JP6915779B2 - Underwater position detection system and underwater position detection method - Google Patents
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Description
本発明は、水中におけるダイバーの位置情報を検出するための、水中位置検出システムに関する。 The present invention relates to an underwater position detection system for detecting diver's position information in water.
例えば、海洋土木工事において、テトラポッドや被覆ブロック等のコンクリートブロックを、作業船に装備したクレーンにて水中で吊持し海底に据付けるコンクリートブロックの据付け工事を行う際には、ダイバーによるコンクリートブロックの位置決め作業が必要となる。しかし、水中にて吊持された状態のコンクリートブロックは、クレーンの揚重動作により上下動するだけでなく、波浪によるクレーン船の揺動の影響を受けて横揺れするため、ダイバーの事故・災害がきわめて発生しやすい環境にある。 For example, in offshore civil engineering work, when concrete blocks such as tetrapods and covering blocks are suspended underwater by a crane equipped on a work boat and installed on the seabed, divers use concrete blocks. Positioning work is required. However, concrete blocks suspended in water not only move up and down due to the lifting operation of the crane, but also roll under the influence of the swing of the crane vessel due to waves, resulting in diver accidents and disasters. Is in an environment where is extremely likely to occur.
このため、クレーンのオペレーターや船上の監視員は、水中におけるダイバーの位置や状態を常時把握する必要がある。しかし、ダイバーの位置確認は、船上の監視員による呼吸気泡による目視確認や有線電話による通話確認にとどまっており、ダイバーの位置把握に多大な時間を要するとともに、正確な位置を把握することが困難である。 For this reason, crane operators and onboard guards need to keep track of the position and condition of divers in the water. However, the position confirmation of the diver is limited to the visual confirmation by the breathing air bubbles by the onboard observer and the call confirmation by the wired telephone, and it takes a lot of time to grasp the position of the diver and it is difficult to grasp the accurate position. Is.
そこで、例えば特許文献1には、超音波通信を利用してダイバーの3次元座標位置を計測する方法および装置が開示されている。具体的には、ダイバーに超音波送信機を装着させるとともに、船体に少なくとも3つの受信機、トリガー装置、解析装置を設置する。そして、トリガー装置から超音波送信機に電磁波による送信要求信号を送信すると、送信要求信号を受信した超音波送信機が超音波を発振し、この超音波を3つの受信機各々が受信して、その受信信号からダイバーの3次元座標位置を算出する。
Therefore, for example,
しかし、特許文献1では、トリガー装置から超音波送信機に送信する送信要求信号が電磁波である。このように、送信要求信号に水中における減衰が大きい電磁波を使用しているため、船体とダイバーとの距離が大きい場合には、正確な通信が困難となりやすい。また、送信要求信号の受信後においてダイバーの3次元座標位置の算出には、低速ではあるものの水中で長距離通信の可能な超音波を用いている。しかし、超音波通信は、気泡、機械雑音、電気雑音、護岸・船舶等による超音波信号の反響雑音等が水の振動を破壊し通信経路の障害となるため、海中土木工事等の現場においては、必ずしも適したデータ通信手段であるとは言えない。
However, in
このような中、水中でのデータ通信に適した手段として、超音波通信のほかに可視光通信を用いる方法が知られている。例えば、特許文献2では、水中におけるダイバー同士の通信手段として、可視光通信を用いる方法および装置が開示されている。 Under these circumstances, a method using visible light communication in addition to ultrasonic communication is known as a means suitable for underwater data communication. For example, Patent Document 2 discloses a method and an apparatus using visible light communication as a means of communication between divers in water.
特許文献2の方法では、ダイバー同士の通信が可能であるだけでなく、水深5mの位置であれば、水中から水上の船舶等に対して双方向通信を行うことも可能となっている。しかし、特許文献2には、可視光通信を用いて水中におけるダイバーの水中位置を把握する方法については、開示されていない。 In the method of Patent Document 2, not only divers can communicate with each other, but also bidirectional communication can be performed from underwater to a ship on the water at a depth of 5 m. However, Patent Document 2 does not disclose a method of grasping the underwater position of a diver in water using visible light communication.
本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、簡略な装備および操作にて、基準物体から見たダイバーの水中位置を迅速かつ的確に把握することが可能な、水中位置検出システムを提供することである。 The present invention has been made in view of such a problem, and a main object thereof is to be able to quickly and accurately grasp the underwater position of a diver as seen from a reference object with simple equipment and operation. It is to provide an underwater position detection system.
