(57)【要約】【課題】電線、電柱、金網等の障害物がある場合でもこれらの障害物を認識し、はしご先端の放水部を火災発生場所に誘導可能なはしご付き消防車両を提供する【解決手段】はしご付き消防車両は、ＧＰＳ衛星や準天頂衛星からの測位用信号を受信するアンテナと、火災発生現場を撮像するカメラと、周囲の地物までの距離・方位情報を出力するレーザスキャナと、ジャイロセンサと、先端に火災箇所に向けて放水を行う放水部を備える伸縮可能なはしご部と、放水部に設けられＧＰＳ衛星や準天頂衛星からの測位用信号を受信するアンテナとジャイロセンサと、制御端末とを備え、前記制御端末は火災現場で生成した三次元点群座標に基づき、放水部を火災箇所まで誘導し放水を行う。【選択図】図２
2015119884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳ衛星あるいは準天頂衛星からの測位用信号を受信する第１のアンテナと、火災発生の地物を撮像するカメラと、前記地物の距離・方位情報を出力するレーザスキャナと、車両の姿勢角を出力する第１のジャイロセンサと、先端に火災箇所に向けて放水を行う放水部を備える伸縮可能なはしご部と、前記放水部に設けられＧＰＳ衛星あるいは準天頂衛星からの測位用信号を受信する第２のアンテナと前記放水部の姿勢角を出力する第２のジャイロセンサと、制御端末とを備えるはしご付き消防車両であって、
前記制御端末は、前記第１、第２のアンテナで受信した測位用信号から算出されるはしご付き消防車両の位置と前記放水部の位置と、前記第１、第２のジャイロセンサが出力する前記車両の姿勢角と前記放水部の姿勢角と、前記レーザスキャナが出力する距離・方位情報と、前記カメラの撮像画像とから算出される前記火災箇所の位置に基づいて、前記放水部を前記火災箇所に誘導し前記火災箇所に向けて放水を行うことを特徴とするはしご付き消防車両。
【請求項２】
前記制御端末は、前記火災箇所とはしご付き消防車両との間の障害物の有無を判断し、障害物がある場合は前記障害物を回避する経路により、前記放水部を前記火災箇所に誘導することを特徴とする請求項１記載のはしご付き消防車両。
【請求項３】
前記障害物は、電線、電柱、フェンスのいずれかであることを特徴とする請求項２記載のはしご付き消防車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、火災現場で放水作業を行うはしご付き消防車両（以下、「はしご車」という）に関するものである。特に、放水目的場所の近傍に電柱や電線などの障害物がある場合でも、はしご車先端部がこれらの障害物を自動で回避して放水作業を行うはしご車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、火災が発生している建物に対してはしご車の適正な停車位置可能範囲を算出し、その位置範囲を消防車両の作業者に表示するはしご車の誘導支援装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来のはしご車の誘導支援装置は、はしご車先端の目標点に対する方向及び距離を計測する計測手段と、この計測手段によって計測された方向及び距離に基づいてはしご車先端の到達すべき目標位置を算出する目標位置算出手段と、この目標位置算出手段によって算出されたはしご車先端が到達すべき目標位置からはしご車の使用限界に照らして、はしご車の停車範囲を算出する適正範囲算出手段と、この適正範囲算出手段によって算出された停車範囲を表示する表示手段とから構成されるものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３１９１３６号公報
【特許文献２】特開２００７−２１８７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のはしご車の誘導支援装置は、消防署所等が轄管するエリア内にある消火活動にはしご付きの消防車両が必要なビル等において、予め、所定の計測手段によって測定された角度データ、距離データ等からビル周辺の３次元マップを作成しておき、この予め作成された３次元マップに基いて伸延するはしご車先端を目標位置に誘導するというものであった。
しかしながら、実際には火災直前に発生した地震によって建物自体が傾いていたり、また、隣のビルが倒れかかっていたり電線等の障害物が目標位置の近くに垂れ下がるなどして、消火活動の障害となるような場合がある。この場合には、予め作成していた３次元マップは役に立たずに、消火にあたる作業者は、目視によってこれら障害物を回避しながらはしご車の先端部を伸延し、はしご車の先端部に設けられた放水を目標位置に誘導していかなければならなかった。また、火災発生場所が高層階である場合には、目視によってはしごを伸ばして放水作業を開始することになるが、視界が悪い場合には消火作業が困難になるという課題があった。
【０００６】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、はしごを伸延させてはしご先端部の放水口を火災発生場所に移動させる際、伸延の途中に電線、電柱、金網などの障害物がある場合でもこれらの障害物を認識して自動で回避しつつ、はしご先端部を目的位置に誘導可能なはしご付き消防車両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】
【０００７】
この発明に係るはしご付き消防車両は、ＧＰＳ衛星あるいは準天頂衛星からの測位用信号を受信する第１のアンテナと、火災発生の地物を撮像するカメラと、前記地物の距離・方位情報を出力するレーザスキャナと、車両の姿勢角を出力する第１のジャイロセンサと、先端に火災箇所に向けて放水を行う放水部を備える伸縮可能なはしご部と、前記放水部に設けられＧＰＳ衛星あるいは準天頂衛星からの測位用信号を受信する第２のアンテナと前記放水部の姿勢角を出力する第２のジャイロセンサと、制御端末とを備えるはしご付き消防車両であって、前記制御端末は、前記第１、第２のアンテナで受信した測位用信号から算出されるはしご付き消防車両の位置と前記放水部の位置と、前記第１、第２のジャイロセンサが出力する前記車両の姿勢角と前記放水部の姿勢角と、前記レーザスキャナが出力する距離・方位情報と、前記カメラの撮像画像とから算出される前記火災箇所の位置に基づいて、前記放水部を前記火災箇所に誘導し前記火災箇所に向けて放水を行う。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係るはしご付き消防車両によれば、電線、電柱、金網フェンスなどの障害物を自動で回避しながら、はしご先端部を所定位置に誘導できるので、火災箇所への放水作業を迅速かつ効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係るはしご車の構成を説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るはしご車のはしご部制御端末の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る電線の位置を計測する計測フローの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１.
図１は、本発明の実施の形態１に係るはしご付き消防車両１００（以下、「はしご車１００」という）の構成を説明する図である。
図１は、火災現場であるビル９０の周辺に到着したはしご車１００が折り畳んでいたはしご部１０を伸延し、はしご部１０の先端に設けられた放水部１１から火災発生部９３に向けて放水を開始しようとしている図である。
図１ではビル９０の火災箇所９３とはしご車との間には電線が複数本あり、この電線が障害物となって、はしご車を操作する消防員からの視界では、はしご部先端の放水部１１を火災箇所９３の近傍に誘導することが困難な状況となっている。
【００１１】
はしご車１００の車両天板（図示せず）上には、周囲を撮像するカメラ１、対象に向けて照射したレーザ光の反射光を受信することで対象までの距離/方位を算出可能な左側レーザスキャナ２ａ、右側レーザスキャナ２ｂ、ＧＰＳ衛星３００の測位信号３１０ａや準天頂衛星３０１からの測位信号３１０ｂ、測位補強信号３１０ｃを受信するアンテナ３ａを備える。また、はしご車１００の姿勢角を測定可能なジャイロ４が取り付けられている。
カメラ１、左側レーザスキャナ２ａ、右側レーザスキャナ２ｂは回転台座上に設置されて回転可能であり、後述のはしご車１００の制御端末５の操作により、カメラ１の撮像方向やレーザスキャナ２ａ、２ｂの指向方向が制御される。
