建設現場における情報監視システム
【課題】情報伝送系統の堅牢化を図るものとするとともに、無線局ノードの電池寿命の長期化を図る。
【解決手段】多数の無線子局ノード群３，３…と、無線子局ノード群３，３…の少なくとも１つと相互に無線通信可能とされる無線親局ノード２とによって無線通信ネットワーク８を構築する。前記無線子局ノード３は、自律的に隣接する無線子局ノードを検出し、無線通信可能なネットワーク８を構築する自己組織化機能と、受信側伝送経路を除く２以上の発信側伝送経路から任意に情報伝送経路を選択する情報経路選択機能とを備え、かつ無線通信ネットワーク８を介して最終的に無線親局ノード２に情報を伝送する情報伝送機能と、少なくとも２つのマイクロ波ドップラーセンサ８Ａ、８Ｂを備えることにより、移動体１０の検出とともに、検出順序により移動体の移動方向を検知する移動体の位置・方向検知機能とを備える。
【解決手段】多数の無線子局ノード群３，３…と、無線子局ノード群３，３…の少なくとも１つと相互に無線通信可能とされる無線親局ノード２とによって無線通信ネットワーク８を構築する。前記無線子局ノード３は、自律的に隣接する無線子局ノードを検出し、無線通信可能なネットワーク８を構築する自己組織化機能と、受信側伝送経路を除く２以上の発信側伝送経路から任意に情報伝送経路を選択する情報経路選択機能とを備え、かつ無線通信ネットワーク８を介して最終的に無線親局ノード２に情報を伝送する情報伝送機能と、少なくとも２つのマイクロ波ドップラーセンサ８Ａ、８Ｂを備えることにより、移動体１０の検出とともに、検出順序により移動体の移動方向を検知する移動体の位置・方向検知機能とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設現場において、機器障害があっても安定的に無線通信ネットワークにより情報が管理場所まで確実に伝送できるようにするとともに、移動無線局を携帯する職員、作業員や移動無線局を備えた車輌等の移動体の位置を把握・監視するための情報監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えばトンネル施工現場では、管理室内の職員と坑内の職員との間の連絡、および職員及び作業員同士の連絡のための音声／緊急信号通信設備や、坑内及び地山中に設置された各種センサ類からのセンサー信号や、シールド機、トンネルボーリングマシン、自由断面掘削機などの掘削機、モルタル又はコンクリート吹付機、ドリルジャンボ等の施工機械などから送られる各種計測・運転情報などの施工データなどを管理室に伝送するとともに、自動運転の場合は双方向通信により各種施工機械に対して機械制御信号を伝送するデータ信号類の通信設備などが装備されている。
【０００３】
また、建設現場においては、作業エリア内を移動する職員、作業員や車輌などの位置を常時監視し、把握することが作業上及び安全対策上、非常に重要となっている。
【０００４】
以上のような状況の下、近年は無線通信システムにより、音声通信信号、計測信号、運転状況信号、機械遠隔制御信号などの情報を伝送するとともに、各種移動体の位置情報を伝送する試みが成されている。
【０００５】
例えば下記特許文献１では、図９に示されるように、情報管理エリア内の各所に、それぞれ情報中継局５１，５１…を配置し、これら情報中継局群５１，５１…によって双方向に情報伝送可能な通信ネットワークを構成するとともに、少なくとも情報中継局５１、５１…の内の１つと双方向に情報伝送可能とされるとともに、情報の主たる監視を行う主局５０を配置し、前記情報中継局５１，５１…の内の少なくとも１つと通信可能とされるとともに、情報記憶部を備え、かつ前記情報中継局５１，５１…および主局５０と共に通信ネットワークを構成する情報中継支局５２，５２…を配置し、かつ前記情報中継支局５２，５２…の内の少なくとも１つと通信可能とされるとともに、少なくとも自局の位置情報が与えられた情報親局５３，５３…を配置し、移動無線局５４，５４…は前記情報親局５３，５３…との無線通信機能を備え、適宜の時間間隔で自己のＩＤ情報を前記情報親局５３に送信するとともに、該情報親局５３は移動無線局のＩＤ情報と共に、自局の位置情報を前記情報中継支局５２，５２…に送信し、該情報中継支局５２，５２…では前記移動無線局５４，５４…のＩＤ情報および情報親局５３，５３…の位置情報を情報記憶部に蓄積し、かつ前記情報親局５３，５３…および移動無線局５４，５４…の内の任意の局は、情報入力部及び／又は出力部を備え、前記情報入力部から入力された各種メディア情報が前記情報中継支局５２，５２…に送信されるとともに、該情報中継支局５２，５２…の情報記憶部に蓄積され、前記情報中継支局５２，５２…は、主局５０からの呼出信号に応じて、情報記憶部内に蓄積された前記移動無線局５４，５４…のＩＤ情報、情報親局５３，５３…の位置情報および各種メディア情報を前記通信ネットワークを介して主局５０に送信するようにした総合情報管理システムが提案されている。
【０００６】
また、下記特許文献２では、図１０に示されるように、探索エリア内の各所に、それぞれ固定中継局６１，６１…を配置し、これら固定中継局群６１，６１…によって双方向に情報伝送可能な通信ネットワークを構成するとともに、少なくとも固定中継局６１，６１…の内の１つと双方向に情報伝送可能な移動体６３，６３…の監視を行う固定主局６０を配置し、前記各固定中継局６１，６１…の電波交信ゾーン内に、前記固定中継局６１，６１…と無線通信可能とされるとともに、少なくとも自局の位置情報が与えられた固定中継支局６２，６２…を配置し、かつ移動無線局６３，７３…は前記固定中継支局６１，６１…と双方向に無線通信可能とされ、前記移動無線局６３，６３…は、固定主局６０から固定中継局群６１，６１…および固定中継支局６２，６２…を介して送られた呼出信号に応じて、固定中継支局６２，６２…に自己のＩＤ情報を送信し、前記固定中継支局６２，６２…は移動無線局６３，６３…のＩＤ情報と共に自局の位置情報を前記通信ネットワークを介して固定主局６０に送信するようにした移動体の監視システムが提案されている。
【特許文献１】特開２００３−３１８９１９号公報
【特許文献２】特開２００３−１９９１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１、２に係る情報伝送系統は予めルートが設定されているものであるため、ある中継無線局が故障を起こすと、それ以降の中継無線局には一切情報伝送が行えなくなり、通信系統の脆弱性が問題となっていた。例えば、上記特許文献１では、ある無線情報中継局が故障すると、それよりも下の階位に位置する無線情報中継支局群及び無線情報親局群間での情報伝送が完全に遮断されてしまうことになるとともに、故障した無線情報中継局よりも下流側に位置する無線情報中継局群との間の情報伝送が完全に遮断されてしまうことになる。
【０００８】
また、移動体に備えられる移動無線局に関し、特許文献１の場合は、適宜の時間間隔で自己のＩＤ情報を通信可能な無線情報親局に送信しなければならず、消費電力負担が大きく、電池寿命が短いなどの問題もあった。また、特許文献２の場合も、移動無線局は固定主局から固定中継局群及び固定中継支局を介して送られた呼出信号に応じて、固定中継支局に自己のＩＤ情報を送信するようにしているため、同様に電力の負担が大きいなどの問題があった。さらには、移動無線局の位置は把握できたとしても、移動体を検知した時点では、移動体の移動方向までは把握できないなどの問題があった。
【０００９】
さらに、各種情報の通信が基本的に情報発信地点から情報到達地点との２箇所間での通信を前提としているため、通信系統のシステム外にいる場合には、当該通信システムの情報を取得することは出来ず、自由に情報交換ができる環境にはなかった。
