JP2007253888A - ブイおよびこのブイを用いた海洋環境モニタシステム - Google Patents

Abstract

【課題】波浪等の影響を受けにくく、安定した姿勢を維持して所定水深の温度、塩分、潮の向き、流速等のデータを収集、送信できるブイおよびこのブイを用いた海洋環境モニタシステムを提供を提供する。
【解決手段】 水上フロート２と水中フロート１とを連結し、水上フロート２の下面と水中フロート１の上面をそれぞれ球面状部１ａ、２ａとし、水上フロート２の上にアンテナ４を、水中フロート１の下に制御筐体３をそれぞれ取り付け、制御筐体３の下方にセンサ筐体８をロープ７で連結して、センサ筐体８に備えた温度、塩分等のセンサから制御筐体３内の通信制御部がデータを収集し、アンテナ４から発信する。上下フロート１：２の球面状部１ａ、２ａが、波によるブイの揺れを抑え、センサ筐体８からのデータ収集、アンテナ４からのデータ発信を安定して行うことができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、海水中の水温、塩分、潮の向き、流速、クロロフィル等の海洋環境状態を測定し、この測定データを発信するブイおよびこのブイを用いた海洋環境モニタシステムに関する。

従来から、海中探査や位置計測等を行い、測定データを発信するブイが知られている。

特許文献１には、天空指向式位置計測アンテナで位置計測用信号を受信してブイ装置の位置を計測し、ハイドロフォンで水中の物体情報を捉え、ブイ位置情報と水中物体情報をアンテナから送信する自己位置計測式ソノブイ装置が記載されている。特許文献１のブイ装置では、天空指向式位置計測アンテナ１２をジンバル１２１〜１２４で支えてブイ位置情報を得る。

特許文献２には、ＧＰＳ技術を用いてブイの位置を正確に得ることができる海中探査ブイが記載されている。特許文献２のブイでは、海面の波面に追従して傾いて揺れ動くフロート２０にＧＰＳアンテナ２２、通信アンテナ２５を揺動可能に保持してアンテナの姿勢を一定に維持する。フロートとアンテナとの間に揺動のための振り子構造が設けられている。

特許文献１、２のようにアンテナを垂直に維持するのに、波により揺動するフロートに対してジンバルや振り子などの垂直維持構造を用いると、構造が複雑でコスト高であり、しかも作動の精密さ、応答性のよさを要し、メンテナンスが充分でないと長期間の使用に当たって耐久性に不安がある。

特許文献３には、観測用船舶等に電波等によりデータを送る観測ブイであって、揚収時にフロート３をアンテナ２頂部にスライドして揚収作業の安全を確保する観測ブイが記載されている。特許文献３のブイでは、アンテナ２はフロート３の浮力とフロート３の下方のウエイト５の重力との復元作用により直立するようになっている。

特許文献３のブイのフロート３は、下面が凸の樽状で海面に浮かべるのであるから、ウエイト５を支えるポール４の長さを長くして、梃子の原理で強い復元力を得るようにしているが、それでも、波面に追従して傾いて揺れ動き、フロート３とウエイト５との復元力に逆らってアンテナ２を傾けてしまい、揚収作業の安全確保が課題となっているのである。

特開平６−２８９１３２号公報（図４、段落番号０１３８〜０１４５参照）

特開２００５−３２８１３９号公報（明細書請求項１および段落番号００１９参照）

特開平９−１７５４８０号公報（図１、段落番号０００３参照）

この発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ジンバルや振り子のような特別のアンテナ垂直維持構造を用いることなく、また、長いポールの先に取り付けたウエイトを用いることもなく、構造簡単で波による揺動が少なく、信頼性が高いブイおよびこのブイを用いた海洋環境モニタシステムを提供しようとするものである。

この発明になるブイは、上側に上向き球面状部を備えた下部フロートと、上記下部フロートの上側に設けられ、下側に上記上向き球面状部に対向する下向き球面状部を備えたと、上記下部フロートの下面に設けられ、通信制御部を水密に収容した制御筐体と、海洋環境状態を測定するセンサを収容したセンサ筐体と、上記制御筐体とセンサ筐体との間をフレキシブルにつなぎ、通信制御部とセンサとの間で信号を伝達する信号伝達用ロープと、上記上部フロートの上面に取り付けられ、上記制御筐体の通信制御部に接続され、上記信号伝達用ロープを経由してセンサから収集される海洋環境状態のデータを発信するロッド状アンテナとを具備することにより、上記目的を達成している。

