(57)【要約】【課題】オペレータの技量や経験の如何に関わらず高精度にポンプ浚渫を行う。【解決手段】浚渫施工管理システム１０は、ポンプ浚渫船３６の位置を計測する位置計測手段１２と、施工範囲近傍の潮位を計測する潮位計１８と、ポンプ浚渫船３６の姿勢を計測する複数のセンサ１４と、これらの計測結果に基づいてカッターの位置及び深度の算出等を行う演算管理手段２４と、演算管理手段２４により取り扱う情報を表示する表示手段２６と、演算管理手段２４により算出されたカッターの位置及び深度並びに演算管理手段２４に設定されたカッター管理深度に基づいて、ラダーウィンチ４４を制御してカッターの深度を調整する制御手段２８と、を含んでいる。このような構成により、カッター管理深度に従ってリアルタイムにラダーの深度を調整することができるため、水底を設計浚渫深度通りに浚渫することができ、高精度にポンプ浚渫を行うことが可能となる。【選択図】図１
2020056250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側端が法面で形成される凹路を水底に構築するために、上下方向に揺動可能に船首に取り付けられたラダーを、船尾に設けられたスパッドを中心として船体ごと前記凹路の幅方向にスイングしながら、前記ラダーの先端に設けられたカッターにより水底の土砂を掘削し、掘削した土砂をポンプにより吸い込んで圧送するポンプ浚渫船の浚渫施工管理システムであって、
前記ポンプ浚渫船の位置を計測する位置計測手段と、
施工範囲近傍の潮位を計測する潮位計と、
前記ポンプ浚渫船の姿勢を計測する複数のセンサと、
当該システムの運用に必要な演算及び情報の管理を行う演算管理手段と、
該演算管理手段により取り扱う情報の少なくとも一部を表示する少なくとも１つの表示手段と、
前記ラダーを揺動させるためのラダーウィンチを制御することで前記カッターの深度を調整する制御手段と、を含み、
前記演算管理手段は、施工範囲の設計浚渫深度に応じたカッター管理深度が予め設定されると共に、前記位置計測手段と前記潮位計と前記複数のセンサとの計測結果に基づき、前記カッターの位置及び深度を算出し、
前記制御手段は、前記演算管理手段により算出された前記カッターの位置及び深度と、前記演算管理手段に設定された前記カッター管理深度とに基づいて、前記ラダーウィンチを制御することを特徴とする浚渫施工管理システム。
【請求項２】
施工範囲の現在の水底深度を計測する深度計測手段を含み、
前記演算管理手段は、施工範囲の施工前の水底深度と、施工範囲の前記設計浚渫深度とが予め設定され、設定された前記施工前の水底深度、前記設計浚渫深度及び前記カッター管理深度と、前記深度計測手段から取得する前記現在の水底深度とを、施工範囲を複数の矩形に分割したメッシュで管理することを特徴とする請求項１記載の浚渫施工管理システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの表示手段は、前記施工前の水底深度と、前記設計浚渫深度と、前記カッター管理深度と、前記現在の水底深度とのうち、少なくともいずれか１つを、深度に応じて色を変化させながら３次元で表示することを特徴とする請求項２記載の浚渫施工管理システム。
【請求項４】
前記位置計測手段がＧＮＳＳであり、
前記深度計測手段がマルチビームソナーであり、
前記複数のセンサが、前記ポンプ浚渫船の喫水を計測する喫水計と、前記ラダーの傾斜角度を計測する傾斜計とを含むことを特徴とする請求項２又は３記載の浚渫施工管理システム。
【請求項５】
前記制御手段を介した前記ラダーウィンチの自動制御と、オペレータによる前記ラダーウィンチの手動制御とを切り替えるための切替手段を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の浚渫施工管理システム。
【請求項６】
前記少なくとも１つの表示手段は、前記演算管理手段により算出された前記カッターの深度と、前記演算管理手段に設定された前記カッター管理深度と、前記切替手段を操作するための操作入力表示と、前記ラダーウィンチの手動制御時において前記ラダーウィンチを操作するための操作入力表示と、前記ラダーの上限位置及び下限位置を設定するための操作入力表示とのうち、少なくともいずれか１つを含む監視画面を表示することを特徴とする請求項５記載の浚渫施工管理システム。
【請求項７】
側端が法面で形成される凹路を水底に構築するために、上下方向に揺動可能に船首に取り付けられたラダーを、船尾に設けられたスパッドを中心として船体ごと前記凹路の幅方向にスイングしながら、前記ラダーの先端に設けられたカッターにより水底の土砂を掘削し、掘削した土砂をポンプにより吸い込んで圧送するポンプ浚渫船の浚渫施工管理方法であって、
施工範囲の施工前の水底深度を把握すると共に、施工範囲の設計浚渫深度と、該設計浚渫深度に応じたカッター管理深度とを設定し、
前記ポンプ浚渫船の位置と、施工範囲近傍の潮位と、前記ポンプ浚渫船の姿勢と、施工範囲の現在の水底深度とを計測し、
前記ポンプ浚渫船の位置と、施工範囲近傍の潮位と、前記ポンプ浚渫船の姿勢との計測結果に基づいて、前記カッターの位置及び深度を算出し、
算出した前記カッターの位置及び深度と、前記カッター管理深度とに基づいて、前記ラダーを揺動させるためのラダーウィンチを制御することで、前記カッターの深度を調整し、
前記施工前の水底深度、前記設計浚渫深度、前記カッター管理深度及び前記現在の水底深度を、施工範囲を複数の矩形に分割したメッシュで管理することを特徴とする浚渫施工管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ浚渫船の浚渫施工管理システム及び浚渫施工管理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポンプ浚渫船を用いたポンプ浚渫工では、船首に取り付けられたラダーを船体ごとスイングしながら、ラダー先端に設けられたカッターにより水底を掘削して浚渫するため、設計通りの深度に浚渫するように、ラダー先端の深度を調整する必要がある。従来、ラダー先端の深度の調整は、ラダーを支持するラダーシャースに設置されたラダー深度計、ラダーを吊り下げているロッドに設けられた目盛と水面との位置関係、或いは、従来システムにおいて表示される仮想断面図等を確認しながら、オペレータが手動により、ラダーの傾斜角度を制御するラダーウィンチを操作することで行っていた。一方、例えば特許文献１、２に開示された発明では、浚渫した土砂の含泥率等のパラメータに応じて、ラダーの角度調整を含むポンプ浚渫船の制御を自動化する試みがなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５０−５８７９０号公報
