JP5964381B2 - 落水事故監視方法および落水事故監視システム - Google Patents

Description

本発明は、水上および／または近傍（水中、海、港湾、防波堤近傍、河川、湖、プール等を、本明細書において、以下、単に水上と記載する）において、仕事あるいは遊びを行っている間に、水中に落ちた場合、いち早く、当該者の氏名および落ちた位置を知ることができる落水事故監視方法および落水事故監視システムに関するものである。

水上および／またはその近傍において、特に、悪天候または夜間等において、作業船上、作業現場、あるいは岸壁近傍の作業等における作業、河川、海、沼、または田畑等の見回り、釣り（釣り船）、舟遊（屋形船）等を行っている者（本明細書において、以下、単に人と記載する）は、常に、転落事故に合うか、あるいは巻き込まれる危険がある。しかし、前記人は、ライフジャケット等の救命具を着ていることが多いが、水中で事故を起こした場合、直ちに、事故の発生、その位置、および人等の氏名を迅速に知ることが困難であった。

たとえば、特開２００７−２６３３１号公報に記載されている溺れ監視システムは、遊泳者に加速度センサーまたは角速度センサを付けておき、遊泳者が一定時間運動を行わない場合、これを検知し、溺れたことを警報として知らせるシステムである。

特開２００７−２６３３１号公報

前記特開２００７−２６３３１号公報において、遊泳者は、加速度センサまたは角速度センサからなる運動検出部が一定時間運動を停止した場合、溺れたこととして、警報を発するようになっている。しかし、前記公報に記載されている溺れ監視システムは、加速度センサまたは角速度センサを使用して、遊泳者の運動状態が無くなりつつあることを検出しているため、警報を発するまでに時間がかかるだけでなく、誤報を伴うという問題があった。

また、前記公報の発明は、加速度センサまたは角速度センサを使用しているため、遊泳者が海中で単に浮かび、比較的長い間休んでいる場合、誤報を発信する可能性があり、あるいは溺れる前で、もがいている間が長い場合、その間中、警報を発することができない。さらに、前記公報の発明は、事故のあったことを検知した後、通信機によって管理者側に伝える必要があるが、事故者の氏名まで判別することができなかった。

また、従来の水中監視装置は、航空機器、水中機器、あるいはダイバー（人）に発振器が装着されている。前記発振器は、一般的に防水性であり、着水後に音を発生するようになっていた。前記音波を受信する受信器は、一般的に指向性を持ており、使用者または探索者が受信したい方向に試行錯誤の予測（手さぐりで）を行うことによって、捜索が行われていた。前記水中監視装置は、前記発振器からの音波が最も大きく聞こえる方向で、前記受信機に付いている方位磁石の指す方向を読み取ることで対象者の方角が判り、受信している音の強さで距離が判るようになっていた。

しかし、前記水中監視装置は、着水後も追跡が可能であるが、受信器に指向性があるため、落水者を自動的に検知することができず、また、方向の読み取りに時間がかり、それだけ落水の発覚が遅れるという問題があった。特に、前記水中監視装置は、方向の検出が機器を扱う者の感覚に左右されるため、発覚が遅れるという問題があった。前記落水者が複数の場合、発信器の音波の周波数が共通であるため、複数の対象者を区別することが困難であるだけでなく、夜間において、対象者を発見することが困難であった。

さらに、前記水中監視装置は、前記対象者の落水後の追跡が可能である一方、発振器が浮上すると、音波が受信器側に伝わって来ないため、発見確率を著しく低下させていた。前記対象者は、前記発見確率を上げてもらうために、救助されるまで、浮上せずに水に浸かって、音波が届き易い状態にした状態で待機する必要があった。

さらに、電波式水中監視装置は、たとえば、船上作業者に装着されている。前記電波式水中監視装置は、常時通信を行い、前記通信が途絶えた際に、受信器が自動的に作動して、警報を発することにより、前記船上作業者の落水を知らせる。また、前記電波式水中監視装置は、落水時に、発振器から緊急電波を送信することで、落水のあったことを知らせることができる。前記電波式水中監視装置は、電波を使用することで、ＩＤによる識別を可能にできるため、複数の対象者を同時に管理することができる。

