(57)【要約】 【課題】  洞道内の流体を輸送する導管を長距離に渡って効率良く点検する。【解決手段】  洞道１内に流体を輸送するために設置された導管２と、導管２に併設されたレール５と、レール５に沿って走行する走行車両１０と、走行車両１０に設けられ洞道１内のデータを収集するセンサ２０と、走行車両１０を走行させるモータに給電する電源装置（例えば、充電池４０）と、レール５に併設されセンサ２０と無線通信する複数の信号伝送装置３０と、信号伝送装置３０からの信号を送受信する地上に設置された操作制御装置５０と、を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洞道内に敷設され流体を輸送する導管を検査する洞道内移動点検システムにおいて、
洞道内に流体を輸送するために設置された導管と、
この導管に併設されたレールと、
このレールに沿って走行する走行車両と、
この走行車両に設けられ前記洞道内のデータを収集するセンサと、
この走行車両を走行させるモータに給電する電源装置と、
前記レールに併設され前記センサと無線通信を行う複数の信号伝送装置と、
この信号伝送装置からの信号を送受信する地上に設置された操作制御装置と、
を有することを特徴とする洞道内移動点検システム。
【請求項２】
前記電源装置及び信号伝送装置の少なくとも一つの装置は、防爆ケースに収納され防爆対策が講じられること、を特徴とする請求項１記載の洞道内移動点検システム。
【請求項３】
前記走行車両の車輪は、前記レールとの摩擦により火花の発生しない材料より製作されること、を特徴とする請求項１又は２記載の洞道内移動点検システム。
【請求項４】
前記火花の発生しない材料は、プラスチック、ゴム及び銅ベリリウムの少なくとも１種であること、を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の洞道内移動点検システム。
【請求項５】
前記電源装置に給電する充電池を更に含むこと、を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の洞道内移動点検システム。
【請求項６】
前記充電池用の防爆ケースと電源装置用の防爆ケースを接続するケーブルの間に設けた防爆コネクタと、前記充電池用の防爆ケース内の配線の途中に設けたスイッチを防爆ケースの外側から操作できる操作棒と、を具備することを特徴とする請求項５記載の洞道内移動点検システム。
【請求項７】
前記操作棒は、前記防爆コネクタの切離と前記スイッチの操作とが連係する機械的インターロックを具備すること、を特徴とする請求項６に記載の洞道内移動点検システム。
【請求項８】
前記充電池交換場所において、前記充電池用の防爆ケースを容易に移動できるスロープ付きプラットホームを具備すること、を特徴とする請求項６に記載の洞道内移動点検システム。
【請求項９】
前記電源装置は、前記洞道内の予め決められた充電場所に設置された非接触給電装置と、前記走行車両に設置された非接触受電装置とを具備すること、を特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の洞道内移動点検システム。
【請求項１０】
前記センサは、テレビカメラ、温度センサ、酸素濃度計及びガス濃度計の少なくとも一つであること、を特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の洞道内移動点検システム。
【請求項１１】
前記テレビカメラの映像を画像処理して、レール上に走行に支障を及ぼす異常を検知して前記操作制御装置に異常信号を伝送する手段と、この異常信号により前記走行車両を停止する手段と、を具備することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の洞道内移動点検システム。
【請求項１２】
前記走行車両は、扇状ビームを発するレーザ発振器及びテレビカメラを搭載し、テレビカメラの映像上のレーザ光画像を処理することにより、レール表面の形状を解析して異常を検知する手段を具備すること、を特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の洞道内移動点検システム。
【請求項１３】
洞道内に敷設され流体を輸送する導管を検査する洞道内移動点検方法において、
洞道内に流体を輸送するための導管を設置する導管設置ステップと、
この設置された導管に沿ってレールを併設するレール併設ステップと、
