JP2007308078A

JP2007308078A - 海洋観測システム、自己浮上型海洋観測装置および発射装置

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Publication number: JP2007308078A
Application number: JP2006141026A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Takahashi; 智高橋
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2007-11-29

Abstract

【課題】安価な簡便な方法で、特定地点の海洋現象の鉛直構造を長期間に亘って観測した結果をリアルタイムに取得可能な海洋観測システムを提供する。
【解決手段】自己浮上する浮力体部４を備えて浮上しながら海洋現象を観測する自己浮上型海洋観測装置２を１ないし複数装填して、自重により海底に着底した発射装置１から、あらかじめ定めたスケジュールに応じて、各自己浮上型海洋観測装置２を切離すことにより、海中を鉛直方向に自己浮上しながら、それぞれで海洋現象をセンサ部６により観測して電子回路部５のメモリに一時蓄積し、海面に達した際に、メモリに蓄積した観測データを空中線部３により無線で送信する。観測データは、深度、水温、塩分のうち少なくとも１ないし複数を含む。深度または水温のあらかじめ定めた時間ごとの平均値があらかじめ定めた回数の間変化しないことを検出した場合、自己浮上型海洋観測装置２が海面に浮上したものと判断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、海洋観測システム、自己浮上型海洋観測装置および発射装置に関し、特に、海中の鉛直構造を観測する海洋観測システムとして、海底で切離した浮力体が自己浮上する間に、海中の物理現象を観測し、海面へ浮上した時に海中の観測結果を送信する仕組みを有する自己浮上型の自立型の海洋観測システム、自己浮上型海洋観測装置および発射装置に関する。

海洋の鉛直構造を観測する観測方法として、従来より、種々の方式が提案されている。例えば、船舶から観測センサをウィンチにより吊り下げて、観測センサを昇降させることにより海洋の鉛直構造を観測する船舶観測手法や、特許文献１に示す特開平５−１８８０３０号公報「海洋データ自動測定装置」に示されるように、船舶や航空機から観測センサを投下して、自重にて海中を沈降し、海洋の鉛直構造を観測する投捨方式がある。

さらには、錘と浮力体とをケーブルで固定するとともに、任意のケーブル位置に複数の観測センサを固定して、これを、海中に投棄して、海底から海面に向けてケーブルを直立させることにより、複数の観測センサを任意の深度に設置して、海洋の鉛直構造を観測する系維方式や、特許文献２に示す特開２００１−１５１４７４号公報「水中観測機器の昇降装置」に示されるように、海底や系維方式の任意の水深に水中ウィンチを設置し、この水中ウィンチに巻き取られるケーブルに浮力体と観測センサとを取り付けて、水中ウィンチの昇降により海洋の鉛直構造を観測する水中ウィンチ方式なども提案されている。
特開平５−１８８０３０号公報（第３−５頁）特開２００１−１５１４７４号公報（第３−４頁）

前述したような従来の観測方法は、設置条件、設置コスト、リアルタイム性等において、一長一短があるが、近年の海洋観測においては、より広い３次元に及ぶ海洋空間の情報をその時間的変動とともに、より広域に、かつ、より長期間に、かつ、より安価に観測することができる手法が望まれている。

前述の船舶観測手法や投捨方式においては、リアルタイムに海洋の鉛直構造を観測することが可能であるが、長期間に亘って観測する場合には、船舶や航空機がその観測地点に留まることが必要であり、多くの地点に、船舶や航空機を配置することは困難であり、また、費用も膨大となる。

また、系維方式は、観測センサ自身が長期観測能力を保有している場合、回収するまでの期間に亘って連続して観測することが可能となるが、ケーブルに観測センサを固定する構成としていることから、海中の鉛直分解能を向上させるためには、多くの観測センサを必要とし、これは、コストアップと設置の難易度に繋がってしまう。また、漁船などの操業で、不可抗力により引き上げられてしまう可能性があること、船舶等の航行に対して支障を与えるため、系維地点直上の水面にデータ伝送用のアンテナなどの構造物を露出させることが出来ず、この結果として観測した情報を簡易な方法でリアルタイムに入手することが困難であること、などの課題がある。

さらに、前述の水中ウィンチ方式では、重量のある水中ウィンチを水中に沈めることから、設置の問題、水中ウィンチを作動させるための水中での電力の確保や、機械的な作動部分に対する信頼性の確保などの問題が生じる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、安価で、かつ、同一地点での海洋の鉛直構造を長期間に亘って連続して観測することが可能であり、かつ、観測した情報をリアルタイムに得ることが可能な、海洋観測システム、自己浮上型海洋観測装置および発射装置を提供することに、その目的がある。

