JPH02263106A - バージ積載土量の自動計測設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、バージ積載土の体積即ち量の自動計測設備、
特にバージ（ｂａｒｇｅ　）を運航させながら、バージ
積載土の体積を遠隔自動計測することが可能な設備に関
するものである。

［従来の技術］ 沖合いの人口島建設等大規模な埋立工事には多数の土砂
運搬用バージが動員されて土砂の輸送に当たるが、その
費用の見積や工程など施工管理の上でバージに積載した
土砂量、特に体積の正確な計測把握が重要なポイントと
なる。従来のバージ積載土の量体積の測定手段は、バー
ジ上での熟練者によって積載土の山の数個所の高さの目
測、あるいは計測具による計測を行うこと、及びその計
測値を使ってシンプソン法の積分計算で体積を算出する
ことよりなる。

〈発明が解決しようとする課題〉 従来の手段は、積載土の山の数個所の高さを簡単に計測
するだけであるため、異常値即ちノイズを拾い易くそれ
をシンプソン法により積分して体積を求めると誤差が大
きくなり、正確さを欠き、極めて大雑把な体積しか測定
できないと言う問題点がある。

また、船を停めて計測員がバージ上に乗り移り、計測を
行うことは、計測６４時間が掛かったり、夜間は計測が
困難であったり、さらに計測に危険を伴う等の問題点が
ある。

本発明は、これら従来技術の問題点を解決して遠隔的手
段により安全に、且つ迅速・高精度にバージ積載土量を
自動計測する設備・システムを提供することを目的とす
る。

く課題を解決するための手段〉 図面を参考に説明する。本発明に係るバージ積載土量の
自動計測設備は、所定のバージ航路１に航路幅方向に定
ピッチで上から下へ光波距離計測を行うバージ積載土面
高さ検出ゲート７を設け、少なくとも上記航路１の片側
２点位置に航路１に向い水平に光距離計測を行うバージ
位置検出装置８を設け、上記バージ積載土面高さ検出ゲ
ート７を通過するバージ２のバージ積載±２ａ面全体に
対して、バージ積載土面高さ検出ゲート７及びバージ位
置検出装置８による光波距離計測を選択的に微小時間間
隔で繰り返して行わせる自動制御ユニット１７を設け、
該制御ユニット１７を経て計測されたデータを自動処理
・収録するデータ自動処理・収録手段１２及びデータ自
動処理・収録手段１２から入力されるデータにより座標
計算を行い、且つ多項近似もしくはガウス関数近似の何
れかの計算手法によりバージ積載土量体積計算を行う自
動演算装置１１をそれぞれ設けたものである。

〈作用〉 土砂を積載したバージ２がバージ積載土面高さ検出ゲー
ト７へ近付いて来る間に計測員がそのバージ２の登録番
号を視認し、または通信により確認し、データ自動処理
収録手段１２ヘバージ２の登録番号と計測開始信号をキ
ーボードにより入力する。それ以後は、バージ位置検出
装置８が自動的に刻々、光波距離計測によりバージ２の
進行中の位置を検出し、バージ２がバージ積載土面高さ
検出ゲート７に進入するポイントを検出すると、バージ
積載土面高さ検出ゲート７による光波距離計測が自動的
に開始される。バージ位置検出装置８によってバージ２
の後端がバージ積載土面高さ検出ゲート７を通過したポ
イントが検出されると、バージ積載土面高さ検出ゲート
７とバージ位置検出装置８による計測が自動的に停止し
、バージ積載土量の自動計測設備は待機状態に戻る。

この計測中のバージ積載土量の自動計測設備が計測した
計測信号は、制御ユニット１７がら自動データ処理収録
手段１２へ転送され、バージ−隻分の計測データとして
処理され記憶収録されたのち、そのデータは自動演算装
置１１へ転送される。

自動演算装置１１では、入力されたデータがらバージ積
載土面高さ検出器ポイントの座標計算が実行されたのち
、多項式近似またはガウス関数近似の何れかの計算手法
によりバージ積載±２ａの体積計算が自動実行される。