かかる目的を達成するため、本発明の水中位置検出システムは、少なくとも一部分が水中に入っている基準物体を基準とするダイバーの水中位置を検出する水中位置検出システムであって、前記ダイバーに備えられ、可視光を発光する可視光発光部と、前記基準物体の、水中に位置する外面に間隔を有して設置される、前記可視光を受光する複数の可視光受光部と、複数の該可視光受光部のうち、前記可視光の入射光量が最も大きいものとして選定された可視光受光部の前記基準物体における設置位置、該選定された可視光受光部に入射する前記可視光の鉛直軸に対する入射角度、前記ダイバーの水深、および、前記基準物体の水深に基づいて、前記ダイバーの水中位置を検出する位置検出装置と、を備え、少なくとも前記ダイバーの水深が、前記可視光発光部にて発光された前記可視光により前記可視光受光部に伝送されることを特徴とする。 In order to achieve such an object, the underwater position detection system of the present invention is an underwater position detection system that detects the underwater position of a diver with reference to a reference object whose at least a part is submerged in water, and is provided in the diver. , A visible light emitting unit that emits visible light, a plurality of visible light receiving units that receive the visible light, and a plurality of the visible light emitting units that are installed at intervals on the outer surface of the reference object located in water. Among the light receiving parts, the installation position of the visible light receiving part selected as having the largest amount of incident light of the visible light in the reference object, and the vertical axis of the visible light incident on the selected visible light receiving part. A position detecting device for detecting the underwater position of the diver based on the incident angle, the water depth of the diver, and the water depth of the reference object is provided, and at least the water depth of the diver emits light at the visible light emitting unit. It is characterized in that the visible light is transmitted to the visible light receiving unit.
また、本発明の水中位置検出システムは、複数の前記可視光受光部が、それぞれ鉛直軸に対する角度を変えて配置され可視光受光部群を構成し、該可視光受光部群が、前記基準物体の下端部近傍における前記外面に間隔を有して設置されることを特徴とする。 Further, in the underwater position detection system of the present invention, a plurality of the visible light receiving units are arranged at different angles with respect to the vertical axis to form a visible light receiving unit group, and the visible light receiving unit group is the reference object. It is characterized in that it is installed at intervals on the outer surface in the vicinity of the lower end portion of the above.
そして、本発明の水中位置検出方法は、本発明の水中位置検出システムを用いた水中位置検出方法であって、複数の前記可視光受光部各々が受光した前記可視光の入射光量を相対比較し、該入射光量が最も大きいものとして選定された前記可視光受光部の前記基準物体における設置位置に基づいて、前記基準物体を基準とする前記ダイバーの平面視位置方向を検出し、前記ダイバーの水深と前記基準物体の水深とに基づいて、前記基準物体に対する前記ダイバーの相対深度を検出し、該相対深度と、前記入射光量が最も大きいものとして選定された前記可視光受光部に入射する前記可視光の鉛直軸に対する入射角度に基づいて、前記基準物体と前記ダイバーとの水平距離を検出し、前記平面視位置方向、前記相対深度、および前記水平距離から、前記基準物体を基準とする前記ダイバーの水中位置を検出することを特徴とする。 Then, the underwater position detection method of the present invention is an underwater position detection method using the underwater position detection system of the present invention, and the amount of incident light of the visible light received by each of the plurality of visible light receiving units is relatively compared. Based on the installation position of the visible light receiving unit in the reference object selected as having the largest amount of incident light, the diver's horizontal view position direction with respect to the reference object is detected, and the water depth of the diver is detected. And the water depth of the reference object, the relative depth of the diver with respect to the reference object is detected, and the relative depth and the visible light receiving portion selected as having the largest incident light amount are incident on the relative depth. The horizontal distance between the reference object and the diver is detected based on the incident angle of the visible light with respect to the vertical axis, and the reference object is used as a reference from the plan view position direction, the relative depth, and the horizontal distance. It is characterized by detecting the underwater position of a diver.
上述する本発明の水中位置検出システムおよび水中位置検出方法によれば、ダイバーに可視光発光部を装備させるとともに、基準物体に複数の可視光受光部を設置することにより、ダイバーが可視光発光部から基準物体に向けて可視光を発光するのみの簡略な操作で、基準物体を基準とした前記ダイバーの水中位置を検出することができる。これにより、ダイバーの位置確認を、船上の監視員による呼吸気泡による目視確認や有線電話による通話確認にて行っていた従来手法と比較して、迅速かつ的確にダイバーの水中位置を把握することが可能となる。 According to the underwater position detection system and the underwater position detection method of the present invention described above, the diver is equipped with a visible light emitting unit and a plurality of visible light receiving units are installed on the reference object so that the diver can be equipped with the visible light emitting unit. It is possible to detect the underwater position of the diver with reference to the reference object by a simple operation of emitting visible light toward the reference object. This makes it possible to quickly and accurately grasp the diver's underwater position compared to the conventional method in which the diver's position is confirmed by visual confirmation by breathing bubbles by a ship's observer or call confirmation by a wired telephone. It will be possible.
また、例えば、護岸工事や水中構造物の構築工事等、ダイバーによる水中作業を必要とする海洋土木工事を行う場合に、基準物体として作業船や護岸壁、水中にコンクリートブロックを据付ける際に用いる水中吊荷旋回装置等を選択し、これらに、複数の可視光受光部を設置するとともに、ダイバーに可視光発光部を携帯させるのみの簡略な構成で、ダイバーの作業位置を確認することができる。これにより、煩雑な手間を要することなく安価に、ダイバーの安全性を確保しながら、海洋土木工事の作業生産性を向上することが可能となる。 Also, for example, when performing marine civil engineering work that requires underwater work by divers, such as revetment work and underwater structure construction work, it is used when installing a work ship, revetment wall, or concrete block in water as a reference object. It is possible to confirm the working position of the diver with a simple configuration in which a submersible suspension swivel device or the like is selected, a plurality of visible light light receiving units are installed therein, and the visible light light emitting unit is carried by the diver. .. This makes it possible to improve the work productivity of offshore civil engineering work while ensuring the safety of divers at low cost without requiring complicated labor.
