JP6915779B2 - 水中位置検出システムおよび水中位置検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、水中におけるダイバーの位置情報を検出するための、水中位置検出システムに関する。

例えば、海洋土木工事において、テトラポッドや被覆ブロック等のコンクリートブロックを、作業船に装備したクレーンにて水中で吊持し海底に据付けるコンクリートブロックの据付け工事を行う際には、ダイバーによるコンクリートブロックの位置決め作業が必要となる。しかし、水中にて吊持された状態のコンクリートブロックは、クレーンの揚重動作により上下動するだけでなく、波浪によるクレーン船の揺動の影響を受けて横揺れするため、ダイバーの事故・災害がきわめて発生しやすい環境にある。

このため、クレーンのオペレーターや船上の監視員は、水中におけるダイバーの位置や状態を常時把握する必要がある。しかし、ダイバーの位置確認は、船上の監視員による呼吸気泡による目視確認や有線電話による通話確認にとどまっており、ダイバーの位置把握に多大な時間を要するとともに、正確な位置を把握することが困難である。

そこで、例えば特許文献１には、超音波通信を利用してダイバーの３次元座標位置を計測する方法および装置が開示されている。具体的には、ダイバーに超音波送信機を装着させるとともに、船体に少なくとも３つの受信機、トリガー装置、解析装置を設置する。そして、トリガー装置から超音波送信機に電磁波による送信要求信号を送信すると、送信要求信号を受信した超音波送信機が超音波を発振し、この超音波を３つの受信機各々が受信して、その受信信号からダイバーの３次元座標位置を算出する。

しかし、特許文献１では、トリガー装置から超音波送信機に送信する送信要求信号が電磁波である。このように、送信要求信号に水中における減衰が大きい電磁波を使用しているため、船体とダイバーとの距離が大きい場合には、正確な通信が困難となりやすい。また、送信要求信号の受信後においてダイバーの３次元座標位置の算出には、低速ではあるものの水中で長距離通信の可能な超音波を用いている。しかし、超音波通信は、気泡、機械雑音、電気雑音、護岸・船舶等による超音波信号の反響雑音等が水の振動を破壊し通信経路の障害となるため、海中土木工事等の現場においては、必ずしも適したデータ通信手段であるとは言えない。

このような中、水中でのデータ通信に適した手段として、超音波通信のほかに可視光通信を用いる方法が知られている。例えば、特許文献２では、水中におけるダイバー同士の通信手段として、可視光通信を用いる方法および装置が開示されている。

特開２００４−３４０８８３号公報 特開２０１３−０２１４１３号公報

特許文献２の方法では、ダイバー同士の通信が可能であるだけでなく、水深５ｍの位置であれば、水中から水上の船舶等に対して双方向通信を行うことも可能となっている。しかし、特許文献２には、可視光通信を用いて水中におけるダイバーの水中位置を把握する方法については、開示されていない。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、簡略な装備および操作にて、基準物体から見たダイバーの水中位置を迅速かつ的確に把握することが可能な、水中位置検出システムを提供することである。

かかる目的を達成するため、本発明の水中位置検出システムは、少なくとも一部分が水中に入っている基準物体を基準とするダイバーの水中位置を検出する水中位置検出システムであって、前記ダイバーに備えられ、可視光を発光する可視光発光部と、前記基準物体の、水中に位置する外面に間隔を有して設置される、前記可視光を受光する複数の可視光受光部と、複数の該可視光受光部のうち、前記可視光の入射光量が最も大きいものとして選定された可視光受光部の前記基準物体における設置位置、該選定された可視光受光部に入射する前記可視光の鉛直軸に対する入射角度、前記ダイバーの水深、および、前記基準物体の水深に基づいて、前記ダイバーの水中位置を検出する位置検出装置と、を備え、少なくとも前記ダイバーの水深が、前記可視光発光部にて発光された前記可視光により前記可視光受光部に伝送されることを特徴とする。

また、本発明の水中位置検出システムは、複数の前記可視光受光部が、それぞれ鉛直軸に対する角度を変えて配置され可視光受光部群を構成し、該可視光受光部群が、前記基準物体の下端部近傍における前記外面に間隔を有して設置されることを特徴とする。

