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JP6863731B2 - Displacement monitoring device for tunnel face surface - Google Patents

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JP6863731B2
JP6863731B2 JP2016250195A JP2016250195A JP6863731B2 JP 6863731 B2 JP6863731 B2 JP 6863731B2 JP 2016250195 A JP2016250195 A JP 2016250195A JP 2016250195 A JP2016250195 A JP 2016250195A JP 6863731 B2 JP6863731 B2 JP 6863731B2
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face surface
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displacement
tunnel
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和彦 水谷
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健二 松尾
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Description

本発明は、トンネル切羽面の変位監視装置に関するものであり、詳しくは、掘削直後の切羽面を監視して変位が発生した場合には、作業員に対して、変位発生位置や変位の程度をいち早く報知することが可能な技術に関するものである。 The present invention relates to a displacement monitoring device for the face surface of a tunnel. Specifically, when a displacement occurs by monitoring the face surface immediately after excavation, the position where the displacement occurs and the degree of displacement are determined for the worker. It relates to a technology that can be notified as soon as possible.

トンネル工事において、未固結地山や断層破砕帯等の軟弱地山を掘削する際に、切羽が崩落することがある。このような切羽の崩落は、安全な作業を行う上で支障となる場合があるため、事前にその兆候を察知して適切な処置を施す必要がある。そこで、切羽の状態を監視して、崩落の危険性が高まった場合に警告を発生するシステムが開発されている(特許文献1、特許文献2参照)。 In tunnel construction, the face may collapse when excavating soft ground such as unconsolidated ground or fault crush zone. Such collapse of the face may hinder safe work, so it is necessary to detect the signs in advance and take appropriate measures. Therefore, a system has been developed that monitors the state of the face and issues a warning when the risk of collapse increases (see Patent Document 1 and Patent Document 2).

特許文献1に記載された技術は、切羽観察記録を作成する際にフリーハンドのスケッチではなく、常に一定の方向や位置から見た正確な切羽観察記録を容易に作成するための装置及び方法に関するものである。この技術は、切羽近似平面がトンネル切羽に対して所定の位置に形成され、互いの位置関係が既知である複数の基準点を切羽近似平面に対してマーキングする。そして、基準点とともに、トンネル切羽を撮影平面上に撮影して得た写真画像に基づいて切羽観察記録を作成するようになっている。 The technique described in Patent Document 1 relates to a device and a method for easily creating an accurate face observation record always viewed from a certain direction or position, instead of a freehand sketch when creating a face observation record. It is a thing. In this technique, a face approximation plane is formed at a predetermined position with respect to the tunnel face, and a plurality of reference points whose positional relationships with each other are known are marked with respect to the face approximation plane. Then, along with the reference point, a face observation record is created based on a photographic image obtained by photographing the tunnel face on a shooting plane.

特許文献2に記載された技術は、トンネルなどの切羽面の不連続面検出や切羽面における地質境界検出を行うための測量システムに関するものである。この技術は、測量すべきトンネル切羽面について、デジタルカメラで撮影を行ってトンネル切羽面の中心投影画像を取得する。そして、少なくともデジタルカメラ撮影におけるカメラ位置、カメラ姿勢及び焦点距離の値、さらに、カメラレンズのゆがみ、カメラレンズ中心位置のずれの値を使用した中心投影画像から正射投影画像への変換式を用いて解析し、トンネル切羽面の正射投影画像を取得することにより、切羽面の測量を行うようになっている。 The technique described in Patent Document 2 relates to a surveying system for detecting a discontinuous surface of a face surface such as a tunnel and detecting a geological boundary on the face surface. In this technique, the tunnel face surface to be surveyed is photographed with a digital camera to obtain a central projection image of the tunnel face surface. Then, using at least the values of the camera position, camera attitude and focal length in digital camera shooting, the distortion of the camera lens, and the deviation of the center position of the camera lens, the conversion formula from the center projection image to the orthogonal projection image is used. The face surface is measured by acquiring an orthographic projection image of the face surface of the tunnel.

また、トンネルの切羽後方に取り付けたレーザー変位計により、切羽の押出変位を連続的に測定する方法がある。この方法では、計測データに基づいて、変位速度や崩落に至るまでの予測時間等のデータを算出する。そして、累積変位量や変位速度が、予め設定した管理基準値を超えると、警告灯を点滅して警報を発生するようになっている。 There is also a method of continuously measuring the extrusion displacement of the face with a laser displacement meter attached to the rear of the face of the tunnel. In this method, data such as displacement speed and estimated time until collapse is calculated based on the measured data. Then, when the cumulative displacement amount or the displacement speed exceeds a preset control reference value, the warning light blinks to generate an alarm.

