建設工事の消費エネルギー低減支援システム
【課題】建築や土木などの建設工事において発生する温室効果ガスの排出量を有効に低減するため、省エネルギー化を支援するシステムを提供する。
【解決手段】設備区分毎に設置されて工事に使用される各機器１８，１９，２１〜２９，３１〜３５，４１の瞬時エネルギー消費量を計測してその計測データを出力する計測手段２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，７０と、前記計測データを、通信ネットワーク５を介して受信して格納すると共に、前記計測データから前記各機器のエネルギー消費が適正であるかを一括して監視する管理サーバ６とを備える。
【解決手段】設備区分毎に設置されて工事に使用される各機器１８，１９，２１〜２９，３１〜３５，４１の瞬時エネルギー消費量を計測してその計測データを出力する計測手段２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，７０と、前記計測データを、通信ネットワーク５を介して受信して格納すると共に、前記計測データから前記各機器のエネルギー消費が適正であるかを一括して監視する管理サーバ６とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築や土木などの建設工事において、電力や燃料などのエネルギーの無駄な消費を抑え、ひいては地球温暖化を来たす温室効果ガスの排出量を低減するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えばシールドトンネル施工などの建設工事において、消費される電力や燃料などのエネルギーは、作業所や事務所で管理しており、その典型的な従来技術が下記の特許文献に開示されている。
【０００３】
この文献に開示された技術は、重機や建設車両、運搬車両など複数の管理対象機器の駆動源の駆動履歴データを収集するデータ収集手段と、前記駆動履歴データに基づいて、前記複数の管理対象機器から排出される二酸化炭素などの管理対象排出ガスの管理データを求める処理を行う処理手段とを備え、前記処理手段が、複数の管理対象機器に対し、前記管理データを用いて、前記管理対象排出ガスの排出量を削減するための管理処理を行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２２７３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術によれば、管理対象機器の駆動管理がその駆動源の駆動履歴データに基づいて行われるため、リアルタイムでの管理を行うことができなかった。
【０００６】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題とするところは、建築や土木などの建設工事において発生する温室効果ガスの排出量を有効に低減するため、省エネルギー化を支援するシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムは、設備区分毎に設置されて工事に使用される各機器の瞬時エネルギー消費量を計測してその計測データを出力する計測手段と、前記計測データを、通信ネットワークを介して受信して格納すると共に、前記計測データから前記各機器のエネルギー消費が適正であるかを一括して監視する管理サーバとを備えるものである。
【０００８】
請求項２の発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムは、請求項１に記載のシステムにおいて、計測手段により計測される瞬時エネルギー消費量が、瞬時電力使用量、力率、瞬時燃料使用量、又は機関回転数から算出されたものである。
【０００９】
請求項３の発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムは、請求項１に記載のシステムにおいて、管理サーバが、機器の燃料消費量又は燃料消費率を算出する燃費算出手段を有するものである。
【００１０】
請求項４の発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムは、請求項１に記載のシステムにおいて、ヒトの存在を検知する人感センサ又は作業者出退管理システムを備え、管理サーバが、特定の設備区分における前記人感センサからの検出データと、同じ設備区分における各機器のエネルギー消費量の計測データとの比較により、エネルギー消費が適正であるかを監視するものである。
【００１１】
請求項５の発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムは、請求項１に記載のシステムにおいて、管理サーバが、通信ネットワークを介して受信される各機器の計測データと、各機器の固有の属性データから算出される基準エネルギー消費量と比較することによって、作業能力が不適正でエネルギー効率の悪い機器を判定するものである。
【００１２】
請求項６の発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムは、請求項５に記載のシステムにおいて、管理サーバが、作業能力が不適正でエネルギー効率の悪い機器が判定されたことを報知する報知手段を有するものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムによれば、建築や土木などの建設工事において、設備区分毎に使用される各機器の瞬時エネルギー消費量が計測され、その計測データが通信ネットワークを介して管理サーバに送信され、管理サーバによって処理されて管理画面に表示されるので、リアルタイムで管理することができ、その結果、無駄なエネルギー消費を抑制して温室効果ガスの排出量を有効に低減することができる。
【００１４】
請求項２の発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムによれば、消費エネルギーとして、電力消費量又は燃料消費量を管理することができる。
【００１５】
請求項３の発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムによれば、管理サーバにおける燃費計測手段によって、機器の燃料消費率が計測されるので、建設機械などの燃料消費率を管理することができる。
【００１６】
請求項４の発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムによれば、人感センサ又は作業者出退管理システムによって、設備区分のうち作業者の存在しない箇所すなわち設備の不使用個所を判定することができるので、当該個所への電力供給を遮断することができる。
【００１７】
請求項５又は請求項６の発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムによれば、エネルギー消費量が過大な機器を特定することによって、エネルギー消費効率の向上を図ることができ、エネルギー消費量が過小な機器を特定することによって、無駄な機器を撤収し、効率の良い機器の使用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムを、シールド工法によるトンネル工事に適用した実施の形態を示す概略構成説明図である。
【図２】シールド掘進機の一例を示す概略構造説明図である。
【図３】図１に示される実施の形態による機能を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムを、シールド工法によるトンネル工事に適用した好ましい実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１は、この実施の形態を示す概略構成説明図で、図１における参照符号１は、地中を掘進するシールド掘進機、参照符号２は、発進立坑３の地上開口の周囲に設けた作業ヤードを覆うように構築された防音ハウス、参照符号４は、発進立坑３から略水平方向へ発進させたシールド掘進機１によって地中に構築されたシールドトンネルである。
【００２１】
シールド掘進機１は、例えば図２に示されるように、略円筒形のシールドフレーム１１と、その先端で、油圧モータ１３等によって回転されることにより地山Ｇを掘削するディスクカッタ１２と、掘削面（切羽）から発生した掘削土砂を排出するスクリューコンベア１５と、掘進方向への推力を得るための油圧ジャッキ１６と、シールドフレーム１１の後方で坑内壁に沿って一次覆工を組み立てるためのエレクタ１７と、その他の動力機械などが設置されている。
【００２２】
一方、防音ハウス２には、例えば図１に示されるように、掘削土砂をシールドトンネル４から地上へ搬出するためのクレーン２１と、シールド掘進機１による切羽の安定のための泥水を作製して切羽へ供給する加泥設備２２と、泥水掘削土砂に水や固化材等を添加して裏込材を作製する裏込設備２３と、シールドトンネル４内へ送風するための送風機２４と、その他の動力機械２５や照明設備２６、防音ハウス２内のストックヤードに一時的に堆積された掘削土砂をダンプトラックなどの搬出車両に積載するためのバックホウ２７や土砂ホッパなどが設置されている。
