特許 7449140 ケーソン施工支援システム、情報表示装置、情報表示プログラム、及び情報表示方法

(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】2024-03-05

(45)【発行日】2024-03-13

(54)【発明の名称】ケーソン施工支援システム、情報表示装置、情報表示プログラム、及び情報表示方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 23/02 20060101AFI20240306BHJP

【ＦＩ】

E02D23/02 D

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020058569

(22)【出願日】2020-03-27

(65)【公開番号】P2021156051

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2023-02-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000182030

【氏名又は名称】若築建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】金子 貴一

(72)【発明者】

【氏名】谷口 岳史

(72)【発明者】

【氏名】土屋 洋

【審査官】湯本 照基

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－２０１０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０８９５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２３１３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０６０９０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－００８３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１８８８６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ２３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケーソンの水底への据付を支援するシステムであって、
水上に浮いて据付位置まで移動される前記ケーソンの高さと傾斜とを検出する検出部と、
オペレータの操作入力を受け付ける操作部と、
前記操作部により受け付けた前記操作入力に基づいて前記ケーソンを移動させる移動部と、
前記検出部により検出された前記高さと前記傾斜の情報に基づき、前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の時系列データを作成する情報作成部と、
前記情報作成部により作成された前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の前記時系列データを、前記操作部を扱う前記オペレータに提示する表示制御部と、
を備え、
前記情報作成部は、前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の現時点までの履歴データと、前記履歴データのうち現時点までの所定期間分の情報に基づき前記高さ及び前記傾斜の増減の遷移の度合を示す予測ベクトルを作成し、
前記表示制御部は、前記履歴データと前記予測ベクトルとを表示する、
ケーソン施工支援システム。

【請求項2】

ケーソンの水底への据付を支援するシステムであって、
水上に浮いて据付位置まで移動される前記ケーソンの高さと傾斜とを検出する検出部と、
オペレータの操作入力を受け付ける操作部と、
前記操作部により受け付けた前記操作入力に基づいて前記ケーソンを移動させる移動部と、
前記検出部により検出された前記高さと前記傾斜の情報に基づき、前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の時系列データを作成する情報作成部と、
前記情報作成部により作成された前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の前記時系列データを、前記操作部を扱う前記オペレータに提示する表示制御部と、
を備え、
前記情報作成部は、前記ケーソンの重心、浮心、及びメタセンタを算出し、
前記表示制御部は、前記情報作成部により算出された前記重心、前記浮心、及び前記メタセンタの情報を前記オペレータに提示する、
ケーソン施工支援システム。

【請求項3】

前記情報作成部は、前記算出した前記重心、前記浮心、及び前記メタセンタの情報に基づき、前記重心、前記浮心、及び前記メタセンタの時系列データを作成し、
前記表示制御部は、前記情報作成部により作成された前記重心、前記浮心、及び前記メタセンタの前記時系列データを前記オペレータに提示する、
請求項２に記載のケーソン施工支援システム。

【請求項4】

前記表示制御部は、
前記情報作成部により作成された前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の前記時系列データに基づき前記ケーソンの三次元モデルを作成し、
前記情報作成部により算出された前記重心、前記浮心、及び前記メタセンタの情報を前記三次元モデルの該当座標に重畳表示して、前記オペレータに提示する、
請求項２または３に記載のケーソン施工支援システム。

【請求項5】

前記据付位置までの前記ケーソンの操作手順を前記オペレータに提示するナビゲーション部を備え、
前記表示制御部は、前記据付位置までの三次元空間画面を作成し、前記三次元空間画面上に、前記ナビゲーション部による前記操作手順を重畳表示して、前記オペレータに提示する、
請求項１～４のいずれか１項に記載のケーソン施工支援システム。

【請求項6】

前記情報作成部により作成された前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の前記時系列データに基づき、前記ケーソンの姿勢を自動制御する自動制御部を備える、
請求項１～５のいずれか１項に記載のケーソン施工支援システム。

