JP2002009709A - 水中通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リアルタイムで水中データを採取する。 【解決手段】 水中音波信号を送受信する送受信局３
と、最寄りの送受信局との間で水中音波信号を送受信す
る本局（データ処理装置２）とを形成し、水中に、互い
に前記水中音波信号の到達距離に対応した間隔を隔てて
前記送受信局３を複数配置するとともに、船体または陸
地に、最寄りの送受信局３との間で水中音波信号を送受
信すべく本局を設置し、本局と最寄りの送受信局３との
間では水中音波信号により直接通信し、本局と通信先の
送受信局との間では、本局と通信先の送受信器３の間の
送受信局３を経由して水中音波信号を中継するように構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水中音波信号を用い
て通信する水中通信システムに関するものであり、特
に、水中音波信号の中継により、データを送受信する水
中通信システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種、水中通信システムとして
は、たとえば、１０ｋＨｚ前後の水中音波信号を利用す
る音響トランスポンダ装置や、５０Ｈｚ前後の水中音波
信号を利用する海洋音響トモグラフィが知られている。
音響トランスポンダには、水中データを採取するための
センサ類よりなる計測装置、船側より位置を探査するた
めの信号を受信し、受信時に、計測装置自身の位置を知
らせるための信号を海面側に返信する送受信部、計測装
置を沈設するための重り、浮上させるための浮きおよ
び、計測装置と重りとを連結するための連結装置とが備
えられている。そして、送受信部は、係留を切り離すた
めの水中音波信号を受信したとき、連結装置に備えられ
ている連結解除装置に連結を解除するための解除信号を
送り、計測装置から重りを切り離して浮上させるように
構成されている。

【０００３】従って、前記音響トランスポンダに蓄積さ
れた水中のデータを採取するに際しては、計測装置が発
信する信号に基づいてトランスポンダの位置を探りなが
ら船を移動し、トランスポンダの設置位置近辺で船側か
ら送受信部に切り放し信号を送信して浮上させ、回収し
たトランスポンダからデータを引き出すことになるが、
音響トランスポンダの設置深度は、水深数百メートルに
も達するため、船側との信号の送受信のために波長の長
い低周波を使用せざるを得ない。このため、周波数の低
さに起因して装置が大型化し、取り扱い性が低下する欠
点がある。もちろん、音響トモグラフィーに至っては、
到達距離が千キロメートルにも及ぶため、同様の欠点を
解決できない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このため、本出願人
は、ロープに、小型のデータ採取装置を取り付けて、デ
ータを採取するシステムを検討し、データ採取装置を、
長さ１５〜２０ｃｍ、直径２ｃｍ程度の中空な密閉容器
に、温度センサ、圧力センサ等のセンサ類、データ記録
のための読み込み／書き込みメモリー、及び、電源供給
のためのコンデンサ型の蓄電池を内臓したものとするこ
とによって、システムの大型化、取り扱いの不便さの解
消を想定しているが、データの採取ごとに、ロープの引
き上げが必要であり、しかも、リアルタイムにデータを
採取し、採取データをリアルタイムに利用することがで
きない欠点がある。

【０００５】そこで、リアルタイムな水中の通信を小型
な通信手段によって可能とするために解決すべき技術的
課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
水中音波信号を送受信する送受信局と、最寄りの送受信
局との間で水中音波信号を送受信する本局とを形成し、
水中に、互いに前記水中音波信号の到達距離に対応した
間隔を隔てて前記送受信局を複数配置するとともに、船
体または陸地に、最寄りの送受信局との間で水中音波信
号を送受信すべく本局を設置し、本局と最寄りの送受信
局との間では水中音波信号により直接相互通信し、本局
と通信先の送受信局との間では、本局と通信先の受信器
との間の送受信局を経由して水中音波信号を中継するよ
うに構成した水中通信システムを提供するものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の水中通信システ
ムにおいて、前記送受信局が、水中音波信号を送受信す
る送受信部と、水中のデータを採取するセンサ部と、該
センサ部により採取された水中のデータを水中音波信号
に変換して前記送受信部より水中に出力する信号処理部
とを有し、該信号処理部が、前記本局から送信された水
中音波信号に予め含まれている重畳信号に基づいて、受
信先が自局か又は他の送受信局かを判定し、自局と判定
したときは、水中のデータの水中音波信号に本局を送信
先とする信号を重畳して本局または本局側の隣接する送
受信局に返信し、他の送受信局と判定したときは、自局
を中心として本局側と反対側の隣接する送受信局に前記
水中音波信号を送信して中継させるように構成された水
中通信システム。請求項３記載の発明は、請求項２記載
の水中通信システムにおいて、前記送受信局が、密閉容
器に、前記センサ部、前記送受信部、前記信号処理部、
及び、電源を供給するための蓄電器又は蓄電池を水密に
封止して成り、該密閉容器には、当該密閉容器の内圧と
外圧を等しくするための充填物が充填されている水中通
信システムを提供するものである。請求項４記載の発明
は、請求項１、請求項２又は請求項３記載の水中通信シ
ステムにおいて、前記送受信局が、前記水中音波信号の
到達距離に対応した長さの連結手段により連結して水中
に配置されるともに、浮きと重りにより水中の所定深度
に配置されるように構成された水中通信システム。請求
項５記載の発明は、請求項４記載の水中通信システムに
おいて、前記連結手段が延縄から構成された水中通信シ
ステムを提供するものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、水中のデータ検出システム
として本発明を用いた本発明の一実施の形態を図１ない
し図５を参照して説明する。図１は本発明に係る水中通
信システムを示す構成図、図２及び図３は水中通信装置
の送受信局の構造図である。