この発明のブイの使用状態では、ブイ全体の重量と下部フロートの浮力とのバランスにより、ロッド状アンテナと上部フロートが水面上にあり、下部フロートと制御筐体が水面下にあり、信号伝達用ロープとセンサ筐体は水中にあって、センサ筐体は所定の水深に位置してその水温等海洋環境状態の測定が行え、その測定データをロッド状アンテナから発信することができる。

この発明のブイにおいて、上記下部フロートおよび上部フロートが球状であり、制御筐体がロッド状アンテナの軸線方向を軸とした円筒形であるようにすれば、形状がスリムになって敷設作業等がより容易になるばかりでなく、波の抵抗が小さくなって、波によるブイの動揺が一層少なくなる。

この発明のブイにおいて、上記制御筐体に電源部を収容し、水密の電源部電池着脱用開閉部を制御筐体に設ければ、電池交換が容易になる。

この発明のブイにおいて、更に、上記ロッド状アンテナに、灯部と外部明るさ検知部とを備え、外部明るさ検知部の検知出力に応じて灯部が点灯するようにすれば、夜間や濃霧等の悪天候時もブイの所在、状態を認識でき、船舶の航行、漁業の諸作業等の安全に寄与する。

この発明のブイにおいて、上記下部フロートと制御筐体との間に更に第３のフロートを設けれて、３個のフロートをつなげた形状にすれば、万一ひとつのフロートが損傷しても、のこりのフロートの浮力を用いて、ブイを、上下フロートの球面状部の対向面が水面位置になるように設置し直すことができる。

この発明のブイにおいて、上記制御筐体の通信制御部に、電子メール発信用の携帯電話と、この電子メール発信を制御する発信制御部と、センサの測定データ収集を制御するデータ収集制御部とを備えれば、収集したセンサの測定データをインターネットを用いて電子メールとして発信することができ、インターネットの優れたセキュリティサービスと高速通信サービスにより、安全かつ正確にセンサの測定データを送ることができる。

この発明になる海洋環境モニタシステムは、上記下部フロートと上部フロートの対向する両球面状部の対向面を水面に、センサ筐体を所定の水深に、それぞれ設置して、センサ筐体のセンサが測定した海洋環境状態のデータをロッド状アンテナから発信するブイと、上記ロッド状アンテナから発信された海洋環境状態のデータを受信し、所定の編集を加えたコンテンツとして格納する海洋環境情報収集部とを具備することにより、上記目的を達成している。

この発明の海洋環境モニタシステムにおいて、上記海洋環境情報収集部が、インターネットのサーバ機能を有し、インターネット端末が上記インターネット経由で上記海洋環境情報収集部にアクセスして上記コンテンツを得ることができるようにすれば、インターネットの優れたセキュリティサービスと高速通信サービスを利用でき、利用者が、安全かつ正確にブイの発信する海洋環境状態のデータを得ることができる。

この発明の海洋環境モニタシステムにおいて、上記ロッド状アンテナから発信する海洋環境状態のデータが、インターネットを経由して電子メールとして発信されるようにすれば、ブイから海洋環境情報収集部に送られる海洋環境状態のデータが、インターネットの優れたセキュリティサービスと高速通信サービスにより、安全かつ正確に海洋環境情報収集部に到達する。

この発明になる海洋環境モニタシステムは、また、上記下部フロートと上部フロートの対向する両球面状部の対向面を水面に、センサ筐体を所定の水深に、それぞれ設置して、センサ筐体のセンサが測定した海洋環境状態のデータを電子メールとしてロッド状アンテナから発信するブイと、上記ロッド状アンテナから発信された海洋環境状態のデータを受信する海洋環境情報収集部とを具備することにより、上記目的を達成している。

