特許 7362343 水中作業システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-06

(45)【発行日】2023-10-17

(54)【発明の名称】水中作業システム

(51)【国際特許分類】

   B63C 11/00 20060101AFI20231010BHJP

   B63B 49/00 20060101ALI20231010BHJP

   B63C 11/48 20060101ALI20231010BHJP

   G05D 1/10 20060101ALI20231010BHJP

   G01S 15/74 20060101ALI20231010BHJP

【ＦＩ】

B63C11/00 E

B63B49/00 Z

B63B49/00 B

B63C11/00 A

B63C11/00 B

B63C11/00 D

B63C11/48 D

B63C11/48 B

G05D1/10

G01S15/74

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019147156

(22)【出願日】2019-08-09

(65)【公開番号】P2021028186

(43)【公開日】2021-02-25

【審査請求日】2022-07-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡矢 紀幸

(72)【発明者】

【氏名】福井 厚市

【審査官】塚本 英隆

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１６－５２６１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５８４４１５９（ＵＳ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５１４４３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６３Ｃ １１／００

Ｂ６３Ｂ ４９／００

Ｂ６３Ｃ １１／４８

Ｇ０５Ｄ １／１０

Ｇ０１Ｓ １５／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水上に位置する水上船と、
水底に敷設されたパイプラインを探し出す探索作業を行う潜水機と、
前記水上船に搭載された音響測位装置から出力された音波を用いて前記水上船に対する前記潜水機の相対位置を測定する音響測位システムと、
処理装置と、を備え、
前記処理装置は、前記探索作業の開始時に前記音響測位システムから前記水上船に対する前記潜水機の相対位置を取得し、取得した前記相対位置に基づいて前記潜水機の位置を算出し、算出した前記潜水機の位置を中心とする測定誤差領域と所定の方向に延びる前記パイプラインの予想敷設領域とが重複する場合には、前記測定誤差領域と前記予想敷設領域とが重複しない位置にまで前記潜水機を移動させた後、前記潜水機に前記予想敷設領域を横断しながら前記パイプラインの有無を検知する横断検知を実施させる、水中作業システム。

【請求項2】

水上に位置する水上船と、
水底に敷設されたパイプラインを探し出す探索作業を行う潜水機と、
前記水上船に搭載された音響測位装置から出力された音波を用いて前記水上船に対する前記潜水機の相対位置を測定する音響測位システムと、
処理装置と、を備え、
前記処理装置は、前記探索作業の開始時に前記音響測位システムから前記水上船に対する前記潜水機の相対位置を取得し、取得した前記相対位置に基づいて前記潜水機の位置を算出し、算出した前記潜水機の位置を中心とする測定誤差領域と所定の方向に延びる前記パイプラインの予想敷設領域との間隔が所定距離でない場合には、前記測定誤差領域と前記予想敷設領域の間隔が前記所定距離となる位置にまで前記潜水機を移動させた後、前記潜水機に前記予想敷設領域を横断しながら前記パイプラインの有無を検知する横断検知を実施させる、水中作業システム。

【請求項3】

水上に位置する水上船と、
水底に敷設されたパイプラインを探し出す探索作業を行う潜水機と、
前記水上船に搭載された音響測位装置から出力された音波を用いて前記水上船に対する前記潜水機の相対位置を測定する音響測位システムと、
処理装置と、を備え、
前記処理装置は、前記探索作業において、前記潜水機に所定の方向に延びる前記パイプラインの予想敷設領域を横断しながら前記パイプラインを検知する横断検知を実施させつつ、前記音響測位システムから前記水上船に対する前記潜水機の相対位置を取得し、取得した前記相対位置に基づいて前記潜水機の位置を算出し、算出した前記潜水機の位置を中心とする測定誤差領域と前記予想敷設領域とが重複しなくなる位置にまで前記潜水機が移動しても前記パイプラインを検知できない場合には、前記潜水機の進行方向を変えて前記潜水機に前記横断検知を再度実施させる、水中作業システム。

【請求項4】

水上に位置する水上船と、
前記水上船から水底に投下されるトランスポンダと、
投下された前記トランスポンダを基準として、水底に敷設されたパイプラインを探し出す探索作業を行う潜水機と、
前記水上船に搭載された音響測位装置から出力された音波を用いて前記水上船に対する前記トランスポンダの相対位置を測定する音響測位システムと、
処理装置と、を備え、
前記潜水機は水底に対する当該潜水機の相対速度を計測可能な相対速度計を有し、
前記処理装置は、前記探索作業の開始時に音響測位システムから前記水上船に対する前記トランスポンダの相対位置を取得し、取得した前記相対位置に基づいて前記トランスポンダの位置を算出し、算出した前記トランスポンダが投下された位置を中心とする測定誤差領域と所定の方向に延びる前記パイプラインの予想敷設領域とが重複する場合には、前記測定誤差領域と前記予想敷設領域とが重複しなくなるような仮の前記トランスポンダが投下された位置を目標位置に設定し、前記潜水機を前記トランスポンダが投下された位置まで移動させた後、前記相対速度計から取得した前記潜水機の水底に対する相対速度に基づいて前記トランスポンダに対する前記潜水機の相対位置を算出しつつ前記潜水機の位置が前記目標位置に至るまで前記潜水機を移動させ、その後、前記潜水機に前記予想敷設領域を横断しながら前記パイプラインの有無を検知する横断検知を実施させる、水中作業システム。

