JPH07168985A

JPH07168985A - 接近警報システム

Info

Publication number: JPH07168985A
Application number: JP5342573A
Authority: JP
Inventors: Akira Ikehata; 彬池畑; Yusuke Makita; 雄介牧田; Shoichi Takeda; 唱一竹田; Yoshiharu Noguchi; 義晴野口
Original assignee: Hazama Gumi Ltd; MK Seiko Co Ltd
Current assignee: MK Seiko Co Ltd; Hazama Ando Corp
Priority date: 1993-12-13
Filing date: 1993-12-13
Publication date: 1995-07-04

Abstract

(57)【要約】【目的】工事現場等の共通のフィールド内で作業機と
作業者が所定範囲内に接近したのを自動検知して警報を
出力し、作業機のオペレータもしくは作業者に注意を促
すようにして接触事故等を未然に防ぐことができる接近
警報システムを提案する。【構成】作業者もしくは作業機の一方には、所定の出
力レベルで長波または中波の周波数帯の信号を無線出力
する発信手段を備え、他方の作業機もしくは作業者で
は、前記発信手段と誘導的な結合関係を有し前記信号を
受信する手段を備えて、該受信手段で受信した信号の強
度が所定の基準強度を上回るものであれば警報を出力す
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、工事現場等の共通の
フィールド内で作業する作業機と作業者とが所定範囲内
に接近したのを検知して警報出力し、事故防止に利する
接近警報システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】土木・建設等の工事現場では、掘削機等
の作業機が使用されるエリアに作業者が入って作業する
ことがあり、作業者が作業機の動作範囲に進入して事故
を起こす危険があった。こうした危険に対し、監視員を
おきモニタカメラ等を用いて監視させたり、作業機のオ
ペレータや作業者にトランシーバを装着させて連絡をと
り合うようにして対策することが考えられていたが、い
ずれも人の注意力にたよるもので確実な事故防止の手段
がなかった。特にこのような現場では、作業機・資材・
盛土などがあって見通しが悪く、視覚的に監視すること
が困難なケースが多いのが実情であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】したがってこの発明
は、作業機と作業者が所定範囲内に接近したのを自動検
知して警報を出力し、作業機のオペレータもしくは作業
者に注意を促すようにして事故を未然に防ぐことができ
る接近警報システムを提案するものである。

【０００４】なお、上記接近警報システムの実現には物
体の接近すなわち物体間の距離を検出する手段を必要と
し、特に接近距離２〜２０ｍ程度の範囲で距離を的確に
検出する手段を必要とする。ところで、従来から距離検
出手段としては超音波等を用いたものが知られている
が、前記のような範囲で障害物による影響を受けたり方
向性をもつことなしに手軽に距離検出できるものが見当
らなかった。よって、この発明では特に、２〜２０ｍ程
度のレンジ（実用的には５〜１０ｍの範囲）で検出対象
物の接近を的確に検出できる接近警報システムを提供す
ることを課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、工事現場等
の共通のフィールド内で作業する第１の作業体と第２の
作業体とが所定範囲内に接近したのを検知して警報出力
する接近警報システムであって、前記第１の作業体には
略一定の出力レベルで長波または中波の周波数帯の信号
を無線出力する送信手段を設け、前記第２の作業体に
は、警報出力手段と、前記送信手段と誘導的な結合関係
を有し前記信号を受信する手段と、該受信手段で受信し
た信号の強度が所定の基準強度を上回るものであれば前
記警報出力手段より警報を出力するよう制御する手段と
を設けたことにより、上記課題の解決をはかったもので
ある。

【０００６】なお、第１の作業体は建設機械等の作業機
であっても作業者であってもよく、同様に第２の作業体
は作業者であっても作業機であってもよい。

【０００７】また、前記信号は第１の作業体に略水平に
設けられ信号の波長よりはるかに寸法の小さなループア
ンテナより出力すれば良い。

【０００８】第２の作業体には受信した信号の強度が所
定の基準強度を上回るとき前記信号とは異なる周波数の
第２の信号を出力する手段を設け、第１の作業体には、
警報出力手段と、前記第２の信号を受信する手段と、前
記第２の信号に基づいて警報を出力する手段とを設ける
ことが望ましい。

