JP6532255B2 - 機器の遠隔制御システム - Google Patents

Description

本発明は、高所など作業者が容易に近づくことができない現場に搬入した機器の遠隔制御システムに関する。

高所かつ、人体に悪影響を及ぼす環境など人が容易に立ち入れない作業現場において、各種測定器やビデオカメラを用いて内部状況を把握する作業がある。このときウィンチなどの巻上機を用いて測定器やビデオカメラを吊り上げて作業現場における高さ調整などの作業が必要不可欠となる。従来の巻上機を用いた吊搬機器は、有線により制御操作するものが多く、作業員が吊搬機器の近くで吊荷を目視しながらリモコンを用いて制御操作しなければならない。また、無線を用いた吊搬機器も存在するが、規則等で目視で吊荷の状況を確認しながら作業を行う必要があるため、操作範囲は極めて限定的となっていた。

一方、遠隔地から機器を制御操作する技術として、特許文献１に開示の機器制御装置は、遠隔地からリモコンを用いてネットワーク経由で映像記録再生機器などの機器制御装置の制御操作を可能としている。

また、特許文献２に開示のアナログ信号入出力システムは、入力端末で音声信号のアナログ信号をデジタル変換し、ネットワーク経由でホストコンピュータへ出力している。そして、ホストコンピュータで発生したデジタル信号を、ネットワークを介して出力端末に出力して、出力端末でアナログ変換して出力している。

特開２００５−２０４６３号公報 国際公開第ＷＯ２００５／０５０９４４号

しかしながら、特許文献１のアナログ信号は、映像信号を対象とするものであり、特許文献２は、音声信号に関するアナログ信号の制御を行うものである。特許文献１，２は、ネットワーク経由で、巻上機などの動的機器を安全に操作するための遠隔制御システムを開示するものではない。

遠隔による制御操作が必要な場面において、従来のアナログ信号を用いた制御操作で機械的動作を可能とする機器を無線化した際、通信に何らかの不具合を生じて、受信側機器の信号が自己保持される構造では、入力された信号が実行されたままの状態となり、二次災害の危険性を誘発するおそれがある。
現状の技術では映像通信や音声信号など、通信に不具合があって通信が不通となっても危険性を伴わない映像又は音声機器でしか適用されていない。

上記従来技術の問題点に鑑み、本発明は、アナログ信号を用いた制御操作で機械的動作を可能とする機器に対して、安全かつ遠隔の制御操作が可能な機器の遠隔制御システムを提供することを目的としている。

上記の課題を解決するための第１の手段として、アナログ信号を用いた制御操作により機械的動作を可能とする機器を有する受信側機器と、前記受信側機器とネットワークを介して接続し、前記アナログ信号をネットワーク信号に変換して前記受信側機器へ送信可能な送信側機器と、を備えた機器の遠隔制御システムにおいて、前記受信側機器は、前記ネットワーク信号を前記アナログ信号に変換するＤＡ変換機器と、前記機器の作業対象物を撮影する撮影部と、前記ネットワークの接続状態を監視する信号確認機器を有し、前記送信側機器は、前記撮影部の映像を表示する画像表示部を有し、前記信号確認機器は、前記ネットワークが切断あるいは遅延したときに、前記機器の停止信号を出力することを特徴とする機器の遠隔制御システムを提供することにある。

上記の課題を解決するための第２の手段として、前記第１の手段において、前記機器は、巻上機であることを特徴とする機器の遠隔制御システムを提供することにある。

上記の課題を解決するための第３の手段として、前記第２の手段において、前記ネットワーク信号を出力する時間間隔を前記巻上機の動作スピードに応じて設定することを特徴とする機器の遠隔制御システムを提供することにある。

上記構成による本発明によれば、アナログ信号を用いた制御操作で機械的動作を可能とする巻上機などの機器において、ネットワーク環境が整った場所であれば、安全かつ容易に遠隔操作を行うことができる。
また、ネットワークを介した通信のやりとりを行うことにより、ネットワークにアクセスすることが可能であれば、従来技術と比べて通信距離を格段に伸ばすことができる。

また、撮影部で撮影した作業対象物の映像を送信側機器で表示させることにより、現場から遠く離れた箇所であっても遠隔操作を実現できる。
さらに、ネッワーク信号の接続状況の監視を行うことにより、万が一通信環境に不具合があったときでも、受信側機器の電源を遮断して、不通時前の制御操作が実行され続けた機器による誤動作などの２次災害を確実に防止することができる。

