JPH09257904A - モニター装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 海洋にて構造物を設置する場合等、海洋構造
物等の位置決め部材の位置、方向、傾斜度を正確に把握
し、モニターコントロールによる海洋構造物の設置作業
の効率化をはかる。 【解決手段】 海洋構造物上面にＧＰＳを３台以上設置
することにより、海洋構造物の位置及び傾斜状態をも正
確に把握できるようにしてモニター画面に３次元的表示
ができるようにし、海洋構造物の設置を容易にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、海洋工事におい
てケーソン等の位置決め部材としての海洋構造物を目標
位置へ位置決めするときに、この位置決めの状態をモニ
タリングする位置決めモニター装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、ケーソンの位置決めを説明す
るための構成図である。図１０において、一般にケーソ
ン１１ａ，１１ｂは２０ｍ〜３０ｍ角のコンクリート製
の中空ブロックから成り、図示しないクレーンで吊るし
て海中に、注水しながら規定位置に沈めて固定部材を用
いて海底に固定した後、海中より露出する上面１ａ，２
ａに橋３を設置、固定したりして、海洋建造物を構築す
る海洋構造物である。橋３がケーソン１１ａの上面１ａ
とケーソン１１ｂの上面２ａに間隙なく、ピッタリと乗
るためには、上面１ａと上面２ａの水平度及び設置位置
が確実に保たれていなければならず、このために従来、
ケーソン１１ａ，１１ｂの設置時に上面１ａ，２ａの水
平度を図示しないＧＰＳを用いてモニタリングし、チェ
ックしながら位置決めの工事を行っていた。

【０００３】海洋においてケーソン等を設置する場合の
位置誘導をＧＰＳ１台およびジャイロコンパス１台の組
み合わせによる方法及びＧＰＳを２台用いる方法による
従来のモニター装置が知られている。図１１〜図１５
は、ＧＰＳ１台及びジャイロコンパス１台を用いた従来
のモニター装置による位置誘導方法を説明するための図
である。この位置誘導方法は、以下の手順により行われ
る。図１１，図１２において、図外の陸上にＧＰＳ固定
局を１台設置し、ケーソン１１の上面の中心点Ｐ１にＧ
ＰＳ２０及びジャイロコンパスＪを設置し、ケーソン１
１の上面の中心点Ｐ１を通過する基線Ｂを設定後、ケー
ソン１１の四隅の各コーナ部にかけたワイヤーｌをクレ
ーン３０で懸垂する。ケーソン１１が常に水平と仮定し
た場合において、上面の中心点Ｐ１の位置はＧＰＳ２０
により、国家座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）が得られ、ま
た、ケーソン１１上面の中心点Ｐ１に設置されたジャイ
ロコンパスＪにより、構造物座標のｘ’軸に対する方位
角θが得られるため、構造物座標系（Ｘ’，Ｙ’，
Ｚ’）が定まるのである。

【０００４】図１２は、ケーソン１１の位置及び方向性
を知るために対向するコーナ部Ｐａ，Ｐｂを設定した状
態を表わしたもので、それぞれのコーナ部Ｐａ，Ｐｂの
位置の国家座標は、ケーソン１１の外形が既知のため上
記のケーソン１１上面の中心点Ｐ１における国家座標値
Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１及び方位角θにより容易に算出され、
コーナ部Ｐａ，Ｐｂの国家座標Ｐａ（ｘａ，ｙａ，ｚ
ａ），Ｐｂ（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）が求められる。図外の
陸上のＧＰＳの固定局では、図外の作業船より送信され
てきた位置データに対してＧＰＳ測定誤差の補正を行な
い、補正データを図外の作業船上のモニター画面に表示
し、船上の作業者は、モニター画面のデータをもとにケ
ーソン１１を移動して、位置決めできるのである。

