JPH07311887A - 接近検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 互いの距離が接近している同士、例えば建設
機器と作業者の接近状況などを簡単な構成で検知できる
接近検知装置を提供すること。 【構成】 建設機器の側から、変調信号の周波数が異な
り、かつ周波数が異なる変調信号ごとに出力レベルが異
なる複数の送信パルス信号を、所定の周期で繰り返して
アンテナＡ１から送信する。作業者の側では、送信パル
ス信号を受信し、受信された送信パルス信号の変調信号
の周波数から、複数の送信パルス信号のうちどの出力レ
ベルのものを受信したかを判定し、送信装置の接近を検
知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、互いの距離が接近して
いる同士、例えば建設機械と作業者などの接近状況を検
知できる接近検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、建設現場の作業に従事する作業者
が高齢化している。また、作業に未熟な作業者も増加し
ている。それに伴い、重量のある大型の建設機器、例え
ば建設機械や建設車両と作業者の接触による死傷事故が
増加傾向にある。このように無意識のうちに建設機器に
作業者が接触する死傷事故をなくすために、建設機器と
作業者の接近状況を検知し、両者がある距離以内に接近
した場合に警報を発生し、作業者に対し危険を知らせる
一方、究極時には機器の動作を停止させる方法の実現が
求められている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような方法を実現
するために、電波や音波などの送信信号を送信する送信
装置と受信装置を建設機器に搭載し、建設機器の側から
送信信号を作業者に向けて送信し、作業者からの反射波
を受信し、その往復に要した時間から建設機器と作業者
の距離を検知する方法がある。しかし、この方法は、建
設機器と作業者の距離が近い場合、送信信号を送信して
から反射波を受信するまでの時間が短く、両者の距離の
測定が困難である。

【０００４】また、何かの手段で接近が検知できた場
合、建設機器周辺の作業者に識別コードを付与し、時分
割通信などの技術を利用して特定の作業者に対し警報を
発する方法も考えられる。例えば、建設機器が移動する
方向など、危険な作業領域にいる作業者に対し、建設機
器の側から個別に警報を発する方法である。しかし、こ
の方法は、作業者の全員に識別コードを付与し、作業者
に個別に警報を発する方式であるためシステムが複雑に
なり、実用的な方法とは言えない。

【０００５】本発明は、上記した欠点を解決するもの
で、互いの距離が接近している同士、例えば建設機器と
不特定多数の作業者の接近状況などを認識し、なお簡単
な機器の構成で検知できる接近検知装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の接近検知装置
は、変調信号の周波数が異なり、かつ周波数が異なる変
調信号ごとに出力レベルが異なる複数の送信パルス信号
を、所定の周期で繰り返し送信する送信装置と、前記繰
り返し送信される複数の送信パルス信号を受信する受信
装置と、この受信装置で受信された前記送信パルス信号
の変調信号の周波数を検出する検出手段と、この検出手
段で検出された変調信号の周波数から、前記出力レベル
が異なる複数の送信パルス信号の受信レベルを判定し、
前記送信装置と前記受信装置の接近の度合を検知する装
置を具備している。

【０００７】

【作用】上記した構成によれば、建設機器などに搭載さ
れた送信装置即ち親局から、出力レベルが異なり、かつ
変調信号の周波数が異なる複数の送信パルス信号を、例
えば一定の周期で繰り返し送信している。そして、この
送信パルス信号は、発信装置から離れている作業者即ち
子局で受信される。

【０００８】したがって、子局で受信される送信パルス
信号の数は、親局からの距離に応じて変化する。例え
ば、親局の近くでは、信号レベルの低下が小さいので、
すべての送信パルス信号が受信される。しかし、距離が
遠くなるにしたがって、信号レベルの低下が大きくな
り、受信できる送信パルス信号の数が減少する。このよ
うに、子局で受信されるパルス信号の数が親局からの距
離によって変化する関係を利用して、親局との接近状況
を検出する。