その結果はＣＲＴ表示装置に表示され、必要な様式によ
りプリントアウトされ、且つフロッピィ−ディスクなど
の記憶装置に保存される。

〈実施例〉 第１図乃至第３図を参考にして第１の実施例を説明する
。第１図に本発明の第１の実施例の全体構成外観を示す
。第２図は第１図のｎ−ｎ断立面図、第３図は第２図の
ｍ−ｍ平面図を示す。１はバージの土量計測場所として
設定した航路、２゜３はそれぞれ航路１上を航行するバ
ージ及び押船、２ａはバージ２上に積載された土砂、４
，４は航路１の両側海上に対称に設けた第１櫓台、５は
一方の第１櫓台４の前方に航路１からやや遠ざけて設け
た第２櫓台、６は対称な第１櫓台４．４上に航路１を跨
いて押船３の航行可能な高さに架けた架橋であって、第
１櫓台４．４と共に門型を形成する。７は架構６及びそ
の水平桁下面側に航路１の幅方向に定ピッチで下向きに
２列に取付けた光波式距離検出器７　ａ−４ａ　、　　
７　ａ−・−７ａの列よりなるバージ積載土面高さ検出
ゲート、７ｂ−７ｂは光波式距離検出器７　ａ−４ａ　
、　　７　ａ−７ａ　ノ列から鉛直下向きに発射された
光波、８，８．８はそれぞれバージ位置検出装置であっ
て、航路１に向って、前記構台４，４．５に昇降調整可
能に取付けた水平な光波式距離検出器８ａを備えている
。９は第１櫓台４の一つに配置した計測室である。

なお、バージ積載土面高さ検出ゲート７とハシ位置検出
装置８，８．８とは上記のように海上に設ける場合のほ
か、航路１に面した岸壁に取付けるなど任意の構成で設
けられてもよい。

第２図及び第３図に示すように光波式距１ｉ１１１検出
器７　ａ−１２，７ａ−４ａはそれぞれ長さ方向の間隔
１ｍ・列方向の列間隔１ｍ程度に千鳥配置となるように
設けるのが好ましい。第２図において実線・破線でそれ
ぞれ示す光波７ｂ、−７ｂ、７ｂ７ｂは手前側・向こう
側のそれぞれ検出器７ａ７　ａ　、　　７　ａ−−４ａ
の列の光波を示している。

第４図は第１図に示したバージ積載土量の自動計測設備
のバージ積載土量自動計測のシステム構成例である。１
０は発電機ユニット、１１は土量の自動演算装置であっ
て、パーソナルコンピータ即ちパソコンよりなる。１２
はパソコンよりなるデータ自動処理・収録手段、１３．
１３は前記自動演算装置１１及びデータ自動処理・収録
手段１２にそれぞれ接続したＣＲＴ表示装置、１４，１
４はキーボード、１５はプリンタであって、これらはい
ずれも前記計測室９の内に設置しである。

１６は航路１の近くに設置されて自動データ処理・収録
手段１２に潮位信号を入力する如く接続した潮位計、１
７，１７．１７は前記発電機ユニット１０及びデータ自
動処理・収録手段１２に接続した計測用の制御ユニット
で、計測室９もしくは構台４，４．５上に設けられてい
る。各制御ユニツ）１７，１７．１７はそれぞれ光源用
電源ユニット１９と制御用マイコン１８とを備え、それ
ぞれバージ積載土面高さ検出ゲート７の光波式距離検出
器７ａ、７ａ、及び昇降駆動装置２０、昇降式接続箱２
１を経てバージ位置検出装置８，８゜８の光波式距離検
出器３ａ、３ａ、３ａに接続されている。