【請求項7】

ケーソンの水底への据付を支援するシステムにおいて、前記ケーソンを移動させる操作を行うオペレータに情報を表示するための情報表示装置であって、
水上に浮いて据付位置まで移動される前記ケーソンの高さと傾斜とを検出する検出部により検出された前記高さと前記傾斜の情報に基づき、前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の時系列データを作成する情報作成部と、
前記情報作成部により作成された前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の前記時系列データを、前記オペレータに提示する表示制御部と、
を備え、
前記情報作成部は、前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の現時点までの履歴データと、前記履歴データのうち現時点までの所定期間分の情報に基づき前記高さ及び前記傾斜の増減の遷移の度合を示す予測ベクトルを作成し、
前記表示制御部は、前記履歴データと前記予測ベクトルとを表示する、
情報表示装置。

【請求項8】

ケーソンの水底への据付を支援するシステムにおいて、前記ケーソンを移動させる操作を行うオペレータに情報を表示するための情報表示装置であって、
水上に浮いて据付位置まで移動される前記ケーソンの高さと傾斜とを検出する検出部により検出された前記高さと前記傾斜の情報に基づき、前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の時系列データを作成する情報作成部と、
前記情報作成部により作成された前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の前記時系列データを、前記オペレータに提示する表示制御部と、
を備え、
前記情報作成部は、前記ケーソンの重心、浮心、及びメタセンタを算出し、
前記表示制御部は、前記情報作成部により算出された前記重心、前記浮心、及び前記メタセンタの情報を前記オペレータに提示する、
情報表示装置。

【請求項9】

ケーソンの水底への据付を支援するシステムにおいて、前記ケーソンを移動させる操作を行うオペレータに情報を表示するための情報表示プログラムであって、
水上に浮いて据付位置まで移動される前記ケーソンの高さと傾斜とを検出する検出部により検出された前記高さと前記傾斜の情報に基づき、前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の時系列データを作成する情報作成機能と、
前記情報作成機能により作成された前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の前記時系列データを、前記オペレータに提示する表示制御機能と、
をコンピュータに実現させ、
前記情報作成機能は、前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の現時点までの履歴データと、前記履歴データのうち現時点までの所定期間分の情報に基づき前記高さ及び前記傾斜の増減の遷移の度合を示す予測ベクトルを作成し、
前記表示制御機能は、前記履歴データと前記予測ベクトルとを表示する、
情報表示プログラム。

【請求項10】

ケーソンの水底への据付を支援するシステムにおいて、前記ケーソンを移動させる操作を行うオペレータに情報を表示するための情報表示プログラムであって、
水上に浮いて据付位置まで移動される前記ケーソンの高さと傾斜とを検出する検出部により検出された前記高さと前記傾斜の情報に基づき、前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の時系列データを作成する情報作成機能と、
前記情報作成機能により作成された前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の前記時系列データを、前記オペレータに提示する表示制御機能と、
をコンピュータに実現させ、
前記情報作成機能は、前記ケーソンの重心、浮心、及びメタセンタを算出し、
前記表示制御機能は、前記情報作成機能により算出された前記重心、前記浮心、及び前記メタセンタの情報を前記オペレータに提示する、
情報表示プログラム。

【請求項11】

ケーソンの水底への据付を支援するシステムにおいて、前記ケーソンを移動させる操作を行うオペレータに情報を表示するための情報表示方法であって、
水上に浮いて据付位置まで移動される前記ケーソンの高さと傾斜とを検出する検出部により検出された前記高さと前記傾斜の情報に基づき、前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の時系列データを作成する情報作成ステップと、
前記情報作成ステップにて作成された前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の前記時系列データを、前記オペレータに提示する表示制御ステップと、
を含み、
前記情報作成ステップは、前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の現時点までの履歴データと、前記履歴データのうち現時点までの所定期間分の情報に基づき前記高さ及び前記傾斜の増減の遷移の度合を示す予測ベクトルを作成し、
前記表示制御ステップは、前記履歴データと前記予測ベクトルとを表示する、
情報表示方法。

【請求項12】

ケーソンの水底への据付を支援するシステムにおいて、前記ケーソンを移動させる操作を行うオペレータに情報を表示するための情報表示方法であって、
水上に浮いて据付位置まで移動される前記ケーソンの高さと傾斜とを検出する検出部により検出された前記高さと前記傾斜の情報に基づき、前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の時系列データを作成する情報作成ステップと、
前記情報作成ステップにて作成された前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の前記時系列データを、前記オペレータに提示する表示制御ステップと、
を含み、
前記情報作成ステップは、前記ケーソンの重心、浮心、及びメタセンタを算出し、
前記表示制御ステップは、前記情報作成ステップにて算出された前記重心、前記浮心、及び前記メタセンタの情報を前記オペレータに提示する、
情報表示方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ケーソン施工支援システム、情報表示装置、情報表示プログラム、及び情報表示方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ケーソンを海底などの水底の据付位置に据え付ける施工方法がある。この工法では、ケーソンは水上に浮かんだ状態で船舶などにより牽引されて、据付位置の近くまで運ばれると、ロープやワイヤなどを多方向から引っ張ったり、内部に水を注入したりして、姿勢や位置の調整を行って最終的に据付位置に設置される。