【請求項5】

前記処理装置は、前記探索作業の開始時に測定した前記トランスポンダの投下位置を通り前記パイプラインの予想敷設領域に直交する仮想線上に前記目標位置を設定する、請求項４に記載の水中作業システム。

【請求項6】

前記処理装置は、前記横断検知を１回又は複数回実施しても前記パイプラインが検知されない場合、前記潜水機を前記パイプラインの予想敷設領域が延びる方向に沿って移動させた後、前記潜水機に前記横断検知を再度実施させる、請求項１乃至５のうちいずれか一の項に記載の水中作業システム。

【請求項7】

前記処理装置は、前記横断検知を１回又は複数回実施しても前記パイプラインが検知されない場合、前記横断検知における前記潜水機の移動距離を延ばして前記潜水機に前記横断検知を再度実施させる、請求項１乃至５のうちいずれか一の項に記載の水中作業システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、潜水機を用いて水中で作業を行う水中作業システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、水底に敷設されたパイプラインに対する作業は、無人の潜水機を用いて行われる（例えば、特許文献１参照）。そのため、事前のパイプラインを探し出す探索作業も潜水機で行うことができれば効率的である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－６７３５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

潜水機の位置は音響測位システムを用いて測定されるが、音響測位システムの測定精度は高いとは言えない。また、水底に敷設されたパイプラインは潮流によって経年移動する。そのため、潜水機を用いてパイプラインの探索作業を行う場合、パイプラインが敷設されていないエリアを探索してしまう場合もあり、パイプラインの探索作業に時間がかかるおそれがある。

【0005】

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、潜水機を用いたパイプラインの探索作業を効率よく行うことができる水中作業システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係る水中作業システムは、水上に位置する水上船と、水底に敷設されたパイプラインを探し出す探索作業を行う潜水機と、前記水上船に搭載された音響測位装置から出力された音波を用いて前記水上船に対する前記潜水機の相対位置を測定する音響測位システムと、処理装置と、を備え、前記処理装置は、前記探索作業の開始時に前記音響測位システムから前記水上船に対する前記潜水機の相対位置を取得し、取得した前記相対位置に基づいて前記潜水機の位置を算出し、算出した前記潜水機の位置を中心とする測定誤差領域と所定の方向に延びる前記パイプラインの予想敷設領域とが重複する場合には、前記測定誤差領域と前記予想敷設領域とが重複しない位置にまで前記潜水機を移動させた後、前記潜水機に前記予想敷設領域を横断しながら前記パイプラインの有無を検知する横断検知を実施させる。

【0007】

この構成では、音響測位システムの測定誤差とパイプラインの経年移動を考慮してパイプラインの探索作業を行うため、基本的には一度の横断検知によりパイプラインを探し出すことができる。よって、パイプラインの探索作業を効率よく行うことができる。

【0008】

また、本発明の一態様に係る水中作業システムは、水上に位置する水上船と、水底に敷設されたパイプラインを探し出す探索作業を行う潜水機と、前記水上船に搭載された音響測位装置から出力された音波を用いて前記水上船に対する前記潜水機の相対位置を測定する音響測位システムと、処理装置と、を備え、前記処理装置は、前記探索作業の開始時に前記音響測位システムから前記水上船に対する前記潜水機の相対位置を取得し、取得した前記相対位置に基づいて前記潜水機の位置を算出し、算出した前記潜水機の位置を中心とする測定誤差領域と所定の方向に延びる前記パイプラインの予想敷設領域との間隔が所定距離でない場合には、前記測定誤差領域と前記予想敷設領域の間隔が前記所定距離となる位置にまで前記潜水機を移動させた後、前記潜水機に前記予想敷設領域を横断しながら前記パイプラインの有無を検知する横断検知を実施させてもよい。

【0009】

この構成では、測定誤差領域と予想敷設領域の間隔が所定距離となる位置から横断検知を開始する。そのため、測定誤差領域と予想敷設領域の間隔が所定距離よりも狭い位置から横断検知を開始する場合に比べて確実にパイプラインを探し出すことができる。また、測定誤差領域と予想敷設領域の間隔が所定距離よりも広い位置から横断検知を開始する場合に比べて不要な作業が減り、効率よく探索作業を行うことができる。

【0010】

また、本発明の一態様に係る水中作業システムは、水上に位置する水上船と、水底に敷設されたパイプラインを探し出す探索作業を行う潜水機と、前記水上船に搭載された音響測位装置から出力された音波を用いて前記水上船に対する前記潜水機の相対位置を測定する音響測位システムと、処理装置と、を備え、前記処理装置は、前記探索作業において、前記潜水機に所定の方向に延びる前記パイプラインの予想敷設領域を横断しながら前記パイプラインを検知する横断検知を実施させつつ、前記音響測位システムから前記水上船に対する前記潜水機の相対位置を取得し、取得した前記相対位置に基づいて前記潜水機の位置を算出し、算出した前記潜水機の位置を中心とする測定誤差領域と前記予想敷設領域とが重複しなくなる位置にまで前記潜水機が移動しても前記パイプラインを検知できない場合には、前記潜水機の進行方向を変えて前記潜水機に前記横断検知を再度実施させてもよい。

