【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海象、気象などの海洋環境を計測するための計測用浮体およびその作動管理システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
浮体を用いて海洋の計測を行うものとしては、波浪計測装置、津波計測装置などがあるが、波浪・津波の他、気温、水温、水圧などの様々な海洋環境についても計測が行われており、これらの計測装置に使用されるセンサ類としては、例えばＧＰＳ受信機、海象・気象観測機器等があり、具体的には、水温計、水圧計、深度測定器などが知られている。
【０００３】
これらの計測装置においては、海面に浮遊するブイ（計測用浮体）に少なくとも計測データを陸上の基地局に送るための無線通信装置が設けられており、当然に、これら各構成機器を作動させる電源装置も設けられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ブイに計測用機器および電源装置を搭載する場合、メンテナンス性を考慮すると、電源装置の容量を大きくする必要が生じ、コスト高につながるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、電源装置の容量を小さくし得る計測用浮体およびその作動管理システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の計測用浮体は、計測用機器および少なくともこの計測用機器に電源を供給するための電源装置が設けられた計測用浮体であって、上記電源装置から計測用機器に供給する電源のオン・オフを自動的に行う電源管理手段を具備したものであり、
また上記電源管理手段に、電源のオン・オフを所定のタイムスケジュールに沿って行わせる時限スイッチを設けたものである。
【０００７】
さらに、本発明の計測用浮体の作動管理システムは、計測用機器および少なくとも計測データを電波を介して陸上の基地局に送信し得る通信装置並びにこれら各構成機器に電源を供給するための電源装置が設けられた計測用浮体の作動管理システムであって、上記電源装置から各構成機器に供給する電源のオン・オフを自動的に行う電源管理手段を具備するとともに、この電源管理手段に、電源のオン・オフを所定のタイムスケジュールに沿って行わせる時限スイッチを設けたものであり、
また上記タイムスケジュールを、電波を介して基地局から変更し得るように構成したものである。
【０００８】
上記計測用浮体およびその作動管理システムの構成によると、少なくとも計測用機器に供給する電源を、例えばタイムスケジュールに沿って、自動的にオン・オフする電源管理手段を設けたので、少なくとも計測用機器における消費電力を節約することができ、したがって電源装置の容量を小さくすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る計測用浮体およびその作動管理システムについて、図１〜図４に基づき説明する。
【００１０】
この計測用浮体およびその作動管理システムは、海洋環境計測システムを用いられるものである。なお、この海洋環境計測システムにおける計測対象は、特に限定されるものでもなく、海象、気象、海中における温度、圧力、速度などの各種状態である。
【００１１】
ところで、この海洋環境計測システムは、図１に示すように、所定海面上に浮遊されて当該海域での海洋環境を計測するための計測装置１と、この計測装置１にて得られた計測データを受け取り海洋環境の監視を行うための基地局２とから構成されており、またこの基地局２と計測装置１との間でのデータおよび制御信号等の遣り取りは、地上波などの電波を用いた無線通信および／または人工衛星からの電波を用いた衛星通信にて行われる。
【００１２】
上記基地局２は、図２に示すように、無停電電源装置１１に接続されたコンピュータ装置１２と、このコンピュータ装置１２に接続された無線通信装置（送信機と受信機とからなる）１３と、低軌道周回衛星を用いた衛星通信回線の地球局（または、管理局）との間でディジタル通信回線を用いてデータ通信を行うためのデジタル通信装置１４とから構成されている。
【００１３】