前述の課題を解決するため、本発明による海洋観測システム、自己浮上型海洋観測装置および発射装置は、次のような特徴的な構成を採用している。

（１）海中を自己浮上しながら海洋現象を観測する自己浮上型海洋観測装置と、前記自己浮上型海洋観測装置を装填して海底に固定し、あらかじめ定めたスケジュールに応じて切離すことにより前記自己浮上型海洋観測装置を自己浮上させる発射装置とを少なくとも備えている海洋観測システム。
（２）上記（１）の海洋観測システムにおいて、前記発射装置は、海面から投下し、自重により海底に着底させる海洋観測システム。
（３）上記（１）または（２）の海洋観測システムにおいて、前記発射装置は、装填した前記自己浮上型海洋観測装置を切離す切離し機構として、ラッチングソレノイドにより当該発射装置に固定した前記自己浮上型海洋観測装置を切離すべき時間を切離し用タイマが計数した時点で、前記ラッチングソレノイドを作動させて、切離す海洋観測システム。
（４）上記（１）または（２）の海洋観測システムにおいて、前記発射装置は、装填した前記自己浮上型海洋観測装置を切離す切離し機構として、留め具により当該発射装置に固定した前記自己浮上型海洋観測装置を、前記留め具に水中にて電気を流すことにより生じる電蝕により前記留め具の機械的強度を低下させて、切離す海洋観測システム。
（５）上記（１）または（２）の海洋観測システムにおいて、前記発射装置は、装填した前記自己浮上型海洋観測装置を切離す切離し機構として、留め具により当該発射装置に固定した前記自己浮上型海洋観測装置を、前記留め具を水中音響コマンドにより作動させて、切離す海洋観測システム。
（６）上記（１）ないし（５）のいずれの海洋観測システムにおいて、前記発射装置は、１ないし複数の前記自己浮上型海洋観測装置を装填することができ、前記自己浮上型海洋観測装置をそれぞれにあらかじめ設定した異なるタイミングで切離すことができる海洋観測システム。
（７）上記（１）ないし（６）のいずれかの海洋観測システムにおいて、前記自己浮上型海洋観測装置は、海底から海中を浮力により自己浮上する浮上手段と、海中を浮上しながら海洋現象を観測するセンサ手段と、前記センサ手段により観測した観測データを一時蓄積する記憶手段と、前記記憶手段に一時蓄積した前記観測データを送信する送信手段と、を少なくとも備えている海洋観測システム。
（８）上記（７）の海洋観測システムにおいて、前記自己浮上型海洋観測装置は、前記センサ手段が観測した観測時刻を計時する時計をさらに備え、前記記憶手段に観測データを一時蓄積する際に、前記時計が計時した前記観測時刻を前記観測データの一つとして追加して、前記記憶手段に一時蓄積する海洋観測システム。
（９）上記（７）または（８）の海洋観測システムにおいて、前記自己浮上型海洋観測装置の前記センサ手段は、当該自己浮上型海洋観測装置の深度を計測する深度センサ、水温を観測する水温センサ、塩分を計測する塩分センサ、のうち、いずれか１ないし複数を少なくとも備えている海洋観測システム。
（１０）上記（７）ないし（９）のいずれかの海洋観測システムにおいて、前記センサ手段により観測した観測データをデジタル情報に変換するＡ／Ｄ変換機を備え、前記記憶手段に、前記観測データを変換したデジタル情報として記憶する海洋観測システム。
（１１）上記（７）ないし（１０）のいずれかの海洋観測システムにおいて、前記自己浮上型海洋観測装置は、当該自己浮上型海洋観測装置が海面に浮上したか否かを検出する海面検出手段を備えている海洋観測システム。
（１２）上記（１１）の海洋観測システムにおいて、前記自己浮上型海洋観測装置の前記海面検出手段が当該自己浮上型海洋観測装置が海面に浮上したことを検出した際に、当該自己浮上型海洋観測装置の前記記憶手段に一時蓄積されている観測データを、前記送信手段により送信開始する海洋観測システム。
（１３）上記（１１）または（１２）の海洋観測システムにおいて、前記海面検出手段は、当該自己浮上型海洋観測装置が観測した深度のあらかじめ定めた時間ごとの平均値が、あらかじめ定めた回数の間変化しないことを検出することにより、海面に浮上したことを検出する海洋観測システム。
（１４）上記（１１）または（１２）の海洋観測システムにおいて、前記海面検出手段は、当該自己浮上型海洋観測装置が観測した水温のあらかじめ定めた時間ごとの平均値が、あらかじめ定めた回数の間変化しないことを検出することにより、海面に浮上したことを検出する海洋観測システム。
（１５）上記（７）ないし（１４）のいずれかの海洋観測システムにおいて、前記自己浮上型海洋観測装置は、前記発射装置から切離されたか否かを検出する手段を備え、前記発射装置から切離されたことを検出した際に、少なくとも、前記センサ手段、前記記憶手段、前記送信手段に対する電源の供給を開始し、浮上しながら海洋現象を観測する動作を開始する海洋観測システム。
