JP6914729B2

JP6914729B2 - Waterway tunnel inspection equipment

Info

Publication number: JP6914729B2
Application number: JP2017104303A
Authority: JP
Inventors: 山本　郁夫; 郁夫山本; 耕司原田; 宣俊西見
Original assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Current assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Priority date: 2017-05-26
Filing date: 2017-05-26
Publication date: 2021-08-04
Anticipated expiration: 2037-05-26
Also published as: JP2018199915A

Description

本発明は、水路トンネル検査装置及びシステムに関し、特に、水路トンネル（地下水路）を検査するために用いられる装置及びシステムに関する。 The present invention relates to a channel tunnel inspection device and system, and more particularly to a device and system used for inspecting a channel tunnel (groundwater channel).

利水、灌漑その他の目的で、多くの水路が建設され、また、供用されている。水路の中には、地下に建設されているもの、即ち、水路トンネル（地下水路）として建設されているものもある。 Many waterways have been constructed and are in service for water use, irrigation and other purposes. Some canals are built underground, that is, as canal tunnels (groundwater canals).

このような水路トンネルについて検査するという要望がある。水路トンネルは、経年劣化し得るので、水路トンネルの安全で安定的な供用のためには、水路トンネルの状態を定期的に検査することが望ましい。特に、大きな地震が発生したような場合には、水路トンネルの健全性を確認するために水路トンネルの壁面を検査することが望ましい。 There is a request to inspect such canal tunnels. Since the canal tunnel can deteriorate over time, it is desirable to regularly inspect the condition of the canal tunnel for safe and stable operation of the canal tunnel. In particular, when a large earthquake occurs, it is desirable to inspect the wall surface of the canal tunnel to confirm the soundness of the canal tunnel.

水路トンネルの検査における問題の一つは、水路トンネルの各位置へのアクセスの困難性である。水路トンネルには、長大なもの、例えば、数ｋｍの長さに及ぶものもある。加えて、特に古い水路トンネルには、検査用の縦穴が設けられていることは期待できない。このような水路トンネルの検査には、労力や安全面において課題がある。例えば、検査員が、水路トンネルの中に入って直接に目視により水路トンネルを検査することは、多大な労力を要するし、また、安全性の確保の観点からも好ましくない。 One of the problems in the inspection of waterway tunnels is the difficulty of access to each location of the waterway tunnels. Some canal tunnels are long, for example, several kilometers long. In addition, it cannot be expected that vertical holes for inspection will be provided, especially in old waterway tunnels. Inspection of such waterway tunnels has problems in terms of labor and safety. For example, it is not preferable for an inspector to enter the waterway tunnel and directly visually inspect the waterway tunnel, which requires a great deal of labor and is not preferable from the viewpoint of ensuring safety.

なお、特開２０１６−２１８８１３号公報は、画像取得手段（カメラ）を搭載する無人飛行体を用いて下水管路施設を点検する技術を開示している。下水管路施設には、通常、検査用の縦穴の一種であるマンホールが設置されているので、この公報に開示されている技術では、マンホールにアンテナが設置され、そのアンテナを用いて無人飛行体が操縦されている。また、この公報には、無人飛行体の例として、飛行船が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-21883 discloses a technique for inspecting a sewage pipeline facility using an unmanned vehicle equipped with an image acquisition means (camera). Since a manhole, which is a type of vertical hole for inspection, is usually installed in a sewage pipeline facility, in the technique disclosed in this publication, an antenna is installed in the manhole, and an unmanned vehicle is used by using the antenna. Is being piloted. Further, in this publication, an airship is disclosed as an example of an unmanned air vehicle.

特開２０１６−２１８８１３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-218813

したがって、本発明の目的は、水路トンネルの検査を効率的に及び／又は安全に行うための技術を提供することにある。本発明の他の目的及び新規な特徴は、以下の開示から当業者には理解されるであろう。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technique for efficiently and / or safely inspecting a waterway tunnel. Other objects and novel features of the invention will be appreciated by those skilled in the art from the disclosures below.

本発明の一の観点では、水路トンネルの内部を飛行して前記水路トンネルを検査するように構成された水路トンネル検査装置が提供される。当該水路トンネル検査装置は、空気よりも比重が軽い気体が封入されている第１エンベロープと、第１エンベロープに搭載され、前記水路トンネルの壁面を撮影して撮影画像を取得する観測システムと、第１エンベロープに搭載された測距センサ装置と、第１エンベロープに搭載されたコントローラと、第１エンベロープに搭載され、推力を発生する推力発生システムとを具備する。コントローラは、前記測距センサ装置によって得られた前記水路トンネルの壁面の構造の情報に基づいて前記推力発生システムを制御することにより、当該水路トンネル検査装置の前記水路トンネルの内部における位置及び姿勢を制御するように構成されている。 One aspect of the present invention provides a channel tunnel inspection device configured to fly inside a channel tunnel and inspect the channel tunnel. The waterway tunnel inspection device includes a first envelope in which a gas having a specific gravity lighter than that of air is sealed, an observation system mounted on the first envelope, and an observation system that photographs the wall surface of the waterway tunnel to acquire a photographed image. It includes a distance measuring sensor device mounted on one envelope, a controller mounted on the first envelope, and a thrust generation system mounted on the first envelope to generate thrust. The controller controls the thrust generation system based on the information on the structure of the wall surface of the waterway tunnel obtained by the distance measuring sensor device, thereby determining the position and orientation of the waterway tunnel inspection device inside the waterway tunnel. It is configured to control.

このような水路トンネル検査装置は、自律的に水路トンネル内を飛行しながら水路トンネルの壁面の撮影画像を取得してもよい。 Such a waterway tunnel inspection device may acquire a photographed image of the wall surface of the waterway tunnel while autonomously flying in the waterway tunnel.

また、水路トンネル検査装置を遠隔的に操作可能な撮像モニター端末が設けられたシステムに適用されてもよい。 Further, it may be applied to a system provided with an imaging monitor terminal capable of remotely controlling a waterway tunnel inspection device.

本発明によれば、水路トンネルの検査を効率的に及び／又は安全に行うための技術が提供される。 According to the present invention, there is provided a technique for efficiently and / or safely inspecting a waterway tunnel.

第１の実施形態における水路トンネル検査システムの構成を概念的に示す図である。It is a figure which conceptually shows the structure of the waterway tunnel inspection system in 1st Embodiment. 第１の実施形態における水路トンネル検査装置の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the waterway tunnel inspection apparatus in 1st Embodiment. 第１の実施形態の水路トンネル検査装置のシステム構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the system structure of the waterway tunnel inspection apparatus of 1st Embodiment. 自律飛行観測モードにおける水路トンネル検査装置の動作を概念的に示す図である。It is a figure which conceptually shows the operation of the waterway tunnel inspection apparatus in the autonomous flight observation mode. 第２の実施形態の水路トンネル検査装置の構成を概念的に示す図である。It is a figure which conceptually shows the structure of the waterway tunnel inspection apparatus of 2nd Embodiment. 第３の実施形態における水路トンネル検査システムの構成を概念的に示す図である。It is a figure which conceptually shows the structure of the waterway tunnel inspection system in 3rd Embodiment. 第３の実施形態の水路トンネル検査装置の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the waterway tunnel inspection apparatus of 3rd Embodiment. 第３の実施形態における水路トンネル検査装置のシステム構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the system structure of the waterway tunnel inspection apparatus in 3rd Embodiment. 第３の実施形態における中継アンテナユニットの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the relay antenna unit in 3rd Embodiment.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における水路トンネル検査システムの構成を概念的に示す図である。本実施形態の水路トンネル検査システムは、水路トンネル１を検査するためのものであり、水路トンネル検査装置２と撮像モニター端末３とを備えている。本明細書でいう「水路トンネル」とは、地下に設けられている水路（地下水路）をいう。後に詳細に説明するように、本実施形態の水路トンネル検査システムは、長大な水路トンネル１を検査するために好適に構成されている。水路トンネル検査装置２は、水路トンネル１の内部を飛行し、水路トンネル１の壁面の状態に関する情報、具体的には、壁面を撮影して得られる撮影画像を取得する。撮像モニター端末３は、水路トンネル検査装置２によって取得された撮影画像を表示部に表示して目視にて確認するために用いられる。加えて、撮像モニター端末３は、水路トンネル検査装置２を遠隔的に操作するためにも使用される。なお、本実施形態の水路トンネル検査システムによって水路トンネル１の検査を行う場合、水路トンネル１への水の供給が止められ、又は、水の供給量が減少され、これにより、水路トンネル１の内部に、水路トンネル検査装置２が飛行する空間が確保される。 (First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram conceptually showing the configuration of a waterway tunnel inspection system according to the first embodiment of the present invention. The waterway tunnel inspection system of the present embodiment is for inspecting the waterway tunnel 1, and includes a waterway tunnel inspection device 2 and an imaging monitor terminal 3. The term "waterway tunnel" as used herein means a waterway (underground waterway) provided underground. As will be described in detail later, the waterway tunnel inspection system of the present embodiment is suitably configured for inspecting a long waterway tunnel 1. The waterway tunnel inspection device 2 flies inside the waterway tunnel 1 and acquires information on the state of the wall surface of the waterway tunnel 1, specifically, a photographed image obtained by photographing the wall surface. The image pickup monitor terminal 3 is used for displaying the photographed image acquired by the waterway tunnel inspection device 2 on the display unit and visually confirming it. In addition, the imaging monitor terminal 3 is also used to remotely operate the waterway tunnel inspection device 2. When the waterway tunnel 1 is inspected by the waterway tunnel inspection system of the present embodiment, the water supply to the waterway tunnel 1 is stopped or the water supply amount is reduced, whereby the inside of the waterway tunnel 1 is inspected. In addition, a space for the waterway tunnel inspection device 2 to fly is secured.

