(57)【要約】【課題】  水底の掘削深さを精度良く計測することができる浚渫作業支援システムを提供する。【解決手段】  作業機のバケットで水底を掘削して浚渫作業を行う浚渫船に付設され、水底の掘削深さに関する資料をオペレータに伝達できるようにする浚渫作業支援システムを構成する場合、バケット底面及びアーム先端部の各垂直位置及び各水平位置を計測できるバケット底面の計測手段及びアーム先端部の計測手段と、バケット底面が水底に押し付けられていることを検出できる検出手段と、この検出手段でこのことを検出した後にバケット底面の計測手段で計測されたバケット底面の垂直位置及び水平位置の計測結果に係るデータを記憶装置に出力できる出力手段とを設け、記憶装置に記憶されたバケット底面及びアーム先端部の各垂直位置及び各水平位置の計測結果に係るデータに基づいて、それぞれ水底の掘削深さに関する資料を作成してオペレータに伝達できるように構成した。【選択図】        図３
2006144388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブーム、アーム及びバケットを備えた作業機が搭載されてバケットで水底を掘削することにより浚渫作業を行う浚渫船に付設され、水底の掘削深さに関する情報をオペレータに伝達できるようにする浚渫作業支援システムであって、バケット底面の垂直位置及び水平位置を計測できるバケット底面の計測手段と、バケット底面が水底に押し付けられていることを検出できるバケット押し付け操作の検出手段と、この検出手段でバケット底面が水底に押し付けられていることを検出した後にバケット底面の計測手段で計測されたバケット底面の垂直位置及び水平位置の計測結果に係るデータを記憶装置に出力できる出力手段とを設け、この記憶装置に出力されて記憶されたバケット底面の垂直位置及び水平位置の計測結果に係るデータに基づいて水底の掘削深さに関する情報を生成してオペレータに伝達できるように構成したことを特徴とする浚渫作業支援システム。
【請求項２】
請求項１に記載の浚渫作業支援システムにおいて、アーム先端部の垂直位置及び水平位置を計測できるアーム先端部の計測手段を併設して、浚渫作業時に、アーム先端部の計測手段で計測されたアーム先端部の垂直位置及び水平位置の計測結果に係るデータを記憶装置に記憶し、この記憶装置に記憶されたアーム先端部の垂直位置及び水平位置の計測結果に係るデータに基づいて生成された水底の掘削深さを表す情報を、表示手段に表示してオペレータに伝達できるように構成したことを特徴とする浚渫作業支援システム。
【請求項３】
請求項２に記載の浚渫作業支援システムにおいて、バケット底面及びアーム先端部に関する垂直位置及び水平位置の計測結果に係る各データと共に、浚渫作業を行ったオペレータ、このオペレータが浚渫作業を行った日時及び当該浚渫工事の施工区域を表すデータを記憶装置に記憶し、これらのデータを処理することにより、バケット底面及びアーム先端部に関する垂直位置及び水平位置の計測結果に係る各データに基づいてそれぞれ生成した施工区域における各地点の水底の掘削深さに関する情報を、オペレータ単位でかつ日別等の期間単位で表してオペレータに伝達できるように構成したことを特徴とする浚渫作業支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックホーのような浚渫作業機が搭載されて浚渫作業を行う浚渫船に付設され、海底や川底等の水底の掘削深さに関する情報をオペレータに伝達して浚渫作業を支援できるようにする浚渫作業支援システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
浚渫船は、海底や川底等の水底の土砂をさらって浚渫作業を行う作業船であって、ブーム、アーム及びバケットを備えたバックホーのような作業機を台船に搭載し、バケットで水底を掘削して浚渫作業を行う。作業機のオペレータは、バケットによる水底の掘削状況を目視できないことから、浚渫船には、水底の掘削状況をオペレータに伝達できるようにするための浚渫作業支援システムを付設している。本発明は、こうした浚渫作業支援システムを改良しようとするものである。この種の浚渫作業支援システムに係る技術は、これまで種々の技術が提案されているが、ここでは、説明の便宜上、出願人が従来開発した特許文献１に記載の技術を従来の技術として引用して、その技術内容を以下に概説する。
【０００３】
この従来の技術の浚渫作業支援システムは、特許文献１では海底掘削状況監視装置と称しており、ブーム、アーム及びバケットからなるバックホーを台船に搭載した浚渫船に付設している。この浚渫作業支援システムは、ブームの回動角度を検出するブーム角度センサとブームに対するアームの回動角度を検出するアーム角度センサとアームに対するバケットの回動角度を検出するバケット角度センサとを備えており、これらの角度センサ等によりバケットの刃先の位置を演算により求めることができるようにしている。また、台船前方にソナーセンサを設けて、掘削時に超音波を海底の掘削面に投射することにより、バケットで掘削される海底の掘削面の地形を探査することができるようにしている。
【０００４】