【００２３】
また、発進立坑３には、防音ハウス２内の加泥設備２２からシールド掘進機１による切羽へ泥水を加圧供給する送泥ポンプ３１と、シールド掘進機１の駆動により切羽で発生した掘削土砂（ズリと呼ばれる）と前記泥水との混合物(スラリー)からの分離水を排出する排水ポンプ３２と、前記掘削土砂を搬出したり一次覆工用のセグメントなどを搬入したりするための鋼車やトラバーサ３３と、その他の動力機械３４や照明設備３５などが設置され、シールドトンネル４内には照明設備４１などが設置されている。
【００２４】
参照符号１０Ａはシールド掘進機１に設けられた機内分電盤である。この機内分電盤１０Ａは、外部電源４０から電力ケーブル４０１及び坑内変電設備５０Ａを介して油圧モータ１３及び油圧ジャッキ１６等の油圧駆動装置１８や他の動力機械１９へ電力を分岐供給する複数の電力ケーブル４０２に設けられて電圧を検出するプローブ１０２及び電流を検出するプローブ１０３と、このプローブ１０３で異常電流が検出された場合に自動的に回路を遮断する開閉器１０１とを備える。
【００２５】
参照符号２０Ａは機内電力計測盤である。この機内電力計測盤２０Ａは、プローブ１０２，１０３から一定の時間間隔で取り込まれる電圧及び電流の計測データにより、油圧モータ１３及び油圧ジャッキ１６等の油圧駆動装置１８や他の動力機械１９の瞬時電力消費を算出する算出部２０１と、この算出部２０１に接続されると共にＬＡＮケーブル２０３を介して坑内通信盤（ｘＤＳＬモデム）３０Ａと接続されたハブ２０２とを備え、算出された瞬時電力消費データを、前記油圧駆動装置１８あるいは他の動力機械１９の固有の識別子データと共に送信するものである。
【００２６】
参照符号１０Ｂはシールドトンネル４内に設けられた第一の坑内分電盤である。この第一の坑内分電盤１０Ｂは、外部電源４０からの電力ケーブル４０１から坑内変電設備５０Ｂを介して分岐し坑内照明設備４１へ電力を供給する電力ケーブル４０３に設けられた電圧を検出するプローブ１０５及び電流を検出するプローブ１０６と、このプローブ１０６で異常電流が検出された場合に自動的に回路を遮断する開閉器１０４とを備える。
【００２７】
参照符号２０Ｂはシールドトンネル４内に設けられた第一の坑内電力計測盤である。この第一の坑内電力計測盤２０Ｂは、第一の坑内分電盤１０Ｂにおけるプローブ１０５，１０６と共に請求項１に記載された計測手段を構成するものであって、プローブ１０５，１０６から一定の時間間隔で取り込まれる電圧及び電流の計測データにより、坑内照明設備４１等の瞬時電力消費を算出する算出部２０４と、この算出部２０４に接続されると共にＬＡＮケーブル２０６，２０７を介して坑内通信盤（ｘＤＳＬモデム）３０Ｂ，３０Ｃに接続されたハブ２０５とを備え、算出された瞬時電力消費データを、前記坑内照明設備４１等の固有の識別子データと共に送信するものである。
【００２８】
また、機内電力計測盤２０Ａ側の坑内通信盤３０Ａと第一の坑内電力計測盤２０Ｂ側の坑内通信盤３０Ｂは、通信線２０８を介して接続されている。
【００２９】
参照符号１０Ｃは発進立坑３の下部あるいはその付近に設けられた第二の坑内分電盤である。この第二の坑内分電盤１０Ｃは、外部電源４０からの電力ケーブル４０１から後述のキュービクル装置６０における三相変圧器６０１を介して、送泥ポンプ３１、排水ポンプ３２、鋼車やトラバーサ３３、その他の動力機械３４や照明設備３５等へ電力を分岐供給する電力ケーブル４０４にそれぞれ設けられた電圧を検出するプローブ１０８及び電流を検出するプローブ１０９と、このプローブ１０９で異常電流が検出された場合に自動的に回路を遮断する開閉器１０７とを備える。
【００３０】
参照符号２０Ｃは発進立坑３の下部あるいはその付近に設けられた第二の坑内電力計測盤である。この第二の坑内電力計測盤２０Ｃは、プローブ１０８，１０９から一定の時間間隔で取り込まれる電圧及び電流の計測データにより、送泥ポンプ３１、排水ポンプ３２、鋼車やトラバーサ３３、その他の動力機械３４や照明設備３５等の瞬時電力消費を算出する算出部２０９と、この算出部２０９に接続されると共にＬＡＮケーブル２１１を介して坑内通信盤（ｘＤＳＬモデム）３０Ｄに接続されたハブ２１０とを備え、算出された瞬時電力消費データを、前記送泥ポンプ３１、排水ポンプ３２、鋼車やトラバーサ３３、その他の動力機械３４や照明設備３５等の固有の識別子データと共に送信するものである。
【００３１】
また、第一の坑内電力計測盤２０Ｂ側の坑内通信盤３０Ｃと第二の坑内電力計測盤２０Ｃ側の坑内通信盤３０Ｄは、通信線２１３を介して接続されている。
【００３２】
参照符号１０Ｄは防音ハウス２内に設けられた第一の地上分電盤である。この第一の地上分電盤１０Ｄは、外部電源４０からの電力ケーブル４０１から後述のキュービクル装置６０における三相変圧器６０１を介して、クレーン２１、加泥設備２２、裏込設備２３、送風機２４やその他の動力機械２５等へ電力を分岐供給する電力ケーブル４０５にそれぞれ設けられた電圧を検出するプローブ１１１及び電流を検出するプローブ１１２と、このプローブ１１２で異常電流が検出された場合に自動的に回路を遮断する開閉器１１０とを備える。
【００３３】
参照符号１０Ｅは防音ハウス２内に設けられた第二の地上分電盤である。この第二の地上分電盤１０Ｅは、外部電源４０からの電力ケーブル４０１から後述のキュービクル装置６０における単相変圧器６０２を介して、防音ハウス２内の照明設備２６等へ電力を供給する電力ケーブル４０６に設けられた開閉器１１３と、電圧を検出するプローブ１１４及び電流を検出するプローブ１１５とを備える。
【００３４】
参照符号２０Ｄは防音ハウス２内に設けられた第一の地上電力計測盤である。この第一の地上電力計測盤２０Ｄは、第一の地上分電盤１０Ｄにおけるプローブ１１１，１１２から一定の時間間隔で取り込まれる電圧及び電流の計測データにより、クレーン２１、加泥設備２２、裏込設備２３、送風機２４やその他の動力機械２５等の瞬時電力消費を計測すると共に、第二の地上分電盤１０Ｅにおけるプローブ１１４，１１５から一定の時間間隔で取り込まれる電圧及び電流の計測データにより、照明設備２６等の瞬時電力消費を算出する算出部２１４と、この算出部２１４に接続されたハブ２１５とを備え、算出された瞬時電力消費データを、前記クレーン２１、加泥設備２２、裏込設備２３、送風機２４やその他の動力機械２５等の固有の識別子データと共に送信するものである。
【００３５】
参照符号１０Ｆは地上（例えば防音ハウス２）に設けられた第三の地上分電盤である。この第三の地上分電盤１０Ｆは、外部電源４０からの電力ケーブル４０１から後述のキュービクル装置６０における三相変圧器６０１を介して、防音ハウス２内の加泥設備２２へ給水するための給水設備２８や、加泥に使用されない余剰泥水などを処理して放流するための濁水処理設備２９等へ電力を供給する電力ケーブル４０７に設けられた電圧を検出するプローブ１１７及び電流を検出するプローブ１１８と、このプローブ１１８で異常電流が検出された場合に自動的に回路を遮断する開閉器１１６とを備える。
【００３６】
参照符号２０Ｅは地上（例えば防音ハウス２）に設けられた第二の地上電力計測盤である。この第二の地上電力計測盤２０Ｅは、プローブ１１７，１１８から一定の時間間隔で取り込まれる電圧及び電流の計測データにより、給水設備２８や濁水処理設備２９等の瞬時電力消費を算出する算出部２１６と、この算出部２１６に接続されたハブ２１７とを備え、算出された瞬時電力消費データを、前記給水設備２８や濁水処理設備２９等の固有の識別子データと共に送信するものである。
【００３７】
参照符号６０は地上（例えば防音ハウス２の外部）に設けられたキュービクル装置である。このキュービクル装置６０は、外部からの例えば6,000Ｖの電圧を三相200Ｖの低電圧に降圧する三相変圧器６０１と、前記6,000Ｖの電圧を単相200Ｖの低電圧に降圧する単相変圧器６０２と、電圧を検出するプローブ６０３及び電流を検出するプローブ６０４とを備え、機内分電盤１０Ａ、第一及び第二の坑内分電盤１０Ｂ，１０Ｃ、第一及び第二の地上分電盤１０Ｄ，１０Ｅ、第三の地上分電盤１０Ｆへ、降圧させた電力を供給するものである。
【００３８】
参照符号２０Ｆはキュービクル装置６０に付属の受電元電力計測盤である。この受電元電力計測盤２０Ｆは、プローブ６０３，６０４から一定の時間間隔で取り込まれる電圧及び電流の計測データにより、受電元の電力を算出する算出部２１８と、この算出部２１８に接続されたハブ２１９とを備え、算出された受電元の電力データを、前記キュービクル装置６０の固有の識別子データと共に送信するものである。
【００３９】
参照符号７０は防音ハウス２内で作業するバックホウ２７等の機械に設けられた燃費計測盤で、例えば回転数計測手段７０１と、ＺＥ通信部７０２を備え、回転数計測手段７０１により計測された内燃機関の回転数データから求められた燃料消費データを、前記バックホウ２７等の固有の識別子データと共に送信するものである。
【００４０】