【０００９】そして、親局と子局がある距離範囲内に近
付いたことを子局が検知した場合に、警報を発するなど
して危険を知らせる。なお、送信パルス信号のうち、ど
のレベルのパルス信号が受信されているかは、受信信号
を検波し変調信号の周波数を判別することにより予め定
められた出力レベルと変調周波数との関係を識別してい
る。このため、受信された送信パルス信号の出力レベル
と受信強度の距離における変化を確実に判別できる。

【００１０】上記した構成によれば、子局は、親局から
送られる送信パルス信号を受信する機能を持つだけで、
送信する機能を持っていない。このため、子局の数が多
くなってもシステムの構成は複雑にならない。信号をパ
ルスとすることと、変調周波数によりパルスを識別する
ことによりＳ／Ｎの改善を図ると同時に、また、電力消
費も小さく小型、軽量にできる。

【００１１】なお、親局から繰り返し送られる送信パル
ス信号に対し、子局で受信したパターンを、コンピュー
タなどを利用してある期間に亘って分析する構成にする
こともできる。この場合、作業者の過去の行動などをも
とに将来の行動を予測することができ、適確な警報を適
宜発生できる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照して説明する。

【００１３】本発明の実施例では、建設機器などの側
に、図１に示されるような構成の送信装置、即ち親局が
搭載される。一方、作業者は、図２に示されるような構
成の受信装置、即ち子局を携帯している。

【００１４】ここで、建設機器などの側に搭載される親
局の構成について、図１を参照して説明する。

【００１５】１１は変調信号発生器で、例えば８００Ｈ
ｚから１２００Ｈｚまで１００Ｈｚの周波数間隔を持つ
５個の変調信号ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５を発生し
ている。変調信号発生器１１は送信制御コンピュータ１
２で予め定められた送信レベルと変調信号の関係におい
て制御され、５個の変調信号ｆ１〜ｆ５のうちその１つ
が順に選択され増幅器１３に送られる。例えば最初の１
００ミリ秒の間は変調信号ｆ１が選択され増幅器１３に
送られる。次の１００ｍ秒の間は変調信号ｆ２が選択さ
れ増幅器１３に送られる。このようにして、変調信号ｆ
５までが順に選択され増幅器１３に送られる。そして、
５個目の変調信号ｆ５が増幅器１３に送られた後、ふた
たび変調信号ｆ１〜ｆ５が順に選択され増幅器１３に送
られる。したがって、変調信号発生器１１からは、変調
信号ｆ１〜ｆ５が０．５秒の周期で繰り返し生成され、
増幅器１３に送られる。なお、増幅器１３で増幅された
変調信号ｆ１〜ｆ５は変調器１４に加えられる。

【００１６】変調器１４には、水晶発振器１５が発生し
逓倍器１６で逓倍された信号は変調器１４において、変
調信号ｆ１〜ｆ５により変調され終段増幅器１７に加え
られる。同時に終段増幅器１７の動作は制御コンピュー
タ１２で予め定められた出力レベルに制御され、変調さ
れた信号を増幅している。この増幅の際、変調信号ｆ１
〜ｆ５は、パルス信号として、同時に、変調信号ｆ１〜
ｆ５ごとに出力レベルが順に小さくなるように制御され
る。なお、変調信号ｆ１〜ｆ５は、それぞれパルス幅が
１０ミリ秒で、互いの時間間隔が１００ミリ秒の５個の
パルス信号に変換され、このような５個のパルス信号が
０．５秒の周期で生成される。そして、終段増幅器１７
で生成されたパルス信号は、送信パルス信号として送信
アンテナＡ１から送信される。

【００１７】なお、親局から送信された電波は、建設機
器の周辺で作業する作業者が携帯する受信機、即ち子局
で受信される。ここで、子局の構成について図２を参照
して説明する。