上記計測装置１には、図３に示すように、例えば海底に配置されたアンカーなどの係留部材２１に係留されるとともに海面に浮遊されて海洋環境を検出するための各種センサ２３を備えたブイ（計測用浮体）２２と、このブイ２２に設けられて各種センサ２３からの計測データを蓄積するとともに各種の構成機器の作動管理を行う演算制御装置（コンピュータ装置が用いられる）２４と、同じくブイ２２に設けられて基地局２との間で無線通信を行うための無線通信装置（送信機２５ａおよび受信機２５ｂからなる）２５と、同じくブイ２２に設けられて衛星通信を行うための衛星通信装置（送信機および受信機からなる）２６と、これら両通信装置２５，２６と上記演算制御装置２４との間に配置されて一方の通信装置を使用し得るように選択的に切り替える通信切替器２７と、上記演算制御装置２４などの電源を必要とする各構成機器に電源を供給するための電源装置（バッテリ）２８と、この電源装置２８と各構成機器との間に設けられて当該各構成機器への電源の供給および停止を行う電源分配制御器２９と、上記電源装置２８に、過充電等を防止する充電制御器３０を介して電気を供給する太陽電池パネル（ソーラパネルともいう）３１および小型の風力発電機３２が具備されている。勿論、上記通信切替器２７、電源装置２８、電源分配制御器２９、充電制御器３０、太陽電池パネル３１および風力発電機３２は、ブイ２２に設けられており、また、図示しないが、これら各構成機器の他、標識灯なども設けられている。なお、上記風力発電機３２の替わりに、波力発電機を用いることもできる。
【００１４】
次に、本発明の作動管理システムに該当する構成について説明する。
この作動管理システムは、演算制御装置２４における作動制御部２４ａと、無線通信装置２５、衛星通信装置２６、無線切替器２７、および電源装置２８からの電源を、当該電源を必要とする各構成機器に分配するとともに電源の供給および停止を行う電源分配制御器２９とから構成されている。
【００１５】
そして、上記作動制御部２４ａには、各種センサ２３、無線通信装置２５、衛星通信装置２６などの計測および計測データ伝送に際して必要となる各構成機器を所定時間ごとに作動させるためのタイムスケジュールが具備されている。
【００１６】
このタイムスケジュールは、例えば海洋環境を間欠的に計測する標準計測モードと、連続的に計測する連続計測モードとが設けられており、標準計測モードでは、例えば１０分間計測した後、２０分間計測を停止するもので、連続計測モードでは、当然に、連続して計測が行われる。
【００１７】
さらに、この作動管理システムには、基地局２からのコマンド（制御または指令信号である）に基づき、各構成機器のタイムスケジュールを変更し得る機能が具備されている。具体的には、作動制御部２４ａにその変更機能（変更用プログラム）が組み込まれており、基地局２からのコマンドに対応するために、例えば無線通信装置２５の受信機２５ｂが、１０分間隔で５分間作動するように、電源分配制御器２９により電源の供給が制御されている。すなわち、電源分配制御器２９には、タイムスケジュールを実行するためのタイマー（時限スイッチ）２９ａが具備されている。なお、演算制御装置２４の作動制御部２４ａおよび電源分配制御器２９により電源管理手段が構成されている。
【００１８】
次に、上記作動管理システムに係る動作について説明する。
海洋環境として、ブイ２２に設けられたより各種センサ２３、例えば水温計により水温を計測する場合、電源分配制御器２９に設けられたタイマー２９ａにより、所定の構成機器に電源が供給されて計測が行われる。
【００１９】
図４に示すタイムスケジュールの標準計測モードに設定されている場合、水温の検出が１０分間行われ、この１０分間で検出された水温データがデータ格納部４１に蓄積される。
【００２０】
そして、この水温データは、やはり、タイムスケジュールにしたがって無線通信装置２５を介して、基地局２に送られる。なお、水温データすなわち計測データの送信スケジュールについては、図４に示していないが、例えば水温データを検出した後の数分後に、データ圧縮等により伝送効率が高められて送信が行われる。
【００２１】
また、計測モードを変更する場合、ブイ２２側のコマンド待ち時間に合わせて、基地局２から切替用のコマンドを送信することにより行われる。
さらに、基地局２からのコマンドにより、タイムスケジュールの内容、すなわち計測時間および計測間隔についても自由に変更することができる。
【００２２】
また、ブイ２２には、ソーラパネル３１および風力発電機３２が設けられており、充電制御器３０を介して、気象条件に応じて発電された電力が電源装置２８に供給されて充電が行われている。
【００２３】
なお、基地局２側からのコマンドによる操作等が行われた後は、例えば自動的に電源がオフにされるようにしている。勿論、コマンドによる操作等が行われた場合でも、一定時間、電源をオン状態にしておくこともできる。
【００２４】
さらに、上記演算制御装置２４に、下記のような機能を具備させてもよい。