【0003】

この据付作業は、作業員がケーソンの姿勢や位置を目視して波浪などによる周期的な搖動を考慮しながら経験的に操作されることが多いため、従来の据付作業の精度は作業員の熟練度に依存する場合が多い。

【0004】

このように作業員の習熟度によらずケーソンの据付作業を安定して行えるように、ケーソンの位置や注水状態を、管理室のモニターに表示して、作業員がモニターに表示される情報を確認しながら作業を行うことができる施工支援システムも提案されている（例えば特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第５９８４４９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、従来の施工支援システムでは、提示される情報だけではケーソンの現在の状態や今後の推移を予測することが難しく、依然として作業員の習熟度に依存する場合があった。

【0007】

本開示は、作業員の習熟度によらずより安定したケーソンの操作を行わせることができるケーソン施工支援システム、情報表示装置、情報表示プログラム、及び情報表示方法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】

【0008】

本発明の実施形態の一観点に係るケーソン施工支援システムは、ケーソンの水底への据付を支援するシステムであって、水上に浮いて据付位置まで移動される前記ケーソンの高さと傾斜とを検出する検出部と、オペレータの操作入力を受け付ける操作部と、前記操作部により受け付けた前記操作入力に基づいて前記ケーソンを移動させる移動部と、前記検出部により検出された前記高さと前記傾斜の情報に基づき、前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の時系列データを作成する情報作成部と、前記情報作成部により作成された前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の前記時系列データを、前記操作部を扱う前記オペレータに提示する表示制御部と、を備え、前記情報作成部は、前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の現時点までの履歴データと、前記履歴データのうち現時点までの所定期間分の情報に基づき前記高さ及び前記傾斜の増減の遷移の度合を示す予測ベクトルを作成し、前記表示制御部は、前記履歴データと前記予測ベクトルとを表示する。
また、本発明の実施形態の他の観点に係るケーソン施工支援システムは、ケーソンの水底への据付を支援するシステムであって、水上に浮いて据付位置まで移動される前記ケーソンの高さと傾斜とを検出する検出部と、オペレータの操作入力を受け付ける操作部と、前記操作部により受け付けた前記操作入力に基づいて前記ケーソンを移動させる移動部と、前記検出部により検出された前記高さと前記傾斜の情報に基づき、前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の時系列データを作成する情報作成部と、前記情報作成部により作成された前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の前記時系列データを、前記操作部を扱う前記オペレータに提示する表示制御部と、を備え、前記情報作成部は、前記ケーソンの重心、浮心、及びメタセンタを算出し、前記表示制御部は、前記情報作成部により算出された前記重心、前記浮心、及び前記メタセンタの情報を前記オペレータに提示する。

【0009】

同様に、本発明の実施形態の一観点に係る情報表示装置は、ケーソンの水底への据付を支援するシステムにおいて、前記ケーソンを移動させる操作を行うオペレータに情報を表示するための情報表示装置であって、水上に浮いて据付位置まで移動される前記ケーソンの高さと傾斜とを検出する検出部により検出された前記高さと前記傾斜の情報に基づき、前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の時系列データを作成する情報作成部と、前記情報作成部により作成された前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の前記時系列データを、前記オペレータに提示する表示制御部と、を備え、前記情報作成部は、前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の現時点までの履歴データと、前記履歴データのうち現時点までの所定期間分の情報に基づき前記高さ及び前記傾斜の増減の遷移の度合を示す予測ベクトルを作成し、前記表示制御部は、前記履歴データと前記予測ベクトルとを表示する。
また、本発明の実施形態の他の観点に係る情報表示装置は、ケーソンの水底への据付を支援するシステムにおいて、前記ケーソンを移動させる操作を行うオペレータに情報を表示するための情報表示装置であって、水上に浮いて据付位置まで移動される前記ケーソンの高さと傾斜とを検出する検出部により検出された前記高さと前記傾斜の情報に基づき、前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の時系列データを作成する情報作成部と、前記情報作成部により作成された前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の前記時系列データを、前記オペレータに提示する表示制御部と、を備え、前記情報作成部は、前記ケーソンの重心、浮心、及びメタセンタを算出し、前記表示制御部は、前記情報作成部により算出された前記重心、前記浮心、及び前記メタセンタの情報を前記オペレータに提示する。