そして、本発明の水中位置検出方法は、本発明の水中位置検出システムを用いた水中位置検出方法であって、複数の前記可視光受光部各々が受光した前記可視光の入射光量を相対比較し、該入射光量が最も大きいものとして選定された前記可視光受光部の前記基準物体における設置位置に基づいて、前記基準物体を基準とする前記ダイバーの平面視位置方向を検出し、前記ダイバーの水深と前記基準物体の水深とに基づいて、前記基準物体に対する前記ダイバーの相対深度を検出し、該相対深度と、前記入射光量が最も大きいものとして選定された前記可視光受光部に入射する前記可視光の鉛直軸に対する入射角度に基づいて、前記基準物体と前記ダイバーとの水平距離を検出し、前記平面視位置方向、前記相対深度、および前記水平距離から、前記基準物体を基準とする前記ダイバーの水中位置を検出することを特徴とする。

上述する本発明の水中位置検出システムおよび水中位置検出方法によれば、ダイバーに可視光発光部を装備させるとともに、基準物体に複数の可視光受光部を設置することにより、ダイバーが可視光発光部から基準物体に向けて可視光を発光するのみの簡略な操作で、基準物体を基準とした前記ダイバーの水中位置を検出することができる。これにより、ダイバーの位置確認を、船上の監視員による呼吸気泡による目視確認や有線電話による通話確認にて行っていた従来手法と比較して、迅速かつ的確にダイバーの水中位置を把握することが可能となる。

また、例えば、護岸工事や水中構造物の構築工事等、ダイバーによる水中作業を必要とする海洋土木工事を行う場合に、基準物体として作業船や護岸壁、水中にコンクリートブロックを据付ける際に用いる水中吊荷旋回装置等を選択し、これらに、複数の可視光受光部を設置するとともに、ダイバーに可視光発光部を携帯させるのみの簡略な構成で、ダイバーの作業位置を確認することができる。これにより、煩雑な手間を要することなく安価に、ダイバーの安全性を確保しながら、海洋土木工事の作業生産性を向上することが可能となる。

本発明によれば、ダイバーが基準物体に向けて可視光発光部から可視光を発光するのみの簡略な操作で、基準物体を基準とするダイバーの水中位置を迅速かつ的確に把握することが可能となる。

本発明の実施の形態におけるコンクリートブロックの据付け工事に用いる水中位置検出システムの概略を示す図である。 本発明の実施の形態における水中吊荷旋回装置に設置する可視光受光部を示す図である。 本発明の実施の形態における水中位置検出システムによるダイバーの水中位置を把握する方法を示す図である（第１の実施の形態）。 本発明の実施の形態における水中吊荷旋回装置を基準とするダイバーの平面視位置方向の算定方法を示す図である。 本発明の実施の形態における水中吊荷旋回装置に設置する可視光受光部の他の事例を示す図である（第２の実施の形態）。 本発明の実施の形態における水中吊荷旋回装置に設置する可視光受光部の他の事例を示す図である（第３の実施の形態）。

本発明の水中位置検出システムおよび水中位置検出方法は、一般にデータ通信手段として用いられる可視光通信システムを利用して、基準物体を基準とするダイバーの平面視位置方向、水平距離および水深といった、ダイバーの水中位置に係る情報を検出するシステムおよび方法である。

本実施の形態では、ダイバーによる水中作業が必要となる海中土木工事のうちの１つである、コンクリートブロックの据付け工事を実施する場合を事例に挙げ、基準物体として水中吊荷旋回装置を採用し、水中位置検出システムの詳細を図１〜図６を参照して説明する。

図１で示すように、水中吊荷旋回装置５０は、海底にテトラポッドや根固めブロック等のコンクリートブロックＢを据付けるにあたり、吊持された態様のコンクリートブロックＢの、旋回による方向転換や姿勢保持等の姿勢制御、および位置決め時の微調整等を水中にて行うための装置である。なお、水中吊荷旋回装置５０の詳細は、特許第５９７０９４６号公報を参照されたい。

上述の水中吊荷旋回装置５０は、外殻５１の上面に、起重機船６０のクレーン６１から垂下されたワイヤー６２を装着するためのシャックル５２が、また、外殻５１の下面に、コンクリートブロックＢを吊持するための吊り治具５３が、それぞれ備えられており、吊り治具５３にてコンクリートブロックＢを吊持した状態で、シャックル５２に装着されたワイヤー６２を介して水中に垂下される。

