JP6608654B2

JP6608654B2 - 複数の移動機械を制御するための無線通信装置

Info

Publication number: JP6608654B2
Application number: JP2015174935A
Authority: JP
Inventors: 巍李
Original assignee: 株式会社三井三池製作所
Priority date: 2015-09-04
Filing date: 2015-09-04
Publication date: 2019-11-20
Anticipated expiration: 2035-09-04
Also published as: JP2017048039A

Description

本発明は、例えば石炭などのばら物を積み着けるスタッカ、積み着けたばら物を払い出すリクレーマ、工場内で使用されるクレーンや各種の搬送機、更には建設現場において使用されるバックホー、ホイールローダ、ブルドーザ、クレーンなどの移動機械を制御するための無線通信装置に関するものである。

従来、例えば石炭などのばら物を積み着けるスタッカ、積み着けたばら物を払い出すリクレーマ、工場内で使用されるクレーンや各種の搬送機、更には道路等の建設現場において使用されるバックホー、ホイールローダ、ブルドーザ、クレーン等の各種の移動機械の複数個を配置するとともにそれらの移動機械をコントロールセンターからの指令により無人で稼働させる制御が行われており、例えば特公昭６３−２４６３５号公報に提示されているように多くの場合はコントロールセンターと各移動機械を配線ケーブルにより接続して制御していた。

しかしながら、有線による制御では移動範囲に制限があり、制御の内容によってケーブルの本数を増やさなければならず制御のプログラムが複雑化するなどの問題点があり、また、有線ケーブルの保守・点検・交換等のメンテナンスが必要であるばかりかケーブル接触部の接触不良や断線等により信頼性やデータ品質性が劣ることになり、更に、移動機械の構造や配置場所によってはケーブルの配線が困難な場合もある。

そこで、無線により移動機械を制御する手段が採用されているが、同一箇所で複数の移動機械を制御するにはそれぞれの送受信機ごとに異なる周波数を用いて制御する必要があり、制御がきわめて煩雑になり、特に１つの周波数を用いる場合には混信が生じる。

そのため、例えば特公平３−４７６３９号公報に提示されているように双方向通信が可能な一対の送受信機ごとにそれぞれアドレスを付与して、混信した場合に互いに通信して異なる周波数のチャンネルを使用することにより効率よく使用するものや特開２００７−１９７３３号公報に提示されているように１チャンネルの送信信号を用いて優先操作指示装置からの指示信号の出力を検知したときには、当該指示信号により優先的に稼働される移動機械を操作する操作機から出力される操作信号が他の操作機から出力される操作信号よりも優先的に前記各移動機械に送信されるように各操作信号の間引き率を変更して１チャンネルの送信信号を生成するなどの手段が講じられている。

ところが、前記従来の複数の移動機械を制御する無線通信装置は、各移動機械を制御するための無線電波の衝突を回避する手段が十分でなく、安定した通信による制御が行えにくいという問題があった。

そこで、特開２０００−８６１５６号公報に、一定の範囲を移動する例えばクレーンのような移動機械とコントロールセンターとの間でデータ伝送を行うことによって、移動機械についての情報をコントロールセンターにて管理する無線ＬＡＮ（Local Area Network）システムであって、移動機械とコントロールセンターとの間のデータ伝送を指向性無線装置により行う方法が提示されており、特に、データ伝送のために指向性無線を利用することにより高品質かつ長距離（約３ｋｍ）のデータ伝送を可能としている。

しかしながら、この無線ＬＡＮを用いた移動機械を制御する無線通信装置は、移動機械が一定の範囲を移動してもデータ伝送が保持されるように、指向性無線アンテナの方向を、無線の方向性パターンに適合するように、移動機械の移動距離に応じた角度で制御する手段、或いはコントロールセンター側のアンテナを複数設けることで移動機械が無線有効範囲から出るのを防止するものである。