【００１０】
そこで本発明の主たる課題は、情報伝送系統の堅牢化を図り、特定の無線中継局に故障が生じても、情報伝送系統を常時維持し得るものとすることにある。
【００１１】
また、移動無線局及び移動無線局と直に交信を行う無線局の消費電力負担を軽減し、電池寿命の長期化を図るとともに、移動体検知時に移動体の移動方向までも把握可能とすることにある。
【００１２】
更には、情報の一元化及び共有化を図ることにより、施工の効率化を進めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、建設現場の監視エリアを対象として点在配置され、無線によって電波通信可能距離内である条件の下で相互に通信が可能とされる多数の無線子局ノード群と、無線子局ノード群の少なくとも１つと相互に無線通信可能とされる無線親局ノードとによって無線通信ネットワークが構築されるとともに、前記無線子局ノード群の交信ゾーン内に配置され、無線子局ノードと相互に無線通信可能とされる固定情報端末と、前記無線子局ノード群の交信ゾーン内において移動体に備えられ、無線子局ノードと相互に無線通信可能とされる移動情報端末とから構成された建設現場における情報監視システムであって、
前記無線子局ノードは、自律的に隣接する無線子局ノードを検出し、無線通信可能なネットワークを構築する自己組織化機能と、隣接する少なくとも３以上の無線子局ノードと相互通信可能に配置され、受信側伝送経路を除く２以上の発信側伝送経路から任意に情報伝送経路を選択する情報経路選択機能とを備え、かつ固定情報端末からの情報収集を行い、無線通信ネットワークを介して最終的に無線親局ノードに情報を伝送する情報伝送機能と、少なくとも２つのマイクロ波ドップラーセンサを備えることにより、前記移動体の検出とともに、検出順序により移動体の移動方向を検知する移動体の位置・方向検知機能とを備え、
前記無線親局ノードは、収集した情報の記憶機能と、接続されたモニタ装置及び／又は位置表示盤への情報表示機能を備え、
前記固定情報端末は、入力インターフェースによって各種情報の入力機能を備え、
前記移動情報端末は、無線子局ノードからのトリガー信号に呼応して、自己ＩＤを送信するＩＤ情報送信機能を備えていることを特徴とする建設現場における情報監視システムが提供される。
【００１４】
上記請求項１記載の発明においては、無線子局ノードは、自律的に隣接する無線子局ノードを検出し、無線通信可能なネットワークを構築する自己組織化機能と、隣接する少なくとも３以上の無線子局ノードと相互通信可能に配置され、受信側伝送経路を除く２以上の発信側伝送経路から任意に情報伝送経路を選択する情報経路選択機能とを備える。従って、無線子局ノードを点在配置した上で、電源を投入すると、各無線子局ノードは隣接する無線子局ノードを検出し、マルチポップネットワークを自律的に構築するようになるとともに、新たな無線子局ノードの追加や削除に対して柔軟に対応することが可能となる（自己組織化機能）。また、ある特定の無線子局ノードに障害が発生したり、電波環境の変化で無線が途切れたりした場合は、迂回路的に伝送経路の変更を行うためネットワークの堅牢性を保つことが可能となる（情報経路選択機能）。
【００１５】
また、少なくとも２つのマイクロ波ドップラーセンサを備えることにより、無線子局ノード及び移動情報端末の電池寿命の長期化を図るとともに、前記移動体の検出とともに、検出順序により移動体の移動方向を検知することが可能となる。すなわち、マイクロ波ドップラーセンサによって移動体を検知したならば、その際に無線子局ノードが移動情報端末に対してトリガー信号を発信するようにし、移動情報端末は、無線子局ノードからのトリガー信号の受信があった時だけ、自己ＩＤを送信するようにすれば、電池消費を大幅に抑えることができ、電池寿命の長期化が図れるようになる。また、２つのマイクロ波ドップラーセンサを夫々、監視方向の向きを変えた状態でセッティングすれば、移動体の検出順序により移動方向を検知することが可能となる。
【００１６】
前記無線子局ノード群を経由して無線親局に送られた情報は、無線親局ノードと接続されたモニタ装置及び／又は位置表示盤に表示することにより、各種計測情報や運転情報などの情報や移動体の位置などを監視することが可能となる。
【００１７】
請求項２に係る本発明として、前記無線子局ノードは、中央処理装置と情報記憶装置とを有し、入出力インターフェースを介して、外部に情報を入出力可能とされる請求項１記載の建設現場における情報監視システムが提供される。
【００１８】
上記請求項１記載の発明では、各無線子局ノードに対して、中央処理装置と中継した情報の記憶機能とを搭載し、入出力インターフェースを介して、外部に情報を入出力可能としたものである。従って、各無線子局ノードが情報を一元的に共有しあうことが可能となるため、どの無線子局ノードからでも所望の情報の取出しが可能となり、情報の一元化と共有により、施工の効率化を進めることが可能となる。
【００１９】
請求項３に係る本発明として、前記無線親局ノードは、外部のネットワークインフラと接続するゲートウェイ機能を備えている請求項１，２いずれかに記載の建設現場における情報監視システムが提供される。
【００２０】
上記請求項３記載の発明は、無線親局ノードが、外部のネットワークインフラと接続するゲートウェイ機能を備えるようにしたものである。従って、外部のネットワークインフラ、例えば広域無線通信ネットワーク、ＷｉＭＡＸブロードバンド、モバイルＷｉＭＡＸなどの無線インフラストラクチャーを介して、遠隔地に設置したパソコンにより、建設現場の情報をリアルタイムに取得することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
以上詳説のとおり本発明によれば、情報伝送系統の堅牢化を図り、特定の無線中継局に故障が生じても、情報伝送系統を常時維持し得ることができる。また、移動無線局及び移動無線局と直に交信を行う無線局の消費電力負担を軽減し、電池寿命の長期化を図るとともに、移動体検知時に移動体の移動方向までも把握可能となる。更には、情報の一元化及び共有化を図ることにより、施工の効率化を進めることが可能となるなどの利点がもたらされるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
図１は本発明に係る情報監視システム１の概略図であり、図２はそのシステム系統図である。
【００２３】
本情報監視システム１は、主としてトンネル施工現場、ダム建設現場、地下発電所などの建設現場を対象とし、これらの現場内において、管理室内の職員と坑内の職員との間の連絡、および職員及び作業員同士の連絡のための音声／緊急信号通信設備や、坑内及び地山中に設置された各種センサ類からのセンサー信号や、シールド機、トンネルボーリングマシン、自由断面掘削機などの掘削機、モルタル又はコンクリート吹付機、ドリルジャンボ等の施工機械などから送られる各種計測・運転情報などの施工データなどを管理室に伝送するとともに、自動運転の場合は双方向通信により各種施工機械に対して機械制御信号を伝送するデータ信号類の伝送システムと、職員、作業員や現場内を移動する車輌などの移動体の位置監視とを一元的に管理するためのシステムである。
【００２４】