また、信号確認のネットワーク信号の時間間隔を巻上機の動作スピードに応じて変えることにより、例えば、時間間隔が短すぎる場合にネットワークの状況によっては頻繁に機器が停止してしまうことを防止できる。

本発明の機器の遠隔制御システムの構成概略を示す図である。 ＤＡ変換機器の構成図である。 信号確認機器の構成図である。 ＡＤ変換機器の構成図である。 本発明の機器の遠隔制御システムの説明図である。 撮影部の処理フロー図である。 送信側機器の処理フロー図である。 受信側機器の処理フロー図である。 信号確認機器の処理フロー図である。 信号確認機器による信号確認のネットワーク信号を時系列に示した図である。

本発明の機器の遠隔制御システムの実施形態を添付の図面を参照しながら、以下詳細に説明する。

図１は、本発明の機器の遠隔制御システムの構成概略を示す図である。図示のように、本発明の機器の遠隔制御システム１０は、受信側機器２０と、送信側機器４０を主な基本構成としている。
なお、本実施形態で用いるネットワーク１２とは、ＴＣＰ／ＩＰを使用したインターネット、有線または無線によるＬＡＮなどを対象とするものである。

［受信側機器２０］
受信側機器２０は、機器２２と、ＤＡ変換機器２４と、ネットワーク分配器２６と、無線通信機器２８と、撮影部３０と、信号確認機器３２を主な基本構成としている。

機器２２は、通常、リモコンと有線で直接的に接続してアナログ信号を用いた制御操作により機械的動作を可能とするものであるが、本実施形態の機器２２は、前述のリモコンとネットワーク１２を介して分離した構成である。本実施形態の機器２２は、前述の機械的動作を可能とするものであれば良く、一例としてウィンチなどの巻上機を適用対象としている。
また、本実施形態の機器２２の機械的動作とは、例えば、モーターの回転運動や、ピストンの往復運動など種々の力学的な運動を伴うものである。

図２はＤＡ変換機器の構成図である。図示のようにＤＡ変換機器２４は、通信部２４ａと、電源入力部２４ｂと、ＤＡ変換部２４ｃと、接点２４ｄと、接点出力部２４ｅを主な基本構成としている。通信部２４ａは、ネットワーク信号を受信するものである。電源入力部２４ｂは、電源（不図示）との接続箇所であり電力が入力されるものである。
ＤＡ変換部２４ｃは、通信部２４ａからのネットワーク信号（デジタル信号）をアナログ信号に変換するものである。アナログ信号は接点２４ｄへ入力されて、接点出力部２４ｅから機器２２へ出力される。

上記構成によるＤＡ変換機器２４は、後述する送信側機器４０からネットワークを介して送信されたネットワーク信号をアナログ信号に変換し、機器２２と電気的に接続してアナログ信号を用いた制御操作を入力可能に構成している。またＤＡ変換機器２４は、機器２２と電気的に接続して電力を供給可能に構成している。電源入力部２４ｂによる電源の供給又は遮断によって機器２２を可動又は停止させることができる。

ネットワーク分配器２６は、ＤＡ変換機器２４と、無線通信機器２８と、撮影部３０と、信号確認機器３２と電気的に接続するハブである。

無線通信機器２８は、ネットワーク１２を介してネットワーク信号を送信側機器４０へ送信、又はネットワーク１２を介して送信側機器４０からのネットワーク信号を受信するものである。

撮影部３０は、機器２２の作業対象物を撮影するカメラである。例えば、巻上機の場合、ワイヤーで吊り下げられた吊荷の巻き上げ又は巻き下げの様子を撮影している。撮影部３０は、ネットワーク分配器２６と電気的に接続し、撮影データを入力可能に構成している。なお、撮影部３０は、パン・チルト・ズームなどを行い、作業者の望む画像を所得可能な構成にすることもできる。

図３は信号確認機器の構成図である。信号確認機器３２は、受信側機器２０と送信側機器４０の間のネットワーク信号の接続状態を監視するものである。信号確認機器３２は、通信部３２ａと、電源入力部３２ｂと、通信判定部３２ｃと、タイマー３２ｄと、電源スイッチ３２ｅを主な基本構成としている。通信部３２ａは、信号確認のネットワーク信号を受信又は送信するものである。電源入力部３２ｂは、電源（不図示）との接続箇所であり電力が入力されるものである。通信判定部３２ｃは、タイマー３２ｄで設定された所定時間ごとに、ネットワークを介して信号確認のネットワーク信号を通信部３２ａへ出力している。また、送信した信号確認のネットワーク信号に対して送信側機器４０から返信された信号確認のネットワーク信号が通信部３２ａから入力されている。そして通信判定部３２ｃは、あらかじめ設定した時間内で信号確認のネットワーク信号が送受信されたか否かの判定を行っている。また通信判定部３２ｃは、この判定結果に基づいて、設定時間内に信号確認のネットワーク信号の送受信が確認できた場合には、後述する電源スイッチ３２ｅへ電源供給の信号を出力している。一方、設定時間内に信号確認のネットワーク信号の送受信が確認できなかった場合には、後述する電源スイッチ３２ｅへ電源遮断の信号を出力している。