【0010】

同様に、本発明の実施形態の一観点に係る情報表示プログラムは、ケーソンの水底への据付を支援するシステムにおいて、前記ケーソンを移動させる操作を行うオペレータに情報を表示するための情報表示プログラムであって、水上に浮いて据付位置まで移動される前記ケーソンの高さと傾斜とを検出する検出部により検出された前記高さと前記傾斜の情報に基づき、前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の時系列データを作成する情報作成機能と、前記情報作成機能により作成された前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の前記時系列データを、前記オペレータに提示する表示制御機能と、をコンピュータに実現させ、前記情報作成機能は、前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の現時点までの履歴データと、前記履歴データのうち現時点までの所定期間分の情報に基づき前記高さ及び前記傾斜の増減の遷移の度合を示す予測ベクトルを作成し、前記表示制御機能は、前記履歴データと前記予測ベクトルとを表示する。
また、本発明の実施形態の他の観点に係る情報表示プログラムは、ケーソンの水底への据付を支援するシステムにおいて、前記ケーソンを移動させる操作を行うオペレータに情報を表示するための情報表示プログラムであって、水上に浮いて据付位置まで移動される前記ケーソンの高さと傾斜とを検出する検出部により検出された前記高さと前記傾斜の情報に基づき、前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の時系列データを作成する情報作成機能と、前記情報作成機能により作成された前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の前記時系列データを、前記オペレータに提示する表示制御機能と、をコンピュータに実現させ、前記情報作成機能は、前記ケーソンの重心、浮心、及びメタセンタを算出し、前記表示制御機能は、前記情報作成機能により算出された前記重心、前記浮心、及び前記メタセンタの情報を前記オペレータに提示する。

【0011】

同様に、本発明の実施形態の一観点に係る情報表示方法は、ケーソンの水底への据付を支援するシステムにおいて、前記ケーソンを移動させる操作を行うオペレータに情報を表示するための情報表示方法であって、水上に浮いて据付位置まで移動される前記ケーソンの高さと傾斜とを検出する検出部により検出された前記高さと前記傾斜の情報に基づき、前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の時系列データを作成する情報作成ステップと、前記情報作成ステップにて作成された前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の前記時系列データを、前記オペレータに提示する表示制御ステップと、を含み、前記情報作成ステップは、前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の現時点までの履歴データと、前記履歴データのうち現時点までの所定期間分の情報に基づき前記高さ及び前記傾斜の増減の遷移の度合を示す予測ベクトルを作成し、前記表示制御ステップは、前記履歴データと前記予測ベクトルとを表示する。
本発明の実施形態の他の観点に係る情報表示方法は、ケーソンの水底への据付を支援するシステムにおいて、前記ケーソンを移動させる操作を行うオペレータに情報を表示するための情報表示方法であって、水上に浮いて据付位置まで移動される前記ケーソンの高さと傾斜とを検出する検出部により検出された前記高さと前記傾斜の情報に基づき、前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の時系列データを作成する情報作成ステップと、前記情報作成ステップにて作成された前記ケーソンの前記高さ及び前記傾斜の前記時系列データを、前記オペレータに提示する表示制御ステップと、を含み、前記情報作成ステップは、前記ケーソンの重心、浮心、及びメタセンタを算出し、前記表示制御ステップは、前記情報作成ステップにて算出された前記重心、前記浮心、及び前記メタセンタの情報を前記オペレータに提示する。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、作業員の習熟度によらずより安定したケーソンの操作を行わせることができるケーソン施工支援システム、情報表示装置、情報表示プログラム、及び情報表示方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態に係るケーソン施工支援システムの概略構成の一例を示す斜視図