【００１２】
はしご車１００には伸縮可能なはしご部１０が設置されている。はしご部１０の先端には放水口１１ａを有した放水部１１が設けられている。放水の方向や水量は制御端末５の操作により制御される。
はしご部１０は、はしご途中の屈曲部１０ａで屈折可能な構成となっている。直進方向の伸縮のみのはしごでは回避しづらい電柱、電線、フェンスといった障害物も、屈折構造によって回避して、目的とする位置への接近が可能となる。
【００１３】
放水部１１には、ＧＰＳ衛星３００の測位信号３１０ａや準天頂衛星３０１からの測位信号３１０ｂ、測位補強信号３１０ｃを受信するアンテナ３ｂと、放水部の姿勢を出力するジャイロ４ｂが内蔵されている。
制御端末５は、カメラ１、レーザスキャナ２ａ、２ｂ、アンテナ３ａ、３ｂ、ジャイロ４の各々と接続される。カメラ１、レーザスキャナ２ａ、２ｂ、アンテナ３ａ、３ｂ、ジャイロ４の各構成で取得した画像や周囲の構造物までの距離情報等は制御端末５に入力され、はしご部１０の誘導制御に用いられる。
消防員は、制御端末５を操作することによりはしご部１０の動きを制御して、所望の位置に放水部１１を固定した後、火災場所に向けて放水を始める。
【００１４】
図２は、はしご車１００の制御端末５の構成を示す図である。
制御端末５は、取得データ記憶部７０と、計測データ記憶部７１と、位置姿勢標定部５６と、三次元点群生成部５７と、放水部移動経路算出部６２とから構成される。
【００１５】
取得データ記憶部７０は、カメラ１で撮像されたカメラ画像５１、はしご車１００に設けられたアンテナ３ａで受信したＧＰＳ衛星や準天頂衛星からの測位データａ５２、放水部に設けられたアンテナ３ｂで受信したＧＰＳ衛星や準天頂衛星からの測位データｂ５３、左右のレーザスキャナ２ａ、２ｂで取得した周囲の構造物までの距離、方位を示す距離方位点群５４、はしご車１００のジャイロ４ａが取得した姿勢角５５ａ、放水部１１のジャイロ４ｂが取得した姿勢角５５ｂを記憶する記憶装置である。
【００１６】
位置姿勢標定部５６は、測位データａ５２と姿勢角５５ａとからはしご車１００の位置姿勢角２０１を算出し、結果を計測データ記憶部７１に車両位置姿勢５９として格納すると共に三次元点群生成部５７に出力する。
また、位置姿勢標定部５６は、測位データｂ５３と放水部１１の姿勢角５５ｂから放水部１１の位置、姿勢角を算出し、計測データ記憶部７１に放水部位置姿勢５８として格納する。
【００１７】
三次元点群生成部５７は、火災現場に近い左側レーザスキャナ２ａあるいは右側レーザスキャナ２ｂで取得した、はしご車１００の位置姿勢角を基準とした周囲の地物の距離方位点群５４と、はしご車１００の車両位置姿勢５９を用いて、周囲の地物の三次元点群座標６０を算出し、計測データ記憶部７１の三次元点群６０に格納する。
また、三次元点群生成部５７はカメラ映像５１に投影された三次元点群６０に基づいてカメラ映像５１に映された地物であって、消防員が制御端末５の入力部（図示せず）から指定した地物の三次元座標を算出し、結果を地物位置６１として格納する。ここで、三次元点群生成部５７がカメラ画像５１に映された地物の三次元座標を算出する技術は、例えば特許文献２等に示されておりその説明を省略する。
【００１８】
ここでは、三次元点群生成部５７が地物の中で電線の位置を計測する計測フローについて説明する。
図３は、本実施の形態に係る電線の位置を計測する計測フローの一例である。
図３において、三次元点群生成部５７は計測データ記憶部７１から、車両位置姿勢５９を抽出する（Ｓ１１）。
次に、カメラ１の位置姿勢を算出する（Ｓ１２）。カメラ１の位置姿勢は、車両位置姿勢５９にカメラ１取付のオフセット値を加算することで求める。
三次元点群生成部５７は、カメラ１が出力するカメラ画像５１を入力し、カメラ画像５１から電柱を検出する（Ｓ１３）。電柱の検出は、例えばパターンマッチング等の処理により行うことができる。
三次元点群生成部５７は、検出した電柱の位置を認識結果として算出する（Ｓ１４）。
カメラ位置姿勢とＳ１４で得られた電柱認識処理結果に基づき、カメラ１を基準にカメラ１のレンズ中心とカメラ画像上の電柱の２点を通るＬＯＳ（Line Of Sight）ベクトルを算出する（Ｓ１５）。
一方、三次元点群生成部５７は、距離方位点群５４を用いて三次元点群を生成する（Ｓ１６）。