しかし、前記電波式水中監視装置は、前記発振器に耐水圧がないため、完全に水没すると破壊されてしまうという問題があった。また、前記電波式水中監視装置は、発振器あるいは受信器が金属製の物体等で遮蔽された場合、電波が途切れ、警報を発することが不可能になってしまう。さらに、前記電波式水中監視装置は、落水警報の即時性はあるが、落水を感知する機能のみであり、方角あるいは落水後の追跡が困難であるため、落水から時間が経過すればするほど、発見確率が低下するだけでなく、夜間等の暗所における対象者の発見が困難であった。

以上のような課題を解決するために、本発明は、人に付けられた警報発生装置からの光および音（音響デジタル信号）を検知した際に、夜間および昼間にかかわらず、事故のあったこと、その場所、および氏名を直ちに管理者側に知らせることができる落水事故監視方法および落水事故監視システムを提供することを目的とする。

本発明は、音響デジタル信号と光を発生することができ、防水性で着水時に起動することができる落水事故監視方法および落水事故監視システムを提供することを目的とする。さらに、本発明の受信器は、船上局と３つの直交する音波受信素子を持っており、発振器から音を受信して、事故の方位および方角（本発明における「方位」は、水平面上の角度、「方角」は、水面の深さ方向の角度をいう）を計算し、「発振器のＩＤ」と「音の強さ」と合わせて船上局に表示することができる落水事故監視方法および落水事故監視システムを提供することを目的とする。また、本発明の受信器は、各音波受信素子が指向性を持たず、事故の方位および方角から音響デジタル信号を受信することができる落水事故監視方法および落水事故監視システムを提供することを目的とする。

（第１発明）
第１発明の落水事故監視方法は、人が水中に落下したことを音響デジタル信号を用いて管理者側に伝えることにより、事故の発生、事故の方位および方角、事故者名を知らせることができるものであり、前記人が水に浸かることにより音波発信器の電源が投入され、前記電源の投入によって、前記音波発信器から音響デジタル信号を発生し、前記管理者側の水中に設けられている防磁性方位磁石を中心にして、互いの角度が直交するように配置された３つの音波受信素子によって、前記音響デジタル信号を検出し、前記検出された音響デジタル信号によって、事故の発生、事故の方位および方角、事故者名を解析することができることを特徴とする。

（第２発明）
第２発明の落水事故監視方法は、人が水中に落下したことを光および音響デジタル信号を用いて管理者側に伝えることにより、事故の発生、事故の方位および方角、事故者名を知らせることができるものであり、前記人が水に浸かることにより音波発信器およびＬＥＤの電源が投入され、前記電源の投入によって、前記音波発信器から音響デジタル信号およびＬＥＤの光信号を発生し、前記管理者側の水中に設けられている防磁性方位磁石を中心にして、互いの角度が直交するように配置された３つの音波受信素子によって、前記音響デジタル信号を検出し、前記検出された音響デジタル信号および光信号によって、事故の発生、事故の方位および方角、事故者名を解析することができることを特徴とする。

（第３発明）
第３発明の落水事故監視方法において、前記防磁性方位磁石は、前記３つの音波受信素子が互いに直交する座標軸の交点上にあることを特徴とする。

（第４発明）
第４発明の落水事故監視方法において、人が水中に落下したことを光および音響デジタル信号を用いて管理者側に伝えることにより、事故の発生、事故の方位および方角、事故者名を知らせることができるものであり、前記事故者名は、音響デジタル信号からなる独自のコードによって前記管理者側に予め登録されていることを特徴とする。

（第５発明）
第５発明の落水事故監視システムは、人が水中に落下したことを音響デジタル信号を用いて管理者側に伝えることにより、事故の発生、事故の方位および方角、事故者名を知らせることができるものであり、前記人に取り付けられているスイッチが水に浸かることにより投入される電源装置と、前記電源装置の投入によって、音響デジタル信号を発生して、前記管理者側に情報を伝達することができる警報発生装置と、前記管理者側の水中に設けられており、防磁性方位磁石を中心にして、互いの角度が直角となるように配置された３つの音波受信素子によって、前記音響デジタル信号の音源の方位および方角を検出する情報解析装置を備えた監視管理局と、から構成されていることを特徴とする。
ことができることを特徴とする。