【図2】ケーソン施工支援システムの概略構成の一例を示す側面図

【図3】図１、図２に示すケーソン施工支援システムの機能ブロック図

【図4】実施形態に係る情報表示装置による時系列データの表示処理のフローチャート

【図5】ケーソンの高さ及び姿勢の時系列データを含むケーソン管理画面の一例を示す図

【図6】図５の時系列情報画面のうち傾斜情報の時系列データの一例を示す図

【図7】ケーソンの三次元表示を含むケーソン管理画面の一例を示す図

【図8】ナビゲーション画面の一例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

【0015】

＜ケーソン据付工事の概要＞
まずはじめに、ケーソン１００を海底などの水底の据付位置Ｇに据え付ける一般的な施工方法を説明する。図１は、実施形態に係るケーソン施工支援システム１の概略構成の一例を示す斜視図である。図２は、ケーソン施工支援システム１の概略構成の一例を示す側面図である。

【0016】

従来、ケーソン１００を水中に据え付ける施工は例えば以下の手順で行われる。水中に据え付けるケーソン１００は、隔室１００Ａ内から排水し海面Ｗに浮上させた状態とし、作業船または既設構造物等に設置されたウインチからロープ、ワイヤ等を用いて接続し、これを操作することで据付位置の水面上に係留する。

【0017】

隔室１００Ａ間の水位差が約１ｍ以内になるように、水中ポンプ２で１次注入する。アンカーロープのたわみ等で据付作業船及び据付ケーソン１００が動揺し、据付位置Ｇがずれることがあるため、再度据付位置Ｇの調整を行う。据付位置調整は、据付作業船のアンカーロープやケーソン１００上のウインチ３の操作により行う。ケーソン据付は、波浪や航行船舶の航跡波に留意する。また、据え付けるケーソン１００が不測な動揺により既設構造物と接触しないように留意しながらケーソン１００を所定の据付位置Ｇに着底させる。

【0018】

ケーソン１００が所定位置Ｇに据え付けられると、ケーソン１００の天端まで二次注水し、ケーソン１００を安定状態にする。その後、比重の大きい中詰材を投入し、所定の安定性を得る。

【0019】

ケーソン１００の浮遊状態は、見た目でその安定性が判断しにくく、特に曳航から注水初期は不安定になりやすいので細心の注意を払う必要がある。

【0020】

従来の据付作業では、熟練技術者が据付ケーソン１００の動態を常時確認しながら作業指示していた。据付ケーソン１００の動揺が波浪による周期的なものなのか、継続的な姿勢変化なのか、或いは突発的な要因による動揺なのかは熟練技術者の経験則により判断され、指示内容に反映されていた。したがって、正確かつ安全な据付は熟練者の経験値によるところが大きい。

【0021】

＜ケーソン施工支援システムの構成＞
図１、図２に加えて、図３を参照して、実施形態に係るケーソン施工支援システム１の構成を説明する。図３は、図１、図２に示すケーソン施工支援システム１の機能ブロック図である。

【0022】

図１、図２に示すように、本実施形態では、海底の所定の据付位置Ｇに１個のケーソン１００を据え付ける単独函据付工事（島据え）の場合の構成を例示して説明する。なお、実施形態に係るケーソン施工支援システム１は、図１、図２に示す単独函据付工事の他に、複数のケーソンを据え付ける連続函据付工事にも適用できる。

【0023】

ケーソン施工支援システム１は、ケーソン１００を移動させる移動部として、ケーソン１００上に設置された４台のウインチ３と、一端がケーソン１００の周囲に沈設されたシンカー５に固定され、他端が４台のウインチ３の各々によって巻き取り及び繰り出しされる４本のワイヤ４とを備えている。図１の例では、４本のワイヤ４の各々の中途部が、ケーソン１００上に設けられた滑車６に掛け回されている。又、ケーソン施工支援システム１は、４台のウインチ３の動作を制御するウインチ制御盤３Ａを備える。ウインチ制御盤３Ａは、４台のウインチ３の近傍に設置されている。

【0024】

また、ケーソン施工支援システム１は、ケーソン１００に設けられた複数の隔室１００Ａの注水管理を行うための装置として、複数台の水中ポンプ２を備える。ケーソン１００の各隔室１００Ａへの注水量は、水中ポンプ２により、水中の水を隔室１００Ａ内へ注水、或いは、隔室１００Ａ内の水を水中へ排水することにより調整される。ケーソン施工支援システム１は、複数台の水中ポンプ２の動作を制御するポンプ制御盤２Ａを備える。ポンプ制御盤２Ａは据付ケーソン１００上に設置されている。