この発明における「球面状」には、球面形状のほか、ほぼ球面形状、球面形に類似するほぼ長面球形状などを含むものである。

この発明における「球状」には、球形状のほか、ほぼ球形状、球形に類似するほぼ長球形状、端面がほぼ球形状の樽型などを含むものである。

この発明における「インターネット」には、インターネットのほか、イントラネット、無線ＬＡＮ等の電子メール無線通信可能なコンピュータネットワークを含むものである。

この発明における「海洋」には、湖沼、河川を含むものである。

この発明になるブイによれば、ブイの重力と浮力のバランスを調整することで、下部フロートと上部フロートの対向する両球面状部の対向面を水面に位置するようにでき、この状態では、波面の傾斜部にブイがあるときも、下部フロートの上球面状部を波面が押し下げたり、上部フロートの下球面状部を波面が押し上げたりすることがなく、したがって、波面の傾斜が変化してもその傾斜に応じてブイが傾斜するということがなく、ブイは揺れ動く波面に関係なくほぼ垂直の姿勢を維持する。

ブイ自体が揺動することなく常にほぼ一定の姿勢を維持するから、この発明のブイは、特別なアンテナ垂直維持構造を用いたり、長いポールの先に付けたウエイトを用いて梃子の原理でブイの復元力を強めたりする必要がなく、取り扱いやすく、破損しにくく、所在位置確認容易で、安定した発信ができ、信頼性が高い。

この発明になる海洋環境モニタシステムによれば、上記ブイを用い、姿勢の安定したブイのアンテナから海洋環境状態のデータを発信して海洋環境情報収集部に送り、所定の編集を加えて海洋環境情報コンテンツとして、ユーザーに提供することができる。

ブイから海洋環境情報収集部へ、あるいは、海洋環境情報収集部からユーザーへの通信に、インターネット経由の電子メールを用いて、通信のコストを下げ、かつ、通信の信頼性が向上する。

以下、この発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。

図１は、この発明のブイの要部を示す正面図、図２は、図１のブイを用いた海洋環境モニタシステムを示す説明図である。

図１において、１は球状の下部フロート、２は球状の上部フロート、３は制御筐体、４はロッド状アンテナである。

上記下部フロート１の上側には、上向き球面状部１ａが、上部フロート２の下側には、下向き球面状部２ａがそれぞれ備えられ、上向き球面状部１ａと下向き球面状部２ａとは相対向させてある。

両フロート１、２は、ポリエチレン製で内部が浮力発生用の空洞になっている。この実施の形態では、フロート１、２の内部空洞は連通させず、それぞれ独立にしてあるから、万一一方が破損した場合にも、ブイが水底に沈んでしまうことはない。

上記下部フロート１と制御筐体３との間に更に第３、第４‥‥のフロートを設けてもよい。このように、３個以上フロートを連結しておくと、いずれかのフロートが破損して浮力を失った場合も、ブイは充分な浮力を維持することができる。

上記制御筐体３は、下部フロート１の下面に設けられている。より詳細には、下部フロート１の下面に取り付けられた制御筐体３の取り付け部３ａと、この取り付け部３ａの下側に設けられたフランジ（電源部電池着脱用開閉部）３ｂと、このフランジ３ｂを介して取り付けられ、通信制御部と電源部とを収容した制御筐体本体３ｃと、この制御筐体本体３ｃ下側のロープ取付部３ｄとが、下部フロート１の下面に設けられている。

上記制御筐体３内の通信制御部には、電子メール発信用の携帯電話と、この電子メール発信を制御する発信制御部と、後述するセンサの測定データ収集を制御するデータ収集制御部とが備えられている。

上記制御筐体３は、取り付け部３ａと制御筐体本体３ｃが耐蝕アルミ合金製、フランジ３ｂとロープ取付部３ｄがステンレス鋼製でなり、図に示すように、ロッド状アンテナ４の軸線方向を軸とした円筒形となっていて、下部フロート１との接続部等に隙間なく、内部を水密にしてあり、フランジ３ｂもガスケットにより密封し、内部の制御回路と電源部とを外部の海水から守っている。