これらの手段により得られたバケットの刃先の軌跡及び海底の掘削面の地形は、側面画像を一つの表示装置に同時に表示し、平面画像を別の一つの表示装置に同時に表示するようにしている。そのため、オペレータは、海底の掘削面とバケットの位置関係を的確に把握することができ、これにより、空掘り掘削、掘削し過ぎ、掘削残しを確実に防止して精度の高い海中掘削作業を実現させることができるとされている。このように、特許文献１に記載の従来の技術の装置は、バケットの刃先の位置に係るデータやソナーセンサの計測結果に係るデータに基づいて水底の掘削深さに関する情報を生成してオペレータに伝達することができるようにしている。
【特許文献１】特公平７ー９４９８５号公報（第２−３頁、第１−２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、油圧ショベルのような作業機により陸上で掘削作業をしたときには、バケットを地面に接触させないで掘削する空掘り掘削をしない限り、掘削時におけるバケットの刃先の位置をほぼ地山の掘削深さのとみて問題はないが、海底等の水底で掘削作業をするときには事情が異なる。すなわち、水底の土砂は、軟らかく流動性に富んでいるため、地勢によっては、バケットで掘削しても、掘削した部位に周辺の土砂が入り込むことがしばしばあり、こうした場合には、実質上掘削された水底の掘削深さが掘削時におけるバケットの刃先の位置とは異なる。
【０００６】
そのため、従来の技術の装置では、空掘り掘削が行われない場合でも、水底の掘削深さを、バケットの刃先の位置の計測結果に係るデータに基づいて正確に求めることはできない。また、従来の技術の装置では、海底の掘削面の地形をソナーセンサにより探査して海底の掘削深さを計測するにしても、掘削した部位及びその周辺の土砂が流動していない固定された状態のときに計測しないと、水底の掘削深さをソナーセンサの計測結果に係るデータに基づいて正確に求めることはできず、何れにしても、従来の技術によっては水底の掘削深さを必ずしも精度良く計測するはできない。
【０００７】
本発明は、こうした従来の技術にみられる問題を解決するために創作されたものであって、その技術課題は、水底の掘削深さを精度良く計測することができる浚渫作業支援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】
【０００８】
本発明は、こうした技術課題を達成するため、「ブーム、アーム及びバケットを備えた作業機が搭載されてバケットで水底を掘削することにより浚渫作業を行う浚渫船に付設され、水底の掘削深さに関する情報をオペレータに伝達できるようにする浚渫作業支援システム」を構成する場合に、次のように構成した。
【０００９】
バケット底面の垂直位置及び水平位置を計測できるバケット底面の計測手段と、バケット底面が水底に押し付けられていることを検出できるバケット押し付け操作の検出手段と、この検出手段でバケット底面が水底に押し付けられていることを検出した後にバケット底面の計測手段で計測されたバケット底面の垂直位置及び水平位置の計測結果に係るデータを記憶装置に出力できる出力手段とを設け、この記憶装置に出力されて記憶されたバケット底面の垂直位置及び水平位置の計測結果に係るデータに基づいて水底の掘削深さに関する情報を生成してオペレータに伝達できるように構成した。
【００１０】
本発明の浚渫作業支援システムを使用して水底の掘削深さを計測するときには、オペレータは、作業機を操作してバケット底面を水底に押し付ける。こうした操作を行うことによりバケット底面が水底に十分に押し付けられると、このことがバケット押し付け操作の検出手段により検出される。こうしてバケット底面が水底に押し付けられていることが検出された後は、バケット底面の計測手段で計測されたバケット底面の垂直位置及び水平位置の計測結果に係るデータを出力手段により記憶装置に出力する。その場合、この出力手段は、オペレータがバケット押し付け操作の検出手段の検出結果を確認しながら操作して前記計測結果に係るデータを記憶装置に出力するスイッチ等による手動操作方式のものにしてもよいし、バケット押し付け操作の検出手段が水底へのバケット底面の押し付けを検出した後にその計測結果に係るデータを自動的に記憶装置に出力する自動操作方式のものにしてもよい。
【００１１】
こうして記憶装置に出力されて記憶されたバケット底面の垂直位置及び水平位置の計測結果に係るデータのうち、バケット底面の水平位置に係るデータは、浚渫予定区域における計測地点を表し、垂直位置に係るデータは、同地点の水底の掘削深さを表すので、これらのデータを適宜の形態に加工することにより、当該計測地点の水底の掘削深さを表す情報を生成することができる。したがって、オペレータが以上の計測作業を要所要所で実施すると、浚渫予定区域における所望の地点の水底の掘削深さに関する情報が生成されてオペレータに伝達される。本発明の浚渫作業支援システムでは、特に、バケット底面を水底に押し付けた後に水底の掘削深さを計測するので、従来とは異なり、掘削した部位及びその周辺の土砂が流動していない固定された状態の下で水底の掘削深さを計測することができて、従来よりも精度良く計測することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以下の説明から明らかなように、本発明では、「ブーム、アーム及びバケットを備えた作業機が搭載されてバケットで水底を掘削することにより浚渫作業を行う浚渫船に付設され、水底の掘削深さに関する情報をオペレータに伝達できるようにする浚渫作業支援システム」を構成する場合に、前記の「課題を解決するための手段」に示したように構成しているので、本発明の浚渫作業支援システムによれば、水底の掘削深さを精度良く計測することができる。その結果、掘削作業の終了後に通常行われる海底の測量工程を省略することができて、工期の短縮や工費の低減に資することができる。
