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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023159947
(43)【公開日】2023-11-02
(54)【発明の名称】トンネル監視用無人飛行装置およびトンネル監視装置
(51)【国際特許分類】
H04N 7/18 20060101AFI20231026BHJP
H04N 5/77 20060101ALI20231026BHJP
H04N 5/765 20060101ALI20231026BHJP
G05D 1/10 20060101ALI20231026BHJP
B64C 27/08 20230101ALI20231026BHJP
B64C 39/02 20060101ALI20231026BHJP
B64C 13/18 20060101ALI20231026BHJP
B64D 47/08 20060101ALI20231026BHJP
【ＦＩ】
H04N7/18 D
H04N5/77 200
H04N5/765
G05D1/10
B64C27/08
B64C39/02
B64C13/18 Z
B64D47/08
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022069889
(22)【出願日】2022-04-21
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 会見日 令和４年４月１４日 会見場所 修養団ＳＹＤビル １階 第６応接室（東京都渋谷区千駄ヶ谷４丁目２５番２号） 公開者 株式会社フジタ 公開内容 株式会社フジタが、修養団ＳＹＤビル１階第６応接室にて、建設工業新聞社、建設通信新聞社に向けてトンネル坑内自動巡視ドローンシステムについてのプレス発表を行った。
(71)【出願人】
【識別番号】302060926
【氏名又は名称】株式会社フジタ
(74)【代理人】
【識別番号】100089875
【弁理士】
【氏名又は名称】野田 茂
(72)【発明者】
【氏名】松岡 祐仁
【テーマコード（参考）】
5C054
5H301
【Ｆターム（参考）】
5C054CC02
5C054EA01
5C054EA03
5C054EA05
5C054EA07
5C054FF03
5C054GB01
5C054GB05
5C054HA19
5H301AA06
5H301AA10
5H301BB02
5H301BB10
5H301CC04
5H301CC07
5H301CC10
5H301GG08
5H301GG09
(57)【要約】
【課題】トンネル内において自律飛行が可能な無人飛行体を用いてトンネル内の監視作業、点検作業を安価にかつ効率的に行なう。
【解決手段】無人飛行体１４は、ＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂによって検出されたトンネル１２内の形状を示す点群データに基づいて飛行制御部１４Ｄにより自律飛行するように制御される。無人飛行体１４に搭載された３６０度カメラ１４Ｃによって生成されたトンネル１２内の画像データに基づいて監視用データ生成部２０ＢによってＶＲ画像データを含む監視用データを生成し、この監視用データを端末装置２２で表示するようにした。
【選択図】図１
【解決手段】無人飛行体１４は、ＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂによって検出されたトンネル１２内の形状を示す点群データに基づいて飛行制御部１４Ｄにより自律飛行するように制御される。無人飛行体１４に搭載された３６０度カメラ１４Ｃによって生成されたトンネル１２内の画像データに基づいて監視用データ生成部２０ＢによってＶＲ画像データを含む監視用データを生成し、この監視用データを端末装置２２で表示するようにした。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
トンネル内を飛行する無人飛行体と、
前記無人飛行体に搭載され前記トンネル内の形状を示す点群データを検出するＬＩＤＡＲセンサと、
前記点群データに基づいて自律飛行するように前記無人飛行体を制御する飛行制御部と、
を備えることを特徴とするトンネル監視用無人飛行装置。
前記無人飛行体に搭載され前記トンネル内の形状を示す点群データを検出するＬＩＤＡＲセンサと、
前記点群データに基づいて自律飛行するように前記無人飛行体を制御する飛行制御部と、
を備えることを特徴とするトンネル監視用無人飛行装置。
【請求項2】
前記飛行制御部による前記無人飛行体の制御は、前記点群データに基づいて前記無人飛行体が前記トンネルの内周面に対して所定間隔を確保した状態を維持しつつ前記トンネルの長手方向に沿って移動するようになされる、
ことを特徴とする請求項１記載のトンネル監視用無人飛行装置。
ことを特徴とする請求項１記載のトンネル監視用無人飛行装置。
【請求項3】
前記飛行制御部による前記無人飛行体の制御は、前記トンネルの坑口近傍から前記トンネルの切羽近傍に向かって前記無人飛行体が飛行すると共に、前記点群データに基づいて前記無人飛行体が前記切羽の近傍に到達したと判断した場合に前記無人飛行体が前記坑口に向かって飛行するようになされる、
ことを特徴とする請求項１記載のトンネル監視用無人飛行装置。
ことを特徴とする請求項１記載のトンネル監視用無人飛行装置。
【請求項4】
トンネル内を飛行する無人飛行体と、
前記無人飛行体に搭載され前記トンネル内の形状を示す点群データを検出するＬＩＤＡＲセンサと、
前記点群データに基づいて自律飛行するように前記無人飛行体を制御する飛行制御部と、
前記無人飛行体に搭載され前記トンネル内を撮像して画像データを生成する３６０度カメラと、
前記画像データを記録する画像記憶部と、
前記画像記憶部から読み出された前記画像データに基づいてＶＲ画像データを含む監視用データを生成する監視用データ生成部と、
前記監視用データ生成部で生成された前記監視用データを表示する端末装置と、
を備えることを特徴とするトンネル監視装置。
前記無人飛行体に搭載され前記トンネル内の形状を示す点群データを検出するＬＩＤＡＲセンサと、
前記点群データに基づいて自律飛行するように前記無人飛行体を制御する飛行制御部と、
前記無人飛行体に搭載され前記トンネル内を撮像して画像データを生成する３６０度カメラと、
前記画像データを記録する画像記憶部と、
前記画像記憶部から読み出された前記画像データに基づいてＶＲ画像データを含む監視用データを生成する監視用データ生成部と、
前記監視用データ生成部で生成された前記監視用データを表示する端末装置と、
を備えることを特徴とするトンネル監視装置。
【請求項5】
前記ＶＲ画像データは、該ＶＲ画像データの元となる前記画像データが生成された年月日および時刻を含む時刻データを含み、
前記端末装置による前記監視用データの表示は、前記時刻データが異なる複数の前記ＶＲ画像データを同時に並べて表示することでなされる、
ことを特徴とする請求項４記載のトンネル監視装置。
前記端末装置による前記監視用データの表示は、前記時刻データが異なる複数の前記ＶＲ画像データを同時に並べて表示することでなされる、
ことを特徴とする請求項４記載のトンネル監視装置。
【請求項6】
前記監視用データは、前記ＶＲ画像データと、前記トンネルのＢＩＭ／ＣＩＭデータとを含み、
前記端末装置による前記監視用データの表示は、前記ＶＲ画像データと前記ＢＩＭ／ＣＩＭデータとを同時に並べて表示することによってなされる、
ことを特徴とする請求項４記載のトンネル監視装置。
前記端末装置による前記監視用データの表示は、前記ＶＲ画像データと前記ＢＩＭ／ＣＩＭデータとを同時に並べて表示することによってなされる、
ことを特徴とする請求項４記載のトンネル監視装置。
【請求項7】
前記監視用データ生成部は、前記端末装置と通信可能に構成されたクラウドサーバーに設けられている、
ことを特徴とする請求項４から６の何れか１項記載のトンネル監視装置。
ことを特徴とする請求項４から６の何れか１項記載のトンネル監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トンネル監視用無人飛行装置およびトンネル監視装置に関する。
