(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工事振動源の振動を実測する工事振動源監視センサー、工事敷地境界の振動を実測する敷地境界監視センサー、工事敷地外の保全対象の振動を実測する保全対象監視センサーのうち一つ以上の監視センサーで実測された実測振動データを収集して、その実測振動データを予め定められた管理値に対し評価する管理装置と、を備え、
前記管理装置により、前記工事振動源、及び、実測点の位置に基づいて、前記実測振動データから他の位置の保全対象の振動を、距離に対応する減衰を考慮して換算することで予測振動データを算出し、その予測振動データを、前記管理値に対し仮想的に評価する振動計測管理システムにおいて、
さらに、前記工事振動源、工事振動源監視センサー、敷地境界監視センサー、保全対象監視センサー及び管理装置を繋ぐ通信網を備え、
前記管理装置は、前記保全対象の前記実測振動データ及び予測振動データが前記管理値の所定値に近付くと、前記工事振動源に操縦の規制を指示し、
前記操縦の規制は、前記工事振動源の操縦席において、操縦操作力を重くして行われ、
かつ前記操縦の規制とともに、前記工事振動源に視覚的情報と聴覚的情報が指示される表示画面及びスピーカーを備える振動計測管理システムであって、
前記実測振動データが、
前記管理値の５０％未満の場合、前記表示画面に青色を表示して、前記スピーカーから低音の警告音を音量小さく発し、
前記管理値の５０％〜７５％の場合、前記表示画面に黄色を表示し、
前記管理値の７５％を超えた場合、前記表示画面に赤色を表示して、前記スピーカーから高音の警告音を前記管理値に近づくほど短間隔で発するとともに、前記操縦操作力を前記管理値に近づくほど重くしていき、
前記管理値の１００％を超えた場合は、前記表示画面に紫色を表示して、前記スピーカーから高音の連続警告音を発するとともに、前記操縦操作力を普通でない力で操作可能な程度に重くする、
ことを特徴とする振動計測管理システム。
【請求項２】
工事振動源の振動を実測する工事振動源監視センサー、工事敷地境界の振動を実測する敷地境界監視センサー、工事敷地外の保全対象の振動を実測する保全対象監視センサーのうち一つ以上の監視センサーで実測された実測振動データを収集して、その実測振動データを予め定められた管理値に対し評価する管理装置と、を備え、
前記管理装置により、前記工事振動源、及び、実測点の位置に基づいて、前記実測振動データから他の位置の保全対象の振動を、距離に対応する減衰を考慮して換算することで予測振動データを算出し、その予測振動データを、前記管理値に対し仮想的に評価し、
さらに、前記工事振動源、工事振動源監視センサー、敷地境界監視センサー、保全対象監視センサー及び管理装置を繋ぐ通信網を備え、
前記管理装置は、前記保全対象の前記実測振動データ及び予測振動データが前記管理値の所定値に近付くと、前記工事振動源に操縦の規制を指示し、
前記操縦の規制は、前記工事振動源の操縦席において、操縦操作力を重くして行われ、
かつ前記操縦の規制とともに、前記工事振動源に視覚的情報と聴覚的情報が指示される表示画面及びスピーカーを備える振動計測管理システムを用い、
前記工事振動源として杭打機を用いる杭基礎の施工方法において、
前記操縦の規制は、前記杭打機の操縦席において、操縦レバーの操作力を重くして行われ、
前記杭打機の操縦席において、前記保全対象の前記実測振動データ及び仮想振動データが前記管理値の前記所定値に近付いた状態に対応する表示と音が同時に報知される杭基礎の施工方法であって、
前記予測振動データが、
前記管理値の５０％未満の場合、前記表示画面に青色を表示し、
前記管理値の５０％〜７５％未満の場合、前記表示画面に黄色を表示して、前記スピーカーから警告音を音量小さく発し、
前記管理値の７５％以上の場合、前記表示画面に赤色を表示して、前記スピーカーから警告音を音量大きく発するとともに、前記操縦レバーを硬くして、
前記管理値の１００％以上の場合は、前記表示画面に紫色を点滅表示して、前記スピーカーから警告音を音量最大で発するとともに、前記操縦レバーを硬くする、