すなわち、電源電圧の計測手段を電源装置２８の出力端子に接続するとともに、その計測結果を演算制御装置２４に取り込むようにしてもよい。この場合、自ら、所定の電圧、例えば動作が不安定になる電圧の手前に達することで限界状態が近いことを認識し、洋上の場合の浮体としての最優先の機能、例えば灯火を維持できるように他の電力消費機器への電源供給を停止することができる。但し、これは灯火専用の電源が設けられていない場合である。また、上記電源装置２８の電圧の計測結果を基地局２へ送信することにより、基地局２側でも電源管理を行うことができる。また、所定の電圧を警戒レベルとして複数定めておき、そのレベルごとに電源の供給を停止させる機器を定めておき、電源装置２８の延命を図るようにしてもよい。
【００２５】
また、連続計測の時間制限手段を設けて、スケジュールの作成ミス等があった場合の対処として、所定の時間連続計測が行われると、強制的に計測を終了するようにしてもよい。そして、この計測の終了後、基本的には、基地局２からのコマンド待ち状態にしておき、電源装置２８が限界状態にある場合には、一旦、無線通信装置２５への電源供給も停止し、電源装置２８と接続された発電手段により、電源電圧が回復してからコマンド受信待ち状態に復帰させるようにしてもよい。この計測時間制限による強制的な計測終了後、それまでの計測データを基地局２へ送信する際に、時間制限による強制終了を示すメッセージを含めて送信してもよい。基地局２側では、上記メッセージを受信するか、スケジュールどおり計測データ等浮体からの情報を受信できない場合に、上記強制的な計測終了があったことを認識し得る。
【００２６】
このように、海洋環境の計測動作および計測データの基地局２への送信動作を、所定のタイムスケジュールに沿って（従って）電源のオン・オフを行うようにしたので、構成機器すなわち計測用機器における消費電力を節約することができ、したがって電源装置の容量を小さくすることができ、延いては製造コストの低減化につながる。
【００２７】
より具体的に言えば、基地局から計測などのタイムスケジュールを変更し得るため、例えば水温計を備える場合であって、通常は、連続計測時間を５分、休止時間を１時間といったように電源を節約して断続的に計測を行いつつ、例えば近くで海底火山が爆発した場合など、水温上昇を連続的に監視したい場合には、基地局から連続計測の時間の比率を休止時間よりも長くしたタイムスケジュールを送信することにより、緊急事態には柔軟に対処することができる。また、波浪計測が可能なセンサを搭載している場合で且つ南半球やアメリカ大陸などの遠隔地での大地震の影響を調べる場合には、水温を計測する場合と同様に、連続計測の時間の比率を上げるか、または休止時間をゼロとなし、普段は、消費電力を抑えつつ適度な間隔で計測を行い、必要なときに、連続して必要なだけデータを収集することができる。
【００２８】
ところで、上記実施の形態においては、タイマー２９ａを電源分配制御器２９側に具備させたが、例えば作動制御部２４ａ側に具備させてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明の計測用浮体およびその作動管理システムの構成によると、少なくとも計測用機器に供給する電源を、例えばタイムスケジュールに沿って、自動的にオン・オフする電源管理手段を設けたので、少なくとも計測用機器における消費電力を節約することができ、したがって電源装置の容量を小さくすることができ、延いては製造コストの低減化につながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る作動管理システムを用いた海洋環境計測システムの概略全体構成を示す鳥瞰図である。
【図２】同海洋環境計測システムの概略全体構成を示すブロック図である。
【図３】同海洋環境計測システムの概略構成を示すブロック図である。
【図４】同海洋環境計測システムにおける計測運用タイムテーブルを示す図である。
【符号の説明】
１ 計測装置
２ 基地局
２１ 係留部材
２２ ブイ
２３ 各種センサ
２４ 演算制御装置
２４ａ 作動制御部
２５ 無線通信装置
２６ 衛星通信装置
２７ 通信切替器
２８ 電源装置
２９ 電源分配制御器
２９ａ タイマー
３０ 充電制御器
３１ 太陽電池パネル
３２ 風力発電機[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a measurement floating body for measuring a marine environment such as marine conditions and weather, and an operation management system thereof.