前記システムは、具体的には図１に示されるように、建設現場の監視エリアを対象として点在配置され、無線によって電波通信可能距離内である条件の下、相互に通信が可能とされる多数の無線子局ノード群３，３…と、無線子局ノード群３，３…の少なくとも１つと相互に無線通信可能とされる無線親局ノード２とによって無線通信ネットワーク８が構築されるとともに、前記無線子局ノード群３，３…の交信ゾーン内に配置され、無線子局ノード３と相互に無線通信可能とされる固定情報端末５，５…と、前記無線子局ノード群３，３…の交信ゾーン内において移動体に備えられ、無線子局ノード３と相互に無線通信可能とされる移動情報端末４，４…とから構成された情報監視システムである。
【００２５】
以下、さらに具体的に詳述すると、
前記無線子局ノード３は、自律的に隣接する無線子局ノード３を検出し、無線通信可能なネットワークを構築する自己組織化機能と、隣接する少なくとも３以上の無線子局ノードと相互通信可能に配置され、受信側伝送経路を除く２以上の発信側伝送経路から任意に情報伝送経路を選択する情報経路選択機能とを備えている。また、固定情報端末５，５…からの情報収集を行い、無線通信ネットワーク８により最終的に無線親局ノード２に情報を伝送する情報伝送機能と、少なくとも２つのマイクロ波ドップラーセンサ８Ａ、８Ｂを備えることにより、前記移動体の検出とともに、検出順序により移動体の移動方向を検知する移動体の位置・方向検知機能とを備えている。また、中央処理装置（ＣＰＵ）と中継した情報の記憶装置とを備え、入出力インターフェースを介して、外部に情報を入出力可能とされる。
【００２６】
装置構成は、図３に示されるように、固定情報端末５及び移動情報端末４から情報を受け取るための受信モデム３ａ、変調コンバータ３ｂ、ＣＰＵ＋記憶装置部３ｃ、制御Ｉ／Ｆ回路３ｄを介して無線子局３（又は無線親局ノード２）を双方向通信を行うための無線モデム３ｅと、ＤＣ電源３ｆと、マイクロ波ドップラーセンサ８とを備える。ＣＰＵ＋記憶装置部３ｃに対する入出力インターフェース９，９を持ち、外部に情報が入出力可能とされる。また、移動情報端末４に対して、自己ＩＤを発信するタイミングを知らせるために、トリガー信号の発信を行うトリガー信号発信器１３を備える。
【００２７】
前記無線子局ノード３の無線周波数は２．４ＧＨｚ帯の１６ｃｈを使用し、規格はＩＥＥＥ802.15.4とするのが望ましい。この場合の伝送距離は５００ｍ以下である。
【００２８】
前記自己組織化機能とは、無線子局ノード３，３…を点在配置した上で、電源を投入すると、各無線子局ノード３，３…が自律的に隣接する無線子局ノード３，３…を検出し、自動的にマルチポップネットワークを構築するパーソナルエリアネットワーク構築機能と、新たな無線子局ノード３の追加や削除に対しても、自動的にネットワークへの参加とネットワークからの除外とを自動的に行うネットワークのメンバー変更機能である。
【００２９】
前記パーソナルエリアネットワーク構築は、例えば下記の手順により行われる。
［無線親局ノード２によるネットワーク加入呼び掛けプロセス］（図３参照）
(1-1)無線親局ノード２は、無線パーソナルエリアネットワーク構築機能により、電源投入後、利用可能な周波数チャンネルの中から予め肢体した複数チャンネルの電波強度を設置した環境下において自動測定する。
(1-2)空き周波数チャンネルと判断できるチャンネルを自動選択して、無線パーソナルエリアネットワークを開始する。
(1-3)無線親局ノード２は周波数チャンネルを決定後、無線パーソナルエリアネットワークを構築し、ネットワークの制御を開始する。
［無線子局ノード３のネットワークへの申請加入プロセス］（図４参照）
(2-1)無線パーソナルエリアネットワーク周辺にある無線通信可能な無線子局ノード３は電源投入後、ネットワーク検索機能により、加入の可能な無線パーソナルエリアネットワークを自動的にチャンネルスキャンにより無線子局ノード３周辺の潜在的な無線親局ノード２を検索し、ビーコン要求を行う。
(2-2)無線子局ノード３が無線親局ノード２から送信されたビーコンを受信した場合、無線子局ノード３は無線親局ノード２の無線パーソナルエリアネットワークＩＤ、周波数チャンネル、加入受入れ機器能力などの情報を登録する。
(2-3)無線子局ノード３は、目的のチャンネル情報を得て、無線パーソナルエリアネットワークに加入することを接続要求コマンドで無線親局ノード２へ接続を要求する。
(2-4)無線親局ノード２は、無線子局ノード３の加入申請を許可すると、ネットワークアドレスを加入する無線子局ノード３へ発行する。新規加入した無線子局ノード３をネットワークメンバーとして取り扱い登録する。
(2-5)さらに無線親局ノード２は、無線子局ノード３への加入許可メッセージの送信に成功すると、新メンバーの加入を記憶する。
(2-6)無線子局ノード３は加入許可を受けてから、無線親局ノード２との状態を親子関係に変更して、ネットワークへの自動加入プロセスが完了する。
(2-7)無線親局ノード２も無線子局ノード３も既設の自立中継機能を開始し、無線パーソナルエリアネットワークを構成する。
【００３０】
また、前記ネットワークのメンバー変更は、例えば下記手順により行われる（図５参照）。
［無線子局ノードの追加によるネットワークへの加入プロセス］
(3-1)無線子局ノード３を無線パーソナルエリアネットワークの無線親局ノード２又は無線パーソナルエリアネットワークに属する無線子局ノード３の少なくとも１台と無線通信が可能とされる場所に新規追加する。追加設置後、電源を投入して新規追加した無線子局ノード３ｋを立ち上げる。
(3-2)新規追加した無線子局ノード３ｋは、周辺にある加入可能な無線ネットワークを自律的に検索する。また、無線ネットワーク内の周辺にある既設無線子局ノード３も新規無線子局ノード３ｋを自律的に検索する。
(3-3)新規追加無線子局ノード３ｋは、相互検索により無線子局ノード３を発見すると直接または申請加入プロセスに従い、自律中継機能により、周辺にある無線子局ノード３と無線接続しあうことにより無線ネットワークを構成する。
(3-4)無線ネットワーク内のすべての無線子局ノード３は、自律中継機器として機能し、無線子局ノード群３、３…間を飛び交う情報を、各々の無線子局ノード３，３…が共有する。
【００３１】
一方、前記情報経路選択機能とは、ある特定の無線子局ノード３に障害が発生したり、電波環境の変化で無線が途切れたりした場合は、迂回路的に伝送経路の変更を行う機能であり、ネットワークの堅牢性を保つことが可能となる。
【００３２】
例えば、図６(A)に示されるように、無線子局ノード群Ａ〜Ｇの中で、無線子局ノードＡから太字矢印で示した伝送ルートで無線子局ノードＧに情報が伝送されている状態時に、中間の無線子局ノードＤに障害が発生した場合は、図６(B)に示されるように、無線子局ノードＣは、無線子局ノードＥに対して情報を伝送経路を変更し、情報が無線子局ノードＧに伝送されるように維持する。
【００３３】
このような情報経路選択機能を有するには、各無線子局ノード３，３…は、隣接する少なくとも３以上の無線子局ノードと相互通信可能に配置され、受信側伝送経路を除く２以上の発信側伝送経路が確保されている必要がある。例えば図７(A)に示される無線リンク図は、各無線子局ノード３をジグザグ状に配置することにより、三角網目状の無線リンクが形成されるようにした例であり、各無線子局ノード３、３…は、上り方向及び下り方向のそれぞれについて、発信側伝送経路として矢印で示された２つの伝送経路を保有する。また、図７(B)は無線子局ノード３，３…を格子配列として四角網目状の無線リンクが形成されるようにした例である。この例では、上り方向及び下り方向のそれぞれについて、発信側伝送経路として矢印で示された２つの伝送経路を保有するが、１つの伝送経路が上り方向と下り方向とで共有されていることになる。
【００３４】