【０００９】

【作用】第１の作業体における送信手段より無線出力さ
れた信号は、第２の作業体にあって前記送信手段と誘導
的に結合する受信手段において受信され、ここでは信号
として主に誘導波が授受されることになる。この信号
は、長波または中波の周波数帯（３０ＫＨｚ〜３ＭＨ
ｚ）にあって、その波長（１００ｍ以上）よりはるかに
短い送信地点から２０ｍ以内程度の近距離においては急
激な減衰特性を示す。このため、途中に種々の障害物が
存在して信号の反射等の影響を受けたとしても顕著な減
衰特性を変化させる程に大きくはならず、第２の作業体
において前記信号の強度を検出して減衰の程度を確認す
ることにより、第１の移動体からの距離が少ない誤差で
検出でき、確実に接近を検知して警報を出力することが
できる。また、長波または中波の周波数帯の信号を使用
するので、作業機・資材・盛土などの障害物があっても
その波長に対して問題にならない程に小さいから、確実
に第２の移動体において受信することができる。

【００１０】前記信号を略水平に設けられたループアン
テナより出力することにより、アンテナを中心として放
射方向へループと直交した磁界が形成されて、いずれの
方向に対する接近であっても方向性なく検出できる。ま
た、ループアンテナの寸法は信号の波長よりはるかに小
さいから、アンテナからの電磁波の出力がきわめて小さ
く抑えられ、周囲への電磁波による障害を及ぼす危険が
ない。

【００１１】なお、第２の作業体で基準強度を上回る強
度の信号を受信したとき前記信号とは異なる周波数の第
２の信号を出力し、第１の作業体ではこの第２の信号を
受信して警報を出力するので、双方の作業体で接近を知
ることができて安全性を一層高めることができる。な
お、第２の信号は無線通信できるものであればどのよう
な信号でも良く、２０ｍ以内程度の範囲であればＦＭバ
ンド等の高周波でも電波法の規制を受けることなく使用
できる。

【００１２】

【実施例】以下その実施例について図面を基に説明す
る。

【００１３】図１はこの発明の使用例を示す説明図で、
作業機たる移動式掘削機Ａと同じ工事現場で作業を行う
作業者Ｂとの間の事故防止をはかった例を示している。
掘削機Ａには、天井部の水平面に送受信ユニット１が固
定され、またオペレータ室には警報ユニット２が備えら
れており、この送受信ユニット１および警報ユニット２
を含めて親機と呼ぶことにする。また作業機Ａのオペレ
ータＣはトランシーバ３を携帯している。作業者Ｂは前
記親機と信号を授受する子機４をベルト等により腰に取
り付けている。

【００１４】図２は図１のように使用される接近警報シ
ステムの構成を説明するブロック図である。

【００１５】送受信ユニット１は、ループアンテナ５を
介して長波または中波の周波数帯（好ましくは５００Ｋ
Ｈｚ以下）の変調信号Ｌを出力する送信部６と、公知の
ホイップアンテナ７を介してＦＭバンド（例えば６０Ｍ
Ｈｚ）の第２の変調信号Ｅを受信する受信部８と、検出
すべき接近距離を設定する手段９を含む入力部１０と、
マイクロコンピュータを有し所定のタイミングで送信部
６より入力部１０で設定された接近距離に応じた前記変
調信号Ｌを出力させ、これに対し受信部８において前記
第２の変調信号Ｅを受信すると、警報ユニット２におい
て警報を出力させるように制御する制御部１４とを備え
ている。距離設定手段９では検出すべき接近距離を５〜
１０ｍの範囲で設定することが可能で、送信部６ではこ
の設定距離に応じた出力レベルの変調信号Ｌを出力す
る。

