納されている同じ特定位置での過去時点で前記カメラ装置によって取得された可視化された状態での情報とが重畳して表示されることを特徴とする請求項１に記載の携帯用端末装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の携帯用端末装置を用いて、不可視物設備の位置を特定することを特徴とする不可視物設備の位置特定方法。

Images