ことを特徴とする杭基礎施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工事現場における振動を計測して管理するシステムと、そのシステムを用いる杭基礎施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工事振動からの既存施設の保全は古くからの要請である。保全は事前検討と工事監視の両段階で行われるが、事前検討の精度向上が困難なことから、工事監視は不可欠なものとなっている。近年は、精密機械のみならず、地震管制の普及に伴い保全対象が多岐・多地点に亘り、測定量も変位・速度・加速度・振動レベルと様々となっている。そのため、巡視による監視は実用的でなく、既にＩＴ技術を応用した建設現場内のローカルデータ通信網を構成し、測定量の相違は計算機で最適に補正した上で、集中監視することが普通となっている。旧来はその通信網を有線や免許不要の無線を用いて構成していた。
【０００３】
最近では、タブレットやスマートフォンなどの汎用モバイルデバイスとその通信インフラが普及したことを踏まえて、具体的には、携帯電話網やＷｉ−Ｆｉを利用した集中監視による防災通知システム（特許文献１参照）や、移動体からの監視手段を用いた河川監視システム（特許文献２参照）が、工事振動計測を含めた汎用的な手段として公知技術となっている。
【０００４】
ところで、工事振動を監視する意義は、管理適合のエビデンス記録に加え、原因者に状況を通知し、必要に応じた改善指示を与えることである。
そこで、不適合状態が速やかに通知・改善されるよう振動源の原因者、すなわち、建設機械の運転者に前記データ通信網を通じて改善指示を与えるクレーン接近警報システム（特許文献３参照）が考案されている。
その典型的なシステムでは、例えば不適合時に警告を発報し、程度により強制的に非常停止させる機能が備えられる。このシステムは警告と非常停止を主機能とするものであり、不適合時には一旦施工を止めることが原則である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１４１８６７号公報
【特許文献２】特開２００４−２５７９２６号公報
【特許文献３】特開２００３−１１８９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、前記のような典型的なシステムを適用すると、施工の一旦停止を嫌う運転者が、警告を回避することに注意が向き、余裕を持たせた運転操作とする傾向を持ってしまう。
さらに、自らの操作量と振動発生との関係を体感できないため、安全を期したつもりの余裕が本当に実効性あるものか、運転者自身では確認できないという欠点があった。
【０００７】
本発明の課題は、工事振動からの保全が必要な既存物毎に与えられる管理値を守りつつ、その範囲で最大可能な操作量を建設機械に適宜指示することで、保全が理由の施工効率の低下を最小に留める振動計測管理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
工事振動源の振動を実測する工事振動源監視センサー、工事敷地境界の振動を実測する敷地境界監視センサー、工事敷地外の保全対象の振動を実測する保全対象監視センサーのうち一つ以上の監視センサーで実測された実測振動データを収集して、その実測振動データを予め定められた管理値に対し評価する管理装置と、を備え、
前記管理装置により、前記工事振動源、及び、実測点（工事振動源、工事敷地境界、または保全対象のうち少なくとも一つ）の位置に基づいて、前記実測振動データから他の位置の保全対象の振動を、距離に対応する減衰を考慮して換算することで予測振動データを算出し、その予測振動データを、前記管理値に対し仮想的に評価し、
さらに、前記工事振動源、工事振動源監視センサー、敷地境界監視センサー、保全対象監視センサー及び管理装置を繋ぐ通信網を備え、
前記管理装置は、前記保全対象の前記実測振動データ及び予測振動データが前記管理値の所定値に近付くと、前記工事振動源に操縦の規制を指示し、
前記操縦の規制は、前記工事振動源の操縦席において、操縦操作力を重くして行われ、
