JPH07168987A

JPH07168987A - 接近警報システムおよび同システムで使用する通話装置

Info

Publication number: JPH07168987A
Application number: JP5342575A
Authority: JP
Inventors: Akira Ikehata; 彬池畑; Yusuke Makita; 雄介牧田; Shoichi Takeda; 唱一竹田; Yoshiharu Noguchi; 義晴野口; Terumasa Nakajima; 照正中島
Original assignee: Hazama Gumi Ltd; MK Seiko Co Ltd
Current assignee: MK Seiko Co Ltd; Hazama Ando Corp
Priority date: 1993-12-13
Filing date: 1993-12-13
Publication date: 1995-07-04

Abstract

(57)【要約】【目的】工事現場等の共通のフィールド内で作業機と
作業者が所定範囲内に接近したのを自動検知して警報を
出力し、作業機のオペレータもしくは作業者に注意を促
すようにして接触事故等を未然に防ぐことができる接近
警報システムを提案する。【構成】作業者もしくは作業機の一方には、所定の出
力レベルで長波または中波の周波数帯の信号を無線出力
する発信手段を備え、他方の作業機もしくは作業者で
は、前記発信手段と誘導的な結合関係を有し前記信号を
受信する手段を備えて、該受信手段で受信した信号の強
度が所定の基準強度を上回るものであれば警報を出力す
るようにした。また、作業者と作業機の双方に通話手段
を備えて、接近に伴いお互いに注意や指示を交わすこと
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、工事現場等の共通の
フィールド内で作業する作業機と作業者とが所定範囲内
に接近したのを検知して警報出力し、事故防止に利する
接近警報システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】土木・建設等の工事現場では、掘削機等
の作業機が使用されるエリアに作業者が入って作業する
ことがあり、作業者が作業機の動作範囲に進入して事故
を起こす危険があった。こうした危険に対し、監視員を
おきモニタカメラ等を用いて監視させたり、作業機のオ
ペレータや作業者にトランシーバを装着させて連絡をと
り合うようにして対策することが考えられていたが、い
ずれも人の注意力にたよるもので確実な事故防止の手段
がなかった。特にこのような現場では、作業機・資材・
盛土などがあって見通しが悪く、視覚的に監視すること
が困難なケースが多いのが実情であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】したがってこの発明
は、作業機と作業者が所定範囲内に接近したのを自動検
知して警報を出力し、作業機のオペレータもしくは作業
者に注意を促すようにして事故を未然に防ぐことができ
る接近警報システムを提案するものである。

【０００４】なお、上記接近警報システムの実現には物
体の接近すなわち物体間の距離を検出する手段を必要と
し、特に接近距離２〜２０ｍ程度の範囲で距離を的確に
検出する手段を必要とする。ところで、従来から距離検
出手段としては超音波等を用いたものが知られている
が、前記のような範囲で障害物による影響を受けたり方
向性をもつことなしに手軽に距離検出できるものが見当
らなかった。よって、この発明では特に、２〜２０ｍ程
度のレンジ（実用的には５〜１０ｍの範囲）で検出対象
物の接近を的確に検出できる接近警報システムを提供す
ることを課題としている。

【０００５】また、接近を検知した後は作業者と作業機
のオペレータとの間で事故のないよう適宜に連絡を取り
合えるようにして、安全に作業を継続できる接近警報シ
ステムを提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、工事現場等
の共通のフィールド内で作業する第１の作業体と第２の
作業体とが所定範囲内に接近したのを検知して警報出力
する接近警報システムであって、前記第１の作業体に
は、所定の出力レベルで長波または中波の周波数帯の信
号を無線出力する送信手段と、無線による通話手段とを
設け、前記第２の作業体には、警報音を発生する警報出
力手段と、前記送信手段と誘導的な結合関係を有し前記
信号を受信する手段と、警報出力手段と音声発生部を共
有し前記通話手段との無線通話が可能な通話手段と、該
受信手段で受信した信号の強度が所定の基準強度を上回
るものであれば前記警報出力手段より警報を出力するよ
う制御する手段とを設けたことにより、上記課題の解決
をはかったものである。