【００１３】
オペレータが作業機を操作して掘削作業を実施しているときには、オペレータにとっては、水底の掘削深さを精度良く把握できる情報は、常時は必要とせず、むしろ、作業時の水底の掘削深さを簡便に把握できる大まかな情報が必要である。本発明の浚渫作業支援システムを具体化する場合に、特に、特許請求の範囲の請求項２に記載のように具体化すれば、アーム先端の計測手段で計測されて記憶装置に記憶されたアーム先端部の垂直位置及び水平位置の計測結果に係るデータを加工することにより、水底の掘削深さを表す情報を生成することができるので、掘削作業の実施時に同情報を表示手段に表示してオペレータにリアルタイムに伝達して掘削作業を支援することができる。また、万一、バケット底面の計測手段が故障したときでも、アーム先端部の計測手段で必要最小限の浚渫作業を行うことができて、浚渫作業を中断せずに、支障なく続行することができる。
【００１４】
本発明の浚渫作業支援システムを具体化する場合に、特に、特許請求の範囲の請求項３に記載のように具体化すれば、オペレータは、自己が浚渫作業を行った施工区域の各地点の水底の掘削深さに関する情報を得ることができ、この情報に基づいて、担当している施工区域における未掘削個所や掘削残し個所の分布を総合的かつ正確に把握することができる。そのため、次の浚渫作業を計画的かつ合理的に進めることができて効率的に行えるとともに、精度の高い浚渫作業を遂行することができる。また、前記情報に基づいて掘削し過ぎ個所も把握することができるので、同個所の掘削時における作業経験を、次の浚渫作業を進める上での参考にすることにより、無駄な作業を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明が実際上どのように具体化されるのかを図１乃至図５に基づいて説明することにより、本発明を実施するための望ましい形態を明らかにする。
【００１６】
図１は、本発明の浚渫作業支援システムを説明するための浚渫作業の実施時の浚渫船を示す側面図、図２は、本発明の浚渫作業支援システムを具体化するためのデータ通信機構を示すブロック図、図３は、本発明を具体化して構成した浚渫作業支援システムについての作用等を説明するための流れ図、図４は、作業モードが掘削作業モードであるときに図２における運転室内のパソコンの画面に表示される資料の例を示す図、図５は、作業モードが計測作業モードであるときに図２における運転室内のパソコンの画面に表示される資料の例を示す図、図６は、管理室内のパソコンのデータベースに格納されるデータの一例を示す図、図７は、図６の管理室内のパソコンのデータベースに格納されているデータに基づいて帳票を作成して出力する手順を示す流れ図、図８は、管理室内のパソコンの画面に表示される帳票の例を示す図である。
【００１７】
本発明を具体化して構成した以下に述べる浚渫作業支援システムは、すでに述べた従来の技術の装置と同様、ブーム、アーム及びバケットを備えたバックホーによる作業機が搭載されてバケットで水底を掘削することにより浚渫作業を行う浚渫船に付設して、水底の掘削深さに関する情報をオペレータに伝達できるようにしたものである。この浚渫作業支援システムは、従来の技術の装置と同様、ブームの回動角度を検出するブーム角度センサとブームに対するアームの回動角度を検出するアーム角度センサとアームに対するバケットの回動角度を検出するバケット角度センサとを備えている。
【００１８】
まず、図１に基づき、浚渫船及び浚渫作業支援システムに関連する基本的な事項について説明する。
【００１９】
図１において、１０は水上に浮かべて浚渫作業を行う浚渫船、１１は浚渫船１０の本体をなし水上に浮かべられる台船、１２は作業機３０の操縦を行う運転室、１５は後述する管理用パソコン９２（図２参照）を設置して種々の管理資料等を作成する管理室、２０は水底に突き立てることにより浚渫船１０を係留する棒状のスパッド、３０は台船１１に搭載され水底に溜った土砂を掘削するバックホーによる浚渫船１０の作業機、３１はこの作業機３０の作業腕をなすブーム、３２は同じく作業機３０の作業腕をなすアーム、３３は作業機３０の作業具をなすバケットである。
【００２０】