かつ前記操縦の規制とともに、前記工事振動源に視覚的情報と聴覚的情報が指示される表示画面及びスピーカーを備える振動計測管理システムであって、
前記実測振動データが、
前記管理値の５０％未満の場合、前記表示画面に青色を表示して、前記スピーカーから低音の警告音を音量小さく発し、
前記管理値の５０％〜７５％の場合、前記表示画面に黄色を表示し、
前記管理値の７５％を超えた場合、前記表示画面に赤色を表示して、前記スピーカーから高音の警告音を前記管理値に近づくほど短間隔で発するとともに、前記操縦操作力を前記管理値に近づくほど重くしていき、
前記管理値の１００％を超えた場合は、前記表示画面に紫色を表示して、前記スピーカーから高音の連続警告音を発するとともに、前記操縦操作力を普通でない力で操作可能な程度に重くする、
ことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、
工事振動源の振動を実測する工事振動源監視センサー、工事敷地境界の振動を実測する敷地境界監視センサー、工事敷地外の保全対象の振動を実測する保全対象監視センサーのうち一つ以上の監視センサーで実測された実測振動データを収集して、その実測振動データを予め定められた管理値に対し評価する管理装置と、を備え、
前記管理装置により、前記工事振動源、及び、実測点の位置に基づいて、前記実測振動データから他の位置の保全対象の振動を、距離に対応する減衰を考慮して換算することで予測振動データを算出し、その予測振動データを、前記管理値に対し仮想的に評価し、
さらに、前記工事振動源、工事振動源監視センサー、敷地境界監視センサー、保全対象監視センサー及び管理装置を繋ぐ通信網を備え、
前記管理装置は、前記保全対象の前記実測振動データ及び予測振動データが前記管理値の所定値に近付くと、前記工事振動源に操縦の規制を指示し、
前記操縦の規制は、前記工事振動源の操縦席において、操縦操作力を重くして行われ、
かつ前記操縦の規制とともに、前記工事振動源に視覚的情報と聴覚的情報が指示される表示画面及びスピーカーを備える振動計測管理システムを用い、
前記工事振動源として杭打機を用いる杭基礎の施工方法において、
前記操縦の規制は、前記杭打機の操縦席において、操縦レバーの操作力を重くして行われ、
前記杭打機の操縦席において、前記保全対象の前記実測振動データ及び予測振動データが前記管理値の前記所定値に近付いた状態に対応する表示と音が同時に報知される杭基礎の施工方法であって、
前記予測振動データが、
前記管理値の５０％未満の場合、前記表示画面に青色を表示し、
前記管理値の５０％〜７５％未満の場合、前記表示画面に黄色を表示して、前記スピーカーから警告音を音量小さく発し、
前記管理値の７５％以上の場合、前記表示画面に赤色を表示して、前記スピーカーから警告音を音量大きく発するとともに、前記操縦レバーを硬くして、
前記管理値の１００％以上の場合は、前記表示画面に紫色を点滅表示して、前記スピーカーから警告音を音量最大で発するとともに、前記操縦レバーを硬くする、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、工事振動からの保全が必要な既存物毎に与えられる管理値を守りつつ、その範囲で最大可能な操作量を建設機械に適宜指示することで、保全が理由の施工効率の低下を最小に留める振動計測管理システムを提供することができる。
【００１５】
すなわち、工事振動の管理において、管理値単位の違いや観測地点の制約に関わらず、多岐・多地点に亘る保全対象を統一的に扱えるようになる。
そして、管理値に対する観測地の評価結果を、規制体感信号伝達システムにより工事振動源の建設機械の操縦者に伝達することで、操縦者が自ら操縦の最適性を体感でき、その結果、従来あった管理値遵守のための萎縮した操作が回避され、施工能率の向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用した多岐・多地点保全対象の統一監視の一実施形態の構成を示す概略システム図である。
【図２】図１の工事振動源の操縦者への規制体感信号伝達例を示す概略システム図である。
【図３】図２の工事振動源の操縦室内での体感信号の提供例を示す拡大斜視図である。