【００１６】ループアンテナ５はユニット１内に水平に
配置され、ユニット１が掘削機Ａに対し水平に固定され
るから、ループアンテナ５は常に略水平に保持されるこ
ととなり、所定周波数の電流を流すことによりアンテナ
５を中心として放射方向へループと直交した磁界が周期
的に形成され、掘削機Ａの前後左右へくまなく変調信号
Ｌ（主に誘導波）を出力することができる。また、ルー
プアンテナ５は、導線を直径２０〜３０ｃｍ程度の円形
に１〜３巻したものであり、これに対して使用する周波
数が例えば５００ＫＨｚであれば波長が６００ｍとなっ
て、波長に対してアンテナの寸法がはるかに小さいため
電磁波はほとんど出力されない。

【００１７】なお、変調信号Ｌは５００ＫＨｚ以下が望
ましい、その理由は次の通りである。この種のシステム
は免許等を要することなく誰でも手軽に使用できること
が必要であり、このため電波法による規制を受けること
なく使用できなければならない。また、変調信号Ｌは上
記の通り急激な減衰を示すため、１０ｍ以上の接近距離
を正確に検出するにはある程度の高い出力で送信しなけ
ればならない。電波法施行規則では、周波数帯に応じて
発生する電界強度が制限されており、その電界強度の測
定方法によれば周波数が低くなれば相対的に許容される
出力レベルが高くなる。そして、変調信号を５００ＫＨ
ｚ以下にすれば、電波法の規制を受けることなく、１０
ｍ以上の接近距離をほぼ安定して検出可能な変調信号を
出力できることが試験の結果として得られた。

【００１８】警報ユニット２は、スピーカ１１およびラ
ンプ１２により警報出力する出力部１３を備えており、
制御部１４からの出力命令に応じて音声出力およびラン
プ点滅による警報を出力させる。

【００１９】トランシーバ３は、共通のフィールド内で
作業する作業者Ｂとの通話用に備えられ、周囲の騒音を
考慮して公知の骨伝導マイクを内蔵したイヤホン１５に
より通話が可能となっている。

【００２０】子機４は、フェライト芯のコイルからなる
誘導アンテナ１６を介して送信部６からの変調信号Ｌを
受信する受信部１７と、公知のホイップアンテナ１８を
介して高周波による第２の変調信号Ｅを送信する送信部
１９と、前記トランシーバ３との通話を可能にするトラ
ンシーバ部２０と、警報音を発生する出力部２１と、前
記イヤホン１５と同様に骨伝動マイクを内蔵しトランシ
ーバー部２０を介した通話と出力部からの警報音の出力
とを行うイヤホン２２と、受信部１７において受信した
変調信号の強度を検出し、この検出強度が所定の基準強
度以上であれば、出力部２１を介してイヤホン２２より
警報出力させると共に、送信部１９より高周波信号Ｅを
出力させるように制御する制御部２４とを備えている。

【００２１】誘導アンテナ１６は、水平に設置されるル
ープアンテナ５からの誘導信号を効率良く受けるため、
図３に示すように略垂直に設置することが必要であり、
このため子機４を装着した作業者が起立した姿勢でアン
テナ１６が垂直に位置するよう子機４に組み込み、また
子機４は作業者が座ったりしゃがんだりしてもアンテナ
１６の方向が比較的変化しない個所として作業者の腰部
に取り付けることにしている。

【００２２】出力部２１では、上記のように変調信号Ｌ
が所定の基準強度以上であれば警報出力するが、警報出
力中にトランシーバ部２０を介して通話が行われると、
警報の出力レベルを低減させて通話の支障にならぬよう
切り換え操作する機能を備えている。

【００２３】次に、上記のように構成されるシステムの
動作について図３および図４を用いて説明する。

【００２４】作業機Ａに設けられるループアンテナ５に
は、制御部１４で与える所定のタイミングで周期的（１
〜５回／秒）に一定時間（５〜１０ミリ秒）づつ、中波
または長波の周波数帯にある所定周波数（好ましくは５
００ＫＨｚ以下）の電流を流し、これに伴い変調信号Ｌ
が間欠出力される。また、この変調信号Ｌは、距離設定
手段９で設定可能な接近距離Ｘ₁・Ｘ₂に応じた出力レベ
ルＰ₁・Ｐ₂で出力される。