【0011】

この構成によれば、潜水機による横断検知を行ってもパイプラインを検知できない場合には、横断検知が再度実施されるため、より確実にパイプラインを探し出すことができる。

【0012】

また、本発明の他の態様に係る水中作業システムは、水上に位置する水上船と、前記水上船から水底に投下されるトランスポンダと、投下された前記トランスポンダを基準として、水底に敷設されたパイプラインを探し出す探索作業を行う潜水機と、を備えている。

【0013】

この構成では、トランスポンダを用いてパイプラインの探索作業が行われる。トランスポンダは、投下の際に潜水機よりも潮流の影響を受けにくいため、潜水機よりも狙った位置の近くに投下することができる。そのため、上記の構成によれば、パイプラインの探索作業を効率よく行うことができる。

【発明の効果】

【0014】

上記の構成によれば、潜水機を用いたパイプラインの探索作業を効率よく行うことができる水中作業システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、第１実施形態に係る水中作業システムのブロック図である。

【図2】図２は、第１実施形態の探索プログラムのフローチャートである。

【図3】図３は、第１実施形態の探索開始時における潜水機の動作を示す図である。

【図4】図４は、パイプラインが検知できなかった場合における潜水機の動作を示す図である。

【図5】図５は、第２実施形態に係る水中作業システムのブロック図である。

【図6】図６は、第２実施形態の探索プログラムのフローチャートである。

【図7】図７は、第２実施形態の探索開始時における潜水機の動作を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

（第１実施形態）
はじめに、本発明の第１実施形態に係る水中作業システム１００について説明する。まず、水中作業システム１００の全体構成について説明する。本実施形態の水中作業システム１００では、パイプラインに対して検査等の作業を行う前に、潜水機２０を用いて水底に敷設されたパイプラインの探索が実施される。図１は、本実施形態に係る水中作業システム１００のブロック図である。図１に示すように、水中作業システム１００は、水上船１０と、潜水機２０と、音響測位システム４０と、を備えている。なお、以下で単に「位置」というときは、絶対位置（地球座標系の位置）を意味するものとする。

【0017】

＜水上船＞
水上船１０は、水上を航行して潜水機２０を支援する海上支援船である。水上船１０は、潜水機２０への電力供給や潜水機２０が取得したデータの保存等を行っている。水上船１０は、推進装置１１と、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置１２と、音響通信装置１３と、給電装置１４と、を有している。また、水上船１０には処理装置１５が設けられている。

【0018】

推進装置１１は、水上を航行するための推力を発生させる装置である。ＧＰＳ装置１２は、水上における水上船１０の位置情報を取得する装置である。音響通信装置１３は、後述する潜水機２０の音響通信装置２６との間で音響を用いて通信を行う装置である。音響通信装置１３により、潜水機２０の各機器が取得した情報（例えば、潜水機２０のバッテリ２５の残量など）を潜水機２０から取得できる。

【0019】

給電装置１４は、後述する潜水機２０の受電装置２４に電力を供給する装置である。本実施形態では、潜水機２０が水上船１０にアプローチし、水上船１０の給電装置１４から潜水機２０の受電装置２４に電力を供給する。給電装置１４は、受電装置２４に非接触に電力を供給する非接触式の給電装置であってもよく、水上船１０と潜水機２０とをつなぐコネクタ等を介して電力を供給する接触式の給電装置であってもよい。なお、本実施形態では、水上船１０で潜水機２０の充電を行っているが、水上に浮き体を設け、又は、海底に充電ステーションを設け、これらに上述した水上船１０の充電機能等を持たせて、潜水機２０の充電を浮き体又は充電ステーションで行うようにしてもよい。

【0020】

処理装置１５は、水上船１０の全体を制御するなど種々の処理を行う装置である。処理装置１５は、プロセッサ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ＳＳＤ、及び、Ｉ／Ｏインターフェース等を有している。そして、ＳＳＤには後述する探索プログラムを含む各種制御プログラム及び種々のデータが保存されており、不揮発性メモリがＳＳＤから各種制御プログラムをダウンロードした後、プロセッサが各種制御プログラムに基づき揮発性メモリを用いて演算処理を行う。また、処理装置１５は、上述した水上船１０の各機器と電気的に接続されており、各機器から送信される測定信号に基づいて種々の情報を取得するとともに、これらの情報に基づいて演算を行い、各機器に制御信号を送信する。

【0021】

＜潜水機＞
潜水機２０は、水上船１０から独立して航行が可能な自律型無人潜水機であり、水中で作業を行うことができる。潜水機２０は、推進装置２１と、対象物検知装置２２と、検査装置２３と、受電装置２４と、バッテリ２５と、音響通信装置２６と、慣性航法装置２７と、深度計２８と、相対速度計２９と、を有している。また、潜水機２０には、処理装置３０が設けられている。