（１６）上記（７）ないし（１５）のいずれかの海洋観測システムにおいて、前記自己浮上型海洋観測装置は、当該自己浮上型海洋観測装置の現在位置を測位するＧＰＳ受信機をさらに備え、前記送信手段により、当該自己浮上型海洋観測装置の前記記憶手段に一時蓄積されている観測データを送信する際に、前記ＧＰＳ受信機が測位した現在位置を付加して送信する海洋観測システム。
（１７）海底に固定した発射装置から切離されて海中を自己浮上しながら海洋現象を観測する自己浮上型海洋観測装置であって、海底から海中を浮力により自己浮上する浮上手段と、海中を浮上しながら海洋現象を観測するセンサ手段と、前記センサ手段により観測した観測データを一時蓄積する記憶手段と、前記記憶手段に一時蓄積した前記観測データを送信する送信手段と、を少なくとも備えている自己浮上型海洋観測装置。
（１８）上記（１７）の自己浮上型海洋観測装置において、前記センサ手段が観測した観測時刻を計時する時計をさらに備え、前記記憶手段に観測データを一時蓄積する際に、前記時計が計時した前記観測時刻を前記観測データの一つとして追加して、前記記憶手段に一時蓄積する自己浮上型海洋観測装置。
（１９）上記（１７）または（１８）の自己浮上型海洋観測装置において、前記センサ手段は、当該自己浮上型海洋観測装置の深度を計測する深度センサ、水温を観測する水温センサ、塩分を計測する塩分センサ、のうち、いずれか１ないし複数を少なくとも備えている自己浮上型海洋観測装置。
（２０）上記（１７）ないし（１９）のいずれかの自己浮上型海洋観測装置において、前記センサ手段により観測した観測データをデジタル情報に変換するＡ／Ｄ変換機を備え、前記記憶手段に、前記観測データを変換したデジタル情報として記憶する自己浮上型海洋観測装置。
（２１）上記（１７）ないし（２０）のいずれかの自己浮上型海洋観測装置において、当該自己浮上型海洋観測装置が海面に浮上したか否かを検出する海面検出手段を備えている自己浮上型海洋観測装置。
（２２）上記（２１）の自己浮上型海洋観測装置において、前記海面検出手段が当該自己浮上型海洋観測装置が海面に浮上したことを検出した際に、前記記憶手段に一時蓄積されている観測データを、前記送信手段により送信開始する自己浮上型海洋観測装置。
（２３）上記（２１）または（２２）の自己浮上型海洋観測装置において、前記海面検出手段は、当該自己浮上型海洋観測装置が観測した深度のあらかじめ定めた時間ごとの平均値が、あらかじめ定めた回数の間変化しないことを検出することにより、海面に浮上したことを検出する自己浮上型海洋観測装置。
（２４）上記（２１）または（２２）の自己浮上型海洋観測装置において、前記海面検出手段は、当該自己浮上型海洋観測装置が観測した水温のあらかじめ定めた時間ごとの平均値が、あらかじめ定めた回数の間変化しないことを検出することにより、海面に浮上したことを検出する自己浮上型海洋観測装置。
（２５）上記（１７）ないし（２４）のいずれかの自己浮上型海洋観測装置において、前記発射装置から切離されたか否かを検出する手段を備え、前記発射装置から切離されたことを検出した際に、少なくとも、前記センサ手段、前記記憶手段、前記送信手段に対する電源の供給を開始し、浮上しながら海洋現象を観測する動作を開始する自己浮上型海洋観測装置。
（２６）上記（１７）ないし（２５）のいずれかの自己浮上型海洋観測装置において、当該自己浮上型海洋観測装置の現在位置を測位するＧＰＳ受信機をさらに備え、前記送信手段により、前記記憶手段に一時蓄積されている観測データを送信する際に、前記ＧＰＳ受信機が測位した現在位置を付加して送信する自己浮上型海洋観測装置。
（２７）海中を自己浮上しながら海洋現象を観測する自己浮上型海洋観測装置を装填して海底に固定し、あらかじめ定めたスケジュールに応じて切離すことにより前記自己浮上型海洋観測装置を自己浮上させる発射装置。
（２８）上記（２７）の発射装置において、海面から投下し、自重により海底に着底させる発射装置。
（２９）上記（２７）または（２８）の発射装置において、装填した前記自己浮上型海洋観測装置を切離す切離し機構として、ラッチングソレノイドにより当該発射装置に固定した前記自己浮上型海洋観測装置を切離すべき時間を切離し用タイマが計数した時点で、前記ラッチングソレノイドを作動させて、切離す発射装置。
（３０）上記（２７）または（２８）の発射装置において、装填した前記自己浮上型海洋観測装置を切離す切離し機構として、留め具により当該発射装置に固定した前記自己浮上型海洋観測装置を、前記留め具に水中にて電気を流すことにより生じる電蝕により前記留め具の機械的強度を低下させて、切離す発射装置。
（３１）上記（２７）または（２８）の発射装置において、前記発射装置は、装填した前記自己浮上型海洋観測装置を切離す切離し機構として、留め具により当該発射装置に固定した前記自己浮上型海洋観測装置を、前記留め具を水中音響コマンドにより作動させて、切離す発射装置。
（３２）上記（２７）ないし（３１）のいずれの発射装置において、１ないし複数の前記自己浮上型海洋観測装置を装填することができ、前記自己浮上型海洋観測装置をそれぞれにあらかじめ設定した異なるタイミングで切離すことができる発射装置。