【背景技術】
【0002】
工事中のトンネルにおける工事の進捗状況の確認や工事設備の点検などを行なうにあたっては、作業員がトンネルの全長にわたってトンネル内（トンネル坑内）を毎日定期的に巡回する必要がある。
このようにトンネルを巡回してトンネル内を監視するためには例えば１時間以上かかっており、このようなトンネル内の監視作業、点検作業の効率化が求められている。
そこで、カメラを搭載した無人飛行体（ドローン）をオペレータが遠隔操作することによってトンネル内の画像を取得することで監視作業、点検作業の効率化を図ることが考えられる。
このようにトンネルを巡回してトンネル内を監視するためには例えば１時間以上かかっており、このようなトンネル内の監視作業、点検作業の効率化が求められている。
そこで、カメラを搭載した無人飛行体（ドローン）をオペレータが遠隔操作することによってトンネル内の画像を取得することで監視作業、点検作業の効率化を図ることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２１－２６４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、工事中のトンネル内は狭いだけでなく、暗所で機械設備などの障害物が存在することから無人飛行体の遠隔操作を行なうためには熟練したオペレータが必要となり、人的コストの増大が懸念される。
そこで、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）の測位信号を利用して３次元地図データ上における自己位置を推定し、予め定められたルートに沿ってトンネル内で自律飛行を行なう無人飛行体を使用することが考えられる。しかしながら、測位信号が届かないトンネル内では全球測位衛星システムを利用した自律飛行は困難である。
本発明者は、鋭意研究の結果、無人飛行体によるトンネル内の監視作業、点検作業は、無人飛行体を屋外で飛行させる場合や建物内で飛行させる場合に比べ、飛行させる箇所が内周面で区画され先端には切羽が存在しているトンネル特有の有底筒状の細長い空間であることから、ＬＩＤＡＲセンサで検出される点群データを用いることで無人飛行体を自律飛行させることができ、ＧＮＳＳによる測位信号の受信や、高価なＳＬＡＭ(Simultaneous Localization and Mapping)を用いて生成されるトンネルの詳細な３次元地図データを省略できることが判明するに至った。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、トンネル内において自律飛行が可能な無人飛行装置を提供すると共に、このような無人飛行体を用いてトンネル内の監視作業、点検作業を安価にかつ効率的に行なう上で有利なトンネル監視装置を提供することにある。
そこで、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）の測位信号を利用して３次元地図データ上における自己位置を推定し、予め定められたルートに沿ってトンネル内で自律飛行を行なう無人飛行体を使用することが考えられる。しかしながら、測位信号が届かないトンネル内では全球測位衛星システムを利用した自律飛行は困難である。
本発明者は、鋭意研究の結果、無人飛行体によるトンネル内の監視作業、点検作業は、無人飛行体を屋外で飛行させる場合や建物内で飛行させる場合に比べ、飛行させる箇所が内周面で区画され先端には切羽が存在しているトンネル特有の有底筒状の細長い空間であることから、ＬＩＤＡＲセンサで検出される点群データを用いることで無人飛行体を自律飛行させることができ、ＧＮＳＳによる測位信号の受信や、高価なＳＬＡＭ(Simultaneous Localization and Mapping)を用いて生成されるトンネルの詳細な３次元地図データを省略できることが判明するに至った。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、トンネル内において自律飛行が可能な無人飛行装置を提供すると共に、このような無人飛行体を用いてトンネル内の監視作業、点検作業を安価にかつ効率的に行なう上で有利なトンネル監視装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上述の目的を達成するため、本発明の一実施の形態は、トンネル内を飛行する無人飛行体と、前記無人飛行体に搭載され前記トンネル内の形状を示す点群データを検出するＬＩＤＡＲセンサと、前記点群データに基づいて自律飛行するように前記無人飛行体を制御する飛行制御部とを備えることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記飛行制御部による前記無人飛行体の制御は、前記点群データに基づいて前記無人飛行体が前記トンネルの内周面に対して所定間隔を確保した状態を維持しつつ前記トンネルの長手方向に沿って移動するようになされることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記飛行制御部による前記無人飛行体の制御は、前記トンネルの坑口近傍から前記トンネルの切羽近傍に向かって前記無人飛行体が飛行すると共に、前記点群データに基づいて前記無人飛行体が前記切羽の近傍に到達したと判断した場合に前記無人飛行体が前記坑口に向かって飛行するようになされることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、トンネル内を飛行する無人飛行体と、前記無人飛行体に搭載され前記トンネル内の形状を示す点群データを検出するＬＩＤＡＲセンサと、前記点群データに基づいて自律飛行するように前記無人飛行体を制御する飛行制御部と、前記無人飛行体に搭載され前記トンネル内を撮像して画像データを生成する３６０度カメラと、前記画像データを記録する画像記憶部と、前記画像記憶部から読み出された前記画像データに基づいてＶＲ画像データを含む監視用データを生成する監視用データ生成部と、前記監視用データ生成部で生成された前記監視用データを表示する端末装置とを備えることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記ＶＲ画像データは、該ＶＲ画像データの元となる前記画像データが生成された年月日および時刻を含む時刻データを含み、前記端末装置による前記監視用データの表示は、前記時刻データが異なる複数の前記ＶＲ画像データを同時に並べて表示することでなされることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記監視用データは、前記ＶＲ画像データと、前記トンネルのＢＩＭ／ＣＩＭデータとを含み、前記端末装置による前記監視用データの表示は、前記ＶＲ画像データと前記ＢＩＭ／ＣＩＭデータとを同時に並べて表示することによってなされることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記監視用データ生成部は、前記端末装置と通信可能に構成されたクラウドサーバーに設けられていることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記飛行制御部による前記無人飛行体の制御は、前記点群データに基づいて前記無人飛行体が前記トンネルの内周面に対して所定間隔を確保した状態を維持しつつ前記トンネルの長手方向に沿って移動するようになされることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記飛行制御部による前記無人飛行体の制御は、前記トンネルの坑口近傍から前記トンネルの切羽近傍に向かって前記無人飛行体が飛行すると共に、前記点群データに基づいて前記無人飛行体が前記切羽の近傍に到達したと判断した場合に前記無人飛行体が前記坑口に向かって飛行するようになされることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、トンネル内を飛行する無人飛行体と、前記無人飛行体に搭載され前記トンネル内の形状を示す点群データを検出するＬＩＤＡＲセンサと、前記点群データに基づいて自律飛行するように前記無人飛行体を制御する飛行制御部と、前記無人飛行体に搭載され前記トンネル内を撮像して画像データを生成する３６０度カメラと、前記画像データを記録する画像記憶部と、前記画像記憶部から読み出された前記画像データに基づいてＶＲ画像データを含む監視用データを生成する監視用データ生成部と、前記監視用データ生成部で生成された前記監視用データを表示する端末装置とを備えることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記ＶＲ画像データは、該ＶＲ画像データの元となる前記画像データが生成された年月日および時刻を含む時刻データを含み、前記端末装置による前記監視用データの表示は、前記時刻データが異なる複数の前記ＶＲ画像データを同時に並べて表示することでなされることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記監視用データは、前記ＶＲ画像データと、前記トンネルのＢＩＭ／ＣＩＭデータとを含み、前記端末装置による前記監視用データの表示は、前記ＶＲ画像データと前記ＢＩＭ／ＣＩＭデータとを同時に並べて表示することによってなされることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記監視用データ生成部は、前記端末装置と通信可能に構成されたクラウドサーバーに設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0006】
本発明の一実施の形態によれば、無人飛行体は、内周面で区画され先端には切羽が存在しているトンネル特有の有底筒状の細長い空間を飛行することから、無人飛行体は、ＬＩＤＡＲセンサによって検出されたトンネル内の形状を示す点群データに基づいて自律飛行するので、測位信号の受信が困難なトンネルにおいて自律飛行することができ無人飛行体の運用にあたって熟練したオペレータによる遠隔操作が不要となり、人的コストの低減を図る上で有利となる。また、高価なＳＬＡＭを用いてトンネルの詳細な３次元地図データを生成する必要がなく、無人飛行体の運用に要するコストを大幅に低減する上で有利となる。
また、無人飛行体の制御を、点群データに基づいて無人飛行体がトンネルの内周面に対して所定間隔を確保した状態を維持しつつトンネルの長手方向に沿って移動するようにすると、無人飛行体がトンネルの内周面に干渉することがなく、安定した自律飛行を行う上で有利となる。
また、無人飛行体の制御を、坑口近傍か切羽近傍に向かって無人飛行体が飛行すると共に、点群データに基づいて無人飛行体が切羽の近傍に到達したと判断した場合に無人飛行体が坑口に向かって飛行するようにすると、トンネルの全長にわたって確実に無人飛行体を自律飛行させる上で有利となる。
また、本発明の一実施の形態によれば、無人飛行体に搭載された３６０度カメラによって生成されたトンネル内の画像データに基づいて監視用データ生成部によってＶＲ画像データを含む監視用データを生成し、この監視用データを端末装置で表示するようにした。
したがって、端末装置に表示される監視用データを確認することによって、工事中のトンネルにおける工事の進捗状況の確認や工事設備の点検などを短時間に効率的に行うことができるため、トンネル内の監視作業、点検作業を安価にかつ効率的に行なう上で有利となる。
また、端末装置によって、ＶＲ画像データの元となる画像データの時刻データが異なる複数のＶＲ画像データを同時に並べて表示するようにすると、過去と現在のＶＲ画像データを比較することによって工事中のトンネルにおける工事の進捗状況の確認や工事設備の点検などを短時間に効率的に行う上で有利となる。
また、端末装置によって、ＶＲ画像データとＢＩＭ／ＣＩＭデータとを同時に並べて表示するようにすると、工事中のトンネルにおける工事の進捗状況の確認や今後の作業予定の確認などを短時間に効率的に行う上で有利となる。
また、監視用データ生成部を端末装置と通信可能に構成されたクラウドサーバーに設けると、クラウドサーバーと通信可能な端末装置を準備すれば足り、設備コストの低減を図る上で有利となる。
また、無人飛行体の制御を、点群データに基づいて無人飛行体がトンネルの内周面に対して所定間隔を確保した状態を維持しつつトンネルの長手方向に沿って移動するようにすると、無人飛行体がトンネルの内周面に干渉することがなく、安定した自律飛行を行う上で有利となる。
また、無人飛行体の制御を、坑口近傍か切羽近傍に向かって無人飛行体が飛行すると共に、点群データに基づいて無人飛行体が切羽の近傍に到達したと判断した場合に無人飛行体が坑口に向かって飛行するようにすると、トンネルの全長にわたって確実に無人飛行体を自律飛行させる上で有利となる。
また、本発明の一実施の形態によれば、無人飛行体に搭載された３６０度カメラによって生成されたトンネル内の画像データに基づいて監視用データ生成部によってＶＲ画像データを含む監視用データを生成し、この監視用データを端末装置で表示するようにした。
したがって、端末装置に表示される監視用データを確認することによって、工事中のトンネルにおける工事の進捗状況の確認や工事設備の点検などを短時間に効率的に行うことができるため、トンネル内の監視作業、点検作業を安価にかつ効率的に行なう上で有利となる。
また、端末装置によって、ＶＲ画像データの元となる画像データの時刻データが異なる複数のＶＲ画像データを同時に並べて表示するようにすると、過去と現在のＶＲ画像データを比較することによって工事中のトンネルにおける工事の進捗状況の確認や工事設備の点検などを短時間に効率的に行う上で有利となる。
また、端末装置によって、ＶＲ画像データとＢＩＭ／ＣＩＭデータとを同時に並べて表示するようにすると、工事中のトンネルにおける工事の進捗状況の確認や今後の作業予定の確認などを短時間に効率的に行う上で有利となる。
また、監視用データ生成部を端末装置と通信可能に構成されたクラウドサーバーに設けると、クラウドサーバーと通信可能な端末装置を準備すれば足り、設備コストの低減を図る上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】実施の形態に係るトンネル監視用無人飛行装置がトンネル内を飛行している状態を示す説明図であり、（Ａ）はトンネルの正面断面図、（Ｂ）はトンネルの側面断面図である。
【図2】実施の形態に係るトンネル監視用無人飛行装置の構成を示すブロック図である。
【図3】実施の形態に係るトンネル監視装置の構成を示すブロック図である。
【図4】実施の形態に係るトンネル監視用無人飛行装置の動作を示すフローチャートである。
【図5】実施の形態に係るトンネル監視装置を構成するクラウドサーバーおよび端末装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0008】
次に本発明の実施の形態に係るトンネル監視用無人飛行装置およびトンネル監視装置について図面を参照して説明する。
まず、トンネル監視用無人飛行装置について説明する。
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、トンネル監視用無人飛行装置は、無人飛行体１４を含んで構成され、地山１０に掘削されたトンネル１２内を自律飛行するものであり、コントローラ１６（図２参照）から与えられる制御指令によって制御される。
コントローラ１６は、通信部１６Ａと、操作部１６Ｂと、表示部１６Ｃとを含んで構成されている。
通信部１６Ａは、無人飛行体１４の通信部１６Ａと無線回線を介して通信を行なうものであり、飛行開始の指令や飛行終了の指令を無人飛行体１４の通信部１６Ａに送信し、また、無人飛行体１４の通信部１６Ａから画像情報を受信するものである。
操作部１６Ｂは、操作スイッチや操作レバーによって構成され、飛行開始や飛行終了の操作を受け付けることにより、通信部１６Ａに上記指令を送信させるものである。
表示部１６Ｃは、通信部１６Ａで受信した後述する画像データを表示するものである。
したがって、本実施の形態におけるコントローラ１６を用いた無人飛行体１４の制御とは、無人飛行体１４の飛行開始や飛行終了といった限られた動作を制御するものであり、オペレータがコントローラ１６を操作することによって無人飛行体１４の飛行動作を遠隔制御するものではない。