参照符号８０は人感センサで、所定のエリアへのヒトの出入りを管理するために、赤外線や超音波によってヒトの有無や動きを検知するものである。図１では、この人感センサ８０は一個所のみ示されているが、防音ハウス２内の各室や、発進立坑３、シールドトンネル４内などに設定された複数のエリアに設けられ、検出データを、固有の識別子データと共に送信するものである。
【００４１】
参照符号９０は地上（例えば防音ハウス２）に設けられた上位通信盤である。上位通信盤９０は、バックホウ２７等の燃費計測盤７０からの瞬時燃料消費データを受信可能であると共に、各電力計測盤２０Ａ〜２０Ｆで計測された瞬時電力消費データや、前記瞬時燃料消費データ、人感センサ８０による検出データを、計測対象の識別子データと共に、パケット通信網５を介して管理サーバ６へ送信するもので、互いに接続されたハブ９０１、ルータ９０２、記憶部９０３及びＺＣ通信部９０４を備えている。なお、パケット通信網５は請求項１に記載された通信ネットワークに相当するものであって、上位通信盤９０と管理サーバ６を常時接続しておくことができ、しかも通信料金を低減することができるといったメリットがある。
【００４２】
第二の坑内電力計測盤２０Ｃのハブ２１０と第一の地上電力計測盤２０Ｄのハブ２１５、第一の地上電力計測盤２０Ｄのハブ２１５と受電元電力計測盤２０Ｆのハブ２１９、受電元電力計測盤２０Ｆのハブ２１９と第二の地上電力計測盤２０Ｅのハブ２１７、及び第一の地上電力計測盤２０Ｄのハブ２１５と上位通信盤９０のハブ９０１は、それぞれＬＡＮケーブル２１２，２２０，２２１，２２２を介して互いに接続されている。
【００４３】
管理サーバ６は、上述した各電力計測盤２０Ａ〜２０Ｆからの瞬時電力消費データや、燃費計測盤７０からの瞬時燃料消費データを、上位通信盤９０及びパケット通信網５を介して受信してデータベース６３に格納すると共に、これらの計測データから、シールド掘進機１、シールドトンネル４、発進立坑３及び防音ハウス２などの各設備区分の各機器の電力消費や燃料消費が適正であるかを一括して監視するもので、インターネット７を介して本社や事務所に設置されたクライアントパソコン８や作業者が携帯する携帯通信端末９からアクセスしてユーザ認証を受けることによって、管理データなどを閲覧することができるようになっている。
【００４４】
すなわちこの管理サーバ６は、図３のシステムフローに示されるように、パケット通信網５あるいはインターネット７を介してデータの送受信を行う送受信部６１と、認証部６２と、受信したデータが格納されるデータベース６３と、設定部６４と、前記データを各種グラフや帳票形式で出力するＷＥＢ出力部６５と、判定部６６とを有する。
【００４５】
詳しくは、管理サーバ６における認証部６２は、クライアントパソコン８や携帯通信端末９からインターネット７を介して閲覧要求を受けたときに、送受信部６１を介して受信されたパスワードなどの認証データを、予め登録された認証データと一致するかを判定し、接続又は接続拒否を行うものである。
【００４６】
管理サーバ６におけるデータベース６３は、受信されたデータを識別子データによってシールド掘進機１、シールドトンネル４、発進立坑３及び防音ハウス２などの各設備区分別又は各計測対象別に格納するものである。また、このデータベース６３には、計測対象の各設備の固有の属性データ(例えば給水設備２８や濁水処理設備２９等の固有の設備名、配電方式、電動機の容量、稼動期間、あるいはバックホウ２７の内燃機関の搭載機器名、排気量、気筒数、標準燃料消費など)や、それに基づいて算出された各設備の適正な電力消費量の範囲や適正な力率、適正な燃料消費量の範囲、あるいは積算基準書や損料表に記載された燃料消費量の基準値や、運搬系の建設機械における走行距離当たりの燃料消費率の基準値や、あるいは掘削又は積み込みに使用される建設機械における掘削又は積み込み土量当たりの燃料消費率の基準値などの種々の判定基準データや、警告メッセージなどが、設定部６４を介して、あるいは現場の事務所や本社などに設置されたクライアントパソコン８などからインターネット７を介して入力され、記憶されている。
【００４７】
管理サーバ６におけるＷＥＢ出力部６５は、受信されたデータやデータベース６３に蓄積されたデータを、ＷＥＢページに一定時間毎の瞬時電力消費量や瞬時燃料消費量の履歴を各種グラフや帳票形式で出力するものである。
【００４８】
管理サーバ６における判定部６６は、受信された瞬時電力消費データが予めデータベース６３に記憶された電力消費量の基準範囲を超えている場合にその旨の警告データを出力し、あるいは力率の監視によりエネルギー効率の悪い電気設備を抽出してその旨の警告データを出力し、あるいは電流値、電圧値の監視により、容量の不適正な電動機（能力過大または不足）を抽出してその旨の警告データを出力し、あるいは供給先の各設備の消費電力の和を、キュービクル装置６０における受電元の電力と比較することにより、電源系統での電力ロスを監視して、その旨の警告データを出力するか、推奨配線サイズを表示し、あるいはデマンド計測と電力使用量上限設定値オーバーが予想される場合の警報データと電源切断場所の推奨データを出力し、あるいは人感センサ８０によってヒトの存在が確認されないエリアで照明設備２６、３５、４１などの電力消費が確認された場合などに、当該個所の電源切断を促すデータを出力するものである。
【００４９】
また、この判定部は、バックホウ２７等の機械の内燃機関に対しては、その固有の属性データ（搭載機器名、排気量、気筒数、標準燃料消費など）から予め標準燃料消費量を設定し、受信された瞬時燃料消費データから、前記標準燃料消費量を超えるものを抽出してその旨の警告データを出力し、あるいは車両系建設機械の場合、重機の姿勢を計測する装置と連動させることにより、作業パターンと瞬時燃料消費を判断し、作業当りの燃料消費状況、アイドリングストップの実施・不実施などの把握とアイドリングストップの推奨のためのデータ出力するものである。
【００５０】
そしてこれらの出力データは、アドレスが登録されたクライアントパソコン８や携帯通信端末９から、インターネット７を介してアクセスしてユーザ認証を受けることにより閲覧することができる。
【００５１】
以上の構成を備える実施の形態において、発進立坑３の下部あるいはシールドトンネル４における送泥ポンプ３１、排水ポンプ３２、鋼車やトラバーサ３３、その他の動力機械３４や照明設備３５、防音ハウス２内のクレーン２１、加泥設備２２、裏込設備２３、送風機２４やその他の動力機械２５、照明設備２６、防音ハウス２の外部の給水設備２８、濁水処理設備２９等へは、キュービクル装置６０によって例えば6000Ｖから200Ｖに降圧された電力が、第二の坑内分電盤１０Ｃ、第一及び第二の地上分電盤１０Ｄ，１０Ｅ、第三の地上分電盤１０Ｆを介して供給される。また、シールド掘進機１における油圧モータ１３及び油圧ジャッキ１６等の油圧駆動装置１８や他の動力機械１９、及びシールドトンネル４内の坑内照明設備４１等へは、坑内変電設備５０Ａ，５０Ｂによって例えば6000Ｖから200Ｖに降圧された電力が、機内分電盤１０Ａ、第一の坑内分電盤１０Ｂを介して供給される。
【００５２】
泥水加圧式のシールド掘進機１は、図２に示されるように、シールドフレーム１１の先端で、ディスクカッタ１２を、油圧モータ１３によって回転させ、これによって地山Ｇを掘削し、切羽で発生した掘削土砂を、ディスクカッタ１２に形成されたスリットからその背面に形成されたチャンバ１４に取り込むと共に、このチャンバ１４に地上の加泥設備２２から送泥ポンプ３１を含む送泥システムを介して泥水を加圧供給して掘削土砂と攪拌混合し、これによってディスクカッタ１２の背圧を、地山Ｇの地下水圧とバランスする加圧状態に保持して前面の泥土の噴発を防止する。チャンバ１４内の掘削土砂と泥水との混合物は、前記チャンバ１４への掘削土砂の取り込みに伴い、スクリューコンベア１５によってシールドフレーム１１の後方へ連続的に排出される。
【００５３】
シールドフレーム１１の後方では、掘削された坑内壁に、エレクタ１７によって円弧状の複数のセグメントを環状に組み立てて、地山Ｇの土圧に耐えるための一次覆工４ａを施すと共に、既に組み立てられた一次覆工４ａの先端に推進用油圧ジャッキ１６を当てて後方へ押し出し、その反力でシールド掘進機１を推進させる、といった作業が行われる。
【００５４】
また、シールド掘進機１による掘削坑の内壁と、この内壁に沿ってセグメントにより組み立てられた一次覆工４ａとの間には、テールボイドと呼ばれる間隙が生じるため、この間隙による地盤沈下を防止すると共に、推進用油圧ジャッキ１６による推力を地山Ｇに伝達するために、前記間隙には、地上の防音ハウス２内に設置した裏込設備２３から凝固性の裏込材を送って注入する。
【００５５】
一方、シールド掘進機１のチャンバ１４からスクリューコンベア１５によって排出された掘削土砂は、鋼車等によって発進立坑３の下まで搬送され、ここで、例えばクレーン２１で吊り上げられるバケット等で地上へ搬出され、防音ハウス２内のストックヤードに一時的に堆積させてバックホウ２７などでダンプトラックなどに積み込むか、あるいは土砂ホッパを介してダンプトラックなどに積み込み、外部へ搬出する。
【００５６】