特開平8−285583号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-285583 特開2008−267843号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-267843

しかし、監視員により目視で切羽面を監視する方法では、常時監視することが困難であり、監視員の感覚に頼った管理となってしまう。また、特許文献1に記載された技術では、自動的に切羽観察記録を作成することはできるが、切羽面の変位に対する判断は人手に頼っており、崩落等の危険を瞬時に報知することはできない。また、特許文献2に記載された技術では、画像に基づいて切羽面の測量を行うことはできるが、切羽面の変位に対する判断は人手に頼ることになり、特許文献1と同様の問題があった。 However, with the method of visually monitoring the face surface by an observer, it is difficult to constantly monitor the face surface, and the management relies on the sense of the observer. Further, although the technique described in Patent Document 1 can automatically create a face observation record, it relies on human hands to judge the displacement of the face surface, and it is not possible to instantly notify the danger of collapse or the like. Can not. Further, in the technique described in Patent Document 2, it is possible to measure the face surface based on an image, but the judgment on the displacement of the face surface depends on human hands, and there is the same problem as in Patent Document 1. It was.

さらに、レーザー変位計を用いて切羽の押出変位を連続的に測定する方法では、警告灯を用いて崩落等の危険を報知することはできるが、どの位置で変位が発生しているのかを報知することはできないため、適切な待避を行うことができない場合があった。 Furthermore, in the method of continuously measuring the extrusion displacement of the face using a laser displacement meter, it is possible to notify the danger such as collapse by using a warning light, but it is possible to notify at which position the displacement is occurring. Because it was not possible to do so, it was sometimes not possible to make an appropriate evacuation.

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、作業者や監視員の感覚に頼らずに、正確かつ適切な情報に基づいて、迅速に切羽面の変位を報知することが可能なトンネル切羽面の変位監視装置を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of the above circumstances, and is a tunnel capable of promptly notifying the displacement of the face surface based on accurate and appropriate information without relying on the senses of an operator or an observer. It is an object of the present invention to provide a displacement monitoring device for a face surface.

本発明のトンネル切羽面の変位監視装置は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明のトンネル切羽面の変位監視装置は、初期形状データ取得手段と、初期形状データ記憶手段と、現形状データ取得手段と、切羽面変位情報作成手段と、表示制御手段と、警報発生手段とを備えたことを特徴とするものでる。 The displacement monitoring device for the tunnel face surface of the present invention has the following features in order to achieve the above-mentioned object. That is, the tunnel face displacement monitoring device of the present invention includes an initial shape data acquisition means, an initial shape data storage means, a current shape data acquisition means, a face surface displacement information creation means, a display control means, and an alarm generation. It is characterized by having means.

初期形状データ取得手段は、形成した切羽面の初期形状データを取得するための手段である。初期形状データ記憶手段は、取得した切羽面の初期形状データを記憶するための手段である。現形状データ取得手段は、切羽面の現形状データを取得するための手段である。切羽面変位情報作成手段は、初期形状データ記憶手段に記憶した切羽面の初期形状データと、現形状データ取得手段により取得した現形状データとの比較に基づいて、初期形状データと現形状データとの差違を示す切羽面変位情報を作成するための手段である。表示制御手段は、作業者が装着した透過型ウェアラブル端末を用いて、切羽面と関連付くようにして、切羽面変位情報を表示させるための手段である。警報発生手段は、切羽面変位情報における初期形状データと現形状データとの差違が閾値を超えた場合に警報を発生するための手段であり、予め蓄積している各地質におけるトンネル切羽面の変位状況とトンネル切羽面で発生する危険性データまたはその発生予測時刻データとの関係に基づいて、トンネル切羽面で発生する危険性またはその発生時刻の少なくとも一方について警報を発生する。 The initial shape data acquisition means is a means for acquiring the initial shape data of the formed face surface. The initial shape data storage means is a means for storing the acquired initial shape data of the face surface. The current shape data acquisition means is a means for acquiring the current shape data of the face surface. The face surface displacement information creating means combines the initial shape data and the current shape data based on the comparison between the initial shape data of the face surface stored in the initial shape data storage means and the current shape data acquired by the current shape data acquisition means. This is a means for creating face displacement information indicating the difference between the two. The display control means is a means for displaying the face surface displacement information by associating with the face surface by using a transmissive wearable terminal worn by an operator. The alarm generating means is a means for generating an alarm when the difference between the initial shape data and the current shape data in the face surface displacement information exceeds the threshold value, and the displacement of the tunnel face surface in each region accumulated in advance. An alarm is issued for at least one of the dangers occurring on the tunnel face and the time of occurrence thereof, based on the relationship between the situation and the danger data occurring on the tunnel facet or the estimated time data thereof.

上述した構成からなるトンネル切羽面の変位監視装置において、表示制御手段は、表示する画像(切羽面変位情報)の色相、彩度、明度の少なくとも一つにより、初期形状データと現形状データとの差違を表現することが可能である。 In the tunnel face displacement monitoring device having the above-described configuration, the display control means obtains the initial shape data and the current shape data according to at least one of the hue, saturation, and brightness of the image to be displayed (face face displacement information). It is possible to express the difference.