【０００７】なお、前記信号は第１の作業体に略水平に
設けられ信号の波長よりはるかに寸法の小さなループア
ンテナより出力するようにすればよい。

【０００８】また、第１の作業体は建設機械等の作業機
であって、前記送信手段を備えた親機を作業機の上面部
へ取付け、前記通話手段は作業機のオペレータが携帯可
能であると共に、第２の作業体は作業者であって、前記
警報出力手段，受信手段，通話手段および制御手段を一
体に組み込んで子機とし、作業者が携帯可能であるよう
にシステムを構成すればよい。

【０００９】更に、第２の作業体の通話手段が通話中の
場合に音声発生部から発生される警報音の出力レベルを
低下させるか同警報音を止めるかする音声制御手段を、
第２の作業体に設けることが望ましい。

【００１０】上記接近警報システムで使用する通話装置
であって、第１および第２の作業体の通話手段として備
えられるものにおいて、音声発生部としてイヤホンを備
え、該イヤホンには骨伝導式マイクを内蔵して音声の入
出力が可能であることが望ましい。

【００１１】前記通話装置において、受信した音声のス
ピーカ出力と送信する音声のマイク入力とを交互に切り
換えて可能にすると共に、所定レベル以上の入出力信号
がない無通話状態において先に所定レベル以上の信号入
力があった側に受信権もしくは送信権を与えるように切
り換える送受信切換手段を備えることが望ましい。

【００１２】

【作用】第１の作業体における送信手段より無線出力さ
れた信号は、第２の作業体にあって前記送信手段と誘導
的に結合する受信手段において受信され、ここでは前記
信号として主に誘導波が授受されることになる。この信
号は、長波または中波の周波数帯（３０ＫＨｚ〜３ＭＨ
ｚ）にあって、その波長（１００ｍ以上）よりはるかに
短い送信地点から２０ｍ以内程度の近距離においては急
激な減衰特性を示す。このため、途中に種々の障害物が
存在して信号の反射等の影響を受けたとしても顕著な減
衰特性を変化させる程に大きくはならず、第２の作業体
において前記信号の強度を検出して減衰の程度を確認す
ることにより、第１の移動体からの距離が少ない誤差で
検出でき、確実に接近を検知して警報を出力することが
できる。

【００１３】また、長波または中波の周波数帯の信号を
使用するので、作業機・資材・盛土などの障害物があっ
てもその波長に対して問題にならない程に小さいから、
確実に第２の移動体において受信することができる。な
お、第２の作業体において接近を検知した後、通話手段
により連絡を取り合って相互に注意を促すようにすれば
良い。

【００１４】前記信号を略水平に設けられたループアン
テナより出力することにより、アンテナを中心として放
射方向へループと直交した磁界が形成されて、いずれの
方向に対する接近であっても方向性なく検出できる。ま
た、ループアンテナの寸法は信号の波長よりはるかに小
さいから、アンテナからの電磁波の出力がきわめて小さ
く抑えられ、周囲への電磁波による障害を及ぼす危険が
ない。

【００１５】第１の作業体を建設機械等の作業機、第２
の作業体を作業者とし、送信手段を作業機の上面部へ取
付けて前記ループアンテナを略水平に保持可能とし、そ
の他の通話手段等は作業機のオペレータや作業者が携帯
可能とすることで、それぞれの作業に支障を及ぼすこと
なく作業現場にシステムを適用することができる。

【００１６】なお、第２の作業体で通話手段が通話中の
場合には、接近に伴う警報音を小さくするか止めるかし
て通話手段における通話の支障にならないようにするこ
とができる。

【００１７】また、このシステムで使用する通話装置で
は、音声発生部として骨伝導式マイクを内蔵したイヤホ
ンを備え、作業者や作業機のオペレータはイヤホンを耳
に付けるだけで会話が可能であり、作業に支障なく会話
できると共に騒音の大きな作業現場であっても会話が可
能になる。