【0022】

推進装置２１は、水中を航行するための推力を発生させる装置である。推進装置２１は、例えば潜水機２０を前方へ移動させるための主推進用スラスタ、潜水機２０を上下方向に移動させるための垂直スラスタ、潜水機２０を左右方向に移動させるための水平スラスタなど、複数の推進器および潜水機２０の進路を変更する舵装置を含む。ただし、推進装置２１は、これに限定されず、例えば推力を発生させる方向を変更可能な首振り式のスラスタを有していてもよい。

【0023】

対象物検知装置２２は、作業対象物であるパイプラインを検知する装置である。本実施形態の対象物検知装置２２は、いわゆるマルチビームソーナである。ただし、対象物検知装置２２は、形状把握用レーザであってもよく、マルチビームソーナと形状把握用レーザの双方であってもよい。なお、対象物検知装置２２が設けられる位置や個数は特に限定されない。

【0024】

検査装置２３は、パイプラインを検査するための装置である。本実施形態の検査装置２３は、パイプラインを撮像する撮像用カメラ（例えばテレビカメラ）である。ただし、検査装置２３は、撮像用カメラの代わりに又は撮像用カメラに加えて、例えばパイプラインの全長に亘って防食処置（例えば防食塗装）の劣化の程度を検査する防食検査器、及び、腐食の程度や損傷の有無を検査するためにパイプラインの肉厚を検査する肉厚検査器の一方又は双方を含んでもよい。

【0025】

受電装置２４は、水上船１０が有する給電装置１４から供給される電力を受電するための装置である。受電装置２４が受電した電力に基づき、バッテリ２５が充電される。バッテリ２５が蓄積する電力は、推進装置２１など潜水機２０が有する各機器の作動に使用される。

【0026】

音響通信装置２６は、水上船１０が有する音響通信装置１３との間で音響を用いて通信を行う装置である。音響通信装置２６により、潜水機２０が有する各種装置が取得した情報（例えば、バッテリ２５の残量など）を潜水機２０から水上船１０に送信することができる。

【0027】

慣性航法装置（Inertial Navigation System；ＩＮＳ）２７は、加速度センサとジャイロセンサを用いて絶対座標系における潜水機２０の向き、位置、及び速度を測定する装置である。深度計２８は、潜水機２０の深度を計測する機器である。相対速度計２９は、ドップラー効果を利用して水底及びパイプラインなどの固定物を基準とする潜水機２０の相対移動方向及び相対速度を計測する機器である。

【0028】

処理装置３０は、プロセッサ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ＳＳＤ、及び、Ｉ／Ｏインターフェース等を有している。処理装置３０は、上述した潜水機２０の各機器と電気的に接続されており、各機器から送信される測定信号に基づいて種々の情報を取得するとともに、これらの情報に基づいて演算を行い、各機器に制御信号を送信する。

【0029】

＜音響測位システム＞
音響測位システム４０は、水上船１０に対する潜水機２０の位置を測定するとともに、潜水機２０に対する水上船１０の位置を測定するためのシステムである。本実施形態の音響測位システム４０は、水上船１０及び潜水機２０のそれぞれに設けられた音響測位装置４１、４２と、水上船１０及び潜水機２０のそれぞれに設けられた応答装置４３、４４と、を有している。なお、水上船１０の音響測位装置４１は、水上船１０の音響通信装置１３と一体的に構成されていてもよい。また、潜水機２０の音響測位装置４２は、潜水機２０の音響通信装置２６と一体的に構成されていてもよい。

【0030】

水上船１０の音響測位装置４１から潜水機２０の応答装置４４に音波を送ると、その音波を検出した応答装置４４は音響測位装置４１に応答波（応答信号）を送る。音響測位装置４１は、応答装置４４からの応答波に基づいて、水上船１０に対する潜水機２０の相対位置を計測することができる。さらに、水上船１０の処理装置１５は、音響測位装置４１から水上船１０に対する潜水機２０の相対位置を取得し、当該相対位置とＧＰＳ装置１２から取得した水上船１０の位置情報とに基づいて、潜水機２０の位置（見かけの絶対位置）を算出することができる。なお、音響測位装置４１による測定は誤差が生じるため、ここで算出する潜水機２０の位置は、あくまでも見かけの絶対位置であり、後述する測定誤差領域の設定に利用される。

【0031】

また、潜水機２０の音響測位装置４２から水上船１０の応答装置４３に音波を送ると、その音波を検出した応答装置４３は音響測位装置４２に応答波（応答信号）を送る。音響測位装置４２は、応答装置４３からの応答波に基づいて、潜水機２０に対する水上船１０の相対位置を計測することができる。潜水機２０の処理装置３０は、潜水機２０が充電等のために水上船１０に帰還する際、音響測位装置４２から潜水機２０に対する水上船１０の相対位置を取得し、当該相対位置と音響測位装置４２から取得した情報に基づいて、潜水機２０が水上船１０に近づくように推進装置２１を駆動させる。