【００１８】親局から送信された電波は子局の受信アン
テナＡ２で受信される。受信アンテナＡ２で受信された
信号は高周波増幅器２１で増幅され、周波数変換器２２
に供給される。周波数変換器２２には、水晶発振器２３
から局発信号が加えられており、受信された信号は中間
周波数に変換される。中間周波数に変換された受信信号
は中間周波増幅器２４で増幅され対数検波器２５で検波
される。検波された信号は変調信号検出器２６およびレ
ベル検出器２７に加えられる。そして、変調信号検出器
２６では、受信された送信パルス信号から変調信号が検
出される。同時に、レベル検出器２７では受信信号の信
号レベルが検出される。

【００１９】ところで、親局から送信された送信パルス
信号が子局で受信される場合、受信信号レベルは、図３
に示すように親局と子局間の距離の２乗に反比例する。
図３の横軸は距離（Ｒ）、縦軸は信号レベル（Ｅ）であ
る。しかし、受信信号を対数検波器を用いて検波するこ
とにより、受信信号の信号レベルと距離は図４に示すよ
うに比例関係になる。図４で、横軸は距離（Ｒ）、また
縦軸は信号レベル（Ｅ）である。

【００２０】ここで、変調信号ｆ１に対応する受信パル
スをＰ１とし、その他の変調信号ｆ２〜ｆ５に対応する
受信パルスをそれぞれＰ２〜Ｐ５とする。このとき、受
信パルスＰ１〜Ｐ５の信号レベルは、送信パルス信号の
出力の低下に対応して、Ｐ１からＰ５の順に小さくな
る。この関係を図５に示す。図５は、縦軸が受信パルス
の信号レベルＶD 、そして横軸が距離Ｒである。

【００２１】ところで、図６で示すように原点Ｏに親局
が位置し、その周辺に３個の子局Ａ、Ｂ、Ｃがあり、子
局Ａが親局に一番近く、子局Ｃが一番遠いものとする。
そして、原点Ｏにある親局から子局Ａ、Ｂ、Ｃまでの距
離Ｒを横軸に取り、受信パルスの信号レベルＶD を縦軸
に取ると、子局Ａ、Ｂ、Ｃにおける信号レベルＶD は、
図７のようになる。

【００２２】子局Ａは親局に近いために、例えば５個の
パルスＰ１〜Ｐ５が検出される。また子局Ｂでは４個の
パルスＰ１〜Ｐ４が、また子局Ｃでは２個のパルスＰ
１、Ｐ２が検出される。なお、各パルスＰ１〜Ｐ５は１
００ミリ秒間隔であるため、縦軸に信号レベルＶD を、
また横軸に時間Ｔを取ると、子局Ａでは図８のように１
００ミリ秒間隔でパルスＰ１〜Ｐ５が検出される。ま
た、子局Ｃで検出される受信パルスは図９のようにな
る。なお、Ｐ１〜Ｐ５のどのパルスが検出されたかは、
変調信号検出器２６で検出された変調信号の周波数をも
とに判別される。

【００２３】上記したように、子局が親局に近くなると
全てのパルスＰ１〜Ｐ５が検出され、また親局から遠ざ
かるにつれて検出されるパルスの数は少なくなる。この
ように親局からの距離に応じて子局で検出されるパルス
の数が変化する。

【００２４】したがって、変調信号検出装置２６で検出
される変調信号の周波数によって、５個のパルスＰ１〜
Ｐ５のうちどのパルスが検出されたかが判定され、その
判定結果が受信レベルと共に受信制御コンピュータ２８
に送られ、予め定められた送信出力レベルに伴う受信レ
ベルの距離における変化を、実験データをも加味したコ
ンピュータのアルゴリズムによって信号処理が行われ接
近状況が判断される。その結果、親局と子局が接近し危
険と判断されると警報装置２９を動作させ例えば警報音
を発生する。