上述した構成からなるトンネル切羽面の変位監視装置では、掘削機械により掘削を行い、支保工を建て込み、鏡面へコンクリートを吹き付け、ロックボルトを施工して切羽面を形成する。そして、初期形状データ記憶手段の機能により、トンネル掘削完了時(鏡面へのコンクリート吹き付け終了時)におけるトンネル切羽面の初期形状データを記憶しておく。 In the displacement monitoring device for the tunnel face surface having the above-described configuration, excavation is performed by an excavation machine, a support work is built, concrete is sprayed on the mirror surface, and lock bolts are installed to form the face surface. Then, by the function of the initial shape data storage means, the initial shape data of the tunnel face surface at the time of completion of tunnel excavation (at the end of concrete spraying on the mirror surface) is stored.

切羽面を形成した後(鏡面へのコンクリート吹き付けを終了した後)、現形状データ取得手段の機能により、形成した切羽面の現形状データを取得する。そして、切羽面変位情報作成手段の機能により、初期形状データと現形状データとを比較して、初期形状データと現形状データとの差違を示す切羽面変位情報を作成する。切羽面変位情報とは、形成したトンネル切羽面が基準形状とどの程度相違しているかを示す情報(変位情報)であり、トンネル切羽面の膨らみ、亀裂の発生、崩落等による形状変化を示している。作成された切羽面変位情報は、表示制御手段の機能により、作業者が装着した透過型ウェアラブル端末を用いて、切羽面と関連付くようにして表示する。 After the face surface is formed (after the concrete is sprayed onto the mirror surface), the current shape data of the formed face surface is acquired by the function of the current shape data acquisition means. Then, the function of the face surface displacement information creating means compares the initial shape data with the current shape data, and creates face surface displacement information indicating the difference between the initial shape data and the current shape data. The face surface displacement information is information (displacement information) indicating how much the formed tunnel face surface differs from the reference shape, and indicates a shape change due to swelling, cracking, collapse, etc. of the tunnel face surface. There is. The created face surface displacement information is displayed so as to be associated with the face surface by using a transparent wearable terminal worn by the operator by the function of the display control means.

切羽面変位情報の表示では、表示画像の色を変化させたり、明るさを変化させたりして、トンネル切羽面の形成状態の変化を表現する。例えば、トンネル切羽面の形成に伴い、現形状データと基準データとの差違が生じると、その度合いに応じて表示色を変化させる。そして、初期形状データと現形状データとの差違が閾値を超えた場合には、例えば、切羽面の崩落等の危険が発生する可能性があるため、予め蓄積している各地質におけるトンネル切羽面の変位状況とトンネル切羽面で発生する危険性データまたはその発生予測時刻データとの関係に基づいて、トンネル切羽面で発生する危険性またはその発生時刻の少なくとも一方について警報を発生する。この際、例えば、崩落危険箇所等における表示画像の明るさを一気に増すとともに赤色表示し、あるいは、スピーカーから警報音を発生して、作業者に対して切羽面の変位状況を報知する。 In the display of the face displacement information, the change in the formation state of the tunnel face surface is expressed by changing the color or the brightness of the displayed image. For example, if there is a difference between the current shape data and the reference data due to the formation of the tunnel face surface, the display color is changed according to the degree of difference. If the difference between the initial shape data and the current shape data exceeds the threshold value, there is a possibility that, for example, the face surface may collapse, so that the tunnel face surface in each region accumulated in advance may occur. An alarm is issued for at least one of the dangers occurring on the tunnel face and the time of occurrence thereof based on the relationship between the displacement status of the tunnel face and the danger data occurring on the tunnel face surface or the estimated time data thereof. At this time, for example, the brightness of the displayed image at the place where there is a danger of collapse is increased at once and displayed in red, or an alarm sound is generated from the speaker to notify the operator of the displacement status of the face surface.

本発明に係るトンネル切羽面の変位監視装置によれば、トンネル切羽面の初期形状データを記憶しておき、トンネル掘削工程において、作業者が装着した透過型ウェアラブル端末を用いて、切羽面と関連付くようにして、初期形状データと現形状データとの差違を示す切羽面変位情報を表示する。これにより、作業者は、切羽面の形状が基準形状と一致しているか否かを瞬時に認識することができるので、万が一、切羽面の崩落等の危険が発生した場合には、現場待避等、適切な行動を起こすことができる。 According to the displacement monitoring device for the tunnel face surface according to the present invention, the initial shape data of the tunnel face surface is stored, and in the tunnel excavation process, the transmissive wearable terminal worn by the operator is used to relate to the face surface. The face displacement information indicating the difference between the initial shape data and the current shape data is displayed so as to be attached. As a result, the operator can instantly recognize whether or not the shape of the face surface matches the reference shape, so that in the unlikely event that there is a risk of the face surface collapsing, etc. , Can take appropriate action.