まず、トンネル監視用無人飛行装置について説明する。
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、トンネル監視用無人飛行装置は、無人飛行体１４を含んで構成され、地山１０に掘削されたトンネル１２内を自律飛行するものであり、コントローラ１６（図２参照）から与えられる制御指令によって制御される。
コントローラ１６は、通信部１６Ａと、操作部１６Ｂと、表示部１６Ｃとを含んで構成されている。
通信部１６Ａは、無人飛行体１４の通信部１６Ａと無線回線を介して通信を行なうものであり、飛行開始の指令や飛行終了の指令を無人飛行体１４の通信部１６Ａに送信し、また、無人飛行体１４の通信部１６Ａから画像情報を受信するものである。
操作部１６Ｂは、操作スイッチや操作レバーによって構成され、飛行開始や飛行終了の操作を受け付けることにより、通信部１６Ａに上記指令を送信させるものである。
表示部１６Ｃは、通信部１６Ａで受信した後述する画像データを表示するものである。
したがって、本実施の形態におけるコントローラ１６を用いた無人飛行体１４の制御とは、無人飛行体１４の飛行開始や飛行終了といった限られた動作を制御するものであり、オペレータがコントローラ１６を操作することによって無人飛行体１４の飛行動作を遠隔制御するものではない。
【0009】
無人飛行体１４は、飛行体本体１４０２と、飛行体本体１４０２に設けられた複数のロータ１４Ｈと、ロータ１４Ｈ毎に設けられロータ１４Ｈを回転駆動する複数のモータ１４Ｇ（図２参照）と、モータ１４Ｇに電力を供給するバッテリー１４Ｆ（図２参照）とを含んで構成されている。図中符号１４０４は飛行体本体１４０２の下部に設けられた脚部を示す。
また、図２に示すように、無人飛行体１４は、通信部１４Ａと、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）センサ１４Ｂと、３６０度カメラ１４Ｃと、飛行制御部１４Ｄと、記憶部１４Ｅなどを含んで構成されている。
言い換えると、トンネル監視用無人飛行装置は、無人飛行体１４と、ＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂと、飛行制御部１４Ｄとを含んで構成されている。
また、図２に示すように、無人飛行体１４は、通信部１４Ａと、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）センサ１４Ｂと、３６０度カメラ１４Ｃと、飛行制御部１４Ｄと、記憶部１４Ｅなどを含んで構成されている。
言い換えると、トンネル監視用無人飛行装置は、無人飛行体１４と、ＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂと、飛行制御部１４Ｄとを含んで構成されている。
【0010】
通信部１４Ａは、コントローラ１６の通信部１６Ａと無線回線を介して通信を行なうものであり、上記の指令を受信し、また、後述する３６０度カメラ１４Ｃで撮像された画像データを送信する。
ＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂは、飛行体本体１４０２に設けられ、無人飛行体１４の周囲全域にわたって検出光（例えばレーザー光）を照射すると共に、トンネル１２の内周面、すなわち、トンネル１２の互いに対向する側面１２０２、側面１２０２の下端を接続する床面１２０４、側面１２０２の上端を接続する天端面１２０６で反射された反射光を検出することによってトンネル１２内の３次元形状を示す点群データを検出するものである。このようなＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂとして市販品が使用可能である。
無人飛行体１４がトンネル１２の長手方向に沿って飛行しつつＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂで点群データを検出することによってトンネル１２内の３次元形状を示す点群データがトンネル１２の長手方向に沿って得られることになる。
なお、工事中のトンネル１２内には、機械設備などの障害物が存在していることから、これらの機械設備の表面でＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂの検出光が反射して反射光が検出される。したがって、ＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂによって検出されるトンネル１２の内周面の点群データは、それら障害物部分の３次元形状を示す点群データも含まれる。
ＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂは、飛行体本体１４０２に設けられ、無人飛行体１４の周囲全域にわたって検出光（例えばレーザー光）を照射すると共に、トンネル１２の内周面、すなわち、トンネル１２の互いに対向する側面１２０２、側面１２０２の下端を接続する床面１２０４、側面１２０２の上端を接続する天端面１２０６で反射された反射光を検出することによってトンネル１２内の３次元形状を示す点群データを検出するものである。このようなＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂとして市販品が使用可能である。
無人飛行体１４がトンネル１２の長手方向に沿って飛行しつつＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂで点群データを検出することによってトンネル１２内の３次元形状を示す点群データがトンネル１２の長手方向に沿って得られることになる。
なお、工事中のトンネル１２内には、機械設備などの障害物が存在していることから、これらの機械設備の表面でＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂの検出光が反射して反射光が検出される。したがって、ＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂによって検出されるトンネル１２の内周面の点群データは、それら障害物部分の３次元形状を示す点群データも含まれる。
【0011】
３６０度カメラ１４Ｃは飛行体本体１４０２に設けられている。
３６０度カメラ１４Ｃは、いわゆる全天球カメラと呼ばれ、上下左右全方位を撮像するものであり、言い換えると、無人飛行体１４の周囲全域にわたってトンネル１２内を撮像して画像データ（３６０度画像データ）を生成するものである。画像データは動画データあるいは所定の時間間隔で撮影された静止画データである。このような３６０度カメラ１４Ｃとして市販品が使用可能である。
３６０度カメラ１４Ｃは、いわゆる全天球カメラと呼ばれ、上下左右全方位を撮像するものであり、言い換えると、無人飛行体１４の周囲全域にわたってトンネル１２内を撮像して画像データ（３６０度画像データ）を生成するものである。画像データは動画データあるいは所定の時間間隔で撮影された静止画データである。このような３６０度カメラ１４Ｃとして市販品が使用可能である。
【0012】
飛行制御部１４Ｄは、ＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂによって検出された点群データに基づいて自律飛行するように無人飛行体１４を制御するものであり、具体的には、各ロータ１４Ｈの回転を制御する。
なお、無人飛行体１４が、内周面で区画され先端には切羽１２１０が存在しているトンネル１２特有の有底筒状の細長い空間を飛行することから、ＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂによって検出された点群データに基づいて無人飛行体１４を自律飛行するように制御することが可能となる。
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、飛行制御部１４Ｄによる無人飛行体１４の制御は、点群データに基づいて無人飛行体１４がトンネル１２の内周面に対して所定間隔を確保した状態を維持しつつトンネル１２の長手方向に沿って移動するようになされる。