そして、コンクリートブロックＢを海底に据付ける際には、まず、水中のダイバーＤがコンクリートブロックＢの位置や姿勢を確認しながら、無線通信にて水中吊荷旋回装置５０を制御して、コンクリートブロックＢの方向転換等の姿勢制御を行うとともに、位置決めの微調整を行う。こうして、コンクリートブロックＢの位置決めが行われた後、クレーン６１のオペレーターが、ワイヤー６２を繰り出して水中吊荷旋回装置５０およびコンクリートブロックＢを降下させ、コンクリートブロックＢを海底に据付ける。

このとき、クレーン６１のオペレーターや起重機船６０上の作業監視員はあらかじめ、ダイバーＤに対して、作業位置を確認して指示を出したり、コンクリートブロックＢに近接している場合や、単独行動となっている場合には危険を報知する必要が生じる。そこで、本実施の形態では、クレーン６１のオペレーターや起重機船６１上の作業監視員がダイバーＤの水中位置を確認するための手段として、水中位置検出システム１を採用している。

水中位置検出システム１は、ダイバーＤが携帯する可視光発光部１１と、水中吊荷旋回装置５０に設置された複数の可視光受光部１２と、水中吊荷旋回装置５０の外殻５１に装備される位置検出装置１３と、クレーン６１のオペレーター室や起重機船６０上の作業管理室等に設置される出力装置１４と、を備えている。

可視光発光部１１は、放射する可視光Ｖを強度変調して情報を伝送できる可視光固体光源であれば、発光ダイオード（以降、ＬＥＤと称す）、有機ＥＬ、可視光レーザー等の何れを採用してもよいが、本実施の形態では、疑似白色かつ５０００ＫのＬＥＤを採用している。なお、ＬＥＤは、必ずしも上記のものに限定されるものではなく、後述する可視光受光部１２の感度や、水中の濁度、ダイバーＤの作業範囲等の施工環境等に応じて、適宜好適な色温度および色調（例えば、水中の濁度が低い場合は青のエネルギーが高いＬＥＤ等）のものを設定すればよい。

可視光受光部１２は、可視光発光部１１から発光された可視光Ｖを受光し、これを電気信号に復調して位置検出装置１３に出力するもので、本実施の形態では、フォトダイオードを採用している。なお、強度変調された可視光を受光して変調することができる光センサーであれば、可視光受光部１２にいずれを採用してもよく、例えばイメージセンサーを用いてもよい。

位置検出装置１３は、可視光受光部１２より出力された電気信号および水中吊荷旋回装置５０の水深ｈ２から、水中吊荷旋回装置５０を基準とするダイバーＤの水中位置を算定する装置である。そして、図３（ｂ）及び図４で示すように、水中吊荷旋回装置５０を基準とする可視光発光部１１の平面視位置方向Ａを決定する平面視位置方向算定手段１３１を備えている。

また、図３（ａ）（ｂ）で示すように、水中吊荷旋回装置５０に対する可視光発光部１１の相対深度Ｈを算定する相対深度算定手段１３２と、水中吊荷旋回装置５０と可視光発光部１１との間で最短となる水平距離Ｌを算定する水平距離算定手段１３３と、を備えている。なお、平面視位置方向算定手段１３１、相対深度算定手段１３２、水平距離算定手段１３３の詳細は、後述する水中位置検出システム１の第１〜第３の実施の形態に譲る。

これら位置検出装置１３にて算定される、水中吊荷旋回装置５０を基準とする可視光発光部１１の平面視位置方向Ａ、水中吊荷旋回装置５０に対する可視光発光部１１の相対深度Ｈ、および水中吊荷旋回装置５０と可視光発光部１１との間で最短となる水平距離Ｌは、図１で示すように、ダイバーＤの水中位置に係る情報として、出力装置１４に出力される。

出力装置１４は、位置検出装置１３にて出力されたダイバーＤの水中位置に係る情報を表示する装置であり、少なくともモニターを備えていればスマートフォン、タブレットＰＣ、パーソナルコンピュータ等の何れを採用してもよい。なお、本実施の形態では、パーソナルコンピュータを採用している。

上述する水中位置検出システム１により、クレーン６１のオペレータや起重機船６０上の作業監視員は、ダイバーＤが水中吊荷旋回装置５０に向けて、可視光発光部１１から可視光を発光するたびに、水中吊荷旋回装置５０を基準とするダイバーＤの水中位置を、出力装置１４にて迅速かつ的確に把握することができる。

