(57)【要約】      （修正有）【課題】掘削作業を適切に実行するためにオペレータの技量のみに依存しないＩＯＴ掘削管理システムを提供する。【解決手段】油圧で動作するドリルユニット１０、ドリルユニット１０へと作動油を供給するパワーユニット２１、ドリルユニット１０へ水を供給するタンク３１、流量・圧力検出器３２、泥水管理装置３３、センサ群４１、通信部４２、インターネットＮを通じて通信部４２と通信するＰＣ（コンピュータ）５０等を備えている。ドリルユニット１０はロッド１１を回転させて地盤を掘削する。センサ群４１は、ドリルユニット１０の駆動状況を示す複数種類の検出値を逐次取得する。センサ群４１が取得した検出値は、通信部４２によって、インターネットＮを通じてＰＣ５０へと逐次送信される。ＰＣ５０は、掘削現場から離隔した遠隔地に設置される。ＰＣ５０は、通信部４２から受信した検出値をディスプレイ５１に逐次表示させる。【選択図】図１
0003212587.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ドリルを回転させて地盤を掘削する掘削装置と、
前記掘削装置の駆動状況を示す検出値を逐次取得する検出手段と、
前記検出手段が取得した検出値を、通信ネットワークを通じて逐次送信する検出値送信手段と、
前記通信ネットワークを通じて前記検出値送信手段と接続され、前記検出値送信手段が送信した前記検出値を受信すると共に、受信した前記検出値をディスプレイに逐次表示させるコンピュータとを備えていることを特徴とするＩＯＴ掘削管理システム。
【請求項２】
前記ドリルによって形成された掘削孔に送水する送水装置をさらに備えており、
前記掘削装置が、前記ドリルを軸方向に関して振動させると共に回転させつつ前進させるドリル駆動手段を含んでおり、
前記検出手段が、前記ドリルの前進速度、回転トルク、給進力、打撃圧力、起振力及び振動数、並びに、前記送水手段による送水の圧力及び送水量のいずれか２つ以上を前記検出値として取得することを特徴とする請求項１に記載のＩＯＴ掘削管理システム。
【請求項３】
前記掘削孔から水を回収して前記送水装置に戻す回収装置をさらに備えており、
前記検出手段が、前記回収装置が回収した水のｐＨ及び温度の少なくともいずれかを前記検出値として取得することを特徴とする請求項１又は２に記載のＩＯＴ掘削管理システム。
【請求項４】
燃料を燃焼させることで駆動用のエネルギーを生成して前記掘削装置に供給するパワーユニットをさらに備えており、
前記検出手段が、前記パワーユニットからの排気中に含まれる炭素酸化物及び窒素酸化物の少なくともいずれかの濃度を前記検出値として取得することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＩＯＴ掘削管理システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、ＩＯＴ掘削管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、掘削を行うさく岩機の作動状況を検出し、モニタやスピーカを通じてさく岩機のオペレータに検出結果を出力するという内容が開示されている。オペレータは、さく岩機の作動状況を示す出力に基づいて状況判断し、装置を操作する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７７１０４号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
掘削装置を用いて適切に掘削を進めるには、施工環境の変化に応じて装置を様々に操作する複雑な作業が必要となる。特許文献１に記載の技術によると、掘削作業を適切に実行できるか否かは、あくまでオペレータの技量に依存する。
【０００５】
本考案の目的は、掘削作業を適切に実行するためにオペレータの技量のみに依存しないＩＯＴ掘削管理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】
【０００６】