（第６発明）
第６発明の落水事故監視システムにおいて、前記監視管理局は、水平面における方位および深さ方向の方角を前記音波受信素子によって受信した信号から計算処理によって方位および方角を算出し、事故者の位置を特定することを特徴とする。

（第７発明）
第７発明における落水事故監視システムにおいて、前記防磁性方位磁石と音波受信素子とは、防水ケーブルによって互いに結線されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載された落水事故監視システム。

本発明によれば、簡単な装置によって、夜間および昼間の間の水中事故を管理者側で直ちに検知することができる。

本発明によれば、人に取り付けられたスイッチが水によって短絡するという簡単な装置によって、音響デジタル信号の発信とＬＥＤの発光を同時に開始することができる一方通行の通信が可能で、しかも、迅速に管理者側に情報を伝達することが可能になった。

本発明によれば、管理者側において、受信器は、音波受信素子を船の下に金具で固定するか、または海岸等の近傍に設置することで、音波受信素子が防磁性方位磁石と接続されているため、これが基準として発振器の方位および方角を計算することができる。前記音波受信素子部は、全方位性の３つの音波受信素子を防磁性方位磁石を中心にして、直交させることで、方位および方角の計算が可能になる。

本発明によれば、音波受信素子と防磁性方位磁石は、防水ケーブルで結線されており、音波受信素子部で発信器からの音響デジタル信号を検出すると、自動的に監視管理局が方位および方角、発振器のＩＤ、音波の強さを直ぐに表示し、複数の発振器からの音響デジタル信号も同時に管理することが可能になった。

本発明によれば、港湾等の作業者あるいは観光船等に乗って舟遊びをしている者の管理者は、事故の発生をいち早く知り、迅速な対策を容易に立てることができるようになった。

本発明によれば、港湾等の作業者あるいは観光船等に乗って舟遊びをしている者の管理者は、落水と同時にスイッチが入るため、前記人のいる場所の方位および方角を直ちに、しかも、自動的に特定すると同時に、その後、前記人を追跡することができる。

本発明によれば、音響デジタル信号を発生する発振器と光を発生するＬＥＤが一体化されているため、夜間における人の転落事故が起こったことを発見するのが容易にできる。

本発明によれば、事故者が海面に浮上して、音波が受信器に伝わらない場合であっても、ＬＥＤの光で視覚的に発見することが可能である。

図１は本発明の実施例で、人に付けられた音響デジタル信号および光を発生させる警報発生装置の一例を説明するための概略図である。 図２は本発明の実施例で、音響デジタル信号を検出する音波検出装置と監視管理局の例を説明するための概略図である。 図３は本発明における３つの音波受信素子と防磁性方位磁石の配置を説明するための図である。 図４は本発明を実施した場合の一例を説明するための全体図である。 図５は本発明の原理を簡単にして平面で説明するために、２つの音波信号を時間差をもって受信した例を示している。 図６は本発明の原理を簡単にして平面のみで説明した図である。

（第１発明）
第１発明の落水事故監視方法は、海、港湾、防波堤近傍、河川、湖、防災関連の作業を行っている者、あるいは船等に乗っている者（仕事および／または観光）、（本明細書において、以下、単に人と記載する）が水中に落下したことを音響デジタル信号によって、管理者側に伝え、いち早く対策を立てることができるものである。

たとえば、人のライフジャケット、足首、あるいは手首等に本発明の警報発生装置が取り付けられている。前記警報発生装置は、前記人が水中に落下した際に、これを検知して、検知信号として管理者側に送信することができる。前記管理者側は、前記検知信号により、事故の発生、事故の方位および方角（本発明における「方位」は、水平面上の角度、「方角」は、水面の深さ方向の角度をいう）、事故者名をいち早く知ることができ、緊急の対策、たとえば、救助を行うことができる。

前記人のライフジャケット等に取り付けられている警報発生装置は、水に浸かることにより、スイッチの接点が短絡して、電源が投入される。前記警報発生装置は、前記スイッチが投入されることにより、音響デジタル信号を発生し、事故の発生、事故の方位および方角、事故者名を前記管理者側に伝えることができる。