図２は、水路トンネル検査装置２の構成を示す側面図である。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系が導入され、方向がＸＹＺ直交座標系を用いて示されることがある。 FIG. 2 is a side view showing the configuration of the waterway tunnel inspection device 2. In the following description, the XYZ Cartesian coordinate system is introduced and the direction may be indicated using the XYZ Cartesian coordinate system.

図２に図示されているように、本実施形態の水路トンネル検査装置２は、いわゆる飛行船として構成されており、柔軟性のあるエンベロープ１０を備えている。エンベロープ１０の内部には空気よりも軽い気体（例えば、ヘリウム）が封入されており、水路トンネル検査装置２は、エンベロープ１０により得られる浮力を利用して飛行する。本実施形態では、水路トンネル検査装置２が、水滴が滴り落ちることが想定される水路トンネル１の内部を飛行することを鑑み、エンベロープ１０が防水素材で形成されている。エンベロープ１０は、水路トンネル検査装置２の前後方向（図２においては、＋Ｘ方向）に長い形状を有している。エンベロープ１０には、水路トンネル１の検査のための様々な機器が搭載される。エンベロープ１０への機器の固定には、様々な機構を用いてもよく、例えば、機器（図２では、撮影ユニット４２〜４４、無線装置５０）が取り付けられたベルト１０ａが、エンベロープ１０に取り付けられてもよい。 As illustrated in FIG. 2, the waterway tunnel inspection device 2 of the present embodiment is configured as a so-called airship and has a flexible envelope 10. A gas lighter than air (for example, helium) is sealed inside the envelope 10, and the waterway tunnel inspection device 2 flies by utilizing the buoyancy obtained by the envelope 10. In the present embodiment, the envelope 10 is formed of a waterproof material in view of the fact that the waterway tunnel inspection device 2 flies inside the waterway tunnel 1 where water droplets are expected to drip. The envelope 10 has a long shape in the front-rear direction (+ X direction in FIG. 2) of the waterway tunnel inspection device 2. The envelope 10 is equipped with various devices for inspection of the waterway tunnel 1. Various mechanisms may be used to fix the device to the envelope 10. For example, a belt 10a to which the device (photographing units 42 to 44, wireless device 50 in FIG. 2) is attached is attached to the envelope 10. You may.

図３は、水路トンネル検査装置２のシステム構成を示すブロック図であり、エンベロープ１０に搭載されている機器を図示している。水路トンネル検査装置２は、概略的には、航法システム２０と、推力発生システム３０と、観測システム４０と、無線装置５０と、メインコントローラ６０と、バッテリ７０とを備えている。 FIG. 3 is a block diagram showing the system configuration of the waterway tunnel inspection device 2, and shows the equipment mounted on the envelope 10. The waterway tunnel inspection device 2 generally includes a navigation system 20, a thrust generation system 30, an observation system 40, a radio device 50, a main controller 60, and a battery 70.

航法システム２０は、水路トンネル検査装置２の飛行に用いられる様々な情報を取得する。後述されるように、本実施形態の水路トンネル検査装置２は、自律的に（即ち、撮像モニター端末３からの制御なしに）飛行可能に構成されており、航法システム２０は、自律的な飛行のために用いられる情報を取得する。 The navigation system 20 acquires various information used for the flight of the waterway tunnel inspection device 2. As will be described later, the waterway tunnel inspection device 2 of the present embodiment is configured to be able to fly autonomously (that is, without control from the image pickup monitor terminal 3), and the navigation system 20 is an autonomous flight. Get the information used for.

本実施形態では、航法システム２０は、前方測距センサ２１と、後方測距センサ２２と、慣性航法装置２３と、速度計２４と、高度計２５とを備えている。 In the present embodiment, the navigation system 20 includes a front ranging sensor 21, a rear ranging sensor 22, an inertial navigation device 23, a speedometer 24, and an altimeter 25.

前方測距センサ２１と後方測距センサ２２とは、水路トンネル１の壁面の構造に関する情報を取得する測距センサ装置を構成している。前方測距センサ２１は、エンベロープ１０の進行方向前方の端に設けられており、水路トンネル検査装置２の進行方向前方における水路トンネル１の構造を測定する。一方、後方測距センサ２２は、エンベロープ１０の進行方向後方の端に設けられており水路トンネル検査装置２の進行方向前方における水路トンネル１の構造を測定する。一実施形態では、前方測距センサ２１及び後方測距センサ２２として、例えば、レーザ測距センサを用いてもよい。後述のように、前方測距センサ２１及び後方測距センサ２２によって得られた情報（水路トンネル１の構造の情報）は、水路トンネル検査装置２の位置及び姿勢の制御に用いられる。 The front distance measuring sensor 21 and the rear distance measuring sensor 22 constitute a distance measuring sensor device for acquiring information on the structure of the wall surface of the waterway tunnel 1. The forward ranging sensor 21 is provided at the front end of the envelope 10 in the traveling direction, and measures the structure of the waterway tunnel 1 in front of the traveling direction of the waterway tunnel inspection device 2. On the other hand, the rear ranging sensor 22 is provided at the rear end of the envelope 10 in the traveling direction and measures the structure of the water channel tunnel 1 in front of the traveling direction of the water channel tunnel inspection device 2. In one embodiment, for example, a laser ranging sensor may be used as the front ranging sensor 21 and the rear ranging sensor 22. As will be described later, the information (information on the structure of the waterway tunnel 1) obtained by the front distance measurement sensor 21 and the rear distance measurement sensor 22 is used to control the position and attitude of the waterway tunnel inspection device 2.

慣性航法装置２３、速度計２４、高度計２５は、水路トンネル検査装置２の状態を得るために用いられる。詳細には、慣性航法装置２３は、加速度計及びジャイロスコープを備えており、水路トンネル検査装置２の加速度及び姿勢を検出するように構成されている。速度計２４は、水路トンネル検査装置２の速度を検出する。高度計２５は、水路トンネル検査装置２の高度を検出する。慣性航法装置２３と速度計２４と高度計２５によって得られる情報により、航法システム２０は、水路トンネル検査装置２の位置、速度、姿勢を特定可能であるように構成されている。 The inertial navigation system 23, the speedometer 24, and the altimeter 25 are used to obtain the state of the waterway tunnel inspection device 2. Specifically, the inertial navigation system 23 includes an accelerometer and a gyroscope, and is configured to detect the acceleration and attitude of the waterway tunnel inspection device 2. The speedometer 24 detects the speed of the waterway tunnel inspection device 2. The altimeter 25 detects the altitude of the waterway tunnel inspection device 2. Based on the information obtained by the inertial navigation system 23, the speedometer 24, and the altimeter 25, the navigation system 20 is configured to be able to identify the position, speed, and attitude of the waterway tunnel inspection device 2.

水路トンネル１の内部に目印（例えば、タグプレート）が設けられている場合には、航法システム２０は、その目印を参照して水路トンネル検査装置２の位置を特定してもよい。例えば、航法システム２０は、後述の観測システム４０によって特定の時刻で撮影された撮影画像に目印の像が含まれている場合、該特定の時刻で撮影された撮影画像に目印の像が含まれている事実を考慮しながら水路トンネル検査装置２の位置を特定してもよい。 When a mark (for example, a tag plate) is provided inside the waterway tunnel 1, the navigation system 20 may specify the position of the waterway tunnel inspection device 2 with reference to the mark. For example, in the navigation system 20, when the captured image taken at a specific time by the observation system 40 described later contains an image of the mark, the captured image taken at the specific time includes the image of the mark. The position of the waterway tunnel inspection device 2 may be specified in consideration of the fact that the waterway tunnel is inspected.