【特許文献２】特開昭５８−６９９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上述したようにオペレータにより手動でラダー先端の深度を調整する場合、スイング動作で変化するラダー先端の位置、随時変化する施工範囲近傍の潮位やポンプ浚渫船の喫水等の影響を考慮して、設計通りの深度に浚渫するためには、オペレータに高い技量や豊富な経験が必要となる。更に、特許文献１、２の発明には、実用性等の点に関して改善の余地がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、オペレータの技量や経験の如何に関わらず、高精度にポンプ浚渫を行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
【０００６】
（１）側端が法面で形成される凹路を水底に構築するために、上下方向に揺動可能に船首に取り付けられたラダーを、船尾に設けられたスパッドを中心として船体ごと前記凹路の幅方向にスイングしながら、前記ラダーの先端に設けられたカッターにより水底の土砂を掘削し、掘削した土砂をポンプにより吸い込んで圧送するポンプ浚渫船の浚渫施工管理システムであって、前記ポンプ浚渫船の位置を計測する位置計測手段と、施工範囲近傍の潮位を計測する潮位計と、前記ポンプ浚渫船の姿勢を計測する複数のセンサと、当該システムの運用に必要な演算及び情報の管理を行う演算管理手段と、該演算管理手段により取り扱う情報の少なくとも一部を表示する少なくとも１つの表示手段と、前記ラダーを揺動させるためのラダーウィンチを制御することで前記カッターの深度を調整する制御手段と、を含み、前記演算管理手段は、施工範囲の設計浚渫深度に応じたカッター管理深度が予め設定されると共に、前記位置計測手段と前記潮位計と前記複数のセンサとの計測結果に基づき、前記カッターの位置及び深度を算出し、前記制御手段は、前記演算管理手段により算出された前記カッターの位置及び深度と、前記演算管理手段に設定された前記カッター管理深度とに基づいて、前記ラダーウィンチを制御する浚渫施工管理システム（請求項１）。
【０００７】
本項に記載の浚渫施工管理システムは、ポンプ浚渫船によって、側端が法面で形成される凹路を水底に構築する浚渫施工を管理するものである。管理対象とする浚渫施工では、ポンプ浚渫船の船首に上下方向に揺動可能に取り付けられたラダーを、船尾に設けられたスパッドを中心として船体と共に、水底に構築する凹路の幅方向にスイングしながら、ラダーの先端に設けられたカッターにより水底の土砂を掘削し、掘削した土砂をポンプ浚渫船に搭載されたポンプにより吸い込んで圧送することが行われる。そして、当該システムの構成要素として、位置計測手段、潮位計、複数のセンサ、演算管理手段、少なくとも１つの表示手段、及び、制御手段を含んでいる。
【０００８】
位置計測手段はポンプ浚渫船の位置（平面位置）を計測するもの、潮位計は施工範囲近傍の潮位を計測するもの、複数のセンサはポンプ浚渫船の姿勢を計測するものであり、これらの計測が施工中に継続的に行われることで、各計測結果に常に最新の状況が反映される。演算管理手段は、当該システムの運用に必要な演算及び情報の管理を行うものであり、管理する情報の１つとして、施工範囲の設計浚渫深度（換言すれば水底の設計形状）に応じたカッター管理深度が予め設定される。ここで、カッター管理深度とは、水底を設計浚渫深度通りに浚渫するために、埋め戻りやカッターの大きさ等を考慮して、カッターを配置すべき深度を示すものであり、設計浚渫深度に基づいて施工範囲の全域にわたって設定される。
【０００９】
更に、演算管理手段は、当該システムの運用に必要な演算の１つとして、位置計測手段と潮位計と複数のセンサとの計測結果に基づき、カッターの位置（平面位置）及び深度の算出を実行する。このとき、カッターの位置は、位置計測手段により計測されるポンプ浚渫船の位置に、演算管理手段に予め設定されるポンプ浚渫船の各部位（船体、ラダー等）の大きさ、複数のセンサにより計測されるポンプ浚渫船の姿勢等が加味されて算出される。又、カッターの深度は、潮位計により計測される施工範囲近傍の潮位、ポンプ浚渫船の姿勢、ポンプ浚渫船のラダーの大きさ等から算出される。このようなカッターの位置及び深度の算出が、施工中に継続的に行われることで、カッターの現在の位置及び深度がリアルタイムに把握されるものである。
【００１０】
少なくとも１つの表示手段は、演算管理手段により算出される算出結果や、演算管理手段に設定される各種の情報を含み、演算管理手段により取り扱う情報の少なくとも一部を表示するものである。この表示手段によって、例えば、カッターの現在の位置及び深度といった最新の情報が、オペレータに対して提供されるものである。制御手段は、ラダーを上下方向に揺動させるようにポンプ浚渫船に搭載されたラダーウィンチを制御することで、ラダーの傾斜角度（揺動角度）を変化させ、ラダー先端に設けられたカッターの深度を調整するものである。このとき、制御手段は、上記のように演算管理手段により算出されたカッターの位置及び深度と、上記のように演算管理手段に設定されたカッター管理深度とに基づいて、ラダーウィンチを制御する。すなわち、制御手段は、カッターの深度が、カッターが今現在ある位置に設定されているカッター管理深度に等しくなるように、ラダーウィンチの制御を行うものである。
【００１１】