（第２発明）
第２発明の落水事故監視方法は、前記警報発生装置が簡単な装置であるにもかかわらず、また、夜間等においても、通信手段が音および光であるため、所定の距離範囲に予め決められた情報を迅速に伝達することができる。光の点滅は、夜間において、事故者の近傍における位置を早く把握することが容易にできる。前記音響デジタル信号は、コード化することにより、比較的多数の情報を管理者側に即座に伝達し、事故の発生、事故の方位および方角、事故者名等を知らせることができる。

前記管理者側の音波受信素子は、水中において、３つが互いに直交する座標軸上に設けられているため、方位および方角を正確に知ることができる。前記管理者側は、前記警報発生装置から発する音および光によって、事故が発生したこと、事故者の氏名、および事故の発生した方位および方角を知ることができる。特に、ＬＥＤの発生する光は、夜間において、音響デジタル信号による解析だけでは十分でない場合が多いため、音響デジタル信号と光の両者を併用することが望ましい。

（第３発明）
第３発明において、事故の発生した方位および方角は、管理者側に設けられた中心位置に防磁性方位磁石があり、音響デジタル信号を受信する３つの音波受信素子が互いに直交する座軸の交点上に設けられている。前記防磁性方位磁石は、水中における基準位置を決めるためのものである。前記基準位置と直交する位置に設けられた３つの音波受信素子は、前記基準位置の方位および方角を決定することができる。

（第４発明）
第４発明の落水事故監視方法は、人が水中に落下したことを音響デジタル信号により、事故者名が識別できる。管理者側は、防磁性方位磁石と、それぞれの角度が直交するように配置された３つの音波受信素子とによって、前記人が落下した方位および方角をコンピュータ等により決めることができる。また、前記音響デジタル信号は、予め登録された人の氏名等を予め決められた独自のコードによって判別することができる。

（第５発明）
第５発明の落水事故監視システムは、人から警報を発生する警報発生装置と、前記警報発生装置からの信号を受ける音波検出装置と、前記音波を解析する監視管理局とから構成されている。警報発生装置において、人が水中に落下した際に、人に取り付けられていたスイッチは、水に浸かることにより投入され、警報を管理者側に伝達する。警報を管理する監視管理局における情報解析装置は、管理者側に設けられた防磁性方位磁石を中心にして互いに直角に設けられた３つの音波受信素子からなる音波検出装置によって、前記音響デジタル信号の方位および方角を検出し、解析することができる。前記３つの音波受信素子は、防磁性方位磁石の中心にあるため、水中にあっても、正確な方位および方角を得ることができる。

（第６発明）
前記監視管理局における情報解析装置は、方位および方角を防磁性方位磁石を中心にして互いに直角に設けられた３つの前記音波受信素子によって受信した信号を基にして、事故者の位置および落下した人の氏名を特定することができる。

（第７発明）
前記音波検出装置は、防磁性方位磁石が防水ケーブルを介して３つの音波受信素子と互いに直交するように配置されている。また、前記３つの音波受信素子は、それぞれが防磁性方位磁石と防水ケーブルによって結線されているため、水中による互いの変動に影響がないような配置になっている。

図１は本発明の実施例で、人に付けられた音響デジタル信号および光を発生させる警報発生装置の一例を説明するための概略図である。図２は本発明の実施例で、音響デジタル信号を検出する音波検出装置と監視管理局の例を説明するための概略図である。図３は３つの音波受信素子と監視管理局の配置を説明するための図である。図１において、本発明の警報発生装置１１は、たとえば、電源１１１と、電源スイッチ１１２と、ＬＥＤ制御回路および音波発信制御回路１１３と、音波発信器１１４と、ＬＥＤ１１５とから構成されている。前記ＬＥＤ制御回路および音波発信制御回路１１３は、必要に応じて、設定変更回路１１６を備えている。