本考案のＩＯＴ掘削管理システムは、ドリルを回転させて地盤を掘削する掘削装置と、前記掘削装置の駆動状況を示す検出値を逐次取得する検出手段と、前記検出手段が取得した検出値を、通信ネットワークを通じて逐次送信する検出値送信手段と、前記通信ネットワークを通じて前記検出値送信手段と接続され、前記検出値送信手段が送信した前記検出値を受信すると共に、受信した前記検出値をディスプレイに逐次表示させるコンピュータとを備えている。
【０００７】
本考案のＩＯＴ掘削管理システムによると、通信ネットワークを通じて掘削装置の駆動状況を遠隔地において逐次（リアルタイムで）確認できる。したがって、掘削装置を用いた掘削作業の熟練者が現場に常駐することなく掘削装置の駆動状況を確認してオペレータに操作について指示を出すことができる。よって、オペレータの技量のみに依存することなく掘削作業を適切に実行できる。
【０００８】
また、本考案においては、前記ドリルによって形成された掘削孔に送水する送水装置をさらに備えており、前記掘削装置が、前記ドリルを軸方向に関して振動させると共に回転させつつ前進させるドリル駆動手段を含んでおり、前記検出手段が、前記ドリルの前進速度、回転トルク、給進力、打撃圧力、起振力及び振動数、並びに、前記送水手段による送水の圧力及び送水量のいずれか２つ以上を前記検出値として取得する。これによると、掘削装置及びその周辺の状況を示す２つ以上の検出値が取得される。したがって、掘削装置の駆動状況及び周辺状況を遠隔地において多角的な情報に基づいて確認できる。
【０００９】
また、本考案においては、前記掘削孔から水を回収して前記送水装置に戻す回収装置をさらに備えており、前記検出手段が、前記回収装置が回収した水のｐＨ及び温度の少なくともいずれかを前記検出値として取得することが好ましい。これによると、掘削孔から回収された水の特性を含む多角的な情報に基づいて掘削装置の駆動状況及び周辺状況を遠隔地にて確認できる。
【００１０】
また、本考案においては、燃料を燃焼させることで駆動用のエネルギーを生成して前記掘削装置に供給するパワーユニットをさらに備えており、前記検出手段が、前記パワーユニットからの排気中に含まれる炭素酸化物及び窒素酸化物の少なくともいずれかの濃度を前記検出値として取得することが好ましい。これによると、パワーユニットの排気状況を含む多角的な情報に基づいて掘削装置の駆動状況を遠隔地にて確認できる。例えば、環境に悪影響を及ぼしにくいように排気の状態を考慮した操作をオペレータに指示することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本考案の一実施形態に係るＩＯＴ掘削管理システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１のディスプレイに表示される画像を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００１２】
本考案の一実施形態に係るＩＯＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  ｏｆ  Ｔｈｉｎｇｓ）掘削管理システム１について図１及び図２を参照しつつ説明する。ＩＯＴ掘削管理システム１は、図１に示すように、油圧で動作するドリルユニット１０（掘削装置）、ドリルユニット１０へと作動油を供給するパワーユニット２１、ドリルユニット１０へと水を供給するタンク３１、流量・圧力検出器３２、泥水管理装置３３、センサ群４１（検出手段）、通信部４２（検出値送信手段）、インターネットＮ（通信ネットワーク）を通じて通信部４２と通信するＰＣ（コンピュータ）５０等を備えている。ＰＣ５０は、ドリルユニット１０による掘削作業が行われる掘削現場から離隔した遠隔地に設置される。
【００１３】