【０００８】図１において、１は水中通信装置、２は本
局として船に設置されたデータ処理装置、３は水中に配
置する複数の送受信局を示している。各送受信局３は、
主として、信号処理部４と、水温、水圧、塩分などの水
中のデータを採取するセンサ部５と、水中音波信号を送
受信する送受信部６とから成り、図２及び図３に示す如
く密閉容器７内に密封されている。

【０００９】密閉容器７は、ポリカーボネート等の耐圧
性樹脂によって構成される。この密閉容器７は、長さ１
５〜２０ｃｍ、直径２ｃｍ程度の円筒状に形成されてお
り、信号処理部４、センサ部５、前記送受信部６、振動
子８、及び、これらに電源を供給するための蓄電器９又
は蓄電池を直列状に配置して収容している。そして、円
筒状の密閉容器７内には、耐圧性のために、内圧と外圧
とを等しくすべく詰め物（図示せず）が充填される。送
受信部６は、前記振動子８の振動により信号を送受信す
るための水中マイク部（水中スピーカー部）から成り、
センサ部５は、白金抵抗式、サーミスタ等よりなる水温
センサ、半導体圧力センサからなる水圧センサ、抵抗式
塩分センサ等のセンサを少なくとも１以上を備えてい
る。蓄電器９はコンデンサからなり、詰め物は、たとえ
ば、エポキシ樹脂からなる。なお、前記振動子８は、所
定周波数、たとえば、電源周波数よりも低い振動数で振
動するものが用いられるが、この振動数は、効率、共振
に対して、前記密閉容器７内に前述の各部を収容し得る
ように設定される。

【００１０】信号処理部４は、送受信信号を増幅する増
幅器部、送受信信号をろ波するフィルタ部、送受信信号
を変調する変調器部（いずれも図示せず）等から構成さ
れ、前記センサ部５によって検出された検出データの検
出信号と、送受信部６が受信した受信信号とを電気的に
処理するとともに、送受信部６の水中マイクによって水
中音波信号を受信し、この受信した水中音波信号が、前
記データ処理装置２あるいは、隣接する送受信局３より
の水中音波信号であるかどうかを判定する。受信された
水中音波信号に送信元である信号が含まれているとき、
すなわち、データ処理装置２または隣接する送受信局３
を発信元とする信号が重畳されているときは、前記デー
タ処理装置２あるいは、隣接する送受信局３よりの水中
音波信号であると判定する。次に、信号処理部４は、受
信した水中音波信号の信号に含まれている重畳信号に基
づいて、その送信先が、自局か、他の送受信局のどちら
であるかを判定する。受信された水中音波信号の受信先
が自局に該当するときは、重畳信号に含まれている指令
信号に対応する。信号処理部４は、重畳信号に水中のデ
ータの検出を指令する信号と、前記データ処理装置２に
対して水中の検出データの送信を指令する信号とが含ま
れていたとき、センサ部５の駆動回路（図示せず）に駆
動信号を出力し、センサ部５を起動する。センサ部５が
水中のデータを出力し、信号処理部４に出力すると、信
号処理部４は、この出力データの信号と、送信先をデー
タ処理部２とした信号、及び発信元を示す信号を前記水
中スピーカーより出力される水中音波信号に重畳させて
水中に出力する。