また、表示する画像の色相、彩度、明度の少なくとも一つにより、初期形状データと現形状データとの差違を表現することにより、作業者は、正確かつ適切な情報を瞬時に認識することができるので、迅速に切羽面の状態を把握することができる。 In addition, by expressing the difference between the initial shape data and the current shape data by at least one of the hue, saturation, and brightness of the image to be displayed, the operator can instantly recognize accurate and appropriate information. Because it can be done, the condition of the face surface can be grasped quickly.

さらに、初期形状データと現形状データとの差違が閾値を超えて、切羽面の崩落等の危険が発生する可能性がある場合には、警報手段により警報を発生することにより、作業者は、いち早く切羽面の変位に気付くことができるので、さらに一層、適切な対処を行うことができる。 Further, when the difference between the initial shape data and the current shape data exceeds the threshold value and there is a possibility that a risk such as collapse of the face surface may occur, the operator can generate an alarm by an alarm means. Since the displacement of the face surface can be noticed as soon as possible, more appropriate measures can be taken.

本発明の実施形態に係るトンネル切羽面の変位監視装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the displacement monitoring apparatus of the tunnel face surface which concerns on embodiment of this invention. 切羽面変位情報の表示状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the display state of the face displacement information.

以下、図面を参照して、本発明に係るトンネル切羽面の変位監視装置(以下、変位監視装置と略記する)の実施形態を説明する。図1及び図2は本発明の実施形態に係る変位監視装置を説明するもので、図1は変位監視装置の構成を示すブロック図、図2は切羽面変位情報の表示状態を示す模式図である。 Hereinafter, embodiments of the displacement monitoring device for the tunnel face surface (hereinafter, abbreviated as the displacement monitoring device) according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 show a displacement monitoring device according to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of the displacement monitoring device, and FIG. 2 is a schematic view showing a display state of face displacement information. is there.

<変位監視装置の概要>
本発明の実施形態に係る変位監視装置は、トンネル切羽面の状態を常時監視し、作業員や監視員に対してトンネル切羽面の状態を認識させるとともに、崩落等の危険が発生する可能性がある場合には、いち早く作業員にその旨を報知して、待避等、適切な処置を行うことができるようにした技術である。
<Overview of displacement monitoring device>
The displacement monitoring device according to the embodiment of the present invention constantly monitors the state of the tunnel face surface, makes the worker or the observer aware of the state of the tunnel face surface, and may cause a risk of collapse or the like. In some cases, it is a technology that promptly notifies the worker to that effect so that appropriate measures such as evacuation can be taken.

<変位監視装置の詳細>
本発明の実施形態に係る変位監視装置10は、図1に示すように、初期形状データ取得手段11、初期形状データ記憶手段12、現形状データ取得手段13、切羽面変位情報作成手段14、表示制御手段15を備えており、作業者が装着した透過型ウェアラブル端末20を用いて切羽面変位情報を表示する。また、これらの手段に加えて、警報発生手段16を備えることが可能である。以下、各手段について詳述する。
<Details of displacement monitoring device>
As shown in FIG. 1, the displacement monitoring device 10 according to the embodiment of the present invention includes an initial shape data acquisition means 11, an initial shape data storage means 12, a current shape data acquisition means 13, a face surface displacement information creation means 14, and a display. A control means 15 is provided, and face displacement information is displayed using a transmissive wearable terminal 20 worn by an operator. Further, in addition to these means, it is possible to provide an alarm generating means 16. Hereinafter, each means will be described in detail.

<初期形状データ取得手段>
初期形状データ取得手段11は、形成した切羽面の初期形状データを取得するための手段であり、例えば、ビデオカメラ等の撮像装置及び照明装置等からなる。この初期形状データ取得手段11は、例えば、トンネルの天端等に設置して、トンネル切羽面を撮像対象とする。この際、照度が不足していれば、投光器やLEDライト等の照明装置によりトンネル切羽面に撮影光を照射することが好ましい。初期形状データ取得手段11により取得した初期形状データは、初期形状データ記憶手段12に記憶する。なお、形成した切羽面の初期形状データとは、掘削機械により掘削を行い、支保工を建て込み、鏡面へコンクリートを吹き付けた時点における切羽面の形状データである。
<Initial shape data acquisition means>
The initial shape data acquisition means 11 is a means for acquiring the initial shape data of the formed face surface, and includes, for example, an image pickup device such as a video camera, a lighting device, and the like. The initial shape data acquisition means 11 is installed at, for example, the top end of the tunnel, and the tunnel face surface is targeted for imaging. At this time, if the illuminance is insufficient, it is preferable to irradiate the tunnel face surface with the photographing light by a lighting device such as a floodlight or an LED light. The initial shape data acquired by the initial shape data acquisition means 11 is stored in the initial shape data storage means 12. The initial shape data of the formed face surface is the shape data of the face surface at the time when excavation is performed by an excavation machine, a support work is built, and concrete is sprayed on the mirror surface.