本発明によれば、ダイバーが基準物体に向けて可視光発光部から可視光を発光するのみの簡略な操作で、基準物体を基準とするダイバーの水中位置を迅速かつ的確に把握することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to quickly and accurately grasp the underwater position of the diver with respect to the reference object by a simple operation in which the diver emits visible light from the visible light emitting unit toward the reference object. It becomes.
本発明の水中位置検出システムおよび水中位置検出方法は、一般にデータ通信手段として用いられる可視光通信システムを利用して、基準物体を基準とするダイバーの平面視位置方向、水平距離および水深といった、ダイバーの水中位置に係る情報を検出するシステムおよび方法である。 The underwater position detection system and the underwater position detection method of the present invention utilize a visible light communication system generally used as a data communication means to determine a diver's plan view position direction, horizontal distance, and water depth with respect to a reference object. A system and method for detecting information related to the underwater position of the water.
本実施の形態では、ダイバーによる水中作業が必要となる海中土木工事のうちの1つである、コンクリートブロックの据付け工事を実施する場合を事例に挙げ、基準物体として水中吊荷旋回装置を採用し、水中位置検出システムの詳細を図1〜図6を参照して説明する。 In this embodiment, an underwater civil engineering work that requires underwater work by a diver, which is one of the underwater civil engineering works, is taken as an example, and an underwater suspension swivel device is adopted as a reference object. , The details of the underwater position detection system will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
図1で示すように、水中吊荷旋回装置50は、海底にテトラポッドや根固めブロック等のコンクリートブロックBを据付けるにあたり、吊持された態様のコンクリートブロックBの、旋回による方向転換や姿勢保持等の姿勢制御、および位置決め時の微調整等を水中にて行うための装置である。なお、水中吊荷旋回装置50の詳細は、特許第5970946号公報を参照されたい。
As shown in FIG. 1, the underwater suspension
上述の水中吊荷旋回装置50は、外殻51の上面に、起重機船60のクレーン61から垂下されたワイヤー62を装着するためのシャックル52が、また、外殻51の下面に、コンクリートブロックBを吊持するための吊り治具53が、それぞれ備えられており、吊り治具53にてコンクリートブロックBを吊持した状態で、シャックル52に装着されたワイヤー62を介して水中に垂下される。
In the above-mentioned underwater suspension
そして、コンクリートブロックBを海底に据付ける際には、まず、水中のダイバーDがコンクリートブロックBの位置や姿勢を確認しながら、無線通信にて水中吊荷旋回装置50を制御して、コンクリートブロックBの方向転換等の姿勢制御を行うとともに、位置決めの微調整を行う。こうして、コンクリートブロックBの位置決めが行われた後、クレーン61のオペレーターが、ワイヤー62を繰り出して水中吊荷旋回装置50およびコンクリートブロックBを降下させ、コンクリートブロックBを海底に据付ける。
When installing the concrete block B on the seabed, first, the underwater diver D controls the underwater suspension
このとき、クレーン61のオペレーターや起重機船60上の作業監視員はあらかじめ、ダイバーDに対して、作業位置を確認して指示を出したり、コンクリートブロックBに近接している場合や、単独行動となっている場合には危険を報知する必要が生じる。そこで、本実施の形態では、クレーン61のオペレーターや起重機船61上の作業監視員がダイバーDの水中位置を確認するための手段として、水中位置検出システム1を採用している。
At this time, the operator of the
水中位置検出システム1は、ダイバーDが携帯する可視光発光部11と、水中吊荷旋回装置50に設置された複数の可視光受光部12と、水中吊荷旋回装置50の外殻51に装備される位置検出装置13と、クレーン61のオペレーター室や起重機船60上の作業管理室等に設置される出力装置14と、を備えている。
The underwater
可視光発光部11は、放射する可視光Vを強度変調して情報を伝送できる可視光固体光源であれば、発光ダイオード(以降、LEDと称す)、有機EL、可視光レーザー等の何れを採用してもよいが、本実施の形態では、疑似白色かつ5000KのLEDを採用している。なお、LEDは、必ずしも上記のものに限定されるものではなく、後述する可視光受光部12の感度や、水中の濁度、ダイバーDの作業範囲等の施工環境等に応じて、適宜好適な色温度および色調(例えば、水中の濁度が低い場合は青のエネルギーが高いLED等)のものを設定すればよい。
The visible
可視光受光部12は、可視光発光部11から発光された可視光Vを受光し、これを電気信号に復調して位置検出装置13に出力するもので、本実施の形態では、フォトダイオードを採用している。なお、強度変調された可視光を受光して変調することができる光センサーであれば、可視光受光部12にいずれを採用してもよく、例えばイメージセンサーを用いてもよい。
The visible light
位置検出装置13は、可視光受光部12より出力された電気信号および水中吊荷旋回装置50の水深h2から、水中吊荷旋回装置50を基準とするダイバーDの水中位置を算定する装置である。そして、図3(b)及び図4で示すように、水中吊荷旋回装置50を基準とする可視光発光部11の平面視位置方向Aを決定する平面視位置方向算定手段131を備えている。