そのため、指向性無線アンテナは有効な立体角が小さいので通信を維持できるように移動機械の移動につれてアンテナの方向を制御しなければならず制御がきわめて煩雑である。また、コントロールセンターに複数のアンテナを設けた場合にも移動機械はいろいろな方向に向きをかえるので移動機械のアンテナの設置箇所によって通信が途絶えてしまうという問題がある。

特公昭６３−２４６３５号公報特公昭６３−２４６３５号公報特開２０００−８６１５６号公報

本発明は、前記従来の無線ＬＡＮを用いた移動機械を制御するための無線通信装置において、通信距離が長い指向性無線アンテナを用いても移動機械の移動に伴って通信が途切れることなく通信制御が可能な複数の移動機械を制御するための無線通信装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するためになされた本発明は、コントロールセンターおよび複数の移動機械に指向性アンテナを接続した無線ＬＡＮのアクセスポイントをそれぞれ設置するとともに固定基準局から前記コントロールセンターに設置したアクセスポイントとを介して前記各移動機械に設置した各アクセスポイントに指令信号を送信することにより前記複数の移動機械を制御するための無線通信装置において、前記各移動機械に設置したアクセスポイントに接続する指向性アンテナを前記各移動機械の少なくとも両側に配置し、前記コントロールセンターに設置したアクセスポイントと前記各移動機械に設置したアクセスポイントを前記コントロールセンターに配置した指向性アンテナと前記各移動機械の両側に配置した指向性アンテナのいずれか一方を用いて指令信号を伝送することを特徴とする。

また、本発明において、前記各移動機械の両側に配置した前記各アクセスポイントに接続される指向性アンテナをそれぞれ複数配置する場合には、それらの指向性アンテナ間で最適のよい組み合わせを選択して指令信号を伝送できるのでより品質の高い通信を行うことができる。

更に、本発明において、前記コントロールセンターに設置したアクセスポイントに接続された指向性アンテナを複数個設置するとともにそれぞれの指向性アンテナから複数の異なる周波数の多重通信により複数のクライアントの内の１つを選択して通信を行うことができるので、例えば制御と管理などの制御信号を分けて伝送可能にし、或いは多数の通信の中から最適なものを適宜選択して使用することで途切れのない円滑な作業制御を行うなど品質のよい制御をすることができる。

以上の構成を有する本発明は、複数の移動機械を無線電波の衝突を回避して有効に制御する無線ＬＡＮを用いるとともに有効通信距離が長い指向性アンテナを用いてコントロールセンターからの指令により制御するための無線通信装置において、きわめて安定した高品質の制御を可能にすることができるものである。

本発明の好ましい実施の形態を示す斜視説明図。図１に示した実施の形態の平面説明図。図１に示した実施の形態の説明図。

以下に、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明を例えば一定の作業場Ｙ内で移動する例えば２台のブレンディングリクレーマである移動機械ＢＲ１，ＢＲ２をコントロールセンターＣＣに配置した制御機器となる固定基準局１により無線ＬＡＮを用いて遠隔操作する場合についての本発明の好ましい実施の形態を示すものである。

尚、無線ＬＡＮの構成については、従来から通常的に使用されているように、主として前記作業場Ｙのエリアに沿って設置されたコントロールセンターＣＣに設置された例えばパーソナルコンピュータにより構成される固定基準局１と、前記固定基準局１と通信をすることが可能なコントロールセンターＣＣに設置された無線ＬＡＮ用のアクセスポイントＡＰ３、前記移動機械ＢＲ１，移動機械ＢＲ２にそれぞれ設置された無線ＬＡＮ用のアクセスポイントＡＰ１およびアクセスポイントＡＰ２から構成される。

また、コントロールセンターＣＣに設置した固定基準局１にブリッジを設け、アクセスポイントＡＰ３に設けたブリッジとケーブルで接続することにより、また、前記アクセスポイントＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３間は無線によりブリッジを形成することによりアドレスに従って双方向通信を可能としている。そのため、前記アクセスポイントＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３に接続される各種デバイスのアドレスの共通化を図ることができる。