このレールに沿って走行車両が走行する車両走行ステップと、
この走行する車両に設けられたセンサにより前記洞道内のデータを収集するデータ収集ステップと、
このデータを、前記レールに併設された複数の信号伝送装置を介して、地上に設置された操作制御装置に送信するデータ送信ステップと、
を有することを特徴とする洞道内移動点検方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洞道内に敷設され流体を輸送する導管を検査する洞道内移動点検システム及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、可燃性ガス、水、油等のような流体は、長距離のパイプラインを介して輸送される。この流体を輸送するための導管は、地中又は水中に洞道を構築し、この洞道内に敷設される。
【０００３】
洞道内に敷設された導管は、腐食、地震又は地殻変動等によって、曲がり、亀裂、割れ等の欠陥が発生することがある。また洞道内に設置された各種設備又は固定センサ等が故障や異常を起こすことがある。
【０００４】
このような異常事態が発生した場合又は定期的に、洞道内の導管や設備の状態を点検検査することが必要である。この洞道内に敷設された導管を自動的に検査するための手段として、一般に、洞道内移動点検システムがある。
【０００５】
このような洞道内移動点検システムとしては、洞道内に敷設された導管に沿って、その長さ方向に一定間隔をあけて複数個のリニアコイル及びセンサが配置されているリニアガイドを設けて、導管の亀裂、割れ等の欠陥を検査する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
このリニアガイドに、検査機器が搭載された走行体を走行自在に懸吊し、走行体に設けられた永久磁石と、リニアガイドに設けられたリニアコイルとの吸引、反発によって走行体を高速で走行させる。この走行体に搭載された検査機器により、導管の亀裂、割れ等の欠陥を検査するものである。
【特許文献１】特開平０５−３２２７７７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、上述した従来の洞道内移動点検システムにおいては、リニアコイルを長距離に渡って設置する必要があるため、敷設に膨大な時間と費用がかかるという課題があった。
【０００８】
また、点検機器を懸架するため、強度上の問題から搭載する重量に制限があり、機能が限定される恐れがある。特に防爆仕様にするためには、防爆仕様の機器を選定するか、強固な防爆収納ケースに機器を収納する必要があり、通常の数倍から数１０倍の重量を考慮する必要がある。このため、システム構成が困難であるとの課題があった。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、設置が簡単でしかも防爆対策を容易に講じることのできる洞道内移動点検システム及びその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、洞道内に敷設され流体を輸送する導管を検査する洞道内移動点検システムにおいて、洞道内に流体を輸送するために設置された導管と、この導管に併設されたレールと、このレールに沿って走行する走行車両と、この走行車両に設けられ前記洞道内のデータを収集するセンサと、この走行車両を走行させるモータに給電する電源装置と、前記レールに併設され前記センサと無線通信を行う複数の信号伝送装置と、この信号伝送装置からの信号を送受信する地上に設置された操作制御装置と、を有することを特徴とするものである。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、本発明の洞道内移動点検ロボット方法においては、洞道内に敷設され流体を輸送する導管を検査する洞道内移動点検方法において、洞道内に流体を輸送するための導管を設置する導管設置ステップと、この設置された導管に沿ってレールを併設するレール併設ステップと、このレールに沿って走行車両が走行する車両走行ステップと、この走行する車両に設けられたセンサにより前記洞道内のデータを収集するデータ収集ステップと、このデータを、前記レールに併設された複数の信号伝送装置を介して、地上に設置された操作制御装置に送信するデータ送信ステップと、を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の洞道内移動点検システムによれば、洞道内に、流体を輸送するための導管に併設されたレールに沿って走行する走行車両を設けることにより、設置が簡単でしかも防爆対策を容易に講じることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る洞道内移動点検システムの実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態の洞道内移動点検システムの全体を示す斜視図である。