【００２５】出力された変調信号は、ループアンテナ５
が信号波長よりはるかに小さな寸法であることから、電
磁波の出力がほとんどなく、主にアンテナへの通電によ
って生じる磁界信号（誘導波）として出力されることに
なる。これらの信号は図４に示すようにアンテナ５から
の距離の２乗または３乗に略反比例して急速に減衰し、
ノイズしゃへい等が施されない実際のフィールドにおい
てはその出力レベルによっても異なるがアンテナ５から
５０〜１００ｍも離れると正確に測定できない程に微弱
なものになる。

【００２６】作業者Ｂが携帯する受送信装置４では、図
３に示すようにループアンテナ５と誘導的に結合する誘
導アンテナ１６において前記変調信号（主に誘導波）を
誘起電圧に代えて受信する。受信部１７では受信した信
号を増幅器やバンドパスフィルター等により処理して制
御部２４へ送り、制御部２４ではこの信号の強度Ｙ₁・
Ｙ₂（電界強度）と比較する基準強度Ｙｓと比較する。
なお、図４において強度曲線Ｙ₁は前記出力レベルＰ₁で
出力された信号の距離に応じた減衰特性を示し、同じく
強度曲線Ｙ₂は出力レベルＰ₂のときの減衰特性を示して
いる。

【００２７】受信強度Ｙ₁・Ｙ₂が基準強度Ｙｓ以上であ
れば、作業者Ｂが作業機Ａで設定された接近距離Ｘ₁・
Ｘ₂以内に接近したと判断して、出力部２１を介してイ
ヤホン２２より警報音を出力させ、作業者Ｂに注意を促
す。また同時に、送信部１９より第２の変調信号Ｅを出
力して作業者Ｂの接近を作業機Ａ側へ通報する。

【００２８】出力部２１からの警報出力は、受信強度Ｙ
₁・Ｙ₂が基準強度Ｙｓを下回るまで継続される。なお、
警報出力中にトランシーバ３からの呼出もしくはイヤホ
ン２２に内蔵のマイクにおける音声入力（所定レベル以
上の信号入力）があり、これをトランシーバ部２０で検
出すると、出力部２１では警報音の出力を下げて、トラ
ンシーバ部２０によるオペレータＣとの通話を可能にす
る。なお通話が一定時間以上途切れ、かつ受信強度Ｙ₁
・Ｙ₂がなおも基準強度Ｙｓ以上であれば、再び警報音
を通常レベルで出力する。

【００２９】作業機Ａの受信部８において送信部１９か
らの第２の変調信号Ｅを受信すると、制御部１４では出
力部１３を介してスピーカ１１より警報音を出力すると
共に、ランプ１２を点滅させる警報出力をして、オペレ
ータＣに作業者Ｂの接近を知らせる。ここで、オペレー
タＣと作業者Ｂとは、トランシーバ３およびトランシー
バ部２０を使用してお互いに注意や支持を交わすことが
できる。

【００３０】図５は他の実施例の構成を説明するブロッ
ク図で、最も簡略化された構成例の一つを示すものであ
る。ここでは、作業者Ｂが送信装置３１を携帯して作業
者側から変調信号Ｌを出力し、作業機Ａ側に受信装置３
２を設けて変調信号Ｌを受信するようにしている。通
常、作業者Ｂは近くで作業機Ａが作業していれば音など
で容易に認知できるが、作業機Ａ側で作業者Ｂの接近を
認知することは必ずしも容易ではない。よって、作業機
ＡのオペレータＣが作業者Ｂの接近を素早く認知できる
点を必要最小限の課題としてシステムの簡略化をはかっ
たものである。

【００３１】送信装置３１は、ループアンテナ３３を介
して変調信号Ｌを出力する送信部３４と、送信部３４か
らの送信タイミングを与える制御部３５とを備え、前記
実施例と同様に変調信号Ｌを間欠出力する。なお、送信
装置３１は携帯式のバッテリー駆動となるため、連続使
用時間を確保するために前述の実施例より出力周期を低
く出力時間を短くする必要がある。