バージ位置検出装置８．８，８は、それぞれ昇降駆動装
置２０により、構台４，４．５の鉛直ガイド（図示略）
沿いに昇降される昇降可動接続箱２１及び一体になった
３つの光波式距離検出器８ａ、８ａ、８ａより構成され
、その検出器の一つは航路１に対し直角に、他の２つは
航路１に対し左右４５度の角度で水平に光波を出すよう
にセットされ、潮位計１６から自動データ処理・収録手
段１２、制御用マイコン１８を経て常時海面上５０〜１
００ｃｍ以内に高さの遠隔調整を行う。制御マイコン１
８には、バージ積載土面高さ検出ゲート７の光波式距離
検出器７ａ、７ａ及びバージ位置検出装置８，８．８の
光波式距離検出器８ａ、８ａ、８ａを例えば１．５秒間
隔で一斉に繰り返し、接続発光させるよう制御を実行さ
せ、且つバージ位置検出装置８がバージ２の先端のバー
ジ積載土面高さ検出ゲート７への進入を検出したポイン
トでバージ積載土面高さ検出ゲート７の光波式距離検出
器７ａ、７ａによる計測を開始させ、検出されたデータ
は遂次にデータ自動処理・収録手段１２ヘデータ転送す
る制御を実行させ、また例えばバージ位置検出装置８が
バージ２のバージ積載土面高さ検出ゲート７の通過を検
出したポイントで上記バージ積載土面高さ検出ゲート７
及びバージ位置検出装置８，８．８の計測を終了させる
制御を実行させる。光波式距ｌ１ＩＩ検出器７ａ、７ａ
、８ａ、８ａ、８ａには測定可能距離５０ｍ級のものを
用いる。

第５図は第４図に示したシステム構成の作動概略フロー
を示す。第５図中左側の管理システムフローは主として
自動演算装置量１１が受持ち、この自動演算装置ｔＬ１
には予め工事に参加するバージの登録番号・船名・行先
工区その他の必要な設定値が入力され記憶させである。

また、中央のデータ処理・収録システムフローはデータ
自動処理・収録手段１２が受持ち、右側のデータ検出シ
ステムフローは上述した制御ユニット１７，１７゜１７
の制御用マイコン１８，１８．１８が受は持つ。

次に作用について説明する。計測室９内で計測員が航路
１に沿って近付いて来るバージ２の登録番号を視認また
は無線連絡等により確め、データ自動処理・収録手段１
２ヘキーボード１４でその登録番号を入力した後、計測
開始信号を入力する。

計測開始の入力信号は制御ユニツ）１７．１７゜１７の
制御用マイコン１８，１８．１８へ転送され、制御用マ
イコン１８．１８．１８の制御でバージ位置検出装置８
，８．８が光波式距離検出器８ａ、８ａ、８ａによる計
測を開始し、バージ位置検出装置８，８．８のうちの中
央光波式距離検出器８ａがバージ２を検出したポイント
でバージ積載土面高さ検出ゲート７の光波式距離検出器
７ａ、７ａによれ計測を自動開始し、光波式距離検出器
７ａ、７ａ及び光波式距離検出器８ａ、３ａ、８ａが検
出したデータを逐一データ自動処理・収録手段１２ヘデ
ータ転送して行き、次いで例えばバージ位置検出装置８
の中央光波式距離検出器８ａがバージ２のバージ積載土
面高さ検出ゲート７通過完了を検出することによりバー
ジ位置検出及びバージ積載土面高さ検出の計測を自動終
了し、初期状態へ戻す。このときバージ位置検出装置８
．８．８の他の光波式距離検出器８ａが検出したデータ
は、バージ２の通過速度、進入角度の測定用データとし
てデータ自動処理・収録手段１２へ転送されている。

データ自動処理・収録用パソコン１２ではハシー隻分の
検出データの入力が終了すると、バージ−要分の計測デ
ータを土量の自動演算装置１１へデータ転送した後、記
憶装置に自動記憶して初期状態へ戻る。

自動演算装置１１では入力したデータからバージ２の速
度・進入各・通過位置の順に計算を実行してバージ２上
の検出ポイントのｘ、ｙ、ｚ座標計算を行ったのち、多
項式近似計算もしくはガウス関数近似計算のいずれかに
よりバージ２の積載土の体積を演算し、ＣＲ７表示装置
１３上に表示し、且つプリントアウトし、フロッピーデ
ィスクに自動記録させて初期状態に戻し、バージ−要分
の土の体積測定を終了する。

その間、データ自動処理・収録手段１２は、初期状態へ
の復帰と共に次に航路１へ近づくバージ２に対し上記同
様の手順による積載出量計測を開始する。

第６図及び第７図はバージ位置検出装置８．８゜８の光
波式距離検出器８ａ、８ａ、８ａ群によるバージ検出デ
ータからバージ２のバージ積載土面高さ検出ゲート７へ
の進入１通過終了、船速、進入角を特定するポイントを
図示している。