三次元点群生成部５７は、生成した三次元点群をカメラ２３０の画像平面に投影変換し（Ｓ１７）、三次元点群から先に認識した電柱の位置に対応する点群を抽出する（Ｓ１８）。
次に、隣接する２本の電柱を含む三次元点群対応空間面を算出する（Ｓ１９）。
そして、三次元点群対応空間面に含まれる点群から、電線に対応する点群を抽出し、抽出した点群から電線の位置６５を算出する（Ｓ２０）。
【００１９】
このようにして電線９２の位置と火災箇所９３の位置が認識されると、放水部移動経路算出部６２は現在の放水部１１の位置と、電線の位置６５と、火災箇所９３の位置関係に基づいて、放水部１１の移動経路を算出する。
まず、放水部移動経路算出部６２は、はしご部１０を直線的に伸ばしてその先端の放水部１１を火災箇所近傍まで移動させた際に、伸ばしたはしご部１０が電線９２に当たるか否かを判定する。
この判定は、例えばはしご部１０が移動する移動面と電線の位置６５とが交差するか否かにより行うことができる。
放水部１１を火災箇所まで移動させる際に、直線的に伸ばしたはしご部１０が電線９２に当たるようであれば放水部１１を火災箇所９３の近くにまで接近させることができない。このとき、放水部移動経路算出部６２は障害物があるとして警告処理を行い、消防員に対して注意喚起する。
一方、はしご部１０が電線９２に当たらない場合は障害物はないものと判断して、はしご部１０の動作を制御するはしご駆動部６３に対して移動指示を出す。放水部１１が所望の位置に達すると放水部１１は放水を開始する。
【００２０】
放水部移動経路算出部６２は、はしご部１０を直線的に伸ばすと電線９２に当たると判断した場合には、その回避策を検討する。例えば、はしご部１０を更に伸延させ屈曲部１０ａで屈折させることで電線９２との接触を回避することが可能であるか否かを検討する。
放水部移動経路算出部６２は、はしご部１０を屈折させることで電線９２に当たらないことが計算により確認できると、障害物はないものと判断して、はしご部１０の動作を制御するはしご駆動部６３に対して移動指示を出す。放水部１１が所望の位置に達すると放水部１１は放水を開始する。
はしご部１０を屈折させることでも電線９２と接触する場合には、放水部移動経路算出部６２は警告処理を行い、例えば、はしご車１００の停車位置を移動させる処理を行う。
【００２１】
以上のように、本実施の形態に係るはしご車は、周囲を撮像するカメラ１と、対象までの距離/方位を算出可能なレーザスキャナ２ａ、２ｂと、ＧＰＳ衛星３００の測位信号３１０ａや準天頂衛星３０１からの測位信号３１０ｂ、測位補強信号３１０ｃを受信するアンテナ３ａと、はしご車の姿勢角を出力するジャイロ４と、制御端末５を備える。また、はしご車のはしご部１０先端の放水部１１には、ＧＰＳ衛星３００の測位信号３１０ａや準天頂衛星３０１からの測位信号３１０ｂ、測位補強信号３１０ｃを受信するアンテナ３ｂと、放水部の姿勢を出力するジャイロ４ｂを備える。
これにより、消防員ははしご車の制御端末５を操作することで、火災現場の３次元地図をその場で生成することができる。そして、障害物がある場合には障害物を自動で回避しながら放水部１１を火災箇所まで誘導することができるので、消火活動を迅速かつ効果的に行うことができる。
【符号の説明】
【００２２】
１ カメラ、２ａ、２ｂ レーザレーダ、３ａ、３ｂ 準天頂衛星用受信アンテナ、４ ジャイロ、５ 制御端末、１０ はしご部、１０ａ  屈曲部、１１ 放水部、５１  カメラ映像、５２  ＧＰＳデータａ、５３  ＧＰＳデータｂ、５４  距離方位点群、５５  姿勢角、５６  位置姿勢標定部、５７  三次元点群生成部（地物座標算出部）、５８  放水部位置姿勢、５９  車両位置姿勢、６０  三次元点群座標、６１  地物位置、６２  放水部移動経路算出部、６３  はしご駆動部、７０  取得データ記憶部、７１  計測データ記憶部、９０ ビル、９１ 電柱、９２ 垂れ下がった電線、９３  火災箇所、１００ はしご付き消防車両（はしご車）、９５  地物座標、３００  ＧＰＳ衛星、３０１  準天頂衛星、３１０ａ、３１０ｂ  測位信号、３１０ｃ  測位補強信号。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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