The
また、図3(a)(b)で示すように、水中吊荷旋回装置50に対する可視光発光部11の相対深度Hを算定する相対深度算定手段132と、水中吊荷旋回装置50と可視光発光部11との間で最短となる水平距離Lを算定する水平距離算定手段133と、を備えている。なお、平面視位置方向算定手段131、相対深度算定手段132、水平距離算定手段133の詳細は、後述する水中位置検出システム1の第1〜第3の実施の形態に譲る。
Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, the relative depth calculation means 132 for calculating the relative depth H of the visible light
これら位置検出装置13にて算定される、水中吊荷旋回装置50を基準とする可視光発光部11の平面視位置方向A、水中吊荷旋回装置50に対する可視光発光部11の相対深度H、および水中吊荷旋回装置50と可視光発光部11との間で最短となる水平距離Lは、図1で示すように、ダイバーDの水中位置に係る情報として、出力装置14に出力される。
The horizontal view position direction A of the visible light
出力装置14は、位置検出装置13にて出力されたダイバーDの水中位置に係る情報を表示する装置であり、少なくともモニターを備えていればスマートフォン、タブレットPC、パーソナルコンピュータ等の何れを採用してもよい。なお、本実施の形態では、パーソナルコンピュータを採用している。
The
上述する水中位置検出システム1により、クレーン61のオペレータや起重機船60上の作業監視員は、ダイバーDが水中吊荷旋回装置50に向けて、可視光発光部11から可視光を発光するたびに、水中吊荷旋回装置50を基準とするダイバーDの水中位置を、出力装置14にて迅速かつ的確に把握することができる。
With the underwater
これにより、クレーン61のオペレーターや起重機船60上の作業監視員は、コンクリートブロックBの据付け工事を実施するにあたり、ダイバーDが安全を確保できるエリアに移動していることを出力装置14にて確認した上で、クレーン61によるコンクリートブロックBの揚重や降下等の操作を行うことができる。したがって、ダイバーDの安全を確保しつつ、コンクリートブロックBの据付け工事に係る作業生産性を大幅に向上することが可能となる。
As a result, the operator of the
上述する構成の水中位置検出システム1について、水中吊荷旋回装置50に対する可視光受光部12の異なる設置パターンを3種類、第1〜第3の実施の形態として以下に例示するとともに、可視光受光部12の設置パターンに対応したダイバーDの水中位置の算定方法を、併せて説明する。
Regarding the underwater
<第1の実施の形態>
水中位置検出システム1を構成する複数の可視光受光部12は、図2(a)(b)で示すように、水中吊荷旋回装置50の外殻51であって下面近傍の外周縁511に、吊り治具53の取り付け位置を避けるようにして放射状に、複数が同一高さに設置されている。
<First Embodiment>
As shown in FIGS. 2A and 2B, the plurality of visible
なお、本実施の形態では、水中吊荷旋回装置50の寸法が、高さ2000mm、外殻51における外周縁511の直径2131mmである。また、外殻51の外周縁511に対して放射状に設置する可視光受光部12は、20度の間隔で配置される2つの可視光受光部12と、これを挟むように48度の間隔で配置される2つの可視光受光部12とよりなる4つの可視光受光部12を、等間隔で4方向に設置し、合計で16個設置されている。
In the present embodiment, the size of the underwater
可視光受光部12はそれぞれ、筒状体よりなる外殻51の軸線Oが鉛直軸と平行な状態において、鉛直軸に対して約45度の設置角度をもって海底方向に向けて設置されているとともに、海中の障害物に接触するなどして破損したり設置角度が変わることのないよう、可視光発光部11より発光される可視光Vが透過可能な収納ケール121に収納されている。
Each of the visible
一方、水中位置検出システム1を構成する可視光発光部11は、図3で示すように、ダイバーDが水中吊荷旋回装置50に向けて自ら可視光を発光できる態様であれば、スーツや潜水器具に装着する等いずれに装備してダイバーDに携帯させてももよい。また、可視光発光部11は、発光角度を計測する角度センサー(図示せず)を備えるとともに、少なくともダイバーDに装備されている水深計(図示せず)と無線接続されており、水深計より得られるダイバーDの水深h1と、可視光発光部11から発光される可視光Vの鉛直軸に対する発光角度θ1を、可視光Vを介して可視光受光部12に伝送可能となっている。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the visible light
なお、第1の実施の形態では、可視光受光部12が水中吊荷旋回装置50の外殻51であって外周縁511に固定されていることから、可視光発光部11から発光される可視光Vの鉛直軸に対する発光角度θ1を、可視光受光部12に入射する可視光Vの鉛直軸に対する入射角度と見做すこととした。
In the first embodiment, since the visible
また、可視光受光部12は、水中吊荷旋回装置50を用いたコンクリートブロックBの据付け工事において、ダイバーDが水中吊荷旋回装置50の下方にて水中作業をしている場合に事故や災害が生じやすいことを考慮し、約45度の設置角度をもって海底方向に向けて設置したものである。したがって、可視光受光部12が水中吊荷旋回装置50より下方を向くよう設置されていれば、その設置角度は必ずしも約45度に限定されるものではない。
Further, the visible
そして、水中位置検出システム1を構成する位置検出装置13にて実行されるダイバーDの水中位置に係る情報である、平面視位置方向A、相対深度H、水平距離Lの算定方法は、以下のとおりである。
Then, the calculation method of the plan view position direction A, the relative depth H, and the horizontal distance L, which are the information related to the underwater position of the diver D executed by the
まず、図3(b)および図4(a)で示すように、平面視位置方向算定手段131において、可視光受光部12から出力された電気信号に基づいて、複数の可視光受光部12各々が受光した可視光Vの入射光量を検知して相対比較を行い、入射光量が最も大きい可視光受光部12を選定する。この選定された可視光受光部12の、外殻51における外周縁511の設置位置を算定し、これを水中吊荷旋回装置50における可視光Vの受光位置Cと認定する。