具体的に説明すると、飛行制御部１４Ｄによる無人飛行体１４の制御は、トンネル１２の坑口１２１２近傍からトンネル１２の切羽１２１０近傍に向かって無人飛行体１４が飛行すると共に、点群データに基づいて無人飛行体１４が切羽１２１０の近傍に到達したと判断した場合に無人飛行体１４が坑口１２１２に向かって飛行するようになされる。
なお、飛行制御部１４Ｄは、飛行体本体１４０２が坑口１２１２近傍の床面１２０４に着陸した状態で、前述したコントローラ１６から送信された飛行開始の指令を受け付けると、切羽１２１０近傍に向かって飛行を開始し、切羽１２１０近傍に到達したと判断した場合に坑口１２１２に向かって飛行を開始し、点群データに基づいて坑口１２１２近傍に到達したと判断した場合に坑口１２１２近傍の床面１２０４に着陸する。
また、飛行制御部１４Ｄは、無人飛行体１４が切羽１２１０に向かって飛行中に、コントローラ１６から送信された飛行終了の指令を受け付けると、無人飛行体１４の飛行方向を坑口１２１２方向に変更し、点群データに基づいて坑口１２１２近傍に到達したと判断した場合に坑口１２１２近傍の床面１２０４に着陸する。
なお、無人飛行体１４が、内周面で区画され先端には切羽１２１０が存在しているトンネル１２特有の有底筒状の細長い空間を飛行することから、ＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂによって検出された点群データに基づいて無人飛行体１４を自律飛行するように制御することが可能となる。
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、飛行制御部１４Ｄによる無人飛行体１４の制御は、点群データに基づいて無人飛行体１４がトンネル１２の内周面に対して所定間隔を確保した状態を維持しつつトンネル１２の長手方向に沿って移動するようになされる。
具体的に説明すると、飛行制御部１４Ｄによる無人飛行体１４の制御は、トンネル１２の坑口１２１２近傍からトンネル１２の切羽１２１０近傍に向かって無人飛行体１４が飛行すると共に、点群データに基づいて無人飛行体１４が切羽１２１０の近傍に到達したと判断した場合に無人飛行体１４が坑口１２１２に向かって飛行するようになされる。
なお、飛行制御部１４Ｄは、飛行体本体１４０２が坑口１２１２近傍の床面１２０４に着陸した状態で、前述したコントローラ１６から送信された飛行開始の指令を受け付けると、切羽１２１０近傍に向かって飛行を開始し、切羽１２１０近傍に到達したと判断した場合に坑口１２１２に向かって飛行を開始し、点群データに基づいて坑口１２１２近傍に到達したと判断した場合に坑口１２１２近傍の床面１２０４に着陸する。
また、飛行制御部１４Ｄは、無人飛行体１４が切羽１２１０に向かって飛行中に、コントローラ１６から送信された飛行終了の指令を受け付けると、無人飛行体１４の飛行方向を坑口１２１２方向に変更し、点群データに基づいて坑口１２１２近傍に到達したと判断した場合に坑口１２１２近傍の床面１２０４に着陸する。
【0013】
記憶部１４Ｅは、３６０度カメラ１４Ｃで撮像された画像データを記録するものであり、言い換えると、画像データを記録する画像記憶部を構成している。画像データには、その画像データが生成された年月日および時刻を含む時刻データが含まれている。
記憶部１４Ｅに記録された画像データは、例えば、通信部１４Ａを介して後述するネットワーク２４を経由してクラウドサーバー２０に転送することができる。
あるいは、記憶部１４Ｅがカード型記録媒体で構成されていれば、不図示のパソコンなどによって記憶部１４Ｅから読み出した画像データを後述するネットワーク２４を経由してクラウドサーバー２０に転送することができる。
また、本実施の形態では、記憶部１４Ｅは、ＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂで検出された点群データを時系列で記録する機能を有しており、言い換えると、記憶部１４Ｅは点群データを記録する点群データ記憶部を構成している。点群データにはそれが生成された年月日および時刻を含む時刻データが含まれている。
なお、後述するように点群データを利用してトンネル１２内の３次元形状データを生成する必要がなければ、点群データを記憶部１４Ｅに記録しなくてもよい。
記憶部１４Ｅに記録された画像データは、例えば、通信部１４Ａを介して後述するネットワーク２４を経由してクラウドサーバー２０に転送することができる。
あるいは、記憶部１４Ｅがカード型記録媒体で構成されていれば、不図示のパソコンなどによって記憶部１４Ｅから読み出した画像データを後述するネットワーク２４を経由してクラウドサーバー２０に転送することができる。
また、本実施の形態では、記憶部１４Ｅは、ＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂで検出された点群データを時系列で記録する機能を有しており、言い換えると、記憶部１４Ｅは点群データを記録する点群データ記憶部を構成している。点群データにはそれが生成された年月日および時刻を含む時刻データが含まれている。
なお、後述するように点群データを利用してトンネル１２内の３次元形状データを生成する必要がなければ、点群データを記憶部１４Ｅに記録しなくてもよい。
【0014】
次に、図３を参照して本実施の形態のトンネル監視装置１８について説明する。
トンネル監視装置１８は、上述した無人飛行体１４と、クラウドサーバー２０と、端末装置２２とを含んで構成されている。
クラウドサーバー２０は、通信部２０Ａと、監視用データ生成部２０Ｂと、データベース２０Ｃとを含んで構成されている。
通信部２０Ａは、ネットワーク２４を介して無人飛行体１４および端末装置２２と通信を行なうものである。ネットワーク２４は、インターネット、専用回線、公衆回線、無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮなど従来公知の様々な通信回線を含んで構成されている。
監視用データ生成部２０Ｂは、３６０度カメラ１４Ｃで撮像された画像データに基づいてＶＲ画像データを含む監視用データを生成するものである。
ＶＲ画像データとは、後述する端末装置２２の表示部２２Ｂ（ディスプレイパネル）に３６０度のパノラマ画像、言い換えると、仮想空間の画像を表示する画像データである。
なお、前述したように、画像データには、その画像データが生成された年月日および時刻を含む時刻データが含まれており、したがって、ＶＲ画像データは、該ＶＲ画像データの元となる画像データが生成された年月日および時刻を含む時刻データを含んで構成されている。
本実施の形態では、監視用データは、ＶＲ画像データに加え、トンネル１２のＢＩＭ／ＣＩＭデータを含んでいる。
トンネル１２のＢＩＭ／ＣＩＭデータとは、トンネル１２の３次元モデルおよびその３次元モデルに関連付けられたトンネル１２の施工や設計に関する属性情報を含むものである。
データベース２０Ｃは、監視用データを生成するために使用されるデータを格納しており、このようなデータとして上記のトンネル１２のＢＩＭ／ＣＩＭデータが含まれている。
なお、上記ＢＩＭ／ＣＩＭデータは、監視用データを生成する前に、予め、端末装置２２あるいは不図示の端末装置からネットワーク２４を介して転送されデータベース２０Ｃに登録しておく。
また、３６０度カメラ１４Ｃで撮像された画像データに基づいてＶＲ画像データを含む監視用データを生成する監視用データ生成部２０Ｂは、例えば、米国のOpenSpace社によって提供されている建設現場管理ソフトウェア（OpenSpace（登録商標））を利用して実現することができる。上記建設現場管理ソフトウェアはOpenSpace社が管理するクラウドサーバー２０によって提供されており、具体的には、３６０度カメラ１４Ｃで撮像された画像データに基づいてＡＩを利用してＶＲ画像データを含む監視用データを生成するものである。
トンネル監視装置１８は、上述した無人飛行体１４と、クラウドサーバー２０と、端末装置２２とを含んで構成されている。
クラウドサーバー２０は、通信部２０Ａと、監視用データ生成部２０Ｂと、データベース２０Ｃとを含んで構成されている。