推力発生システム３０は、所望の向きに推力を発生する一連の装置で構成されている。推力発生システム３０によって発生された推力により、水路トンネル検査装置２が所望の方向に移動し、姿勢が制御される。 The thrust generation system 30 is composed of a series of devices that generate thrust in a desired direction. The thrust generated by the thrust generation system 30 causes the waterway tunnel inspection device 2 to move in a desired direction and control the posture.

本実施形態では、推力発生システム３０は、前方サイドスラスタ３１と、後方サイドスラスタ３２と、垂直スラスタ３３と、推進プロペラ３４、３５とを備えている。図２を参照して、前方サイドスラスタ３１と後方サイドスラスタ３２とは、前後方向（図２における、Ｘ軸方向）にずれて位置しており、いずれも、横方向（図２における、Ｙ軸方向）に推力を発生可能に構成されている。垂直スラスタ３３は、上下方向（図２における、Ｚ軸方向）に推力を発生可能に構成されている。推進プロペラ３４、３５は、前後方向に推力を発生可能に構成されている。推進プロペラ３４、３５は、横方向にずれて位置しており、それぞれ、エンベロープ１０の左側、右側に配置されている。推進プロペラ３４、３５が異なる大きさの推力を発生することで、水路トンネル検査装置２は旋回可能である。 In the present embodiment, the thrust generation system 30 includes a front side thruster 31, a rear side thruster 32, a vertical thruster 33, and propulsion propellers 34 and 35. With reference to FIG. 2, the front side thruster 31 and the rear side thruster 32 are positioned so as to be offset in the front-rear direction (X-axis direction in FIG. 2), and both are located in the lateral direction (Y-axis in FIG. 2). It is configured to be able to generate thrust in the direction). The vertical thruster 33 is configured to be capable of generating thrust in the vertical direction (Z-axis direction in FIG. 2). The propulsion propellers 34 and 35 are configured to be capable of generating thrust in the front-rear direction. The propulsion propellers 34 and 35 are positioned laterally offset, and are arranged on the left side and the right side of the envelope 10, respectively. The propulsion propellers 34 and 35 generate thrusts of different magnitudes so that the waterway tunnel inspection device 2 can turn.

図３を再度に参照して、観測システム４０は、水路トンネル１の内壁を観測する一連の装置で構成されている。本実施形態では、観測システム４０は、４つの撮影ユニット４１〜４４を備えている。図２に図示されているように、撮影ユニット４１は、エンベロープ１０の前後方向前側の端に設けられており、撮影ユニット４２は、エンベロープ１０の上側に設けられている。撮影ユニット４３、４４は、エンベロープ１０の左右に設けられている。 With reference to FIG. 3 again, the observation system 40 is composed of a series of devices for observing the inner wall of the waterway tunnel 1. In this embodiment, the observation system 40 includes four photographing units 41 to 44. As shown in FIG. 2, the photographing unit 41 is provided at the front end of the envelope 10 in the front-rear direction, and the photographing unit 42 is provided above the envelope 10. The photographing units 43 and 44 are provided on the left and right sides of the envelope 10.

図３に示されているように、撮影ユニット４１〜４４のそれぞれは、カメラ４５と照明装置４６とを備えている。カメラ４５は、水路トンネル１の内壁を撮影するために用いられる。照明装置４６は、水路トンネル１の内壁の撮影の際に、水路トンネル１の内壁を照明するために用いられる。照明装置４６は、例えば、ＬＥＤ（light emitting diode）により照明光を発生するように構成されてもよい。 As shown in FIG. 3, each of the photographing units 41 to 44 includes a camera 45 and a lighting device 46. The camera 45 is used to photograph the inner wall of the waterway tunnel 1. The lighting device 46 is used to illuminate the inner wall of the waterway tunnel 1 when photographing the inner wall of the waterway tunnel 1. The lighting device 46 may be configured to generate illumination light by, for example, an LED (light emitting diode).

無線装置５０は、水路トンネル検査装置２と撮像モニター端末３との間の無線通信に用いられる。本実施形態では、無線装置５０が、メイン通信モジュール５１と音波通信モジュール５２とを備えている。メイン通信モジュール５１は、撮像モニター端末３との間で電波による無線通信を行う。通常の状態では、無線装置５０は、メイン通信モジュール５１を用いて撮像モニター端末３と通信する。音波通信モジュール５２は、撮像モニター端末３との間で音波通信を行う。後述されるように、音波通信モジュール５２は、電波による無線通信に問題が生じた場合のために用意されている。 The wireless device 50 is used for wireless communication between the waterway tunnel inspection device 2 and the image pickup monitor terminal 3. In the present embodiment, the wireless device 50 includes a main communication module 51 and a sound wave communication module 52. The main communication module 51 performs wireless communication by radio waves with the image pickup monitor terminal 3. In a normal state, the wireless device 50 communicates with the image pickup monitor terminal 3 using the main communication module 51. The sound wave communication module 52 performs sound wave communication with the image pickup monitor terminal 3. As will be described later, the sound wave communication module 52 is prepared in case a problem occurs in wireless communication by radio waves.

メインコントローラ６０は、水路トンネル検査装置２の各機器の制御を行う。詳細には、メインコントローラ６０は、航法システム２０によって得られた情報（例えば、水路トンネル１の壁面の構造、水路トンネル検査装置２の姿勢、速度、高度等）に基づいて、推力発生システム３０の各機器を制御して所望の向きに推力を発生し、これによって水路トンネル検査装置２の移動や姿勢を制御する。また、メインコントローラ６０は、観測システム４０を制御して、水路トンネル１の内壁の情報を取得する。例えば、メインコントローラ６０は、撮影ユニット４１〜４４を制御して、水路トンネル１の内壁の撮影画像を取得する。更に、メインコントローラ６０は、取得した水路トンネル１の内壁の情報や水路トンネル検査装置２の状態の情報を無線装置５０によって撮像モニター端末３に送信し、また、無線装置５０を介して撮像モニター端末３から受け取った指示に応じて、水路トンネル検査装置２の各機器を制御する。 The main controller 60 controls each device of the waterway tunnel inspection device 2. Specifically, the main controller 60 of the thrust generation system 30 is based on the information obtained by the navigation system 20 (for example, the structure of the wall surface of the waterway tunnel 1, the attitude of the waterway tunnel inspection device 2, the speed, the altitude, etc.). Each device is controlled to generate thrust in a desired direction, thereby controlling the movement and attitude of the waterway tunnel inspection device 2. Further, the main controller 60 controls the observation system 40 to acquire information on the inner wall of the waterway tunnel 1. For example, the main controller 60 controls the photographing units 41 to 44 to acquire a photographed image of the inner wall of the waterway tunnel 1. Further, the main controller 60 transmits the acquired information on the inner wall of the waterway tunnel 1 and the state information of the waterway tunnel inspection device 2 to the imaging monitor terminal 3 by the wireless device 50, and also transmits the acquired information on the imaging monitor terminal 3 via the wireless device 50. Each device of the waterway tunnel inspection device 2 is controlled according to the instruction received from 3.

バッテリ７０は、水路トンネル検査装置２の各機器に電力を供給する。 The battery 70 supplies electric power to each device of the waterway tunnel inspection device 2.

撮像モニター端末３は、水路トンネル検査装置２と通信して水路トンネル検査装置２を遠隔的に操作するために用いられる。本実施形態では、撮像モニター端末３は、表示部３ａと操作部３ｂとを備えている。撮像モニター端末３は、水路トンネル検査装置２から受け取った水路トンネル１の内壁の情報や水路トンネル検査装置２の状態の情報を表示部３ａに表示するように構成されている。また、撮像モニター端末３は、検査員によって操作部３ｂになされた操作に応じて、水路トンネル検査装置２に指示を送るように構成されている。 The image pickup monitor terminal 3 is used to communicate with the waterway tunnel inspection device 2 and remotely operate the waterway tunnel inspection device 2. In the present embodiment, the image pickup monitor terminal 3 includes a display unit 3a and an operation unit 3b. The image pickup monitor terminal 3 is configured to display information on the inner wall of the waterway tunnel 1 and information on the state of the waterway tunnel inspection device 2 received from the waterway tunnel inspection device 2 on the display unit 3a. Further, the image pickup monitor terminal 3 is configured to send an instruction to the waterway tunnel inspection device 2 in response to an operation performed by the inspector on the operation unit 3b.