<初期形状データ記憶手段>
初期形状データ記憶手段12は、例えば、HDD等の大容量記憶装置からなる。この初期形状データ記憶手段12に、トンネル掘削完了時(鏡面へのコンクリート吹き付け終了時)におけるトンネル切羽面の初期形状データ(断面形状、地山状況等のデータ)を記憶しておく。初期形状データは、切羽面変位情報作成手段14に送信されて、現形状データとともに切羽面変位情報の作成に使用する。
<Initial shape data storage means>
The initial shape data storage means 12 is composed of, for example, a large-capacity storage device such as an HDD. The initial shape data storage means 12 stores the initial shape data (data such as cross-sectional shape and ground condition) of the tunnel face surface when the tunnel excavation is completed (when the concrete is sprayed onto the mirror surface). The initial shape data is transmitted to the face surface displacement information creating means 14, and is used for creating the face surface displacement information together with the current shape data.

この初期形状データ記憶手段12は、トンネルの掘削現場に設置したコンピュータに内蔵(付帯)していてもよいが、データ通信回線を介してデータ通信可能に設置されていてもよい。例えば、管理施設に設置したサーバー(図示せず)を初期形状データ記憶手段12として機能させるとともに、サーバーと、初期形状データ取得手段11、現形状データ取得手段13、切羽面変位情報作成手段14、表示制御手段15とをデータ通信回線を介して接続することにより、情報を送受信してもよい。この場合、サーバーはクラウドシステム上に構築した仮想サーバーであってもよい。 The initial shape data storage means 12 may be built in (incidental) in a computer installed at the excavation site of the tunnel, or may be installed so that data communication is possible via a data communication line. For example, a server (not shown) installed in a management facility is made to function as an initial shape data storage means 12, and a server, an initial shape data acquisition means 11, a current shape data acquisition means 13, a face surface displacement information creation means 14, Information may be transmitted and received by connecting to the display control means 15 via a data communication line. In this case, the server may be a virtual server built on the cloud system.

また、データ通信回線は、データの送受信を行うことができればどのような回線であってもよく、インターネット、公衆電話回線、専用データ通信回線、無線LAN回線、有線LAN回線等を、単独であるいは組み合わせて用いることができる。このように、初期形状データ記憶手段12をサーバーの機能とすることにより、湿度が高く、あるいは粉塵が存在して、コンピュータ等の精密機器にとって環境が良いとは言えない施工現場においても本発明に係る変位監視装置10を使用することができる。 The data communication line may be any line as long as it can transmit and receive data, and the Internet, public telephone line, dedicated data communication line, wireless LAN line, wired LAN line, etc. may be used alone or in combination. Can be used. As described above, by using the initial shape data storage means 12 as a server function, the present invention can be used even at a construction site where the environment is not good for precision equipment such as a computer due to high humidity or the presence of dust. The displacement monitoring device 10 can be used.

<現形状データ取得手段>
現形状データ取得手段13は、トンネル掘削工程において形成したトンネル切羽面の現形状データを取得するための手段であり、例えば、ビデオカメラ等の撮像装置及び照明装置等からなる。この現形状データ取得手段13は、例えば、トンネルの天端等に設置して、トンネル切羽面を撮像対象とする。この際、照度が不足していれば、投光器やLEDライト等の照明装置によりトンネル切羽面に撮影光を照射することが好ましい。現形状データ取得手段13により取得した現形状データは、切羽面変位情報作成手段14に送信されて、初期形状データとともに切羽面変位情報の作成に使用する。なお、現形状データ取得手段13は、初期形状データ取得手段11と兼用の手段として構成してもよい。
<Current shape data acquisition means>
The current shape data acquisition means 13 is a means for acquiring the current shape data of the tunnel face surface formed in the tunnel excavation process, and includes, for example, an imaging device such as a video camera and a lighting device. The current shape data acquisition means 13 is installed at, for example, the top end of the tunnel, and the tunnel face surface is targeted for imaging. At this time, if the illuminance is insufficient, it is preferable to irradiate the tunnel face surface with the photographing light by a lighting device such as a floodlight or an LED light. The current shape data acquired by the current shape data acquisition means 13 is transmitted to the face surface displacement information creating means 14, and is used for creating the face surface displacement information together with the initial shape data. The current shape data acquisition means 13 may be configured as a means that is also used as the initial shape data acquisition means 11.