タイマー３２ｄは、前述の信号確認のネットワーク信号の出力間隔を任意の時間に設定変更するものである。本実施形態のタイマー３２ｄは、信号確認のネットワーク信号の出力間隔が、信号確認のネットワーク信号の送受信の確認時間よりも長くなるように設定している。これにより、信号確認のネットワーク信号が複数出力された場合であっても、重複することなく時系列で各送受信を判定することができる。
電源スイッチ３２ｅは、ＤＡ変換機器２４の電源入力部２４ｂのスイッチである。この電源スイッチ３２ｅは、通信判定部３２ｃからの電源供給又は電源遮断の信号に基づきＤＡ変換機器２４の電源入力部２４ｂへ電源供給又は電源遮断の信号を出力するものである。これにより、ＤＡ変換機２４と電気的に接続している機器２２を可動又は停止、換言すると電源の供給又は遮断させることができる。
このような構成の受信側機器２０は、作業者が近づくことができない高所などの作業現場に搬入したり、取り付けたりすることができる。

［送信側機器４０］
送信側機器４０は、遠隔操作機器４２と、ＡＤ変換機器４４と、ネットワーク分配器４６と、画像表示部４８と、無線通信機器５０を主な基本構成としている。
遠隔操作機器４２は、通常、機器２２と有線で接続してアナログ信号を用いた制御操作を入力するものであるが、本実施形態の遠隔操作機器４２は、前述のように機器２２と分離した構成である。本実施形態の遠隔操作機器４２は、ネットワーク１２を介して受信側機器２０の機器２２を制御操作する操作指令をアナログ信号で入力するリモコン（リモートコントローラ）である。本実施形態の遠隔操作機器４２は、機器２２に対してアナログ信号による制御操作するための操作指令を行い、例えば、巻上機のリモコンの場合、ウィンチの巻き上げまたは巻き下げの操作指令をアナログ信号で入力するものである。

図４はＡＤ変換機器の構成図である。図示のようにＡＤ変換機器４４は、通信部４４ａと、電源入力部４４ｂと、ＡＤ変換部４４ｃと、接点４４ｄと、接点入力部４４ｅを主な基本構成としている。接点入力部４４ｅは、遠隔操作機器４２からのアナログ信号が入力される。このアナログ信号は接点４４ｄからＡＤ変換部４４ｃへ入力される。ＡＤ変換部４４ｃは、遠隔操作機器４２からのアナログ信号をネットワーク信号（デジタル信号）に変換するものである。電源入力部４４ｂは、電源（不図示）との接続箇所であり電力が入力されるものである。通信部４４ａは、ネットワーク信号を送信するものである。

ネットワーク分配器４６は、ＡＤ変換機器４４と、画像表示部４８と、無線通信機器５０と電気的に接続するハブである。

画像表示部４８は、前述の撮影部３０で撮影した機器２２の作業対象物の画像を画面に表示するモニタである。このような画像表示部４８により、作業者は、画面を見ながら遠隔操作機器４２で機器２２の操作指令を入力することができる。

無線通信機器５０は、ネットワーク１２を介してネットワーク信号を受信側機器２０へ送信、又はネットワーク１２を介して受信側機器２０からのネットワーク信号を受信するものである。
このような構成の送信側機器４０は、機器２２が設置されている現場から離れた場所（遠隔地）に設置されている。本実施形態の現場と制御操作する場所とは少なくともネットワーク１２が接続されている通信環境が整っていることが必要である。