【0032】

なお、本実施形態における音響測位システム４０は、ＵＳＢＬ（Ultra Short Base Line）方式の測位システムを採用している。すなわち、各音響測位装置４１、４２は、送波器と受波アレイとを有し、送波器から音波を送り、それを検出した応答装置４３、４４から送られる応答波を受波アレイで受ける。音響測位装置４１、４２は、応答装置４３、４４との間の音波の往復時間から応答装置４３、４４までの距離を計算するとともに、受波アレイ内の各素子へ到達した応答波の位相差をもとに応答装置４３、４４の方位を特定する。

【0033】

ただし、音響測位システム４０は、ＵＳＢＬ方式の測位システムに限定されない。例えば、音響測位装置４１、４２は、水上船１０及び潜水機２０のそれぞれに３つ以上の受波器を互いに離間するように設けて、これらが受ける応答波の到達時間差に基づいて音響測位装置４１、４２に対する応答装置４３、４４の方位を特定するＳＢＬ（Short Base Line）方式を採用してもよい。

【0034】

＜パイプラインの探索作業＞
次に、水底に敷設されたパイプラインを探し出す探索作業について説明する。パイプラインの探索作業は、パイプラインに対して検査等の作業を行う前に実施される。水上船１０の処理装置１５は、音響通信装置１３、２６を介して潜水機２０の処理装置３０から種々の情報を取得し、これらの情報基づいて探索プログラムを実行する。水上船１０の処理装置１５は、探索プログラムにおいて種々の演算処理を行い、音響通信装置１３、２６を介して潜水機２０の処理装置３０に制御信号を送信する。潜水機２０の処理装置３０は、受信した制御信号に基づいて推進装置２１等を制御する。

【0035】

図２は、探索プログラムのフローチャートである。図２で示す探索プログラムは、水上船１０の処理装置１５によって実行される。探索プログラムは、潜水機２０が海底から所定の高さ位置に位置したときに開始される。探索プログラムが開始されると、処理装置１５は、パイプラインの予想敷設領域を設定する（ステップＳ１）。パイプラインの「予想敷設領域」とは、パイプラインが経年移動する可能性がある領域である。本実施形態の処理装置１５はパイプラインを敷設した当時の敷設位置を記憶しており、この記憶している敷設位置と敷設時からの経過期間に基づいて設定する。

【0036】

図３は、探索作業における潜水機２０の動作を示した図である。図３の二点鎖線は敷設当初におけるパイプラインの敷設位置であり、二点鎖線に平行な直線で挟まれた領域がパイプラインの予想敷設領域である。本実施形態の予想敷設領域は帯状であり、直線状に延びている。なお、図３では、敷設当初のパイプラインの設置位置が予想敷設領域の中央に位置しているが、例えば、パイプラインが一方向にのみ経年移動すると予想される場合は、敷設当初のパイプラインの敷設位置は予想敷設領域の中央からずれることになる。

【0037】

続いて、処理装置１５は、潜水機２０の位置を算出する（ステップＳ２）。前述のとおり、潜水機２０の位置（見かけの絶対位置）は、処理装置１５は、ＧＰＳ装置１２から取得した水上船１０の位置情報と、音響測位装置４１から取得した水上船１０に対する潜水機２０の相対位置とに基づいて算出することができる。

【0038】

続いて、処理装置１５は、水上船１０の測定誤差領域を設定する（ステップＳ３）。前述のとおり、音響測位装置４１の測定精度は高くないため、ステップＳ２で算出した潜水機２０の位置は測定誤差が存在する。「測定誤差領域」とは、潜水機２０が位置する可能性がある領域であって、ステップＳ２で算出した潜水機２０の位置を中心とした領域である。例えば、図３において、符号２０Ａを付した潜水機の位置がステップＳ２で算出した潜水機２０の位置であるとすると、符号２０ａを付した円で囲まれた領域が測定誤差領域である。測定誤差領域は、水上船１０と潜水機２０の距離が大きくなるにしたがって大きくなる。なお、水上船１０と潜水機２０の距離は、深度計２８によって推定することができる。

【0039】

続いて、処理装置１５は、水上船１０の測定誤差領域とパイプラインの予想敷設領域が重複するか否かを判定する（ステップＳ４）。処理装置１５は、測定誤差領域と予想敷設領域が重複すると判定した場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、それらの領域が離れる位置にまで潜水機２０を移動させる（ステップＳ５）。例えば、図３の符号２０ａを付した円で示すように、測定誤差領域と予想敷設領域が重複する場合には、符号２０ｂを付した円で示すような測定誤差領域と予想敷設領域が重複しなくなる位置にまで潜水機２０を移動させる（図３の符号２０Ｂを付した潜水機を参照）。ステップＳ５を経た後は、後述する横断検知を開始する（ステップＳ６）。

【0040】

一方、処理装置１５が、測定誤差領域と予想敷設領域が重複しないと判定した場合（ステップＳ４でＮＯ）、そのまま横断検知を開始する（ステップＳ６）。ここで、「横断検知」とは、潜水機２０が予想敷設領域を横断しながらパイプラインの有無を検知する作業である。潜水機２０の対象物検知装置２２を用いれば、パイプラインの有無を検知することができる。潜水機２０が予想敷設領域を横断する際、例えば処理装置１５が算出する潜水機２０の位置は、符号２０Ｂを付した潜水機の位置から符号２０Ｃを付した潜水機の位置へと移動してゆく。