これにより、クレーン６１のオペレーターや起重機船６０上の作業監視員は、コンクリートブロックＢの据付け工事を実施するにあたり、ダイバーＤが安全を確保できるエリアに移動していることを出力装置１４にて確認した上で、クレーン６１によるコンクリートブロックＢの揚重や降下等の操作を行うことができる。したがって、ダイバーＤの安全を確保しつつ、コンクリートブロックＢの据付け工事に係る作業生産性を大幅に向上することが可能となる。

上述する構成の水中位置検出システム１について、水中吊荷旋回装置５０に対する可視光受光部１２の異なる設置パターンを３種類、第１〜第３の実施の形態として以下に例示するとともに、可視光受光部１２の設置パターンに対応したダイバーＤの水中位置の算定方法を、併せて説明する。

<第１の実施の形態>
水中位置検出システム１を構成する複数の可視光受光部１２は、図２（ａ）（ｂ）で示すように、水中吊荷旋回装置５０の外殻５１であって下面近傍の外周縁５１１に、吊り治具５３の取り付け位置を避けるようにして放射状に、複数が同一高さに設置されている。

なお、本実施の形態では、水中吊荷旋回装置５０の寸法が、高さ２０００ｍｍ、外殻５１における外周縁５１１の直径２１３１ｍｍである。また、外殻５１の外周縁５１１に対して放射状に設置する可視光受光部１２は、２０度の間隔で配置される２つの可視光受光部１２と、これを挟むように４８度の間隔で配置される２つの可視光受光部１２とよりなる４つの可視光受光部１２を、等間隔で４方向に設置し、合計で１６個設置されている。

可視光受光部１２はそれぞれ、筒状体よりなる外殻５１の軸線Ｏが鉛直軸と平行な状態において、鉛直軸に対して約４５度の設置角度をもって海底方向に向けて設置されているとともに、海中の障害物に接触するなどして破損したり設置角度が変わることのないよう、可視光発光部１１より発光される可視光Ｖが透過可能な収納ケール１２１に収納されている。

一方、水中位置検出システム１を構成する可視光発光部１１は、図３で示すように、ダイバーＤが水中吊荷旋回装置５０に向けて自ら可視光を発光できる態様であれば、スーツや潜水器具に装着する等いずれに装備してダイバーＤに携帯させてももよい。また、可視光発光部１１は、発光角度を計測する角度センサー（図示せず）を備えるとともに、少なくともダイバーＤに装備されている水深計（図示せず）と無線接続されており、水深計より得られるダイバーＤの水深ｈ１と、可視光発光部１１から発光される可視光Ｖの鉛直軸に対する発光角度θ１を、可視光Ｖを介して可視光受光部１２に伝送可能となっている。

なお、第１の実施の形態では、可視光受光部１２が水中吊荷旋回装置５０の外殻５１であって外周縁５１１に固定されていることから、可視光発光部１１から発光される可視光Ｖの鉛直軸に対する発光角度θ１を、可視光受光部１２に入射する可視光Ｖの鉛直軸に対する入射角度と見做すこととした。

また、可視光受光部１２は、水中吊荷旋回装置５０を用いたコンクリートブロックＢの据付け工事において、ダイバーＤが水中吊荷旋回装置５０の下方にて水中作業をしている場合に事故や災害が生じやすいことを考慮し、約４５度の設置角度をもって海底方向に向けて設置したものである。したがって、可視光受光部１２が水中吊荷旋回装置５０より下方を向くよう設置されていれば、その設置角度は必ずしも約４５度に限定されるものではない。

そして、水中位置検出システム１を構成する位置検出装置１３にて実行されるダイバーＤの水中位置に係る情報である、平面視位置方向Ａ、相対深度Ｈ、水平距離Ｌの算定方法は、以下のとおりである。

まず、図３（ｂ）および図４（ａ）で示すように、平面視位置方向算定手段１３１において、可視光受光部１２から出力された電気信号に基づいて、複数の可視光受光部１２各々が受光した可視光Ｖの入射光量を検知して相対比較を行い、入射光量が最も大きい可視光受光部１２を選定する。この選定された可視光受光部１２の、外殻５１における外周縁５１１の設置位置を算定し、これを水中吊荷旋回装置５０における可視光Ｖの受光位置Ｃと認定する。

