JP4134020B2 - 潮位監視システム，潮位監視システム用の海上ブイ及び地上局装置、潮位監視方法、潮位監視プログラム - Google Patents

Description

本発明は、所定の海域における海面の上下動を検出して、その解析により津波，高潮等の潮位異常を検出する潮位監視のための技術に関する。

従来、例えば津波や高潮のような潮位異常は、地震発生の際の震源データの解析や、接近台風の気圧配置等に基づいて予測算出している。
しかしながら、このような潮位異常の予想では、直接に海面の変動データを検出し解析しているのではないことから、局所的な異常潮位の到達時刻や異常潮位レベルに関して大きな誤差が生ずることが少なくない。
特に、海岸線近傍の震源で発生した地震に伴う津波に関しては、震源データの解析に時間がかかってしまい、津波警報が発令されたときには、既に津波の第一波が到来した後になってしまうこともある。

これに対して、特許文献１においては、波高検出部と波高検出機材搭載部とを分離することにより、波高検出部の運動特性の設計自由度を向上させた津波計測用ブイが開示されている。
また、特許文献２において、計測用ブイの下端に固定したバランスウェイトに水平フィンを取り付けて、波浪による揺れを防止して、波高を正確に検出するようにした津波計測用ブイが開示されている。

さらに、特許文献３においては、計測用ブイ上にＧＰＳ受信機を搭載して、ＧＰＳ測地による位置データを利用して、計測用ブイの位置及び高さを測定し、測定値を送信し、地上局でこの測定値を受信して、津波の有無を判断するようにした津波検知システムが開示されている。
また、特許文献４においては、球形の浮子の鉛直線に直交する少なくとも二つの方向に関して、それぞれ波高及び水圧を測定することにより、波の傾斜方向及び水圧の変化から波の移動方向を検出するようにした波高潮向測定装置が開示されている。
特開平１１−２８１７５９号 特開平１１−２８１７５８号 特開平１１−０６３９８４号 特開平０１−１７３８１２号

しかしながら、上述した特許文献１〜３による津波検知の方法では、計測用ブイが一つであることから、津波の発生を検出することは可能であるが、その津波がいずれの方向に、どの程度の速度で移動するかを検出するようには構成されていない。したがって、検出した津波がどの地域に何時頃到達するかという予想を行なうことはできなかった。
また、特許文献３による津波検知システムにおいては、計測用ブイは、その海面高さをＧＰＳ測地による位置データに基づいて測定していることから、急激な海面高さの変動を正確に測定することは困難であった。
さらに、特許文献４による波高潮向測定装置においては、一箇所のみでの波高及び波向の測定であることから、正確な波の移動方向や移動速度を算出することはできず、また津波，高潮等の海面高さの大きな変動を想定しておらず、このような海面高さの大きな変動における波高の変化を検出することはできなかった。

本発明は、上記の問題を解決すべくなされたものであり、所定の海域における海面の上下動を検出し、その解析により津波，高潮等の潮位異常を検出するようにした潮位監視システム，潮位監視システム用の海上ブイ及び地上局装置、潮位監視方法、潮位監視プログラムの提供を目的とする。

この目的を達成するため、本発明の請求項１記載の潮位監視システムは、所定海域の海面上に分散配置してアンカーにより係留され、海面高さを測定する測定部と、この測定部で測定された測定値を測定時刻と共に送信する通信部と、を有する複数個の海上ブイと、地上の所定箇所に配置され、各海上ブイの通信部から送信されてくる測定値及び測定時刻を受信する通信制御部と、上記通信制御部で受信した各海上ブイからの測定値及び測定時刻に基づいて、上記所定の海域における海面の上下動を解析し、潮位の異常を検出すると共に、各海上ブイの位置情報および測定時刻を参照して、潮位の異常の移動方向及び移動速度を算出する潮位解析部と、を有する地上局装置とを設けた構成としてある。

潮位監視システムをこのような構成とすると、所定の海域に複数個の海上ブイを分散配置して、各海上ブイにより当該海域の海面高さを測定し、通信部により地上局装置の通信制御部に送信する。
これにより、地上局装置の潮位解析部が、通信制御部で受信した各海上ブイからの測定値に基づいて、各海上ブイが配置された位置での海面の上下動を解析することにより、潮位の異常を検出すると共に、各海上ブイ間の測定値及び測定時間の差分により、潮位の異常の移動方向及び移動速度を算出することができる。
したがって、各海上ブイにて直接海面高さを測定することによって津波・高潮等の潮位の異常を検出することができるので、所定の海域に隣接した沿岸部における津波・高潮の到達予想時刻を正確にそして迅速に算出することができる。

請求項２記載の潮位監視システムは、上記地上局装置の潮位解析部が、各海上ブイの測定値及び測定時刻をポーリング方式で取得する構成としてある。
潮位監視システムをこのような構成とすると、所定のタイミングで潮位解析部が各海上ブイの測定値及び測定時刻を取得することによって、各海上ブイにてほぼ同時に測定した測定値が通信部から地上局に送信されることになる。