［作用］
上記構成による本発明の機器の遠隔制御システムの作用について、以下説明する。
図５は本発明の機器の遠隔制御システムの説明図である。図５において、送信側機器４０と受信側機器２０の詳細な構成は一部省略して示している。人が容易に立ち入ることができない建屋６０の内部状況を把握するため、巻上機（機器２２）のワイヤー先端に測定器７０を取り付けて、この巻上機をクレーン８０で建屋６０の天井の開口６２から内部へ搬入して、建屋６０から離れた現場事務所９０から作業者が機器２２を遠隔操作する場合に、本発明の機器の遠隔制御システム１０を用いている。この場合において、受信側機器２０はクレーン８０に吊り上げられている。また、送信側機器４０は現場作業所９０に配置されている。建屋６０と現場作業所９０は、ネットワーク１２の通信環境が整った範囲内にある。

図６は撮影部の作業フロー図である。撮影部３０で機器２２の作業対象物となる測定器７０を撮影する。撮影部３０では撮影した映像が入力されると（ステップ１）、ネットワーク１２の媒体に合わせて複数のデータに分割して各データにＩＰヘッダが付与される（ステップ２）。映像データはネットワーク信号として受信側機器２０のネットワーク分配器２６から無線通信機器２８へ入力される。そして無線通信機器２８からネットワーク１２を介して送信側機器４０の無線通信機器５０へ送信される（ステップ３）。ネットワーク信号が送信側機器４０の無線通信機器５０で受信されると（ステップ４）、ネットワーク分配器４６から画像表示部４８へ出力されて、画像表示部４８の画面上に測定器７０の映像が表示される（ステップ５）。

次に現場作業所９０の作業者は、画像表示部４８に表示されている測定器７０の映像を見ながら、遠隔操作機器４２を用いて機器２２の制御操作を行う。
図７は送信側機器の処理フロー図である。作業者が遠隔操作機器４２により機器２２に対してアナログ信号で制御操作するための操作指令を行う。巻上機のワイヤー先端に接続している測定器７０を建屋６０の内部下方へ搬入する場合、リモコンのウィンチ巻き下げボタンを押下してアナログ信号を入力する。送信側機器４０のＡＤ変換機器４４がアナログ信号を受信すると（ステップ１１）、アナログ信号をネットワーク信号へ変換する（ステップ１２）。ネットワーク信号は、ネットワーク１２の媒体に合わせて複数のデータに分割されて各データにＩＰヘッダが付与される（ステップ１３）。このネットワーク信号は送信側機器４０のネットワーク分配器４６から無線通信機器５０へ入力される。そして無線通信機器５０からネットワーク１２を介して受信側機器２０の無線通信機器２８へ送信される（ステップ１４）。

図８は受信側機器の処理フロー図である。ネットワーク信号が受信側機器２０の無線通信機器２８で受信される（ステップ２１）。ネットワーク信号は受信側機器２０のネットワーク分配器２６からＤＡ変換機器２４へ入力される。そしてＤＡ変換機器２４は各データのＩＰヘッダを削除して（ステップ２２）、ネットワーク信号をアナログ信号へ変換する（ステップ２３）。アナログ信号は、ＤＡ変換機器２４から機器２２へ送信されて（ステップ２４）、巻上機のウィンチ巻き下げが実行されて、測定器７０が建屋６０の内部下方へと搬入される。

前述の送信側機器と受信側機器の間でネットワーク信号が送受信されている間、信号確認機器３２は次のように作用している。
図９は信号確認機器の処理フロー図である。図１０は信号確認機器による信号確認のネットワーク信号を時系列に示した図である。信号確認機器３２から信号確認のネットワーク信号を出力する。信号確認のネットワーク信号は、受信側機器２０のネットワーク分配器２６から無線通信機器２８へ入力される。そして無線通信機器２８からネットワーク１２を介して送信側機器４０の無線通信機器５０へ送信される（ステップ３１）。信号確認のネットワーク信号は、送信側機器４０のネットワーク分配器４６からＡＤ変換機器４４へ入力（受信）される。信号確認機器３２からの信号確認のネットワーク信号は、タイマー３２ｄによるあらかじめ設定された時間毎に出力されている。この設定時間はタイマー３２ｄにより設定変更でき、本実施形態では例えば、３秒毎に出力している。なお、信号確認のネットワーク信号の時間間隔は、巻上機の動作スピードに応じて変えると良い。時間間隔が短すぎる場合、ネットワークの状況によっては頻繁に機器２２の停止が生じてしまうからである。