続いて、本実施形態の水路トンネル検査システムを用いた水路トンネル１の検査について説明する。 Subsequently, the inspection of the waterway tunnel 1 using the waterway tunnel inspection system of the present embodiment will be described.

本実施形態では、水路トンネル１の内部で水路トンネル検査装置２を飛行させながら、観測システム４０の撮影ユニット４１〜４４によって水路トンネル１の壁面の撮影画像を取得することで、水路トンネル１の検査を行う。取得された水路トンネル１の壁面の撮影画像は、撮像モニター端末３に送られ、表示部３ａに表示される。水路トンネル１を検査する検査員は、表示部３ａに表示された撮影画像から、水路トンネル１の壁面の状態を把握することができる。このような手法によれば、水路トンネル１の内部に検査員が入ることなく水路トンネル１の壁面の検査を行うことができ、検査の効率性や安全性の向上に有効である。 In the present embodiment, the inspection of the waterway tunnel 1 is performed by acquiring the photographed image of the wall surface of the waterway tunnel 1 by the photographing units 41 to 44 of the observation system 40 while flying the waterway tunnel inspection device 2 inside the waterway tunnel 1. I do. The acquired photographed image of the wall surface of the waterway tunnel 1 is sent to the image pickup monitor terminal 3 and displayed on the display unit 3a. The inspector who inspects the waterway tunnel 1 can grasp the state of the wall surface of the waterway tunnel 1 from the photographed image displayed on the display unit 3a. According to such a method, the wall surface of the waterway tunnel 1 can be inspected without an inspector entering the inside of the waterway tunnel 1, which is effective in improving the efficiency and safety of the inspection.

水路トンネル１の壁面の撮影画像の画質を向上するためには、水路トンネル検査装置２を水路トンネル１の内部の所望の位置に停止させ、又は、低速で移動させることが好ましい。本実施形態の水路トンネル検査装置２は、このような運用に好適である。水路トンネル検査装置２は、飛行船として構成されているから、少ないエネルギーで揚力（浮力）を得ることができる。水路トンネル検査装置２を水路トンネル１の内部で停止させ、又は、低速で移動させても、それに要するエネルギーが少ない。これは、水路トンネル検査装置２を長時間運用することを可能にする。 In order to improve the image quality of the photographed image of the wall surface of the waterway tunnel 1, it is preferable to stop the waterway tunnel inspection device 2 at a desired position inside the waterway tunnel 1 or move it at a low speed. The waterway tunnel inspection device 2 of the present embodiment is suitable for such an operation. Since the waterway tunnel inspection device 2 is configured as an airship, lift (buoyancy) can be obtained with a small amount of energy. Even if the waterway tunnel inspection device 2 is stopped inside the waterway tunnel 1 or moved at a low speed, the energy required for it is small. This makes it possible to operate the waterway tunnel inspection device 2 for a long time.

検査員は、撮像モニター端末３の操作部３ｂによって水路トンネル検査装置２をマニュアルで操作して水路トンネル１の壁面の撮影画像を取得してもよい。例えば、マニュアル操作によって水路トンネル検査装置２が所望の位置に移動され、水路トンネル１の壁面の撮影画像が取得されてもよい。 The inspector may manually operate the waterway tunnel inspection device 2 by the operation unit 3b of the image pickup monitor terminal 3 to acquire a photographed image of the wall surface of the waterway tunnel 1. For example, the waterway tunnel inspection device 2 may be moved to a desired position by a manual operation, and a photographed image of the wall surface of the waterway tunnel 1 may be acquired.

ただし、本実施形態において検査の対象となっている水路トンネル１は、長大であり、更に、曲がっていることが想定されていることに留意されたい。このような場合、マニュアル操作によって水路トンネル検査装置２を操作して水路トンネル１の壁面を逐次に撮影することには、大変な労力がかかる。 However, it should be noted that the waterway tunnel 1 to be inspected in this embodiment is long and is assumed to be curved. In such a case, it takes a lot of labor to manually operate the waterway tunnel inspection device 2 to sequentially photograph the wall surface of the waterway tunnel 1.

このような問題に対応するために、本実施形態の水路トンネル検査装置２には、自律飛行観測モードが用意されている。自律飛行観測モードとは、水路トンネル検査装置２が自律的に飛行しながら水路トンネル１の壁面を逐次に撮影するモードである。 In order to deal with such a problem, the waterway tunnel inspection device 2 of the present embodiment is provided with an autonomous flight observation mode. The autonomous flight observation mode is a mode in which the waterway tunnel inspection device 2 autonomously flies and sequentially photographs the wall surface of the waterway tunnel 1.

まず、水路トンネル検査装置２が所望の位置（例えば、水路トンネル１の入口）に移動された後、撮像モニター端末３への操作により、水路トンネル検査装置２が自律飛行観測モードに設定される。水路トンネル検査装置２が自律飛行観測モードに設定されると、水路トンネル検査装置２は、自律的な飛行を開始する。例えば、水路トンネル１の内部を飛行するように飛行経路が水路トンネル検査装置２に予め設定され、水路トンネル検査装置２は、航法システム２０によって特定された水路トンネル検査装置２の位置を参照しながら、設定された飛行経路を飛行するように推力発生システム３０によって発生される推力を制御してもよい。 First, after the waterway tunnel inspection device 2 is moved to a desired position (for example, the entrance of the waterway tunnel 1), the waterway tunnel inspection device 2 is set to the autonomous flight observation mode by operating the image pickup monitor terminal 3. When the waterway tunnel inspection device 2 is set to the autonomous flight observation mode, the waterway tunnel inspection device 2 starts autonomous flight. For example, a flight path is preset in the waterway tunnel inspection device 2 so as to fly inside the waterway tunnel 1, and the waterway tunnel inspection device 2 refers to the position of the waterway tunnel inspection device 2 specified by the navigation system 20. , The thrust generated by the thrust generation system 30 may be controlled so as to fly in the set flight path.

図４は、自律飛行観測モードにおける水路トンネル検査装置２の動作を概念的に示す図である。水路トンネル検査装置２が自律飛行観測モードに設定されると、水路トンネル検査装置２は、推進プロペラ３４、３５によって発生した推力により、水路トンネル１の内部において所望の進行方向に自律的に飛行する。水路トンネル検査装置２は、水路トンネル１を飛行しながら水路トンネル１の壁面を自律的に逐次に撮影する。このような手法によれば、水路トンネル１の検査を効率的に、且つ、安全に行うことができる。 FIG. 4 is a diagram conceptually showing the operation of the waterway tunnel inspection device 2 in the autonomous flight observation mode. When the waterway tunnel inspection device 2 is set to the autonomous flight observation mode, the waterway tunnel inspection device 2 autonomously flies in a desired traveling direction inside the waterway tunnel 1 by the thrust generated by the propulsion propellers 34 and 35. .. The waterway tunnel inspection device 2 autonomously and sequentially photographs the wall surface of the waterway tunnel 1 while flying through the waterway tunnel 1. According to such a method, the inspection of the waterway tunnel 1 can be performed efficiently and safely.

水路トンネル検査装置２の自律的な飛行においては、水路トンネル検査装置２の水路トンネル１の壁面への接触を避けることが望ましい。このため、水路トンネル検査装置２は、前方測距センサ２１及び後方測距センサ２２を用いて水路トンネル検査装置２の近傍における水路トンネル１の壁面の構造に関する情報を取得し、得られた情報に基づいて、水路トンネル１の内部における水路トンネル検査装置２の位置及び姿勢を制御する。 In the autonomous flight of the waterway tunnel inspection device 2, it is desirable to avoid contact of the waterway tunnel inspection device 2 with the wall surface of the waterway tunnel 1. Therefore, the waterway tunnel inspection device 2 uses the front distance measurement sensor 21 and the rear distance measurement sensor 22 to acquire information on the structure of the wall surface of the waterway tunnel 1 in the vicinity of the waterway tunnel inspection device 2, and the obtained information is used. Based on this, the position and orientation of the waterway tunnel inspection device 2 inside the waterway tunnel 1 are controlled.