なお、複数の可視光受光部１２各々が受光した可視光Ｖの入射光量を検知して相対比較を行う際に、図４（ｂ）で示すように、入射光量の最も大きい可視光受光部１２が２つ存在する場合には、水中吊荷旋回装置５０の下面外周縁５１における、これら２つの可視光受光部１２の中間位置を算定し、これを水中吊荷旋回装置５０における可視光Ｖの受光位置Ｃと認定する。

同様に、入射光量が最も大きい可視光受光部１２が３つ存在する場合には、３つのうち中央の可視光受光部１２が配置されている位置を算定し、これを水中吊荷旋回装置５０における可視光Ｖの受光位置Ｃと認定する。

この後、受光位置Ｃと外殻５１の軸線Ｏとを結ぶ水平線が延びる方向を算定し、これを水中吊荷旋回装置５０を基準とするダイバーＤが位置する平面視位置方向Ａとする。なお、水中吊荷旋回装置５０に地磁気センサーを搭載しておき、地磁気センサーにて取得した方位に関する情報に基づいて、水中吊荷旋回装置５０を基準とするダイバーＤが位置する平面視位置方向Ａを方位で把握するようにしてもよい。

次に、図３（ａ）（ｂ）で示すように、相対深度算定手段１３２において、可視光受光部１２から出力された電気信号に基づいて、可視光発光部１１を携帯するダイバーＤの水深ｈ１を取得する。また、水中吊荷旋回装置５０にも水深計（図示せず）を備えておき、この水深計から水中吊荷旋回装置５０の水深ｈ２を取得する。そして、両者の差分（ｈ２−ｈ１）を算定することにより、これを水中吊荷旋回装置５０に対するダイバーＤの相対深度Ｈとする。

最後に、水平距離算定手段１３３において、可視光受光部１２から出力された電気信号に基づいて、先にも述べたように、可視光受光部１２に入射する可視光Ｖの鉛直軸に対する入射角度と見做した、可視光発光部１１から発光される可視光Ｖの鉛直軸に対する発光角度θ１を取得する。また、相対深度算定手段１３２にて算定した水中吊荷旋回装置５０に対する可視光発光部１１の相対深度Ｈを取得する。

そして、これら発光角度θ１と相対深さＨに基づいて、受光位置Ｃと可視光発光部１１との間の水平距離（Ｈ・ｔａｎθ１）を算定し、これを平面視位置方向算定手段１３１において認定した平面視位置方向Ａ上における、水中吊荷旋回装置５０とダイバーＤとの水平距離Ｌとする。

<第２の実施の形態>
第２の実施の形態では、図５（ａ）で示すように、水中吊荷旋回装置５０の外殻５１であって下面近傍の外周縁５１１に設置した複数の可視光受光部１２を、外殻５１の軸線Ｏが鉛直軸と平行な状態における、外殻５１の軸線Ｏを含む鉛直面内で回転揺動自在に設置する。

これに伴い、位置検出装置１３には、複数の可視光受光部１２を回転揺動させる受光部揺動手段１３４を備えることとし、受光部揺動手段１３４にて、複数の可視光受光部１２を常時、同一速度で、かつ軸線Ｏに対する傾斜角度が同一角度となるように同期させて、回転揺動させる制御を行う。

なお、可視光受光部１２は、第１の実施の形態で述べたように、ダイバーＤが水中吊荷旋回装置５０の下方にて水中作業をしている場合に事故や災害が生じやすいことを考慮し、水平方向から鉛直下向き方向の範囲を回転揺動させている。

そして、位置検出装置１３の平面視位置方向算定手段１３１において、まず、可視光受光部１２から出力された電気信号に基づいて、回転揺動する複数の可視光受光部１２各々が受光した可視光の入射光量を、可視光受光部１２における軸線Ｏに対する傾斜角度ごとに連続して検知する。

こうして得た入射光量の相対比較を行い、複数の可視光受光部１２のうち、最も大きい入射光量を検知した可視光受光部１２を選定し、外殻５１における外周縁５１１の設置位置を算定して、これを水中吊荷旋回装置５０における可視光Ｖの受光位置Ｃと認定する。また、図５（ｂ）で示すように、最も大きい入射光量を検知した時の鉛直軸に対する傾斜角度θ２を算定する。そして、この傾斜角度θ２を、可視光受光部１２に入射する可視光Ｖの鉛直軸に対する入射角度と見做す。