受信された信号確認のネットワーク信号は、ＡＤ変換器４４から返礼される。信号確認のネットワーク信号は、送信側機器４０のネットワーク分配器４６から無線通信機器５０へ入力される。そして無線通信機器５０からネットワーク１２を介して受信側機器２０の無線通信機器２８へ送信される。信号確認のネットワーク信号は、受信側機器２０のネットワーク分配器２６から信号確認機器３２へ入力されて確認される（ステップ３２）。このステップ３１，３２の作業は、所定時間のうちに行うものであり、本実施形態では例えば０．５秒で行われる。
そして信号確認機器３２は、信号確認のネットワーク信号の送受信による通信可否の判定を行う（ステップ３３）。信号確認のネットワーク信号の送受信が所定時間内に完了していれば、ネットワーク信号受信と判断されて（ステップ３４）、通信判定部３２ｃから電源スイッチ３２ｅを介してＤＡ変換機器２４の電源入力部２４ｂへ電源供給の信号が出力される（ステップ３５）。これにより巻上機の巻き下げが維持される。

一方、前述のステップ３３の判定において、信号確認のネットワーク信号の送受信が所定時間内に完了していなければ、ネットワーク信号の接続状態が切断あるいは遅延と判断されて、通信判定部３２ｃから電源スイッチ３２ｅを介してＤＡ変換機器２４の電源入力部２４ｂへ電源遮断の信号が出力される（ステップ３６）。これにより機器２２の入力信号も停止されて、巻上機の巻き下げが停止する。よって、不通時前の制御操作が実行され続けた機器２２による誤動作などの２次災害を確実に防止することができる。

機器２２の停止後においても、信号確認機器３２から所定間隔で連続的に信号確認のネットワーク信号が出力されている。そして、信号確認のネットワーク信号の送受信による通信可否の判定を行い（ステップ３３）、信号確認のネットワーク信号の送受信が所定時間内に完了していれば、ネットワーク信号受信と判断されて（ステップ３４）、通信判定部３２ｃから電源スイッチ３２ｅを介してＤＡ変換機器２４の電源入力部２４ｂへ電源供給の信号が出力される（ステップ３５）。

このような本発明の機器の遠隔制御システムによれば、アナログ信号を用いた制御操作で機械的動作を可能とする巻上機などの機器において、インターネットなどのネットワーク環境が整った場所であれば、安全かつ容易に遠隔操作を行うことができる。
また、撮影部で撮影した作業対象物の映像を送信側機器で表示させることにより、現場から遠く離れた箇所であっても遠隔操作を実現できる。
さらに、ネッワーク信号の接続状況の監視を行うことにより、万が一通信環境に不具合があったときでも、受信側機器の電源を遮断して、不通時前の制御操作が実行され続けた機器による誤動作などの２次災害を確実に防止することができる。

人が容易に立ち入れない場所に配置した機器の遠隔制御システムに関するものであり、産業上の利用可能性を有する。

１０………機器の遠隔制御システム、１２………ネットワーク、２０………受信側機器、２２………機器、２４………ＤＡ変換機器、２４ａ………通信部、２４ｂ………電源入力部、２４ｃ………ＤＡ変換部、２４ｄ………接点、２４ｅ………接点出力部、２６………ネットワーク分配器、２８………無線通信機器、３０………撮影部、３２………信号確認機器、３２ａ………通信部、３２ｂ………電源入力部、３２ｃ………通信判定部、３２ｄ………タイマー、３２ｅ………電源スイッチ、４０………送信側機器、４２………遠隔操作機器、４４………ＡＤ変換機器、４４ａ………通信部、４４ｂ………電源入力部、４４ｃ………ＡＤ変換部、４４ｄ………接点、４４ｅ………接点入力部、４６………ネットワーク分配器、４８………画像表示部、５０………無線通信機器、６０………建屋、６２………開口、７０………測定器、８０………クレーン、９０………現場作業所。

Claims (1)

1. アナログ信号を用いた制御操作により機械的動作を可能とする機器を有する受信側機器と、
   前記受信側機器とネットワークを介して接続し、前記アナログ信号をネットワーク信号に変換して前記受信側機器へ送信可能な送信側機器と、
   を備えた機器の遠隔制御システムにおいて、
   前記受信側機器は、前記ネットワーク信号を前記アナログ信号に変換するＤＡ変換機器と、前記機器の作業対象物を撮影する撮影部と、前記ネットワークの接続状態を監視する信号確認機器を有し、
   前記送信側機器は、前記撮影部の映像を表示する画像表示部を有し、
   前記信号確認機器は、前記ネットワークが切断あるいは遅延したときに、前記機器の停止信号を出力し、
   前記機器は、巻上機であり、
   前記ネットワーク信号を出力する時間間隔を前記巻上機の動作スピードに応じて設定することを特徴とする機器の遠隔制御システム。

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