前記マイクロ波ドップラーセンサ８は、送信器と受信器とを備え、送信器から移動している対象物体に向けマイクロ波を発射し、反射してきたマイクロ波を受信器により受信し、信号制御部にて伝送波との周波数を比較し、対象物体の移動に比例して受信波の周波数がシフトする現象（ドップラー効果）を検出し、電圧などの信号を出力する検知器である。前記マイクロ波ドップラーセンサ８単体では、対象物体が接近しているか、或いは遠ざかっているかは検知可能であるが、移動方向までは検知することができない。そこで、図８に示されるように、２つのマイクロ波ドップラーセンサ８Ａ、８Ｂをそれぞれ監視方向の向きを変えた状態でセッティングすれば（検知エリアＡ、検知エリアＢ）、移動体１０を検出順序により移動方向を検知することが可能となる。方向認識パターンは、(1)検知エリアＡ、Ｂの順で図面右方向側への移動、(2)検知エリアＢ，Ａの順で図面左方向側への移動、(3)検知エリアＡ，Ａの順で図面左側から来た車両が中間帯で折返し、(4)検知エリアＢ、Ｂの順で図面右側から来た車両１０が中間帯で折返し、(5)検知エリアＡのみ又は検知エリアＢのみで、車両１０が中間帯に滞在の５パターンとなる。
【００３５】
一方、前記無線親局ノード２は、収集した情報の記憶機能と、接続されたモニタ装置及び／又は位置表示盤への情報表示機能と、必要に応じて外部のネットワークインフラ１２と接続するゲートウェイ機能とを備えている。装置構成は、図２に示されるように、無線子局ノード３から情報を受け取るための受信モデム２ａ、変調コンバータ２ｂ、ＣＰＵ＋記憶装置部２ｃ、制御Ｉ／Ｆ回路２ｄを介して、例えば広域無線通信ネットワーク、ＷｉＭＡＸブロードバンド、モバイルＷｉＭＡＸなどの無線インフラ１２に対し接続するための無線モデム２ｅと、ＤＣ電源２ｆとから構成され、前記ＣＰＵ＋記憶装置部２ｃに対する入出力インターフェース９，９を持ち、外部に情報が入出力可能とされる。
【００３６】
前記無線親局ノード２に対しては、前記入出力インターフェース９，９に対して、パソコン又はモニタなどのモニタ装置７及び／又は位置表示盤６などが接続される。
【００３７】
また、前記無線親局ノード２が無線インフラ１２に対する接続機能（ゲートウェイ機能）を持つことにより、図１に示されるように、遠隔地に設置したネットワーク接続機器１１を介して、パソコン７や位置表示盤６などに建設現場で取得した情報をリアルタイムで表示することが可能となる。
【００３８】
他方、前記固定情報端末５は、入力インターフェースによって各種情報の入力機能を備える。装置構成は、図２に示されるように、センサ用Ｉ／Ｆ５ａ、制御Ｉ／Ｆ回路５ｂ、発信モデム５ｃと、ＤＣ電源５ｄとから構成され、緊急時の通報釦を備える。前記センサ用Ｉ／Ｆ５ａに対して、坑内及び地山中に設置された各種センサ類からのセンサーケーブルや、シールド機、トンネルボーリングマシン、自由断面掘削機などの掘削機、モルタル又はコンクリート吹付機、ドリルジャンボ等の施工機械などから送られる各種計測・運転情報などの信号ケーブルなどが接続される。
【００３９】
前記移動情報端末４は、無線子局ノード３，３…からのトリガー信号に応じて、自己ＩＤを送信するＩＤ情報送信機能を備えている。装置構成は図２に示されるように、制御Ｉ／Ｆ回路４ｂ、発信モデム４ｃと、ＤＣ電源４ｄとから構成され、緊急時の通報釦を備える。また、無線子局ノード３からのトリガー信号の受信のために微弱無線端末１４を備える。そして、前記無線子局ノード３がマイクロ波ドップラーセンサ８によって移動体１０を検知したならば、その際に無線子局ノード３がトリガー信号を発信し、移動情報端末４は無線子局ノード３からのトリガー信号を受信した時だけ、前記発信モデム４ｃによって無線子局ノード３に自己ＩＤを送信する。
【００４０】
この移動情報端末４のＩＤ情報は、移動体１０を検知した無線子局ノード３のＩＤ情報とともに、無線通信ネットワーク８を介して、無線親局ノード２に伝送され、予め登録されている無線子局ノード３の位置情報から移動体１０の位置が割り出され、位置表示盤６に表示される。
【００４１】
移動体１０の位置検出精度を向上させるには、無線子局ノード３、３…の間に所望の位置精度に応じて、無線子局ノード３に対する情報送信機能と、マイクロ波ドップラーセンサ８と、移動情報端末４に対するトリガー信号発信機能、移動情報端末４からのＩＤ情報受信機能とを有する補間無線ノードを配置するようにすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、建設現場における情報監視システムとして好適に使用可能であるが、他には工業ＦＡシステムにおける工業ロボットの無線遠隔操作、生産ライン自動コンベアの無線制御、移動車輌の走行制御や、環境モニタリングにおける都市環境センサ無線ネットワーク、農作物の地域管理センター無線ネットワークなどに対しても適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る情報監視システム１の概念図である。
【図２】そのシステム系統図である。
【図３】パーソナルエリアネットワークの構築手順（その１）の説明図である。
【図４】パーソナルエリアネットワークの構築手順（その２）の説明図である。
【図５】追加無線子局ノードのネットワークへの加入手順の説明図である。
【図６】(A)(B)は情報経路選択機能の説明図である。
【図７】(A)(B)は無線子局ノード３の配置要領図である。
【図８】マイクロ波ドップラーセンサによる移動体の移動方向検知要領図である。
【図９】従来の総合情報管理システムを示すシステム概略図である。
【図１０】従来の移動体の監視システムを示すシステム概略図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…情報監視システム、２…無線親局ノード、３…無線子局ノード、４…移動情報端末、５…固定情報端末、６…位置表示盤、７…パソコン又はモニタ、８…無線通信ネットワーク、９…入出力インターフェース、１０…移動体、１１…ネットワーク接続機器、１２…無線インフラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設現場において、機器障害があっても安定的に無線通信ネットワークにより情報が管理場所まで確実に伝送できるようにするとともに、移動無線局を携帯する職員、作業員や移動無線局を備えた車輌等の移動体の位置を把握・監視するための情報監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えばトンネル施工現場では、管理室内の職員と坑内の職員との間の連絡、および職員及び作業員同士の連絡のための音声／緊急信号通信設備や、坑内及び地山中に設置された各種センサ類からのセンサー信号や、シールド機、トンネルボーリングマシン、自由断面掘削機などの掘削機、モルタル又はコンクリート吹付機、ドリルジャンボ等の施工機械などから送られる各種計測・運転情報などの施工データなどを管理室に伝送するとともに、自動運転の場合は双方向通信により各種施工機械に対して機械制御信号を伝送するデータ信号類の通信設備などが装備されている。
【０００３】
また、建設現場においては、作業エリア内を移動する職員、作業員や車輌などの位置を常時監視し、把握することが作業上及び安全対策上、非常に重要となっている。
【０００４】
以上のような状況の下、近年は無線通信システムにより、音声通信信号、計測信号、運転状況信号、機械遠隔制御信号などの情報を伝送するとともに、各種移動体の位置情報を伝送する試みが成されている。
【０００５】