【００３２】受信装置３２は、誘導アンテナ３６を介し
て変調信号Ｌを受信する受信部３７と、検出すべき接近
距離を設定する手段３８を含む入力部３９と、スピーカ
４０およびランプ４１により作業者Ｂの接近を報知する
出力部４２と、受信部３７で受信した変調信号Ｌの強度
Ｙと入力部３９で設定される接近距離Ｘ₁・Ｘ₂に応じた
基準強度Ｙｓ₁・Ｙｓ₂とを比較し、受信強度が基準強度
以上であれば出力部４２より警報出力するように制御す
る制御部４３とを備えている。図６は距離に応じた受信
強度Ｙの特性を示すものである。

【００３３】この実施例によれば、送信装置３１では常
に一定の出力レベルの変調信号を出力し、受信装置３２
で受信した変調信号の強度に応じて接近距離を検知して
警報出力するもので、簡単な構成で作業者の接近を認知
することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明した通り、第１の作業体が第２
の作業体に対し所定範囲内に接近したのを自動検知して
警報を出力するので、接触事故等を未然に防ぐことがで
きる。特に、障害物による影響を受けたり方向性をもつ
ことなしに２〜２０ｍ程度の範で接近を的確に検出でき
るので、工事現場における作業機と作業者との接触事故
防止にきわめて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の使用例を示す説明図である。

【図２】図１の接近警報システムの構成を説明するブロ
ック図である。

【図３】図２の実施例システムの要部説明図である。

【図４】図２の実施例システムにおける受信強度の特性
図である。

【図５】他の実施例の構成を説明するブロック図であ
る。

【図６】図５の実施例システムにおける受信強度の特性
図である。

【符号の説明】

１送受信ユニット２警報ユニット４子機５，３３ループアンテナ６，３４第１の作業体の送信手段たる送信部８第２の信号の受信手段たる受信部１３第１の作業体の警報出力手段たる出力部１７，３７第２の作業体の受信手段たる受信部１９第２の作業体の送信手段たる送信部２１，４２第２の作業体の警報出力手段たる出力部２４，４３第２の作業体の制御手段たる制御部Ａ第１もしくは第２の作業体たる作業機Ｂ第１もしくは第２の作業体たる作業者Ｅ第２の変調信号Ｌ変調信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹田唱一長野県更埴市大字雨宮1825番地エムケー精工株式会社内 (72)発明者野口義晴長野県更埴市大字雨宮1825番地エムケー精工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工事現場等の共通のフィールド内で作業
する第１の作業体と第２の作業体とが所定範囲内に接近
したのを検知して警報出力する接近警報システムであっ
て、前記第１の作業体には所定の出力レベルで長波また
は中波の周波数帯の信号を無線出力する送信手段を設
け、前記第２の作業体には、警報出力手段と、前記送信
手段と誘導的な結合関係を有し前記信号を受信する手段
と、該受信手段で受信した信号の強度が所定の基準強度
を上回るものであれば前記警報出力手段より警報を出力
するよう制御する手段とを設けたことを特徴とする接近
警報システム。
【請求項２】請求項１記載の接近警報システムにおい
て、第１の作業体は建設機械等の作業機、第２の作業体
は作業者であることを特徴とする接近警報システム。
【請求項３】請求項１記載の接近警報システムにおい
て、第１の作業体は作業者、第２の作業体は建設機械等
の作業機であることを特徴とする接近警報システム。
【請求項４】請求項１記載の接近警報システムにおい
て、前記信号は第１の作業体に略水平に設けられ信号の
波長よりはるかに寸法の小さなループアンテナより出力
されることを特徴とする接近警報システム。
【請求項５】請求項１記載の接近警報システムにおい
て、第２の作業体には受信した信号の強度が所定の基準
強度を上回るとき前記信号とは異なる周波数の第２の信
号を出力する手段を設け、第１の作業体には、警報出力
手段と、前記第２の信号を受信する手段と、前記第２の
信号に基づいて警報を出力する手段とを設けたことを特
徴とする接近警報システム。