浚渫船１０は、台船１１とバックホーによる作業機３０とを設けて構成され、海底、川底、湖底等の水底の浚渫作業を行うが、図１には、海底の浚渫作業を行っている例を図示している。図に明示していないが、この浚渫船１０の台船１１上には、旋回体を旋回可能に設置している。この旋回体には、運転室１２が設置されるとともにこの運転室１２の傍らに作業機３０が設置されており、旋回体は、図に表れていない旋回モータにより必要に応じて旋回駆動される。作業機３０は、後端部が旋回体上に回動可能に軸着されて設置されたブーム３１と後端部がこのブーム３１の前端部に回動可能に軸着されたアーム３２とこのアーム３２の前端部に回動可能にかつ着脱可能に軸着されたバケット３３とを備えている。また、これらブーム３１、アーム３２及びバケット３３をそれぞれ駆動するための油圧アクチュエータとして、バケットシリンダ、ブームシリンダ及びアームシリンダを備えている。
【００２１】
３１ａはブーム３１の回動角度を検出するブーム角度センサ、３２ａはブーム３１に対するアーム３２の回動角度を検出するアーム角度センサ、３３ａはアーム３２に対するバケット３３の回動角度を検出するバケット角度センサ、４０はＧＰＳ衛星５０からの信号を受信する基準局４１のアンテナ、４１は後述する補正データを作成するための、陸上に設置された基準局、４２はこの基準局４１で作成した補正データに係る信号を浚渫船１０上の作業機ＧＰＳ６１，６２（ＧＰＳ６２は図示できず。図２参照）や台船ＧＰＳ６５，６６に送信する基準局４１の無線機、５０は地球上の所望の地点における三次元位置を計測できるようにするための信号を発信するＧＰＳ衛星、６１は後述する移動局としての作業機ＧＰＳ、６５，６６は後述する移動局としての台船ＧＰＳである。
【００２２】
ブーム角度センサ３１ａ、アーム角度センサ３２ａ及びバケット角度センサ３３ａは、これらを回動可能に軸着しているピンに取り付けている。台船１１の旋回体側に設けられるセンサ類としては、これらのほか、後述する前後傾斜角度センサ３４及びジャイロ８０（図２参照）を運転室１２の内部に設けている。前記の角度センサ３１ａ，３２ａ，３３ａ及び前後傾斜角度センサ３４は、後述するように、アーム３２の先端部の垂直位置やバケット３３の底面の垂直位置を計測するために設けている。基準局４１は、例えば、当該浚渫工事に係る施工会社の管理者等が管理し、ＧＰＳ衛星５０の信号を受信して、作業機ＧＰＳ６１，６２及び台船ＧＰＳ６５，６６の各アンテナの三次元位置を高精度で計測できるようにするための補正データを作成する。
【００２３】
本発明の浚渫作業支援システムを具体化するためのデータ通信機構の一例を図２に基づいて説明する。
【００２４】
図２において、３１ａは既述のブーム角度センサ、３２ａは既述のアーム角度センサ、３３ａは既述のバケット角度センサ、３４は台船１１の前後方向の傾斜角度を検出する前後傾斜角度センサ、４１は陸上に設置された既述の基準局、４２はこの基準局４１で作成した補正データに係る信号を移動局としての作業機ＧＰＳ６１，６２や台船ＧＰＳ６５，６６に送信する基準局４１の無線機、５０は既述のＧＰＳ衛星、６１，６２は作業機３０の位置を検出するための作業機ＧＰＳ、６３は基準局４１で作成した補正データに係る信号を受信する作業機ＧＰＳ６１，６２の無線機、６４は同補正データに係る信号を受信する台船ＧＰＳ６５，６６の無線機、６５，６６は台船１１の向きを検出するための台船ＧＰＳである。
【００２５】
作業機ＧＰＳ６１，６２は、旋回体上のカウンタウエイト部に設置され、ＧＰＳ衛星５０の信号を受信して、両作業機ＧＰＳ６１，６２で受信した信号に基づいて作業機３０の三次元の位置（例えばブーム３１の取付位置のような基準点となる作業機３０の位置）を演算により計測する。また、台船ＧＰＳ６５，６６は、台船１１上に設置され、ＧＰＳ衛星５０の信号を受信して、両台船ＧＰＳ６５，６６で受信した信号に基づいて台船１１の三次元の向きを演算により計測する。ところで、ＧＰＳ衛星５０の信号に基づいて計測されたこれらの各計測値には、ある程度の誤差が不可避的に生じるため、ここでは、こうした誤差を補正して高精度の計測を行い得るようにしている。
【００２６】
基準局４１では、こうした誤差を補正するための補正データを作成する。そのため、基準局４１では、この基準局４１の実際の地球上の三次元の位置（緯度、経度、高度）を予め正確に測定して確定した上で、別途、ＧＰＳ衛星５０の信号に基づいて基準局４１の三次元の位置を基準局ＧＰＳにより計測する。そうすると、基準局ＧＰＳによる基準局４１の位置の計測結果が基準局４１の実際の正確な位置に対してどの程度の誤差があるのかを随時求めることができるので、この誤差に基づいて補正データを作成することができる。
【００２７】
こうして作成された補正データに係る信号は、基準局４１の無線機４２から各移動局の無線機６３，６４に所定周期で送られて作業機ＧＰＳ６１，６２及び台船ＧＰＳ６５，６６に入力される。作業機ＧＰＳ６１，６２及び台船ＧＰＳ６５，６６では、それぞれ、ＧＰＳ衛星５０の信号に基づい得られた作業機３０の位置及び台船１１の向きに関する計測値をこの補正データにより補正して、作業機３０の位置及び台船１１の向きに関する高精度のデータを算出する。
【００２８】