上記のような構成により、本項に記載の浚渫施工管理システムは、ラダーのスイング動作によりラダー先端のカッターの位置が変化しても、カッターの現在位置に設定されているカッター管理深度と等しくなるように、常にカッターの深度が調整される。換言すれば、ラダーのスイング動作に追従して、常にカッター管理深度通りの深度にカッターの深度が調整されるものである。このため、例えば、ラダーのスイング動作により、凹路の側端に相当する位置にカッターが移動されても、凹路の側端に法面が形成されるように設定されたカッター管理深度通りにカッターの深度が調整されることで、凹路の側端に難なく法面が形成されることになる。
【００１２】
このように、カッター管理深度に従ってリアルタイムにラダーの深度が調整されるため、水底が設計浚渫深度通りに浚渫されることとなり、高精度にポンプ浚渫が行なわれるものである。更に、カッターの深度調整には、施工範囲近傍の潮位やポンプ浚渫船の姿勢等が加味されているため、オペレータの技量や経験に左右されることなく、高精度で効率的かつ省力化された浚渫が行われるものである。加えて、オペレータが、繊細なラダー操作から解放されて負担が軽減されるため、状況に応じて、浚渫に必要な別の操作に注意が傾けられる場合もあり、これによっても施工の精度が向上されることになる。
【００１３】
（２）上記（１）項において、施工範囲の現在の水底深度を計測する深度計測手段を含み、前記演算管理手段は、施工範囲の施工前の水底深度と、施工範囲の前記設計浚渫深度とが予め設定され、設定された前記施工前の水底深度、前記設計浚渫深度及び前記カッター管理深度と、前記深度計測手段から取得する前記現在の水底深度とを、施工範囲を複数の矩形に分割したメッシュで管理する浚渫施工管理システム（請求項２）。
本項に記載の浚渫施工管理システムは、更に、施工範囲の現在の水底深度（換言すれば現在の水底の形状）を計測する深度計測手段を含み、この深度計測手段による計測を施工中に継続的に行うことで、浚渫作業により刻々と変化する水底形状の最新の状態を把握するものである。
【００１４】
又、演算管理手段には、管理する情報として、施工範囲の施工前の水底深度（換言すれば施工前の水底の形状）と、施工範囲の設計浚渫深度とが予め設定される。そして、演算管理手段は、設定された施工前の水底深度、設計浚渫深度及びカッター管理深度と、深度計測手段から取得する現在の水底深度とを、施工範囲を複数の矩形に分割したメッシュで管理する。すなわち、施工前の水底深度、設計浚渫深度、カッター管理深度及び現在の水底深度の全てを、メッシュを構成する複数の矩形の各々単位で管理するものである。これにより、深度計測手段によってリアルタイムに把握される施工状況を含み、施工範囲の情報が集約して緻密に管理されるため、管理密度が高められると共に、出来形管理の効率化が図られるものである。
【００１５】
（３）上記（２）項において、前記少なくとも１つの表示手段は、前記施工前の水底深度と、前記設計浚渫深度と、前記カッター管理深度と、前記現在の水底深度とのうち、少なくともいずれか１つを、深度に応じて色を変化させながら３次元で表示する浚渫施工管理システム（請求項３）。
本項に記載の浚渫施工管理システムは、上記（２）項に記載したように演算管理手段において管理される、施工前の水底深度、設計浚渫深度、カッター管理深度及び現在の水底深度のうち、少なくともいずれか１つを、少なくとも１つの表示手段により表示するものである。このとき、表示手段は、上記の４つの深度を、深度の値に応じて色を変化させながら３次元で表示する。ここで、これらの４つの深度は、演算管理手段においてメッシュで管理されているため、メッシュを構成する矩形毎に着色した立体で各深度を表示し、そのような矩形を並べて施工範囲の一部や全体を表示させればよい。更に、４つの深度のうち、オペレータにより選択された深度を表示するようにしてもよい。これにより、施工中に変化する浚渫状況を含み、施工範囲の情報が３次元でリアルに「見える化」されるため、浚渫状況等がオペレータにより直観的に把握されることとなり、状況判断の迅速化及び高度化が図られるものである。
【００１６】
（４）上記（２）（３）項において、前記位置計測手段がＧＮＳＳであり、前記深度計測手段がマルチビームソナーであり、前記複数のセンサが、前記ポンプ浚渫船の喫水を計測する喫水計と、前記ラダーの傾斜角度を計測する傾斜計とを含む浚渫施工管理システム（請求項４）。
本項に記載の浚渫施工管理システムは、ポンプ浚渫船の位置を計測する位置計測手段がＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）であり、施工範囲の現在の水底深度を計測する深度計測手段がマルチビームソナーであることで、これらの計測を精度良く行うものである。更に、ポンプ浚渫船の姿勢を計測する複数のセンサが、ポンプ浚渫船の喫水を計測する喫水計と、ラダーの傾斜角度を計測する傾斜計とを含むことで、ポンプ浚渫船の姿勢をより高精度に計測するものである。そして、カッターの現在の位置及び深度の算出に、上述したＧＮＳＳ、喫水計及び傾斜計等の計測結果を利用することにより、算出精度をも高めるものである。
【００１７】
（５）上記（１）から（４）項において、前記制御手段を介した前記ラダーウィンチの自動制御と、オペレータによる前記ラダーウィンチの手動制御とを切り替えるための切替手段を含む浚渫施工管理システム（請求項５）。
本項に記載の浚渫施工管理システムは、更に、制御手段を介したラダーウィンチの自動制御と、オペレータによるラダーウィンチの手動制御とを切り替えるための切替手段を含むことで、ラダーウィンチの自動制御及び手動制御の切り替えを、状況に応じて迅速かつ柔軟に実行するものである。
【００１８】
（６）上記（５）項において、前記少なくとも１つの表示手段は、前記演算管理手段により算出された前記カッターの深度と、前記演算管理手段に設定された前記カッター管理深度と、前記切替手段を操作するための操作入力表示と、前記ラダーウィンチの手動制御時において前記ラダーウィンチを操作するための操作入力表示と、前記ラダーの上限位置及び下限位置を設定するための操作入力表示とのうち、少なくともいずれか１つを含む監視画面を表示する浚渫施工管理システム（請求項６）。