本発明の海洋観測システム、自己浮上型海洋観測装置および発射装置によれば、発射装置を固定して設置した海底の位置において、該発射装置に装填した自己浮上型海洋観測装置の数だけ、タイマであらかじめ設定した時間ごとに、自己浮上型海洋観測装置を順次切離して、海洋の鉛直構造を繰り返して観測し、これらの観測結果を、任意の場所にて逐次で得ることが可能であるので、同一地点での海洋の鉛直構造を長期間連続して観測することを、安価に実現することができ、かつ、リアルタイムに観測結果を取得することができる。

以下、本発明による海洋観測システム、自己浮上型海洋観測装置および発射装置の好適実施形態例について、本発明の前述した目的および他の目的の実現例、本発明の特徴およびその利点を明確にすべく、添付図を参照しながら説明する。本発明の海洋観測システムは、海洋データを観測するための観測装置を海底から自己浮上させながら観測する方式であり、以下では、必要に応じて、「自己浮上方式」と呼称する場合がある。

まず、図１は、本発明による海洋観測システムの構成の一実施の形態を示す模式図である。なお、図１の海洋観測システムには、本発明の一実施の形態として、その特徴を明確にする構成部分のみを基本構成として示している。図１の海洋観測システムに示すように、発射装置１は、自己浮上型海洋観測装置２を装填した状態で自重によって海底に着底するものであり、自己浮上型海洋観測装置２を鉛直方向に切り離す切離し部１ａと自己浮上型海洋観測装置２を切り離す時刻を計数する切離し用タイマ１ｂとが内在している。

なお、自己浮上型海洋観測装置２の切離しタイミングは、この切離し用タイマ１ｂに限るものではなく、海中における経時的な変形を用いて、切離すようにしても良い。ここで、発射装置１には、１ないし複数の自己浮上型海洋観測装置２を装填することが可能であり、切離すタイミングをそれぞれで独自に設定して、同一観測地点で、複数の観測タイミングで、海中の鉛直方向の観測データを観測することを可能としている。

自己浮上型海洋観測装置２は、水面に浮上した際に水中で観測した観測データを送信する空中線部３、海底から浮力により自己浮上する浮上手段として浮上に必要な浮力を有する浮力体部４、観測した観測データを記録する記録回路、記録した観測データの送信回路、電源などを有する電子回路部５、海中を浮上しながら、観測対象とする海洋現象である、深度、水温、塩分濃度等を検出するセンサを有するセンサ部６を少なくとも含んで構成される。

図２は、本発明の海洋観測システムにおける自己浮上方式の海洋観測運用形態の一実施例を示す模式図である。図２の状態Ａに示すように、自己浮上型海洋観測装置２を装填した、発射装置１の切離し用タイマ１ｂを作動させた後、船舶などから投棄する。投棄後、ある時間が経過すると、図２の状態Ｂに示すように、発射装置１が自重により海底に着底する。

海底に着底して固定された状態で、あらかじめ定めたスケジュールとして、発射装置１の切離し用タイマ１ｂに設定されている設定時刻又は経過時刻が経過すると、発射装置１の切離し部１ａが作動して、自己浮上型海洋観測装置２が切離されて、図２の状態Ｃに示すように、浮力体部４により海中の鉛直方向に自己浮上を開始するとともに、自己浮上型海洋観測装置２の電子回路部５の電源が入り、センサ部６による海洋現象の観測と観測結果の記録とが開始される。

発射装置１から切離された自己浮上型海洋観測装置２は、図２の状態Ｄに示すように、浮力体部４の浮力により、水面に向かって垂直に浮上しながら、センサ部６のセンサにより、海中の観測と電子回路部５での観測結果の記録を継続する。図２の状態Ｅに示すように、観測を継続しながら自己浮上型海洋観測装置２が海面に浮上すると、センサ部６の深度センサなどにより海面に浮上したことを感知して、観測結果の記録を終了した後、電子回路部５の送信回路が起動し、今までに記録されている観測結果の情報を、空中線部３を介して、衛星や陸上の受信局などに向けて送信する。

このような状態Ｃから状態Ｅまでの動作が、発射装置１に装填された自己浮上型海洋観測装置２の数だけ、自己浮上型海洋観測装置２それぞれの切離しタイミングで切離されて浮上しながら観測する動作が繰返し実行されると、その観測地点における観測動作を終了する。

以下、図２に示したような本発明の一実施の形態における海洋観測システムの各部の動作について、図３，４，５を用いてさらに説明する。

図３は、本発明の発射装置１に装填した自己浮上型海洋観測装置２の切離し機構を示す説明図である。ここでは、装填した自己浮上型海洋観測装置２を切離す切離し機構として、図１において前述した切離し用タイマ１ｂを用いる代わりに、電触を利用する例を示す。電触とは、異なった金属同士が接触した際に発生する電位差によって生じる錆のことであり、本実施例においては、留め具によって発射装置１に固定した自己浮上型海洋観測装置２を、該留め具に水中で電気を流すことによって生じる電蝕により該留め具の機械的な強度を低下させて、切離す場合を示している。