通信部２０Ａは、ネットワーク２４を介して無人飛行体１４および端末装置２２と通信を行なうものである。ネットワーク２４は、インターネット、専用回線、公衆回線、無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮなど従来公知の様々な通信回線を含んで構成されている。
監視用データ生成部２０Ｂは、３６０度カメラ１４Ｃで撮像された画像データに基づいてＶＲ画像データを含む監視用データを生成するものである。
ＶＲ画像データとは、後述する端末装置２２の表示部２２Ｂ（ディスプレイパネル）に３６０度のパノラマ画像、言い換えると、仮想空間の画像を表示する画像データである。
なお、前述したように、画像データには、その画像データが生成された年月日および時刻を含む時刻データが含まれており、したがって、ＶＲ画像データは、該ＶＲ画像データの元となる画像データが生成された年月日および時刻を含む時刻データを含んで構成されている。
本実施の形態では、監視用データは、ＶＲ画像データに加え、トンネル１２のＢＩＭ／ＣＩＭデータを含んでいる。
トンネル１２のＢＩＭ／ＣＩＭデータとは、トンネル１２の３次元モデルおよびその３次元モデルに関連付けられたトンネル１２の施工や設計に関する属性情報を含むものである。
データベース２０Ｃは、監視用データを生成するために使用されるデータを格納しており、このようなデータとして上記のトンネル１２のＢＩＭ／ＣＩＭデータが含まれている。
なお、上記ＢＩＭ／ＣＩＭデータは、監視用データを生成する前に、予め、端末装置２２あるいは不図示の端末装置からネットワーク２４を介して転送されデータベース２０Ｃに登録しておく。
また、３６０度カメラ１４Ｃで撮像された画像データに基づいてＶＲ画像データを含む監視用データを生成する監視用データ生成部２０Ｂは、例えば、米国のOpenSpace社によって提供されている建設現場管理ソフトウェア（OpenSpace（登録商標））を利用して実現することができる。上記建設現場管理ソフトウェアはOpenSpace社が管理するクラウドサーバー２０によって提供されており、具体的には、３６０度カメラ１４Ｃで撮像された画像データに基づいてＡＩを利用してＶＲ画像データを含む監視用データを生成するものである。
【0015】
端末装置２２は、ノートパソコンやタブレットなどによって構成されている。
端末装置２２は、通信部２２Ａと、制御部２２Ｂと、操作部２２Ｃと、表示部２２Ｄと、記憶部２２Ｅとを含んで構成されている。
通信部２２Ａは、ネットワーク２４を介してクラウドサーバー２０の通信部２２Ａあるいは無人飛行体１４の通信部１４Ａと通信を行なう。
制御部２２Ｂは、通信部２２Ａ、操作部２２Ｃ、表示部２２Ｄ、記憶部２２Ｅの制御を行なう。
操作部２２Ｃは、マウスやキーボードあるいはタッチパネルなどの入力装置で構成されている。
表示部２２Ｄは、画像を表示するディスプレイパネルで構成されている。
記憶部２２Ｅは、クラウドサーバー２０からネットワーク２４を介して受信した監視用データ、あるいは、無人飛行体１４から受信した点群データを記録する。
端末装置２２は、通信部２２Ａと、制御部２２Ｂと、操作部２２Ｃと、表示部２２Ｄと、記憶部２２Ｅとを含んで構成されている。
通信部２２Ａは、ネットワーク２４を介してクラウドサーバー２０の通信部２２Ａあるいは無人飛行体１４の通信部１４Ａと通信を行なう。
制御部２２Ｂは、通信部２２Ａ、操作部２２Ｃ、表示部２２Ｄ、記憶部２２Ｅの制御を行なう。
操作部２２Ｃは、マウスやキーボードあるいはタッチパネルなどの入力装置で構成されている。
表示部２２Ｄは、画像を表示するディスプレイパネルで構成されている。
記憶部２２Ｅは、クラウドサーバー２０からネットワーク２４を介して受信した監視用データ、あるいは、無人飛行体１４から受信した点群データを記録する。
【0016】
次に、図４を参照してトンネル監視用無人飛行装置の動作について説明する。
まず、無人飛行体１４をトンネル１２内で自律飛行させることによりトンネル１２内の画像データを３６０度カメラ１４Ｃで撮像する。
すなわち、作業員は、無人飛行体１４をトンネル１２の坑口１２１２近傍に着陸させた状態とし、コントローラ１６の操作部１６Ｂを操作することによって無人飛行体１４に飛行開始の指令を与える（ステップＳ１０）。
無人飛行体１４の通信部１４Ａが飛行開始の指令を受信すると、飛行制御部１４Ｄは、ＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂによる点群データの検出を開始すると共に、各ロータ１４Ｈの回転制御を行ない、無人飛行体１４の飛行を開始する（ステップＳ１２）。
飛行制御部１４Ｄは、ＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂによって検出された点群データに基づいて無人飛行体１４がトンネル１２の内周面に対して所定間隔を確保した状態を維持しつつトンネル１２の長手方向に沿って移動するように、かつ、トンネル１２の坑口１２１２近傍からトンネル１２の切羽１２１０近傍に向かって無人飛行体１４を自律飛行させる（ステップＳ１４）。
したがって、無人飛行体１４はトンネル１２の内周面や障害物に干渉することなくトンネル１２の長手方向に沿って坑口１２１２近傍から切羽１２１０近傍まで飛行する。
この飛行中において、３６０度カメラ１４Ｃによって撮像されたトンネル１２内の画像データは、記憶部１４Ｅに格納される（ステップＳ１６）。
また、３６０度カメラ１４Ｃによって撮像されたトンネル１２内の画像データは、通信部１４Ａを介してコントローラ１６の通信部１６Ａに送信され、コントローラ１６の表示部１６Ｃによってリアルタイムに表示される（ステップＳ１８）。
また、ＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂによって検出された点群データは記憶部１４Ｅに格納される（ステップＳ２０）。
まず、無人飛行体１４をトンネル１２内で自律飛行させることによりトンネル１２内の画像データを３６０度カメラ１４Ｃで撮像する。
すなわち、作業員は、無人飛行体１４をトンネル１２の坑口１２１２近傍に着陸させた状態とし、コントローラ１６の操作部１６Ｂを操作することによって無人飛行体１４に飛行開始の指令を与える（ステップＳ１０）。
無人飛行体１４の通信部１４Ａが飛行開始の指令を受信すると、飛行制御部１４Ｄは、ＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂによる点群データの検出を開始すると共に、各ロータ１４Ｈの回転制御を行ない、無人飛行体１４の飛行を開始する（ステップＳ１２）。
飛行制御部１４Ｄは、ＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂによって検出された点群データに基づいて無人飛行体１４がトンネル１２の内周面に対して所定間隔を確保した状態を維持しつつトンネル１２の長手方向に沿って移動するように、かつ、トンネル１２の坑口１２１２近傍からトンネル１２の切羽１２１０近傍に向かって無人飛行体１４を自律飛行させる（ステップＳ１４）。
したがって、無人飛行体１４はトンネル１２の内周面や障害物に干渉することなくトンネル１２の長手方向に沿って坑口１２１２近傍から切羽１２１０近傍まで飛行する。
この飛行中において、３６０度カメラ１４Ｃによって撮像されたトンネル１２内の画像データは、記憶部１４Ｅに格納される（ステップＳ１６）。
また、３６０度カメラ１４Ｃによって撮像されたトンネル１２内の画像データは、通信部１４Ａを介してコントローラ１６の通信部１６Ａに送信され、コントローラ１６の表示部１６Ｃによってリアルタイムに表示される（ステップＳ１８）。
また、ＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂによって検出された点群データは記憶部１４Ｅに格納される（ステップＳ２０）。
【0017】
飛行制御部１４Ｄは、点群データに基づいて無人飛行体１４が切羽１２１０の近傍に到達したか否かを判定し（ステップＳ２２）、この判定結果が否定ならばステップＳ１４に戻り、この判定結果が肯定ならば、飛行方向（進行方向）を反転させ、無人飛行体１４を坑口１２１２に向かって自律飛行させる（ステップＳ２４）。