本項に記載の浚渫施工管理システムは、少なくとも１つの表示手段により、ラダーの制御に係る監視画面を表示するものである。この監視画面は、演算管理手段により算出されたカッターの深度と、演算管理手段により管理するカッター管理深度と、上記（５）項に記載した切替手段を操作するための操作入力表示と、ラダーウィンチが手動制御に切り替えられた状態でラダーウィンチを操作するための操作入力表示と、ラダーの上限位置及び下限位置を設定するための操作入力表示とのうち、少なくともいずれか１つを含むものである。このような監視画面をオペレータに対して表示することで、ラダーの状態を示す情報を集約して提供すると共に、ラダー制御の切替操作やラダーウィンチの手動操作が容易に実行されるものである。
【００１９】
（７）側端が法面で形成される凹路を水底に構築するために、上下方向に揺動可能に船首に取り付けられたラダーを、船尾に設けられたスパッドを中心として船体ごと前記凹路の幅方向にスイングしながら、前記ラダーの先端に設けられたカッターにより水底の土砂を掘削し、掘削した土砂をポンプにより吸い込んで圧送するポンプ浚渫船の浚渫施工管理方法であって、施工範囲の施工前の水底深度を把握すると共に、施工範囲の設計浚渫深度と、該設計浚渫深度に応じたカッター管理深度とを設定し、前記ポンプ浚渫船の位置と、施工範囲近傍の潮位と、前記ポンプ浚渫船の姿勢と、施工範囲の現在の水底深度とを計測し、前記ポンプ浚渫船の位置と、施工範囲近傍の潮位と、前記ポンプ浚渫船の姿勢との計測結果に基づいて、前記カッターの位置及び深度を算出し、算出した前記カッターの位置及び深度と、前記カッター管理深度とに基づいて、前記ラダーを揺動させるためのラダーウィンチを制御することで、前記カッターの深度を調整し、前記施工前の水底深度、前記設計浚渫深度、前記カッター管理深度及び前記現在の水底深度を、施工範囲を複数の矩形に分割したメッシュで管理する浚渫施工管理方法（請求項７）。
本項に記載の浚渫施工管理方法は、上記（２）項の浚渫施工管理システムにより実行されることで、上記（２）項の浚渫施工管理システムと同等の作用を奏するものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は上記のような構成であるため、オペレータの技量や経験の如何に関わらず、高精度にポンプ浚渫を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係る浚渫施工管理システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る浚渫施工管理システムの一部の構成要素の設置イメージ図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る浚渫施工管理システムを搭載するポンプ浚渫船の側面図及び平面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る浚渫施工管理システムで表示する監視画面の一例を示している。
【図５】本発明の実施の形態に係る浚渫施工管理システムで表示する３次元表示の一例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面に基づき説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については、詳しい説明を省略することとし、又、図面の全体にわたって、同一部分若しくは対応する部分は、同一の符号で示している。
図１にその構成の一例が示されている本発明の実施の形態に係る浚渫施工管理システム１０は、例えば図３に示すようなポンプ浚渫船３６による浚渫施工を管理するものである。ポンプ浚渫船３６による浚渫施工では、例えば、港湾へと続く航路を造成するために、港湾から沖側へと延在し、幅方向の側端が法面で形成される凹路を水底に構築する。
【００２３】
まず、図３を参照してポンプ浚渫船３６の構成を簡単に説明すると、船首にラダー４２が設けられており、このラダー４２は、先端側（図中右側）が上下方向に揺動するように、基端側（図中左側）が船体に軸支されている。ラダー４２の先端側は、吊り下げワイヤ５０及びロッド５２を介してラダーシャース４８から吊り下げられており、ラダーウィンチ４４（図２参照）によって吊り下げワイヤ５０の繰り出し及び巻き取りが行われることで、基端側を軸として、上下方向に揺動するようになっている。ラダー４２の先端には、水底を掘削するためのカッター５４と、掘削した土砂を吸引するための吸引口（図示省略）が設けられている。一方、ポンプ浚渫船３６の船尾には、２本のスパッド５６（５６Ａ、５６Ｂ）が設けられており、浚渫施工時に水底に打ち込まれる。又、浚渫施工時には、図３（ｂ）に示すように、ラダー４２の先端近傍から凹路の幅方向（図中上下方向）の両側へ向けて、２本のスイングワイヤ５８が張設され、各スイングワイヤ５８の先端が、アンカー等によって水底に固定される。なお、図３に符号３８で示されているのはブリッジである。
【００２４】
そして、上述したような構成のポンプ浚渫船３６は、浚渫施工の際、図３（ａ）に示すように、ラダー４２が下方へと傾けられ（仮想線参照）、ラダー４２の先端に設けられたカッター５４により水底を掘削すると共に、掘削した土砂をラダー４２先端の吸入口からポンプ（図示省略）を利用して吸い込み、図示しない排送管を介して陸側の排砂池まで圧送する。更に、水底の掘削及び土砂の吸引は、ポンプ浚渫船３６の船体と共にラダー４２が、形成すべき凹路の幅方向にスイングされた状態で行われる。このとき、船体のスイングは、２本のスパッド５６Ａ、５６Ｂの何れか一方が水底に打ち込まれた状態で、ラダー４２の先端近傍から張設された２本のスイングワイヤ５８を利用して行われる。例えば、図３（ｂ）の例では、２本のスパッド５６Ａ、５６Ｂのうち、スパッド５６Ａが打ち込まれた状態で、図中下方のスイングワイヤ５８が巻き取られて図中上方のスイングワイヤ５８が繰り出されることで、スパッド５６Ａを中心として、船体と共にラダー４２が図中下方にスイングされる。
【００２５】