なお、平面視位置方向算定手段１３１にて入射光量を検知した時点において、外殻５１の軸線Ｏが鉛直軸と並行でなかった場合には、適宜補正を行なったうえで、鉛直軸に対する傾斜角度θ２を算定する。

この後、図４（ａ）で示した第１の実施の形態と同様に、受光位置Ｃと外殻５１の軸線Ｏとを結ぶ水平線が延びる方向を、水中吊荷旋回装置５０を基準とするダイバーＤが位置する平面視位置方向Ａと算定する。また、図３で示した第１の実施の形態と同様の方法で、相対深度算定手段１３２にて水中吊荷旋回装置５０に対する可視光発光部１１の相対深度Ｈを算定する。

そして、水平距離算定手段１３３において、平面視位置方向算定手段１３１にて算定した、最も大きい入射光量を検知したものとして選定した可視光受光部１２の鉛直軸に対する傾斜角度θ２を取得するとともに、相対深度算定手段１３２にて算定した水中吊荷旋回装置５０に対する可視光発光部１１の相対深度Ｈを取得する。

これら入射角度と見做した傾斜角度θ２と相対深度Ｈに基づいて、受光位置Ｃと可視光発光部１１との間の水平距離（Ｈ・ｔａｎθ２）を算定し、これを平面視位置方向算定手段１３１において認定した平面視位置方向Ａ上における、水中吊荷旋回装置５０とダイバーＤとの水平距離Ｌとする。

したがって、第２の実施の形態において可視光発光部１１は、少なくともダイバーＤが装備している水深計より得られるダイバーＤの水深ｈ１を、可視光Ｖにて可視光受光部１２に伝送すればよい。

<第３の実施の形態>
第３の実施の形態では、図６（ａ）で示すように、複数の可視光受光部１２を、筒状体よりなる外殻５１の軸線Ｏが鉛直軸と平行な状態における、外殻５１の軸線Ｏを含む鉛直面内で、それぞれ鉛直軸に対する角度を変えて配置することにより１つの可視光受光部群１２’を構成する。そして、この可視光受光部群１２’を複数用意し、水中吊荷旋回装置５０の外殻５１であって下面近傍の外周縁５１１に間隔を有して、同一高さに設置する。

なお、可視光受光部群１２’を構成する複数の可視光受光部１２は、第１および第２の実施の形態で述べたように、ダイバーＤが水中吊荷旋回装置５０の下方にて水中作業をしている場合に事故や災害が生じやすいことを考慮し、水平方向から鉛直下向き方向の範囲で異なる角度に設定する。

そして、位置検出装置１３の平面視位置方向算定手段１３１において、まず、可視光受光部１２から出力された電気信号に基づいて、複数の可視光受光部群１２’それぞれを構成する複数の可視光受光部１２すべてについて、各々が受光した可視光の入射光量を検出する。

こうして得た入射光量の相対比較を行い、複数の可視光受光部１２のうち、最も大きい入射光量を検知した可視光受光部１２を選定し、選定した可視光受光部１２が構成する可視光受光部群１２’の外殻５１における外周縁５１１の設置位置を算定して、これを水中吊荷旋回装置５０における可視光Ｖの受光位置Ｃと認定する。

なお、入射光量の最も大きい可視光受光部１２が、隣り合う２つの可視光受光部群１２’にそれぞれに存在する場合には、これら２つの可視光受光部群１２’の中間位置を算定し、これを水中吊荷旋回装置５０における可視光Ｖの受光位置Ｃと認定すればよい。

また、図６（ｂ）で示すように、最も大きい入射光量を検知した可視光受光部１２の鉛直軸に対する傾斜角度θ３を検出する。そして、この傾斜角度θ３を、可視光受光部１２に入射する可視光Ｖの鉛直軸に対する入射角度と見做す。

なお、平面視位置方向算定手段１３１にて入射光量を検知した時点において、外殻５１の軸線Ｏが鉛直軸と並行でなかった場合には、適宜補正を行なったうえで、鉛直軸に対する傾斜角度θ３を算定する。