７０は作業機ＧＰＳ６１，６２及び台船ＧＰＳ６５，６６やコントローラ９０から送られた種々のデータに基づいて作業機３０のオペレータによる浚渫作業を支援するための資料等、種々の情報を生成する運転室１２内のパソコン（図２では運転室内ＰＣと略記）、８０は台船１１上に設置した旋回体の旋回角度を検出するジャイロ、９０はブーム角度センサ３１ａ、アーム角度センサ３２ａ、バケット角度センサ３３ａ及び前記の前後傾斜角度センサ３４の検出結果に関するデータを整理して運転室１２内のパソコン７０に順次送るためのコントローラ、９１は運転室１２内のパソコン７０や管理室１５内のパソコン９２とのデータの授受を行うメモリカード、９２は運転室１２内のパソコン７０から送られるデータに基づいて浚渫作業の管理やオペレータの浚渫作業の遂行に役立つ資料等、種々の情報を生成する管理室１５内のパソコン（図２では管理室ＰＣと略記）である。
【００２９】
コントローラ９０には、ブーム角度センサ３１ａ、アーム角度センサ３２ａ、バケット角度センサ３３ａ及び前記の前後傾斜角度センサ３４の検出結果に関する各データが入力される。このコントローラ９０は、これらの各データを読み取って運転室１２内のパソコン７０へ順番に送る働きをする。このパソコン７０では、これらのデータに基づいて、作業機３０の基準点に対するアーム３２の先端部の垂直位置及びバケット３３の底面の垂直位置を演算することができる。また、運転室１２内のパソコン７０には、これらのデータに加えて、作業機ＧＰＳ６１，６２及び台船ＧＰＳ６５，６６で算出された作業機３０の位置及び台船１１の向きに関する前記データやジャイロ８０の検出値に関するデータも入力されるので、アーム３２の先端部及びバケット３３の底面の地球上の三次元の位置を演算により計測することが可能となる。その結果、アーム３２の先端部の垂直位置及び水平位置並びにバケット３３の底面の垂直位置及び水平位置を計測することが可能となる。
【００３０】
アーム３２の先端部の垂直位置は、ブーム角度センサ３１ａ、アーム角度センサ３２ａ及び前後傾斜角度センサ３４の検出結果に関する各データに基づいて計測することができる。したがって、掘削時に海底の障害物に接触しやすい部位に取り付けられていて損傷しやすいバケット角度センサ３３ａは、使用しなくても計測することができる。このアーム３２の先端部の垂直位置を計測すると、アーム３２の先端部の水平位置の計測結果と相俟って、海底を掘削しているときのバケット３３の姿勢を始めとする作業機３０の姿勢を推定することができる。それゆえ、アーム３２の先端部の垂直位置の計測結果に基づいて、バケット３３の先端部で海底を掘削しているときの海底の掘削深さを概算で算定することができ、更には、当該掘削時における作業機３０の姿勢も察知することができる。
【００３１】
運転室１２内のパソコン７０は、当該浚渫工事の施工区域全体を格子状に分割して形成した地形に係るデータをデータベースに記憶させることができるように構成されており、格子状の分割単位であるメッシュごとに、浚渫工事前の海底の高さやアーム３２の先端部及びバケット３３の底面の垂直位置に係るデータを記憶させることができるようにしている。また、当該浚渫作業を担当したオペレータの氏名や浚渫作業を行った日時に係るデータもデータベースに記憶させることができるように構成されている。このうち、浚渫作業を行った日時に係るデータは、パソコン７０に付設されている時計から自動的に入手することができ、オペレータの氏名は、オペレータ自身が入力する。管理室１５内のパソコン９２についても、同様のことが行えるように構成されている。このパソコン９２に記憶したデータは、管理サーバに送信して保管され、適宜利用できるようにしている。メモリカード９１は、パソコン７０やパソコン９２に対し、オペレータの氏名を入力したり、浚渫工事前の地形等浚渫作業に有用なデータを授受したりするのに利用することができる。
【００３２】
図３は、運転室１２内のパソコン７０に格納されているプログラムの働きを示す流れ図である。この流れ図に基づいて、本発明を具体化して構成した浚渫作業支援システムに関する作用等を説明する。
【００３３】
浚渫作業時に、オペレータは、海底に溜った土砂を掘削して浚渫する掘削作業と、この掘削作業により海底が目標深さまで掘削されているか否かを計測する計測作業との二つの作業モードの作業を行う。そのため、本浚渫作業支援システムでは、海底の掘削深さに関する資料を、各作業モードの作業に役立つようにそれぞれ作成してオペレータに伝達するようにしている。すなわち、前者の掘削作業モードで作業を行うときには、作業時の海底の掘削深さを掘削作業中でも簡便に把握することができる大まかな資料をオペレータに提供し、後者の計測作業モードで作業を行うときには、海底の掘削深さを精度良く把握できる資料をオペレータに提供するようにしている。
【００３４】
本浚渫作業支援システムでは、これを実施するに際して、図示はしていないが、バケット３３の底面が海底に押し付けられていることを検出することができるバケット押し付け操作の検出手段を運転室１２の内部に配設している。バケット３３の底面を海底に押し付けたときには、作業機３０の油圧アクチュエータ（バケットシリンダ、ブームシリンダ及びアームシリンダ）の負荷圧が上昇することから、バケット押し付け操作の検出手段としては、作業機３０の油圧アクチュエータの負荷圧を検出する圧力センサーを用いることとし、例えば、ブームシリンダのボトム圧を検出する圧力センサーを用いる。