自己浮上型海洋観測装置２は、矢印で示すように、発射装置１の切離し部１ａに開けた穴１１に嵌め込まれ、リング状の留め具２１によって、状態Ｆに示すように、発射装置１に固定される。ここで、留め具２１には、例えば、アルミニウムを、また、発射装置１の切離し部１ａには、鋼のような、アルミニウムとの電位差の大きな金属を利用し、留め具２１と切離し部１ａとは、電気が流れ易いリベットやビス、ボルトで固定される。

海底に着底した発射装置１に装着された自己浮上型海洋観測装置２は、状態Ｆのような設置状態では、留め具２１に対して、自己浮上型海洋観測装置２の浮力体部４による浮力が掛かった状態になっており、発射装置１の切離し部１ａに電流を加えた場合、留め具２１の電触が始まり、留め具２１の機械強度が、電触の進展により低下していく。電触がある一定の限界を超えた時点で、留め具２１が破損して、自己浮上型海洋観測装置２が、発射装置１から離れて浮上を開始する。留め具２１の材質、厚みを変えることにより、留め具２１の破損時間を変えることが可能であり、これらの材質、厚みを所望の任意の値に選択することによって、発射装置１に装填した複数の自己浮上型海洋観測装置２の発射時刻（切離し時刻）を制御することができる。

なお、切離し部１ａへの電流の印加は、水中への投入前から実施しておく。また、留め具２１は、状態Ｆのように、自己浮上型海洋観測装置２の浮力体部４を押さえる形で固定するが、この浮力体部４を、非導電性材質を用いて作成することによって、自己浮上型海洋観測装置２への電触は発生しない。

また、図３の形態では、電触を利用した切離し機構を説明したが、発射装置１に装填した自己浮上型海洋観測装置２を切離す、これ以外の切離し機構として、例えば、図１に示したように切離し用タイマ１ｂを用いて、複数のラッチングソレノイドとタイマ回路とを利用して、該タイマ回路に設定されたスケジュールに応じて、自己浮上型海洋観測装置２それぞれを固定している複数のラッチングソレノイドのうちいずれかのラッチングソレノイドを作動させて、スケジュールに沿うように、順次、自己浮上型海洋観測装置２を切離す機構も考えられる。さらに、水中音響通信を利用して、船舶などから切離し指示の水中音響コマンドを送信することによって、自己浮上型海洋観測装置２を固定している留め具を作動させて、切離すような遠隔から切離し機構を用いる方法も考えられる。

図４は、本発明の自己浮上型海洋観測装置２の電子回路部５とセンサ部６への電源投入機構を示す説明図である。発射装置１の底部には、固定ピン１２が設置されている。一方、自己浮上型海洋観測装置２の底部には、発射装置１から切離されたか否かを検出する手段として、押しボタンスイッチ２２が用意されており、図３に示したように、自己浮上型海洋観測装置２が発射装置１の穴１１に嵌め込まれて留め具２１によって固定された状態Ｆにおいては、この押しボタンスイッチ２２が固定ピン１２によって押し込まれた状態であり、図４の状態Ｇに示す状態となる。押しボタンスイッチ２２が押し込まれた状態Ｇにおいては、自己浮上型海洋観測装置２の電子回路部５への電源供給が切断された状態になっている。

ここで、図３にて説明したように、自己浮上型海洋観測装置２が発射装置１から切離されて、浮力体部４の浮力によって浮き上がると、図４の状態Ｈに示すように、この押しボタンスイッチ２２は、固定ピン１２によって押し込まれた状態Ｇから開放されて、下側に伸びるように、自己浮上型海洋観測装置２の底部に向かって移動する。この結果、自己浮上型海洋観測装置２は、発射装置１から切り離された状態とされて、電子回路部５とセンサ部６への電源が投入される。かくのごとく、電子回路部５やセンサ部６への電源の投入を、押しボタンスイッチ２２によって制御することにより、自己浮上型海洋観測装置２が浮上した時点から、海洋観測の実施を開始するという動作が可能となる。

図５は、本発明の自己浮上型海洋観測装置２の電子回路部５とセンサ部６との構成の一例を示すブロック構成図である。図５において、それぞれの自己浮上型海洋観測装置２には、それぞれを特定するための固有のＩＤが製造時にメモリにあらかじめ記録されている。

まず、自己浮上型海洋観測装置２が発射装置１から切離されて、浮上開始した時点で、図４で説明したように、図５の電子回路部５とセンサ部６への電源供給が開始される。なお、時計５２には、専用の別電源が取り付けられており、製造時から、時計５２の回路は動作することができる。電源の供給開始とともに、センサ部６の深度センサ６１、水温センサ６２、塩分センサ６３による海洋観測が開始され、深度、水温、塩分情報を連続的に収集されて、観測データ（センサ出力データ）としてＡ／Ｄ変換器５１に送られてくる。