そしてこのようなシールド工法によるトンネル工事において、まず、図１に示されるキュービクル装置６０からの電力の供給等によってシールド工事のための各設備が運転されると、各プローブ１０２，１０３，１０５，１０６，・・・から一定の時間間隔で取り込まれる電圧及び電流の計測データによって、機内電力計測盤２０Ａによるシールド掘進機１の油圧駆動装置１８や他の動力機械１９の瞬時電力消費の算出、第一の坑内電力計測盤２０Ｂによるシールドトンネル４内の坑内照明設備４１の瞬時電力消費の計測、第二の坑内電力計測盤２０Ｃによる送泥ポンプ３１、排水ポンプ３２、鋼車やトラバーサ３３、その他の動力機械３４や照明設備３５等の瞬時電力消費の算出、第一の地上電力計測盤２０Ｄによる防音ハウス２内のクレーン２１、加泥設備２２、裏込設備２３、送風機２４やその他の動力機械２５、照明設備２６等の瞬時電力消費の算出、第二の地上電力計測盤２０Ｅによる地上の給水設備２８、濁水処理設備２９等の瞬時電力消費の算出、受電元電力計測盤２０Ｆによるキュービクル装置６０の受電元電力の算出が行われる。一方、防音ハウス２内で作業するバックホウ２７などの内燃機関の瞬時燃料消費量は、燃費計測盤７０によって算出される。また、人感センサ８０からは、一定の時間間隔で各エリアの作業者の有無が検出される。
【００５７】
電力計測盤２０Ａ〜２０Ｆで算出（計測）された各設備の瞬時電力消費データや、人感センサ８０により検出された作業者有無データは、識別子データと共にＬＡＮケーブル２１２，２２０，２２１，２２２を介して上位通信盤９０に送信され、燃費計測盤７０で算出（計測）された瞬時燃料消費データは、識別子データと共に無線通信により上位通信盤９０に送信され、上位通信盤９０の記憶部９０３にいったん保存され、予め設定された適当な送信タイミングで、パケット通信網５を介して管理サーバ６へ送信される。
【００５８】
また、分電盤１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，・・・のいずれかで、電流を検出するプローブ１０３，１０６，１０９，・・・によって異常電流が検出された場合は、その下流側の機器への電力供給が、開閉器１０１，１０４，１０７，・・・によって直ちに遮断される。そしてそのデータは、遮断された分電盤の固有の識別子データと共にＬＡＮケーブル２１２，２２０，２２１，２２２を介して上位通信盤９０に送信され、予め設定された適当な送信タイミングで、パケット通信網５を介して管理サーバ６へ送信される。
【００５９】
管理サーバ６は、上位通信盤９０からのデータを、パケット通信網５を介して受信すると、判定部６６において、計測データが予め設定されデータベース６３に記憶された適正な電力消費量あるいは燃料消費量の範囲にあるかを判定すると共に、適正な範囲に対して過大又は過小であった場合は警告データ又は電源切断や内燃機関のアイドリングストップを促すデータなどを出力する。
【００６０】
車両系建設機械の場合、重機の姿勢を計測する装置と連動させることにより、作業パターンと燃費を判断し、作業当りの燃費状況、アイドリングストップの実施などの把握と警告を行うことが可能となる。
【００６１】
また判定部６６では、次のような処理も行われる。例えば、各エリアに設置された人感センサ８０からの検出データ及び識別子データと、電力計測盤２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄなどからの計測データ及び識別子データを比較し、ヒトの存在が確認されないエリアでの電力消費が確認された場合は、当該個所の電源切断を促すデータや警告データを出力する。
【００６２】
また、計測データに基づいて力率を監視し、投入された電力に対して力率の低い電気設備を抽出し、その旨の警告データを出力する。
【００６３】
また、各設備の電力消費量の合計を、キュービクル装置６０による配電系統の受電元電力と比較することによって、抵抗発熱や漏電などによる系統ロスを監視し、警告、推奨配線サイズの表示などを行う。
【００６４】
また、デマンド計測と電力使用量上限設定値オーバーが予想される場合の警報と電源切断場所の推奨を行う。
【００６５】
また、工程表を入力した場合、燃費を連動表示可能となり、作業量と燃費の関連の把握が容易になる。
【００６６】
これらの警告データ等は、送受信部６１からインターネット７を介して、アドレスが登録されたクライアントパソコン８や携帯通信端末９へ送信される。
【００６７】
また、これらの計測データや警報データは、データベース６３へ識別子データによって計測対象の設備毎に分類され電力消費あるいは燃料消費の履歴データなどとして蓄積される。
【００６８】
そして、システムの管理担当者が、例えば現場の事務所や本社などに設置されたクライアントパソコン８などからインターネット７を介して管理サーバ６にアクセスし、パスワードなどの認証データを入力して閲覧要求を行うと、管理サーバ６における認証部６２は、認証データを、予め登録された認証データと一致するかを判定し、一致した場合は、要求された電力消費などの監視データをデータベース６３から検索し、ＷＥＢ出力部６５を介して各種グラフや帳票形式で出力する。このためシステムの管理担当者は、クライアントパソコン８などのディスプレイ画面に表示された監視データを閲覧し、シールド工事に使用されている各設備の電力消費状況や燃料消費状況を確認することができる。
【００６９】
またこのため、適切な容量の機種が選択できているかを判断することが可能となり、工事に使用されている設備が適切な容量ではないと判断された場合には、過去の蓄積データからより良い効率の機種を選択し、例えば電動機、照明設備、配電線、車両系建設機械、発電機など作業所導入既存機器に対して、省ＣＯ２効果の高い代替機種の提示と、その代替機種を導入した場合の効果を推定して提示することができる。
【００７０】
以上説明したように、この消費エネルギー低減支援システムによれば、建設工事中の瞬時電気使用量、力率、瞬時燃料使用量、エンジン回転数などが設備区分別に詳細に計測され、計測されたデータは、直接インターネットを経由して管理サーバに送信され、一括処理されて、ＷＥＢ上の管理画面に表示され、この画面は、パスワードなどで管理され通信ネットワーク環境があればパソコンで見ることができ、しかも設備運転者の手元に、携帯端末等を利用して当該設備の計測データをリアルタイムで掲示することができるので、意識向上による省エネ運転の動機付け効果を期待することができる。
【００７１】
なお、上述の実施の形態では、本発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムを、シールド工法によるトンネル工事に適用した場合について説明したが、本発明は、他の土木工事や建築工事にも適用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１ シールド掘進機
２ 防音ハウス
３ 発進立坑
４ シールドトンネル
５ パケット通信網（通信ネットワーク）
６ 管理サーバ
７ インターネット
８ クライアントパソコン
９ 携帯通信端末
１０Ａ 機内分電盤
１０Ｂ 第一の坑内分電盤
１０Ｃ 第二の坑内分電盤
１０Ｄ 第一の地上分電盤
１０Ｅ 第二の地上分電盤
１０Ｆ 第三の地上分電盤
２０Ａ 機内電力計測盤（電力計測手段）
２０Ｂ 第一の坑内電力計測盤（電力計測手段）
２０Ｃ 第二の坑内電力計測盤（電力計測手段）
２０Ｄ 第一の地上電力計測盤（電力計測手段）
２０Ｅ 第二の地上電力計測盤（電力計測手段）
２０Ｆ 受電元電力計測盤（電力計測手段）
６０ キュービクル装置
７０ 燃費計測盤（計測手段）
８０ 人感センサ
９０ 上位通信盤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築や土木などの建設工事において、電力や燃料などのエネルギーの無駄な消費を抑え、ひいては地球温暖化を来たす温室効果ガスの排出量を低減するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えばシールドトンネル施工などの建設工事において、消費される電力や燃料などのエネルギーは、作業所や事務所で管理しており、その典型的な従来技術が下記の特許文献に開示されている。
【０００３】
この文献に開示された技術は、重機や建設車両、運搬車両など複数の管理対象機器の駆動源の駆動履歴データを収集するデータ収集手段と、前記駆動履歴データに基づいて、前記複数の管理対象機器から排出される二酸化炭素などの管理対象排出ガスの管理データを求める処理を行う処理手段とを備え、前記処理手段が、複数の管理対象機器に対し、前記管理データを用いて、前記管理対象排出ガスの排出量を削減するための管理処理を行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２２７３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術によれば、管理対象機器の駆動管理がその駆動源の駆動履歴データに基づいて行われるため、リアルタイムでの管理を行うことができなかった。