【００１８】しかも、前記通話装置では、スピーカ出力
とマイク入力とを交互に切り換えるものとし、先に信号
入力があった側に受信権もしくは送信権を与えるので、
送受信の切換操作が不要となり、またスピーカ出力とマ
イク入力とが同時に行われることがないので、作業現場
の騒音にそなえてスピーカの出力レベルやマイク感度を
十分に上げても、ハウリングを生じるなどの不都合がな
い。

【実施例】以下その実施例について図面を基に説明す
る。

【００１９】図１はこの発明の使用例を示す説明図で、
作業機たる移動式掘削機Ａと同じ工事現場で作業を行う
作業者Ｂとの間の事故防止をはかった例を示している。
掘削機Ａには、天井部の水平面に親機としての送受信ユ
ニット１が固定され、またオペレータ室には警報ユニッ
ト２が備えられている。また作業機ＡのオペレータＣは
通話装置３を携帯している。作業者Ｂは前記親機と信号
を授受する子機４をベルト等により腰に取り付けてい
る。

【００２０】図２は図１のように使用される接近警報シ
ステムの構成を説明するブロック図である。

【００２１】送受信ユニット１は、ループアンテナ５を
介して長波または中波の周波数帯（好ましくは５００Ｋ
Ｈｚ以下）の変調信号Ｌを出力する送信部６と、公知の
ホイップアンテナ７を介してＦＭバンド（例えば６０Ｍ
Ｈｚ）の第２の変調信号Ｅを受信する受信部８と、検出
すべき接近距離を設定する手段９を含む入力部１０と、
マイクロコンピュータを有し所定のタイミングで送信部
６より入力部１０で設定された接近距離に応じた前記変
調信号Ｌを出力させ、これに対し受信部８において前記
第２の変調信号Ｅを受信すると、警報ユニット２におい
て警報を出力させるように制御する制御部１４とを備え
ている。距離設定手段９では検出すべき接近距離を５〜
１０ｍの範囲で設定することが可能で、送信部６ではこ
の設定距離に応じた出力レベルの変調信号Ｌを出力す
る。

【００２２】ループアンテナ５はユニット１内に水平に
配置され、ユニット１が掘削機Ａに対し水平に固定され
るから、ループアンテナ５は常に略水平に保持されるこ
ととなり、所定周波数の電流を流すことによりアンテナ
５を中心として放射方向へループと直交した磁界が周期
的に形成され、掘削機Ａの前後左右へくまなく変調信号
Ｌ（主に誘導波）を出力することができる。また、ルー
プアンテナ５は、導線を直径２０〜３０ｃｍ程度の円形
に１〜３巻したものであり、これに対して使用する周波
数が例えば５００ＫＨｚであれば波長が６００ｍとなっ
て、波長に対してアンテナの寸法がはるかに小さいため
電磁波はほとんど出力されない。

【００２３】なお、変調信号Ｌは５００ＫＨｚ以下が望
ましい、その理由は次の通りである。この種のシステム
は免許等を要することなく誰でも手軽に使用できること
が必要であり、このため電波法による規制を受けること
なく使用できなければならない。また、変調信号Ｌは上
記の通り急激な減衰を示すため、１０ｍ以上の接近距離
を正確に検出するにはある程度の高い出力で送信しなけ
ればならない。電波法施行規則では、周波数帯に応じて
発生する電界強度が制限されており、その電界強度の測
定方法によれば周波数が低くなれば相対的に許容される
出力レベルが高くなる。そして、変調信号を５００ＫＨ
ｚ以下にすれば、電波法の規制を受けることなく、１０
ｍ以上の接近距離をほぼ安定して検出可能な変調信号を
出力できることが試験の結果として得られた。

【００２４】警報ユニット２は、スピーカ１１およびラ
ンプ１２により警報出力する出力部１３を備えており、
制御部１４からの出力命令に応じて音声出力およびラン
プ点滅による警報を出力させる。