<切羽面変位情報作成手段>
切羽面変位情報作成手段14は、初期形状データ記憶手段12に記憶したトンネル切羽面の初期形状データと、取得した現形状データとの比較に基づいて、初期形状データと現形状データとの差違を示す切羽面変位情報を作成するための手段であり、例えば、コンピュータ及びその付帯装置と、コンピュータにインストールすることによりハードウェアと協同して動作するアプリケーションプログラムとからなる。
<Means for creating face displacement information>
The face surface displacement information creating means 14 determines the difference between the initial shape data and the current shape data based on the comparison between the initial shape data of the tunnel face surface stored in the initial shape data storage means 12 and the acquired current shape data. It is a means for creating the face surface displacement information to be shown, and includes, for example, a computer and its ancillary devices, and an application program that operates in cooperation with hardware by being installed in the computer.

なお、初期形状データ記憶手段12と同様に、切羽面変位情報作成手段14は、トンネルの掘削現場に設置したコンピュータに内蔵(付帯)していてもよいが、データ通信回線を介してデータ通信可能に設置されていてもよい。 Similar to the initial shape data storage means 12, the face surface displacement information creating means 14 may be built in (incidental) in a computer installed at the excavation site of the tunnel, but data communication is possible via a data communication line. It may be installed in.

<透過型ウェアラブル端末>
透過型ウェアラブル端末20は、例えば、ゴーグル及びゴーグルのレンズ面に映像を表示させるための表示装置からなり、種々の形態がある。例えば、ゴーグル本体の側面あるいは両側面にプロジェクタを配設し、このプロジェクタからレンズ面に映像を投写し、レンズ内に埋め込まれたホログラムによって光を反射させることにより、利用者が目視している物体に重ね合わせて情報を表示するものがある。この透過型ウェアラブル端末20は、情報の表示形式を限定するものではなく、切羽面と関連付くようにして切羽面変位情報を表示することができれば、どのような態様であってもよい。
<Transparent wearable terminal>
The transmissive wearable terminal 20 includes, for example, goggles and a display device for displaying an image on the lens surface of the goggles, and has various forms. For example, by arranging projectors on the side or both sides of the goggles body, projecting an image from this projector onto the lens surface, and reflecting the light by the hologram embedded in the lens, the object that the user is looking at. Some display information by superimposing it on. The transparent wearable terminal 20 does not limit the display format of the information, and may be in any mode as long as the face surface displacement information can be displayed in association with the face surface.

また、切羽面と関連付くようにして切羽面変位情報を表示するためには、透過型ウェアラブル端末20の現在位置やレンズ面の向き等に関する位置情報を取得する必要がある。位置情報の取得には、地磁気センサ、ジャイロセンサ、加速度センサ、GNSS、位置情報を発信するビーコン、撮影したマーカーの撮像データを用いた位置解析等のシステムを、単独または組み合わせて用いることができる。 Further, in order to display the face displacement information in association with the face surface, it is necessary to acquire the position information regarding the current position of the transmissive wearable terminal 20, the orientation of the lens surface, and the like. To acquire the position information, a system such as a geomagnetic sensor, a gyro sensor, an acceleration sensor, a GNSS, a beacon for transmitting the position information, and a position analysis using the imaged data of the photographed marker can be used alone or in combination.

<表示制御手段>
表示制御手段15は、透過型ウェアラブル端末20における切羽面変位情報の表示を制御するための電子機器及びソフトウェアからなる。なお、ソフトウェアは、これと同等の機能を有する論理回路であってもよい。また、切羽面変位情報を三次元的に表現するには、拡張現実(AR)技術、複合現実(MR)技術、仮想現実(VR)技術を利用する。拡張現実(AR)技術、複合現実(MR)技術、仮想現実(VR)技術を利用すると、利用者は、ゴーグルのレンズ面を通して実際の施工箇所(例えば、トンネル掘削面)を目視しながら、レンズ面に表示された切羽面変位情報を重ね合わせて認識することができる。
<Display control means>
The display control means 15 includes electronic devices and software for controlling the display of face displacement information on the transmissive wearable terminal 20. The software may be a logic circuit having a function equivalent to this. In addition, augmented reality (AR) technology, mixed reality (MR) technology, and virtual reality (VR) technology are used to represent the face displacement information three-dimensionally. Using augmented reality (AR) technology, mixed reality (MR) technology, and virtual reality (VR) technology, users can see the actual construction site (eg, tunnel excavation surface) through the lens surface of the goggles while viewing the lens. The face surface displacement information displayed on the surface can be superposed and recognized.

<警報発生手段>
警報発生手段16は、初期形状データと現形状データとの差違が閾値を超えた場合に警報を発生するための手段である。例えば、表示制御手段15により、切羽面と関連付くようにして表示する画像(切羽面変位情報)の態様(色相、彩度、明度の少なくとも一つ)を、正常な状態と比較して極端に変化させることにより、表示制御手段15を警報発生として機能させてもよいし、警報を発生するための装置を別途設けてもよい。
<Alarm generation means>
The alarm generating means 16 is a means for generating an alarm when the difference between the initial shape data and the current shape data exceeds the threshold value. For example, the mode (at least one of hue, saturation, and lightness) of the image (face displacement information) displayed by the display control means 15 so as to be associated with the face surface is extremely compared with the normal state. By changing the display control means 15, the display control means 15 may function as an alarm generation, or a device for generating an alarm may be separately provided.