第６図ではバージ位置検出装置８，８．８の左から右へ
光波式距離検出器８ａ、８ａ、８ａの光波をＡ、　Ｂ、
　Ｃ−Ｇ、　Ｈ，Ｉと表示し、且つバージ検出点をＡ、
Ｂ、Ｃ・・・・・・・・・のように示している。

通過位置例えばバージ積載土面高さ検出ゲート７へのバ
ージ２の進入は、光波Ｂのバージ２の検出点Ｂによって
キャッチされ、同様に光波Ｉ］の検出点Ｈの消滅でバー
ジ２のバージ積載土論高さ検出ゲート７通過完了がキャ
ッチされる。

また、船速は、第６図中の９個の光波式距離検出量８ａ
がバージ２を検出した順（Ａ、Ｇ、Ｂ。

Ｈ，Ｃ，１，Ｄ、Ｅ、Ｆ）　に第７図の座標（ｘ：時間
、Ｙ：距離）に、検出時間・検出距離をプロットするこ
とによって得られる。さらに進入角（θ）は隣合う検出
距離光波Ｂ、Ｃが共にバージ２船側部を検出していると
き、その２つの検出距離の差から計算できる。

第８図にバージ２がバージ積載土論高さ検出ゲート７を
通過する間に２列の光波式距離検出器７ａ、７ａで検出
した検出ポイントの平面図例を示す。検出ポイントは海
面、バージデツキ面、バージ積載土２ａの山上面を含め
て航路−横断方向において一斉検出され、バージの吃水
線・デツキ面高さ・デツキ面からバージ積載土２ａの山
の各ポイント高さが同時計測され、バージ２の傾斜によ
る計測誤差はまったく含まれなくなる。

第５図の管理システムフロー中で示した多項式近似計算
もしくはガウス関数近似計算では、第８図のような網目
状の多数のポイントの計測値から土砂の落下積み形状を
考慮に入れた多数個の二次曲面・ガウス関数曲面から積
載土面形状に近似した推定関数を求め、数値積分計算に
よらず解析的に体積を求めて行くから、従来の数値積分
計算に生していた誤差累積が解消し含まれなくなる。ま
た、」二記推定する関数は最小二乗法を適用して容積推
定誤差が最小になるように求められるから、ノイズの除
去が容易で精度の高い容積計算が可能ニナル。また、関
数の積分が容易でコンピュータプログラミング化が容易
となる利点がある。なお、例示した光波式距離検出器７
ａ、７ａの２列配備はその全体としての信頼性を高める
配慮によるもので、−列の光波式距離検出器７ａとして
も差し支えない。

第１図乃至第４表並びに第９図及び第１０図は、第５図
の管理システムフローで蓄積されたバーン積載土用体積
データからコンピュータ処理されたアラｉ・プツト例を
示しており、第１表は搬入土量日報、第２表は船別の土
量集計表、第３表及び第４表（ｄ）は工区別搬入土量実
績表、第９図及び第１０図は工区別搬入土量実績グラフ
であり、何れも施工管理上の効率を高める的確な情報と
して迅速に提供することが可能でなる。

第１１図乃至第１３図を参考にして第２の実施例を説明
する。航路１の片側にのみ第１櫓台４及び第２櫓台５を
設け、バージ位検出装置８，８を航路１の片側三箇所に
設置し、第１櫓台４上のハシ積載土面高さ検出ゲート７
をカンチレバー型架橋とし、二列の光波式距離検出器７
ａ、７ａのカンチレバー先端側を配置として航路１の水
面近くで定間隔となる傾斜光波とする如く構成した場合
を示している。この場合は航路１の右側が開放水面とな
るので操船が容易になる。また、航路１に面した岸壁に
の設置する場合に好適である。