また、飛行制御部１４Ｄは、点群データに基づいて坑口１２１２近傍に到達したか否かを判定し（ステップＳ２６）、この判定結果が否定ならばステップＳ２４に戻り、判定結果が肯定ならば、坑口１２１２近傍の床面１２０４に着陸させ（ステップＳ２８）、一連の動作を終了する。
なお、コントローラ１６の表示部１６Ｃに画像データを表示することは省略してもよいが、本実施の形態のように表示部１６Ｃに画像データを表示させると、無人飛行体１４が正常に自律飛行を行っていることを容易に確認する上で有利となる。
このような無人飛行体１４の飛行によってトンネル１２の長手方向の全長にわたってトンネル１２内の３６０度にわたる画像データが取得され記憶部１４Ｅに格納される。
なお、３６０度カメラ１４Ｃによる撮像動作は、坑口１２１２近傍から切羽１２１０近傍までの飛行中に行っても、切羽１２１０近傍から坑口１２１２近傍までの飛行中に行っても、それら往復の飛行中の双方で行ってもよい。
また、飛行制御部１４Ｄは、点群データに基づいて坑口１２１２近傍に到達したか否かを判定し（ステップＳ２６）、この判定結果が否定ならばステップＳ２４に戻り、判定結果が肯定ならば、坑口１２１２近傍の床面１２０４に着陸させ（ステップＳ２８）、一連の動作を終了する。
なお、コントローラ１６の表示部１６Ｃに画像データを表示することは省略してもよいが、本実施の形態のように表示部１６Ｃに画像データを表示させると、無人飛行体１４が正常に自律飛行を行っていることを容易に確認する上で有利となる。
このような無人飛行体１４の飛行によってトンネル１２の長手方向の全長にわたってトンネル１２内の３６０度にわたる画像データが取得され記憶部１４Ｅに格納される。
なお、３６０度カメラ１４Ｃによる撮像動作は、坑口１２１２近傍から切羽１２１０近傍までの飛行中に行っても、切羽１２１０近傍から坑口１２１２近傍までの飛行中に行っても、それら往復の飛行中の双方で行ってもよい。
【0018】
次に、図５を参照してクラウドサーバー２０および端末装置２２の動作について説明する。
無人飛行体１４の記憶部１４Ｅに格納されている画像データをネットワーク２４を介してクラウドサーバー２０の監視用データ生成部２０Ｂに送信する（ステップＳ１００）。
監視用データ生成部２０Ｂは、画像データに基づいてＶＲ画像データを含む監視用データを生成する（ステップＳ１０２）。
生成された監視用データは、ネットワーク２４を介して端末装置２２に転送される（ステップＳ１０４）。
これにより、端末装置２２は、受信した監視用データを表示部２２Ｄに表示させる（ステップＳ１０６）。
なお、ＶＲ画像データは、端末装置２２の操作部２２Ｃの操作、例えば、マウスやタッチパネルの操作によって視点を移動させて表示可能であり、トンネル１２の長手方向に沿って視点を移動させつつＶＲ画像データを表示させることができる。
トンネル１２の全長にわたって監視用データを確認（視認）することでトンネル１２の監視作業、点検作業が終了する（ステップＳ１０８）。
無人飛行体１４の記憶部１４Ｅに格納されている画像データをネットワーク２４を介してクラウドサーバー２０の監視用データ生成部２０Ｂに送信する（ステップＳ１００）。
監視用データ生成部２０Ｂは、画像データに基づいてＶＲ画像データを含む監視用データを生成する（ステップＳ１０２）。
生成された監視用データは、ネットワーク２４を介して端末装置２２に転送される（ステップＳ１０４）。
これにより、端末装置２２は、受信した監視用データを表示部２２Ｄに表示させる（ステップＳ１０６）。
なお、ＶＲ画像データは、端末装置２２の操作部２２Ｃの操作、例えば、マウスやタッチパネルの操作によって視点を移動させて表示可能であり、トンネル１２の長手方向に沿って視点を移動させつつＶＲ画像データを表示させることができる。
トンネル１２の全長にわたって監視用データを確認（視認）することでトンネル１２の監視作業、点検作業が終了する（ステップＳ１０８）。
【0019】
また、本実施の形態では、ＶＲ画像データは、該ＶＲ画像データの元となる画像データの時刻データを含んで構成され、監視用データ生成部２０Ｂは、端末装置２２の表示部２２Ｄによって元となる画像データの時刻データが異なる複数のＶＲ画像データ（すなわち同じ視点から見た複数のＶＲ画像データ）を同時に並べて表示させるように監視用データを生成することができ、例えば、端末装置２２の表示部２２Ｄの画面上に最新のＶＲ画像データと、過去のＶＲ画像データとを同時に並べて表示させる。
【0020】
また、本実施の形態では、監視用データ生成部２０Ｂは、データベース２０Ｃからトンネル１２のＢＩＭ／ＣＩＭデータを読み出すと共に、端末装置２２の表示部２２ＤによってＶＲ画像データとＢＩＭ／ＣＩＭデータと（すなわち同じ視点から見たＶＲ画像データとＢＩＭ／ＣＩＭデータと）を同時に並べて表示させるように監視用データを生成することができる。
【0021】
以上説明したように本実施の形態によれば、無人飛行体１４は、内周面で区画され先端には切羽が存在しているトンネル１２特有の有底筒状の細長い空間を飛行することから、無人飛行体１４は、ＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂによって検出されたトンネル１２内の形状を示す点群データに基づいて飛行制御部１４Ｄにより自律飛行するように制御される。
したがって、測位信号の受信が困難なトンネル１２内において自律飛行することができ無人飛行体１４の運用にあたって熟練したオペレータによる遠隔操作が不要となり、人的コストの低減を図る上で有利となる。
また、ＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂによって検出されたトンネル１２内の形状を示す点群データに基づいて、ＳＬＡＭ(Simultaneous Localization and Mapping)を用いて、詳細な３次元地図データを生成し、３次元地図データに基づいて自律飛行させることも考えられる。しかしながら、一般的にＳＬＡＭの運用に際しては、ＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂの約１０倍程度のコストがかかっているのが現状である。
そのため、本実施の形態のように、上記３次元地図データを使用することなくＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂで検出された点群データに基づいて自律飛行させるようにすれば、無人飛行体１４の運用コストを大幅に低減する上で有利となる。
したがって、測位信号の受信が困難なトンネル１２内において自律飛行することができ無人飛行体１４の運用にあたって熟練したオペレータによる遠隔操作が不要となり、人的コストの低減を図る上で有利となる。
また、ＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂによって検出されたトンネル１２内の形状を示す点群データに基づいて、ＳＬＡＭ(Simultaneous Localization and Mapping)を用いて、詳細な３次元地図データを生成し、３次元地図データに基づいて自律飛行させることも考えられる。しかしながら、一般的にＳＬＡＭの運用に際しては、ＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂの約１０倍程度のコストがかかっているのが現状である。
そのため、本実施の形態のように、上記３次元地図データを使用することなくＬＩＤＡＲセンサ１４Ｂで検出された点群データに基づいて自律飛行させるようにすれば、無人飛行体１４の運用コストを大幅に低減する上で有利となる。
【0022】
また、本実施の形態によれば、飛行制御部１４Ｄによる無人飛行体１４の制御は、点群データに基づいて無人飛行体１４がトンネル１２の内周面に対して所定間隔を確保した状態を維持しつつトンネル１２の長手方向に沿って移動するようになされるため、無人飛行体１４がトンネル１２の内周面に干渉することがなく、安定した自律飛行を行う上で有利となる。
【0023】