【０００６】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題とするところは、建築や土木などの建設工事において発生する温室効果ガスの排出量を有効に低減するため、省エネルギー化を支援するシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムは、設備区分毎に設置されて工事に使用される各機器の瞬時エネルギー消費量を計測してその計測データを出力する計測手段と、前記計測データを、通信ネットワークを介して受信して格納すると共に、前記計測データから前記各機器のエネルギー消費が適正であるかを一括して監視する管理サーバとを備えるものである。
【０００８】
請求項２の発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムは、請求項１に記載のシステムにおいて、計測手段により計測される瞬時エネルギー消費量が、瞬時電力使用量、力率、瞬時燃料使用量、又は機関回転数から算出されたものである。
【０００９】
請求項３の発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムは、請求項１に記載のシステムにおいて、管理サーバが、機器の燃料消費量又は燃料消費率を算出する燃費算出手段を有するものである。
【００１０】
請求項４の発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムは、請求項１に記載のシステムにおいて、ヒトの存在を検知する人感センサ又は作業者出退管理システムを備え、管理サーバが、特定の設備区分における前記人感センサからの検出データと、同じ設備区分における各機器のエネルギー消費量の計測データとの比較により、エネルギー消費が適正であるかを監視するものである。
【００１１】
請求項５の発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムは、請求項１に記載のシステムにおいて、管理サーバが、通信ネットワークを介して受信される各機器の計測データと、各機器の固有の属性データから算出される基準エネルギー消費量と比較することによって、作業能力が不適正でエネルギー効率の悪い機器を判定するものである。
【００１２】
請求項６の発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムは、請求項５に記載のシステムにおいて、管理サーバが、作業能力が不適正でエネルギー効率の悪い機器が判定されたことを報知する報知手段を有するものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムによれば、建築や土木などの建設工事において、設備区分毎に使用される各機器の瞬時エネルギー消費量が計測され、その計測データが通信ネットワークを介して管理サーバに送信され、管理サーバによって処理されて管理画面に表示されるので、リアルタイムで管理することができ、その結果、無駄なエネルギー消費を抑制して温室効果ガスの排出量を有効に低減することができる。
【００１４】
請求項２の発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムによれば、消費エネルギーとして、電力消費量又は燃料消費量を管理することができる。
【００１５】
請求項３の発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムによれば、管理サーバにおける燃費計測手段によって、機器の燃料消費率が計測されるので、建設機械などの燃料消費率を管理することができる。
【００１６】
請求項４の発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムによれば、人感センサ又は作業者出退管理システムによって、設備区分のうち作業者の存在しない箇所すなわち設備の不使用個所を判定することができるので、当該個所への電力供給を遮断することができる。
【００１７】
請求項５又は請求項６の発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムによれば、エネルギー消費量が過大な機器を特定することによって、エネルギー消費効率の向上を図ることができ、エネルギー消費量が過小な機器を特定することによって、無駄な機器を撤収し、効率の良い機器の使用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムを、シールド工法によるトンネル工事に適用した実施の形態を示す概略構成説明図である。
【図２】シールド掘進機の一例を示す概略構造説明図である。
【図３】図１に示される実施の形態による機能を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムを、シールド工法によるトンネル工事に適用した好ましい実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１は、この実施の形態を示す概略構成説明図で、図１における参照符号１は、地中を掘進するシールド掘進機、参照符号２は、発進立坑３の地上開口の周囲に設けた作業ヤードを覆うように構築された防音ハウス、参照符号４は、発進立坑３から略水平方向へ発進させたシールド掘進機１によって地中に構築されたシールドトンネルである。
【００２１】
シールド掘進機１は、例えば図２に示されるように、略円筒形のシールドフレーム１１と、その先端で、油圧モータ１３等によって回転されることにより地山Ｇを掘削するディスクカッタ１２と、掘削面（切羽）から発生した掘削土砂を排出するスクリューコンベア１５と、掘進方向への推力を得るための油圧ジャッキ１６と、シールドフレーム１１の後方で坑内壁に沿って一次覆工を組み立てるためのエレクタ１７と、その他の動力機械などが設置されている。
【００２２】
一方、防音ハウス２には、例えば図１に示されるように、掘削土砂をシールドトンネル４から地上へ搬出するためのクレーン２１と、シールド掘進機１による切羽の安定のための泥水を作製して切羽へ供給する加泥設備２２と、泥水掘削土砂に水や固化材等を添加して裏込材を作製する裏込設備２３と、シールドトンネル４内へ送風するための送風機２４と、その他の動力機械２５や照明設備２６、防音ハウス２内のストックヤードに一時的に堆積された掘削土砂をダンプトラックなどの搬出車両に積載するためのバックホウ２７や土砂ホッパなどが設置されている。
【００２３】
また、発進立坑３には、防音ハウス２内の加泥設備２２からシールド掘進機１による切羽へ泥水を加圧供給する送泥ポンプ３１と、シールド掘進機１の駆動により切羽で発生した掘削土砂（ズリと呼ばれる）と前記泥水との混合物(スラリー)からの分離水を排出する排水ポンプ３２と、前記掘削土砂を搬出したり一次覆工用のセグメントなどを搬入したりするための鋼車やトラバーサ３３と、その他の動力機械３４や照明設備３５などが設置され、シールドトンネル４内には照明設備４１などが設置されている。
【００２４】
参照符号１０Ａはシールド掘進機１に設けられた機内分電盤である。この機内分電盤１０Ａは、外部電源４０から電力ケーブル４０１及び坑内変電設備５０Ａを介して油圧モータ１３及び油圧ジャッキ１６等の油圧駆動装置１８や他の動力機械１９へ電力を分岐供給する複数の電力ケーブル４０２に設けられて電圧を検出するプローブ１０２及び電流を検出するプローブ１０３と、このプローブ１０３で異常電流が検出された場合に自動的に回路を遮断する開閉器１０１とを備える。
【００２５】
参照符号２０Ａは機内電力計測盤である。この機内電力計測盤２０Ａは、プローブ１０２，１０３から一定の時間間隔で取り込まれる電圧及び電流の計測データにより、油圧モータ１３及び油圧ジャッキ１６等の油圧駆動装置１８や他の動力機械１９の瞬時電力消費を算出する算出部２０１と、この算出部２０１に接続されると共にＬＡＮケーブル２０３を介して坑内通信盤（ｘＤＳＬモデム）３０Ａと接続されたハブ２０２とを備え、算出された瞬時電力消費データを、前記油圧駆動装置１８あるいは他の動力機械１９の固有の識別子データと共に送信するものである。
【００２６】
参照符号１０Ｂはシールドトンネル４内に設けられた第一の坑内分電盤である。この第一の坑内分電盤１０Ｂは、外部電源４０からの電力ケーブル４０１から坑内変電設備５０Ｂを介して分岐し坑内照明設備４１へ電力を供給する電力ケーブル４０３に設けられた電圧を検出するプローブ１０５及び電流を検出するプローブ１０６と、このプローブ１０６で異常電流が検出された場合に自動的に回路を遮断する開閉器１０４とを備える。
【００２７】
参照符号２０Ｂはシールドトンネル４内に設けられた第一の坑内電力計測盤である。この第一の坑内電力計測盤２０Ｂは、第一の坑内分電盤１０Ｂにおけるプローブ１０５，１０６と共に請求項１に記載された計測手段を構成するものであって、プローブ１０５，１０６から一定の時間間隔で取り込まれる電圧及び電流の計測データにより、坑内照明設備４１等の瞬時電力消費を算出する算出部２０４と、この算出部２０４に接続されると共にＬＡＮケーブル２０６，２０７を介して坑内通信盤（ｘＤＳＬモデム）３０Ｂ，３０Ｃに接続されたハブ２０５とを備え、算出された瞬時電力消費データを、前記坑内照明設備４１等の固有の識別子データと共に送信するものである。