First, as shown in FIGS. 3 (b) and 4 (a), in the plan view position direction calculation means 131, each of the plurality of visible light
なお、複数の可視光受光部12各々が受光した可視光Vの入射光量を検知して相対比較を行う際に、図4(b)で示すように、入射光量の最も大きい可視光受光部12が2つ存在する場合には、水中吊荷旋回装置50の下面外周縁51における、これら2つの可視光受光部12の中間位置を算定し、これを水中吊荷旋回装置50における可視光Vの受光位置Cと認定する。
When detecting the amount of incident light of visible light V received by each of the plurality of visible
同様に、入射光量が最も大きい可視光受光部12が3つ存在する場合には、3つのうち中央の可視光受光部12が配置されている位置を算定し、これを水中吊荷旋回装置50における可視光Vの受光位置Cと認定する。
Similarly, when there are three visible
この後、受光位置Cと外殻51の軸線Oとを結ぶ水平線が延びる方向を算定し、これを水中吊荷旋回装置50を基準とするダイバーDが位置する平面視位置方向Aとする。なお、水中吊荷旋回装置50に地磁気センサーを搭載しておき、地磁気センサーにて取得した方位に関する情報に基づいて、水中吊荷旋回装置50を基準とするダイバーDが位置する平面視位置方向Aを方位で把握するようにしてもよい。
After that, the direction in which the horizontal line connecting the light receiving position C and the axis O of the
次に、図3(a)(b)で示すように、相対深度算定手段132において、可視光受光部12から出力された電気信号に基づいて、可視光発光部11を携帯するダイバーDの水深h1を取得する。また、水中吊荷旋回装置50にも水深計(図示せず)を備えておき、この水深計から水中吊荷旋回装置50の水深h2を取得する。そして、両者の差分(h2−h1)を算定することにより、これを水中吊荷旋回装置50に対するダイバーDの相対深度Hとする。
Next, as shown in FIGS. 3A and 3B, the water depth of the diver D carrying the visible
最後に、水平距離算定手段133において、可視光受光部12から出力された電気信号に基づいて、先にも述べたように、可視光受光部12に入射する可視光Vの鉛直軸に対する入射角度と見做した、可視光発光部11から発光される可視光Vの鉛直軸に対する発光角度θ1を取得する。また、相対深度算定手段132にて算定した水中吊荷旋回装置50に対する可視光発光部11の相対深度Hを取得する。
Finally, in the horizontal distance calculating means 133, based on the electric signal output from the visible
そして、これら発光角度θ1と相対深さHに基づいて、受光位置Cと可視光発光部11との間の水平距離(H・tanθ1)を算定し、これを平面視位置方向算定手段131において認定した平面視位置方向A上における、水中吊荷旋回装置50とダイバーDとの水平距離Lとする。
Then, the horizontal distance (H · tan θ1) between the light receiving position C and the visible
<第2の実施の形態>
第2の実施の形態では、図5(a)で示すように、水中吊荷旋回装置50の外殻51であって下面近傍の外周縁511に設置した複数の可視光受光部12を、外殻51の軸線Oが鉛直軸と平行な状態における、外殻51の軸線Oを含む鉛直面内で回転揺動自在に設置する。
<Second embodiment>
In the second embodiment, as shown in FIG. 5A, a plurality of visible
これに伴い、位置検出装置13には、複数の可視光受光部12を回転揺動させる受光部揺動手段134を備えることとし、受光部揺動手段134にて、複数の可視光受光部12を常時、同一速度で、かつ軸線Oに対する傾斜角度が同一角度となるように同期させて、回転揺動させる制御を行う。
Along with this, the
なお、可視光受光部12は、第1の実施の形態で述べたように、ダイバーDが水中吊荷旋回装置50の下方にて水中作業をしている場合に事故や災害が生じやすいことを考慮し、水平方向から鉛直下向き方向の範囲を回転揺動させている。
As described in the first embodiment, the visible
そして、位置検出装置13の平面視位置方向算定手段131において、まず、可視光受光部12から出力された電気信号に基づいて、回転揺動する複数の可視光受光部12各々が受光した可視光の入射光量を、可視光受光部12における軸線Oに対する傾斜角度ごとに連続して検知する。
Then, in the plan view position direction calculation means 131 of the
こうして得た入射光量の相対比較を行い、複数の可視光受光部12のうち、最も大きい入射光量を検知した可視光受光部12を選定し、外殻51における外周縁511の設置位置を算定して、これを水中吊荷旋回装置50における可視光Vの受光位置Cと認定する。また、図5(b)で示すように、最も大きい入射光量を検知した時の鉛直軸に対する傾斜角度θ2を算定する。そして、この傾斜角度θ2を、可視光受光部12に入射する可視光Vの鉛直軸に対する入射角度と見做す。
Relative comparison of the amount of incident light obtained in this way is performed, the visible
なお、平面視位置方向算定手段131にて入射光量を検知した時点において、外殻51の軸線Oが鉛直軸と並行でなかった場合には、適宜補正を行なったうえで、鉛直軸に対する傾斜角度θ2を算定する。
If the axis O of the
この後、図4(a)で示した第1の実施の形態と同様に、受光位置Cと外殻51の軸線Oとを結ぶ水平線が延びる方向を、水中吊荷旋回装置50を基準とするダイバーDが位置する平面視位置方向Aと算定する。また、図3で示した第1の実施の形態と同様の方法で、相対深度算定手段132にて水中吊荷旋回装置50に対する可視光発光部11の相対深度Hを算定する。
After that, as in the first embodiment shown in FIG. 4A, the direction in which the horizontal line connecting the light receiving position C and the axis O of the
そして、水平距離算定手段133において、平面視位置方向算定手段131にて算定した、最も大きい入射光量を検知したものとして選定した可視光受光部12の鉛直軸に対する傾斜角度θ2を取得するとともに、相対深度算定手段132にて算定した水中吊荷旋回装置50に対する可視光発光部11の相対深度Hを取得する。