【０００５】第２の従来例としてケーソン１１上にＧＰ
Ｓを２台設置する方法があり、図１６は、その設置状態
を説明するものである。まず、ケーソン１１の上面の一
定距離離れた任意のコーナ部に設定した基準位置Ｐ１，
Ｐ２に、それぞれＧＰＳ２１，２２を設置し、ケーソン
１１の四隅にかけたワイヤーｌをクレーン３０にて懸垂
するものとする。基準位置Ｐ１，Ｐ２の位置は、ＧＰＳ
測定により、国家座標Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１），Ｐ２
（ｘ２，ｙ２，ｚ２）が求められ、基準位置Ｐ１，Ｐ２
を線で結ぶことにより得られる基線Ｂと国家座標軸ｙと
の方位角θを求めることにより、構造物座標系（ｘ’，
ｙ’，ｚ’）が求められる。

【０００６】基準位置Ｐ１，Ｐ２及び方位角θをもと
に、例えば上記基準位置Ｐ１，Ｐ２と交叉する位置の他
のコーナ部Ｐａ，Ｐｂをケーソン１１の上面に設定した
状態を表わしたのが図１７である。図１７中に示した対
向するコーナ部Ｐａ，Ｐｂは基準位置Ｐ１の国家座標ｘ
１，ｙ１，ｚ１及び方位角θにより、国家座標Ｐａ（ｘ
ａ，ｙａ，ｚａ），Ｐｂ（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）が算出さ
れ、ケーソン１１の位置及び方向が求められる。図外の
陸上のＧＰＳ固定局では、上記の如くして得られ、送信
されてきたケーソン１１の位置データに関してＧＰＳ誤
差の補正を行ない、補正データを図外の作業船上のパソ
コンモニターに表示し、作業者がデータに従ってケーソ
ン１１を移動させるのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】第１の従来例の場合に
は、図１３，図１４，図１５に示す如く懸垂されている
ケーソン１１は常に水平と仮定されており、このケーソ
ン１１のｘ’，ｙ’軸まわりの回転による誤差が考慮さ
れていないため、ケーソン１１上に設定したコーナ部Ｐ
ａ，Ｐｂの正確な国家座標Ｐａ（ｘａ，ｙａ，ｚａ）及
びＰｂ（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）は以下に説明するように求
められない。

【０００８】図１３，１４，１５は、ケーソン１１が懸
垂された状態で回転する様子をあらわしたものである。
図１３は、ケーソン１１がｘ’軸まわりに回転をしてい
る場合を表わしたもので、中心点Ｐ１はＧＰＳ２０にて
位置が決定されるものの、コーナ部Ｐａ，Ｐｂについて
はｘ’軸まわりに回転しているために正しい国家座標が
得られず、ケーソン１１の正確な傾斜を把握できないた
め、ケーソン１１を設置する際の角度補正ができない。

【０００９】図１４は、ケーソン１１がｙ’軸まわりの
回転をしている状態をあらわしたもので、この場合も図
１３で示した場合と同様にコーナ部Ｐａ，Ｐｂの正確な
国家座標が求められず、ケーソン１１の傾斜状況を把握
できないため、ケーソン１１を設置する際の角度補正が
できない。

【００１０】図１５は、ケーソン１１がｘ’軸及びｙ’
軸まわりの混合した回転をしている状態を表わしたもの
で、この場合もコーナ部Ｐａ，Ｐｂの正確な国家座標が
求められず、ケーソン１１の傾斜を求められないので、
ケーソン１１を設置する際の角度補正ができない。この
ように従来例１では、２次元的な扱いしかなされておら
ず、ケーソン１１の位置をあらわすモニター画面も２次
元表示であり、ケーソン１１の傾きを知る事ができず、
モニター画面をみながらケーソン１１を設置する作業で
の支障となっていた。

【００１１】従来例２の場合、図１８に示すようにケー
ソン１１がｘ’軸回りに回転している場合には、ＧＰＳ
を設置していない２つのコーナ部Ｐａ，Ｐｂが回転して
いるので、コーナ部Ｐａ，Ｐｂの国家座標が得られない
ため、ケーソン１１のｘ’軸まわりの傾斜状態を把握で
きず、角度補正ができない。このためモニターには、ケ
ーソン１１のｘ’軸回りの傾斜状態が表示されず、ケー
ソン１１の傾斜を正確につかめなかった。