【0025】

ケーソン施工支援システム１は、水上に浮いて据付位置まで移動されるケーソン１００の高さと傾斜とを検出する検出部として、２台のＧＮＳＳアンテナ７と、二軸傾斜計８とを備える。

【0026】

また、据付ケーソン１００上には、ケーソン１００の据付作業を行うオペレータが滞在して各種操作を行う管理室１０が設けられている。管理室１０内には、図２に示すように、システム制御装置９と、ウインチ操作部１１と、ポンプ操作部１２と、モニター１３とが設置されている。

【0027】

ウインチ操作部１１と、ポンプ操作部１２は、オペレータの操作入力を受け付ける操作部であり、例えばハンドル、レバー、ボタン、キーボードなどにより実現される。

【0028】

モニター１３は、システム制御装置９により出力されるケーソン１００の姿勢などの情報を表示する表示装置である。

【0029】

システム制御装置９は、ケーソン施工支援システム１の各要素の動作を制御する装置である。システム制御装置９は、ウインチ制御部９１と、ポンプ制御部９２と、情報表示装置９３と、ナビゲーション部９４と、自動制御部９５とを備える。さらに、情報表示装置９３は、情報作成部９６と、表示制御部９７とを有する。

【0030】

ウインチ制御部９１は、ウインチ操作部１１により受け付けた操作入力に基づいて、ウインチ３の動作を制御する。

【0031】

ポンプ制御部９２は、ポンプ操作部１２により受け付けた操作入力に基づいて、水中ポンプ２の動作を制御する。

【0032】

情報表示装置９３は、ケーソン１００を移動させる操作を行うオペレータに、モニター１３を介して情報を表示するための制御を行う。

【0033】

ナビゲーション部９４は、据付位置Ｇまでのケーソン１００の操作手順をオペレータに提示する。ナビゲーション部９４の機能については図８を参照して後述する。

【0034】

自動制御部９５は、ケーソン１００の高さ及び傾斜の時系列データに基づき、ケーソン１００の姿勢を自動制御する。

【0035】

情報表示装置９３の情報作成部９６は、検出部としてのＧＮＳＳアンテナ７及び二軸傾斜計８により検出されたケーソン１００の高さと傾斜の情報に基づき、ケーソン１００の高さ及び傾斜の時系列データを作成する。また、情報作成部９６は、ケーソン１００の高さ及び傾斜の現時点までの履歴データと、履歴データのうち現時点までの所定期間分の情報に基づき高さ及び傾斜の増減の遷移の度合を示す予測ベクトルを作成する。

【0036】

また、情報作成部９６は、ケーソン１００の重心、浮心、及びメタセンタを算出する。さらに、情報作成部９６は、算出したケーソン１００の重心、浮心、及びメタセンタの情報に基づき、重心、浮心、及びメタセンタの時系列データを作成してもよい。なお、浮心とは、ケーソン１００が水上に浮いた状態においてケーソン１００に働く浮力の中心を言い、ケーソン１００の水面下にある部分を水で置き換えたときの重心の位置として算出できる。浮心は、ケーソン１００の姿勢や水面下部分の体積に応じて変動する値である。メタセンタは、重心と浮心との間の中点として算出できる。

【0037】

情報表示装置９３の表示制御部９７は、情報作成部９６により作成されたケーソン１００の高さ及び傾斜の時系列データを、操作部を扱うオペレータに提示する。表示制御部９７は、履歴データと予測ベクトルとを表示する。また、表示制御部９７は、情報作成部９６により算出されたケーソン１００の重心、浮心、及びメタセンタの情報をオペレータに提示する。

【0038】

また、表示制御部９７は、情報作成部９６により作成されたケーソン１００の高さ及び傾斜の時系列データに基づきケーソン１００の三次元モデルを作成し、情報作成部９６により算出されたケーソン１００の重心、浮心、及びメタセンタの情報を三次元モデルの該当座標に重畳表示して、オペレータに提示する。