【0041】

続いて、処理装置１５は、潜水機２０がパイプラインを検知したか否かを判定する（ステップＳ７）。潜水機２０がパイプラインを検知していないと判定した場合（ステップＳ７でＮＯ）、横断検知を続行する（ステップＳ８）。この横断検知は、パイプラインが検知されるまで繰り返される。一方、潜水機２０がパイプラインを検知したと判定した場合（ステップＳ７でＹＥＳ）、探索プログラムは終了し、潜水機２０はパイプラインの検査等の次の作業を開始する。

【0042】

＜作用効果等＞
以上が本実施形態に係る水中作業システム１００の説明である。本実施形態に係る水中作業システム１００は、水上に位置する水上船１０と、水底に敷設されたパイプラインを探し出す探索作業を行う潜水機２０と、水上船１０に搭載された音響測位装置４１から出力された音波を用いて水上船１０に対する潜水機２０の相対位置を測定する音響測位システム４０と、処理装置１５と、を備えている。そして、処理装置１５は、探索作業の開始時に音響測位システム４０から水上船１０に対する潜水機２０の相対位置を取得し、取得した相対位置に基づいて潜水機２０の位置を算出し、算出した潜水機２０の位置を中心とする測定誤差領域と所定の方向に延びるパイプラインの予想敷設領域とが重複する場合には、測定誤差領域と予想敷設領域とが重複しない位置にまで潜水機２０を移動させた後、潜水機２０に予想敷設領域を横断しながらパイプラインの有無を検知する横断検知を実施させている。

【0043】

このように、本実施形態に係る水中作業システム１００では、音響測位システム４０の測定誤差とパイプラインの経年移動を考慮してパイプラインの探索作業を行うため、基本的には一度の横断検知によりパイプラインを探し出すことができる。よって、パイプラインの探索作業を効率よく行うことができる。

【0044】

また、本実施形態に係る水中作業システム１００では、測定誤差領域と予想敷設領域とが重複しない位置から横断検知を開始したが、測定誤差領域と予想敷設領域の間隔が所定距離となる位置から横断検知を開始してもよい。つまり、処理装置１５は、探索作業の開始時に音響測位システム４０から水上船１０に対する潜水機２０の相対位置を取得し、取得した相対位置に基づいて潜水機２０の位置を算出し、算出した潜水機２０の位置を中心とする測定誤差領域と所定の方向に延びるパイプラインの予想敷設領域との間隔が所定距離でない場合には、測定誤差領域と予想敷設領域の間隔が所定距離となる位置にまで潜水機２０を移動させた後、潜水機２０に予想敷設領域を横断しながらパイプラインの有無を検知する横断検知を実施させてもよい。

【0045】

この構成によれば、測定誤差領域と予想敷設領域の間隔が所定距離よりも狭い位置から横断検知を開始する場合に比べて確実にパイプラインを探し出すことができる。また、測定誤差領域と予想敷設領域の間隔が所定距離よりも広い位置から横断検知を開始する場合に比べて不要な作業が減り、効率よく探索作業を行うことができる。

【0046】

また、上記の実施形態に係る水中作業システム１００によれば、基本的には一度の横断検知によりパイプラインを探し出すことができるが、一度の横断検知でパイプラインを探し出すことができない場合は、再度横断検知を実施してもよい。例えば、図４の符号２０ｄを付した円で示すように、潜水機２０が予想敷設領域を通過して、測定誤差領域と予想敷設領域とが重複しなくなる位置にまで潜水機２０が移動してもパイプラインを検知できない場合には、潜水機２０の進行方向を変えて横断検知を再度実施させてもよい（図４の符号２０Ｅ、２０Ｆを付した潜水機を参照）。

【0047】

つまり、処理装置１５は、探索作業において、潜水機２０に所定の方向に延びるパイプラインの予想敷設領域を横断しながらパイプラインを検知する横断検知を実施させつつ、音響測位システム４０から水上船１０に対する潜水機２０の相対位置を取得し、取得した相対位置に基づいて潜水機２０の位置を算出し、算出した潜水機２０の位置を中心とする測定誤差領域と予想敷設領域とが重複しなくなる位置にまで潜水機２０が移動してもパイプラインを検知できない場合には、潜水機２０の進行方向を変えて潜水機２０に横断検知を再度実施させてもよい。

【0048】

この構成によれば、潜水機２０による横断検知を行ってもパイプラインを検知できない場合には、横断検知が再度実施されるため、より確実にパイプラインを探し出すことができる。なお、進行方向を変える場合、進行方向の変更角度は１８０度であってもよく、１８０度以外であってもよい。

【0049】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る水中作業システム２００について説明する。図５は、本実施形態に係る水中作業システム２００のブロック図である。図５に示すように、水中作業システム２００は、上述した水上船１０及び潜水機２０に加え、トランスポンダ５０を備えている。また、第２実施形態の音響測位システム４０は、上述した音響測位装置４１、４２、応答装置４３、４４に加え、トランスポンダ５０に設けられた応答装置４５を有している。