例えば下記特許文献１では、図９に示されるように、情報管理エリア内の各所に、それぞれ情報中継局５１，５１…を配置し、これら情報中継局群５１，５１…によって双方向に情報伝送可能な通信ネットワークを構成するとともに、少なくとも情報中継局５１、５１…の内の１つと双方向に情報伝送可能とされるとともに、情報の主たる監視を行う主局５０を配置し、前記情報中継局５１，５１…の内の少なくとも１つと通信可能とされるとともに、情報記憶部を備え、かつ前記情報中継局５１，５１…および主局５０と共に通信ネットワークを構成する情報中継支局５２，５２…を配置し、かつ前記情報中継支局５２，５２…の内の少なくとも１つと通信可能とされるとともに、少なくとも自局の位置情報が与えられた情報親局５３，５３…を配置し、移動無線局５４，５４…は前記情報親局５３，５３…との無線通信機能を備え、適宜の時間間隔で自己のＩＤ情報を前記情報親局５３に送信するとともに、該情報親局５３は移動無線局のＩＤ情報と共に、自局の位置情報を前記情報中継支局５２，５２…に送信し、該情報中継支局５２，５２…では前記移動無線局５４，５４…のＩＤ情報および情報親局５３，５３…の位置情報を情報記憶部に蓄積し、かつ前記情報親局５３，５３…および移動無線局５４，５４…の内の任意の局は、情報入力部及び／又は出力部を備え、前記情報入力部から入力された各種メディア情報が前記情報中継支局５２，５２…に送信されるとともに、該情報中継支局５２，５２…の情報記憶部に蓄積され、前記情報中継支局５２，５２…は、主局５０からの呼出信号に応じて、情報記憶部内に蓄積された前記移動無線局５４，５４…のＩＤ情報、情報親局５３，５３…の位置情報および各種メディア情報を前記通信ネットワークを介して主局５０に送信するようにした総合情報管理システムが提案されている。
【０００６】
また、下記特許文献２では、図１０に示されるように、探索エリア内の各所に、それぞれ固定中継局６１，６１…を配置し、これら固定中継局群６１，６１…によって双方向に情報伝送可能な通信ネットワークを構成するとともに、少なくとも固定中継局６１，６１…の内の１つと双方向に情報伝送可能な移動体６３，６３…の監視を行う固定主局６０を配置し、前記各固定中継局６１，６１…の電波交信ゾーン内に、前記固定中継局６１，６１…と無線通信可能とされるとともに、少なくとも自局の位置情報が与えられた固定中継支局６２，６２…を配置し、かつ移動無線局６３，７３…は前記固定中継支局６１，６１…と双方向に無線通信可能とされ、前記移動無線局６３，６３…は、固定主局６０から固定中継局群６１，６１…および固定中継支局６２，６２…を介して送られた呼出信号に応じて、固定中継支局６２，６２…に自己のＩＤ情報を送信し、前記固定中継支局６２，６２…は移動無線局６３，６３…のＩＤ情報と共に自局の位置情報を前記通信ネットワークを介して固定主局６０に送信するようにした移動体の監視システムが提案されている。
【特許文献１】特開２００３−３１８９１９号公報
【特許文献２】特開２００３−１９９１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１、２に係る情報伝送系統は予めルートが設定されているものであるため、ある中継無線局が故障を起こすと、それ以降の中継無線局には一切情報伝送が行えなくなり、通信系統の脆弱性が問題となっていた。例えば、上記特許文献１では、ある無線情報中継局が故障すると、それよりも下の階位に位置する無線情報中継支局群及び無線情報親局群間での情報伝送が完全に遮断されてしまうことになるとともに、故障した無線情報中継局よりも下流側に位置する無線情報中継局群との間の情報伝送が完全に遮断されてしまうことになる。
【０００８】
また、移動体に備えられる移動無線局に関し、特許文献１の場合は、適宜の時間間隔で自己のＩＤ情報を通信可能な無線情報親局に送信しなければならず、消費電力負担が大きく、電池寿命が短いなどの問題もあった。また、特許文献２の場合も、移動無線局は固定主局から固定中継局群及び固定中継支局を介して送られた呼出信号に応じて、固定中継支局に自己のＩＤ情報を送信するようにしているため、同様に電力の負担が大きいなどの問題があった。さらには、移動無線局の位置は把握できたとしても、移動体を検知した時点では、移動体の移動方向までは把握できないなどの問題があった。
【０００９】
さらに、各種情報の通信が基本的に情報発信地点から情報到達地点との２箇所間での通信を前提としているため、通信系統のシステム外にいる場合には、当該通信システムの情報を取得することは出来ず、自由に情報交換ができる環境にはなかった。
【００１０】
そこで本発明の主たる課題は、情報伝送系統の堅牢化を図り、特定の無線中継局に故障が生じても、情報伝送系統を常時維持し得るものとすることにある。
【００１１】
また、移動無線局及び移動無線局と直に交信を行う無線局の消費電力負担を軽減し、電池寿命の長期化を図るとともに、移動体検知時に移動体の移動方向までも把握可能とすることにある。
【００１２】
更には、情報の一元化及び共有化を図ることにより、施工の効率化を進めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、建設現場の監視エリアを対象として点在配置され、無線によって電波通信可能距離内である条件の下で相互に通信が可能とされる多数の無線子局ノード群と、無線子局ノード群の少なくとも１つと相互に無線通信可能とされる無線親局ノードとによって無線通信ネットワークが構築されるとともに、前記無線子局ノード群の交信ゾーン内に配置され、無線子局ノードと相互に無線通信可能とされる固定情報端末と、前記無線子局ノード群の交信ゾーン内において移動体に備えられ、無線子局ノードと相互に無線通信可能とされる移動情報端末とから構成された建設現場における情報監視システムであって、
前記無線子局ノードは、自律的に隣接する無線子局ノードを検出し、無線通信可能なネットワークを構築する自己組織化機能と、隣接する少なくとも３以上の無線子局ノードと相互通信可能に配置され、受信側伝送経路を除く２以上の発信側伝送経路から任意に情報伝送経路を選択する情報経路選択機能とを備え、かつ固定情報端末からの情報収集を行い、無線通信ネットワークを介して最終的に無線親局ノードに情報を伝送する情報伝送機能と、少なくとも２つのマイクロ波ドップラーセンサを備えることにより、前記移動体の検出とともに、検出順序により移動体の移動方向を検知する移動体の位置・方向検知機能とを備え、
前記無線親局ノードは、収集した情報の記憶機能と、接続されたモニタ装置及び／又は位置表示盤への情報表示機能を備え、
前記固定情報端末は、入力インターフェースによって各種情報の入力機能を備え、
前記移動情報端末は、無線子局ノードからのトリガー信号に呼応して、自己ＩＤを送信するＩＤ情報送信機能を備えていることを特徴とする建設現場における情報監視システムが提供される。
【００１４】
上記請求項１記載の発明においては、無線子局ノードは、自律的に隣接する無線子局ノードを検出し、無線通信可能なネットワークを構築する自己組織化機能と、隣接する少なくとも３以上の無線子局ノードと相互通信可能に配置され、受信側伝送経路を除く２以上の発信側伝送経路から任意に情報伝送経路を選択する情報経路選択機能とを備える。従って、無線子局ノードを点在配置した上で、電源を投入すると、各無線子局ノードは隣接する無線子局ノードを検出し、マルチポップネットワークを自律的に構築するようになるとともに、新たな無線子局ノードの追加や削除に対して柔軟に対応することが可能となる（自己組織化機能）。また、ある特定の無線子局ノードに障害が発生したり、電波環境の変化で無線が途切れたりした場合は、迂回路的に伝送経路の変更を行うためネットワークの堅牢性を保つことが可能となる（情報経路選択機能）。
【００１５】