また、本実施の形態によれば、飛行制御部１４Ｄによる無人飛行体１４の制御は、トンネル１２の坑口１２１２近傍からトンネル１２の切羽１２１０近傍に向かって無人飛行体１４が飛行すると共に、点群データに基づいて無人飛行体１４が切羽１２１０の近傍に到達したと判断した場合に無人飛行体１４が坑口１２１２に向かって飛行するようになされるので、トンネル１２の全長にわたって確実に無人飛行体１４を自律飛行させる上で有利となる。
【0024】
また、本実施の形態によれば、無人飛行体１４に搭載された３６０度カメラ１４Ｃによって生成されたトンネル１２内の画像データに基づいて監視用データ生成部２０ＢによってＶＲ画像データを含む監視用データを生成し、この監視用データを端末装置２２で表示するようにした。
したがって、端末装置２２に表示される監視用データを確認することによって、工事中のトンネル１２における工事の進捗状況の確認や工事設備の点検などを短時間に効率的に行うことができるため、作業員が実際にトンネル１２内を巡回する必要がない。
そのため、無人飛行体１４を用いてトンネル１２内の監視作業、点検作業を安価にかつ効率的に行なう上で有利となる。
したがって、端末装置２２に表示される監視用データを確認することによって、工事中のトンネル１２における工事の進捗状況の確認や工事設備の点検などを短時間に効率的に行うことができるため、作業員が実際にトンネル１２内を巡回する必要がない。
そのため、無人飛行体１４を用いてトンネル１２内の監視作業、点検作業を安価にかつ効率的に行なう上で有利となる。
【0025】
具体的に説明すると、一般的にトンネル１２の工事は昼夜を通して行われ、また、大型重機がトンネル１２内で稼働することから、従来、作業員がトンネル１２内を巡回して行なう監視作業、点検作業は、例えば、朝および夕にそれぞれ1時間程度の時間で行わなくてはならない。そのため、監視作業、点検作業は、より重要な部分、具体的には、切羽１２１０を中心とした部分の監視作業、点検作業に絞り込まざるを得ず、トンネル１２の全長にわたる監視作業、点検作業をきめ細かく行なう上で限界がある。
本発明者の実験によれば、トンネル１２内を自律飛行する無人飛行体１４を用いた場合、全長約４００ｍのトンネル１２であれば７分弱の飛行時間でトンネル１２の全長にわたって画像データを収集することができた。
したがって、本実施の形態によれば、従来のようにトンネル１２内を作業員が巡回する場合に比較して、トンネル１２内の全長について短時間でもれなく画像データを収集でき、トンネル１２の全長にわたる監視作業、点検作業をきめ細かく効率的に行なう上で有利となる。
本発明者の実験によれば、トンネル１２内を自律飛行する無人飛行体１４を用いた場合、全長約４００ｍのトンネル１２であれば７分弱の飛行時間でトンネル１２の全長にわたって画像データを収集することができた。
したがって、本実施の形態によれば、従来のようにトンネル１２内を作業員が巡回する場合に比較して、トンネル１２内の全長について短時間でもれなく画像データを収集でき、トンネル１２の全長にわたる監視作業、点検作業をきめ細かく効率的に行なう上で有利となる。
【0026】
また、本実施の形態では、端末装置２２は、ＶＲ画像データの元となる画像データの時刻データが異なる複数のＶＲ画像データを同時に並べて表示するようにしたので、過去と現在のＶＲ画像データを比較することによって工事中のトンネル１２における工事の進捗状況の確認や工事設備の点検などを短時間に効率的に行う上で有利となる。
【0027】
また、本実施の形態では、端末装置２２は、ＶＲ画像データとＢＩＭ／ＣＩＭデータとを同時に並べて表示するようにしたので、ＶＲ画像データとＢＩＭ／ＣＩＭデータを比較することによって工事中のトンネル１２における工事の進捗状況の確認や今後の作業予定の確認などを短時間に効率的に行う上で有利となる。
【0028】
また、本実施の形態では、監視用データ生成部２０Ｂは、端末装置２２と通信可能に構成されたクラウドサーバー２０に設けられているので、トンネル１２内の監視作業、点検作業に際しては、クラウドサーバー２０と通信可能な端末装置２２を準備すれば足り、設備コストの低減を図る上で有利となる。
また、本実施の形態では、１台の端末装置２２を用いて監視用データを表示させる場合について説明したが、複数台の端末装置を用いることができる。
すなわち、受注者、発注者、官庁など複数の関係者が管理する複数台の端末装置がネットワーク２４を介してクラウドサーバー２０と通信できるようにすれば、各関係者が監視用データを確認することにより、トンネル１２に足を運ぶこと無く、工事の進捗状況の確認、今後の作業予定の確認、各種検査などの業務を短時間に効率的に行う上で有利となり、また、関係者間で迅速な情報共有、分析を行なう上で有利となる。
また、本実施の形態では、１台の端末装置２２を用いて監視用データを表示させる場合について説明したが、複数台の端末装置を用いることができる。
すなわち、受注者、発注者、官庁など複数の関係者が管理する複数台の端末装置がネットワーク２４を介してクラウドサーバー２０と通信できるようにすれば、各関係者が監視用データを確認することにより、トンネル１２に足を運ぶこと無く、工事の進捗状況の確認、今後の作業予定の確認、各種検査などの業務を短時間に効率的に行う上で有利となり、また、関係者間で迅速な情報共有、分析を行なう上で有利となる。
【0029】
また、本実施の形態では、無人飛行体１４に点群データを記憶する記憶部１４Ｅ（点群データ記憶部）を設けたので、例えば、端末装置２２に、記憶部１４Ｅ（点群データ記憶部）から読み出された点群データに基づいてトンネル１２の３次元形状データを生成する３次元形状データ生成部を設ければ、トンネル１２の３次元形状データを効率的に得る上で有利となる。
また、端末装置２２に、上記３次元形状データに基づいてトンネル１２の出来高評価を行なうための出来高評価データを生成する出来高評価データ生成部を設けるようにすれば、トンネル１２の出来高評価を効率的に行なう上で有利となる。
また、端末装置２２に、上記３次元形状データと、トンネル１２のＢＩＭ／ＣＩＭデータとに基づいてトンネル１２の進捗管理を行なうための進捗管理データを生成する進捗管理データ生成部を設けるようにすれば、トンネル１２の進捗管理を効率的に行なう上で有利となる。
また、端末装置２２に、上記３次元形状データに基づいてトンネル１２の出来高評価を行なうための出来高評価データを生成する出来高評価データ生成部を設けるようにすれば、トンネル１２の出来高評価を効率的に行なう上で有利となる。
また、端末装置２２に、上記３次元形状データと、トンネル１２のＢＩＭ／ＣＩＭデータとに基づいてトンネル１２の進捗管理を行なうための進捗管理データを生成する進捗管理データ生成部を設けるようにすれば、トンネル１２の進捗管理を効率的に行なう上で有利となる。
【0030】
１０ 地山
１２ トンネル
１２０２ 側面
１２０４ 床面
１２０６ 天端面
１２１０ 切羽
１２１２ 坑口
１４ 無人飛行体
１４０２ 飛行体本体
１４０４ 脚部
１４Ａ 通信部
１４Ｂ ＬＩＤＡＲセンサ
１４Ｃ ３６０度カメラ
１４Ｄ 飛行制御部
１４Ｅ 記憶部（画像記憶部）
１４Ｆ バッテリー
１４Ｇ モータ
１４Ｈ ロータ
１６ コントローラ
１６Ａ 通信部
１６Ｂ 操作部
１６Ｃ 表示部
１８ トンネル監視装置
２０ クラウドサーバー
２０Ａ 通信部
２０Ｂ 監視用データ生成部
２０Ｃ データベース
２２ 端末装置
２２Ａ 通信部
２２Ｂ 制御部
２２Ｃ 操作部
２２Ｄ 表示部
２２Ｅ 記憶部
２４ ネットワーク
１２ トンネル
１２０２ 側面
１２０４ 床面
１２０６ 天端面
１２１０ 切羽
１２１２ 坑口
１４ 無人飛行体
１４０２ 飛行体本体
１４０４ 脚部
１４Ａ 通信部
１４Ｂ ＬＩＤＡＲセンサ
１４Ｃ ３６０度カメラ
１４Ｄ 飛行制御部
１４Ｅ 記憶部（画像記憶部）
１４Ｆ バッテリー
１４Ｇ モータ
１４Ｈ ロータ
１６ コントローラ
１６Ａ 通信部
１６Ｂ 操作部
１６Ｃ 表示部
１８ トンネル監視装置
２０ クラウドサーバー
２０Ａ 通信部
２０Ｂ 監視用データ生成部
２０Ｃ データベース
２２ 端末装置
２２Ａ 通信部
２２Ｂ 制御部
２２Ｃ 操作部
２２Ｄ 表示部
２２Ｅ 記憶部
２４ ネットワーク
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】