更に、本実施の形態では、アクセスポイントＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３はそれぞれアドレスまたは周波数の異なる複数（本実施の形態では２つ）チャンネルの無線インターフェイス（ＷＬＡＮ１およびＷＬＡＮ２）を有しており、例えば一方をデータ通信チャンネルとして使用し、もう一方を管理チャンネルとして使用することができる。

以上のように、本実施の形態に用いられる無線ＬＡＮ環境そのものについての基本構造は、従来のこの種の無線ＬＡＮの場合とほぼ同様であるので詳細な説明は省略する。

そして、本実施の形態で特筆すべき点は、図面に示すように、前記移動機械ＢＲ１およびＢＲ２に設置された無線ＬＡＮ用のアクセスポイントＡＰ１およびＡＰ２は、それぞれに接置された指向性アンテナ１１Ａ，１１Ｂおよび指向性アンテナ２１Ａ，２１Ｂを介して前記コントロールセンターＣＣに配置されたアクセスポイントＡＰ３に接続された指向性アンテナ３１Ａ，３１Ｂとの間で例えば１つのチャンネルＷＬＡＮ１（図示する白抜矢印）のインターフェイスを用いて双方向通信が可能であるとともに、移動機械ＢＲ１およびＢＲ２に接置されたアクセスポイントＡＰ１およびＡＰ２はそれぞれに接置された指向性アンテナ１２Ａ，１２Ｂおよび指向性アンテナ２２Ａ，２２Ｂを介してＷＬＡＮ２（図示する黒塗矢印）のインターフェイスを用いて互いに双方向通信が可能な点である。

そして、本実施の形態では、前記移動機械ＢＲ１および移動機械ＢＲ２に設置された指向性アンテナ１１Ａ，１１Ｂおよび指向性アンテナ２１Ａ，２１Ｂと前記コントロールセンターＣＣに設置されたアクセスポイントＡＰ３に接続された指向性アンテナ３１Ａ，３１Ｂとを前記チャンネルＷＬＡＮ１のインターフェイスを用いて双方向通信するための指向性アンテナ３１Ａおよび前記移動機械ＢＲ１および移動機械ＢＲ２に設置された指向性アンテナ１１Ｂ，１２Ｂ，２１Ｂ，２２Ｂと前記チャンネルＷＬＡＮ２のインターフェイスを用いて送受信するための指向性アンテナ３１Ｂが前記作業場Ｙに向けて配置されている。

また、本実施の形態では図３に示すように、前記コントロールセンターＣＣに設置された前記固定基準局１から予め定めてあるＰＬＣ（Programmable Logic Controller）の指令をアクセスポイントＡＰ３に接続された指向性アンテナ３１Ａ，３１Ｂを介してチャンネルＷＬＡＮ１のインターフェイスにより指向性アンテナ３１Ａおよび指向性アンテナ３１Ｂから送信する。

そして、前記移動機械ＢＲ１および移動機械ＢＲ２に設置されているアクセスポイントＡＰ１およびＡＰ２は、前記アクセスポイントＡＰ３からの指令信号を受信してそれぞれのアクセスポイントＡＰ１およびＡＰ２に有線或いは無線により接続される各種のクライアントデバイスを駆動して移動および作業を行う（図示せず）ものであるが、その際に、移動機械ＢＲ１および移動機械ＢＲ２は作業場Ｙ（図２参照）内で移動して向きを変えることになる。

このとき、本実施の形態では、図２および図３に示すように、作業に際して前記コントロールセンターＣＣに対して移動機械ＢＲ１および移動機械ＢＲ２の向きが両側方向と前後方向に異なる４通りの状態を考慮することになる。通信の接続状態を示すものである。尚、本実施の形態では、無線ＬＡＮを構成する各アクセスポイントＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３同士についても例えば異なるインターフェイスであるＷＬＡＮ２を用いてインターフェイス間においてはそれぞれの指向性アンテナを介して双方通信が可能である。