詳細には、前方測距センサ２１は、プローブ信号２１ａを出射し、プローブ信号２１ａが水路トンネル１の壁面によって反射されて生成される反射波を検出する。前方測距センサ２１は、検出した反射波から、進行方向前方における水路トンネル１の壁面の構造の情報を取得するように構成されている。より具体的には、前方測距センサ２１は、進行方向前方における水路トンネル１の壁面の各位置と当該前方測距センサ２１との間の距離を測定可能に構成されている。同様に、後方測距センサ２２は、プローブ信号２２ａを出射し、プローブ信号２２ａが水路トンネル１の壁面によって反射されて生成される反射波を検出する。後方測距センサ２２は、検出した反射波から、進行方向後方における水路トンネル１の壁面の構造の情報を取得するように構成されている。より具体的には、後方測距センサ２２は、進行方向後方における水路トンネル１の壁面の各位置と当該後方測距センサ２２との間の距離を測定可能に構成されている。前方測距センサ２１及び後方測距センサ２２としてレーザ測距センサが用いられる場合、プローブ信号２１ａ、２２ａとしては、レーザ光が用いられる。 Specifically, the forward ranging sensor 21 emits the probe signal 21a and detects the reflected wave generated by the probe signal 21a being reflected by the wall surface of the waterway tunnel 1. The forward ranging sensor 21 is configured to acquire information on the structure of the wall surface of the waterway tunnel 1 in front of the traveling direction from the detected reflected wave. More specifically, the front ranging sensor 21 is configured to be capable of measuring the distance between each position of the wall surface of the waterway tunnel 1 in front of the traveling direction and the front ranging sensor 21. Similarly, the rear ranging sensor 22 emits the probe signal 22a and detects the reflected wave generated by the probe signal 22a being reflected by the wall surface of the waterway tunnel 1. The rear ranging sensor 22 is configured to acquire information on the structure of the wall surface of the waterway tunnel 1 behind in the traveling direction from the detected reflected wave. More specifically, the rear ranging sensor 22 is configured to be capable of measuring the distance between each position of the wall surface of the waterway tunnel 1 behind the traveling direction and the rear ranging sensor 22. When a laser ranging sensor is used as the front ranging sensor 21 and the rear ranging sensor 22, laser light is used as the probe signals 21a and 22a.

メインコントローラ６０は、前方測距センサ２１によって得られた進行方向前方における水路トンネル１の壁面の各位置と当該前方測距センサ２１との間の距離から、水路トンネル検査装置２の進行方向前方における水路トンネル１の壁面の構造を特定する。同様に、後方測距センサ２２によって得られた進行方向後方における水路トンネル１の壁面の各位置と当該後方測距センサ２２との間の距離から、水路トンネル検査装置２の進行方向後方における水路トンネル１の壁面の構造を特定する。 The main controller 60 is located in front of the waterway tunnel inspection device 2 in the traveling direction from the distance between each position of the wall surface of the waterway tunnel 1 in front of the traveling direction obtained by the front ranging sensor 21 and the front ranging sensor 21. The structure of the wall surface of the waterway tunnel 1 is specified. Similarly, from the distance between each position of the wall surface of the waterway tunnel 1 behind the traveling direction obtained by the rear ranging sensor 22 and the rear ranging sensor 22, the waterway tunnel behind the traveling direction of the waterway tunnel inspection device 2 Specify the structure of the wall surface of 1.

メインコントローラ６０は、上記のようにして特定した進行方向前方及び進行方向後方における水路トンネル１の壁面の構造に基づいて、水路トンネル１の内部における水路トンネル検査装置２の所望の位置及び姿勢を決定する。メインコントローラ６０は、更に、航法システム２０（即ち、前方測距センサ２１、後方測距センサ２２、慣性航法装置２３、速度計２４、高度計２５）によって取得した情報に基づいて、現時点における水路トンネル１の内部における水路トンネル検査装置２の位置及び姿勢を特定する。これらの情報に基づいて、メインコントローラ６０は、水路トンネル検査装置２が所望の位置及び姿勢を取るように、推力発生システム３０の前方サイドスラスタ３１、後方サイドスラスタ３２、垂直スラスタ３３及び推進プロペラ３４を制御する。 The main controller 60 determines a desired position and orientation of the waterway tunnel inspection device 2 inside the waterway tunnel 1 based on the structure of the wall surface of the waterway tunnel 1 in the front direction and the rear direction in the traveling direction specified as described above. do. The main controller 60 further uses the current navigation tunnel 1 based on the information acquired by the navigation system 20 (that is, the front ranging sensor 21, the rear ranging sensor 22, the inertial navigation device 23, the speedometer 24, and the altimeter 25). The position and orientation of the waterway tunnel inspection device 2 inside the waterway tunnel inspection device 2 are specified. Based on this information, the main controller 60 determines the front side thruster 31, the rear side thruster 32, the vertical thruster 33, and the propulsion propeller 34 of the thrust generation system 30 so that the waterway tunnel inspection device 2 takes a desired position and attitude. To control.

水路トンネル検査装置２の水路トンネル１の内部での位置及び姿勢の制御においては、前後方向（エンベロープ１０の長さ方向）に平行な基準軸２ａが水路トンネル検査装置２に設定されてもよい。この場合、メインコントローラ６０は、測定された進行方向前方及び進行方向後方における水路トンネル１の構造に基づいて基準軸２ａの所望の位置及び方向を決定し、基準軸２ａが該所望の位置及び方向になるように推力発生システム３０の前方サイドスラスタ３１、後方サイドスラスタ３２、垂直スラスタ３３及び推進プロペラ３４を制御する。一実施形態では、メインコントローラ６０は、測定された進行方向前方における水路トンネル１の構造に基づいて進行方向前方における水路トンネル１の目標位置（以下、「前方目標位置」という。）を決定し、進行方向後方における水路トンネル１の構造に基づいて進行方向後方における水路トンネル１の目標位置（以下、「後方目標位置」という。）を決定する。メインコントローラ６０は、基準軸２ａが、前方目標位置と後方目標位置とを結ぶ直線上に位置するように、推力発生システム３０の前方サイドスラスタ３１、後方サイドスラスタ３２、垂直スラスタ３３及び推進プロペラ３４を制御する。 In controlling the position and attitude of the waterway tunnel inspection device 2 inside the waterway tunnel 1, a reference axis 2a parallel to the front-rear direction (length direction of the envelope 10) may be set in the waterway tunnel inspection device 2. In this case, the main controller 60 determines a desired position and direction of the reference axis 2a based on the measured structure of the waterway tunnel 1 in the front of the traveling direction and the rear of the traveling direction, and the reference axis 2a determines the desired position and direction. The front side thruster 31, the rear side thruster 32, the vertical thruster 33, and the propulsion propeller 34 of the thrust generation system 30 are controlled so as to be. In one embodiment, the main controller 60 determines a target position (hereinafter, referred to as “forward target position”) of the waterway tunnel 1 in front of the traveling direction based on the measured structure of the waterway tunnel 1 in front of the traveling direction. The target position of the waterway tunnel 1 behind the traveling direction (hereinafter referred to as "rear target position") is determined based on the structure of the waterway tunnel 1 behind the traveling direction. The main controller 60 has a front side thruster 31, a rear side thruster 32, a vertical thruster 33, and a propulsion propeller 34 of the thrust generation system 30 so that the reference axis 2a is located on a straight line connecting the front target position and the rear target position. To control.

このような制御により、水路トンネル検査装置２が水路トンネル１の壁面に接触することが回避される。 By such control, the waterway tunnel inspection device 2 is prevented from coming into contact with the wall surface of the waterway tunnel 1.

水路トンネル検査装置２が、柔軟性を有するエンベロープ１０を備えた飛行船として構成されていることは、自律飛行観測モードによる水路トンネル１の壁面の検査に好適である。本実施形態では、水路トンネル検査装置２が、柔軟性を有するエンベロープ１０を備えた飛行船として構成されているので、自律飛行観測モードにおいて水路トンネル検査装置２が水路トンネル１の壁面に多少接触しても、水路トンネル検査装置２の重大な故障に繋がりにくい。 The fact that the waterway tunnel inspection device 2 is configured as an airship having a flexible envelope 10 is suitable for inspecting the wall surface of the waterway tunnel 1 in the autonomous flight observation mode. In the present embodiment, since the waterway tunnel inspection device 2 is configured as an airship having a flexible envelope 10, the waterway tunnel inspection device 2 slightly contacts the wall surface of the waterway tunnel 1 in the autonomous flight observation mode. However, it is unlikely to lead to a serious failure of the waterway tunnel inspection device 2.