【0039】

システム制御装置９は、物理的には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、主記憶装置であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、通信モジュール、補助記憶装置、などを含むコンピュータシステムとして構成することができる。図３に示したシステム制御装置９の各機能は、ＣＰＵやＲＡＭなどに所定のコンピュータソフトウェア（情報表示プログラム）を読み込ませることにより、ＣＰＵの制御のもとで各種ハードウェアを動作させると共に、ＲＡＭにおけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。すなわち、本実施形態に係る情報表示プログラムをコンピュータ上で実行させることで、システム制御装置９は、図３のウインチ制御部９１、ポンプ制御部９２、情報表示装置９３、ナビゲーション部９４、自動制御部９５、情報作成部９６、表示制御部９７として機能する。

【0040】

本実施形態の情報表示プログラムは、例えばコンピュータが備える記憶装置内に格納される。なお、情報表示プログラムは、その一部又は全部が、通信回線等の伝送媒体を介して伝送され、コンピュータが備える通信モジュール等により受信されて記録（インストールを含む）される構成としてもよい。また、情報表示プログラムは、その一部又は全部が、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの持ち運び可能な記憶媒体に格納された状態から、コンピュータ内に記録（インストールを含む）される構成としてもよい。

【0041】

システム制御装置９は、アナログ回路、デジタル回路又はアナログ・デジタル混合回路で構成された回路であってもよい。また、システム制御装置９の各機能の制御を行う制御回路を備えていてもよい。各回路の実装は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等によるものであってもよい。

【0042】

＜ケーソンの時系列データ作成手順＞
情報表示装置９３は、ＧＮＳＳアンテナ７と二軸傾斜計８から取得した測定データに基づいて、ケーソン１００の高さや傾斜の履歴データ１３３と予測ベクトル１３４とを含む時系列データ１３５を作成して、モニター１３上のケーソン管理画面１３１に表示する。 図４は、実施形態に係る情報表示装置９３による時系列データ１３５の表示処理のフローチャートである。

【0043】

ステップＳ０１では、情報作成部９６により、ＧＮＳＳアンテナ７と二軸傾斜計８から測定データが取得される。

【0044】

ステップＳ０２では、情報作成部９６により、測定データから現在のケーソン１００の高さと傾斜が算出される。

【0045】

ステップＳ０３では、情報作成部９６により、算出された現在の高さと傾斜の情報が履歴データ１３３に追加されて、履歴データ１３３が更新される。

【0046】

ステップＳ０４では、情報作成部９６により、直近の所定数の履歴データ１３３を用いて回帰直線が作成される。

【0047】

ステップＳ０５では、情報作成部９６により、回帰直線の傾きを予測ベクトル１３４として出力される。

【0048】

ステップＳ０６では、表示制御部９７により、情報作成部９６が算出した履歴データ１３３と予測ベクトル１３４を含む時系列データ１３５を含むケーソン管理画面１３１が作成され、モニター１３に表示される。

【0049】

また、情報作成部９６は、ケーソン１００の重心、浮心、及びメタセンタや、これらの時系列データを作成して、表示制御部９７が、情報作成部９６により算出されたこれらのデータを併せてケーソン管理画面１３１に表示することもできる。

【0050】

＜ケーソン管理画面＞
図５は、ケーソン１００の高さ及び姿勢の時系列データ１３５を含むケーソン管理画面１３１の一例を示す図である。図５に示すように、例えば画面左半分に位置管理（平面管理）画面１３１Ａが表示され、画面右側上段に姿勢管理（鉛直管理）画面１３１Ｂが表示され、画面右側下段に時系列情報画面１３１Ｃが表示される。

【0051】

図６は、図５の時系列情報画面１３１Ｃのうち傾斜情報の時系列データ１３５の一例を示す図である。図６に示すように、時系列情報画面１３１Ｃでは、グラフの縦軸が傾斜角度、横軸が時間であり、時間軸の現在時刻Ｔより左側が過去の履歴データ１３３が表示され、現在時刻Ｔより右側に予測ベクトル１３４が表示される。

【0052】

オペレータは、この時系列データ１３５のグラフを見ることによって、履歴データ１３３から現在発生している動揺が周期的なものか非周期的なものかを直感的に判断できる。また、予測ベクトル１３４を見ることで、直近の将来の遷移方向を把握できる。

【0053】

また、情報表示装置９３は、算出したケーソン１００の高さ及び姿勢の時系列データ１３５を用いて、ケーソン１００の状態を三次元表示することもできる。図７は、ケーソン１００の三次元表示を含むケーソン管理画面１３２の一例を示す図である。