【００１５】
図１に示すように、例えば、洞道１内に流体を輸送するための導管２が設置され、さらに洞道１内の下部には走行用のレール５が２本設置される。このレール５に沿って走行車両１０が走行する。走行車両１０には、洞道１内のデータを収集するためのセンサ２０及び充電池４０が搭載される。走行車両１０の駆動用のモータ１２（図２参照）は、充電池４０と配線により接続される。
【００１６】
洞道１内の上部には、無線通信による信号伝送装置３０が複数設置される。この信号伝送装３０は、気密性の対策を講じる等の防爆仕様の部品等から構成される。万が一、導管２中の可燃性流体が洞道１内に充満し、可燃性流体が防爆仕様の信号伝送装置３０へ侵入しても、信号伝送装置３０の電気系統に起因する可燃性流体の燃焼を防止することができる。
【００１７】
一方、地上には制御室７０が設置されている。この制御室７０内の操作制御装置５０と洞道１内の信号伝送装置３０とはケーブル６０で結ばれている。信号伝送装置３０からの信号は、無線により走行車両１０のセンサ２０に伝達される。
【００１８】
このように構成された本実施の形態において、操作制御装置５０からの動作指令は、ケーブル６０及び洞道１内に複数設置された防爆仕様の信号伝送装置３０を介して行われる。信号伝送装置３０に伝送された動作指令は走行車両１０に伝達される。この動作指令に従って、走行車両１０はレール５上を移動し、洞道１内のデータ収集を行う。この収集されたデータは、走行車両１０から極近又は電波状態の良好な信号伝送装置３０及びケーブル６０を介して操作制御装置５０に伝送され、表示及び記録される。
【００１９】
本実施の形態によれば、作業員が接近することなく、洞道１内の任意の場所のデータを収集でき、安全性の確保及び省力化を図ることができる。洞道１内に敷設する物量がレールと信号伝送装置（ケーブル）に区分しているので、容易にしかも安価に施工することができる。このため、走行車両１０に搭載するセンサは、種々に追加又は交換が可能であり、将来の設計変更に対応して柔軟なシステムの構築が可能である。
【００２０】
なお、この走行車両１０は、センサ２０による無線通信を採用しているためにケーブル処理装置が不必要で複数台をレール５上に配置することも容易である。さらに、走行車両１０を防爆部品で構成し、信号伝送装置１０も防爆仕様化することにより、導管２中の流体が可燃性の場合にも適用が可能となる。
【００２１】
図２は図１の防爆仕様の走行車両の基本構成を示す斜視図であり、図３は図２の防爆仕様の走行車両の構成を示す正面図であり、図４は図２の防爆仕様の走行車両の構成を示す側面図である。
【００２２】
図２乃至図４に示すように、走行車両１０は防爆仕様の部品等から構成される。走行車両１０の車体９の下部には軸受（図示せず）を介して車軸２５が２本回転支持される。車軸２５の両端には車輪１１が取り付けられる。車体９に取り付けられたモータ１２の回転は駆動系１３を介して車輪１１に伝達される。
【００２３】
この車軸２５の内側にはプーリ１３ｂが取り付けられる。プーリ１３ｂ、モータ１２、モータ１２の軸に取り付けられたプーリ１３ａ、プーリ１３ａとプーリ１３ｂとを結合するベルト１３ｃから駆動系１３が構成される。この駆動系１３により走行系２８が形成される。
【００２４】
車体９には、気密仕様の防爆ケース４０ａ内に収納された充電池４０が着脱自在に設置される。また、車体９には、防爆ケース１５ａに収納されたインバータ及びＤＣ−ＤＣコンバータからなる電源装置１５が配置される。また、防爆ケース１６ａに収納された制御用コンピュータ、モータアンプ、無線信号伝送装置からなる制御・無線伝送装置１６が設けられる。車体９の上部には、アンテナ１８が取り付けられる。その他に、防爆仕様のセンサアンプ１７、防爆仕様のテレビカメラ２０ａやガスセンサ等のセンサ２０、これらを結ぶケーブル３５から構成される。
【００２５】
充電池４０からの電気は電源装置１５に供給される。電源装置１５において、必要に応じ交流又は直流電圧に変換され、制御・無線伝送装置１６やセンサアンプ１７に供給される。