[0002]
[Prior art]
There are wave measuring devices and tsunami measuring devices that use the floating body to measure the ocean, but in addition to waves and tsunamis, various marine environments such as temperature, water temperature, and water pressure are also measured. The sensors used in these measuring devices include, for example, GPS receivers, marine / meteorological observation devices, and the like. Specifically, water temperature gauges, water pressure gauges, depth measuring devices, and the like are known.
[0003]
In these measuring devices, a buoy (measurement floating body) floating on the sea surface is provided with a wireless communication device for transmitting at least measurement data to a land-based base station. Naturally, a power supply for operating these components is provided. Equipment was also provided.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the measuring device and the power supply device are mounted on the buoy, there is a problem that it is necessary to increase the capacity of the power supply device in consideration of maintainability, which leads to an increase in cost.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a measurement floating body capable of reducing the capacity of a power supply device and an operation management system thereof.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a measurement floating body of the present invention is a measurement floating body provided with a measuring device and at least a power supply device for supplying power to the measuring device, and measures from the power supply device. Power supply control means for automatically turning on and off the power supply to the equipment,
Further, the power management means is provided with a time switch for turning on / off the power according to a predetermined time schedule.
[0007]
Further, the operation management system of the measurement floating body of the present invention includes a measurement device, a communication device capable of transmitting at least measurement data to a base station on land via radio waves, and a power supply device for supplying power to each of these components. And a power management means for automatically turning on / off the power supplied from the power supply device to each component device. The power management means includes a power supply Is provided with a time switch that turns on and off according to a predetermined time schedule.
Further, the time schedule can be changed from a base station via a radio wave.
[0008]
According to the configuration of the measurement floating body and its operation management system, at least the power supply to the measurement equipment is provided with a power management means for automatically turning on and off according to, for example, a time schedule. , The power consumption of the power supply device can be reduced.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a measurement floating body and an operation management system thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0010]
The measurement floating body and its operation management system use a marine environment measurement system. Note that the measurement target in this marine environment measurement system is not particularly limited, but is various states such as marine conditions, weather, temperature, pressure, and speed in the sea.
[0011]
By the way, as shown in FIG. 1, the marine environment measurement system includes a measurement device 1 that floats on a predetermined sea surface and measures a marine environment in the sea area, and measurement data obtained by the measurement device 1. And a base station 2 for monitoring the marine environment. The exchange of data and control signals between the base station 2 and the measuring device 1 uses radio waves such as ground waves. The communication is performed by wireless communication and / or satellite communication using radio waves from artificial satellites.
[0012]
As shown in FIG. 2, the base station 2 includes a computer device 12 connected to an uninterruptible power supply device 11 and a wireless communication device (composed of a transmitter and a receiver) 13 connected to the computer device 12. And a digital communication device 14 for performing data communication using a digital communication line with an earth station (or management station) of a satellite communication line using a low orbit satellite.