更に、今現在スパッド５６が打ち込まれた位置での浚渫作業が終わり、ポンプ浚渫船３６を前進させる場合には、２本のスパッド５６Ａ、５６Ｂの打ち替えが行われることで、ポンプ浚渫船３６が前進される。例えば、図３（ｂ）の例では、ラダー４２の先端が、水底に形成する凹路の側端を越える位置まで、ポンプ浚渫船３６が図中下方向にスイングされた状態で、スパッド５６Ａが抜かれると共にスパッド５６Ｂが打ち込まれ、続いて図中上方向へとスイングされることで、ポンプ浚渫船３６は、スイングの幅方向の略中心を通る方向に沿って、僅かに前進することになる。
【００２６】
次に、図１を参照して、本発明の実施の形態に係る浚渫施工管理システム１０の構成を説明する。なお、ポンプ浚渫船３６の構成については、適宜、図３を参照のこと。
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る浚渫施工管理システム１０は、位置計測手段１２、複数のセンサ１４、深度計測手段１６、潮位計１８、演算管理手段２４、少なくとも１つの表示手段２６、制御手段２８、及び、切替手段３０を含んでいる。位置計測手段１２は、ポンプ浚渫船３６の位置（平面位置）を計測するものであり、本実施形態ではＧＮＳＳが用いられ、ポンプ浚渫船３６の適切な位置にＧＮＳＳのアンテナや受信器が設置される。位置計測手段１２による計測は、浚渫施工中に継続的に行われ、位置計測手段１２によって計測されたポンプ浚渫船３６の位置情報が、演算管理手段２４へと送信される。
【００２７】
複数のセンサ１４は、ポンプ浚渫船３６の姿勢を計測するものであり、本実施形態では喫水計１４Ａと傾斜計１４Ｂとを含んでいる。喫水計１４Ａは、ポンプ浚渫船３６の喫水を計測するものであり、図２で確認できるように、喫水を計測可能なポンプ浚渫船３６の適切な位置に設置され、各種の喫水計を利用することができる。傾斜計１４Ｂは、図２で確認できるように、ポンプ浚渫船３６のラダー４２に取り付けられ、ラダー４２の傾斜角度を計測するものであり、各種の傾斜計が利用される。これら複数のセンサ１４（１４Ａ、１４Ｂ）による計測は、浚渫施工中に継続的に行われ、これらによって計測されたポンプ浚渫船３６の姿勢に係る情報が、演算管理手段２４へと送信される。
【００２８】
深度計測手段１６は、ポンプ浚渫船３６から現在の水底の形状（深度）を計測するものであり、本実施形態ではマルチビームソナーが用いられ、水底の形状を計測可能なポンプ浚渫船３６の適切な位置に取り付けられる。深度計測手段１６による計測が、浚渫施工中に継続的に行われることで、浚渫施工中に変化する施工範囲の現在の水底形状が、深度計測手段１６から演算管理手段２４へと送信される。潮位計１８は、施工範囲近傍の潮位を計測するものであり、図２で確認できるように、施工範囲近傍の、波等の影響で動揺しない固体位置２０（例えば岸、突堤、人工島等）に設置される。潮位計１８による計測は、浚渫施工中に継続的に行われ、潮位計１８によって計測された施工範囲近傍の潮位が、送信器２２を介してポンプ浚渫船３６まで無線で送信され、ポンプ浚渫船３６のブリッジ３８に設置された演算管理手段２４へと伝達される。潮位計１８には、潮位を計測可能な各種の計測装置が利用される。
【００２９】
演算管理手段２４は、浚渫施工管理システム１０の運用に必要な各種の演算及び情報の管理を行うものであり、上述したようにポンプ浚渫船３６のブリッジ３８に設置されている。具体的に、演算管理手段２４は、位置計測手段１２、複数のセンサ１４（喫水計１４Ａ、傾斜計１４Ｂ）、深度計測手段１６、及び、潮位計１８の各々による計測結果を取り込み、情報として管理する。更に、演算管理手段２４には、施工範囲の施工前の水底深度、施工範囲の設計浚渫深度、施工範囲のカッター管理深度、及び、ポンプ浚渫船３８の各部位の大きさ等が予め設定され、これらのデータも管理する。なお、施工前の水底深度とは、施工前に計測された施工範囲の水底形状であり、設計浚渫深度とは、浚渫によって形成すべき形状（凹路形状）を示すものであり、カッター管理深度とは、設計浚渫深度通りに浚渫するために、カッター５４を最終的に移動させるべき深度を示している。
【００３０】
又、演算管理手段２４は、予め設定された施工範囲の施工前の水底深度、施工範囲の設計浚渫深度、及び、施工範囲のカッター管理深度と、深度計測手段１６から取得する施工範囲の現在の水底深度とを、施工範囲を複数の矩形に分割したメッシュで管理する。すなわち、施工範囲を、各々が同じ任意の大きさの複数の矩形に分割し、各矩形に対して、各矩形の位置に対応する各種の深度の値を割り当てる。例えば、設計浚渫深度の場合は、その元になるデータとして、凹路の延在方向と直交する方向の断面設計図が、凹路の延在方向に沿った所定間隔毎に示されることが多い。このため、施工範囲のメッシュを構成する複数の矩形のうち、まずは、断面設計図の位置に対応するメッシュの矩形の各々に、断面設計図で示される設計浚渫深度の値を割り当てる。更に、残りの矩形には、各矩形に対応する位置の近傍について示された断面設計図に基づいて、断面設計図によって示されていない施工範囲の部分を補完するような深度の値を割り当てる。
【００３１】
一方、施工前の水底深度は、施工前に行われる測定によって通常は施工範囲全体について把握され、カッター管理深度は、設計浚渫深度からカッター５４の大きさ等が考慮されて施工範囲全体について算出されるため、施工範囲全体について各矩形の位置に対応する深度を割り当てればよい。他方、現在の水底深度は、施工範囲のうち、深度計測手段１６によって測定した範囲（直近に測定した範囲のみではなく既に測定した範囲を含む）について、メッシュの各矩形の位置に対応する深度を割り当てればよい。
【００３２】
更に、演算管理手段２４は、上記のように管理する各種の情報に基づいて、様々な演算を実行する。例えば、演算管理手段２４は、位置計測手段１２により計測されるポンプ浚渫船３６の現在位置、傾斜計１４Ｂにより計測されるラダー４２の傾斜角度、予め設定されるポンプ浚渫船３６の各部位の大きさ等の情報に基づき、カッター５４の位置（平面位置）を算出する。又、演算管理手段２４は、喫水計１４Ａにより計測されるポンプ浚渫船３６の喫水、傾斜計１４Ｂにより計測されるラダー４２の傾斜角度、潮位計１８により計測される施工範囲近傍の潮位、予め設定されるポンプ浚渫船３６の各部位の大きさ等の情報に基づき、カッター５４の深度を算出する。上述したような演算管理手段２４による演算や情報管理は、浚渫施工中に継続的に行われ、演算結果や管理情報の一部が、表示手段２６や制御手段２８に送信される。なお、演算管理手段２４は、各種のコンピュータにより構成することができる。