【００３５】
図３を用いて、本浚渫作業支援システムの作用について説明すると、運転室１２内のパソコン７０では、ステップ３００に示すように、バケット３３の底面及びアーム３２の先端部の地球上の三次元の位置すなわちこれらの垂直位置及び水平位置を計測している。いま、オペレータがスイッチ等の運転室１２内の作業モード選択用の操作手段（図示せず）を手動操作して、これから実施しようとする作業に係る作業モードを選択すると、パソコン７０では、ステップ３０１において、オペレータが選択した作業モードを判定する。その結果、オペレータが掘削作業モードを選択しているとパソコン７０で判定されたときには、ステップ３０２において、アーム３２の先端部の垂直位置及び水平位置の計測結果に係るデータがパソコン７０の記憶装置に記憶される。次いで、ステップ３０５に移行し、この記憶装置に記憶されたデータに基づいて、海底の各水平位置に対応する地点の掘削深さを表した適宜の資料が掘削作業中に継続的に作成されて、表示手段としてのパソコン７０の画面に表示される。
【００３６】
一方、ステップ３０１において、オペレータが計測作業モードを選択したと判定されたときには、ステップ３０３に移行する。ステップ３０３では、オペレータは、作業機３０を操作してバケット３３の底面をほぼ水平にした状態で海底の掘削面に押し付ける。このとき、バケット３３の底面が海底の掘削面に確りと押し付けられているか否かは、オペレータが前記のバケット押し付け操作の検出手段の検出値を看視して判断する。こうしてバケット３３の底面が押し付けられていることが確認された後に一定時間（例えば数秒）経過したら、ステップ３０４に移行して、オペレータは、運転室１２内の計測作業用手動スイッチ（図ではＳＷと略記）をＯＮさせるように操作する。そうすると、そのＯＮ操作した時点におけるバケット３３の底面の垂直位置及び水平位置の計測結果に係るデータがパソコン７０の記憶装置に出力されて記憶される。次いで、ステップ３０５に移行し、この記憶装置に記憶されたデータに基づいて、海底の各水平位置に対応する地点の掘削深さを表した資料が掘削作業中に随時作成されてパソコン７０の画面に表示される。
【００３７】
ここに示す例では、ステップ３０３において、バケット３３の底面が海底の掘削面に押し付けられていることをオペレータが確認した後に一定時間経過したときに、ステップ３０４において、オペレータが計測作業用手動スイッチを手動操作して前記計測結果に係るデータを記憶装置に出力するようにしているが、こうした行為をコントローラで自動的に行わせるようにすることもできる。以上述べた浚渫作業支援システムやこれに付帯する浚渫船１０や基準局４１は、浚渫作業を行う施工業者に貸し付けることとし、これにより、一個の浚渫作業用の設備を多数の施工業者で有効に活用することができる。
【００３８】
計測作業モードを選択したときにステップ３０３で行う海底の掘削面へのバケット３３の底面の押し付け操作は、絶えず行う必要はなく、オペレータが要所要所で随時実施すればよい。本浚渫作業支援システムでは、海底の掘削深さを計測する場合に、特に、バケット３３の底面を海底に押し付けた後に海底の掘削深さを計測するので、従来とは異なり、掘削した部位及びその周辺の土砂が流動していない固定された状態の下で海底の掘削深さを計測することができて、海底の掘削深さを従来よりも精度良く計測することができる。その結果、掘削作業の終了後に通常行われる海底の測量工程を省略することができて、工期の短縮や工費の低減に資することができる。
【００３９】
オペレータが掘削作業モードで浚渫作業を実施しているときには、オペレータにとっては、海底の掘削深さを精度良く把握できる資料は、常時は必要とせず、むしろ、作業時の海底の掘削深さを掘削作業中でも簡便に把握できる大まかな資料が必要である。アーム３２の先端の計測手段で計測されて記憶装置に記憶されたアーム３２の先端の垂直位置及び水平位置の計測結果に係るデータを加工することにより、水底の掘削深さを表す資料を作成することができるので、浚渫作業の実施時に同資料を表示手段としてのパソコン７０の画面に表示してオペレータにリアルタイムに伝達することができる。
【００４０】
ところで、バケット角度センサ３３ａは、バケット３３をアーム３２の前端部に回動可能に軸着するためのピンに取り付けられているため、掘削作業中に海底の障害物にぶつかりやすく、損傷しやすいセンサである。従来の技術では、計測にバケット角度センサを必要とするバケットの刃先の位置に係るデータに基づいて、オペレータの掘削作業を支援するための水底の掘削深さに係る資料を作成していたため、バケット角度センサが損傷すると、これを修理するため、浚渫作業を中断しなければならなかった。これに対し、本浚渫作業支援システムでは、計測にバケット角度センサ３３ａを必要としないアーム３２の先端部の垂直位置及び水平位置の計測結果に係るデータに基づいて水底の掘削深さに係る資料を作成することができるので、水底の掘削深さを計測する手段は、従来よりも故障しにくい。そして、バケット角度センサ３３ａが故障して、万一、バケット３３の底面の計測手段が使用できなくなったときでも、アーム３２の先端部の計測手段で必要最小限の浚渫作業を行うことができて、浚渫作業を中断せずに、支障なく続行することができる。