Ａ／Ｄ変換器５１では、送られてきた深度、水温、塩分情報などの観測データ（センサ出力データ）を量子化して、デジタル情報に変換して、その時点の観測データとして連続的にメモリ５３に送り、順次、記録していく。また、時計５２は、観測時刻を示す現在の時刻情報を、メモリ５３に送る。メモリ５３では、時計５２からの該時刻情報とＡ／Ｄ変換器５１からの深度、水温、塩分情報などの観測データとを一対の情報として、一定時間分、順次蓄えていく。

また、これらの観測データのうち、深度情報は、深度区間平均算出回路５４にも合わせて送られる。深度区間平均算出回路５４は、自己浮上型海洋観測装置２が水面（海面）に浮上したか否かを検出する海面検出手段を構成するものであり、順次送られてくる深度情報について、あらかじめ定めた一定の時間毎の平均値を算出し、次に、この平均値について、あらかじめ定めた連続した個数分の変化をチェックする。そして、あらかじめ定めた回数分に亘って平均値に変化がなくなったことを検出した場合には、自己浮上型海洋観測装置２が水面に浮上したものと判断して、メモリ５３への観測データの書き込みを停止させる。観測データの書き込みを停止した後、メモリ５３に記録されているＩＤ、深度、水温、塩分、時刻に関する全ての情報を、その自己浮上型海洋観測装置２により収集した観測データとして、送信機５５に送り出す。

送信機５５では、ＩＤ、深度、水温、塩分、時刻の全ての情報が、その自己浮上型海洋観測装置２から観測データとして取り込まれると、送信動作を開始し、ＩＤ、深度、水温、塩分、時刻の全ての情報を、空中線部３を介して、空中に送信する。なお、観測データとして送信する情報は、かかる情報のみに限るものではなく、海洋汚染を観測する場合には、汚染成分を計測するセンサによる観測情報、海底ケーブルの敷設状況や浮遊機雷などを検知する場合には、金属成分を検知するセンサによる観測情報などを、観測データとして収集するようにしてもよい。あるいは、場合によっては、前述の観測データのうち、塩分センサ６３を削除して、塩分センサ６３で観測される塩分に関する情報を削除しても良い。

また、深度を異なる手法によって算出することにより、深度センサ６１を削除することも可能である。例えば、自己浮上型海洋観測装置２の水圧毎（水深毎）の浮力があらかじめ既知であれば、水圧毎の浮上速度を求めておき、浮上を開始した時刻から水面に浮上した時刻まで、すなわち、海底から水面に浮上するまでの時刻を基準にして、発射装置１が着底した海底深度を推定し、浮上速度と浮上を開始してからの経過時間との関係から、観測センサが情報を収集した深度を推定することが可能となる。また、この場合には、自己浮上型海洋観測装置２が海面に浮上したか否かを検出するための海面検出手段として、深度区間平均算出回路５４を、水温区間平均算出回路に置き換えて、水温センサ６２により観測した水温のあらかじめ定めた時間ごとの平均値に、あらかじめ定めた回数分に亘って変化がないことをもって、自己浮上型海洋観測装置２の水面への浮上を判断することが可能である。

さらに、図５のブロック図に、ＧＰＳ受信機を付加して、水面に浮上した時点での位置を計測し、観測データに関する情報に付加して、送信機５５へ送ることにより、自己浮上型海洋観測装置２の水面への浮上時の正確な位置を得ることが可能となる。

以上に説明したように、本発明による自己浮上方式の海洋観測システムによれば、自己浮上型海洋観測装置および発射装置という基本構成に基づいて、同一地点での海洋の鉛直構造を長期間連続して観測することが可能であり、かつ、観測した情報をリアルタイムに得ることが可能な装置を、安価に提供することができる。

以上、本発明の好適実施例の構成を説明した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることは、当業者には容易に理解できよう。

本発明による海洋観測システムの構成の一実施の形態を示す模式図である。本発明の海洋観測システムにおける自己浮上方式の海洋観測運用形態の一実施例を示す模式図である。本発明の発射装置に装填した自己浮上型海洋観測装置の切離し機構を示す説明図である。本発明の自己浮上型海洋観測装置の電子回路部とセンサ部への電源投入機構を示す説明図である。本発明の自己浮上型海洋観測装置の電子回路部とセンサ部との構成の一例を示すブロック構成図である。

符号の説明

１発射装置
１ａ切離し部
１ｂ切離し用タイマ
２自己浮上型海洋観測装置
３空中線部
４浮力体部
５電子回路部
６センサ部
１１穴
１２固定ピン
２１留め具
２２押しボタンスイッチ
２０Ａ／Ｄ変換機
５２時計
５３メモリ
５４深度区間平均算出回路
５５送信機
６１深度センサ
６２水温センサ
６３塩分センサ

