(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル内から送られた計測データ、監視画像、施工情報などの各種情報に基づいて、モニタ上にトンネルの施工管理情報を表示するトンネルの情報化施工統合管理システムであって、
前記情報化施工統合管理システムは、少なくとも、トンネル施工の進捗状況を表示する施工状況情報表示部と、切羽映像を表示する切羽映像情報表示部と、現在の内空変位計測値および予想最終変位量を表示する内空変位情報表示部と、施工実績パラメータ表示およびこれら各パラメータに基づくコスト指標表示を行うとともに、前記施工実績パラメータ表示は日進量、余掘量、余吹量、余巻量、単位火薬量、単位雷管量の内の１または複数を設計予定量または計画予定量に対する相対値で表示し、これら施工実績パラメータに基づくコスト指標表示を設計コストまたは計画コストに対する相対値で表示する原価管理情報表示部とを有することを特徴とするトンネルの情報化施工統合管理システム。
【請求項２】
前記施工状況情報表示部は、少なくとも日付、実績日掘進量、地盤状況図、設計支保パターン、実績支保パターンを含む請求項１記載のトンネルの情報化施工統合管理システム。
【請求項３】
前記内空変位情報表示部は警告情報表示部を含む請求項１、２いずれかに記載のトンネルの情報化施工統合管理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、計測管理、安定性評価、原価管理、切羽状況観察などの情報を一元的かつ統合的に管理し、トンネルの情報化施工を実現するための統合管理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のコンピュータ技術や通信技術などの情報化分野の急速な技術革新に伴い、建設業界においても、これらの情報化技術を建設施工に適用して、多様な情報の活用により、コスト削減、工期短縮などの生産性の向上や安全性・品質の向上などを図る試みが多く成されている。
【０００３】
トンネル施工においても、このような時代の要請に即して、情報化施工技術が多く提案されるようになってきた。たとえば、「トンネルマルチメディア情報化システム」（建設機械  2001.4号発表論文）では、計測データや監視画像、音声データなど現場の様々な情報を各種通信システムを利用し、遠隔から集中管理することにより、施工管理に関わるコストの減縮と管理の高度化を目指した情報化施工例が報告されている。具体的には、トンネル内、現場詰め所および事務所にＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）を構築し、トンネル内からの画像、計測データ、音声データなどを混在して伝送し、事務所内のコンピュータから監視、計測、制御などを集中的に行えるようにしたシステムが報告されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年各種の情報化技術に関する報告、提案および投稿などが多く行われているけれども、各種情報の単なる統合（一元管理）であったり、通信技術に関するものであったり、いずれも断片的かつハード的な情報化技術の採用に止まるものであった。確かに、これら情報化技術の導入は、リアルタイムでの情報収集や一元化には資するけれども、エキスパート的見地から、リアルタイムでの情報収集や一元化を図った上で、真に必要なトンネル施工に関わる情報を、選択や加工を伴ってモニタ上に表示し、トンネル施工全般の高度な管理システムを構築したものは過去に見当たらない。
【０００５】
そこで本発明の主たる課題は、計測管理、安定性評価、原価管理、切羽状況観察などの情報を一元管理するとともに、真に必要なトンネル施工に関わる情報を選択や加工を伴ってモニタ上に表示することで、コスト削減、工期短縮などの生産性の向上や安全性・品質の向上などを実効的に図り得るトンネルの情報化施工の統合管理システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、トンネル内から送られた計測データ、監視画像、施工情報などの各種情報に基づいて、モニタ上にトンネルの施工管理情報を表示するトンネルの情報化施工統合管理システムであって、