第１４図乃至第１６図は第３の実施例である。

航路１の両側に対称にカンチレバー型架構を配置し、中
央部を水面近くで定ピッチとなる１頃斜光波とし、左右
にバージ位置検出装置８．８．８を備えた場合を示す。

この場合は軽量の架構で広い航路幅を確保し易い利点が
ある。

〈発明の効果〉 本発明は、以」−説明したように構成されているため、 （イ）光／ｌｔ式距離検出器７ａ、７ａを備えたバージ
積載土面高さ検出ゲート７とバージ位置検出装置８を航
路Ｉ沿いに設置し、高さ・距離を光波で遠隔・自動検出
可能となり、バージ２を低速で通過中にすべての計測を
行えるようになり、従来のようにバージ２の停止、計測
員の乗船、計測作業がなくなり、夜間の計測にも支障が
なくなり、計測員はバージ２を識別し、登録番号と計測
開始のインプットをするだけで良くなり、それによって
計測時間の短縮・省力化・８１測作業の安全性向上を可
能とした。

（ロ）計測から積載土量演算までを連続し自動化すると
共に計測に光波式距離計を用い、バージ積載土面高さを
網目状に多点計測し、積載土体積計算を多項式近似計算
もしくはガウス関数近似計算の何れかにより実行させる
ものとした手法により、計測の精度・演算値の精度の両
者を従来に比し、飛躍的に高める効果を挙げる。また、
コンビニ夕によるオンライン処理により正確な管理デー
タを迅速に作成し得るようになり、土量バージの管理並
びに埋立工事の施工管理の効率を高める効果があり、有
益である。

第　　１ 表 第　　２ 表

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の第１の実施例を示すもので
、第１図は設備構成全体を示す斜視図、第２図は第１図
のｎ−ｍ線に沿う正面図、第３図は第２図のｍ−ｍ線に
沿う平面図である。第４図は第１図乃至第３図の構成下
で示す本発明によるバージ積載土量自動計測のシステム
構成図、第５図は第４図中で実行するシステムの概略フ
ロー図、第６図はバージ位置検出装置によるバージ検出
ポイントの説明図、第７図は第６図の検出値からバージ
の移動速度を検出するプロット図、第８図は積載土面高
さ検出ゲートを通過し計測されたバージの積載土の山上
の計測ポイントの平面図の一例、第９図及び第１０図は
演算され蓄積したデータからコンピュータ加工した二つ
のアウトプット例である。第１０図乃至第１２図及び第
１３図乃至第１５図は夫々第１図乃至第３図に対応する
第２実施例及び第３実施例を示ず図である。 １　　　航路 ２　　　バージ 第　　３ 表 第　　４　　表 土砂 押船 第１櫓台 第２櫓台 架構 バージ積載土面高さ検出ゲート バージ積載土面高さ用光波式距離 検出器 光波 バージ位置検出装置 バージ位置用光波式距離検出器 計測室 発電機ユニット 土量自動演算装置 データ自動処理・収録手段 ＣＲ７表示装置 キーボード プリンタ 潮位計 制御ユニット 埋入 制御用マイコン 電源ユニット 昇降駆動装置 昇降式接続箱 願　人　　エムイーシーエンジニア リングザービス株式会社 古　　　１）　　剛　　　啓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ［１］所定のバージ航路（１）に航路幅方向に定ピッチ
   で上から下へ光波距離計測を行うバージ積載土面高さ検
   出ゲート（７）を設け、少なくとも上記航路（１）の片
   側２点位置に航路（１）に向い水平に光距離計測を行う
   バージ位置検出装置（８）を設け、上記バージ積載土面
   高さ検出ゲート（７）を通過するバージ（２）のバージ
   積載土（２ａ）面全体に対して、バージ積載土面高さ検
   出ゲート（７）及びバージ位置検出装置（８）による光
   波距離計測を選択的に微小時間間隔で繰り返し、行わせ
   る自動制御ユニット（１７）を設け、該制御ユニット（
   １７）を経て計測されたデータを自動処理・収録するデ
   ータ自動処理・収録手段（１２）及びデータ自動処理・
   収録（１２）から入力されるデータにより座標計算を行
   い、且つ多項近似もしくはガウス関数近似の何れかの計
   算手法によりバージ積載土量体積計算を行う自動演算装
   置（１１）をそれぞれ設けてなるバージ積載土量の自動
   計測設備。