Then, in the horizontal distance calculation means 133, the inclination angle θ2 with respect to the vertical axis of the visible
これら入射角度と見做した傾斜角度θ2と相対深度Hに基づいて、受光位置Cと可視光発光部11との間の水平距離(H・tanθ2)を算定し、これを平面視位置方向算定手段131において認定した平面視位置方向A上における、水中吊荷旋回装置50とダイバーDとの水平距離Lとする。
The horizontal distance (H · tan θ2) between the light receiving position C and the visible
したがって、第2の実施の形態において可視光発光部11は、少なくともダイバーDが装備している水深計より得られるダイバーDの水深h1を、可視光Vにて可視光受光部12に伝送すればよい。
Therefore, in the second embodiment, if the visible
<第3の実施の形態>
第3の実施の形態では、図6(a)で示すように、複数の可視光受光部12を、筒状体よりなる外殻51の軸線Oが鉛直軸と平行な状態における、外殻51の軸線Oを含む鉛直面内で、それぞれ鉛直軸に対する角度を変えて配置することにより1つの可視光受光部群12’を構成する。そして、この可視光受光部群12’を複数用意し、水中吊荷旋回装置50の外殻51であって下面近傍の外周縁511に間隔を有して、同一高さに設置する。
<Third embodiment>
In the third embodiment, as shown in FIG. 6A, the
なお、可視光受光部群12’を構成する複数の可視光受光部12は、第1および第2の実施の形態で述べたように、ダイバーDが水中吊荷旋回装置50の下方にて水中作業をしている場合に事故や災害が生じやすいことを考慮し、水平方向から鉛直下向き方向の範囲で異なる角度に設定する。
The plurality of visible
そして、位置検出装置13の平面視位置方向算定手段131において、まず、可視光受光部12から出力された電気信号に基づいて、複数の可視光受光部群12’それぞれを構成する複数の可視光受光部12すべてについて、各々が受光した可視光の入射光量を検出する。
Then, in the plan view position direction calculation means 131 of the
こうして得た入射光量の相対比較を行い、複数の可視光受光部12のうち、最も大きい入射光量を検知した可視光受光部12を選定し、選定した可視光受光部12が構成する可視光受光部群12’の外殻51における外周縁511の設置位置を算定して、これを水中吊荷旋回装置50における可視光Vの受光位置Cと認定する。
Relative comparison of the amount of incident light obtained in this way was performed, the visible
なお、入射光量の最も大きい可視光受光部12が、隣り合う2つの可視光受光部群12’にそれぞれに存在する場合には、これら2つの可視光受光部群12’の中間位置を算定し、これを水中吊荷旋回装置50における可視光Vの受光位置Cと認定すればよい。
If the visible
また、図6(b)で示すように、最も大きい入射光量を検知した可視光受光部12の鉛直軸に対する傾斜角度θ3を検出する。そして、この傾斜角度θ3を、可視光受光部12に入射する可視光Vの鉛直軸に対する入射角度と見做す。
Further, as shown in FIG. 6B, the inclination angle θ3 with respect to the vertical axis of the visible
なお、平面視位置方向算定手段131にて入射光量を検知した時点において、外殻51の軸線Oが鉛直軸と並行でなかった場合には、適宜補正を行なったうえで、鉛直軸に対する傾斜角度θ3を算定する。
If the axis O of the
また、複数の可視光受光部12各々が受光した可視光Vの入射光量を検知して相対比較を行う際に、入射光量の最も大きい可視光受光部12が、例えば、1つの可視光受光部群12’の中で2つ並んで存在する場合には、これら2つの可視光受光部12の中間角度を算定し、これを可視光受光部12の鉛直軸に対する傾斜角度θ3と算定する。
Further, when detecting the amount of incident light of visible light V received by each of the plurality of visible
この後、図4(a)で示した第1の実施の形態と同様に、受光位置Cと外殻51の軸線Oとを結ぶ水平線が延びる方向を、水中吊荷旋回装置50を基準とするダイバーDが位置する平面視位置方向Aと算定する。また、図3で示した第1の実施の形態と同様の方法で、相対深度算定手段132にて水中吊荷旋回装置50に対する可視光発光部11の相対深度Hを算定する。
After that, as in the first embodiment shown in FIG. 4A, the direction in which the horizontal line connecting the light receiving position C and the axis O of the
そして、水平距離算定手段133において、平面視位置方向算定手段131にて算定した、最も大きい入射光量を検知したものとして選定した可視光受光部12の鉛直軸に対する傾斜角度θ3を取得するとともに、相対深度算定手段132にて算定した水中吊荷旋回装置50に対する可視光発光部11の相対深度Hを取得する。
Then, in the horizontal distance calculation means 133, the inclination angle θ3 with respect to the vertical axis of the visible
これら入射角度と見做した傾斜角度θ3と相対深度Hに基づいて、平面視位置方向算定手段131において認定した平面視位置方向A上における、受光位置Cと可視光発光部11との間の水平距離(H・tanθ3)を算定し、これを水中吊荷旋回装置50とダイバーDとの水平距離Lとする。
The horizontal between the light receiving position C and the visible
したがって、第3の実施の形態においても第2の実施の形態と同様に、可視光発光部11は、少なくともダイバーDが装備している水深計より得られるダイバーDの水深h1を、可視光Vにて可視光受光部12に伝送すればよい。
Therefore, in the third embodiment as well as in the second embodiment, the visible