また、少なくとも２つのマイクロ波ドップラーセンサを備えることにより、無線子局ノード及び移動情報端末の電池寿命の長期化を図るとともに、前記移動体の検出とともに、検出順序により移動体の移動方向を検知することが可能となる。すなわち、マイクロ波ドップラーセンサによって移動体を検知したならば、その際に無線子局ノードが移動情報端末に対してトリガー信号を発信するようにし、移動情報端末は、無線子局ノードからのトリガー信号の受信があった時だけ、自己ＩＤを送信するようにすれば、電池消費を大幅に抑えることができ、電池寿命の長期化が図れるようになる。また、２つのマイクロ波ドップラーセンサを夫々、監視方向の向きを変えた状態でセッティングすれば、移動体の検出順序により移動方向を検知することが可能となる。
【００１６】
前記無線子局ノード群を経由して無線親局に送られた情報は、無線親局ノードと接続されたモニタ装置及び／又は位置表示盤に表示することにより、各種計測情報や運転情報などの情報や移動体の位置などを監視することが可能となる。
【００１７】
請求項２に係る本発明として、前記無線子局ノードは、中央処理装置と情報記憶装置とを有し、入出力インターフェースを介して、外部に情報を入出力可能とされる請求項１記載の建設現場における情報監視システムが提供される。
【００１８】
上記請求項１記載の発明では、各無線子局ノードに対して、中央処理装置と中継した情報の記憶機能とを搭載し、入出力インターフェースを介して、外部に情報を入出力可能としたものである。従って、各無線子局ノードが情報を一元的に共有しあうことが可能となるため、どの無線子局ノードからでも所望の情報の取出しが可能となり、情報の一元化と共有により、施工の効率化を進めることが可能となる。
【００１９】
請求項３に係る本発明として、前記無線親局ノードは、外部のネットワークインフラと接続するゲートウェイ機能を備えている請求項１，２いずれかに記載の建設現場における情報監視システムが提供される。
【００２０】
上記請求項３記載の発明は、無線親局ノードが、外部のネットワークインフラと接続するゲートウェイ機能を備えるようにしたものである。従って、外部のネットワークインフラ、例えば広域無線通信ネットワーク、ＷｉＭＡＸブロードバンド、モバイルＷｉＭＡＸなどの無線インフラストラクチャーを介して、遠隔地に設置したパソコンにより、建設現場の情報をリアルタイムに取得することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
以上詳説のとおり本発明によれば、情報伝送系統の堅牢化を図り、特定の無線中継局に故障が生じても、情報伝送系統を常時維持し得ることができる。また、移動無線局及び移動無線局と直に交信を行う無線局の消費電力負担を軽減し、電池寿命の長期化を図るとともに、移動体検知時に移動体の移動方向までも把握可能となる。更には、情報の一元化及び共有化を図ることにより、施工の効率化を進めることが可能となるなどの利点がもたらされるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
図１は本発明に係る情報監視システム１の概略図であり、図２はそのシステム系統図である。
【００２３】
本情報監視システム１は、主としてトンネル施工現場、ダム建設現場、地下発電所などの建設現場を対象とし、これらの現場内において、管理室内の職員と坑内の職員との間の連絡、および職員及び作業員同士の連絡のための音声／緊急信号通信設備や、坑内及び地山中に設置された各種センサ類からのセンサー信号や、シールド機、トンネルボーリングマシン、自由断面掘削機などの掘削機、モルタル又はコンクリート吹付機、ドリルジャンボ等の施工機械などから送られる各種計測・運転情報などの施工データなどを管理室に伝送するとともに、自動運転の場合は双方向通信により各種施工機械に対して機械制御信号を伝送するデータ信号類の伝送システムと、職員、作業員や現場内を移動する車輌などの移動体の位置監視とを一元的に管理するためのシステムである。
【００２４】
前記システムは、具体的には図１に示されるように、建設現場の監視エリアを対象として点在配置され、無線によって電波通信可能距離内である条件の下、相互に通信が可能とされる多数の無線子局ノード群３，３…と、無線子局ノード群３，３…の少なくとも１つと相互に無線通信可能とされる無線親局ノード２とによって無線通信ネットワーク８が構築されるとともに、前記無線子局ノード群３，３…の交信ゾーン内に配置され、無線子局ノード３と相互に無線通信可能とされる固定情報端末５，５…と、前記無線子局ノード群３，３…の交信ゾーン内において移動体に備えられ、無線子局ノード３と相互に無線通信可能とされる移動情報端末４，４…とから構成された情報監視システムである。
【００２５】
以下、さらに具体的に詳述すると、
前記無線子局ノード３は、自律的に隣接する無線子局ノード３を検出し、無線通信可能なネットワークを構築する自己組織化機能と、隣接する少なくとも３以上の無線子局ノードと相互通信可能に配置され、受信側伝送経路を除く２以上の発信側伝送経路から任意に情報伝送経路を選択する情報経路選択機能とを備えている。また、固定情報端末５，５…からの情報収集を行い、無線通信ネットワーク８により最終的に無線親局ノード２に情報を伝送する情報伝送機能と、少なくとも２つのマイクロ波ドップラーセンサ８Ａ、８Ｂを備えることにより、前記移動体の検出とともに、検出順序により移動体の移動方向を検知する移動体の位置・方向検知機能とを備えている。また、中央処理装置（ＣＰＵ）と中継した情報の記憶装置とを備え、入出力インターフェースを介して、外部に情報を入出力可能とされる。
【００２６】
装置構成は、図３に示されるように、固定情報端末５及び移動情報端末４から情報を受け取るための受信モデム３ａ、変調コンバータ３ｂ、ＣＰＵ＋記憶装置部３ｃ、制御Ｉ／Ｆ回路３ｄを介して無線子局３（又は無線親局ノード２）を双方向通信を行うための無線モデム３ｅと、ＤＣ電源３ｆと、マイクロ波ドップラーセンサ８とを備える。ＣＰＵ＋記憶装置部３ｃに対する入出力インターフェース９，９を持ち、外部に情報が入出力可能とされる。また、移動情報端末４に対して、自己ＩＤを発信するタイミングを知らせるために、トリガー信号の発信を行うトリガー信号発信器１３を備える。
【００２７】
前記無線子局ノード３の無線周波数は２．４ＧＨｚ帯の１６ｃｈを使用し、規格はＩＥＥＥ802.15.4とするのが望ましい。この場合の伝送距離は５００ｍ以下である。
【００２８】
前記自己組織化機能とは、無線子局ノード３，３…を点在配置した上で、電源を投入すると、各無線子局ノード３，３…が自律的に隣接する無線子局ノード３，３…を検出し、自動的にマルチポップネットワークを構築するパーソナルエリアネットワーク構築機能と、新たな無線子局ノード３の追加や削除に対しても、自動的にネットワークへの参加とネットワークからの除外とを自動的に行うネットワークのメンバー変更機能である。
【００２９】
前記パーソナルエリアネットワーク構築は、例えば下記の手順により行われる。
［無線親局ノード２によるネットワーク加入呼び掛けプロセス］（図３参照）
(1-1)無線親局ノード２は、無線パーソナルエリアネットワーク構築機能により、電源投入後、利用可能な周波数チャンネルの中から予め肢体した複数チャンネルの電波強度を設置した環境下において自動測定する。
(1-2)空き周波数チャンネルと判断できるチャンネルを自動選択して、無線パーソナルエリアネットワークを開始する。
(1-3)無線親局ノード２は周波数チャンネルを決定後、無線パーソナルエリアネットワークを構築し、ネットワークの制御を開始する。
［無線子局ノード３のネットワークへの申請加入プロセス］（図４参照）