また、複数の可視光受光部１２各々が受光した可視光Ｖの入射光量を検知して相対比較を行う際に、入射光量の最も大きい可視光受光部１２が、例えば、１つの可視光受光部群１２’の中で２つ並んで存在する場合には、これら２つの可視光受光部１２の中間角度を算定し、これを可視光受光部１２の鉛直軸に対する傾斜角度θ３と算定する。

この後、図４（ａ）で示した第１の実施の形態と同様に、受光位置Ｃと外殻５１の軸線Ｏとを結ぶ水平線が延びる方向を、水中吊荷旋回装置５０を基準とするダイバーＤが位置する平面視位置方向Ａと算定する。また、図３で示した第１の実施の形態と同様の方法で、相対深度算定手段１３２にて水中吊荷旋回装置５０に対する可視光発光部１１の相対深度Ｈを算定する。

そして、水平距離算定手段１３３において、平面視位置方向算定手段１３１にて算定した、最も大きい入射光量を検知したものとして選定した可視光受光部１２の鉛直軸に対する傾斜角度θ３を取得するとともに、相対深度算定手段１３２にて算定した水中吊荷旋回装置５０に対する可視光発光部１１の相対深度Ｈを取得する。

これら入射角度と見做した傾斜角度θ３と相対深度Ｈに基づいて、平面視位置方向算定手段１３１において認定した平面視位置方向Ａ上における、受光位置Ｃと可視光発光部１１との間の水平距離（Ｈ・ｔａｎθ３）を算定し、これを水中吊荷旋回装置５０とダイバーＤとの水平距離Ｌとする。

したがって、第３の実施の形態においても第２の実施の形態と同様に、可視光発光部１１は、少なくともダイバーＤが装備している水深計より得られるダイバーＤの水深ｈ１を、可視光Ｖにて可視光受光部１２に伝送すればよい。

上述する水中位置検出システム１によれば、ダイバーＤに可視光発光部１１を携帯させるとともに、水中吊荷旋回装置５０の同一高さに間隔を有して複数の可視光受光部１２を設置する。このように、通信手段として可視光を用いることから、例えば超音波を採用する場合と比較して、海洋工事等で発生する水中音波雑音等の影響を受けることがなく、水中での通信品質が向上するとともに、データ転送速度の高速化を図ることができる。

これにより、ダイバーＤが可視光発光部１１から水中吊荷旋回装置５０に向けて可視光Ｖを発光するのみの簡略な操作で、水中吊荷旋回装置５０を基準としたダイバーＤの平面視位置方向Ａ、相対深度Ｈ、水平距離Ｌ、といった水中吊荷旋回装置５０を基準としたダイバーＤの水中位置を迅速かつ的確に検出することができる。

したがって、起重機船６０上の作業監視員は、ダイバーＤに対して、作業位置を確認して指示を出したり、コンクリートブロックＢに近接している場合や単独行動となっている場合には危険を報知する等、ダイバーＤの作業管理を行うことができる。このため、ダイバーＤの安全性を確保しながら、海洋土木工事の作業生産性を大幅に向上することが可能となる。

本発明の水中位置検出システム１は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、本実施の形態では、基準物体に水中旋回装置５０を採用したが、必ずしもこれに限定されるものではない。船体やブイ等の水中浮遊体、護岸壁やダム等の水中構造物等、少なくとも一部分が水中に入っている物体であれば、いずれを採用してもよい。

また、本実施の形態では、水中吊荷旋回装置５０の外殻５１であって下面近傍の外周縁５１１に可視光受光部１２を設置したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、水中吊荷旋回装置５０の外殻５１における外面であれば、いずれに設置してもよい。

さらに、本実施の形態では、ダイバーＤの水深ｈ１や可視光発光部１１から発光される可視光Ｖの鉛直軸に対する発光角度θ１を、可視光Ｖにて可視光受光部１２に伝送したが、可視光通信にて伝送するデータはこれらに限定されるものではない。

例えば、ダイバーＤが携帯してる水圧計やタイマーと可視光発光部１１とを無線接続しておき、ダイバーＤの潜水時間や水圧に係る情報を、可視光Ｖにて可視光受光部１２に伝送してもよい。こうすると、起重機船６０上の作業監視員が、作業中のダイバーＤに係る健康状態や作業状態を客観的に管理できるため、潜水作業の安全性をより向上することが可能となる。

また、本実施の形態では出力装置１４に、水中吊荷旋回装置５０を基準としたダイバーＤの水中位置に係る情報を出力させたが、これに限定されるものではなく、出力装置１４にさらに、警告情報を出力させる構成としてもよい。