[0013]
As shown in FIG. 3, the measuring device 1 includes a buoy having various sensors 23 that are moored to a mooring member 21 such as an anchor disposed on the sea floor and float on the sea surface to detect a marine environment. A (buoy for measurement) 22 and an arithmetic and control unit (computer device) 24 provided on the buoy 22 for accumulating measurement data from various sensors 23 and managing the operation of various components are also provided. A wireless communication device (comprising a transmitter 25a and a receiver 25b) 25 provided on the buoy 22 for performing wireless communication with the base station 2 and a satellite communication provided on the buoy 22 for performing satellite communication Device (consisting of a transmitter and a receiver) 26, and disposed between these two communication devices 25, 26 and the arithmetic and control unit 24 so that one of the communication devices can be used. A communication switch 27 for selectively switching power; a power supply (battery) 28 for supplying power to each component requiring power such as the arithmetic and control unit 24; A power distribution controller 29 provided between the power supply controller 29 for supplying and stopping power to each of the constituent devices, and a solar cell for supplying electricity to the power supply device 28 via a charge controller 30 for preventing overcharging and the like. A panel (also referred to as a solar panel) 31 and a small wind power generator 32 are provided. Of course, the communication switch 27, the power supply 28, the power distribution controller 29, the charge controller 30, the solar cell panel 31, and the wind power generator 32 are provided on the buoy 22, and although not shown, each of these In addition to the components, a marker lamp and the like are provided. Note that a wave power generator can be used instead of the wind power generator 32.
[0014]
Next, a configuration corresponding to the operation management system of the present invention will be described.
The operation management system includes an operation control unit 24a in the arithmetic and control unit 24, and power supplies from a wireless communication device 25, a satellite communication device 26, a wireless switch 27, and a power supply device 28. And a power distribution controller 29 for supplying and stopping power.
[0015]
The operation control unit 24a has a time schedule for operating various components required for measurement and measurement data transmission of the various sensors 23, the wireless communication device 25, the satellite communication device 26, and the like at predetermined time intervals. Have been.
[0016]
The time schedule includes, for example, a standard measurement mode for intermittently measuring the marine environment and a continuous measurement mode for continuous measurement. In the standard measurement mode, for example, measurement is performed for 10 minutes and then for 20 minutes. In the continuous measurement mode, the measurement is naturally performed continuously.
[0017]
Further, the operation management system has a function of changing the time schedule of each component device based on a command (control or command signal) from the base station 2. Specifically, the change function (change program) is incorporated in the operation control unit 24a, and in order to respond to a command from the base station 2, for example, the receiver 25b of the wireless communication device 25 is set to be in a 10-minute interval. The power supply is controlled by the power distribution controller 29 so as to operate for 5 minutes. That is, the power distribution controller 29 includes a timer (timed switch) 29a for executing a time schedule. The operation control unit 24a and the power distribution controller 29 of the arithmetic and control unit 24 constitute a power management unit.
[0018]
Next, an operation of the operation management system will be described.
When the water temperature is measured by various sensors 23 provided on the buoy 22, for example, a water temperature meter as the marine environment, power is supplied to predetermined components by a timer 29 a provided in the power distribution controller 29, and the measurement is performed. Is
[0019]
When the standard measurement mode of the time schedule shown in FIG. 4 is set, the water temperature is detected for 10 minutes, and the water temperature data detected during the 10 minutes is stored in the data storage unit 41.
[0020]
The water temperature data is sent to the base station 2 via the wireless communication device 25 according to the time schedule. Although the transmission schedule of the water temperature data, that is, the measurement data, is not shown in FIG. 4, for example, several minutes after the detection of the water temperature data, transmission is performed by increasing the transmission efficiency by data compression or the like.
[0021]
When the measurement mode is changed, the measurement mode is changed by transmitting a switching command from the base station 2 in accordance with the command waiting time on the buoy 22 side.
Further, the content of the time schedule, that is, the measurement time and the measurement interval can be freely changed by a command from the base station 2.
[0022]
Further, the buoy 22 is provided with a solar panel 31 and a wind power generator 32, and electric power generated according to weather conditions is supplied to the power supply device 28 via the charge controller 30 to perform charging. ing.