前記情報化施工統合管理システムは、少なくとも、トンネル施工の進捗状況を表示する施工状況情報表示部と、切羽映像を表示する切羽映像情報表示部と、現在の内空変位計測値および予想最終変位量を表示する内空変位情報表示部と、施工実績パラメータ表示およびこれら各パラメータに基づくコスト指標表示を行うとともに、前記施工実績パラメータ表示は日進量、余掘量、余吹量、余巻量、単位火薬量、単位雷管量の内の１または複数を設計予定量または計画予定量に対する相対値で表示し、これら施工実績パラメータに基づくコスト指標表示を設計コストまたは計画コストに対する相対値で表示する原価管理情報表示部とを有することを特徴とするトンネルの情報化施工統合管理システムが提供される。
【０００７】
請求項２に係る本発明として、前記施工状況情報表示部は、少なくとも日付、実績日掘進量、地盤状況図、設計支保パターン、実績支保パターンを含む請求項１記載のトンネルの情報化施工統合管理システムが提供される。
【０００８】
請求項３に係る本発明として、前記内空変位情報表示部は警告情報表示部を含む請求項１、２いずれかに記載のトンネルの情報化施工統合管理システムが提供される。
【００１０】
本発明に係るトンネルの情報化施工統合管理システム１は、トンネル内から送られた計測データ、監視画像、施工情報などの各種情報に基づいて、かつこれら各種情報の選択や加工を伴って、真に必要なトンネル施工に関わる情報をモニタ上にトンネルの施工管理情報として表示するものであって、具体的には少なくとも、トンネル施工の進捗状況を表示する施工状況情報表示部２と、切羽映像を表示する切羽映像情報表示部３と、現在の内空変位計測値および予想最終変位量を表示する内空変位情報表示部４と、施工実績パラメータ表示および／またはこれら各パラメータに基づくコスト指標表示を行う原価管理情報表示部５とを有するものである。
【００１１】
以下、具体的に詳述すると、トンネル坑内、工事事務所および本社、支社間には、現場内ＬＡＮとともに、電話回線を使用した遠隔地ネットワークが構築され、トンネル内で得られた各種情報、具体的にはトンネル内空変位計測などの計測情報、切羽の監視画像情報およびサイクルタイム、掘削実績、施工材料の使用実績などの施工情報などが前記ネットワークを通じて管理ホストコンピュータ６に送られ、この管理ホストコンピュータ６を介して本・支店コンピュータ８，８に送られるようになっている。
【００１２】
各種情報が入力された管理ホストコンピュータ６内では、これら多種多様の情報群をランク分けし、トンネルの情報化施工に真に必要な情報をモニタ上に初期画面として表示するようになっている。なお、これらの表示は１つのモニタ上で行ってもよいし、複数のモニタに別々に表示するようにしてもよい。
【００１３】
先ず、前記施工状況情報表示部２には、日付、実績日掘進量、実績サイクルタイム、地盤状況図、設計支保パターン、実績支保パターンを含む情報が表示されるようになっている。入力は管理者がトンネル坑内から送られてきた施工情報に基づいて入力するようにしてもよいが、たとえばトンネル坑内にいる作業員が携帯用端末などを通じて施工情報を送り、これらの情報が自動的に入力されるようにしてもよい。これらの施工情報によって、管理技術者等はトンネル内に入坑しなくても、現時点での掘削進捗状況を一目で把握することが可能となる。また、サイクルタイムや設計支保パターン（CII、CI…等の支保ランク表示）、実績支保パターン（CII、CI…等の支保ランク表示)から現掘削地山の状況が分かるようになっている。なお、表中、ＴＤ(Total Distance)は切羽までの距離を表し、ＳＴＡはStation番号で距離程を表し、評価点は岩盤判定資料の地山評価点を表している。
【００１４】
前記切羽映像情報表示部３は、切羽に設置されたＣＣＤカメラによって撮影された切羽映像が中継ＢＯＸによってデジタル変換された後、通信ケーブルを介して管理ホストコンピュータ６まで伝送され、その画像がそのまま表示するようにしたもので、かかる画像情報によって切羽状況が一目で分かるようになる。なお、前記ＣＣＤカメラとしては、高解像度かつズーム機能付きのものを使用するのが望ましい。また、切羽画像は、ポイント毎に切羽画像として管理ホストコンピュータ６内に蓄積されるようにするのが望ましい。また、切羽画像から亀裂を抽出し、不連続面などを記入するようにしてもよい。この亀裂抽出は、作業員の判断によっても良いし、画像処理によってもよい。後者の画像処理の方法としては、たとえばカラー画像をＲ（レッド）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色素毎にモノクロハーフトーン（中間調）に画像変換し、さらに濃淡度に閾値を設定した上でモノクロ２階調処理を施し、不連続面を抽出する方法などがある。