【００２８】
また、機内電力計測盤２０Ａ側の坑内通信盤３０Ａと第一の坑内電力計測盤２０Ｂ側の坑内通信盤３０Ｂは、通信線２０８を介して接続されている。
【００２９】
参照符号１０Ｃは発進立坑３の下部あるいはその付近に設けられた第二の坑内分電盤である。この第二の坑内分電盤１０Ｃは、外部電源４０からの電力ケーブル４０１から後述のキュービクル装置６０における三相変圧器６０１を介して、送泥ポンプ３１、排水ポンプ３２、鋼車やトラバーサ３３、その他の動力機械３４や照明設備３５等へ電力を分岐供給する電力ケーブル４０４にそれぞれ設けられた電圧を検出するプローブ１０８及び電流を検出するプローブ１０９と、このプローブ１０９で異常電流が検出された場合に自動的に回路を遮断する開閉器１０７とを備える。
【００３０】
参照符号２０Ｃは発進立坑３の下部あるいはその付近に設けられた第二の坑内電力計測盤である。この第二の坑内電力計測盤２０Ｃは、プローブ１０８，１０９から一定の時間間隔で取り込まれる電圧及び電流の計測データにより、送泥ポンプ３１、排水ポンプ３２、鋼車やトラバーサ３３、その他の動力機械３４や照明設備３５等の瞬時電力消費を算出する算出部２０９と、この算出部２０９に接続されると共にＬＡＮケーブル２１１を介して坑内通信盤（ｘＤＳＬモデム）３０Ｄに接続されたハブ２１０とを備え、算出された瞬時電力消費データを、前記送泥ポンプ３１、排水ポンプ３２、鋼車やトラバーサ３３、その他の動力機械３４や照明設備３５等の固有の識別子データと共に送信するものである。
【００３１】
また、第一の坑内電力計測盤２０Ｂ側の坑内通信盤３０Ｃと第二の坑内電力計測盤２０Ｃ側の坑内通信盤３０Ｄは、通信線２１３を介して接続されている。
【００３２】
参照符号１０Ｄは防音ハウス２内に設けられた第一の地上分電盤である。この第一の地上分電盤１０Ｄは、外部電源４０からの電力ケーブル４０１から後述のキュービクル装置６０における三相変圧器６０１を介して、クレーン２１、加泥設備２２、裏込設備２３、送風機２４やその他の動力機械２５等へ電力を分岐供給する電力ケーブル４０５にそれぞれ設けられた電圧を検出するプローブ１１１及び電流を検出するプローブ１１２と、このプローブ１１２で異常電流が検出された場合に自動的に回路を遮断する開閉器１１０とを備える。
【００３３】
参照符号１０Ｅは防音ハウス２内に設けられた第二の地上分電盤である。この第二の地上分電盤１０Ｅは、外部電源４０からの電力ケーブル４０１から後述のキュービクル装置６０における単相変圧器６０２を介して、防音ハウス２内の照明設備２６等へ電力を供給する電力ケーブル４０６に設けられた開閉器１１３と、電圧を検出するプローブ１１４及び電流を検出するプローブ１１５とを備える。
【００３４】
参照符号２０Ｄは防音ハウス２内に設けられた第一の地上電力計測盤である。この第一の地上電力計測盤２０Ｄは、第一の地上分電盤１０Ｄにおけるプローブ１１１，１１２から一定の時間間隔で取り込まれる電圧及び電流の計測データにより、クレーン２１、加泥設備２２、裏込設備２３、送風機２４やその他の動力機械２５等の瞬時電力消費を計測すると共に、第二の地上分電盤１０Ｅにおけるプローブ１１４，１１５から一定の時間間隔で取り込まれる電圧及び電流の計測データにより、照明設備２６等の瞬時電力消費を算出する算出部２１４と、この算出部２１４に接続されたハブ２１５とを備え、算出された瞬時電力消費データを、前記クレーン２１、加泥設備２２、裏込設備２３、送風機２４やその他の動力機械２５等の固有の識別子データと共に送信するものである。
【００３５】
参照符号１０Ｆは地上（例えば防音ハウス２）に設けられた第三の地上分電盤である。この第三の地上分電盤１０Ｆは、外部電源４０からの電力ケーブル４０１から後述のキュービクル装置６０における三相変圧器６０１を介して、防音ハウス２内の加泥設備２２へ給水するための給水設備２８や、加泥に使用されない余剰泥水などを処理して放流するための濁水処理設備２９等へ電力を供給する電力ケーブル４０７に設けられた電圧を検出するプローブ１１７及び電流を検出するプローブ１１８と、このプローブ１１８で異常電流が検出された場合に自動的に回路を遮断する開閉器１１６とを備える。
【００３６】
参照符号２０Ｅは地上（例えば防音ハウス２）に設けられた第二の地上電力計測盤である。この第二の地上電力計測盤２０Ｅは、プローブ１１７，１１８から一定の時間間隔で取り込まれる電圧及び電流の計測データにより、給水設備２８や濁水処理設備２９等の瞬時電力消費を算出する算出部２１６と、この算出部２１６に接続されたハブ２１７とを備え、算出された瞬時電力消費データを、前記給水設備２８や濁水処理設備２９等の固有の識別子データと共に送信するものである。
【００３７】
参照符号６０は地上（例えば防音ハウス２の外部）に設けられたキュービクル装置である。このキュービクル装置６０は、外部からの例えば6,000Ｖの電圧を三相200Ｖの低電圧に降圧する三相変圧器６０１と、前記6,000Ｖの電圧を単相200Ｖの低電圧に降圧する単相変圧器６０２と、電圧を検出するプローブ６０３及び電流を検出するプローブ６０４とを備え、機内分電盤１０Ａ、第一及び第二の坑内分電盤１０Ｂ，１０Ｃ、第一及び第二の地上分電盤１０Ｄ，１０Ｅ、第三の地上分電盤１０Ｆへ、降圧させた電力を供給するものである。
【００３８】
参照符号２０Ｆはキュービクル装置６０に付属の受電元電力計測盤である。この受電元電力計測盤２０Ｆは、プローブ６０３，６０４から一定の時間間隔で取り込まれる電圧及び電流の計測データにより、受電元の電力を算出する算出部２１８と、この算出部２１８に接続されたハブ２１９とを備え、算出された受電元の電力データを、前記キュービクル装置６０の固有の識別子データと共に送信するものである。
【００３９】
参照符号７０は防音ハウス２内で作業するバックホウ２７等の機械に設けられた燃費計測盤で、例えば回転数計測手段７０１と、ＺＥ通信部７０２を備え、回転数計測手段７０１により計測された内燃機関の回転数データから求められた燃料消費データを、前記バックホウ２７等の固有の識別子データと共に送信するものである。
【００４０】
参照符号８０は人感センサで、所定のエリアへのヒトの出入りを管理するために、赤外線や超音波によってヒトの有無や動きを検知するものである。図１では、この人感センサ８０は一個所のみ示されているが、防音ハウス２内の各室や、発進立坑３、シールドトンネル４内などに設定された複数のエリアに設けられ、検出データを、固有の識別子データと共に送信するものである。
【００４１】
参照符号９０は地上（例えば防音ハウス２）に設けられた上位通信盤である。上位通信盤９０は、バックホウ２７等の燃費計測盤７０からの瞬時燃料消費データを受信可能であると共に、各電力計測盤２０Ａ〜２０Ｆで計測された瞬時電力消費データや、前記瞬時燃料消費データ、人感センサ８０による検出データを、計測対象の識別子データと共に、パケット通信網５を介して管理サーバ６へ送信するもので、互いに接続されたハブ９０１、ルータ９０２、記憶部９０３及びＺＣ通信部９０４を備えている。なお、パケット通信網５は請求項１に記載された通信ネットワークに相当するものであって、上位通信盤９０と管理サーバ６を常時接続しておくことができ、しかも通信料金を低減することができるといったメリットがある。
【００４２】
第二の坑内電力計測盤２０Ｃのハブ２１０と第一の地上電力計測盤２０Ｄのハブ２１５、第一の地上電力計測盤２０Ｄのハブ２１５と受電元電力計測盤２０Ｆのハブ２１９、受電元電力計測盤２０Ｆのハブ２１９と第二の地上電力計測盤２０Ｅのハブ２１７、及び第一の地上電力計測盤２０Ｄのハブ２１５と上位通信盤９０のハブ９０１は、それぞれＬＡＮケーブル２１２，２２０，２２１，２２２を介して互いに接続されている。
【００４３】
管理サーバ６は、上述した各電力計測盤２０Ａ〜２０Ｆからの瞬時電力消費データや、燃費計測盤７０からの瞬時燃料消費データを、上位通信盤９０及びパケット通信網５を介して受信してデータベース６３に格納すると共に、これらの計測データから、シールド掘進機１、シールドトンネル４、発進立坑３及び防音ハウス２などの各設備区分の各機器の電力消費や燃料消費が適正であるかを一括して監視するもので、インターネット７を介して本社や事務所に設置されたクライアントパソコン８や作業者が携帯する携帯通信端末９からアクセスしてユーザ認証を受けることによって、管理データなどを閲覧することができるようになっている。
【００４４】
すなわちこの管理サーバ６は、図３のシステムフローに示されるように、パケット通信網５あるいはインターネット７を介してデータの送受信を行う送受信部６１と、認証部６２と、受信したデータが格納されるデータベース６３と、設定部６４と、前記データを各種グラフや帳票形式で出力するＷＥＢ出力部６５と、判定部６６とを有する。
【００４５】
詳しくは、管理サーバ６における認証部６２は、クライアントパソコン８や携帯通信端末９からインターネット７を介して閲覧要求を受けたときに、送受信部６１を介して受信されたパスワードなどの認証データを、予め登録された認証データと一致するかを判定し、接続又は接続拒否を行うものである。