【図４】実施形態のシステムを用いた杭基礎施工例のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
【００１８】
（概要）
本発明は、工事振動からの保全が必要な既存物、例えば振動に弱い精密機械、地震管制を備えるエレベータ等毎に与えられる管理値を守りつつ、その範囲で最大可能な操作量を建設機械に適宜指示することで、保全が理由の施工効率の低下を最小に留めるシステムである。
具体例としては、そのシステムを用いた杭基礎施工方法を提供する。
そして、本システムの特徴は、保全施設毎に振動計を配置し、その出力を建設現場内のローカルなデータ通信網を介して建設機械に届け、その出力から演算した限界量に建設機械の操作量を制限することである。その制限は、建設機械操縦者の自律性を損なわないよう、操作をカットするのでなく、管理値による制限を受けていることを操縦者の感覚を通じて伝える。すなわち、操縦者が意図すれば制限を無視した操作は可能である。
【００１９】
（実施形態）
図１は本発明を適用した多岐・多地点保全対象の統一監視システムの一実施形態の概略構成を示すもので、１は建設機械（工事振動源）、２は工事敷地境界、３は工事敷地外、４はＣＰＵセンター（管理装置）、ローカルデータ通信網５、１１・２１・３１は監視センサー、３２・３３は仮想センサーである。
【００２０】
図示のように、工事振動源の建設機械である杭打機１の近傍には、その杭打機１の振動を実測する工事振動源監視センサー１１が設置されている。
また、工事敷地境界２の近傍には、その工事敷地境界２における振動を実測する敷地境界監視センサー２１が設置されている。
また、工事敷地外３の建物である保全対象（１）の近傍には、その保全対象（１）における振動を実測する保全対象監視センサー３１が設置されている。
【００２１】
そして、以上の工事振動源監視センサー１１、敷地境界監視センサー２１及び保全対象監視センサー３１は、管理装置であるＣＰＵセンター４に無線等のローカルデータ通信網５で繋がれている。
このＣＰＵセンター４において、工事振動源監視センサー１１、敷地境界監視センサー２１及び保全対象監視センサー３１からの振動データ値が収集されて、工事振動源監視センサー１１、敷地境界監視センサー２１及び保全対象監視センサー３１間の指定された管理値単位への単位変換がなされる。
なお、保全対象（１）においては、実測された振動レベルが管理される。
【００２２】
さらに、ＣＰＵセンター４において、工事敷地外３の他の建物である保全対象（２）（３）に対応して、保全対象仮想センサー３２及び保全対象仮想センサー３３が仮想的に配置される。
ここで、保全対象（２）においては、振動の速度が管理され、保全対象（３）においては、振動の加速度が管理される。
従って、ＣＰＵセンター４において、さらに、保全対象仮想センサー３２の速度と保全対象仮想センサー３３の加速度のデータ値が演算されて評価される。
【００２３】
このように、本発明の振動計測管理システムは、多岐・多地点に亘る保全対象を統一的に扱えるよう、保全対象（１）（２）（３）の原位置における指定された管理値に対比可能な観測値を正確に求める手段を備えることを第一の特徴としている。
すなわち、保全対象（１）の原位置での指定された単位での観測を原則としつつも、その実測が不可能な場合が非常に多いことを踏まえ、工事敷地境界２で任意に観測したデータ、及び杭打機１の位置を入力として、適切な距離減衰に関する理論式、及び指定された管理値単位への換算式を用いて、保全対象（１）（２）（３）の原位置における指定された単位による観測値を仮想的に評価する機能を備えたＣＰＵセンター４を配置している。
【００２４】
そして、実測または評価された保全対象（１）（２）（３）の観測値は、ＣＰＵセンター４を経由して、杭打機１や管理拠点等に必要に応じて転送される。
以上の監視センサー１１・２１・３１、ＣＰＵセンター４、並びに杭打機１や拠点間の全ての情報伝達手段には、既往の公知技術によるローカルデータ通信網５を利用している。
【００２５】
本発明の振動計測管理システムの第二の特徴は、ＣＰＵセンター４で評価した保全対象（１）（２）（３）の管理値に対する観測値の評価結果を入力として、杭打機１に操縦の規制を与えることである。