本実施の形態は、前記図３の移動機械ＢＲ１，ＢＲ２の移動位置と各指向性アンテナについての通信の接続状態に示したように例えばコントロールセンターＣＣに設置されているアクセスポイントＡＰ３に接続した指向性アンテナ３１Ａ，から移動機械ＢＲ１，ＢＲ２に接置されているアクセスポイントＡＰ１，ＡＰ２の指向性アンテナ１２Ａ，２２Ａに、コントロールセンターＣＣに設置されているアクセスポイントＡＰ３に接続した指向性アンテナ３１Ｂから移動機械ＢＲ１，ＢＲ２に接置されているアクセスポイントＡＰ１，ＡＰ２の指向性アンテナ１２Ｂ，２２Ｂにパラレルに前記送信するとともに移動機械ＢＲ１，ＢＲ２のアクセスポイントＡＰ１，ＡＰ２に接続された指向性アンテナ１１Ａ，１１Ｂと２１Ａ，２１同士が異なるチャンネルＷＬＡＮ２により同士で送信することで移動機械ＢＲ１，ＢＲ２の移動位置に拘わらず途切れることなく連続して双方向通信が可能であり、移動機械ＢＲ１，ＢＲ２を確実に且つ連続して円滑に制御することが可能である。

また、本実施の形態では、ブリッジにより２つのチャンネルＷＬＡＮ１およびＷＬＡＮ２を用いており、前記実施例において、移動機械ＢＲ１，ＢＲ２に接置したアクセスポイントＡＰ１，ＡＰ２と、コントロールセンターＣＣに設置したアクセスポイントＡＰ３との双方向通信についても二重のインターフェイスにより双受信する（図示せず）これらの内の１つを選択して使用することにより更に品質のよい通信状態を維持することができるばかりかそれぞれを管理用と制御用などに分けて実施することも可能であり多用途に用いることができるが、本発明は、各移動機械ＢＲ１およびＢＲ２の両側に少なくとも１つずつの指向性アンテナを設置すればよく、また、２以上であってもよく、勿論チャンネルも更に多くても実施可能なこと、移動機械の台数についても本実施の形態に限らないことは言うまでもない。

更に、本実施の形態では、無線ＬＡＮを採用したことにより、無線電波の衝突が回避できるとともに、特定のアドレスにより通信可能であることから秘匿性に優れ、アクセスポイント、クライアントを最適な箇所に設置することが可能であり、入力感度に影響を与えるアクセスポイントとアンテナ間のケーブルを最短にすることができるなどの利点を有している。

１固定基準局，１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ，２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ，３１Ａ，３１Ｂ指向性アンテナ、ＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３アクセスポイント、ＢＲ１，ＢＲ２移動機械、ＣＣコントロールセンター、ＷＬＡＮ１，ＷＬＡＮ２チャンネル

Claims

コントロールセンターおよび複数の移動機械に指向性アンテナを接続した無線ＬＡＮのアクセスポイントをそれぞれ設置するとともに固定基準局から前記コントロールセンターに設置したアクセスポイントとを介して前記各移動機械に設置した各アクセスポイントに指令信号を送信することにより前記複数の移動機械を制御するための無線通信装置において、前記各移動機械に設置したアクセスポイントに接続する指向性アンテナを前記各移動機械の少なくとも両側に配置し、前記コントロールセンターに設置したアクセスポイントと前記各移動機械に設置したアクセスポイントを前記コントロールセンターに配置した指向性アンテナと前記各移動機械の両側に配置した指向性アンテナのいずれか一方を用いて指令信号を伝送することを特徴とする複数の移動機械を制御するための無線通信装置。
前記各移動機械の両側に配置した前記各アクセスポイントに接続される指向性アンテナをそれぞれ複数配置する場合には、それらの指向性アンテナ間で最適のよい組み合わせを選択して指令信号を伝送できることを特徴とする請求項１記載の複数の移動機械を制御するための無線通信装置。
前記コントロールセンターに設置したアクセスポイントに接続された指向性アンテナを複数個設置するとともにそれぞれの指向性アンテナから複数の異なる周波数の多重通信により複数のクライアントの内の１つを選択して通信を行うことを特徴とする請求項１または２記載の複数の移動機械を制御するための無線通信装置。