【００２６】
本実施の形態において、点検検査が必要になった場合には、充電池４０が別な場所に保管されている場合は、充電池４０を移動して取り付ける。充電池４０が既に取り付けてある場合には、操作制御装置５０から遠隔操作により走行車両１０の電源を入れる。次に、予め決められたプログラム又は操作員の指示を信号伝送装置３０を介して走行車両１０の制御・無線伝送装置１６へ伝送される。この操作員の指示に基づき走行系２８を制御しながら走行車両１０を走行させる。同時に、センサ２０からの信号はセンサアンプ１７を介して、または直接制御・無線伝送装置１６からアンテナ１８を介して信号伝送装置３０へと伝送される。こうして、センサ２０からの信号は、ケーブル６０介して操作制御装置５０へ送られ、データとして表示される。
【００２７】
本実施の形態によれば、洞道内移動点検システムは、遠隔で洞道内の点検検査ができるために、作業員が洞道内に侵入しなくとも、洞道１内の安全状態や環境状態を把握することができる。さらに、点検車両１０自体が、電気的に防爆構造となっているために、万一洞道内に可燃性ガスが存在する場合においても、安全に点検監視を行うことができる。
【００２８】
また、車輪１１の材料をプラスチック、ゴム又は銅ベリリウム合金とする。走行車両１０がレール５上を走行する場合に、通常の鋳鉄車輪の場合には、制動時やレールの継目部分で車輪１１とレール５の摺動や衝撃により火花が発生する場合がある。
【００２９】
プラスチック、ゴム又は銅ベリリウム合金を使用することによって、火花の発生が抑制され、引火性ガスが充満した環境においても安全に走行できる走行車両１０を得ることができる。
【００３０】
本実施の形態によれば、電気的にも機械的にも防爆性のある洞道内移動点検システムを得ることができる。
【００３１】
図５は、本発明の他の実施の形態の非接触充電構造を含む洞道内移動点検システムの全体を示す斜視図である。この実施の形態は、図１の実施の形態に非接触給電装置８１を追加して設けたものであり、図１と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００３２】
図５に示すように、洞道１内の予め決められた充電場所８０に非接触給電装置８１を設置する。この非接触給電装置８１と操作制御装置５０とはケーブル６１で接続される。一方、走行車両１０の側面に非接触式受電装置８２を設置する。
【００３３】
本実施の形態において、充電は次のように行われる。走行車両１０を充電場所８０に移動し位置決めした後に、操作制御装置５０からの指令により非接触給電装置８１を動作させ、走行車両１０の非接触受電装置８２を介して充電池４０に充電する。充電池４０の充電状態を、信号伝送装置３０を介して操作制御装置５０に伝送する。この信号伝送装置３０からの情報に基づいて、非接触給電装置８１の動作を停止する。
【００３４】
本実施の形態によれば、遠隔操作で適正に充電を行うことが可能になり、電池の交換や人手による充電作業が削減できる。また、走行車両１０の待機場所と充電場所８０を一致させれば、常に走行車両１０の充電池４０は充電状態を保持できるため、臨機応変に洞道内移動点検システムの運用が可能となる。
【００３５】
図６は、図１の防爆仕様の走行車両の障害物検知の映像概念を示すの斜視図である。
【００３６】
図６に、走行車両１０に搭載したＩＴＶカメラ１０１（図７も参照）からの映像を示す。通常レール５上に障害物９０が無いときには図６（ａ）のように２本のレール５は遠点に向かってハの字状に直線に見える。ところが、図６（ｂ）のように、レール５上に障害物９０が認められる場合はレール５の直線が途切れる。このとき、この障害物９０が存在する画像を処理してレール５の直線を抽出することにより、レール５上の障害物９０を検知することができる。
【００３７】
なお、洞道１内は照明条件がほぼ一定のために、画像処理には有利な条件となっている。点検監視用のカメラと兼用することによって、新たにセンサを追加する必要がない等の長所がある。
【００３８】
図７は、レーザ光による障害物検知方法を適用した走行車両１０を示す斜視図であり、図８は、図７の走行車両１０のレーザ光による障害物検知の映像概念を示す説明図で、（ａ）は障害物が存在しない状況を示す斜視図、（ｂ）は障害物が存在する状況を示す斜視図である。
【００３９】