水路トンネル１が長大であり且つ曲がっている場合、水路トンネル検査装置２から撮像モニター端末３に、又は、撮像モニター端末３から水路トンネル検査装置２に電波が届かなくなる問題が生じ得る。無線装置５０の音波通信モジュール５２は、このような問題に対応するために用意されている。 When the waterway tunnel 1 is long and curved, there may be a problem that radio waves cannot reach the image pickup monitor terminal 3 from the waterway tunnel inspection device 2 or from the image pickup monitor terminal 3 to the waterway tunnel inspection device 2. The sound wave communication module 52 of the wireless device 50 is prepared to deal with such a problem.

音波通信モジュール５２は、電波による無線通信に問題が発生したときに水路トンネル検査装置２と撮像モニター端末３との間で音波通信を行う。音波は、波長が長いため直進性は高くなく、水路トンネル１が曲がっていても屈折及び反射により遠くまで到達する。また、水路トンネル１は、多くの場合、静粛である。このような音波の特性及び水路トンネル１の状況は、水路トンネル１の内部における通信に好適である。音波通信は、電波による通信よりも単位時間当たり伝送可能な情報量は少ないが、撮像モニター端末３から水路トンネル検査装置２に簡単な指示を与える等の用途であれば、十分に有用である。 The sound wave communication module 52 performs sound wave communication between the waterway tunnel inspection device 2 and the image pickup monitor terminal 3 when a problem occurs in wireless communication by radio waves. Since the sound wave has a long wavelength, the straightness is not high, and even if the waterway tunnel 1 is bent, the sound wave reaches a long distance due to refraction and reflection. Also, the waterway tunnel 1 is often quiet. Such characteristics of sound waves and the condition of the waterway tunnel 1 are suitable for communication inside the waterway tunnel 1. Although the amount of information that can be transmitted per unit time is smaller in the sound wave communication than in the communication by radio waves, it is sufficiently useful for applications such as giving a simple instruction from the image pickup monitor terminal 3 to the waterway tunnel inspection device 2.

例えば、水路トンネル検査装置２が自律飛行観測モードに設定され、自律的な飛行が開始した後で、水路トンネル検査装置２と撮像モニター端末３との電波による通信が途絶した場合、検査員は、撮像モニター端末３を操作して、音波通信によって水路トンネル検査装置２に指示を送信することができる。例えば、検査員は、元の場所に戻るように水路トンネル検査装置２に指示することができる。水路トンネル検査装置２は、自律的に飛行可能なので、この指示を受けて元の場所に戻ることができる。 For example, if the waterway tunnel inspection device 2 is set to the autonomous flight observation mode and the communication between the waterway tunnel inspection device 2 and the image pickup monitor terminal 3 is interrupted after the autonomous flight starts, the inspector may perform the inspection. The image pickup monitor terminal 3 can be operated to transmit an instruction to the waterway tunnel inspection device 2 by sound wave communication. For example, the inspector can instruct the channel tunnel inspection device 2 to return to its original location. Since the waterway tunnel inspection device 2 can fly autonomously, it can return to the original place in response to this instruction.

以上に説明されているように、本実施形態の水路トンネル検査装置２は、水路トンネル１の内部を飛行して水路トンネル１の壁面の撮影画像を取得するように構成されている。加えて、本実施形態の水路トンネル検査装置２には自律飛行観測モードが用意されており、水路トンネル１の検査を効率的に、且つ、安全に行うことができる。 As described above, the waterway tunnel inspection device 2 of the present embodiment is configured to fly inside the waterway tunnel 1 and acquire a photographed image of the wall surface of the waterway tunnel 1. In addition, the waterway tunnel inspection device 2 of the present embodiment is provided with an autonomous flight observation mode, so that the waterway tunnel 1 can be inspected efficiently and safely.

（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態の水路トンネル検査装置２の構成を概念的に示す図である。第２の実施形態の水路トンネル検査装置２の構成は、第１の実施形態の水路トンネル検査装置２の構成と類似している。ただし、第２の実施形態の水路トンネル検査装置２Ａは、複数のコンパートメント４_１〜４_５を備えており、コンパートメント４_１〜４_５が連結された連結構造として構成されている。コンパートメント４_１〜４_５には、水路トンネル検査装置２Ａを構成する機器が分散して設けられている。 (Second Embodiment)
FIG. 5 is a diagram conceptually showing the configuration of the waterway tunnel inspection device 2 according to the second embodiment of the present invention. The configuration of the waterway tunnel inspection device 2 of the second embodiment is similar to the configuration of the waterway tunnel inspection device 2 of the first embodiment. However, waterway inspection apparatus 2A of the second embodiment includes a plurality of compartments ₄₁ to _5, is configured as a connection structure compartment ₄₁ to ₅ are connected. The compartment ₄₁ to _5, devices constituting the waterway inspection device 2A is provided with dispersed.

詳細には、本実施形態では、エンベロープ１０が、複数のサブエンベロープ１１_１〜１１_５を含んでいる。複数のサブエンベロープ１１_１〜１１_５のそれぞれの内部には、空気よりも軽い気体（例えば、ヘリウム）が独立して封入されている。サブエンベロープ１１_１〜１１_５は、一列に連結されている。 In particular, in the present embodiment, the envelope 10 includes a plurality of sub-envelope ₁₁ 1 to 11 _5. Each inside of the plurality of sub-envelope 11 ₁ to 11 _5, lighter than air gas (e.g., helium) is sealed independently. Sub envelope ₁₁ 1 to 11 ₅ are connected in a row.

サブエンベロープ１１_１とそれに搭載されている機器により、コンパートメント４_１が構成されている。図５の構成では、サブエンベロープ１１_１に前方測距センサ２１と撮影ユニット４１、４２とが搭載されており、サブエンベロープ１１_１に前方測距センサ２１と撮影ユニット４１、４２とにより、コンパートメント４_１が構成されている。 The devices are mounted to the sub envelope 11 ₁ thereto, compartment 4 ₁ is formed. In the configuration of FIG. 5, the sub-envelope 11 ₁ is equipped with the front ranging sensor 21 and the photographing units 41 and 42, and the sub-envelope 11 ₁ is provided with the front ranging sensor 21 and the photographing units 41 and 42 in the compartment 4. ₁ is configured.

同様に、サブエンベロープ１１_２とそれに搭載されている機器によりコンパートメント４_２が構成され、サブエンベロープ１１_３とそれに搭載されている機器によりコンパートメント４_３が構成されている。更に、サブエンベロープ１１_４とそれに搭載されている機器によりコンパートメント４_４が構成され、サブエンベロープ１１_５とそれに搭載されている機器によりコンパートメント４_５が構成されている。 Likewise, the compartment 4 ₂ is constituted by devices mounted on it and the sub-envelope 11 _2, the compartment 4 ₃ is constituted by a device mounted on it a sub-envelope 11 _3. Furthermore, the compartment 4 ₄ is constituted by equipment mounted on it a sub envelope 11 _4, compartment 4 ₅ is constituted by a device mounted on it a sub-envelope 11 _5.

ただし、サブエンベロープ１１_１〜１１_５と、それぞれに搭載されている機器の組み合わせは、図５に図示されている組み合わせに限定されない。 However, the sub-envelope 11 ₁ to 11 _5, a combination of devices mounted on each is not limited to the combination depicted in Figure 5.

サブエンベロープ１１_１〜１１_５は、互いに脱着可能である。本実施形態では、サブエンベロープ１１_１、１１_２が、連結機構１２_１によって脱着可能に連結され、サブエンベロープ１１_２、１１_３が、連結機構１２_２によって脱着可能に連結されている。同様に、サブエンベロープ１１_３、１１_４が、連結機構１２_３によって脱着可能に連結され、サブエンベロープ１１_４、１１_５が、連結機構１２_４によって脱着可能に連結されている。 Sub envelope ₁₁ 1 to 11 ₅ are detachable from each other. In the present embodiment, the sub-envelope ₁₁ 1, 11 ₂ are connected detachably by a coupling mechanism 12 _1, sub-envelope ₁₁ 2, 11 ₃ is coupled detachably by a connection mechanism 12 _2. Similarly, the sub-envelope ₁₁ 3, 11 ₄ are connected detachably by a connection mechanism 12 _3, sub-envelope ₁₁ 4, 11 _5, are connected detachably by a connection mechanism 12 _4.