[0023]
After an operation or the like by a command from the base station 2 is performed, for example, the power is automatically turned off. Of course, even when an operation by a command or the like is performed, the power can be kept on for a certain period of time.
[0024]
Further, the arithmetic and control unit 24 may have the following functions.
That is, the power supply voltage measuring means may be connected to the output terminal of the power supply device 28, and the measurement result may be taken into the arithmetic and control unit 24. In this case, it is recognized that the limit state is near by reaching a predetermined voltage, for example, a voltage at which the operation becomes unstable, so that the highest priority function as a floating body in the case of at sea, for example, a light can be maintained. Power supply to other power consuming devices can be stopped. However, this is a case where a power supply dedicated to the lamp is not provided. In addition, by transmitting the measurement result of the voltage of the power supply device 28 to the base station 2, the base station 2 can also perform power management. Alternatively, a plurality of predetermined voltages may be determined as the alert levels, and a device for stopping the supply of power may be determined for each level, so that the life of the power supply device 28 may be extended.
[0025]
In addition, a time limiter for continuous measurement may be provided so as to cope with a mistake in creating a schedule or the like, forcibly terminating the measurement when continuous measurement is performed for a predetermined time. After the completion of the measurement, basically, a command waiting state from the base station 2 is kept, and when the power supply device 28 is in the limit state, the power supply to the wireless communication device 25 is temporarily stopped. Alternatively, the power generation unit connected to the power supply device 28 may return to the command reception waiting state after the power supply voltage is recovered. When the measurement data up to that time is transmitted to the base station 2 after the forced measurement due to the measurement time limit, a message indicating the forced termination due to the time limitation may be transmitted. The base station 2 can recognize that the forced measurement has been completed when the above message is received or when information from the floating body such as measurement data cannot be received as scheduled.
[0026]
As described above, the power supply is turned on / off in accordance with (according to) a predetermined time schedule for the measurement operation of the marine environment and the transmission operation of the measurement data to the base station 2. , The power consumption of the power supply device can be reduced, which leads to a reduction in manufacturing cost.
[0027]
More specifically, since the time schedule for measurement and the like can be changed from the base station, for example, when a water thermometer is provided, the power supply is usually set such that the continuous measurement time is 5 minutes and the suspension time is 1 hour. If you want to continuously monitor the rise in water temperature, for example, when an undersea volcano explodes nearby while performing intermittent measurement while saving time, make the ratio of the continuous measurement time from the base station longer than the pause time. By transmitting the set time schedule, an emergency situation can be flexibly dealt with. Also, when equipped with sensors capable of measuring waves and when investigating the effects of large earthquakes in remote areas such as the Southern Hemisphere and the Americas, the time for continuous measurement is the same as when measuring water temperature. By increasing the ratio or setting the pause time to zero, measurement can be performed at appropriate intervals while suppressing power consumption, and data can be continuously collected as needed when necessary.
[0028]
By the way, in the above-described embodiment, the timer 29a is provided on the power distribution controller 29 side, but may be provided on the operation control unit 24a side, for example.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the configuration of the measurement floating body and the operation management system of the present invention, the power supply means for automatically turning on and off the power supplied to at least the measurement equipment is provided, for example, according to a time schedule. Therefore, power consumption of at least the measuring device can be reduced, and the capacity of the power supply device can be reduced, which leads to a reduction in manufacturing cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a bird's-eye view showing a schematic overall configuration of a marine environment measurement system using an operation management system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic overall configuration of the marine environment measurement system.
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the marine environment measurement system.
FIG. 4 is a diagram showing a measurement operation time table in the marine environment measurement system.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 measuring device 2 base station 21 mooring member 22 buoy 23 various sensors 24 arithmetic control device 24a operation control unit 25 wireless communication device 26 satellite communication device 27 communication switch 28 power supply device 29 power distribution controller 29a timer 30 charging controller 31 sun Battery panel 32 Wind generator