【００１５】
次いで、前記内空変位情報表示部４は、図３に示されるように、トンネル天端や底盤に設置されたトータルステーション７（光波測距儀）によって支保工の所定点の変位を継続的に計測し、その計測情報が管理ホストコンピュータ６に伝送されるようになっている。前記内空変位情報表示部４の内、上段には各位置の現在の変位量が数値表示され、中段側には最終予測変位量が表示され、下段には健全度がランクに応じて色表示されている。この健全度ランクは、前記最終予測変位量に基づいた警告情報、具体的には最終予測変位量と管理基準値との比較に基づいた警告情報であって、本例では通常体制（黒色）、注意体制（緑色）、要注意体制（黄色）、厳重注意体制（赤色）の４段階の色表示とされ、健全度が段階別に色表示されるようになっている。これらの警告情報に基づいて監視技術者及び担当技術者は、対策の遅れなく、ロックボルトの増打ち、吹付けコンクリートの増吹きなどを講じることができるようになる。
【００１６】
ところで、前記最終予測変位量は公知の手法によって予測することができる。内空変位の変化は、図４に示されるように、横軸を切羽からの距離、縦軸を変位量として、所定の指数関数〔Y=A・(1-Exp(-L/b))+C〕（b:収束係数）に概ね近似することが過去の実績等から判明しているため、切羽からの距離および変位量を入力すれば、最も近似する収束係数の指数関数ラインから最終変位を予測することが可能となる。
【００１７】
他方、前記原価管理情報表示部５は、日進量、余掘量、余吹量、余巻量、単位火薬量、単位雷管量などの施工実績パラメータ表示を設計予定量（または計画予定量）に対する相対値で表示（％）し、これら施工実績パラメータに基づくコスト指標表示を設計コスト（または計画コスト）に対する相対値で表示（％）するとともに、連続的な線グラフで表示したものである。前記コスト指標値は、各施工実績パラメータに対して原価割合に応じて重み係数を掛けた数値の総和で評価することができる。なお、前記日進量、余掘量、余吹量、余巻量、単位火薬量、単位雷管量などの施工実績パラメータにはボタン部分に対応色が付けられ、線グラフはそれぞれ前記対応色で描かれている。
【００１８】
これらの施工実績パラメータ情報は、従来は単に数値データとして取得されていたものであるが、単に数値の羅列では現時点でどのような原価状況になっているかの判断は困難である。しかし、本例のように、すべて１００を基準とした相対数値とし、かつ連続的な線グラフとすれば、中央に引かれた１００ラインを基準とした分布（偏り）の判断から現在の原価状況が一目で分かるようになるとともに、基準線を境界とした上側の面積と下側の面積の対比、すなわち積分評価から全体の原価状況が分かるようになる。また、日進量、余吹量、火薬量などから同時に地山状況の変化も判断できるようになる。
【００１９】
【発明の効果】
以上詳説のとおり本発明によれば、計測管理、安定性評価、原価管理、切羽状況観察などの情報を一元化管理するとともに、真に必要なトンネル施工に関わる情報を選択や加工を伴ってモニタ上に表示するようにしたため、コスト削減、工期短縮などの生産性の向上や安全性・品質の向上などを実効的に図り得るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトンネルの情報化施工統合管理システムにおけるモニタ表示画面である。
【図２】そのシステム構成図である。
【図３】トンネル内空変位計測要領図である。
【図４】最終変位予測方法を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１…トンネルの情報化施工統合管理システム、２…施工状況情報表示部、３…切羽映像情報表示部、４…内空変位情報表示部、５…原価管理情報表示部、６…管理ホストコンピュータ、７…トータルステーション
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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