【００４１】
次に、図４及び図５に基づき、作業モードに応じて運転室１２内のパソコン７０の画面に表示される資料の例を説明する。
【００４２】
図４は、作業モードが掘削作業モードであるときにパソコン７０の画面に表示される資料の例を示したものである。図４中、（ａ）の図面は、浚渫船１０で作業機３０を操作して掘削作業を実施しているときの状況を示す側面図であり、（ｂ）は、当該浚渫工事の施工区域について、格子状の分割単位であるメッシュごとに海底の掘削深さを表示した平面図である。（ａ）の図面には、アーム３２の先端の垂直位置及び水平位置の計測結果に係るデータを加工して作成された作業機３０の姿勢が図示されており、バケット３３の刃先の位置すなわち海底の掘削深さは、前記データに基づいて推定により求めたものである。この（ａ）の図面は、オペレータが掘削作業を実施しているときに運転室１２内のパソコン７０の画面に表示することにより、適切な掘削作業を遂行する上での道標となる。
【００４３】
（ｂ）の図面には、その推定により求めた海底の掘削深さを５段階に区分して、浚渫工事の施工区域全域にわたり、メッシュ単位で色分けして図示している（ここでは、便宜上模様分けして図示している。）。この（ａ）の図面は、オペレータが必要に応じてパソコン７０の画面に表示することにより、例えば、自己の浚渫担当区域における掘削作業の進捗状況や掘削残し個所及び掘削し過ぎ個所を適宜確認することができる。なお、（ａ）の図面に記載の「爪先深さ」は、海面からバケット３３の刃先までの垂直距離を意味する。また、（ａ）及び（ｂ）の図面に記載の「爪先リーチ」は、ブームの付け根からバケット３３の刃先までの水平距離を意味し、「目標深さ」は、最終的に掘削することを予定している海面から海底までの垂直距離を意味する。
【００４４】
図５は、作業モードが計測作業モードであるときにパソコン７０の画面に表示される資料の例を示したものである。図５中、（ａ）の図面は、浚渫船１０で作業機３０を操作して掘削作業を実施しているときの状況を示す側面図であって、図４（ａ）の図面と全く同じ図面であり、（ｂ）は、当該浚渫工事の施工区域における計測作業を実施したエリアについて、精度の高い海底の掘削深さをメッシュごとに表示した平面図である。バケット３３の底面を海底の掘削面に押し付けて掘削深さ求める計測作業は、オペレータが要所要所で随時実施するものであるから、図５（ｂ）には、図４（ｂ）よりも未作業のエリアが多く図示されている。本浚渫作業支援システムでは、バケット３３の底面を掘削面に押し付ける高精度の計測作業をオペレータが掘削作業と平行して随時行うので、掘削工程の後工程で別途実施されていた海底の測量工程を省略することができる。
【００４５】
最後に、図６乃至図８に基づき、管理室１５内のパソコン９２が果たす役割等について詳述する。
【００４６】
図６に基づき、管理室１５内のパソコン９２のデータベース（図ではＤＢと略記）について説明すると、（ａ）のデータベースには、浚渫工事の施工区域ごとに定められる水底の掘削深さに関する資料の作成に必要な基本的なデータが格納されている。例えば、当該浚渫工事の施工区域について、施工区域の原点の座標を表す「施工エリア原点」と、施工区域の四隅の座標を表す「エリア左上（ｘ，ｙ）」、「エリア右上（ｘ，ｙ）」、「エリア右下（ｘ，ｙ）」、「エリア左上（ｘ，ｙ）」と、施工区域を等間隔で格子状に分割したときの個々の格子の寸法を意味する「メッシュ寸法」というようなデータが格納されている。これらのデータは、当該浚渫工事が終わるまで書き替えないで使用される。
【００４７】
また、（ｂ）のデータベースには、オペレータによる浚渫作業の実施に直接関係した具体的なデータが格納されている。例えば、「目標深さ」と、掘削作業モードで得られたデータである「掘削深さ」と、計測作業モードで得られたデータである「計測モード深さ」と、掘削作業モードで得たデータの日時である「掘削日時」と、計測作業モードで得たデータの日時である「計測日時」と、当該浚渫作業を担当したオペレータを識別するためのデータである「オペレータ名」というようなデータが格納されている。これらのデータの多くは、浚渫作業の進展に応じて随時書き替えられる。
【００４８】
図７に基づき、図６の管理室１５内のパソコン９２のデータベースに格納されたデータに基づいて帳票を作成して出力する手順を説明する。まず、ステップ４００において、掘削作業モード及び計測作業モードの選択により出力され運転室１２内のパソコン７０に記憶されているデータを管理室１５内のパソコン９２のデータベースに格納する。次いで、ステップ４１０において、このデータベースに格納されているデータを処理することにより、当該浚渫工事の施工区域全域における浚渫作業の作業日ごとの作業の実態を色分けする等して表示した各種帳票を作成する。例えば、浚渫作業の作業日ごとに、施工区域全域にわたって海底の掘削深さの度合いをメッシュ単位で色分けする等区分けして表示した帳票（日報のような資料）を作成する。この帳票を作成する場合には、計測作業モードでの計測結果に係るデータを使用し、パソコン９２の画面を利用して作成する。