ドリルユニット１０は、ロッド１１（ドリル）、駆動部１２、昇降部１３及び走行部１４を含んでいる。ロッド１１は円管状の部材であり、先端（下端）にビットが設けられている。ロッド１１の上端は接続部１５を介して駆動部１２と接続されている。ロッド１１内には中心軸Ｃに沿って延びた流路が形成されている。流路は、往流路及び復流路からなる。往流路及び復流路は、それぞれ、接続部１５からロッド１１先端の開口まで延びている。駆動部１２、昇降部１３及び走行部１４は油圧式のモーター等によって駆動される。前記モーター等は、パワーユニット２１から作動油が供給されて動作する。駆動部１２はロッド１１に中心軸Ｃに沿った振動を付与しつつロッド１１をその中心軸Ｃ周りに回転させる。昇降部１３はロッド１１及び駆動部１２を前進・後退させる。駆動部１２及び昇降部１３は本考案におけるドリル駆動手段に対応する。ロッド１１の先端が地盤と接触した状態で駆動部１２がロッド１１を振動させつつ回転させると共に、昇降部１３がロッド１１及び駆動部１２を前進させることで地盤が掘削され、掘削孔Ｓが形成される。掘削孔Ｓが掘り進められるのに従って複数本のロッド１１が継ぎ足されていく。接続部１５には、後述のタンク３１から送られた水が供給される。この水は、ロッド１１内の往流路を通ってロッド１１の先端開口から掘削孔へと流出する。流出した水は、掘削された土を巻き込むことで泥水となり、ロッド１１の先端開口からロッド１１内に流入する。この水（泥水）は、ロッド１１内の復流路を通って接続部１５へと向かう。接続部１５に到達した水は、後述の通り、接続部１５から泥水管理装置３３を経てタンク３１に回収される。
【００１４】
パワーユニット２１は、燃料を燃焼することで作動するエンジンと、エンジンからの出力によって作動する油圧ポンプとを備えている。油圧ポンプは、作動油を加圧してドリルユニット１０へと送り出す。これにより、ドリルユニット１０に駆動用のエネルギーが供給される。パワーユニット２１の排気は排気分析器２２（検出手段）を通じて外部へと排出される。排気分析器２２は、排気中の一酸化炭素、二酸化炭素、一酸化窒素及び酸素の濃度を検出する。排気分析器２２は、無線ＬＡＮ等の通信ネットワークや通信ケーブル等を通じて通信部４２と接続されている。排気分析器２２によって検出された濃度は通信部４２に出力される。
【００１５】
タンク３１は水を収容している。この水は、ポンプ３４（送水装置）によってドリルユニット１０へと供給される。ポンプ３４からドリルユニット１０への給水経路には流量・圧力検出器３２（検出手段）が設けられている。流量・圧力検出器３２は、給水経路を通る水の圧力及び単位時間当たりの水の通過量を検出する。流量・圧力検出器３２は、無線ＬＡＮ等の通信ネットワークや通信ケーブル等を通じて通信部４２と接続されている。流量・圧力検出器３２による検出結果は、通信部４２に出力される。一方、ドリルユニット１０からの水は、泥水管理装置３３を介してタンク３１へと回収される。ドリルユニット１０からタンク３１までの水の回収流路を形成する設備は、本考案の回収装置に対応する。泥水管理装置３３は水素イオン指数（ｐＨ）測定用のｐＨプローブ及び温度計を備えている。これにより、ドリルユニット１０から回収された水のｐＨ及び温度が検出される。泥水管理装置３３は、無線ＬＡＮ等の通信ネットワークや通信ケーブル等を通じて通信部４２と接続されている。泥水管理装置３３による検出結果は、通信部４２に出力される。
【００１６】
センサ群４１は、ドリルユニット１０の駆動状況を示す各種の検出値を取得する。例えば、センサ群４１は、ロッド１１の前進速度及び前進距離を検出するセンサ、ロッド１１の回転トルクを検出するセンサ、ロッド１１の回転数を検出するセンサ、ロッド１１を前進させる力（給進力）を検出するセンサ、ロッド１１が振動によって地盤を叩く圧力（打撃圧力）を検出するセンサ、ロッド１１への起振力を検出するセンサ（加速度センサ）、ロッド１１の振動数を検出するセンサ（加速度センサ）等を含んでいる。センサ群４１は、これらの検出値を逐次、つまり、リアルタイムで取得する。より具体的には、センサ群４１は、これらの検出値を短い時間間隔で、例えば、１秒未満〜数十秒に１回の頻度で取得する。センサ群４１は、無線ＬＡＮ等の通信ネットワークや通信ケーブル等を通じて通信部４２と接続されている。センサ群４１によって取得された検出値は通信部４２に逐次出力される。