前記警報発生装置１１における前記電源スイッチ１１２は、人の救命ジャケットまたは腕、足等に取り付けられている。前記警報発生装置１１を取り付けた人は、水中に入った場合、前記電源スイッチ１１２の接点が水に浸かり、ショート状態となって、スイッチが入るような構造になっている。前記電源１１１の投入により、ＬＥＤ制御回路および音波発信制御回路１１３は、動作を開始し、音波発信器１１４から音響デジタル信号を発信する。同様に、ＬＥＤ１１５が点灯する。前記ＬＥＤ制御回路および音波発信制御回路１１３は、設定変更回路１１６によって、設定を変更することが可能な構造となっている。

図２における音波検出装置２１は、図示のように、防磁性方位磁石２１４を座標の中心点に置き、それぞれが直角となるように音波受信素子１、音波受信素子２、音波受信素子３が接続されている。前記３つの音波受信素子１〜３は、前記防磁性方位磁石２１４が基準となって、互いの角度を直角に保持するように配置されている。また、前記防磁性方位磁石２１４は、防水ケーブル１５によって、各音波受信素子１〜３に接続されている。

前記配置の音波検出装置２１は、防磁性方位磁石２１４の中心にそれぞれが直角となるように接続されているため、水中において、正確な方位および方角を知ることができる。本明細書において、方位は、水平面上の角度で、方角は、水面の深さ方向の角度であるは定義する。監視管理局２２は、電源回路２２１と、音波信号処理回路２２２と、情報解析装置（ＰＣ）２２３と、表示回路２２４と、光検出装置２２５とから少なくとも構成されている。

図３は本発明における３つの音波受信素子と防磁性方位磁石の配置を説明するための図である。前記音波信号処理回路２２２は、前記３つの音波受信素子によって受信する方位および方角の音響デジタル信号を処理することができる。前記音響デジタル信号を受信する３つの音波受信素子は、図３に示されているように、防磁性方位磁石２２を中心に配置し、互いの角度が９０となるように配置されている。そして、前記防磁性方位磁石２１４と、３つの音波受信素子は、互いに防水ケーブルによって接続されている。

前記音波信号の処理は、通常の音響デジタル信号を処理する場合と同じであり、たとえば、パースナルコンピュータ（ＰＣ）から少なくとも構成されている情報解析装置２２３によって解析される。前記情報解析装置２２３は、受信した３つの音響デジタル信号を解析することにより、音波信号の発生した水平方向の方位および深さ方向の方角を計算処理して落水した人の位置を迅速かつ正確に知ることができる。

図４は本発明を実施した場合の一例を説明するための全体図である。図４において、監視管理局２２は、たとえば、船１４上に設けられている。前記船１４は、舷側の下方水中に防磁性方位磁石２１４が取り付けられている。音波受信素子１〜音波受信素子３は、図示（図３または図４）のように、前記防磁性方位磁石２１４が中心にあり、互いに直角となるように設けられている。

また、前記監視管理局２２は、前記防磁性方位磁石２１４とおよび光検出装置２２５と機械的に接続されている。光検出装置２２５は、人に取り付けられているＬＥＤ１１５によって、暗闇の水中であっても、容易に見つけることができる。この場合、必要に応じて、前記監視管理局２２の光を一時的に弱めるか、あるいは消灯することにより、前記音波受信素子と相まって迅速かつ容易に人を発見することができる。

図５は本発明の原理を簡単にして平面で説明するために、２つの音波信号を時間差をもって受信した例を示している。図５において、音波受信信号は、２つの音波受信素子１および音波受信素子２によって、Ｍ１およびＭ２として監視管理局２２で受信されるとともに、音波信号処理回路２２２によって処理される。前記２つの音波受信素子によって受信された音響デジタル信号は、各コード毎に相関処理が行われ、到達時間差が精密に計測される。また、前記到達時間差は、音源の方位を正確に判断することができる。

図６は本発明の原理を簡単にして平面における距離の計算を説明する図である。図６において、音波受信素子１および音波受信素子２は、距離Ｌを有するものとする。音源からの音波は、到達角度θをもって、それぞれ音波受信素子１および音波受信素子２によってそれぞれ受信される。警報発生装置１１からの音響デジタル信号は、到達角度θと到達時間差δＴによって距離が計算される。
δＴ×音速（Ｃ）＝距離（Ｌ）×cos θ
θ＝arccos( δＴ×Ｃ／Ｌ）
として計算できる。