電源部は、制御筐体本体３ｃ内に代えて取り付け部３ａ内に収容してもよく、いずれの場合であっても、フランジ（電源部電池着脱用開閉部）３ｂの開閉により、電池交換、充電が容易にできる。

上記ロッド状アンテナ４は、上部フロート２の上面に取り付けられ、制御筐体３の上記通信制御部の携帯電話に接続され、発信制御部の制御に応じて、後述する信号伝達用ロープを経由して上記センサから収集される海洋環境状態のデータを発信するようになっている。

上記ロッド状アンテナ４は、耐蝕アルミ合金製で、その上端には、ポリカーボネート製のケースに納められた灯部５と外部明るさ検知部６が取り付けられていて、外部明るさ検知部６の検知出力に応じて灯部５が点灯する。灯部５の電源は、上記制御筐体３の電源部を用いている。

上記灯部５には、高輝度ＬＥＤが備えられ、外部明るさ検知部６が夜間を検知している間、約４秒毎に閃光を発してブイの所在を周囲に知らせる。

この発明のブイは、下部フロート１と上部フロート２の対向する両球面状部１ａ、２ａの対向面が水面Ｈに位置するように設置して使用する。このように設置すると、波があって、波面の傾斜部Ｈ’にブイがあるときも、下部フロート１の上球面状部１ａを波面Ｈ’が、図の左側で、押し下げたり、上部フロート２の下球面状部２ａを波面Ｈ’が、図の右側で、押し上げたりすることがなく、つまり、従来のブイのように波面Ｈ’の傾斜に応じてブイが傾斜するということがなく、ブイは揺れ動く波面に関係なくほぼ垂直の姿勢を維持する。

したがって、この発明のブイにおいては、波浪の中にあっても、ブイ自体が揺動することなく常にほぼ一定の姿勢を維持するから、従来のように、特別のアンテナ垂直維持構造を用いたり、長いポールの先にウエイトを付けてブイの復元力を強めたりする必要がなく、取り扱いやすく、破損しにくく、ほぼ直立したアンテナから安定した発信ができ、信頼性が高い。しかも、ほぼ直立した灯部により夜間でも所在位置の確認が容易である。

上記制御筐体３のロープ取付部３ｄには、信号伝達用ロープ７の一端が繋結されている。この信号伝達用ロープ７は、フレキシブルな化繊ロープに信号伝達用耐水ケーブルを結束したものである。

信号伝達用ロープ７には、図２に示すように、円筒形のセンサ筐体８が、この実施の形態では所定の間隔を隔てて複数個、つながれている。そして、信号伝達用ロープ７の先端には、錘９がつながれている。

上記センサ筐体８は、耐蝕アルミ合金製で、それぞれの内部に水温センサと水深算出用の水圧センサを収容している。センサ筐体８には、内部のセンサがセンサ筐体８の周囲の水の圧力等を検知できるように、小窓が開けられている。

これらの水温センサ、水圧センサには、信号伝達用ロープ７の上記信号伝達用耐水ケーブルが接続され、センサにより測定された水温、水圧等の海洋環境状態のデータは信号伝達用ロープ７の信号伝達用耐水ケーブルを経由して制御筐体３内の通信制御部に送られるようになっている。そして、制御筐体３内の通信制御部に集められる海洋環境状態のデータは、ロッド状アンテナ４から発信されるようになっている。

図２に示した繋留の場合は、ブイの周囲に放射状にロープ１０でつないで浮かべた複数の繋留フロート１１、１１、‥‥でブイを繋留し、ブイに近い水中に設置した浮力補助フロート１２、１２の浮力も、上述の水面上でのブイの浮上高さ設置に使用する。なお、ロープ１０は、最外周の繋留フロートから更に水底のアンカー（図示省略）につないで、ブイを確実に繋留している。

所定浮上高さに設置されて繋留されたブイには、上下フロート１、２の下方に所定の水深、この実施の形態では、５ｍ（表層）、２５ｍ（中層）、４０ｍ（底層）に、センサ筐体８、８、８が設置されていて、それぞれの水深の温度、水圧を測定する。