【００１７】
通信部４２は、モバイルデータ通信網を利用してインターネットＮと接続している。通信部４２は、排気分析器２２、流量・圧力検出器３２及びセンサ群４１から出力された検出値を、インターネットＮを通じてＰＣ５０へと送信する。このように、排気分析器２２、流量・圧力検出器３２及びセンサ群４１のそれぞれは、通信部４２を介してインターネットＮ（通信ネットワーク）と接続することでドリルユニット１０に係る各種の管理情報をＰＣ５０へと送信するＩＯＴデバイスの一種である。ＰＣ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク、ＬＡＮインタフェース等のハードウェアと、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等の記憶装置に格納されたプログラムやデータベース等のソフトウェアとを含んでいる。以下に説明するＰＣ５０の種々の機能は、ソフトウェアがその機能を発揮するようにハードウェアを動作させることによって実現されている。また、各機能は、ソフトウェアに基づいてハードウェア同士が協働して機能することにより実現されている。
【００１８】
ＰＣ５０は、通信部４２から受信した検出値に基づき、図２に示す画像Ｉをディスプレイ５１に表示する。画像Ｉは、複数種類の項目表示を含んでいる。各項目表示は、項目名の表示とその数値の表示を含んでいる。画像Ｉの内容は、通信部４２から逐次送信される検出値に基づいて逐次更新される。つまり、各項目に関する数値がリアルタイムに更新される。
【００１９】
画像Ｉにおける「孔番」の項目の数値は、掘削によって形成される掘削孔を識別する番号である。「深度」「速度」「回転トルク」「回転数」「給進力」「打撃圧力」「起振力」「周波数」の項目の数値は、順に、ロッド１１の先端の深度（ｍ）、ロッド１１の前進速度（ｍ／分）、ロッド１１の回転トルク（ｋＮ・ｍ）、ロッド１１の回転数（ｒｐｍ）、ロッド１１への給進力（ｋＮ）、ロッド１１による打撃圧力（ＭＰａ）、ロッド１１への起振力（ｋＮ）及びロッド１１の振動数（Ｈｚ）である。これらは、センサ群４１によって取得された検出値に基づいて表示される。なお、ロッド１１の先端の深度は、ロッド１１の前進速度及び前進距離を検出するセンサの検出結果に基づいて算出された値である。「送水圧力」「送水流量」の項目の数値は、流量・圧力検出器３２によって取得された検出値であり、給水経路を通る水の圧力（ＭＰａ）及び単位時間当たりの水の通過量（リットル／分）を示す。「クランプ圧力」の項目の数値は、クランプの駆動のために供給される作動油の圧力を示す。クランプは、ロッド１１が継ぎ足される際にロッド１１を把持する装置である。「ＰＨ」「温度」の項目の数値は、泥水管理装置３３によって取得された検出値であり、ドリルユニット１０から回収された水のｐＨ及び温度（℃）である。「ＣＯ」「ＣＯ2」「Ｏ2」「ＮＯ」の項目の数値は、排気分析器２２によって取得された検出値であり、排気中の一酸化炭素の濃度（％）、二酸化炭素の濃度（％）、酸素の濃度（％）及び一酸化窒素等の濃度（ｐｐｍ）である。
【００２０】
以上説明した本実施形態によると、ディスプレイ５１に表示される画像Ｉとして、センサ群４１によるドリルユニット１０に関する種々の検出値が表示される。これらの検出値はドリルユニット１０の駆動状況を示す。これにより、ドリルユニット１０の駆動状況を遠隔地においてリアルタイムで確認できる。したがって、ドリルユニット１０を用いた掘削作業の熟練者が現場に常駐することなくドリルユニット１０の駆動状況を遠隔地にて確認し、駆動状況に応じた操作についてオペレータに指示を出すことができる。よって、オペレータの技量のみに依存することなく掘削作業を適切に実行できる。また、画像Ｉには、センサ群４１や流量・圧力検出器３２、排気分析器２２による複数の項目に関する検出値の表示が含まれる。したがって、ドリルユニット１０の駆動状況及び周辺状況を遠隔地において多角的な情報に基づいて確認できる。さらに、画像Ｉには、パワーユニット２１の排気の分析結果を示す排気分析器２２による検出値が含まれる。よって、パワーユニット２１の排気状況を含む多角的な情報に基づいてドリルユニット１０の駆動状況を遠隔地にて確認できる。これにより、例えば、環境に悪影響を及ぼしにくいように排気の状態を考慮した操作をオペレータに指示することが可能となる。