【００２５】なお警報音を発生する場合、例えば全ての
パルスＰ１〜Ｐ５が検出される状態になった際に、子局
と親局が接近したと判断して発生するようにしてもよ
く、また、受信信号レベルが高い例えばＰ１〜Ｐ３の３
個のパルスが検出された際に一応の警報音を発し、その
後、Ｐ１〜Ｐ５の５個のパルスが検出された際に、至近
距離に接近したものと判断して高い警報音を発生し危険
を知らせるようにしてもよい。

【００２６】いずれにしても、これらの接近の判断基準
は、予め定められた送信出力レベルと受信レベルの距離
における変化に依存する。

【００２７】ところで、親局からは複数の送信パルス信
号を１つのグループとして、これをある周期で繰り返し
送信している。したがって、子局の側で、受信されるパ
ルス数の変化をある期間に亘って収集し、この変化を、
制御コンピュータ２８などに搭載したソフトウェアのア
ルゴリズムによって分析するようにすることもできる。
このように受信パルス数の変化を分析すれば、親局と子
局の接近状況をより正確に判断できる。また、将来の位
置関係などを予測し、危険な状況を事前に判断すること
もできる。

【００２８】例えば、建設機器と作業者が接触する恐れ
のある受信パルスの時間変化を、１つの受信パターンデ
ータとして収集しておく。そして、接触の恐れがある受
信パターンデータと子局で検出された実際の受信パター
ンとを、コンピュータに持たせたアルゴリズムなどを利
用して対比し、両パターンが類似する場合に警報を発生
することもできる。

【００２９】なお、親局と子局の接近状況は、上記した
ように受信されるパルス数の変化で検知される。しか
し、親局と子局の接近状況は、親局から送信された送信
信号を子局で受信する信号レベルでも検知できる。した
がって、図２のようにレベル検出器２７で受信信号の信
号レベルを検出している場合、受信信号の信号レベルか
ら得られる距離データと、パルス数の変化から得られる
距離データとを組み合わせて判断すれば、親局と子局の
接近状況をより確実に判定できる。

【００３０】また、子局に送信機能を持たせ、単に警報
音を発するだけでなく、建設機器の移動を停止させたり
減速させたりする信号を、建設機器に向け作業者が送信
する構成にすることもできる。また、建設機器を操作す
る人に対し警報を発することもできる。

【００３１】ここで、建設機器の移動を停止させたり減
速させたりする構成について、図２を参照して説明す
る。

【００３２】例えば、制御コンピュータ２８の信号処理
により、危険と判定した場合は終段増幅器３１に信号を
送り、終段増幅器３１を動作させる。このとき、終段増
幅器３１には、変調信号発生器３２と水晶発振器３４か
ら逓倍器３５を通して変調器３３で変調された変調信号
が加えられており、この信号を送信信号として送信アン
テナＡ３から送信する。

【００３３】送信アンテナＡ３から送信された送信信号
は、親局の受信アンテナＡ４（図１）で受信され、高周
波増幅器４１で増幅される。そして、周波数変換器４２
において、水晶発振器４３から送られる局発信号で周波
数変換され、中間周波増幅器４４で増幅される。増幅さ
れた後、検波器４５で検波され変調信号検出器４６で変
調信号が検出される。検出された変調信号は制御コンピ
ュータ１２に送られ処理される。そして、子局から危険
を知らせる信号と判断すると、例えば、建設機器の移動
を停止させたり減速させたりする回路のスイッチＳＷを
閉じ、建設機器を停止し、あるいは減速し危険を回避さ
せる。