【００３３】
表示手段２６は、演算管理手段２４と同じくポンプ浚渫船３６のブリッジ３８に設置され、演算管理手段２４によって演算及び管理される情報を表示するものであり、本実施形態では２つの表示手段２６Ａ、２６Ｂを含み、互いに異なる内容を表示するようになっている。例えば、表示手段２６Ａは、図４に示すような監視画面６４を表示し、表示手段２６Ｂは、図５に示すような３次元表示８０を表示する。これらの表示内容については、後程詳しく説明する。表示手段２６Ａ、２６Ｂによる表示は、演算管理手段２４により表示内容が常に最新の情報に更新されながら、浚渫施工中に継続的に行われる。表示手段２６Ａ、２６Ｂには、各種の表示装置を用いることができ、例えば、演算管理手段２４を構成するコンピュータのディスプレイ装置であってもよい。
【００３４】
制御手段２８は、演算管理手段２４から取得する情報に基づいて、ラダー４２を揺動させるためのラダーウィンチ４４を制御することで、ラダー４２の先端に設けられたカッター５４の深度を調整するものである。具体的に、制御手段２８は、演算管理手段２４により算出されたカッター５４の位置及び深度と、演算管理手段２４に設定されて管理されるカッター管理深度とに基づき、本実施形態ではラダー制御盤４６を介して、ラダーウィンチ４４の制御を実行する。すなわち、制御手段２８は、カッター５４の現在位置に設定されているカッター管理深度と等しい深度に、カッター５４が配置されるように、カッター５４の現在深度を確認しながら、ラダーウィンチ４４を制御する。制御手段２８によるラダーウィンチ４４の制御は、浚渫施工中に継続的に行われる。制御手段２８は、ラダー制御盤４６を介してラダーウィンチ４４を制御可能な、各種のコンピュータや制御機構により構成され、例えばブリッジ３８に設置される。なお、ラダーウィンチ４４及びラダー制御盤４６は、ポンプ浚渫船３６の機関室・ウィンチ室４０に設置されている。
【００３５】
切替手段３０は、制御手段２８を介したラダーウィンチ４４の自動制御と、オペレータによるラダーウィンチ４４の手動制御とを切り替えるものであり、後述する監視画面６４（図４参照）を介してオペレータにより操作されることで、ラダーウィンチ４４の制御方式の切り替えを実行する。すなわち、切替手段３０は、ラダーウィンチ４４の自動制御への切り替え時には、上記の如く制御手段２８を介してラダーウィンチ４４の制御が行われるように、制御系統の切り替えを行う。他方、ラダーウィンチ４４の手動制御への切り替え時には、後述の如き監視画面６４を介したオペレータによる操作により、ラダーウィンチ４４の手動制御が行われるように、制御系統の切り替えを行う。切替手段３０は、ラダーウィンチ４４の制御方式を切り替え可能な任意の機構で構成され、オペレータにより操作されるように、少なくともその構成の一部がブリッジ３８に設置される。
【００３６】
続いて、図４には、少なくとも１つの表示手段２６（本実施形態では表示手段２６Ａ）により表示する監視画面６４の一例を示している。監視画面６４は、ラダー４２の制御状態を監視するために、ブリッジ３８のオペレータに対して表示されるものである。図４の例において、監視画面６４は、ラダーのイメージ表示６６、カッターの深度表示６８、カッター管理深度の表示７０、切替手段の操作入力表示７２、ラダーウィンチの操作入力表示７４、ラダーの上限位置の設定入力表示７６、及び、ラダーの下限位置の設定入力表示７８を含んでいる。ラダーのイメージ表示６６は、ラダー４２のイメージを表示したものであり、ラダー４２の実際の動きに合わせて表示を変化させてもよい。カッターの深度表示６８は、演算管理手段２４により算出されたカッター５４の深度を表示するものであり、カッター管理深度の表示７０は、演算管理手段２４に設定されたカッター管理深度を表示するものである。
【００３７】
又、切替手段の操作入力表示７２は、例えばマウス等の入力装置を介してオペレータから操作入力されることで、切替手段３０によるラダーウィンチ４４の制御方式の切り替えを実行するものである。ラダーウィンチの操作入力表示７４は、切替手段３０によってラダーウィンチ４４の手動制御に切り替えられた状態において、例えばマウス等の入力装置を介してオペレータから操作入力されることで、ラダーウィンチ４４の手動操作を実行するためのものである。ラダーの上限位置の操作入力表示７６及び下限位置の操作入力表示７８は、例えばマウス等の入力装置を介してオペレータから操作入力されることで、ラダーウィンチ４４の自動制御時及び／又は手動制御時における、ラダー４２の上限位置及び下限位置を設定するためのものである。なお、監視画面６４は、図４に示した表示の一部がないものや、図４に示されていない別の表示が追加されたものであってもよい。
【００３８】
更に、図５には、少なくとも１つの表示手段２６（本実施形態では表示手段２６Ｂ）により表示する３次元表示８０の一例を示している。３次元表示８０は、主に、演算管理手段２４により管理されている深度情報を伝えるために、ブリッジ３８のオペレータに対して表示されるものである。図５の例において、３次元表示８０は、ポンプ浚渫船のイメージ表示８２、深度のカラー立体表示８４、表示深度切替選択部８６、深度カラー表示部８８、及び、表示操作メニュー９０を含んでいる。ポンプ浚渫船のイメージ表示８２は、ポンプ浚渫船３６のイメージを表示したものであり、ポンプ浚渫船３６の実際のスイング動作に合わせて、イメージ表示８２も変化するように表示させる。深度のカラー立体表示８４は、演算管理手段２４により管理されている各種の深度情報、すなわち、施工前の水底深度、設計浚渫深度、カッター管理深度、及び、現在の水底深度のうち、表示深度切替選択部８６を介して設定されている深度情報を、深度に応じて色を変化させながら３次元で表示したものである。上述したように、上記の各深度情報は、施工範囲を複数の矩形に分割したメッシュで管理されているため、それを利用してメッシュを構成する矩形単位で深度を表示すればよい。