具体的には、図３（ｂ）で示すように、位置検出装置１３に警告情報発生手段１３５を備えておく。また、クレーン６１にてコンクリートブロックＢの揚重もしくは降下作業を実施する際の水中における危険範囲に係る位置情報をあらかじめ設定しておき、これを警告情報発生手段１３５に格納しておく。

そして、警告情報発生手段１３５において、上述した方法にて、平面視位置方向算定手段１３１、相対深度算定手段１３２、水平距離算定手段１３３により算定された水中吊荷旋回装置５０を基準としたダイバーＤの水中位置と、危険範囲に係る位置情報との重ね合わせを行い、出力装置１４に出力する。

ダイバーＤが水中における危険範囲にて作業している場合には、出力装置１４にてモニターを点滅させる、もしくは警告ブザーを鳴らすなどして、クレーン６１のオペレーターや起重機船６０上の作業監視員に、警告情報を発するとよい。

また、水中吊荷旋回装置５０には、ダイバーＤからの無線通信に基づいて、コンクリートブロックＢの方向転換等の姿勢制御等を行うべく、水中吊荷旋回装置５０を制御するための機械制御回路（図示せず）が搭載されている。したがって、これら機械制御回路に、水中位置検出システム１を構成する位置検出装置１３を搭載させてもよい。

１ 水中位置検出システム
１１ 可視光発光部
１２ 可視光受光部
１２’ 可視光受光部群
１２１ 収納ケース
１３ 位置検出装置
１３１ 平面視位置方向算定手段
１３２ 相対深度算定手段
１３３ 水平距離算定手段
１３４ 可視光受光部揺動手段
１３５ 警告情報発生手段
１４ 出力装置
５０ 水中吊荷旋回装置（基準物体）
５１ 外殻
５１１ 外周縁（外面）
５２ シャックル
５３ 吊り治具
６０ 起重機船
６１ クレーン
６２ ワイヤー
Ａ 平面視位置方向
Ｈ 相対深さ
Ｌ 水平距離
Ｃ 受光位置
Ｖ 可視光
Ｂ コンクリートブロック
Ｄ ダイバー

Claims (3)

1. 少なくとも一部分が水中に入っている基準物体を基準とするダイバーの水中位置を検出する水中位置検出システムであって、
   前記ダイバーに備えられ、可視光を発光する可視光発光部と、
   前記基準物体の、水中に位置する外面に間隔を有して設置される、前記可視光を受光する複数の可視光受光部と、
   複数の該可視光受光部のうち、前記可視光の入射光量が最も大きいものとして選定された可視光受光部の前記基準物体における設置位置、該選定された可視光受光部に入射する前記可視光の鉛直軸に対する入射角度、前記ダイバーの水深、および、前記基準物体の水深に基づいて、前記ダイバーの水中位置を検出する位置検出装置と、を備え、
   少なくとも前記ダイバーの水深が、前記可視光発光部にて発光された前記可視光により前記可視光受光部に伝送されることを特徴とする水中位置検出システム。
2. 請求項１に記載の水中位置検出システムにおいて、
   複数の前記可視光受光部が、それぞれ鉛直軸に対する角度を変えて配置され可視光受光部群を構成し、
   該可視光受光部群が、前記基準物体の下端部近傍における前記外面の同一高さ位置に間隔を有して設置されることを特徴とする水中位置検出システム。
3. 請求項１または２に記載の水中位置検出システムを用いた水中位置検出方法であって、
   複数の前記可視光受光部各々が受光した前記可視光の入射光量を相対比較し、該入射光量が最も大きいものとして選定された前記可視光受光部の前記基準物体における設置位置に基づいて、前記基準物体を基準とする前記ダイバーの平面視位置方向を検出し、
   前記ダイバーの水深と前記基準物体の水深とに基づいて、前記基準物体に対する前記ダイバーの相対深度を検出し、
   該相対深度と、前記入射光量が最も大きいものとして選定された前記可視光受光部に入射する前記可視光の鉛直軸に対する入射角度に基づいて、前記基準物体と前記ダイバーとの水平距離を検出し、
   前記平面視位置方向、前記相対深度、および前記水平距離から、前記基準物体を基準とする前記ダイバーの水中位置を検出することを特徴とする水中位置検出方法。

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