【００１２】本発明は、上記課題に鑑み成されたもの
で、ケーソン１１がいずれの方向に回転しても、ケーソ
ン１１の位置及び傾斜を把握できるようにし、モニター
画面上に位置及び傾斜を表示させることにより、モニタ
ーコントロールによるケーソン１１の位置決め作業を容
易にすることを目的とする

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は位置決
め部材を目標位置への位置決めするときに、この位置決
めの状態をモニタリングする位置決めモニター装置にお
いて、上記位置決め部材の位置及び傾斜状態を表わすデ
ータを出力する３台以上のＧＰＳアンテナより成る移動
局を当該位置決め部材に取付け、この移動局の出力にも
とづき、モニターに、位置決め部材の目標位置とともに
実際の位置及び傾斜状態を表示したことを特徴とする。
請求項２の発明は、３台以上のＧＰＳを海洋構造物上面
に設置することにより、海洋構造物の位置及び種々の軸
回りの傾斜状態をモニター表示できるようにした事を特
徴とする。請求項３の発明は、モニターに表示される海
洋構造物の全体又は所定部位を現在位置と目標位置との
差によって色変化させることにより、モニターによるコ
ントロール操作を容易にする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図
１，２，３を参照し説明する。図１は本発明の実施の形
態１を表わす模式図であり、図２は懸垂されたケーソン
部分の拡大図であり、図３は、本形態中の情報伝達の経
路を説明する図である。

【００１５】実施の形態１．図１，２，３において、１
１は監視局７０を有する作業船７０Ｃのクレーン３０で
吊るされたケーソンであり、その上面には制御局５０を
有する。４０は陸上Ａに設置された固定局である。ケー
ソン１１には、制御局５０を構成する５台のＧＰＳのア
ンテナ１３ｍ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ及び受
信機１４を搭載してあり、図２に示すようにこの受信機
１４にて約２２０００ｋｍ上空の米国の図外の人工衛星
の電波を受信し、コード情報をコンピュータ１５にて解
析することにより、前記の各ＧＰＳアンテナ１３ｍ，１
３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの設置位置を３次元座標
のデータとしてリアルタイムに検出する。尚、上記ＧＰ
Ｓアンテナ１３ｍ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，
受信機１４，コンピュータ１５はワンセットとして一枚
の基板上に取付けられかつケーシングに収納され、この
基板をケーソン１１の上面の所定部位に取付けるように
なっている。

【００１６】本実施例では、図１中の陸上Ａに、固定局
４０を構成する他のＧＰＳのアンテナ１６及び受信機１
７を設置している。図３において、上記受信機１７にて
受信した人工衛星の電波信号は、無線送信機のアンテナ
１８によりケーソン１１へ送られ、ケーソン１１に搭載
した無線受信機１９によって受信される。そしてケーソ
ン１１上に設置されたＧＰＳの受信機１４と陸上Ａに設
置された固定局４０中のＧＰＳの受信機１７にて受信し
たコード情報に基づき、コンピュータ１５によってケー
ソン１１に搭載したＧＰＳのアンテナ１３ｍ，１３ａ，
１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの正確な３次元座標を検出す
る。この座標のデータは、ケーソン１１上に設置した送
受信機２１から作業船７０Ｃの監視局７０の送受信機２
２を介して監視コンピュータ７０ａに送られ、これでモ
ニター７０ｂの画面に所定の表示がなされる。

【００１７】即ち、本実施の形態１は （１） 陸上ＡにＧＰＳ固定局４０を設置し、 （２） ケーソン１１上にＧＰＳアンテナ５台１３ｍ，
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを設置している。 （３） 単点測位用のＧＰＳアンテナ１３ｍにより、ケ
ーソン１１上の任意点の国家座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）
を定める。 （４） 姿勢制御用の４台のＧＰＳアンテナ１３ａ，１
３ｂ，１３ｃ，１３ｄよりケーソン１１の回転角（ロー
ル角，ピッチ角，ヨウ角）を定める。 （５） 上記５台のＧＰＳアンテナ１３ｍ，１３ａ，１
３ｂ，１３ｃ，１３ｄよりケーソン１１の３次元位置を
算出する。 （６） 作業船７０上に設置した監視局７０の監視コン
ピュータ７０ａのモニター７０ｂの画面を見ながら、ク
レーン３０を操作することにより、ケーソン１１を目標
位置へ移動して、位置決め、設置する。 以上の経過で実施される。この実施の形態１ではＧＰＳ
アンテナ１３ｍ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを設
置しているため、ケーソン１１の傾斜度合いも把握さ
れ、ケーソン１１の正確な移動及び設置操作を行うこと
ができる。