【００３９】
表示深度切替選択部８６は、例えばマウス等の入力装置を介してオペレータから選択入力されることで、深度のカラー立体表示８４に表示する深度情報の切り替えを行うものである。図５の例では、表示深度切替選択部８６の「設計」が設計浚渫深度、「現地盤」が施工前の水底深度、「カッター深度」がカッター管理深度、「Ｓｅａ  Ｖｉｓｉｏｎ」が現在の水底深度に相当する。深度カラー表示部８８は、深度のカラー立体表示８４における深度と色との対応関係を示すものであり、この深度と色との対応関係は、オペレータにより任意に設定可能になっている。表示操作メニュー９０は、例えばマウス等の入力装置を介してオペレータから操作入力されることで、少なくとも深度のカラー立体表示８４を、表示手段２６の画面内で回転や移動させるものである。なお、３次元表示８０は、図５に示した表示の一部がないものや、図５に示されていない別の表示が追加されたものであってもよい。又、図５は白黒の２色表示になっているため確認し難いが、少なくとも深度のカラー立体表示８４及び深度カラー表示部８８は、ＲＧＢ等を用いたカラーで表示されるものである。
【００４０】
ここで、本発明の実施の形態に係る浚渫施工管理システム１０は、図１〜図５に示した構成に限定されるものではなく、別の構成であってもよい。例えば、位置計測手段１２は、ポンプ浚渫船３６の位置を計測できるものであれば、ＧＮＳＳ以外の計測装置であってもよく、深度計測手段１６は、施工範囲の現在の水底深度を計測できるものであれば、マルチビームソナー以外の計測装置であってもよい。又、複数のセンサ１４は、喫水計１４Ａ及び傾斜計１４Ｂの構成に限定されず、ポンプ浚渫船３６の姿勢を計測するものであれば、他の計測装置を含んでいてもよい。又、表示手段２６が１つのみの構成や３つ以上の構成であってもよく、同じ表示手段２６において複数種類の表示画面を切り替えて表示してもよく、表示画面の種類に対応した数の表示手段２６を設置し、表示手段２６毎に異なる表示画面を表示してもよい。更に、表示手段２６により、図４に示した監視画面６４や図５に示した３次元表示８０に加えて、従来システムで表示していたような平面誘導図や断面誘導図等を表示してもよい。
【００４１】
さて、上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。すなわち、本発明の実施の形態に係る浚渫施工管理システム１０は、図１及び図２に示すように、位置計測手段１２、潮位計１８、複数のセンサ１４（１４Ａ、１４Ｂ）、演算管理手段２４、少なくとも１つの表示手段２６（２６Ａ、２６Ｂ）、及び、制御手段２８を含んでいる。位置計測手段１２はポンプ浚渫船３６の位置（平面位置）を計測するもの、潮位計１８は施工範囲近傍の潮位を計測するもの、複数のセンサ１４はポンプ浚渫船３６の姿勢を計測するものであり、これらの計測が施工中に継続的に行われることで、各計測結果に常に最新の状況が反映される。演算管理手段２４は、浚渫施工管理システム１０の運用に必要な演算及び情報の管理を行うものであり、管理する情報の１つとして、施工範囲の設計浚渫深度（換言すれば水底の設計形状）に応じたカッター管理深度が予め設定される。
【００４２】
更に、演算管理手段２４は、浚渫施工管理システム１０の運用に必要な演算の１つとして、位置計測手段１２と潮位計１８と複数のセンサ１４との計測結果に基づき、カッター５４の位置（平面位置）及び深度の算出を実行する。このとき、カッター５４の位置は、位置計測手段１２により計測されるポンプ浚渫船３６の位置に、演算管理手段２４に予め設定されるポンプ浚渫船３６の各部位（船体、ラダー等）の大きさ、複数のセンサ１４により計測されるポンプ浚渫船３６の姿勢等が加味されて算出される。又、カッター５４の深度は、潮位計１８により計測される施工範囲近傍の潮位、ポンプ浚渫船３６の姿勢、ポンプ浚渫船３６のラダー４２の大きさ等から算出される。このようなカッター５４の位置及び深度の算出を、施工中に継続的に行うことで、カッター５４の現在の位置及び深度をリアルタイムに把握することができる。
【００４３】
少なくとも１つの表示手段２６は、演算管理手段２４により算出される算出結果や、演算管理手段２４に設定される各種の情報を含み、演算管理手段２４により取り扱う情報の少なくとも一部を表示するものである。この表示手段２６によって、例えば、カッター５４の現在の位置及び深度といった最新の情報を、オペレータに対して提供することができる。制御手段２８は、ラダー４２を上下方向に揺動させるようにポンプ浚渫船３６に搭載されたラダーウィンチ４４を制御することで、ラダー４２の傾斜角度（揺動角度）を変化させ、ラダー４２先端に設けられたカッター５４の深度を調整するものである。このとき、制御手段２８は、上記のように演算管理手段２４により算出されたカッター５４の位置及び深度と、上記のように演算管理手段２４に設定されたカッター管理深度とに基づいて、ラダーウィンチ４４を制御する。すなわち、制御手段２８は、カッター５４の深度が、カッター５４が今現在ある位置に設定されているカッター管理深度に等しくなるように、ラダーウィンチ４４の制御を行うものである。
【００４４】
上記のような構成により、本発明の実施の形態に係る浚渫施工管理システム１０は、ラダー４２のスイング動作によりラダー４２先端のカッター５４の位置が変化しても、カッター５４の現在位置に設定されているカッター管理深度と等しくなるように、常にカッター５４の深度が調整される。換言すれば、ラダー４２のスイング動作に追従して、常にカッター管理深度通りの深度にカッター５４の深度を調整することができる。このため、例えば、ラダー４２のスイング動作により、水底に構築する凹路の側端に相当する位置にカッター５４が移動されても、凹路の側端に法面が形成されるように設定されたカッター管理深度通りにカッター５４の深度を調整することで、凹路の側端に難なく法面を形成することが可能となる。
【００４５】