【0050】

図６は、第２実施形態の探索プログラムのフローチャートである。本実施形態の探索作業は、この探索プログラムに基づいて実施される。図６で示す探索プログラムは、水上船１０の処理装置１５によって実行される。本実施形態では、敷設当初におけるパイプラインの敷設位置付近に水上船１０からトランスポンダ５０を投下した後、探索プログラムが開始される。なお、トランスポンダ５０には、水底からの高さ位置が一定となるように「重り」及び「浮き」を設けてもよい。

【0051】

探索プログラムが開始されると、処理装置１５は、潜水機２０をトランスポンダ５０まで移動させる（ステップＳ１１）。潜水機２０の移動は、音響測位システム４０を用いてトランスポンダ５０に対する潜水機２０の相対位置を測定しながら行われる。潜水機２０がトランスポンダ５０に近づくにつれて音響測位システム４０による測定誤差が小さくなるため、潜水機２０はトランスポンダ５０に正確にたどり着くことができる（後述する図７の符号２０Ａ及び２０Ｂを付した潜水機を参照）。

【0052】

続いて、処理装置１５は、パイプラインの予想敷設領域を設定する（ステップＳ１２）。パイプラインの予想敷設領域の設定方法は、前述したステップＳ１と同じである。図７は、本実施形態の探索作業における潜水機２０の動作を示した図である。図３と同様に、図７の二点鎖線は敷設当初におけるパイプラインの敷設位置であり、二点鎖線に平行な直線で挟まれた領域がパイプラインの予想敷設領域である。

【0053】

続いて、処理装置１５は、トランスポンダ５０の位置を算出する（ステップＳ１３）。処理装置１５は、ＧＰＳ装置１２から取得した水上船１０の位置情報と、音響測位装置４１から取得した水上船１０に対するトランスポンダ５０の相対位置とに基づいて、トランスポンダ５０の位置（見かけの絶対位置）を算出することができる。

【0054】

続いて、処理装置１５は、トランスポンダ５０の測定誤差領域を設定する（ステップＳ１４）。測定誤差領域は、トランスポンダ５０が位置する可能性がある領域であって、ステップＳ１３で算出したトランスポンダ５０の位置を中心とする領域である。例えば、図７において、符号５０Ａを付した点の位置がステップＳ１３で算出したトランスポンダ５０の位置であるとすると、符号５０ａを付した円で囲まれた領域が測定誤差領域である。測定誤差領域は、水上船１０とトランスポンダ５０の距離が大きくなるにしたがって大きくなる。水上船１０とトランスポンダ５０の距離は、トランスポンダ５０の近傍に位置する潜水機２０の深度計２８によって推定することができる。

【0055】

続いて、処理装置１５は、トランスポンダ５０の測定誤差領域とパイプラインの予想敷設領域が重複するか否かを判定する（ステップＳ１５）。処理装置１５は、測定誤差領域と予想敷設領域が重複すると判定した場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）、目標位置を設定する（ステップＳ１６）。

【0056】

この「目標位置」とは、測定誤差領域と予想敷設領域が重複しなくなるようなトランスポンダ５０の位置である。つまり、目標位置とは、測定誤差領域と予想敷設領域が重複しなくなるようなトランスポンダ５０の位置である。さらに、本実施形態では、処理装置１５は、ステップＳ１３で算出したトランスポンダ５０の位置を通りパイプラインの予想敷設領域に直交する仮想線上に目標位置が位置するように、目標位置を設定する。

【0057】

例えば、仮に、図７の符号５０ｂを付した円が測定誤差領域であるとすると、この測定誤差領域は予想敷設領域と重複しないため、符号５０ｂを付した円の中心に位置する符号５０Ｂを付した点は目標位置になりうる。さらに、ステップＳ１３で算出したトランスポンダ５０の位置が符号５０Ａを付した点であるとすれば、符号５０Ｂを付した点は、符号５０Ａを通りパイプラインの予想敷設領域に直行する仮想線１０２上に位置しているため、この条件からも目標位置になりうる。

【0058】

処理装置１５は、ステップＳ１６で目標位置を設定した後、潜水機２０を目標位置にまで移動させる（ステップＳ１７；図７の符号２０Ｃを付した潜水機参照）。なお、潜水機２０を目標位置にまで移動させる際、潜水機２０の相対速度計２９から取得した潜水機２０の水底に対する相対速度に基づいてトランスポンダ５０に対する潜水機２０の相対位置を算出しつつ算出した潜水機２０が目標位置に至るまで潜水機２０を移動させる。

【0059】

処理装置１５は、潜水機２０が目標位置に到達した後、進行方向を変えて横断検知を開始する（ステップＳ１８；図７の符号２０Ｄを付した潜水機参照）。また、ステップＳ１５において、処理装置１５が予想敷設領域と測定誤差領域が重複しないと判定した場合も（ステップＳ１５においてＮＯ）、横断検知を開始する（ステップＳ１８）。