【００３４】なお、上記した実施例において、親局から
正規に送信される送信パルス信号は近くの建物などから
の反射波を受け子局が受信するレベルが地域により変動
することも予想される。このような多重波の影響を受け
た場合には、例えば子局の側で受信する信号レベルを制
御する処理を設けることで対応できる。例えば、親局か
ら送信される複数の送信パルスは、そのパルスの順番に
したがって出力レベルを小さくしている。このとき、出
力レベルをどのように低下させるかを親局の側で予め設
定した規則に従えば、子局の側で受信される信号レベル
の低下が予測できる。したがって、最初のパルスＰ１が
受信された場合にそのレベルを検出し、その後に受信さ
れるパルスＰ２〜Ｐ５の信号レベルを予測する。そし
て、予測された信号レベルが含まれるように受信レベル
の上限と下限を設定し、設定された信号レベルに挟まれ
た信号だけを正規のものとして受信するようにする。

【００３５】また、送信パルス信号を構成する各パルス
の時間間隔も予め設定してあるので、この時間間隔で到
来する信号のみを受信するような構成も併せて採用すれ
ば、反射波や雑音波の除去がより確実になる。

【００３６】また、作業者が作業する環境は高温、高湿
など厳しい条件が予想される。したがって、子局は、警
報音を発生する部分を除いて、モールド完全密封構造と
するなど丈夫な作りにする。また、受信アンテナは、作
業ウェアに編み込む形式にするなどすれば作業者の姿勢
に関係なくあらゆる方向からの電波を受信でき、送信パ
ルス信号を確実に受信できる。なお、親局は車両などの
一部に取り付けられることになるので、金属や鋳物など
の箱に収納する構造にする。

【００３７】また、複数チャンネルを用意し例えば周波
数などを切り換える構成にしても、雑音に対する影響を
少なくできる。

【００３８】なお、上記した実施例では、建設機器と作
業者などの距離が接近している場合で説明している。し
かし、作業者の危険領域が広い場合でも適応できること
は言うまでもない。また、送信パルス信号の構成も上記
した実施例のものに限らず、種々の構成のものが考えら
れる。例えば、複数の送信パルスは、そのパルスの順番
に出力レベルを低下させているが、基準パルスを設ける
などにより送受でタイミングが認識できれば逆に出力レ
ベルが上昇するようにすることなども自由である。しか
し、最初に受信されたパルスのレベルを検出し、その後
に受信されるパルスの信号レベルを予測する場合など
は、パルスの順番に応じて出力レベルを低下させた構成
が使用される。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、建設機器と作業者な
ど、互いの距離が接近している同士の接近状況を検知で
きる接近検知装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路構成図で、親局の
構成を示す図である。

【図２】本発明の一実施例を示す回路構成図で、子局の
構成を示す図である。

【図３】本発明の一実施例を説明する図である。

【図４】本発明の一実施例を説明する図である。

【図５】本発明の一実施例を説明する図である。

【図６】本発明の一実施例を説明する図である。

【図７】本発明の一実施例を説明する図である。

【図８】本発明の一実施例を説明する図である。

【図９】本発明の一実施例を説明する図である。

【符号の説明】

１１…変調信号発生器 １２…送信制御コンピュータ １３…増幅器 １４…変調器 １５、２３…水晶発振器 １６…逓倍器 １７…終段増幅器 ２１…高周波増幅器 ２２…周波数変換器 ２４…中間周波増幅器 ２５…検波器 ２６…変調信号検出器 ２７…レベル検出器 Ａ１、Ａ３…送信アンテナ Ａ２、Ａ４…受信アンテナ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変調信号の周波数が異なり、かつ周波数
   が異なる変調信号ごとに出力レベルが異なる複数の送信
   パルス信号を、所定の周期で繰り返し送信する送信装置
   と、前記繰り返し送信される複数の送信パルス信号を受
   信する受信装置と、この受信装置で受信された前記送信
   パルス信号の変調信号の周波数を検出する検出手段と、
   この検出手段で検出された変調信号の周波数から、前記
   出力レベルが異なる複数の送信パルス信号の受信レベル
   を判定し、前記送信装置と前記受信装置の接近の度合を
   検知する装置を具備した接近検知装置。