上述する水中位置検出システム1によれば、ダイバーDに可視光発光部11を携帯させるとともに、水中吊荷旋回装置50の同一高さに間隔を有して複数の可視光受光部12を設置する。このように、通信手段として可視光を用いることから、例えば超音波を採用する場合と比較して、海洋工事等で発生する水中音波雑音等の影響を受けることがなく、水中での通信品質が向上するとともに、データ転送速度の高速化を図ることができる。
According to the underwater
これにより、ダイバーDが可視光発光部11から水中吊荷旋回装置50に向けて可視光Vを発光するのみの簡略な操作で、水中吊荷旋回装置50を基準としたダイバーDの平面視位置方向A、相対深度H、水平距離L、といった水中吊荷旋回装置50を基準としたダイバーDの水中位置を迅速かつ的確に検出することができる。
As a result, the diver D simply emits visible light V from the visible light
したがって、起重機船60上の作業監視員は、ダイバーDに対して、作業位置を確認して指示を出したり、コンクリートブロックBに近接している場合や単独行動となっている場合には危険を報知する等、ダイバーDの作業管理を行うことができる。このため、ダイバーDの安全性を確保しながら、海洋土木工事の作業生産性を大幅に向上することが可能となる。
Therefore, the work observer on the
本発明の水中位置検出システム1は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
The underwater
例えば、本実施の形態では、基準物体に水中旋回装置50を採用したが、必ずしもこれに限定されるものではない。船体やブイ等の水中浮遊体、護岸壁やダム等の水中構造物等、少なくとも一部分が水中に入っている物体であれば、いずれを採用してもよい。
For example, in the present embodiment, the
また、本実施の形態では、水中吊荷旋回装置50の外殻51であって下面近傍の外周縁511に可視光受光部12を設置したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、水中吊荷旋回装置50の外殻51における外面であれば、いずれに設置してもよい。
Further, in the present embodiment, the visible
さらに、本実施の形態では、ダイバーDの水深h1や可視光発光部11から発光される可視光Vの鉛直軸に対する発光角度θ1を、可視光Vにて可視光受光部12に伝送したが、可視光通信にて伝送するデータはこれらに限定されるものではない。
Further, in the present embodiment, the emission angle θ1 with respect to the vertical axis of the visible light V emitted from the water depth h1 of the diver D and the visible
例えば、ダイバーDが携帯してる水圧計やタイマーと可視光発光部11とを無線接続しておき、ダイバーDの潜水時間や水圧に係る情報を、可視光Vにて可視光受光部12に伝送してもよい。こうすると、起重機船60上の作業監視員が、作業中のダイバーDに係る健康状態や作業状態を客観的に管理できるため、潜水作業の安全性をより向上することが可能となる。
For example, a water pressure gauge or timer carried by the diver D is wirelessly connected to the visible
また、本実施の形態では出力装置14に、水中吊荷旋回装置50を基準としたダイバーDの水中位置に係る情報を出力させたが、これに限定されるものではなく、出力装置14にさらに、警告情報を出力させる構成としてもよい。
Further, in the present embodiment, the
具体的には、図3(b)で示すように、位置検出装置13に警告情報発生手段135を備えておく。また、クレーン61にてコンクリートブロックBの揚重もしくは降下作業を実施する際の水中における危険範囲に係る位置情報をあらかじめ設定しておき、これを警告情報発生手段135に格納しておく。
Specifically, as shown in FIG. 3B, the
そして、警告情報発生手段135において、上述した方法にて、平面視位置方向算定手段131、相対深度算定手段132、水平距離算定手段133により算定された水中吊荷旋回装置50を基準としたダイバーDの水中位置と、危険範囲に係る位置情報との重ね合わせを行い、出力装置14に出力する。
Then, in the warning information generating means 135, the diver D based on the underwater
ダイバーDが水中における危険範囲にて作業している場合には、出力装置14にてモニターを点滅させる、もしくは警告ブザーを鳴らすなどして、クレーン61のオペレーターや起重機船60上の作業監視員に、警告情報を発するとよい。
When the diver D is working in a dangerous area underwater, the
また、水中吊荷旋回装置50には、ダイバーDからの無線通信に基づいて、コンクリートブロックBの方向転換等の姿勢制御等を行うべく、水中吊荷旋回装置50を制御するための機械制御回路(図示せず)が搭載されている。したがって、これら機械制御回路に、水中位置検出システム1を構成する位置検出装置13を搭載させてもよい。
Further, the underwater
1 水中位置検出システム
11 可視光発光部
12 可視光受光部
12’ 可視光受光部群
121 収納ケース
13 位置検出装置
131 平面視位置方向算定手段
132 相対深度算定手段
133 水平距離算定手段
134 可視光受光部揺動手段
135 警告情報発生手段
14 出力装置
50 水中吊荷旋回装置(基準物体)
51 外殻
511 外周縁(外面)
52 シャックル
53 吊り治具
60 起重機船
61 クレーン
62 ワイヤー
A 平面視位置方向
H 相対深さ
L 水平距離
C 受光位置
V 可視光
B コンクリートブロック
D ダイバー
1 Underwater
51
52
Claims (3)
前記ダイバーに備えられ、可視光を発光する可視光発光部と、
前記基準物体の、水中に位置する外面に間隔を有して設置される、前記可視光を受光する複数の可視光受光部と、
複数の該可視光受光部のうち、前記可視光の入射光量が最も大きいものとして選定された可視光受光部の前記基準物体における設置位置、該選定された可視光受光部に入射する前記可視光の鉛直軸に対する入射角度、前記ダイバーの水深、および、前記基準物体の水深に基づいて、前記ダイバーの水中位置を検出する位置検出装置と、を備え、
少なくとも前記ダイバーの水深が、前記可視光発光部にて発光された前記可視光により前記可視光受光部に伝送されることを特徴とする水中位置検出システム。 An underwater position detection system that detects the underwater position of a diver based on a reference object whose at least part is in the water.