請求項３記載の潮位監視システムは、上記各海上ブイが、垂直方向の加速度センサーを備えており、この加速度センサーの測定値により、相対高さを検出する構成としてある。
潮位監視システムをこのような構成とすると、各海上ブイが、加速度センサーにより実際の海面高さの変動を相対加速度として短時間で高密度に検出することができる。

請求項４記載の潮位監視システムは、上記各海上ブイが、ＧＰＳ測位装置を備えており、このＧＰＳ測位装置により、その位置及び絶対高さを検出する構成としてある。
潮位監視システムをこのような構成とすると、各海上ブイが、アンカーにより係留された状態でその位置が多少変化したとしても、ＧＰＳ測位装置により常に正確に位置（すなわち緯度及び経度）を検出することができると共に、ＧＰＳ測位装置による高さを検出し、一定時間の平均値を計算することによって、平均海面高さを得ることができる。
この場合、各海上ブイは、その測定値を地上局装置に送信する際に、ＧＰＳ測位による位置情報も送信することにより、潮位解析部は、解析の際により正確に潮位の異常を検出することができる。

請求項５記載の潮位監視システムは、上記各海上ブイが、ウェイトを有している構成としてある。
潮位監視システムをこのような構成とすると、各海上ブイの慣性質量が増大することによって、短周期での海面高さの変動による海上ブイの上下動が抑制されることになる。したがって、海上ブイの安定性が向上することにより、例えば多数の複合した周期の波浪が断続的に発生しているような状況での所謂ノイズとしての海面高さの細かい上下動が除去され、検出精度が向上することになる。

請求項６記載の潮位監視システムは、上記潮位解析部が、各海上ブイからの海面高さの測定値に基づいて、海面高さが平常時と比較して低くなった後、急激に高くなったと解析したとき、津波と判定する構成としてある。
潮位監視システムをこのような構成とすると、海面高さの測定値に基づいて、津波を検出することができる。

請求項７記載の潮位監視システムは、上記潮位解析部が、各海上ブイからの海面高さの測定値に基づいて、海面高さが徐々に高くなり、長時間に亘って著しく高くなったと解析したとき、高潮と判定する構成としてある。
潮位監視システムをこのような構成とすると、海面高さの測定値に基づいて、高潮を検出することができる。

請求項８記載の潮位監視システムは、上記潮位解析部が異常潮位、すなわち津波または高潮を検出したとき、警報を発する警報部を備えている構成としてある。
潮位監視システムをこのような構成とすると、異常潮位の検出時に、警報部により例えば警告音等の警報を発することによって、容易に異常潮位発生を確認することができる。

請求項９記載の潮位監視システムは、上記潮位解析部が、異常潮位、すなわち津波または高潮を検出したとき、警報信号を出力する構成としてある。
潮位監視システムをこのような構成とすると、異常潮位の検出時に、警報信号を外部に出力することにより、他の各種システム、例えば防波堤水門開閉システム等に対して種々の動作のトリガー信号として利用したり、あるいは避難情報として利用することができる。

請求項１０記載の潮位監視システムは、上記各海上ブイの通信部と地上局装置の通信制御部との間の通信が、中継局を介して行なわれる構成としてある。
潮位監視システムをこのような構成とすると、各海上ブイが配置された海域と地上局とが互いに離れている場合であっても、地上中継局や衛星中継局等の中継局を介することによって、相互に確実に通信を行なうことが可能である。

また、上記目的を達成するため、本発明の潮位監視システム用の海上ブイは、所定海域の海面上に分散配置してアンカーにより係留され、海面高さを測定する測定部と、この測定部で測定された測定値を測定時刻と共に地上局装置に送信する通信部とを有する海上ブイであって、垂直方向の加速度センサーを備えており、この加速度センサーの測定値により、相対高さを検出する構成としてある。
また、本発明の潮位監視システム用の海上ブイは、ＧＰＳ測位装置を備えており、このＧＰＳ測位装置により、その位置及び絶対高さを検出する構成としてある。
また、本発明の潮位監視システム用の海上ブイは、ウェイトを有している構成としてある。
本発明は、このように潮位監視システム用の海上ブイとしても実現化することができる。

また、上記目的を達成するため、本発明の請求項１１記載の潮位監視システム用の地上局装置は、所定海域の海面上に分散配置してアンカーにより係留された複数個の海上ブイで測定され、それぞれ送信されてくる測定値及び測定時刻を通信制御部で受信して、これらの測定値に基づいて、上記所定海域における海面の上下動を解析し、潮位の異常を検出すると共に、各海上ブイの位置情報及び測定時刻を参照して、潮位の異常の移動方向及び移動速度を算出する潮位監視システム用の地上局装置であって、各海上ブイからの海面高さの測定値に基づいて、海面高さが平常時と比較して低くなった後、急激に高くなったとき、津波と判定し、また海面高さが徐々に高くなり、長時間に亘って著しく高くなったとき、高潮と判定する構成としてある。
本発明は、このように潮位監視システム用潮位解析部としても実現化することができる。