但し、杭打機１の操縦者の自立性が保たれるよう、規制値オーバーが、即、操作カットとなるようなＯＮ−ＯＦＦではなくて、視覚（信号表示）・聴覚（変調音）・触覚（操縦桿へのフィードバック）の各々、及びその組合せで、操縦者が規制に対しどのような操作を現在行いつつあるか、連続して体感できる装置としている（図２、図３及び表１参照）。
【００２６】
図２は杭打機１の操縦者への規制体感信号伝達システムを示すもので、図示のように、ＣＰＵセンター４において、杭打機１の操縦の結果による監視センサー３１及び仮想センサー３２・３３による振動の観測値を管理値に対比して評価し、これに基づき規制体感信号を生成する。
そして、ＣＰＵセンター４により、規制体感信号が杭打機１の操縦室に指示送信される。
【００２７】
図３は杭打機１の操縦室内での体感信号の提供を示すもので、１０１Ｌ・１０１Ｒは操縦レバー、１０２は表示画面、１０３はスピーカーである。
【００２８】
図示のように、杭打機１の操縦室内には、左操縦レバー１０１Ｌ及び右操縦レバー１０１Ｒと、例えばタブレット端末の表示画面１０２と、聴覚信号用ホーンであるスピーカー１０３が備えられている。
以上の左操縦レバー１０１Ｌ及び右操縦レバー１０１Ｒには、操作力に対向するブレーキ力が可変に加えられ、タブレット端末の表示画面１０２には、レベルインジケータもしくは信号が表示され、スピーカー１０３からは警告音が発せられる。
【００２９】
【表１】
0006602643.tif 000002
【００３０】
表１は杭打機１の操縦者への規制体感信号を例示したものである。
【００３１】
表１に示されるとおり、先ず、状態が前回の操縦の結果、管理値の５０％未満が観測されている（＝萎縮した操作）場合、視覚（色彩）信号として表示画面１０２に青色のレベルインジケータもしくは信号を点灯し、聴覚（変調音）信号としてスピーカー１０３から低音の警告音を音量小さく鳴動（ブー）と発し、触覚（レバーブレーキ加力）信号はなしとする。
【００３２】
これにより、振動が小さいにも拘らず委縮した操作であることが、青色の視覚（色彩）と、低音で音量小さく鳴動（ブー）する警告音による聴覚（変調音）とによって操縦者に報知される。
【００３３】
また、状態が前回の操縦の結果、管理値の５０％〜７５％の場合、視覚（色彩）信号として表示画面１０２に黄色のレベルインジケータもしくは信号を点灯し、聴覚（変調音）信号はなしとして、触覚（レバーブレーキ加力）信号もなしとする。
【００３４】
これにより、振動がやや大きいことが、黄色の視覚（色彩）のみによって操縦者に報知される。
【００３５】
また、状態が前回の操縦の結果、管理値の７５％を超えた場合、視覚（色彩）信号として表示画面１０２に赤色のレベルインジケータもしくは信号を点灯し、聴覚（変調音）信号としてスピーカー１０３から高音の警告音が規制値に近づくほど短間隔で鳴動（ピピピ）と発し、触覚（レバーブレーキ加力）信号として規制値に近づくほどレバーを重くする。
【００３６】
これにより、振動が大きいことが、赤色の視覚（色彩）と、高音で規制値に近づくほど短間隔で鳴動（ピピピ）する警告音による聴覚（変調音）とによって操縦者に報知されるとともに、規制値に近づくほどレバーが重くなる触覚（レバーブレーキ加力）によって操縦者によるレバー操作が規制される。
【００３７】
そして、状態が前回の操縦の結果、管理値をオーバーした場合、視覚（色彩）信号として表示画面１０２に紫色のレベルインジケータもしくは信号を点灯し、聴覚（変調音）信号としてスピーカー１０３から高音の連続警告音が鳴動（ピー）と発し、触覚（レバーブレーキ加力）信号として普通でない力で操作可能な程度にレバーを重くする。
【００３８】
これにより、振動が大き過ぎることが、紫色の視覚（色彩）と、高音で鳴動（ピー）する連続警告音による聴覚（変調音）とによって操縦者に報知されるとともに、普通でない力で操作可能な程度にレバーが重くなる触覚（レバーブレーキ加力）によって操縦者によるレバー操作が規制される。
【００３９】
図４は実施形態のシステムを用いた杭基礎施工例のフローチャートで、図示のように、杭基礎施工が開始されると、先ず、杭打機１の掘削バケットの落下高さと、測定場所の発生振動に関する予測値の設定を行う（ステップＳ１）。