【００１８】図４は、本実施の形態１中のモニター画面
７０ｂに表示される内容を示すものである。画面７０ｂ
は、六つの画面７１〜７６に区画されており、いずれも
ケーソン１１の目標位置を示す画像７０ｆと現在位置を
示す画像７０ｇとより成る。画像７０ｇは、ＧＰＳアン
テナ１３ｍで得られるケーソン１１の特定点（単点）の
データと、アンテナ１３ａ〜１３ｄで得られるケーソン
１１自体のロール角，ピッチ角，ヨウ角すなわちケーソ
ン１１の傾斜状態のデータにもとづき、監視コンピュー
タ７０ａが特定の演算を実行することにより生成され
る。画像７０ｆは、あらかじめ監視コンピュータ７０ａ
に入力された目標位置データにより生成される。画面７
１では、ケーソン１１の斜視図が表示され、画面７２で
はケーソン１１の平面図が表示され、画面７３〜７６で
は、ケーソン１１の左右の側面図及び正面図，背面図が
表示される。

【００１９】本実施の形態では、現在位置を示す画像７
０ｇは、目標位置を示す画像７０ｆに対する接近距離に
応じて色が変化するように監視コンピュータ７０ａで制
御される。

【００２０】すなわち、図５に示すように、画像７０ｇ
が画像７０ｆに接近し、画像７０ｇが画像７０ｆに対し
て遠い距離（画像７０ｇＡの位置）では赤色であるが、
接近して一定の距離の範囲に達すると、画像７０ｇＢの
位置では黄色に、許容範囲（画像７０ｇＣの位置）では
青色に変化するように制御される。

【００２１】従って以上によれば、モニター画面７１〜
７６の表示内容で、目標位置を示す画像７０ｆに対する
現在位置を示す画像７０ｇの位置関係及び接近状態を知
ることができ、クレーン３０を制御してケーソン１１の
位置を調整して、目標位置にセットできる。しかも現在
位置を示す画像７０ｇの色が目標位置を示す画像７０ｆ
への接近状態で変化するので、この色をみながらケーソ
ン１１の位置を調整できるとともに、目標位置に対する
許容範囲に達したときにも色が変化するので、ケーソン
１１のコントロールがきわめてし易くなる。またケーソ
ン１１と目標位置との間のＸ，Ｙ，Ｚ各方向の位置関係
を数値として表わすようにしているので、これで位置関
係の詳細を知ることもでき、クレーン３０による位置制
御が正確に行える。

【００２２】ケーソン１１を海中に沈める場合、ＧＰＳ
アンテナが沈んでしまわないように図７に示すようなポ
ール８０を立ててＧＰＳアンテナ１３ａ，１３ｂを取付
けてもよい。沈埋函等の他の構造物の設置にも本願は適
用可能である。また、本願では図６に示すように、現在
位置を表わす画像７０ｇのコーナ部７０ｇＭ，７０ｇ
Ｎ，７０ｇＯ，７０ｇＰが目標位置の画像７０ｆのコー
ナ部に近接する距離に応じて色変化するようにしてもよ
い。このようにすれば、一点７０ｇＭが許容の範囲にあ
れば青に、他は黄色に変化するので、ケーソン１１の各
コーナ部ごとに位置関係を色で知ることができる。