警報発生装置としては、例えば、図2に示すように、アンプ及びスピーカーや回転灯を挙げることができる。すなわち、スピーカーから警報音を発生したり、回転灯を点灯、点滅させたりして、警報を発生する。また、上述した画像表示による警報と警報発生装置による警報との双方を行ってもよい。 Examples of the alarm generator include an amplifier, a speaker, and a rotating light, as shown in FIG. That is, an alarm is generated by generating an alarm sound from the speaker or turning on or blinking a rotating light. Further, both the alarm by the image display and the alarm by the alarm generator described above may be performed.

<切羽面変位情報の表示>
以下、本実施形態の変位監視装置10を用いて、切羽面と関連付くようにして切羽面変位情報を表示する手順を説明する。切羽面変位情報を作成するには、初期形状データ取得手段11の機能により、鏡面へのコンクリート吹き付け終了時における切羽面の初期形状データを取得する。例えば、ビデオカメラにより、形成したトンネル切羽面を撮影して初期形状データを取得する。取得した初期形状データは、初期形状データ記憶手段12に記憶しておく。
<Display of face displacement information>
Hereinafter, a procedure for displaying the face surface displacement information in association with the face surface using the displacement monitoring device 10 of the present embodiment will be described. In order to create the face surface displacement information, the initial shape data of the face surface at the end of concrete spraying on the mirror surface is acquired by the function of the initial shape data acquisition means 11. For example, the formed tunnel face surface is photographed by a video camera to acquire initial shape data. The acquired initial shape data is stored in the initial shape data storage means 12.

一方、その後のトンネル切羽面の現形状データは、現形状データ取得手段13の機能により取得する。例えば、ビデオカメラにより、トンネル切羽面の現状を撮影して現形状データを取得する。この現形状データは、コンピュータの一時記憶領域に記憶しておく。 On the other hand, the current shape data of the subsequent tunnel face surface is acquired by the function of the current shape data acquisition means 13. For example, a video camera captures the current state of the tunnel face and acquires current shape data. This current shape data is stored in the temporary storage area of the computer.

そして、切羽面変位情報作成手段14の機能により、初期形状データと現形状データとを用いて、両データの差違を演算し、切羽面変位情報を作成する。演算結果である切羽面変位情報は、表示制御手段15の機能により、作業者が装着した透過型ウェアラブル端末20を用いて、切羽面と関連付くようにして表示する。当該表示する画像(切羽面変位情報)は、色相、彩度、明度の少なくとも一つにより、初期形状データと現形状データとの差違を表現する。 Then, by the function of the face surface displacement information creating means 14, the difference between the initial shape data and the current shape data is calculated, and the face surface displacement information is created. The face surface displacement information, which is the calculation result, is displayed so as to be associated with the face surface by using the transmissive wearable terminal 20 worn by the operator by the function of the display control means 15. The displayed image (face displacement information) expresses the difference between the initial shape data and the current shape data by at least one of hue, saturation, and lightness.

図2を参照して、上述した手順について説明する。図2(a)はトンネル切羽面を形成した当初の表示状態、図2(b)はトンネル切羽面の形成から時間が経過した時点の表示状態、図2(c)は警告発生を行う時点の表示状態を示す。 The above-mentioned procedure will be described with reference to FIG. FIG. 2 (a) shows the initial display state when the tunnel face surface is formed, FIG. 2 (b) shows the display state when time has passed since the tunnel face surface was formed, and FIG. 2 (c) shows the time when the warning is generated. Indicates the display status.

トンネル掘削によりトンネル切羽面を形成した当初には、トンネル切羽面に初期形状データを表示する。そして、トンネル切羽面の形状が変化するに従い、初期形状データと現形状データとの差違を、表示画像の色相、彩度、明度の少なくとも一つにより表現する。さらに、初期形状データと現形状データとの差違が閾値を超えてトンネル切羽面の崩落等が生じる可能性がある場合には、表示画像の色彩を変化させたり、一気に明るさを増したりして、作業者に対してトンネル切羽面の形状変化が異常であることを報知する。また、同時に、警報装置のスピーカーから警報音を発生する。切羽面変位情報として、等高線を用いて、トンネル切羽面の状態を表現してもよい。 When the tunnel face surface is formed by tunnel excavation, the initial shape data is displayed on the tunnel face surface. Then, as the shape of the tunnel face surface changes, the difference between the initial shape data and the current shape data is expressed by at least one of the hue, saturation, and lightness of the displayed image. Furthermore, if the difference between the initial shape data and the current shape data exceeds the threshold value and there is a possibility that the tunnel face surface may collapse, the color of the displayed image may be changed or the brightness may be increased at once. , Notify the operator that the shape change of the tunnel face surface is abnormal. At the same time, an alarm sound is generated from the speaker of the alarm device. The state of the tunnel face surface may be expressed by using contour lines as the face surface displacement information.