このような構成では、水路トンネル１の検査において水路トンネル検査装置２に求められる要求に応じてコンパートメントを組み替えることで、水路トンネル検査装置２の構成の自由度を向上させることができる。例えば、水路トンネル１の上側の壁面の検査を重点的に行う要求がある場合には、上側に撮影ユニットが取り付けられたコンパートメントを複数個用意して水路トンネル検査装置２に組み込むことで、このような要求を満足させることができる。 In such a configuration, the degree of freedom in the configuration of the waterway tunnel inspection device 2 can be improved by rearranging the compartments according to the requirements of the waterway tunnel inspection device 2 in the inspection of the waterway tunnel 1. For example, when there is a request to focus on the inspection of the upper wall surface of the waterway tunnel 1, a plurality of compartments having an imaging unit mounted on the upper side are prepared and incorporated into the waterway tunnel inspection device 2. Can satisfy various demands.

（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態における水路トンネル検査システムの構成を概念的に示す図である。上述のように、水路トンネル１は、長大であり、且つ、曲がっていることが想定されている。このような場合、水路トンネル検査装置２と撮像モニター端末３との間の電波による通信に問題が生じ得ることは、上述された通りである。 (Third Embodiment)
FIG. 6 is a diagram conceptually showing the configuration of the waterway tunnel inspection system according to the third embodiment of the present invention. As described above, the waterway tunnel 1 is assumed to be long and curved. In such a case, as described above, there may be a problem in communication by radio waves between the waterway tunnel inspection device 2 and the image pickup monitor terminal 3.

このような問題に対処するために、本実施形態では、水路トンネル１の適宜の位置に、水路トンネル検査装置２と撮像モニター端末３との間の通信を中継する中継アンテナ８０が設けられる。水路トンネル検査装置２は、撮像モニター端末３からの距離が離れた場合、中継アンテナ８０を介して撮像モニター端末３と通信する。これにより、水路トンネル検査装置２と撮像モニター端末３との間の通信の途絶の問題に対応することができる。 In order to deal with such a problem, in the present embodiment, a relay antenna 80 for relaying communication between the waterway tunnel inspection device 2 and the image pickup monitor terminal 3 is provided at an appropriate position of the waterway tunnel 1. The waterway tunnel inspection device 2 communicates with the image pickup monitor terminal 3 via the relay antenna 80 when the distance from the image pickup monitor terminal 3 is large. This makes it possible to deal with the problem of interruption of communication between the waterway tunnel inspection device 2 and the image pickup monitor terminal 3.

このような手法を採用する場合に生じ得る問題は、中継アンテナ８０の設置である。水路トンネル１は、長大であることが想定されており、検査員が自ら水路トンネル１に中継アンテナ８０を設置することは、労力や安全性の観点から好ましくない。第３の実施形態においては、水路トンネル検査装置２が、このような問題に対応するための構成を有している。 A problem that can occur when such a method is adopted is the installation of the relay antenna 80. The waterway tunnel 1 is assumed to be long, and it is not preferable for the inspector to install the relay antenna 80 in the waterway tunnel 1 by himself / herself from the viewpoint of labor and safety. In the third embodiment, the waterway tunnel inspection device 2 has a configuration for dealing with such a problem.

図７は、第３の実施形態の水路トンネル検査装置２の構成を示す側面図であり、図８は、第３の実施形態における水路トンネル検査装置２のシステム構成を示すブロック図である。第３の実施形態の水路トンネル検査装置２は、第１の実施形態及び第２の実施形態の水路トンネル検査装置２と類似した構成を有している。ただし、第３の実施形態の水路トンネル検査装置２は、中継アンテナ８０を水路トンネル１の適宜の位置で放出する中継アンテナ放出装置８１を備えている。一実施形態では、中継アンテナ放出装置８１から放出された中継アンテナ８０は、水路トンネル１の内部で落下して所望の位置に設置されてもよい。 FIG. 7 is a side view showing the configuration of the waterway tunnel inspection device 2 according to the third embodiment, and FIG. 8 is a block diagram showing the system configuration of the waterway tunnel inspection device 2 according to the third embodiment. The waterway tunnel inspection device 2 of the third embodiment has a configuration similar to that of the waterway tunnel inspection device 2 of the first embodiment and the second embodiment. However, the waterway tunnel inspection device 2 of the third embodiment includes a relay antenna discharge device 81 that emits the relay antenna 80 at an appropriate position in the waterway tunnel 1. In one embodiment, the relay antenna 80 emitted from the relay antenna emitting device 81 may fall inside the waterway tunnel 1 and be installed at a desired position.

中継アンテナ８０は、水路トンネル１の内部で浮遊するように構成された中継アンテナユニットに搭載されてもよい。図９は、このように構成された中継アンテナユニット８２の構成の例を概念的に示す図である。中継アンテナユニット８２は、エンベロープ８３に中継アンテナ８０が連結されて構成されている。エンベロープ８３は、柔軟性のある材料で構成されており、エンベロープ８３の内部に空気よりも軽い気体（例えば、ヘリウム）が封入されている。中継アンテナユニット８２は、エンベロープ８３により得られる浮力を利用して水路トンネル１の内部で浮遊する。中継アンテナ８０が中継アンテナユニット８２に搭載される場合、中継アンテナ放出装置８１は、中継アンテナユニット８２を放出するように構成される。 The relay antenna 80 may be mounted on a relay antenna unit configured to float inside the waterway tunnel 1. FIG. 9 is a diagram conceptually showing an example of the configuration of the relay antenna unit 82 configured in this way. The relay antenna unit 82 is configured by connecting the relay antenna 80 to the envelope 83. The envelope 83 is made of a flexible material, and a gas lighter than air (for example, helium) is enclosed inside the envelope 83. The relay antenna unit 82 floats inside the waterway tunnel 1 by utilizing the buoyancy obtained by the envelope 83. When the relay antenna 80 is mounted on the relay antenna unit 82, the relay antenna emitting device 81 is configured to emit the relay antenna unit 82.

中継アンテナ８０（又は中継アンテナユニット８２）の放出は、撮像モニター端末３による指示に応じて行ってもよい。例えば、検査員が撮像モニター端末３に対して特定の操作を行うと、撮像モニター端末３は、中継アンテナ８０（又は中継アンテナユニット８２）を放出する指示を水路トンネル検査装置２に送信する。水路トンネル検査装置２のメインコントローラ６０は、当該指示に応じて中継アンテナ放出装置８１を制御し、中継アンテナ８０（又は中継アンテナユニット８２）を放出する。 The relay antenna 80 (or the relay antenna unit 82) may be emitted in response to an instruction from the image pickup monitor terminal 3. For example, when the inspector performs a specific operation on the image pickup monitor terminal 3, the image pickup monitor terminal 3 transmits an instruction to release the relay antenna 80 (or the relay antenna unit 82) to the waterway tunnel inspection device 2. The main controller 60 of the waterway tunnel inspection device 2 controls the relay antenna emitting device 81 in response to the instruction, and emits the relay antenna 80 (or the relay antenna unit 82).

また、中継アンテナ８０（又は中継アンテナユニット８２）の放出は、水路トンネル検査装置２のメインコントローラ６０が自律的に行ってもよい。この場合、メインコントローラ６０は、撮像モニター端末３からの距離が一定程度離れたことを検知すると、中継アンテナ放出装置８１を制御して中継アンテナ８０（又は中継アンテナユニット８２）を放出してもよい。 Further, the relay antenna 80 (or the relay antenna unit 82) may be released autonomously by the main controller 60 of the waterway tunnel inspection device 2. In this case, when the main controller 60 detects that the distance from the image pickup monitor terminal 3 is a certain distance, the main controller 60 may control the relay antenna emitting device 81 to emit the relay antenna 80 (or the relay antenna unit 82). ..

水路トンネル検査装置２が中継アンテナ８０（又は中継アンテナユニット８２）を放出するように構成される場合、当該水路トンネル検査装置２が複数のコンパートメントを備えて構成され、複数のコンパートメントが中継アンテナ８０（又は中継アンテナユニット８２）を放出する専用のコンパートメントを含んでいることが好ましい。図７に図示されている第３の実施形態の水路トンネル検査装置２は、このように構成されている。 When the waterway tunnel inspection device 2 is configured to emit the relay antenna 80 (or the relay antenna unit 82), the waterway tunnel inspection device 2 is configured to include a plurality of compartments, and the plurality of compartments are configured to include the relay antenna 80 (or the relay antenna unit 82). Alternatively, it preferably includes a dedicated compartment for emitting the relay antenna unit 82). The waterway tunnel inspection device 2 of the third embodiment illustrated in FIG. 7 is configured in this way.