【0060】

続いて、処理装置１５は、潜水機２０がパイプラインを検知したか否かを判定する（ステップＳ１９）。潜水機２０がパイプラインを検知していないと判定した場合（ステップＳ１９でＮＯ）、横断検知を続行する（ステップＳ２０；図７の符号２０Ｅ、２０Ｆを付した潜水機参照）。ステップＳ２０は、パイプラインが検知されるまで繰り返される。一方、潜水機２０がパイプラインを検知したと判定した場合（ステップＳ１９でＹＥＳ）、探索プログラムは終了し、潜水機２０はパイプラインの検査等の作業を開始する。

【0061】

＜作用効果等＞
以上が、本実施形態に係る水中作業システム２００の説明である。本実施形態に係る水中作業システム２００は、水上に位置する水上船１０と、水上船１０から水底に投下されるトランスポンダ５０と、投下されたトランスポンダ５０を基準として、水底に敷設されたパイプラインを探し出す探索作業を行う潜水機２０と、を備えている。

【0062】

このように、本実施形態に係る水中作業システム２００では、トランスポンダ５０を用いてパイプラインの探索作業が行われる。ここで、トランスポンダ５０は、投下の際に潜水機２０よりも潮流の影響を受けにくい。そのため、潜水機２０よりもパイプラインの探索作業を開始する位置の近くに投下することができる。その結果、本実施形態によれば、パイプラインの探索作業を効率よく行うことができる。

【0063】

また、本実施形態に係る水中作業システム２００は、水上船１０に搭載された音響測位装置４１から出力された音波を用いて水上船１０に対するトランスポンダ５０の相対位置を測定する音響測位システム４０と、処理装置１５と、をさらに備えている。また、潜水機２０は水底に対する当該潜水機２０の相対速度を計測可能な相対速度計２９を有している。そして、処理装置１５は、探索作業の開始時に音響測位システム４０から水上船１０に対するトランスポンダ５０の相対位置を取得し、取得した相対位置に基づいてトランスポンダ５０の位置を算出し、算出したトランスポンダ５０が投下された位置を中心とする測定誤差領域と所定の方向に延びるパイプラインの予想敷設領域とが重複する場合には、測定誤差領域と予想敷設領域とが重複しなくなるような仮のトランスポンダ５０が投下された位置を目標位置に設定し、潜水機２０をトランスポンダ５０が投下された位置まで移動させた後、相対速度計２９から取得した潜水機２０の水底に対する相対速度に基づいてトランスポンダ５０に対する潜水機２０の相対位置を算出しつつ潜水機２０の位置が目標位置に至るまで潜水機２０を移動させ、その後、潜水機２０に予想敷設領域を横断しながらパイプラインの有無を検知する横断検知を実施させている。

【0064】

このように、本実施形態では、音響測位システム４０の測定誤差とパイプラインの経年移動を考慮してパイプラインの探索作業を行うため、基本的には一度の横断検知によりパイプラインを探し出すことができる。よって、パイプラインの探索作業を効率よく行うことができる。

【0065】

また、本実施形態に係る水中作業システム２００では、処理装置１５は、探索作業の開始時に測定したトランスポンダ５０の投下位置を通りパイプラインの予想敷設領域に直交する仮想線上に前記目標位置を設定している。

【0066】

そのため、本実施形態によれば、横断検知の際の移動距離を少なくすることができる結果、パイプラインの探索作業をより効率的に行うことができる。

【0067】

また、上述した第１実施形態及び第２実施形態に係る水中作業システム１００、２００において、処理装置１５は、横断検知を１回又は複数回実施してもパイプラインが検知されない場合、潜水機２０をパイプラインの予想敷設領域が延びる方向に沿って移動させた後、潜水機２０に横断検知を再度実施させてもよい。

【0068】

この構成によれば、横断検知を行ってもパイプラインを検知できない場合には、横断検知を行う位置を変えて横断検知が再度実施されるため、より確実にパイプラインを探し出すことができる。

【0069】

また、上述した第１実施形態及び第２実施形態に係る水中作業システム１００、２００において、処理装置１５は、横断検知を１回又は複数回実施してもパイプラインが検知されない場合、横断検知における潜水機２０の移動距離を延ばして潜水機２０に横断検知を再度実施させてもよい。

【0070】

この構成によれば、横断検知を行ってもパイプラインを検知できない場合には、横断検知の際の移動距離を延ばして横断検知が再度実施されるため、より確実にパイプラインを探し出すことができる。

【0071】

また、上述した第１実施形態及び第２実施形態に係る水中作業システム１００、２００では、水上船１０に設けられた処理装置１５によって操作プログラムが実行されたが、潜水機２０に設けられた処理装置３０によって操作プログラムを実行してもよく、両処理装置１５、３０によって操作プログラムを実行してもよい。

【符号の説明】

【0072】

１０ 水上船
１５ 処理装置
２０ 潜水機
３０ 処理装置
４０ 音響測位システム
４１ 音響測位装置
４２ 音響測位装置
５０ トランスポンダ
１００ 水中作業システム
１０２ 仮想線
２００ 水中作業システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】