(2-1)無線パーソナルエリアネットワーク周辺にある無線通信可能な無線子局ノード３は電源投入後、ネットワーク検索機能により、加入の可能な無線パーソナルエリアネットワークを自動的にチャンネルスキャンにより無線子局ノード３周辺の潜在的な無線親局ノード２を検索し、ビーコン要求を行う。
(2-2)無線子局ノード３が無線親局ノード２から送信されたビーコンを受信した場合、無線子局ノード３は無線親局ノード２の無線パーソナルエリアネットワークＩＤ、周波数チャンネル、加入受入れ機器能力などの情報を登録する。
(2-3)無線子局ノード３は、目的のチャンネル情報を得て、無線パーソナルエリアネットワークに加入することを接続要求コマンドで無線親局ノード２へ接続を要求する。
(2-4)無線親局ノード２は、無線子局ノード３の加入申請を許可すると、ネットワークアドレスを加入する無線子局ノード３へ発行する。新規加入した無線子局ノード３をネットワークメンバーとして取り扱い登録する。
(2-5)さらに無線親局ノード２は、無線子局ノード３への加入許可メッセージの送信に成功すると、新メンバーの加入を記憶する。
(2-6)無線子局ノード３は加入許可を受けてから、無線親局ノード２との状態を親子関係に変更して、ネットワークへの自動加入プロセスが完了する。
(2-7)無線親局ノード２も無線子局ノード３も既設の自立中継機能を開始し、無線パーソナルエリアネットワークを構成する。
【００３０】
また、前記ネットワークのメンバー変更は、例えば下記手順により行われる（図５参照）。
［無線子局ノードの追加によるネットワークへの加入プロセス］
(3-1)無線子局ノード３を無線パーソナルエリアネットワークの無線親局ノード２又は無線パーソナルエリアネットワークに属する無線子局ノード３の少なくとも１台と無線通信が可能とされる場所に新規追加する。追加設置後、電源を投入して新規追加した無線子局ノード３ｋを立ち上げる。
(3-2)新規追加した無線子局ノード３ｋは、周辺にある加入可能な無線ネットワークを自律的に検索する。また、無線ネットワーク内の周辺にある既設無線子局ノード３も新規無線子局ノード３ｋを自律的に検索する。
(3-3)新規追加無線子局ノード３ｋは、相互検索により無線子局ノード３を発見すると直接または申請加入プロセスに従い、自律中継機能により、周辺にある無線子局ノード３と無線接続しあうことにより無線ネットワークを構成する。
(3-4)無線ネットワーク内のすべての無線子局ノード３は、自律中継機器として機能し、無線子局ノード群３、３…間を飛び交う情報を、各々の無線子局ノード３，３…が共有する。
【００３１】
一方、前記情報経路選択機能とは、ある特定の無線子局ノード３に障害が発生したり、電波環境の変化で無線が途切れたりした場合は、迂回路的に伝送経路の変更を行う機能であり、ネットワークの堅牢性を保つことが可能となる。
【００３２】
例えば、図６(A)に示されるように、無線子局ノード群Ａ〜Ｇの中で、無線子局ノードＡから太字矢印で示した伝送ルートで無線子局ノードＧに情報が伝送されている状態時に、中間の無線子局ノードＤに障害が発生した場合は、図６(B)に示されるように、無線子局ノードＣは、無線子局ノードＥに対して情報を伝送経路を変更し、情報が無線子局ノードＧに伝送されるように維持する。
【００３３】
このような情報経路選択機能を有するには、各無線子局ノード３，３…は、隣接する少なくとも３以上の無線子局ノードと相互通信可能に配置され、受信側伝送経路を除く２以上の発信側伝送経路が確保されている必要がある。例えば図７(A)に示される無線リンク図は、各無線子局ノード３をジグザグ状に配置することにより、三角網目状の無線リンクが形成されるようにした例であり、各無線子局ノード３、３…は、上り方向及び下り方向のそれぞれについて、発信側伝送経路として矢印で示された２つの伝送経路を保有する。また、図７(B)は無線子局ノード３，３…を格子配列として四角網目状の無線リンクが形成されるようにした例である。この例では、上り方向及び下り方向のそれぞれについて、発信側伝送経路として矢印で示された２つの伝送経路を保有するが、１つの伝送経路が上り方向と下り方向とで共有されていることになる。
【００３４】
前記マイクロ波ドップラーセンサ８は、送信器と受信器とを備え、送信器から移動している対象物体に向けマイクロ波を発射し、反射してきたマイクロ波を受信器により受信し、信号制御部にて伝送波との周波数を比較し、対象物体の移動に比例して受信波の周波数がシフトする現象（ドップラー効果）を検出し、電圧などの信号を出力する検知器である。前記マイクロ波ドップラーセンサ８単体では、対象物体が接近しているか、或いは遠ざかっているかは検知可能であるが、移動方向までは検知することができない。そこで、図８に示されるように、２つのマイクロ波ドップラーセンサ８Ａ、８Ｂをそれぞれ監視方向の向きを変えた状態でセッティングすれば（検知エリアＡ、検知エリアＢ）、移動体１０を検出順序により移動方向を検知することが可能となる。方向認識パターンは、(1)検知エリアＡ、Ｂの順で図面右方向側への移動、(2)検知エリアＢ，Ａの順で図面左方向側への移動、(3)検知エリアＡ，Ａの順で図面左側から来た車両が中間帯で折返し、(4)検知エリアＢ、Ｂの順で図面右側から来た車両１０が中間帯で折返し、(5)検知エリアＡのみ又は検知エリアＢのみで、車両１０が中間帯に滞在の５パターンとなる。
【００３５】
一方、前記無線親局ノード２は、収集した情報の記憶機能と、接続されたモニタ装置及び／又は位置表示盤への情報表示機能と、必要に応じて外部のネットワークインフラ１２と接続するゲートウェイ機能とを備えている。装置構成は、図２に示されるように、無線子局ノード３から情報を受け取るための受信モデム２ａ、変調コンバータ２ｂ、ＣＰＵ＋記憶装置部２ｃ、制御Ｉ／Ｆ回路２ｄを介して、例えば広域無線通信ネットワーク、ＷｉＭＡＸブロードバンド、モバイルＷｉＭＡＸなどの無線インフラ１２に対し接続するための無線モデム２ｅと、ＤＣ電源２ｆとから構成され、前記ＣＰＵ＋記憶装置部２ｃに対する入出力インターフェース９，９を持ち、外部に情報が入出力可能とされる。
【００３６】
前記無線親局ノード２に対しては、前記入出力インターフェース９，９に対して、パソコン又はモニタなどのモニタ装置７及び／又は位置表示盤６などが接続される。
【００３７】
また、前記無線親局ノード２が無線インフラ１２に対する接続機能（ゲートウェイ機能）を持つことにより、図１に示されるように、遠隔地に設置したネットワーク接続機器１１を介して、パソコン７や位置表示盤６などに建設現場で取得した情報をリアルタイムで表示することが可能となる。
【００３８】
他方、前記固定情報端末５は、入力インターフェースによって各種情報の入力機能を備える。装置構成は、図２に示されるように、センサ用Ｉ／Ｆ５ａ、制御Ｉ／Ｆ回路５ｂ、発信モデム５ｃと、ＤＣ電源５ｄとから構成され、緊急時の通報釦を備える。前記センサ用Ｉ／Ｆ５ａに対して、坑内及び地山中に設置された各種センサ類からのセンサーケーブルや、シールド機、トンネルボーリングマシン、自由断面掘削機などの掘削機、モルタル又はコンクリート吹付機、ドリルジャンボ等の施工機械などから送られる各種計測・運転情報などの信号ケーブルなどが接続される。
【００３９】
前記移動情報端末４は、無線子局ノード３，３…からのトリガー信号に応じて、自己ＩＤを送信するＩＤ情報送信機能を備えている。装置構成は図２に示されるように、制御Ｉ／Ｆ回路４ｂ、発信モデム４ｃと、ＤＣ電源４ｄとから構成され、緊急時の通報釦を備える。また、無線子局ノード３からのトリガー信号の受信のために微弱無線端末１４を備える。そして、前記無線子局ノード３がマイクロ波ドップラーセンサ８によって移動体１０を検知したならば、その際に無線子局ノード３がトリガー信号を発信し、移動情報端末４は無線子局ノード３からのトリガー信号を受信した時だけ、前記発信モデム４ｃによって無線子局ノード３に自己ＩＤを送信する。