【００４０】
続いて、杭打機１の掘削バケットを落下高さまで上昇する（ステップＳ２）。
続いて、杭打機１の掘削バケットの落下高さを監視する（ステップＳ３）。
【００４１】
そして、予測振動が管理値の５０％未満の場合（ステップＳ４）は、重機操作者である杭打機１の操縦者に青色表示（視覚）を設定する（ステップＳ５）。
【００４２】
その後、杭打機１の掘削バケットを落下して振動測定を行い（ステップＳ６）、その振動測定結果と掘削バケット落下高さの関係から管理値となる落下高さを再設定してから（ステップＳ７）、施工の継続・終了を判断し（ステップＳ８）、継続であれば（ステップＳ９）、ステップＳ２の処理に戻り、終了であれば、処理を終了する。
【００４３】
また、ステップＳ３に続いて、予測振動が管理値の５０％〜７５％未満の場合（ステップＳ１４）は、杭打機１の操縦者に黄色表示（視覚）と警告音−小（聴覚）を設定して（ステップＳ１５）、次のステップＳ６に進む。
【００４４】
また、ステップＳ３に続いて、予測振動が管理値の７５％以上の場合（ステップＳ２４）は、杭打機１の操縦者に赤色表示（視覚）と警告音−大（聴覚）と操作レバー硬くを設定して（ステップＳ２５）、次のステップＳ６に進む。
【００４５】
ステップＳ３に続いて、予測振動が管理値の１００％以上の場合（ステップＳ３４）は、杭打機１の操縦者に紫色表示点滅（視覚）と警告音−最大（聴覚）と操作レバー非常に硬くを設定して（ステップＳ３５）、次のステップＳ６に進む。
【００４６】
以上のとおり、本発明の振動計測管理システムにより、工事振動の管理において、管理値単位の違いや観測地点の制約に関わらず、多岐・多地点に亘る保全対象を統一的に扱えるようになる。
そして、管理値に対する観測地の評価結果を、規制体感信号伝達システムにより杭打機１の操縦者に伝達することで、操縦者が自ら操縦の最適性を体感でき、その結果、従来あった管理値遵守のための萎縮した操作が回避され、施工能率の向上に寄与する。
【００４７】
以上、実施形態の振動計測管理システムによれば、工事振動からの保全が必要な既存物毎に与えられる管理値を守りつつ、その範囲で最大可能な操作量を杭打機１に適宜指示することで、保全が理由の施工効率の低下を最小に留めることができる。
【００４８】
（変形例）
なお、ステップＳ５において、表１に示したように、聴覚（変調音）信号としてスピーカー１０３から低音の警告音を音量小さく鳴動（ブー）と発してもよい。
また、ステップＳ１５において、警告音−小（聴覚）の設定を「なし」（表１参照）としてもよい。
【００４９】
（他の変形例）
以上の実施形態においては、工事振動源として杭打機としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の建設機械であってもよい。
また、実施形態では、工事振動源監視センサー、敷地境界監視センサー及び保全対象監視センサーで各々実測された実測振動データを収集したが、そのうちどれか一つの実測振動データさえあれば、あとは発生源、実測点及び予測したい点の位置関係だけで任意の位置の予測振動を管理装置で計算できる。
さらに、実施形態では、操縦レバーの操縦操作力を重くして規制したが、操作ペダルの操縦操作力を重くして規制してもよい。
また、その他、具体的な細部手法等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００５０】
１  杭打機（工事振動源）
２  工事敷地境界
３  工事敷地外
４  ＣＰＵセンター（管理装置）
５  ローカルデータ通信網
１１  工事振動源監視センサー
２１  敷地境界監視センサー
３１  保全対象監視センサー
３２  保全対象仮想センサー
３３  保全対象仮想センサー
１０１Ｌ  操縦レバー
１０１Ｒ  操縦レバー
１０２  表示画面
１０３  スピーカー
【図１】
0006602643.tif 000003
【図２】
0006602643.tif 000004
【図３】
0006602643.tif 000005
【図４】
0006602643.tif 000006