【００４９】
また、ステップ４１０においては、例えば、掘削作業モードでの計測結果に係るデータを処理して、当該浚渫工事の施工区域における掘削作業の実施地点の所定期間（例えば数日単位、週単位）中の推移を、作業日ごとに色分けする等区分けして表示した帳票（週報のような資料）も作成する。以上のような帳票を作成することにより、作業の実態が把握しにくい浚渫工事における作業内容や作業の進捗状況を可視化して、高精度の施工や工期の遵守を行うための管理を円滑に行うことができる。
【００５０】
ステップ４２０に移行し、今度は、パソコン９２のデータベースに格納されているデータを処理することにより、浚渫作業に従事しているオペレータごとに、各オペレータが浚渫作業を行った施工区域中の各地点の海底の掘削深さの度合いをメッシュ単位で色分けする等区分けして表示した帳票を作成する。この帳票を作成する場合には、掘削作業モード及び計測作業モードの双方の作業モードでの計測結果に係るデータを使用し、同様にパソコン９２の画面を利用して作成する。この帳票は、施工区域における各地点の海底の掘削深さに関する資料を作業日別等の作業期間単位で表したものとする。
【００５１】
こうしたオペレータごとの帳票を作成することにより、オペレータは、自己が浚渫作業を行った施工区域の各地点の水底の掘削深さに関する資料を得ることができ、この資料を分析することにより、自己が担当している施工区域における未掘削個所や掘削残し個所の分布を総合的かつ正確に把握することができる。そのため、次の浚渫作業を計画的かつ合理的に進めることができて効率的に行えるとともに、精度の高い浚渫作業を遂行することができる。また、前記資料に基づいて掘削し過ぎ個所も把握することができるので、同個所の掘削時における作業経験を、次の浚渫作業を進める上での参考にすることにより、無駄な作業を減らすことができる。
【００５２】
以上のようにしてステップ４１０及びステップ４２０で作成した種々の帳票は、ステップ４３０で印刷する。これらの印刷された帳票は、その内容に応じて、浚渫工事に係る施工会社の管理者やオペレータに選別して配布され、有効に活用される。また、こうした帳票は、浚渫工事期間中のものを整理してまとめることにより、浚渫工事の作業日誌となるように編集して記録に留めておくこともできる。
【００５３】
図８に基づき、管理室１５内のパソコン７０で作成されてその画面に表示される帳票の例を説明する。図８中、（ａ）の図面は、浚渫作業の作業日単位で、当該浚渫工事の施工区域における海底の掘削深さの度合いをメッシュ単位で色分けして表示することにより作成した帳票の例であり、計測作業モードでの計測結果に係るデータを処理して作成している。この帳票は、海底の掘削面の地形が所期の目標どおりになるように浚渫作業が行われているか否かを管理する（図ではこうした管理を出来形の管理と略記）ために作成された資料である。（ｂ）の図面は、掘削作業モードでの計測結果に係るデータを処理して、当該浚渫工事の施工区域における掘削作業の実施地点の五日間の推移を、作業日ごとに色分けして表示することにより作成した帳票の例である。この帳票は、浚渫作業の全体の進捗状況を管理するために作成された資料である。図８（ａ）及び図８（ｂ）に関する何れの資料も、ステップ４１０で作成された資料である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の浚渫作業支援システムを説明するための浚渫作業の実施時の浚渫船を示す側面図である。
【図２】本発明の浚渫作業支援システムを具体化するためのデータ通信機構を示すブロック図である。
【図３】本発明を具体化して構成した浚渫作業支援システムについての作用等を説明するための流れ図である。
【図４】作業モードが掘削作業モードであるときに図２における運転室内のパソコンの画面に表示される資料の例を示す図である。
【図５】作業モードが計測作業モードであるときに図２における運転室内のパソコンの画面に表示される資料の例を示す図である。
【図６】管理室内のパソコンのデータベースに格納されるデータの一例を示す図である。
【図７】図６の管理室内のパソコンのデータベースに格納されたデータに基づいて帳票を作成して出力する手順を示す流れ図である。
【図８】管理室内のパソコンで出力される帳票の画面例図を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０  浚渫船
１１  台船
１２  運転室
３０    作業機
３１    ブーム
３２    アーム
３３    バケット
３１ａ  ブーム角度センサ
３２ａ  アーム角度センサ
３３ａ  バケット角度センサ
３４    前後傾斜角度センサ
４１    基準局
５０    ＧＰＳ衛星
６１，６２  作業機ＧＰＳ
６５，６６  台船ＧＰＳ
７０    運転室内のパソコン
８０    ジャイロ
９２    管理室内のパソコン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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