図７に示すように、走行車両１０に２個の扇状ビームを発するレーザ発振器１００とＩＴＶカメラ１０１が搭載される。ＩＴＶカメラ１０１の画面上でレーザ光画像を処理することによりレール５表面の形状を解析する。このようにして、走行車両１０が走行するレール５上に支障を及ぼす異常の有無を検知する。この検知信号を、操作制御装置５０に通報すると同時に走行車両１０を自動停止する。
【００４０】
図８（ａ）に示すように、通常レール５面は平坦であるので、レール５上のレーザ光は直線となる。しかし、（ｂ）に示すように、レール５上に凹凸があると、レーザ光は切断面を表すため直線ではなくなる。
【００４１】
本実施の形態によれば、ＩＴＶカメラ１０１の画面上でレーザ光画像を処理することにより、レール５面上の異常を検知することが可能となる。
【００４２】
図９は、充電池用防爆ケース４１のスイッチ（閉状態）の構造を示す縦断面図であり、図１０は、充電池用防爆ケース４１のスイッチ（開状態）の構造を示す縦断面図である。
【００４３】
図９に示すように、充電池用防爆ケース４１内の配線４２ａにスイッチ４２を設ける。このスイッチ４２は、スプリング４３を介して操作棒４４が取り付けられている。この操作棒４４は防爆ケース４１を貫通し、ガイド４５と係合している。この操作棒４４には、直角方向にピン４６が取り付いている。操作棒４４を引上げガイド４５からピン４６が外れると、操作棒４４は回転可能になる。操作棒４４と防爆ケース４１の間はＯリング４９があり気密性を保持している。本図は、スイッチ４２をＯＮにした状態を示す。
【００４４】
図１０は、防爆コネクタ４８を充電池用防爆ケース４１から外す前に、操作棒４４を操作しスイッチ４２をＯＦＦにした状態を示す。
【００４５】
本実施の形態によれば、防爆コネクタ４８を充電池用防爆ケース４１から取り外す前に充電池４０を切離すため、充電池４０が外気に触れることが無くなるので、より一層安全性を向上することができる。
【００４６】
図１１は、車輪付き充電池用防爆ケース４１の構造を示す斜視図であり、図１２は、車輪付き充電池用防爆ケース４１のプラットホームを示す概略縦断面図である。
【００４７】
図１１に示すように、充電池用防爆ケース４１の底部には４個の車輪１１０が設置される。この防爆ケース４１には、走行車両１０への固定部１１１が設けられている。また、移動用の取手１１２が取り付けられている。
【００４８】
図１１に示すように、走行車両１０の充電池用防爆ケース４１の取り付け場所と同一平面に調整する為に、充電池４０の交換場所においてスロープ付きプラットホーム１１５を設ける。
【００４９】
本実施の形態によれば、走行車両１０の重量物となる充電池４０の交換を容易に行うことができる。
【００５０】
さらに、本発明は、上述したような各実施の形態に何ら限定されるものではなく、走行車両１０が走行するレール５を洞道１内の上部に１本設置する等の構造に変更してもよく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態の洞道内移動点検システムの全体を一部切断して示す斜視図。
【図２】図１の防爆仕様の走行車両の基本構成を一部透視して示す斜視図。
【図３】図２の防爆仕様の走行車両の構成を示す正面図。
【図４】図２の防爆仕様の走行車両の構成を示す側面図。
【図５】本発明の他の実施の形態の非接触充電構造を含む洞道内移動点検システムの全体を一部切断して示す斜視図。
【図６】図１の走行車両のカメラによる障害物検知の映像概念を示す説明図で、（ａ）は障害物が存在しない状況を示す斜視図、（ｂ）は障害物が存在する状況を示す斜視図。
【図７】レーザ光による障害物検知方法を適用した走行車両を示す斜視図。
【図８】図７の走行車両のレーザ光による障害物検知の映像概念を示す説明図で、（ａ）は障害物が存在しない状況を示す斜視図、（ｂ）は障害物が存在する状況を示す斜視図。
【図９】充電池用防爆ケースのスイッチ（閉状態）の構造を示す縦断面図。
【図１０】充電池用防爆ケースのスイッチ（開状態）の構造を示す縦断面図。
【図１１】車輪付き充電池用防爆ケースの構造を示す斜視図。
【図１２】車輪付き充電池用防爆ケースのプラットホームを示す概略縦断面図。
【符号の説明】
【００５２】
１…洞道、２…導管、５…レール、１０…走行車両、２０…センサ、３０…信号伝送装置、４０…充電池、５０…操作制御装置、６０…ケーブル、７０…制御室、８０…充電場所、９０…障害物。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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