<他の実施形態>
上述した実施形態は、本発明に係るトンネル切羽面の変位監視装置の基本的な態様であるが、他の技術を組み合わせることにより、より一層多面的に、トンネル切羽面の変位監視を行うことができる。例えば、ボーリング調査や弾性波を用いた解析技術等によりトンネル地山の地質を把握し、各地質に対してトンネル切羽面がどのような変位を来した場合に、トンネル切羽面の崩壊や出水等が発生するのかをデータとして蓄積しておく。そして、トンネル地山とトンネル切羽面との変位との関係に基づいて、崩落や出水が発生する危険性や、その発生予想時刻等を演算して、警報を発生することが可能である。このような技術を用いることにより、より一層迅速にトンネル切羽面の変位を報知することが可能となる。
<Other Embodiments>
The above-described embodiment is a basic embodiment of the displacement monitoring device for the tunnel face surface according to the present invention, but by combining other techniques, it is possible to monitor the displacement of the tunnel face surface in a more multifaceted manner. it can. For example, the geology of the tunnel ground is grasped by boring survey and analysis technology using elastic waves, and when the tunnel face surface is displaced with respect to each area, the tunnel face surface collapses or floods, etc. Accumulate as data whether or not Then, based on the relationship between the displacement of the tunnel ground and the tunnel face surface, it is possible to calculate the risk of collapse or flooding, the estimated time of occurrence, and the like, and generate an alarm. By using such a technique, it becomes possible to notify the displacement of the tunnel face surface more quickly.

10 変位監視装置
11 初期形状データ取得手段
12 初期形状データ記憶手段
13 現形状データ取得手段
14 切羽面変位情報作成手段
15 表示制御手段
16 警報発生手段
20 透過型ウェアラブル端末
10 Displacement monitoring device 11 Initial shape data acquisition means 12 Initial shape data storage means 13 Current shape data acquisition means 14 Face displacement information creation means 15 Display control means 16 Alarm generation means 20 Transmissive wearable terminal

Claims (2)

形成した切羽面の初期形状データを取得する初期形状データ取得手段と、
前記取得した切羽面の初期形状データを記憶する初期形状データ記憶手段と、
前記切羽面の現形状データを取得する現形状データ取得手段と、
前記記憶した切羽面の初期形状データと、前記取得した現形状データとの比較に基づいて、前記初期形状データと前記現形状データとの差違を示す切羽面変位情報を作成する切羽面変位情報作成手段と、
作業者が装着した透過型ウェアラブル端末を用いて、前記切羽面と関連付くようにして、前記切羽面変位情報を表示させる表示制御手段と、
前記切羽面変位情報における前記初期形状データと前記現形状データとの差違が閾値を超えた場合に警報を発生する警報発生手段と、
を備え、
前記警報発生手段は、予め蓄積している各地質におけるトンネル切羽面の変位状況とトンネル切羽面で発生する危険性データまたはその発生予測時刻データとの関係に基づいて、トンネル切羽面で発生する危険性またはその発生時刻の少なくとも一方について警報を発生する、
ことを特徴とするトンネル切羽面の変位監視装置。
An initial shape data acquisition means for acquiring the initial shape data of the formed face surface, and
An initial shape data storage means for storing the acquired initial shape data of the face surface, and
The current shape data acquisition means for acquiring the current shape data of the face surface, and
Face displacement information creation that creates face displacement information indicating the difference between the initial shape data and the current shape data based on the comparison between the stored initial shape data and the acquired current shape data. Means and
A display control means for displaying the displacement information of the face surface by associating with the face surface using a transparent wearable terminal worn by an operator.
An alarm generating means for generating an alarm when the difference between the initial shape data and the current shape data in the face surface displacement information exceeds a threshold value.
With
The alarm generating means has a risk of occurring on the tunnel face surface based on the relationship between the displacement status of the tunnel face surface in each region accumulated in advance and the danger data generated on the tunnel face surface or the predicted time data thereof. Raise an alert for at least one of the sexes or the time of their occurrence,
A displacement monitoring device for the tunnel face surface, which is characterized by this.
前記表示制御手段は、切羽面変位情報として表示させる画像の色相、彩度、明度の少なくとも一つにより、初期形状データと現形状データとの差違を表現する、
ことを特徴とする請求項1に記載のトンネル切羽面の変位監視装置。
The display control means expresses the difference between the initial shape data and the current shape data by at least one of the hue, saturation, and brightness of the image to be displayed as the face displacement information.
The displacement monitoring device for a tunnel face surface according to claim 1.
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