【００４６】
管理サーバ６におけるデータベース６３は、受信されたデータを識別子データによってシールド掘進機１、シールドトンネル４、発進立坑３及び防音ハウス２などの各設備区分別又は各計測対象別に格納するものである。また、このデータベース６３には、計測対象の各設備の固有の属性データ(例えば給水設備２８や濁水処理設備２９等の固有の設備名、配電方式、電動機の容量、稼動期間、あるいはバックホウ２７の内燃機関の搭載機器名、排気量、気筒数、標準燃料消費など)や、それに基づいて算出された各設備の適正な電力消費量の範囲や適正な力率、適正な燃料消費量の範囲、あるいは積算基準書や損料表に記載された燃料消費量の基準値や、運搬系の建設機械における走行距離当たりの燃料消費率の基準値や、あるいは掘削又は積み込みに使用される建設機械における掘削又は積み込み土量当たりの燃料消費率の基準値などの種々の判定基準データや、警告メッセージなどが、設定部６４を介して、あるいは現場の事務所や本社などに設置されたクライアントパソコン８などからインターネット７を介して入力され、記憶されている。
【００４７】
管理サーバ６におけるＷＥＢ出力部６５は、受信されたデータやデータベース６３に蓄積されたデータを、ＷＥＢページに一定時間毎の瞬時電力消費量や瞬時燃料消費量の履歴を各種グラフや帳票形式で出力するものである。
【００４８】
管理サーバ６における判定部６６は、受信された瞬時電力消費データが予めデータベース６３に記憶された電力消費量の基準範囲を超えている場合にその旨の警告データを出力し、あるいは力率の監視によりエネルギー効率の悪い電気設備を抽出してその旨の警告データを出力し、あるいは電流値、電圧値の監視により、容量の不適正な電動機（能力過大または不足）を抽出してその旨の警告データを出力し、あるいは供給先の各設備の消費電力の和を、キュービクル装置６０における受電元の電力と比較することにより、電源系統での電力ロスを監視して、その旨の警告データを出力するか、推奨配線サイズを表示し、あるいはデマンド計測と電力使用量上限設定値オーバーが予想される場合の警報データと電源切断場所の推奨データを出力し、あるいは人感センサ８０によってヒトの存在が確認されないエリアで照明設備２６、３５、４１などの電力消費が確認された場合などに、当該個所の電源切断を促すデータを出力するものである。
【００４９】
また、この判定部は、バックホウ２７等の機械の内燃機関に対しては、その固有の属性データ（搭載機器名、排気量、気筒数、標準燃料消費など）から予め標準燃料消費量を設定し、受信された瞬時燃料消費データから、前記標準燃料消費量を超えるものを抽出してその旨の警告データを出力し、あるいは車両系建設機械の場合、重機の姿勢を計測する装置と連動させることにより、作業パターンと瞬時燃料消費を判断し、作業当りの燃料消費状況、アイドリングストップの実施・不実施などの把握とアイドリングストップの推奨のためのデータ出力するものである。
【００５０】
そしてこれらの出力データは、アドレスが登録されたクライアントパソコン８や携帯通信端末９から、インターネット７を介してアクセスしてユーザ認証を受けることにより閲覧することができる。
【００５１】
以上の構成を備える実施の形態において、発進立坑３の下部あるいはシールドトンネル４における送泥ポンプ３１、排水ポンプ３２、鋼車やトラバーサ３３、その他の動力機械３４や照明設備３５、防音ハウス２内のクレーン２１、加泥設備２２、裏込設備２３、送風機２４やその他の動力機械２５、照明設備２６、防音ハウス２の外部の給水設備２８、濁水処理設備２９等へは、キュービクル装置６０によって例えば6000Ｖから200Ｖに降圧された電力が、第二の坑内分電盤１０Ｃ、第一及び第二の地上分電盤１０Ｄ，１０Ｅ、第三の地上分電盤１０Ｆを介して供給される。また、シールド掘進機１における油圧モータ１３及び油圧ジャッキ１６等の油圧駆動装置１８や他の動力機械１９、及びシールドトンネル４内の坑内照明設備４１等へは、坑内変電設備５０Ａ，５０Ｂによって例えば6000Ｖから200Ｖに降圧された電力が、機内分電盤１０Ａ、第一の坑内分電盤１０Ｂを介して供給される。
【００５２】
泥水加圧式のシールド掘進機１は、図２に示されるように、シールドフレーム１１の先端で、ディスクカッタ１２を、油圧モータ１３によって回転させ、これによって地山Ｇを掘削し、切羽で発生した掘削土砂を、ディスクカッタ１２に形成されたスリットからその背面に形成されたチャンバ１４に取り込むと共に、このチャンバ１４に地上の加泥設備２２から送泥ポンプ３１を含む送泥システムを介して泥水を加圧供給して掘削土砂と攪拌混合し、これによってディスクカッタ１２の背圧を、地山Ｇの地下水圧とバランスする加圧状態に保持して前面の泥土の噴発を防止する。チャンバ１４内の掘削土砂と泥水との混合物は、前記チャンバ１４への掘削土砂の取り込みに伴い、スクリューコンベア１５によってシールドフレーム１１の後方へ連続的に排出される。
【００５３】
シールドフレーム１１の後方では、掘削された坑内壁に、エレクタ１７によって円弧状の複数のセグメントを環状に組み立てて、地山Ｇの土圧に耐えるための一次覆工４ａを施すと共に、既に組み立てられた一次覆工４ａの先端に推進用油圧ジャッキ１６を当てて後方へ押し出し、その反力でシールド掘進機１を推進させる、といった作業が行われる。
【００５４】
また、シールド掘進機１による掘削坑の内壁と、この内壁に沿ってセグメントにより組み立てられた一次覆工４ａとの間には、テールボイドと呼ばれる間隙が生じるため、この間隙による地盤沈下を防止すると共に、推進用油圧ジャッキ１６による推力を地山Ｇに伝達するために、前記間隙には、地上の防音ハウス２内に設置した裏込設備２３から凝固性の裏込材を送って注入する。
【００５５】
一方、シールド掘進機１のチャンバ１４からスクリューコンベア１５によって排出された掘削土砂は、鋼車等によって発進立坑３の下まで搬送され、ここで、例えばクレーン２１で吊り上げられるバケット等で地上へ搬出され、防音ハウス２内のストックヤードに一時的に堆積させてバックホウ２７などでダンプトラックなどに積み込むか、あるいは土砂ホッパを介してダンプトラックなどに積み込み、外部へ搬出する。
【００５６】
そしてこのようなシールド工法によるトンネル工事において、まず、図１に示されるキュービクル装置６０からの電力の供給等によってシールド工事のための各設備が運転されると、各プローブ１０２，１０３，１０５，１０６，・・・から一定の時間間隔で取り込まれる電圧及び電流の計測データによって、機内電力計測盤２０Ａによるシールド掘進機１の油圧駆動装置１８や他の動力機械１９の瞬時電力消費の算出、第一の坑内電力計測盤２０Ｂによるシールドトンネル４内の坑内照明設備４１の瞬時電力消費の計測、第二の坑内電力計測盤２０Ｃによる送泥ポンプ３１、排水ポンプ３２、鋼車やトラバーサ３３、その他の動力機械３４や照明設備３５等の瞬時電力消費の算出、第一の地上電力計測盤２０Ｄによる防音ハウス２内のクレーン２１、加泥設備２２、裏込設備２３、送風機２４やその他の動力機械２５、照明設備２６等の瞬時電力消費の算出、第二の地上電力計測盤２０Ｅによる地上の給水設備２８、濁水処理設備２９等の瞬時電力消費の算出、受電元電力計測盤２０Ｆによるキュービクル装置６０の受電元電力の算出が行われる。一方、防音ハウス２内で作業するバックホウ２７などの内燃機関の瞬時燃料消費量は、燃費計測盤７０によって算出される。また、人感センサ８０からは、一定の時間間隔で各エリアの作業者の有無が検出される。
【００５７】
電力計測盤２０Ａ〜２０Ｆで算出（計測）された各設備の瞬時電力消費データや、人感センサ８０により検出された作業者有無データは、識別子データと共にＬＡＮケーブル２１２，２２０，２２１，２２２を介して上位通信盤９０に送信され、燃費計測盤７０で算出（計測）された瞬時燃料消費データは、識別子データと共に無線通信により上位通信盤９０に送信され、上位通信盤９０の記憶部９０３にいったん保存され、予め設定された適当な送信タイミングで、パケット通信網５を介して管理サーバ６へ送信される。
【００５８】
また、分電盤１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，・・・のいずれかで、電流を検出するプローブ１０３，１０６，１０９，・・・によって異常電流が検出された場合は、その下流側の機器への電力供給が、開閉器１０１，１０４，１０７，・・・によって直ちに遮断される。そしてそのデータは、遮断された分電盤の固有の識別子データと共にＬＡＮケーブル２１２，２２０，２２１，２２２を介して上位通信盤９０に送信され、予め設定された適当な送信タイミングで、パケット通信網５を介して管理サーバ６へ送信される。
【００５９】
管理サーバ６は、上位通信盤９０からのデータを、パケット通信網５を介して受信すると、判定部６６において、計測データが予め設定されデータベース６３に記憶された適正な電力消費量あるいは燃料消費量の範囲にあるかを判定すると共に、適正な範囲に対して過大又は過小であった場合は警告データ又は電源切断や内燃機関のアイドリングストップを促すデータなどを出力する。