次に、センサ筐体８内のセンサにより測定された海洋環境状態のデータの海洋環境情報収集部への送信処理について、更に図２を参照して説明する。

図２において、２０は陸上に設置した海洋環境情報収集部、２１はインターネット、２２はインターネット２１にアクセス可能なパソコン（インターネット端末）、携帯電話等のインターネット端末である。

上記海洋環境情報収集部２０では、ロッド状アンテナ４から発信された水温等の海洋環境状態のデータを、インターネット２１経由で受信し、測定時刻毎の天候、ブイの所在位置等の所定の編集を加えた海洋環境状態のコンテンツとして格納する。

この実施の形態では、ロッド状アンテナ４から発信される水温等の海洋環境状態のデータは、制御筐体３内の携帯電話から、インターネット接続等のサービスを使った電子メールで送信され、セキュリティサービスと高速通信サービスを利用することができる。

上記海洋環境情報収集部２０は、また、インターネット２１のサーバ機能を有する。したがって、インターネット端末２２は、インターネット２１経由で海洋環境情報収集部２０にアクセスして、そこに格納された上記コンテンツを得ることができる。また、海洋環境情報収集部２０は、インターネット端末２２に海洋環境状態のデータの電子メールを適時配信することもできる。

インターネット２１経由でブイのアンテナ４から海洋環境状態のデータが電子メールで発信されるから、必要な場合は、インターネット端末２２が直接この電子メールを受けるように設定することもできる。

次に、この発明の海洋環境モニタシステムのモニタリング動作例を説明する。

各センサ筐体８、８、８は、制御筐体３の通信制御部のデータ収集制御部からの指令を受けて、１０分毎にその計測データを上記通信制御部に送る。通信制御部では、受信した水圧データは水深データに換算して、水温、水深、計測時刻の計測データを一時蓄積し、データ収集制御部からの指令を受けて、携帯電話経由で電子メールにして、１時間毎に陸上の海洋環境情報収集部２０に転送する。

海洋環境情報収集部２０では、ブイから受信した計測データに、測定時刻毎の天候、ブイの所在位置等の所定の編集を加えた海洋環境状態のコンテンツとして格納する。

インターネット端末２２では、海洋環境情報収集部２０内に格納されたコンテンツを読み出したり、海洋環境情報収集部２０からのメールで受け取ったりして、ブイ周辺の水深毎、時刻毎の水温をモニタすることができる。

上記のモニタリング動作例では、定時測定データ収集、定時送信であるが、この発明の海洋環境モニタシステムでは他の任意のタイミングでのモニタリングも勿論可能である。たとえば、海洋環境情報収集部２０やインターネット端末２２からブイに指令を送って、臨時にデータを測定、収集したり、特定の日時指定、あるいは気象状況変化に応じたデータ測定、収集も可能である。

この発明の海洋環境モニタシステムは、上述の海洋環境モニタシステムのほか、ブイの制御筐体３中に携帯電話を設けてインターネット接続等で電子メールを発信しない場合は、制御筐体３中の携帯電話を設けずに、制御筐体３中の通信制御部に送信機能も持たせ、海洋環境情報収集部２０と直接通信する（図２のＸ）ようにすることもできる。

この発明の海洋環境モニタシステムにおいて、海洋環境情報収集部２０は、上述の実施の形態では陸上に設けたが、使用目的に応じて、船舶上や航空機内に設けてもよい。

センサ筐体８に収容するセンサとしては、上述の水圧、水温のほか、塩分、潮の流向、流速、クロロフィル等のセンサ、あるいは、画像センサ（カメラ、映写機）を必要に応じて適宜組み合わせて、海洋環境状態のデータを得るようにしてもよい。

画像センサは、上述の実施の形態のように水中のセンサ筐体８に設置して水中の画像を撮影するほか、上部フロート２やロッド状アンテナ４に取り付けて、洋上の画像を撮影するようにしてもよい。水深の深い位置での撮影や、悪天候時の撮影には、赤外線センサを赤外線ライトと併用してもよい。

センサ筐体８は、上述の実施の形態では、水深４０までの深さに配置したが、勿論それ以上の深さに配置することもでき、信号伝達用ロープ７を水底まで延長し、センサ筐体８を水面から水底までの間に分散配置して、水面から水底までの広い範囲で海洋環境状態を測定することができる。