Claims

海中を自己浮上しながら海洋現象を観測する自己浮上型海洋観測装置と、前記自己浮上型海洋観測装置を装填して海底に固定し、あらかじめ定めたスケジュールに応じて切離すことにより前記自己浮上型海洋観測装置を自己浮上させる発射装置とを少なくとも備えていることを特徴とする海洋観測システム。
請求項１に記載の海洋観測システムにおいて、前記発射装置は、海面から投下し、自重により海底に着底させることを特徴とする海洋観測システム。
請求項１または２に記載の海洋観測システムにおいて、前記発射装置は、装填した前記自己浮上型海洋観測装置を切離す切離し機構として、ラッチングソレノイドにより当該発射装置に固定した前記自己浮上型海洋観測装置を切離すべき時間を切離し用タイマが計数した時点で、前記ラッチングソレノイドを作動させて、切離すことを特徴とする海洋観測システム。
請求項１または２に記載の海洋観測システムにおいて、前記発射装置は、装填した前記自己浮上型海洋観測装置を切離す切離し機構として、留め具により当該発射装置に固定した前記自己浮上型海洋観測装置を、前記留め具に水中にて電気を流すことにより生じる電蝕により前記留め具の機械的強度を低下させて、切離すことを特徴とする海洋観測システム。
請求項１または２に記載の海洋観測システムにおいて、前記発射装置は、装填した前記自己浮上型海洋観測装置を切離す切離し機構として、留め具により当該発射装置に固定した前記自己浮上型海洋観測装置を、前記留め具を水中音響コマンドにより作動させて、切離すことを特徴とする海洋観測システム。
請求項１ないし５のいずれかに記載の海洋観測システムにおいて、前記発射装置は、１ないし複数の前記自己浮上型海洋観測装置を装填することができ、前記自己浮上型海洋観測装置をそれぞれにあらかじめ設定した異なるタイミングで切離すことができることを特徴とする海洋観測システム。
請求項１ないし６のいずれかに記載の海洋観測システムにおいて、前記自己浮上型海洋観測装置は、海底から海中を浮力により自己浮上する浮上手段と、海中を浮上しながら海洋現象を観測するセンサ手段と、前記センサ手段により観測した観測データを一時蓄積する記憶手段と、前記記憶手段に一時蓄積した前記観測データを送信する送信手段と、を少なくとも備えていることを特徴とする海洋観測システム。
請求項７に記載の海洋観測システムにおいて、前記自己浮上型海洋観測装置は、前記センサ手段が観測した観測時刻を計時する時計をさらに備え、前記記憶手段に観測データを一時蓄積する際に、前記時計が計時した前記観測時刻を前記観測データの一つとして追加して、前記記憶手段に一時蓄積することを特徴とする海洋観測システム。
請求項７または８に記載の海洋観測システムにおいて、前記自己浮上型海洋観測装置の前記センサ手段は、当該自己浮上型海洋観測装置の深度を計測する深度センサ、水温を観測する水温センサ、塩分を計測する塩分センサ、のうち、いずれか１ないし複数を少なくとも備えていることを特徴とする海洋観測システム。
請求項７ないし９のいずれかに記載の海洋観測システムにおいて、前記センサ手段により観測した観測データをデジタル情報に変換するＡ／Ｄ変換機を備え、前記記憶手段に、前記観測データを変換したデジタル情報として記憶することを特徴とする海洋観測システム。
請求項７ないし１０のいずれかに記載の海洋観測システムにおいて、前記自己浮上型海洋観測装置は、当該自己浮上型海洋観測装置が海面に浮上したか否かを検出する海面検出手段を備えていることを特徴とする海洋観測システム。
請求項１１に記載の海洋観測システムにおいて、前記自己浮上型海洋観測装置の前記海面検出手段が当該自己浮上型海洋観測装置が海面に浮上したことを検出した際に、当該自己浮上型海洋観測装置の前記記憶手段に一時蓄積されている観測データを、前記送信手段により送信開始することを特徴とする海洋観測システム。
請求項１１または１２に記載の海洋観測システムにおいて、前記海面検出手段は、当該自己浮上型海洋観測装置が観測した深度のあらかじめ定めた時間ごとの平均値が、あらかじめ定めた回数の間変化しないことを検出することにより、海面に浮上したことを検出することを特徴とする海洋観測システム。
請求項１１または１２に記載の海洋観測システムにおいて、前記海面検出手段は、当該自己浮上型海洋観測装置が観測した水温のあらかじめ定めた時間ごとの平均値が、あらかじめ定めた回数の間変化しないことを検出することにより、海面に浮上したことを検出することを特徴とする海洋観測システム。
請求項７ないし１４のいずれかに記載の海洋観測システムにおいて、前記自己浮上型海洋観測装置は、前記発射装置から切離されたか否かを検出する手段を備え、前記発射装置から切離されたことを検出した際に、少なくとも、前記センサ手段、前記記憶手段、前記送信手段に対する電源の供給を開始し、浮上しながら海洋現象を観測する動作を開始することを特徴とする海洋観測システム。
請求項７ないし１５のいずれかに記載の海洋観測システムにおいて、前記自己浮上型海洋観測装置は、当該自己浮上型海洋観測装置の現在位置を測位するＧＰＳ受信機をさらに備え、前記送信手段により、当該自己浮上型海洋観測装置の前記記憶手段に一時蓄積されている観測データを送信する際に、前記ＧＰＳ受信機が測位した現在位置を付加して送信することを特徴とする海洋観測システム。