【００４０】
この移動情報端末４のＩＤ情報は、移動体１０を検知した無線子局ノード３のＩＤ情報とともに、無線通信ネットワーク８を介して、無線親局ノード２に伝送され、予め登録されている無線子局ノード３の位置情報から移動体１０の位置が割り出され、位置表示盤６に表示される。
【００４１】
移動体１０の位置検出精度を向上させるには、無線子局ノード３、３…の間に所望の位置精度に応じて、無線子局ノード３に対する情報送信機能と、マイクロ波ドップラーセンサ８と、移動情報端末４に対するトリガー信号発信機能、移動情報端末４からのＩＤ情報受信機能とを有する補間無線ノードを配置するようにすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、建設現場における情報監視システムとして好適に使用可能であるが、他には工業ＦＡシステムにおける工業ロボットの無線遠隔操作、生産ライン自動コンベアの無線制御、移動車輌の走行制御や、環境モニタリングにおける都市環境センサ無線ネットワーク、農作物の地域管理センター無線ネットワークなどに対しても適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る情報監視システム１の概念図である。
【図２】そのシステム系統図である。
【図３】パーソナルエリアネットワークの構築手順（その１）の説明図である。
【図４】パーソナルエリアネットワークの構築手順（その２）の説明図である。
【図５】追加無線子局ノードのネットワークへの加入手順の説明図である。
【図６】(A)(B)は情報経路選択機能の説明図である。
【図７】(A)(B)は無線子局ノード３の配置要領図である。
【図８】マイクロ波ドップラーセンサによる移動体の移動方向検知要領図である。
【図９】従来の総合情報管理システムを示すシステム概略図である。
【図１０】従来の移動体の監視システムを示すシステム概略図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…情報監視システム、２…無線親局ノード、３…無線子局ノード、４…移動情報端末、５…固定情報端末、６…位置表示盤、７…パソコン又はモニタ、８…無線通信ネットワーク、９…入出力インターフェース、１０…移動体、１１…ネットワーク接続機器、１２…無線インフラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設現場の監視エリアを対象として点在配置され、無線によって電波通信可能距離内である条件の下で相互に通信が可能とされる多数の無線子局ノード群と、無線子局ノード群の少なくとも１つと相互に無線通信可能とされる無線親局ノードとによって無線通信ネットワークが構築されるとともに、前記無線子局ノード群の交信ゾーン内に配置され、無線子局ノードと相互に無線通信可能とされる固定情報端末と、前記無線子局ノード群の交信ゾーン内において移動体に備えられ、無線子局ノードと相互に無線通信可能とされる移動情報端末とから構成された建設現場における情報監視システムであって、
前記無線子局ノードは、自律的に隣接する無線子局ノードを検出し、無線通信可能なネットワークを構築する自己組織化機能と、隣接する少なくとも３以上の無線子局ノードと相互通信可能に配置され、受信側伝送経路を除く２以上の発信側伝送経路から任意に情報伝送経路を選択する情報経路選択機能とを備え、かつ固定情報端末からの情報収集を行い、無線通信ネットワークを介して最終的に無線親局ノードに情報を伝送する情報伝送機能と、少なくとも２つのマイクロ波ドップラーセンサを備えることにより、前記移動体の検出とともに、検出順序により移動体の移動方向を検知する移動体の位置・方向検知機能とを備え、
前記無線親局ノードは、収集した情報の記憶機能と、接続されたモニタ装置及び／又は位置表示盤への情報表示機能を備え、
前記固定情報端末は、入力インターフェースによって各種情報の入力機能を備え、
前記移動情報端末は、無線子局ノードからのトリガー信号に呼応して、自己ＩＤを送信するＩＤ情報送信機能を備えていることを特徴とする建設現場における情報監視システム。
【請求項２】
前記無線子局ノードは、中央処理装置と情報記憶装置とを有し、入出力インターフェースを介して、外部に情報を入出力可能とされる請求項１記載の建設現場における情報監視システム。
【請求項３】
前記無線親局ノードは、外部のネットワークインフラと接続するゲートウェイ機能を備えている請求項１，２いずれかに記載の建設現場における情報監視システム。
【請求項１】
建設現場の監視エリアを対象として点在配置され、無線によって電波通信可能距離内である条件の下で相互に通信が可能とされる多数の無線子局ノード群と、無線子局ノード群の少なくとも１つと相互に無線通信可能とされる無線親局ノードとによって無線通信ネットワークが構築されるとともに、前記無線子局ノード群の交信ゾーン内に配置され、無線子局ノードと相互に無線通信可能とされる固定情報端末と、前記無線子局ノード群の交信ゾーン内において移動体に備えられ、無線子局ノードと相互に無線通信可能とされる移動情報端末とから構成された建設現場における情報監視システムであって、
前記無線子局ノードは、自律的に隣接する無線子局ノードを検出し、無線通信可能なネットワークを構築する自己組織化機能と、隣接する少なくとも３以上の無線子局ノードと相互通信可能に配置され、受信側伝送経路を除く２以上の発信側伝送経路から任意に情報伝送経路を選択する情報経路選択機能とを備え、かつ固定情報端末からの情報収集を行い、無線通信ネットワークを介して最終的に無線親局ノードに情報を伝送する情報伝送機能と、少なくとも２つのマイクロ波ドップラーセンサを備えることにより、前記移動体の検出とともに、検出順序により移動体の移動方向を検知する移動体の位置・方向検知機能とを備え、
前記無線親局ノードは、収集した情報の記憶機能と、接続されたモニタ装置及び／又は位置表示盤への情報表示機能を備え、
前記固定情報端末は、入力インターフェースによって各種情報の入力機能を備え、
前記移動情報端末は、無線子局ノードからのトリガー信号に呼応して、自己ＩＤを送信するＩＤ情報送信機能を備えていることを特徴とする建設現場における情報監視システム。
【請求項２】
前記無線子局ノードは、中央処理装置と情報記憶装置とを有し、入出力インターフェースを介して、外部に情報を入出力可能とされる請求項１記載の建設現場における情報監視システム。
【請求項３】
前記無線親局ノードは、外部のネットワークインフラと接続するゲートウェイ機能を備えている請求項１，２いずれかに記載の建設現場における情報監視システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２５３５０３（Ｐ２００９−２５３５０３Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９６９７８（Ｐ２００８−９６９７８）
【出願日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【出願人】（５９１２８４６０１）株式会社演算工房 (22)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【出願人】（５９１２８４６０１）株式会社演算工房 (22)
【Ｆターム（参考）】
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