【００２５】通話装置３は、ＦＭバンドの通話信号Ｆを
送受信して共通のフィールド内で作業する作業者Ｂとの
通話を可能にするもので、周囲の騒音を考慮して図３に
示すような公知の骨伝導マイクを内蔵したイヤホン１５
（詳しくは後述する）により通話が可能となっている。

【００２６】子機４は、フェライト芯のコイルからなる
誘導アンテナ１６を介して送信部６からの変調信号Ｌを
受信する受信部１７と、公知のホイップアンテナ１８を
介して高周波による第２の変調信号Ｅを送信する送信部
１９と、前記通話信号Ｆを送受し通話装置３との通話を
可能にする通話部２０と、警報音を発生する出力部２１
と、前記イヤホン１５と同様に骨伝導マイクを内蔵し通
話部２０を介した通話と出力部からの警報音の出力とを
行うイヤホン２２と、受信部１７において受信した変調
信号の強度を検出し、この検出強度が所定の基準強度以
上であれば、出力部２１を介してイヤホン２２より警報
出力させると共に、送信部１９より高周波信号Ｅを出力
させるように制御する制御部２４とを備えている。

【００２７】誘導アンテナ１６は、水平に設置されるル
ープアンテナ５からの誘導信号を効率良く受けるため、
図３に示すように略垂直に設置することが必要であり、
このため子機４を装着した作業者が起立した姿勢でアン
テナ１６が垂直に位置するよう子機４に組み込み、また
子機４は作業者が座ったりしゃがんだりしてもアンテナ
１６の方向が比較的変化しない個所として作業者の腰部
に取り付けることにしている。

【００２８】出力部２１は、上記のように変調信号Ｌが
所定の基準強度以上であれば警報出力するが、警報出力
中に通話部２０において通話が行われ所定レベル以上の
信号入力（通話装置３からの受信音声または骨伝導マイ
クからの入力音声）があると、これに伴う切換信号を通
話部２０から受けて警報の出力レベルを低減させて通話
の支障にならぬよう切り換え操作する機能を備えてい
る。なお、出力レベルを低減させる代わりに、通話中に
限り警報音を停止するように操作することも可能であ
る。

【００２９】図３は上記実施例で使用される通話部２０
およびイヤホン２２の構成を示す説明図で、通話装置３
およびイヤホン１５もほぼ同じ構成である。

【００３０】イヤホン１５は、イヤホン本体３１、軟質
材からなるイヤピース３２、骨伝導式マイク３３、およ
びスピーカ３４からなっており、通話部２０で受信した
音声信号Ｅをスピーカ３４より出力し、またイヤホン２
２を装着した作業者が話す音声を骨伝導によりマイク３
３で集音して通話部２０より送信することができる。通
話部２０は、アンテナ１８を介して通話信号Ｆを受信す
る受信部３５と、アンテナ１８より通話信号Ｆを出力す
る送信部３６と、受信と送信の切換を行う送受信切換部
３７とからなっている。

【００３１】送受信切換部３７は、受信部３５で受信し
た信号およびマイク３３集音した信号のレベルを検出す
る手段を備え、所定レベルを越えるような信号が入力さ
れない通常状態では、受信・送信のいずれの側にも接続
せず、所定レベル以上の信号を検出するとその信号側に
接続する。すなわち、受信部３５を介して所定レベル以
上の信号入力があれば、受信側に接続して受信した信号
をスピーカ３４より出力させ、この間は発信側の接続が
断たれるため作業者が話をしても送信部３６から信号Ｆ
が出力されることはない。また、前記通常状態でマイク
３３より所定レベル以上の信号入力があれば送信側に接
続されマイク３３で集音した音声が送信部３６より信号
Ｆとして出力され、この間は受信部３５で受信した信号
がスピーカ３４から音声出力されることはない。

【００３２】なお、送受信切換部３７で上記した所定レ
ベル以上の信号入力を検出すると、上述した切換信号が
出力部２１へ出力され、出力部２１ではこの信号に基づ
いて警報音の出力レベルを切り換えることになる。