【００１１】一方、受信した水中音波信号が他の送受信
局３に対して送信されたものであるときは、前記水中ス
ピーカーより出力する水中音波信号に中継元を示す信号
を重畳し、指令信号に含まれている中継情報に基づい
て、送付先側の隣接する送受信局３に向けて水中音波信
号を出力する。このため、水中音波信号が送付先側の送
受信局３を順次、経由して、送信先の送受信局３に到達
し、この受信局３から本局としてのデータ処理装置２に
水中のデータが送信される。

【００１２】データ処理装置２は、送受信局３より送信
された水中音波信号を、図示しない水中スピーカー（水
中マイク）を介して受信しながらフィルタ処理部１０に
よって受信信号から雑音成分を除去し、変調により水中
音波信号をデータ信号に復調する。そして、データ処理
装置２の出力部に接続されたディスプレイ、プリンタ等
の表示装置により、水中のデータをリアルタイムに表示
する。

【００１３】このため、複数の送受信局３，３，…の相
互間を、送受信局３の水中音波信号の到達距離に対応し
た長さの連結手段、たとえば、ロープによって連結した
後、水中に、ロープに浮きと重り（いずれも図示せず）
により複数の送受信局３，３，…を設置し、この後、本
局としてのデータ処理装置２から最寄りの送受信局３に
対して、水中データ検出の指令信号が重畳された水中音
波信号を出力すると、水中のデータがデータ処理装置２
にリアルタイムに送信されることになる。遠方の送受信
局３から水中のデータを得るときに、データ処理装置２
と、受信先の送受信局３との間の送受信局３，３…が存
在するときは、データ処理装置２と受信先の送受信局３
との間の送受信局３，３…をそれぞれ中継局として受信
先の送受信局３にデータ処理装置２よりの水中音波信号
が中継され、受信先の送受信局３によって検出された水
中のデータの水中音波信号が、データ処理装置２と受信
先の送受信局３との間の送受信局３，３…を順次、経由
して中継されることになる。そして、水中のデータは、
データ処理装置２と接続されたディスプレイ、プリンタ
等の表示装置（図示せず）により、リアルタイムに表示
されることになる。

【００１４】図４は前記水中通信装置１を延縄漁に適用
した一実施の形態を示す。この実施の形態にあっては、
送信距離に対応して延縄１１の枝縄１２に前記複数の送
受信局３，３，…を係留し、船体１３に、本局としての
前記データ処理装置２を設置している。この場合、各送
受信局３のセンサ部５として、圧力センサを搭載してい
る。

【００１５】図５は前記送受信局３、前記データ処理装
置２による延縄１１と枝縄１２の深度の変化を示してい
る。図において、符号イ〜ニは、前述の各送受信局３の
配列にそのまま対応する。同図に示すように、前記枝縄
１２の針にマグロ１４が食いつくと、各送受信局３が検
出した深度によって、マグロ１４の動きが観察される。
この場合に、マグロ１４は、少なくとも二回、一回当た
り５時間半前後は深く潜り込む性質が認められる。この
ため、このような傾向に基づいて延縄１１を操作すれ
ば、効率よく、また、損傷の少ない状態でマグロ１４を
引き上げることができる。

【００１６】なお、魚は音、光、流れ等の刺激に反応し
て方向性のある行動が見られるため（刺激に応じて光走
性、音走性、流れ走水と呼称される）、前記センサ部５
にこの種の走性を検出するためのセンサを組み込むと、
魚のポイントを的確に把握し、その生態域を詳しく調査
することができる。

【００１７】また、他の実施の形態として、潮流の速さ
を測定することもできる。たとえば、二つの送受信局
３，３に浮きを取り付け、これらを潮流中２カ所で同時
に投下して、これらの間で水中音波信号の送受を行い、
その間の電波時間を測定すると、流れの速さを測定する
ことができる。従って、送受信局３，３を黒潮中に配置
すると、黒潮の流れが測定され、河川に配置すると河川
の流れが計測される。さらに、前記センサ部５として温
度センサ、塩分の濃度センサを組み込むと、温度や塩分
が急激に変化する温度躍層をもリアルタイムで検知する
こともできる。

【００１８】このように、河川、湖畔、海洋の利用効率
を高めるためのほどんどすべての開発、具体的には、生
物資源、水、水底、又は海底資源、海洋エネルギ、海洋
空間の利用、及び、これらに関連する海域の総合利用や
環境の保全の問題、調査研究や、共通技術の開発に役立
てることができる。なお、前述の温度躍層は、一般に
は、深さが１００〜７００ｍのところにあり、赤道で浅
く、中緯度では緯度が増すほど深くなるが、一方、その
変化の度合いは小さくなり、緯度５０〜６０゜で海面に
現れるとされる。