【００２１】
＜変形例＞
以上は、本考案の好適な実施形態についての説明であるが、本考案は上述の実施形態に限られるものではなく、課題を解決するための手段に記載された範囲の限りにおいて様々な変更が可能なものである。
【００２２】
例えば、上述の実施形態においては、センサ群４１や流量・圧力検出器３２、排気分析器２２による複数の検出値が画像Ｉとしてディスプレイ５１に表示される。これら複数の検出値のうちの一部がディスプレイ５１に表示されてもよい。また、上述の実施形態では、掘削現場から離隔した遠隔地におけるディスプレイ５１にセンサ群４１の検出値等が表示される。しかし、掘削現場に設置されたディスプレイにも検出値が表示されてよい。このとき、掘削現場に設置されたディスプレイに検出値が表示される態様が、ディスプレイ５１に検出値が表示される態様と異なっていてもよい。例えば、上述の通り、ディスプレイ５１には検出値の数値がそのまま表示される。一方、掘削現場に設置されたディスプレイには検出値の数値の他、現在までの検出値の変化を示すグラフが併せて表示されてもよい。
【００２３】
また、上述の実施形態では、ドリルユニット１０に油圧式のモーター等が設けられ、パワーユニット２１から供給された作動油によってこれらが駆動される。しかし、ドリルユニット１０に電動式のモーター等が設けられていてもよい。この場合、油圧供給式のパワーユニットの代わりに電力供給式のパワーユニットが設けられればよい。
【符号の説明】
【００２４】
１  ＩＯＴ掘削管理システム
１０  ドリルユニット
１１  ロッド
１２  駆動部
１３  昇降部
２１  パワーユニット
２２  排気分析器
３１  タンク
３２  流量・圧力検出器
３３  泥水管理装置
３４  ポンプ
４１  センサ群
４２  通信部
５０  ＰＣ
５１  ディスプレイ
【図１】
0003212587.tif 000003
【図２】
0003212587.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月21日(2017.7.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
前記ドリルによって形成された掘削孔に送水する送水装置をさらに備えており、
前記掘削装置が、前記ドリルを軸方向に関して振動させると共に回転させつつ前進させるドリル駆動手段を含んでおり、
前記検出手段が、前記ドリルの前進速度、回転トルク、給進力、打撃圧力、起振力及び振動数、並びに、前記送水装置による送水の圧力及び送水量のいずれか２つ以上を前記検出値として取得することを特徴とする請求項１に記載のＩＯＴ掘削管理システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
前記掘削孔から水を回収して前記送水装置に戻す回収装置をさらに備えており、
前記検出手段が、前記回収装置が回収した水のｐＨ及び温度の少なくともいずれかを前記検出値として取得することを特徴とする請求項２に記載のＩＯＴ掘削管理システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、本考案においては、前記ドリルによって形成された掘削孔に送水する送水装置をさらに備えており、前記掘削装置が、前記ドリルを軸方向に関して振動させると共に回転させつつ前進させるドリル駆動手段を含んでおり、前記検出手段が、前記ドリルの前進速度、回転トルク、給進力、打撃圧力、起振力及び振動数、並びに、前記送水装置による送水の圧力及び送水量のいずれか２つ以上を前記検出値として取得する。これによると、掘削装置及びその周辺の状況を示す２つ以上の検出値が取得される。したがって、掘削装置の駆動状況及び周辺状況を遠隔地において多角的な情報に基づいて確認できる。