【００３３】次に、上記のように構成されるシステムの
動作について図４および図５を用いて説明する。

【００３４】作業機Ａに設けられるループアンテナ５に
は、制御部１４で与える所定のタイミングで周期的（１
〜５回／秒）に一定時間（５〜１０ミリ秒）づつ、中波
または長波の周波数帯にある所定周波数（好ましくは５
００ＫＨｚ以下）の電流を流し、これに伴い変調信号Ｌ
が間欠出力される。また、この変調信号Ｌは、距離設定
手段９で設定可能な接近距離Ｘ₁・Ｘ₂に応じた出力レベ
ルＰ₁・Ｐ₂で出力される。

【００３５】出力された変調信号Ｌは、ループアンテナ
５が信号波長よりはるかに小さな寸法であることから、
電磁波の出力がほとんどなく、主にアンテナへの通電に
よって生じる磁界信号（誘導波）として出力されること
になる。これらの信号は図５に示すようにアンテナ５か
らの距離の２乗または３乗に略反比例して急速に減衰
し、ノイズしゃへい等が施されない実際のフィールドに
おいてはその出力レベルによっても異なるがアンテナ５
から５０〜１００ｍも離れると正確に測定できない程に
微弱なものになる。

【００３６】作業者Ｂが携帯する受送信装置４では、図
４に示すようにループアンテナ５と誘導的に結合する誘
導アンテナ１６において前記変調信号Ｌ（主に誘導波）
を誘起電圧に代えて受信する。受信部１７では受信した
信号を増幅器やバンドパスフィルター等により処理して
制御部２４へ送り、制御部２４ではこの信号の強度Ｙ₁
・Ｙ₂（電界強度）と比較する基準強度Ｙｓと比較す
る。なお、図５において強度曲線Ｙ₁は前記出力レベル
Ｐ₁で出力された信号の距離に応じた減衰特性を示し、
同じく強度曲線Ｙ₂は出力レベルＰ₂のときの減衰特性を
示している。

【００３７】受信強度Ｙ₁・Ｙ₂が基準強度Ｙｓ以上であ
れば、作業者Ｂが作業機Ａで設定された接近距離Ｘ₁・
Ｘ₂以内に接近したと判断して、出力部２１を介してイ
ヤホン２２より警報音を出力させ、作業者Ｂに注意を促
す。また同時に、送信部１９より第２の変調信号Ｅを出
力して作業者Ｂの接近を作業機Ａ側へ通報する。

【００３８】出力部２１からの警報出力は、受信強度Ｙ
₁・Ｙ₂が基準強度Ｙｓを下回るまで継続される。なお、
警報出力中に通話装置３からの呼出もしくはイヤホン２
２に内蔵のマイクにおける音声入力（所定レベル以上の
信号入力）があり、これを通話部２０で検出すると、出
力部２１では警報音の出力を下げて、トランシーバ部２
０によるオペレータＣとの通話を可能にする。なお通話
が一定時間以上途切れ、かつ受信強度Ｙ₁・Ｙ₂がなおも
基準強度Ｙｓ以上であれば、再び警報音を通常レベルで
出力する。

【００３９】作業機Ａの受信部８において送信部１９か
らの第２の変調信号Ｅを受信すると、制御部１４では出
力部１３を介してスピーカ１１より警報音を出力すると
共に、ランプ１２を点滅させる警報出力をして、オペレ
ータＣに作業者Ｂの接近を知らせる。ここで、オペレー
タＣと作業者Ｂとは、通話装置３および通話部２０を使
用してお互いに注意や指示を交わすことができる。