【００１９】このように本発明は、その技術的思想の範
囲内で種々の改変が可能であり、本発明はこの改変され
た発明に及ぶことは当然である。

【発明の効果】以上、要するに本発明によれば次の如き
優れた効果を発揮する。

【００２０】（１）水中で水中音波信号を用いた通信を
リアルタイムに行うことができる。送受信局の大きさが
飛躍的に小さくなるので、取り扱いの際の操作性を大幅
に向上することができる。 （２）各送受信局において水中のデータを採取できると
ともに、指定された送受信局のみで水中のデータを採取
することができる。 （３）深度に対応した耐久性を得ることが可能となり、
大深度でのデータ採取を容易に行うことができる。 （４）水中音波信号の到達距離に対応した間隔に保持で
きるので通信不能を回避でき、データ採取の信頼性を大
幅に向上することが可能となる。 （５）延縄の動きを監視し、魚の動きを監視することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示し、水中通信装置の
構造を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施の形態を示し、送受信局を示す
側面図である。

【図３】本発明の一実施の形態を示し、図２のＡ−Ａ線
断面矢視図である。

【図４】本発明の一実施の形態を示し、延縄漁に適用し
た水中通信装置の一実施の形態を示す解説図である。

【図５】本発明の一実施の形態を示し、延縄漁に適用し
た水中通信装置の送受信局の深度の変化を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 水中通信装置 ２ データ処理装置 ３ 送受信局 ４ 信号処理部 ５ センサ部 ６ 送受信部 ７ 密閉容器 ８ 振動子 ９ 蓄電器 １０ フィルタ処理部 １１ 延縄 １２ 枝縄 １３ 船体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村山 知 東京都目黒区五本木２−13−１ 株式会社 村山電機製作所内 Ｆターム(参考） 2F073 AA21 AB01 BB11 BC05 CC03 CC07 CC12 DD04 EE11 FG14 GG01 GG04 GG09 5D019 EE02 EE06 FF02 5J083 AA03 AB01 AD02 AD06 AD08 AE07 AF15 BA02 CA01 DB02 DB07

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水中音波信号を送受信する送受信局と、
   最寄りの送受信局との間で水中音波信号を送受信する本
   局とを形成し、水中に、互いに前記水中音波信号の到達
   距離に対応した間隔を隔てて前記送受信局を複数配置す
   るとともに、船体または陸地に、最寄りの送受信局との
   間で水中音波信号を送受信すべく本局を設置し、本局と
   最寄りの送受信局との間では水中音波信号により直接通
   信し、本局と通信先の送受信局との間では、本局と通信
   先の受信器との間の送受信局を経由して水中音波信号を
   中継するように構成したことを特徴とする水中通信シス
   テム。
2. 【請求項２】 前記送受信局が、水中音波信号を送受信
   する送受信部と、水中のデータを採取するセンサ部と、
   該センサ部により採取された水中のデータを水中音波信
   号に変換して前記送受信部より水中に出力する信号処理
   部とを有し、該信号処理部が、前記本局から送信された
   水中音波信号に予め含まれている重畳信号に基づいて、
   受信先が自局か又は他の送受信局かを判定し、自局と判
   定したときは、水中のデータの水中音波信号に本局を送
   信先とする信号を重畳して本局または本局側の隣接する
   送受信局に返信し、他の送受信局と判定したときは、自
   局を中心として本局側と反対側の隣接する送受信局に前
   記水中音波信号を送信して中継させるように構成された
   請求項１記載の水中通信システム。
3. 【請求項３】 前記送受信局が、密閉容器に、前記セン
   サ部、前記送受信部、前記信号処理部、及び、電源を供
   給するための蓄電器又は蓄電池を水密に封止して成り、
   該密閉容器には、当該密閉容器の内圧と外圧を等しくす
   るための充填物が充填されている請求項２記載の水中通
   信システム。
4. 【請求項４】 前記送受信局が、前記水中音波信号の到
   達距離に対応した長さの連結手段により連結して水中に
   配置されるとともに、浮きと重りにより水中の所定深度
   に配置されるように構成された請求項１、請求項２又は
   請求項３記載の水中通信システム。
5. 【請求項５】 前記連結手段が延縄から構成された請求
   項４記載の水中通信システム。