【００２３】実施の形態２．第２の実施の形態としてＧ
ＰＳを３台用いて測定を行なう方法がある。この構成
は、図８に示すようにケーソン１１の上面に設置した３
つの任意のコーナ部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３にＧＰＳをそれぞ
れ設置するものであり、この点を除いては本発明の実施
の形態１の図１に示す構成と同様である。３つのコーナ
部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に設置されたＧＰＳにより３点Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３の国家座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）がリアルタイ
ムに得られ、ケーソン１１自体の位置を特定できるとと
もに、これらの各コーナ部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３で得られた
国家座標により、ケーソン１１の傾斜も把握される。従
って、ケーソン１１が図９に示す如くクレーン３０にて
吊されている場合に傾斜が生じている場合でも、ケーソ
ン１１の傾斜度合いを正確に把握でき、実施の形態１で
示したモニターを用いてケーソン１１を正確に位置誘導
することができる。なお、本発明は海洋構造物の位置決
めに用いることに限定されず、他の位置決め部材の位置
決めについても適用できることはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１を説明する模式図であ
る。

【図２】 図１中のケーソン部分の拡大図である。

【図３】 本発明の実施の形態中の情報伝達メカニズム
を説明する図である。

【図４】 本実施の形態１中のモニター画面を図示した
説明図である。

【図５】 ケーソンの現在位置と移動目標位置との間の
距離の遠近が、モニター画面中にて色変化で表示される
状況を説明する図である。

【図６】 ケーソンの現在位置と移動目標位置との間の
距離の遠近が、モニター画面中の現在位置表示画像の四
隅にて色変化表示される状況を説明する図である。

【図７】 ケーソンを海面下に沈める場合のＧＰＳアン
テナ設置例を示す図である。

【図８】 実施の形態２のＧＰＳ３台をケーソン上面に
設置した例を示す図である。

【図９】 実施の形態２のＧＰＳ３台設置後のケーソン
をクレーンで懸垂している様子をあらわした状態図であ
る。

【図１０】 従来よりのケーソン使用例を示した説明図
である。

【図１１】 従来例の説明図である。

【図１２】 従来例中のケーソン上部の基準点の位置決
めを説明する図である。

【図１３】 従来例中のケーソンの、ｘ’軸まわりの回
転を表わす状態図である。

【図１４】 従来例中のケーソンの、ｙ’軸まわりの回
転を表わす状態図である。

【図１５】 従来例中のケーソンの、ｘ’軸とｙ’軸ま
わりの合成された回転を表わす状態図である。

【図１６】 従来例中のケーソン上部にＧＰＳを２台設
置する状態を示す説明図である。

【図１７】 従来例中のケーソン上面にコーナ部を設定
する状況を説明する図である。

【図１８】 従来例中のケーソンがｘ’軸のまわりに回
転している状態を説明する図である。

【符号の説明】

１１ ケーソン、１３ｍ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１
３ｄ，１６ ＧＰＳアンテナ、１４，１７ 受信機、１
５ コンピュータ、１８ 無線送信機、１９ 無線受信
機、２１，２２ 送受信機、３０ クレーン、４０ 固
定局、５０ 制御局、７０ 監視局、７０ａ 監視コン
ピュータ、７０ｂ モニター、７０Ｃ 作業船、７１，
７２，７３，７４，７５，７６ 画面、７０ｆ 目標位
置画像、７０ｇ 現在位置画像、Ａ 陸上。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 位置決め部材を目標位置への位置決めす
   るときに、この位置決めの状態をモニタリングする位置
   決めモニター装置において、上記位置決め部材の位置及
   び傾斜状態を表わすデータを出力する３台以上のＧＰＳ
   アンテナより成る移動局を当該位置決め部材に取付け、
   この移動局の出力にもとづき、モニターに、位置決め部
   材の目標位置とともに実際の位置及び傾斜状態を表示し
   たことを特徴とする位置決めモニター装置。
2. 【請求項２】 ケーソン，沈埋函等の海洋構造物を目標
   位置への位置決めするときにこの位置決めの状態をモニ
   タリングする位置決めモニター装置において、上記海洋
   構造物の位置及び傾斜状態を表わすデータを出力する３
   台以上のＧＰＳアンテナより成る移動局を当該海洋構造
   物に取付け、この移動局の出力にもとづき、モニター
   に、海洋構造物の目標位置とともに実際の位置及び傾斜
   状態を表示したことを特徴とした位置決めモニター装
   置。
3. 【請求項３】 モニターに表示される海洋構造体の全体
   又は所定部位を目標位置との位置関係にもとづいて色変
   化するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のモ
   ニター装置。