【００６０】
車両系建設機械の場合、重機の姿勢を計測する装置と連動させることにより、作業パターンと燃費を判断し、作業当りの燃費状況、アイドリングストップの実施などの把握と警告を行うことが可能となる。
【００６１】
また判定部６６では、次のような処理も行われる。例えば、各エリアに設置された人感センサ８０からの検出データ及び識別子データと、電力計測盤２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄなどからの計測データ及び識別子データを比較し、ヒトの存在が確認されないエリアでの電力消費が確認された場合は、当該個所の電源切断を促すデータや警告データを出力する。
【００６２】
また、計測データに基づいて力率を監視し、投入された電力に対して力率の低い電気設備を抽出し、その旨の警告データを出力する。
【００６３】
また、各設備の電力消費量の合計を、キュービクル装置６０による配電系統の受電元電力と比較することによって、抵抗発熱や漏電などによる系統ロスを監視し、警告、推奨配線サイズの表示などを行う。
【００６４】
また、デマンド計測と電力使用量上限設定値オーバーが予想される場合の警報と電源切断場所の推奨を行う。
【００６５】
また、工程表を入力した場合、燃費を連動表示可能となり、作業量と燃費の関連の把握が容易になる。
【００６６】
これらの警告データ等は、送受信部６１からインターネット７を介して、アドレスが登録されたクライアントパソコン８や携帯通信端末９へ送信される。
【００６７】
また、これらの計測データや警報データは、データベース６３へ識別子データによって計測対象の設備毎に分類され電力消費あるいは燃料消費の履歴データなどとして蓄積される。
【００６８】
そして、システムの管理担当者が、例えば現場の事務所や本社などに設置されたクライアントパソコン８などからインターネット７を介して管理サーバ６にアクセスし、パスワードなどの認証データを入力して閲覧要求を行うと、管理サーバ６における認証部６２は、認証データを、予め登録された認証データと一致するかを判定し、一致した場合は、要求された電力消費などの監視データをデータベース６３から検索し、ＷＥＢ出力部６５を介して各種グラフや帳票形式で出力する。このためシステムの管理担当者は、クライアントパソコン８などのディスプレイ画面に表示された監視データを閲覧し、シールド工事に使用されている各設備の電力消費状況や燃料消費状況を確認することができる。
【００６９】
またこのため、適切な容量の機種が選択できているかを判断することが可能となり、工事に使用されている設備が適切な容量ではないと判断された場合には、過去の蓄積データからより良い効率の機種を選択し、例えば電動機、照明設備、配電線、車両系建設機械、発電機など作業所導入既存機器に対して、省ＣＯ２効果の高い代替機種の提示と、その代替機種を導入した場合の効果を推定して提示することができる。
【００７０】
以上説明したように、この消費エネルギー低減支援システムによれば、建設工事中の瞬時電気使用量、力率、瞬時燃料使用量、エンジン回転数などが設備区分別に詳細に計測され、計測されたデータは、直接インターネットを経由して管理サーバに送信され、一括処理されて、ＷＥＢ上の管理画面に表示され、この画面は、パスワードなどで管理され通信ネットワーク環境があればパソコンで見ることができ、しかも設備運転者の手元に、携帯端末等を利用して当該設備の計測データをリアルタイムで掲示することができるので、意識向上による省エネ運転の動機付け効果を期待することができる。
【００７１】
なお、上述の実施の形態では、本発明に係る建設工事の消費エネルギー低減支援システムを、シールド工法によるトンネル工事に適用した場合について説明したが、本発明は、他の土木工事や建築工事にも適用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１ シールド掘進機
２ 防音ハウス
３ 発進立坑
４ シールドトンネル
５ パケット通信網（通信ネットワーク）
６ 管理サーバ
７ インターネット
８ クライアントパソコン
９ 携帯通信端末
１０Ａ 機内分電盤
１０Ｂ 第一の坑内分電盤
１０Ｃ 第二の坑内分電盤
１０Ｄ 第一の地上分電盤
１０Ｅ 第二の地上分電盤
１０Ｆ 第三の地上分電盤
２０Ａ 機内電力計測盤（電力計測手段）
２０Ｂ 第一の坑内電力計測盤（電力計測手段）
２０Ｃ 第二の坑内電力計測盤（電力計測手段）
２０Ｄ 第一の地上電力計測盤（電力計測手段）
２０Ｅ 第二の地上電力計測盤（電力計測手段）
２０Ｆ 受電元電力計測盤（電力計測手段）
６０ キュービクル装置
７０ 燃費計測盤（計測手段）
８０ 人感センサ
９０ 上位通信盤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設備区分毎に設置されて工事に使用される各機器の瞬時エネルギー消費量を計測してその計測データを出力する計測手段と、前記計測データを、通信ネットワークを介して受信して格納すると共に、前記計測データから前記各機器のエネルギー消費が適正であるかを一括して監視する管理サーバとを備えることを特徴とする建設工事の消費エネルギー低減支援システム。
【請求項２】
計測手段により計測される瞬時エネルギー消費量が、瞬時電力使用量、力率、瞬時燃料使用量、又は機関回転数から算出されたことを特徴とする請求項１に記載の建設工事の消費エネルギー低減支援システム。
【請求項３】
管理サーバが、機器の燃料消費量又は燃料消費率を算出する燃費算出手段を有することを特徴とする請求項１に記載の建設工事の消費エネルギー低減支援システム。
【請求項４】
ヒトの存在を検知する人感センサ又は作業者出退管理システムを備え、管理サーバが、特定の設備区分における前記人感センサからの検出データと、同じ設備区分における各機器のエネルギー消費量の計測データとの比較により、エネルギー消費が適正であるかを監視することを特徴とする請求項１に記載の建設工事の消費エネルギー低減支援システム。
【請求項５】
管理サーバが、通信ネットワークを介して受信される各機器の計測データと、各機器の固有の属性データから算出される基準エネルギー消費量と比較することによって、作業能力が不適正でエネルギー効率の悪い機器を判定するものであることを特徴とする請求項１に記載の建設工事の消費エネルギー低減支援システム。
【請求項６】
管理サーバが、作業能力が不適正でエネルギー効率の悪い機器が判定されたことを報知する報知手段を有することを特徴とする請求項５に記載の建設工事の消費エネルギー低減支援システム。
【請求項１】
設備区分毎に設置されて工事に使用される各機器の瞬時エネルギー消費量を計測してその計測データを出力する計測手段と、前記計測データを、通信ネットワークを介して受信して格納すると共に、前記計測データから前記各機器のエネルギー消費が適正であるかを一括して監視する管理サーバとを備えることを特徴とする建設工事の消費エネルギー低減支援システム。
【請求項２】
計測手段により計測される瞬時エネルギー消費量が、瞬時電力使用量、力率、瞬時燃料使用量、又は機関回転数から算出されたことを特徴とする請求項１に記載の建設工事の消費エネルギー低減支援システム。
【請求項３】
管理サーバが、機器の燃料消費量又は燃料消費率を算出する燃費算出手段を有することを特徴とする請求項１に記載の建設工事の消費エネルギー低減支援システム。
【請求項４】
ヒトの存在を検知する人感センサ又は作業者出退管理システムを備え、管理サーバが、特定の設備区分における前記人感センサからの検出データと、同じ設備区分における各機器のエネルギー消費量の計測データとの比較により、エネルギー消費が適正であるかを監視することを特徴とする請求項１に記載の建設工事の消費エネルギー低減支援システム。
【請求項５】
管理サーバが、通信ネットワークを介して受信される各機器の計測データと、各機器の固有の属性データから算出される基準エネルギー消費量と比較することによって、作業能力が不適正でエネルギー効率の悪い機器を判定するものであることを特徴とする請求項１に記載の建設工事の消費エネルギー低減支援システム。
【請求項６】
管理サーバが、作業能力が不適正でエネルギー効率の悪い機器が判定されたことを報知する報知手段を有することを特徴とする請求項５に記載の建設工事の消費エネルギー低減支援システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−５９１０５（Ｐ２０１２−５９１０５Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０２８５５（Ｐ２０１０−２０２８５５）
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（３０２０６０９２６）株式会社フジタ (285)
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（３０２０６０９２６）株式会社フジタ (285)
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