詳細には、第３の実施形態の水路トンネル検査装置２は、第２の実施形態の水路トンネル検査装置２と同様に、複数のコンパートメント４_１〜４_６を備えている。コンパートメント４_１〜４_６は、それぞれ、サブエンベロープ１１_１〜１１_６と、それぞれに搭載された機器とで構成されている。第２の実施形態と同様に、サブエンベロープ１１_１〜１１_５は、互いに脱着可能である。本実施形態では、サブエンベロープ１１_１、１１_２が、連結機構１２_１によって脱着可能に連結され、サブエンベロープ１１_２、１１_３が、連結機構１２_２によって脱着可能に連結されている。同様に、サブエンベロープ１１_３、１１_４が、連結機構１２_３によって脱着可能に連結され、サブエンベロープ１１_４、１１_５が、連結機構１２_４によって脱着可能に連結されている更に、同様に、サブエンベロープ１１_５、１１_６が、連結機構１２_５によって脱着可能に連結されている。 Specifically, waterway inspection device 2 of the third embodiment, like the waterway tunnel testing device 2 of the second embodiment is provided with a plurality of compartments ₄₁ to _6. Compartment ₄ 1-4 _6, respectively, the sub-envelope ₁₁ 1 to 11 _6, and a devices mounted respectively. Like the second embodiment, the sub-envelope ₁₁ 1 to 11 ₅ are detachable from each other. In the present embodiment, the sub-envelope ₁₁ 1, 11 ₂ are connected detachably by a coupling mechanism 12 _1, sub-envelope ₁₁ 2, 11 ₃ is coupled detachably by a connection mechanism 12 _2. Similarly, the sub-envelope ₁₁ 3, 11 ₄ are connected detachably by a connection mechanism 12 _3, sub-envelope ₁₁ 4, 11 _5, further are connected detachably by a connection mechanism 12 _4, similarly, sub envelope ₁₁ 5, 11 ₆ are connected detachably by a connection mechanism 12 _5.

図７の構成では、上記の中継アンテナ放出装置８１が、コンパートメント４_１〜４_６のうちのコンパートメント４_５に搭載されている。コンパートメント４_５は、中継アンテナ８０（又は中継アンテナユニット８２）を放出する専用のコンパートメントとして構成されており、サブエンベロープ１１_５と、それに搭載された中継アンテナ放出装置８１とを備えている。 In the arrangement of FIG. 7, the above-mentioned relay antenna discharge unit 81 is mounted in the compartment 4 ₅ of the compartment ₄₁ to _6. Compartment 4 ₅ is configured as a dedicated compartment to release relay antenna 80 (or the relay antenna unit 82), and a sub-envelope 11 _5, and a relay antenna emitting device 81 mounted thereto.

中継アンテナ８０（又は中継アンテナユニット８２）を放出する専用のコンパートメントを設けることは、水路トンネル検査装置２の運用の自由度を向上するために好適である。例えば、中継アンテナ８０を必要としない水路トンネル１の検査を行う場合には、中継アンテナ８０（又は中継アンテナユニット８２）を放出する専用のコンパートメント４_５を、水路トンネル検査装置２から取り除くことができる。 Providing a dedicated compartment for emitting the relay antenna 80 (or the relay antenna unit 82) is suitable for improving the degree of freedom of operation of the waterway tunnel inspection device 2. For example, when inspecting the waterway 1 which does not require a relay antenna 80, the compartment 4 ₅ dedicated releasing relay antenna 80 (or the relay antenna unit 82) can be removed from the waterway inspection apparatus 2 ..

以上には、本発明の実施形態が具体的に記述されているが、本発明は、上記の実施形態に限定されない。本発明が種々の変更と共に実施され得ることは、当業者には理解されよう。 Although the embodiments of the present invention are specifically described above, the present invention is not limited to the above embodiments. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be practiced with various modifications.

１：水路トンネル
２、２Ａ：水路トンネル検査装置
２ａ：基準軸
３：撮像モニター端末
３ａ：表示部
３ｂ：操作部
４_１〜４_６：コンパートメント
１０：エンベロープ
１０ａ：ベルト
１１_１〜１１_６：サブエンベロープ
１２_１〜１２_５：連結機構
２０：航法システム
２１：前方測距センサ
２１ａ：プローブ信号
２２：後方測距センサ
２２ａ：プローブ信号
２３：慣性航法装置
２４：速度計
２５：高度計
３０：推力発生システム
３１：前方サイドスラスタ
３２：後方サイドスラスタ
３３：垂直スラスタ
３４、３５：推進プロペラ
４０：観測システム
４１〜４４：撮影ユニット
４５：カメラ
４６：照明装置
５０：無線装置
５１：メイン通信モジュール
５２：音波通信モジュール
６０：メインコントローラ
７０：バッテリ
８０：中継アンテナ
８１：中継アンテナ放出装置
８２：中継アンテナユニット
８３：エンベロープ 1: Waterway tunnel 2, 2A: Waterway tunnel inspection device 2a: Reference axis 3: Imaging monitor terminal 3a: Display unit 3b: Operation unit 4 ₁ to 4 ₆ : Compartment 10: Envelope 10a: Belt 11 _{1 to} 11 ₆ : Sub-envelope 12 ₁ to 12 _5: coupling mechanism 20: navigation system 21: the front distance measuring sensor 21a: probe signal 22: the rear distance measuring sensor 22a: probe signal 23: the inertial navigation system 24: speedometer 25: altimeter 30: thruster system 31 : Front side thruster 32: Rear side thruster 33: Vertical thruster 34, 35: Propulsion propeller 40: Observation system 41 to 44: Imaging unit 45: Camera 46: Lighting device 50: Radio device 51: Main communication module 52: Sonic communication module 60: Main controller 70: Battery 80: Relay antenna 81: Relay antenna emission device 82: Relay antenna unit 83: Envelope

Claims

A waterway tunnel inspection device configured to fly inside a waterway tunnel and inspect the waterway tunnel.
The first envelope, which contains a gas with a lighter specific density than air,
An observation system mounted on the first envelope that captures the wall surface of the waterway tunnel and acquires captured images.
The distance measuring sensor device mounted on the first envelope and
The controller mounted on the first envelope and
It is equipped with a thrust generation system that is mounted on the first envelope and generates thrust.
The controller controls the thrust generation system based on the information on the structure of the wall surface of the waterway tunnel obtained by the distance measuring sensor device, whereby the position and orientation of the waterway tunnel inspection device inside the waterway tunnel. Is configured to control
The first envelope comprises a plurality of detachably connected sub-envelopes.
A gas lighter than air is sealed inside each of the plurality of sub-envelopes.
A waterway tunnel inspection device in which equipment included in the waterway tunnel inspection device is dispersedly mounted in the plurality of sub-envelopes.

The waterway tunnel inspection device according to claim 1.
In addition
It is equipped with a wireless device that communicates with the imaging monitor terminal.
The wireless device is a waterway tunnel inspection device configured to receive an instruction to the waterway tunnel inspection device sent from the image pickup monitor terminal and transmit the captured image to the image pickup monitor terminal.

A waterway tunnel inspection device configured to fly inside a waterway tunnel and inspect the waterway tunnel.
The first envelope, which contains a gas with a lighter specific density than air,
An observation system mounted on the first envelope that captures the wall surface of the waterway tunnel and acquires captured images.
The distance measuring sensor device mounted on the first envelope and
The controller mounted on the first envelope and
A thrust generation system mounted on the first envelope to generate thrust,
A wireless device that communicates with the imaging monitor terminal,
Equipped with a relay antenna emission device,
The controller controls the thrust generation system based on the information on the structure of the wall surface of the waterway tunnel obtained by the distance measuring sensor device, whereby the position and orientation of the waterway tunnel inspection device inside the waterway tunnel. Is configured to control
The wireless device is configured to receive an instruction to the waterway tunnel inspection device sent from the image pickup monitor terminal and transmit the captured image to the image pickup monitor terminal.
A waterway tunnel inspection device comprising the relay antenna emitting device configured to emit a relay antenna unit including a relay antenna configured to relay communication between the radio device and the imaging monitor terminal. ..

The waterway tunnel inspection device according to claim 3.
The relay antenna unit includes a second envelope in which a gas having a specific gravity lighter than that of air is sealed.
A waterway tunnel inspection device in which the relay antenna is connected to the second envelope.

A waterway inspection apparatus according to any one of claims 2 to 4,
The wireless device
The first communication unit that communicates with the image pickup monitor terminal by radio wave communication,
A waterway tunnel inspection device including a second communication unit that communicates with the image pickup monitor terminal by sound wave communication.