このように、カッター管理深度に従ってリアルタイムにラダー４２の深度を調整することができるため、水底を設計浚渫深度通りに浚渫することができ、高精度にポンプ浚渫を行うことが可能となる。更に、カッター５４の深度調整には、施工範囲近傍の潮位やポンプ浚渫船３６の姿勢等が加味されているため、オペレータの技量や経験に左右されることなく、高精度で効率的かつ省力化された浚渫を実行することができる。加えて、オペレータは、繊細なラダー操作から解放されて負担が軽減されるため、状況に応じて、浚渫に必要な別の操作に注意を傾けることができ、これによっても施工の精度を向上することが可能となる。
【００４６】
又、本発明の実施の形態に係る浚渫施工管理システム１０は、更に、施工範囲の現在の水底深度（換言すれば現在の水底の形状）を計測する深度計測手段１６を含み、この深度計測手段１６による計測を施工中に継続的に行うことで、浚渫作業により刻々と変化する水底形状の最新の状態を把握することができる。又、演算管理手段２４には、管理する情報として、施工範囲の施工前の水底深度（換言すれば施工前の水底の形状）と、施工範囲の設計浚渫深度とが予め設定される。そして、演算管理手段２４は、設定された施工前の水底深度、設計浚渫深度及びカッター管理深度と、深度計測手段１６から取得する現在の水底深度とを、施工範囲を複数の矩形に分割したメッシュで管理する。すなわち、施工前の水底深度、設計浚渫深度、カッター管理深度及び現在の水底深度の全てを、メッシュを構成する複数の矩形の各々単位で管理するものである。これにより、深度計測手段１６によってリアルタイムに把握される施工状況を含み、施工範囲の情報を集約して緻密に管理することができるため、管理密度を高めることができると共に、出来形管理の効率化を図ることが可能となる。
【００４７】
又、本発明の実施の形態に係る浚渫施工管理システム１０は、ポンプ浚渫船３６の位置を計測する位置計測手段１２がＧＮＳＳであり、施工範囲の現在の水底深度を計測する深度計測手段１６がマルチビームソナーであることとすれば、これらの計測を精度良く行うことができる。更に、ポンプ浚渫船３６の姿勢を計測する複数のセンサ１４が、ポンプ浚渫船３６の喫水を計測する喫水計１４Ａと、ラダー４２の傾斜角度を計測する傾斜計１４Ｂとを含むことで、ポンプ浚渫船３６の姿勢をより高精度に計測することができる。そして、カッター５４の現在の位置及び深度の算出に、上述したＧＮＳＳ、喫水計１４Ａ及び傾斜計１４Ｂ等の計測結果を利用することにより、算出精度をも高めることができる。
更に、制御手段２８を介したラダーウィンチ４４の自動制御と、オペレータによるラダーウィンチ４４の手動制御とを切り替えるための切替手段３０を含むことで、ラダーウィンチ４４の自動制御及び手動制御の切り替えを、状況に応じて迅速かつ柔軟に実行することができる。
【００４８】
加えて、本発明の実施の形態に係る浚渫施工管理システム１０は、少なくとも１つの表示手段２６により、例えば図４に示すような、ラダー４２の制御に係る監視画面６４を表示するものである。この監視画面６４は、演算管理手段２４により算出されたカッター５４の深度（カッターの深度表示６８）と、演算管理手段２４により管理するカッター管理深度（カッター管理深度の表示７０）と、切替手段３０を操作するための操作入力表示７２と、ラダーウィンチ４４が手動制御に切り替えられた状態でラダーウィンチ４４を操作するための操作入力表示７４と、ラダー４２の上限位置及び下限位置を設定するための操作入力表示７６、７８とのうち、少なくともいずれか１つを含むものである。このような監視画面６４をオペレータに対して表示することで、ラダー４２の状態を示す情報を集約して提供することができると共に、ラダー４２の制御の切替操作やラダーウィンチ４４の手動操作を容易に実行することができる。
【００４９】
更に、本発明の実施の形態に係る浚渫施工管理システム１０は、演算管理手段２４において管理される、施工前の水底深度、設計浚渫深度、カッター管理深度及び現在の水底深度のうち、少なくともいずれか１つを、例えば図５に示す３次元表示８０の深度のカラー立体表示８４のように、少なくとも１つの表示手段２６により表示するものである。このとき、表示手段２６は、上記の４つの深度を、深度の値に応じて色を変化させながら３次元で表示する。ここで、これらの４つの深度は、演算管理手段２４においてメッシュで管理されているため、メッシュを構成する矩形毎に着色した立体で各深度を表示し、そのような矩形を並べて施工範囲の一部や全体を表示させればよい。更に、図５に示す表示深度切替選択部８６等を利用して、４つの深度のうち、オペレータにより選択された深度を表示するようにしてもよい。これにより、施工中に変化する浚渫状況を含み、施工範囲の情報を３次元でリアルに「見える化」することができるため、オペレータが浚渫状況等を直観的に把握することができ、状況判断の迅速化及び高度化を図ることが可能となる。
なお、本発明の実施の形態に係る浚渫施工管理方法は、上述した本発明の実施の形態に係る浚渫施工管理システム１０により実行されることで、浚渫施工管理システム１０と同等の作用効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０：浚渫施工管理システム、１２：位置計測手段（ＧＮＳＳ）、１４：複数のセンサ、１４Ａ：喫水計、１４Ｂ：傾斜計、１６：深度計測手段（マルチビームソナー）、１８：潮位計、２４：演算管理手段、２６（２６Ａ、２６Ｂ）：表示手段、２８：制御手段、３０：切替手段、３６：ポンプ浚渫船、４２：ラダー、４４：ラダーウィンチ、５４：カッター、５６（５６Ａ、５６Ｂ）：スパッド、６４：監視画面、６８：カッターの深度表示、７０：カッター管理深度の表示、７２：切替手段の操作入力表示、７４：ラダーウィンチの操作入力表示、７６：ラダーの上限位置の操作入力表示、７８：ラダーの下限位置の操作入力表示、８０：３次元表示、８４：深度のカラー立体表示
【図１】
2020056250.tif 000003
【図２】
2020056250.tif 000004
【図３】
2020056250.tif 000005
【図４】
2020056250.tif 000006
【図５】
2020056250.tif 000007