A visible light emitting unit provided in the diver and emitting visible light,
A plurality of visible light receiving units for receiving visible light, which are installed at intervals on the outer surface of the reference object located in water, and
Among the plurality of visible light receiving units, the installation position of the visible light receiving unit selected as having the largest amount of incident light of the visible light in the reference object, and the visible light incident on the selected visible light receiving unit. A position detecting device for detecting the underwater position of the diver based on the incident angle with respect to the vertical axis, the water depth of the diver, and the water depth of the reference object.
An underwater position detection system characterized in that at least the water depth of the diver is transmitted to the visible light receiving unit by the visible light emitted by the visible light emitting unit.
複数の前記可視光受光部が、それぞれ鉛直軸に対する角度を変えて配置され可視光受光部群を構成し、
該可視光受光部群が、前記基準物体の下端部近傍における前記外面の同一高さ位置に間隔を有して設置されることを特徴とする水中位置検出システム。 In the underwater position detection system according to claim 1,
A plurality of the visible light receiving units are arranged at different angles with respect to the vertical axis to form a visible light receiving unit group.
An underwater position detection system characterized in that the visible light receiving unit group is installed at the same height position on the outer surface in the vicinity of the lower end portion of the reference object at intervals.
複数の前記可視光受光部各々が受光した前記可視光の入射光量を相対比較し、該入射光量が最も大きいものとして選定された前記可視光受光部の前記基準物体における設置位置に基づいて、前記基準物体を基準とする前記ダイバーの平面視位置方向を検出し、
前記ダイバーの水深と前記基準物体の水深とに基づいて、前記基準物体に対する前記ダイバーの相対深度を検出し、
該相対深度と、前記入射光量が最も大きいものとして選定された前記可視光受光部に入射する前記可視光の鉛直軸に対する入射角度に基づいて、前記基準物体と前記ダイバーとの水平距離を検出し、
前記平面視位置方向、前記相対深度、および前記水平距離から、前記基準物体を基準とする前記ダイバーの水中位置を検出することを特徴とする水中位置検出方法。 An underwater position detection method using the underwater position detection system according to claim 1 or 2.
The amount of incident light of the visible light received by each of the plurality of visible light receiving units is relatively compared, and the visible light receiving unit is selected as having the largest amount of incident light based on the installation position of the visible light receiving unit in the reference object. Detecting the plan view position direction of the diver with reference to the reference object,
Based on the water depth of the diver and the water depth of the reference object, the relative depth of the diver with respect to the reference object is detected.
The horizontal distance between the reference object and the diver is detected based on the relative depth and the angle of incidence of the visible light incident on the visible light receiving unit selected as having the largest amount of incident light with respect to the vertical axis. death,
An underwater position detection method comprising detecting the underwater position of the diver with respect to the reference object from the plan view position direction, the relative depth, and the horizontal distance.
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