前記演算は、説明を容易にするために、水平面の方位だけであるが、同様な計算処理により、深さ方向の方角を計算することができる。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。本発明の警報発生装置、音波検出装置、および監視管理局等は、公知の通信工学および音響工学技術から構成されるもので、特許請求の範囲を逸脱しない限り変形することが可能である。また、音波発信器から発信された音響デジタル信号を３つの音波受信素子によって受信し、これらに対して相関処理を行う演算は、公知の手段によって達成できるものである。

１１・・・・警報発生装置
１１１・・・電源
１１２・・・電源スイッチ
１１３・・・ＬＥＤ制御回路および音波発信制御回路
１１４・・・音波発信器
１１５・・・ＬＥＤ
１１６・・・設定変更回路
１２・・・・落水者
１３・・・水中
１４・・・船（監視管理局）
１５・・・防水ケーブル
２１・・・・音波検出装置
２１１・・・音波受信素子１
２１２・・・音波受信素子２
２１３・・・音波受信素子３
２１４・・・防磁性方位磁石
２２・・・・監視管理局
２２１・・・電源回路
２２２・・・音波処理処理回路
２２３・・・情報解析装置（ＰＣ）
２２４・・・表示回路
２２５・・・光検出装置

Claims (7)

1. 人が水中に落下したことを音響デジタル信号を用いて管理者側に伝えることにより、事故の発生、事故の方位および方角、事故者名を知らせることができる落水事故監視方法において、
   前記人が水に浸かることにより音波発信器の電源が投入され、
   前記電源の投入によって、前記音波発信器から音響デジタル信号を発生し、
   前記管理者側の水中に設けられている防磁性方位磁石を中心にして、互いの角度が直交するように配置された３つの音波受信素子によって、前記音響デジタル信号を検出し、
   前記検出された音響デジタル信号によって、事故の発生、事故の方位および方角、事故者名を解析することができることを特徴とする落水事故監視方法。
2. 人が水中に落下したことを光および音響デジタル信号を用いて管理者側に伝えることにより、事故の発生、事故の方位および方角、事故者名を知らせることができる落水事故監視方法において、
   前記人が水に浸かることにより音波発信器およびＬＥＤの電源が投入され、
   前記電源の投入によって、前記音波発信器から音響デジタル信号およびＬＥＤの光信号を発生し、
   前記管理者側の水中に設けられている防磁性方位磁石を中心にして、互いの角度が直交するように配置された３つの音波受信素子によって、前記音響デジタル信号を検出し、
   前記検出された音響デジタル信号および光信号によって、事故の発生、事故の方位および方角、事故者名を解析することができることを特徴とする落水事故監視方法。
3. 前記防磁性方位磁石は、前記３つの音波受信素子が互いに直交する座標軸の交点上にあることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された落水事故監視方法。
4. 人が水中に落下したことを光および音響デジタル信号を用いて管理者側に伝えることにより、事故の発生、事故の方位および方角、事故者名を知らせることができる落水事故監視方法において、
   前記事故者名は、音響デジタル信号からなる独自のコードによって前記管理者側に予め登録されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載された落水事故監視方法。
5. 人が水中に落下したことを音響デジタル信号を用いて管理者側に伝えることにより、事故の発生、事故の方位および方角、事故者名を知らせることができる落水事故監視システムにおいて、
   前記人に取り付けられているスイッチが水に浸かることにより投入される電源装置と、
   前記電源装置の投入によって、音響デジタル信号を発生して、前記管理者側に情報を伝達することができる警報発生装置と、
   前記管理者側の水中に設けられており、防磁性方位磁石を中心にして、互いの角度が直角となるように配置された３つの音波受信素子によって、前記音響デジタル信号の音源の方位および方角を検出する情報解析装置を備えた監視管理局と、
   から構成されていることを特徴とする落水事故監視システム。
6. 前記監視管理局は、水平面における方位および深さ方向の方角を前記音波受信素子によって受信した信号から計算処理によって方位および方角を算出し、事故者の位置を特定することを特徴とする請求項５に記載された落水事故監視システム。
7. 前記防磁性方位磁石と音波受信素子とは、防水ケーブルによって互いに結線されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載された落水事故監視システム。