【0054】

図７に示すように、ケーソン管理画面１３２には、ケーソン１００の現在の状態を示す現在モデル１３６と、ケーソン１００の据付位置に据え付けた状態を示す目標モデル１３７と、が実際の位置座標と対応付けて表示される。また、連続函据付工事など、既設ケーソンがある場合には、実際の位置座標と対応付けて既設モデル１３８を表示してもよい。

【0055】

ケーソン管理画面１３２には、現在モデル１３６のうち目標モデル１３７に向く略矩形状の側面１３６Ａの４つの角（左上、右上、左下、右下）の座標が表示されている。座標の表示態様は、目標モデル１３７にて対応する点との相対的な距離を示す「誘導距離」が挙げられる。または、4つの角の位置座標を表示する態様でもよい。これらの角部の位置の表示態様は、例えば画面上方の「誘導距離表示」欄のチェック有無により切り替えることができる。

【0056】

また、ケーソン管理画面１３２では、現在モデル１３６の四点と、目標モデル１３７の対応する四点とをそれぞれ結ぶ誘導線１３９を表示することもできる。画面上方の「誘導線表示」欄のチェック有無により誘導線１３９の表示／非表示を切り替えることができる。

【0057】

さらに、ケーソン管理画面１３２では、情報作成部９６により算出されたケーソン１００の重心、浮心、及びメタセンタの情報を三次元モデルうち現在モデル１３６の該当座標に重畳表示できる。

【0058】

＜ナビゲーション画面＞
本実施形態のシステム制御装置９は、ナビゲーション部９４を備える構成でもよい。ナビゲーション部９４は、据付位置Ｇまでのケーソン１００の操作手順をオペレータに提示する。ナビゲーション部９４は、ケーソン１００の操作手順の情報を、情報表示装置９３の表示制御部９７に出力して、表示制御部９７が操作手順情報に基づき、ナビゲーション画面１４０を作成してモニター１３に表示する。

【0059】

図８は、ナビゲーション画面１４０の一例を示す図である。図８に示すように、ナビゲーション画面１４０は、例えば、据付位置Ｇ（既設モデル１３８に隣接する目標モデル１３７の位置）までの三次元空間画面上に、ナビゲーション部９４による操作手順を示す経路領域１４１を重畳表示する。経路領域１４１は、現在モデル１３６をこの領域内に配置するようにケーソン１００の操作が要求される領域である。経路領域１４１は、例えばある地点でケーソン１００を水平方向や垂直方向に移動させたい場合には、当該地点に対応する三次元空間の位置にて、移動させたい方向に経路が屈曲するよう形成される。また、経路領域１４１は、例えば、据付位置Ｇから遠いほどケーソン１００のサイズよりかなり大きい空間として規定されて高い位置決め精度を求めず、一方、据付位置Ｇに近づくほどケーソン１００のサイズに近い小さい空間として規定されて高い位置決め精度を求めるように構成される。

【0060】

また、本実施形態のシステム制御装置９は、自動制御部９５を備える構成でもよい。自動制御部９５は、ケーソン１００の高さ及び傾斜の時系列データに基づき、ケーソン１００の姿勢を自動制御する。

【0061】

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

【0062】

上記実施形態では、据付位置Ｇに据え付けるために移動させられている据付ケーソン１００の上に管理室１０（システム制御装置９、情報表示装置９３）が設置される構成を例示したが、管理室１０は据付ケーソン１００から離れた船舶上や、既設ケーソンなどの既設構造物に設置され、据付ケーソン１００を遠隔操作する構成でもよい。一般に、ケーソンの据付作業中は、作業員がケーソン上で各種機材の操作を行うなどの作業を行うと、ワイヤ破断時にはねられる、ケーソン転倒時に機材ごと海中に転落してしまうなどのリスクが避けられないが、管理室１０を据付ケーソンから離して遠隔操作を行うことで、このようなリスクを回避できる。

【符号の説明】

【0063】

１ ケーソン施工支援システム
２ 水中ポンプ（移動部）
３ ウインチ（移動部）
４ ワイヤ（移動部）
７ ＧＮＳＳアンテナ（検出部）
８ 二軸傾斜計（検出部）
１１ ウインチ操作部（操作部）
１２ ポンプ操作部（操作部）
９ システム制御装置
９３ 情報表示装置
９４ ナビゲーション部
９５ 自動制御部
９６ 情報作成部
９７ 表示制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】