【００４０】なお、この発明は上記実施例に限定される
ものでなく、請求項の記載内容を逸脱しない範囲で種々
の実施例が考えられる。例えば、第１の作業体を作業
者、第２の作業体を作業機としても良く、この場合、送
信手段および通話手段を一体に組み込んだ親機を作業者
が携帯し、少なくとも警報出力手段および通話手段を一
体に組み込んだ子機を作業機のオペレータが携帯するよ
うにすれば良い。また、第１および第２の作業体がいず
れも作業機である場合にも、何ら支障なく適用できる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明した通り、第１の作業体が第２
の作業体に対し所定範囲内に接近したのを自動検知して
警報を出力するので、接触事故等を未然に防ぐことがで
きる。特に、障害物による影響を受けたり方向性をもつ
ことなしに２〜２０ｍ程度の範で接近を的確に検出でき
るので、工事現場における作業機と作業者との接触事故
防止にきわめて有効である。また、第１および第２の作
業体双方に通話手段を備えているので、接近に伴いお互
いに注意や指示を交わして安全に作業を進めることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の使用例を示す説明図である。

【図２】実施例システムの構成を説明するブロック図で
ある。

【図３】実施例で使用する通話部およびイヤホンの構成
説明図である。

【図４】実施例システムの要部説明図である。

【図５】実施例システムにおける受信強度の特性図であ
る。

【符号の説明】

１親機たる送受信ユニット２警報ユニット３通話装置４子機５ループアンテナ６第１の作業体の送信部１７第２の作業体の受信部２０第２の作業体の通話部２１第２の作業体の警報出力部２４第２の作業体の制御部Ａ第１の作業体たる作業機Ｂ第２の作業体たる作業者Ｅ第２の変調信号Ｆ通話信号Ｌ変調信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹田唱一長野県更埴市大字雨宮1825番地エムケー精工株式会社内 (72)発明者野口義晴長野県更埴市大字雨宮1825番地エムケー精工株式会社内 (72)発明者中島照正長野県更埴市大字雨宮1825番地エムケー精工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工事現場等の共通のフィールド内で作業
する第１の作業体と第２の作業体とが所定範囲内に接近
したのを検知して警報出力する接近警報システムであっ
て、前記第１の作業体には、所定の出力レベルで長波ま
たは中波の周波数帯の信号を無線出力する送信手段と、
無線による通話手段とを設け、前記第２の作業体には、
警報音を発生する警報出力手段と、前記送信手段と誘導
的な結合関係を有し前記信号を受信する手段と、警報出
力手段と音声発生部を共有し前記通話手段との無線通話
が可能な通話手段と、該受信手段で受信した信号の強度
が所定の基準強度を上回るものであれば前記警報出力手
段より警報を出力するよう制御する手段とを設けたこと
を特徴とする接近警報システム。
【請求項２】請求項１記載の接近警報システムにおい
て、前記信号は第１の作業体に略水平に設けられ信号の
波長よりはるかに寸法の小さなループアンテナより出力
されることを特徴とする接近警報システム。
【請求項３】請求項２記載の接近警報システムにおい
て、第１の作業体は建設機械等の作業機であって、前記
送信手段を備えた親機を作業機の上面部へ取付け、前記
通話手段は作業機のオペレータが携帯可能であると共
に、第２の作業体は作業者であって、前記警報出力手
段，受信手段，通話手段および制御手段を一体に組み込
んで子機とし、作業者が携帯可能であることを特徴とす
る接近警報システム。
【請求項４】請求項１記載の接近警報システムにおい
て、第２の作業体の通話手段が通話中の場合に音声発生
部から発生される警報音の出力レベルを低下させるか同
警報音を止めるかする音声制御手段を、第２の作業体に
設けたことを特徴とする接近警報システムで使用する子
機。
【請求項５】請求項１記載の接近警報システムで使用
する通話装置であって、第１および第２の作業体の通話
手段として備えられるものにおいて、音声発生部として
イヤホンを備え、該イヤホンには骨伝導式マイクを内蔵
して音声の入出力が可能であることを特徴とする接近警
報システムで使用する通話装置。
【請求項６】請求項４記載の接近警報システムで使用
する通話装置において、受信した音声のスピーカ出力と
送信する音声のマイク入力とを交互に切り換えて可能に
すると共に、所定レベル以上の入出力信号がない無通話
状態において先に所定レベル以上の信号入力があった側
に受信権もしくは送信権を与えるように切り換える送受
信切換手段を備えたことを特徴とする接近警報システム
で使用する通話装置。