この発明のブイの設置場所は、その用途に合わせて、海の沿岸域、魚介類養殖域、海藻類養殖域、湖沼、河川にも展開できるものである。

この発明のブイおよびこのブイを用いた海洋環境モニタシステムは、養殖等の水産業の支援のほか、気象予測、海流予測、深海資源探査等への支援に有効に利用できるものと期待できる。

この発明のブイの要部を示す正面図。 図１のブイを用いた海洋環境モニタシステムを示す説明図。

符号の説明

１ 下部フロート
１ａ 上向き球面状部
２ 上部フロート
２ａ 下向き球面状部
３ 制御筐体
３ａ 取り付け部
３ｂ フランジ（電源部電池着脱用開閉部）
３ｃ 制御筐体本体
３ｄ ロープ取付部
４ ロッド状アンテナ
５ 灯部
６ 外部明るさ検知部
７ 信号伝達用ロープ
８ センサ筐体
９ 錘
１１ 繋留フロート
１２ 浮力補助フロート
２０ 海洋環境情報収集部
２１ インターネット
２２ インターネット端末

Claims (10)

1. 上側に上向き球面状部を備えた下部フロートと、
   上記下部フロートの上側に設けられ、下側に上記上向き球面状部に対向する下向き球面状部を備えた上部フロートと、
   上記下部フロートの下面に設けられ、通信制御部を水密に収容した制御筐体と、
   海洋環境状態を測定するセンサを収容したセンサ筐体と、
   上記制御筐体とセンサ筐体との間をフレキシブルにつなぎ、通信制御部とセンサとの間の信号を伝達する信号伝達用ロープと、
   上記上部フロートの上面に取り付けられ、上記制御筐体の通信制御部に接続され、上記信号伝達用ロープを経由してセンサから収集される海洋環境状態のデータを発信するロッド状アンテナと
   を具備したことを特徴とするブイ。
2. 上記下部フロートおよび上部フロートが球状であり、制御筐体がロッド状アンテナの軸線方向を軸とした円筒形である請求項１記載のブイ。
3. 上記制御筐体に電源部が収容され、水密の電源部電池着脱用開閉部が制御筐体に設けられた請求項１記載のブイ。
4. 上記ロッド状アンテナに、灯部と外部明るさ検知部とが備えられ、外部明るさ検知部の検知出力に応じて灯部が点灯する請求項１記載のブイ。
5. 上記下部フロートと制御筐体との間に更に第３のフロートを設けた請求項１記載のブイ。
6. 上記制御筐体の通信制御部に、電子メール発信用の携帯電話と、この電子メール発信を制御する発信制御部と、センサの測定データ収集を制御するデータ収集制御部とが備えられた請求項１記載のブイ。
7. 上記下部フロートと上部フロートの対向する両球面状部の対向面を水面に、センサ筐体を所定の水深に、それぞれ設置して、センサ筐体のセンサが測定した海洋環境状態のデータをロッド状アンテナから発信する請求項１記載のブイと、
   上記ロッド状アンテナから発信された海洋環境状態のデータを受信し、所定の編集を加えたコンテンツとして格納する海洋環境情報収集部と
   を具備したことを特徴とする海洋環境モニタシステム。
8. 上記海洋環境情報収集部が、インターネットのサーバ機能を有し、インターネット端末が上記インターネット経由で上記海洋環境情報収集部にアクセスして上記コンテンツを得ることができる請求項７記載の海洋環境モニタシステム。
9. 上記ロッド状アンテナから発信する海洋環境状態のデータが、インターネットを経由して電子メールとして発信される請求項８記載の海洋環境モニタシステム。
10. 上記下部フロートと上部フロートの対向する両球面状部の対向面を水面に、センサ筐体を所定の水深に、それぞれ設置して、センサ筐体のセンサが測定した海洋環境状態のデータを電子メールとしてロッド状アンテナから発信する請求項６記載のブイと、
    上記ロッド状アンテナから発信された海洋環境状態のデータを受信する海洋環境情報収集部と
    を具備したことを特徴とする海洋環境モニタシステム。

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