海底に固定した発射装置から切離されて海中を自己浮上しながら海洋現象を観測する自己浮上型海洋観測装置であって、海底から海中を浮力により自己浮上する浮上手段と、海中を浮上しながら海洋現象を観測するセンサ手段と、前記センサ手段により観測した観測データを一時蓄積する記憶手段と、前記記憶手段に一時蓄積した前記観測データを送信する送信手段と、を少なくとも備えていることを特徴とする自己浮上型海洋観測装置。
請求項１７に記載の自己浮上型海洋観測装置において、前記センサ手段が観測した観測時刻を計時する時計をさらに備え、前記記憶手段に観測データを一時蓄積する際に、前記時計が計時した前記観測時刻を前記観測データの一つとして追加して、前記記憶手段に一時蓄積することを特徴とする自己浮上型海洋観測装置。
請求項１７または１８に記載の自己浮上型海洋観測装置において、前記センサ手段は、当該自己浮上型海洋観測装置の深度を計測する深度センサ、水温を観測する水温センサ、塩分を計測する塩分センサ、のうち、いずれか１ないし複数を少なくとも備えていることを特徴とする自己浮上型海洋観測装置。
請求項１７ないし１９のいずれかに記載の自己浮上型海洋観測装置において、前記センサ手段により観測した観測データをデジタル情報に変換するＡ／Ｄ変換機を備え、前記記憶手段に、前記観測データを変換したデジタル情報として記憶することを特徴とする自己浮上型海洋観測装置。
請求項１７ないし２０のいずれかに記載の自己浮上型海洋観測装置において、当該自己浮上型海洋観測装置が海面に浮上したか否かを検出する海面検出手段を備えていることを特徴とする自己浮上型海洋観測装置。
請求項２１に記載の自己浮上型海洋観測装置において、前記海面検出手段が当該自己浮上型海洋観測装置が海面に浮上したことを検出した際に、前記記憶手段に一時蓄積されている観測データを、前記送信手段により送信開始することを特徴とする自己浮上型海洋観測装置。
請求項２１または２２に記載の自己浮上型海洋観測装置において、前記海面検出手段は、当該自己浮上型海洋観測装置が観測した深度のあらかじめ定めた時間ごとの平均値が、あらかじめ定めた回数の間変化しないことを検出することにより、海面に浮上したことを検出することを特徴とする自己浮上型海洋観測装置。
請求項２１または２２に記載の自己浮上型海洋観測装置において、前記海面検出手段は、当該自己浮上型海洋観測装置が観測した水温のあらかじめ定めた時間ごとの平均値が、あらかじめ定めた回数の間変化しないことを検出することにより、海面に浮上したことを検出することを特徴とする自己浮上型海洋観測装置。
請求項１７ないし２４のいずれかに記載の自己浮上型海洋観測装置において、前記発射装置から切離されたか否かを検出する手段を備え、前記発射装置から切離されたことを検出した際に、少なくとも、前記センサ手段、前記記憶手段、前記送信手段に対する電源の供給を開始し、浮上しながら海洋現象を観測する動作を開始することを特徴とする自己浮上型海洋観測装置。
請求項１７ないし２５のいずれかに記載の自己浮上型海洋観測装置において、当該自己浮上型海洋観測装置の現在位置を測位するＧＰＳ受信機をさらに備え、前記送信手段により、前記記憶手段に一時蓄積されている観測データを送信する際に、前記ＧＰＳ受信機が測位した現在位置を付加して送信することを特徴とする自己浮上型海洋観測装置。
海中を自己浮上しながら海洋現象を観測する自己浮上型海洋観測装置を装填して海底に固定し、あらかじめ定めたスケジュールに応じて切離すことにより前記自己浮上型海洋観測装置を自己浮上させることを特徴とする発射装置。
請求項２７に記載の発射装置において、海面から投下し、自重により海底に着底させることを特徴とする発射装置。
請求項２７または２８に記載の発射装置において、装填した前記自己浮上型海洋観測装置を切離す切離し機構として、ラッチングソレノイドにより当該発射装置に固定した前記自己浮上型海洋観測装置を切離すべき時間を切離し用タイマが計数した時点で、前記ラッチングソレノイドを作動させて、切離すことを特徴とする発射装置。
請求項２７または２８に記載の発射装置において、装填した前記自己浮上型海洋観測装置を切離す切離し機構として、留め具により当該発射装置に固定した前記自己浮上型海洋観測装置を、前記留め具に水中にて電気を流すことにより生じる電蝕により前記留め具の機械的強度を低下させて、切離すことを特徴とする発射装置。
請求項２７または２８に記載の発射装置において、前記発射装置は、装填した前記自己浮上型海洋観測装置を切離す切離し機構として、留め具により当該発射装置に固定した前記自己浮上型海洋観測装置を、前記留め具を水中音響コマンドにより作動させて、切離すことを特徴とする発射装置。
請求項２７ないし３１のいずれかに記載の発射装置において、１ないし複数の前記自己浮上型海洋観測装置を装填することができ、前記自己浮上型海洋観測装置をそれぞれにあらかじめ設定した異なるタイミングで切離すことができることを特徴とする発射装置。