また、上記目的を達成するため、本発明の請求項１２記載の潮位監視方法は、所定海域の海面上に分散配置してアンカーにより係留された複数個の海上ブイにより、それぞれ海面高さを測定して、この測定値及び測定時刻を送信する第一の段階と、第一の段階で送信されてくる各海上ブイからの測定値を地上局装置の通信制御部で受信する第二の段階と、上記通信制御部で受信した各海上ブイからの測定値に基づいて、地上局装置の潮位解析部により上記所定の海域における海面の上下動を解析し、潮位の異常を検出すると共に、各海上ブイの位置情報及び測定時刻を参照して、潮位の異常の移動方向及び移動速度を算出する第三の段階と、を有する方法としてある。
請求項１３記載の潮位監視方法は、上記第三の段階にて、各海上ブイからの海面高さの測定値に基づいて、海面高さが平常時と比較して低くなった後、急激に高くなったとき、津波と判定し、また海面高さが徐々に高くなり、長時間に亘って著しく高くなったとき、高潮と判定する方法としてある。
請求項１４記載の潮位監視方法は、上記第三の段階にて、異常潮位、すなわち津波または高潮を検出したとき、警報を発する警報部を備えている構成としてある。
本発明は、このように潮位監視方法としても実現化することができる。

また、上記目的を達成するため、本発明の請求項１５記載の潮位監視プログラムは、所定海域の海面上に分散配置してアンカーにより係留された複数個の海上ブイによる海面高さの測定値を受信して、これらの測定値に基づいて上記所定の海域における潮位を監視する処理を地上局装置の潮位解析部のコンピュータに実行させるための潮位監視プログラムであって、各海上ブイに対して測定値の送信を要求する第一の手順と、この要求に基づいて、各海上ブイからそれぞれ送信されてくる海面高さの測定値及び測定時刻を地上局装置の通信制御部で受信する第二の手順と、上記通信制御部で受信した各海上ブイからの測定値に基づいて、上記所定の海域における海面の上下動を解析し、潮位の異常を検出する第三の手順と、各海上ブイの位置情報及び測定時刻を参照して、潮位の異常の移動方向及び移動速度を算出する第四の手順とをコンピュータに実行させるプログラムとしてある。
本発明は、このように潮位監視プログラムとしても実現化することができる。

このようにして、本発明によれば、例えば局所的に津波・高潮のおそれがある沖あいの所定の海域に複数個の海上ブイを分散配置して、各海上ブイにより海面高さを測定し、地上局装置に送信することにより、地上局装置の通信制御部で受信した各海上ブイからの測定値を地上局装置の潮位解析部により解析することによって、潮位の異常とその移動方向及び移動速度を算出することができる。
したがって、複数箇所において直接海面高さを測定することにより津波・高潮等の潮位の異常を確実に検出することができるので、所定の海域に隣接した沿岸部における津波・高潮の到達予想時刻を正確かつ迅速に算出することができる。
これにより、上記沿岸部では、津波・高潮の到達予想時刻をいちはやく知ることができるので、到来する津波・高潮に対して余裕をもって避難等の対策を採ることが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

［第一実施形態］
本発明の潮位監視システムの第一の実施形態について、図１を参照して説明する。
図１は、潮位監視システムの構成を示すブロック図である。

図１に示すように、潮位監視システム１０は、海上ブイ１００と、地上局装置２００とを備えている。
なお、図１においては、海上ブイ１００は一つのみが図示されているが、実際には図２に示すように、複数個の海上ブイ１００が上述した所定の海域に分散配置されるようになっている。

上記海上ブイ１００は、図２に示すように、例えば、津波・高潮等のおそれがある沿岸部の沖合い数１０ｋｍの海域において、マトリックス状に配置されている。
なお、上記海上ブイ１００は、マトリックス状に配置されていなくても、種々の方向に移動する潮位の異常の方向を検出できれば、適宜に分散配置されていてもよい。

ここで、各海上ブイ１００は、図３に示すように構成されている。
図３において、海上ブイ１００は、図３（Ａ）に示すように、全体が完全防水性と耐海水性を備えており、海面上に浮遊し得るように構成されていると共に、加速度センサー１１０，制御部１２０，データアダプタ１３０，無線伝送部１４０，送受信アンテナ１５０及びウェイト１６０とを設けてある。
さらに、上記海上ブイ１００は、海底に沈められたアンカー１７０に対してワイヤ１８０を介して接続されており、これにより海域の所定箇所に係留されるようになっている。
そして、上記加速度センサー１１０，制御部１２０，データアダプタ１３０，無線伝送部１４０，送受信アンテナ１５０は、図３（Ｂ）に示すように相互に接続されている。

上記加速度センサー１１０は、垂直方向の上下動を短い間隔で高感度に検出し得る加速度センサーであって、その測定値に基づいて、常時相対的な海面高さを検出することができるようになっている。
これにより、短時間で通過する津波による海面高さの変動を確実に測定することが可能である。

上記制御部１２０は、例えばコンピュータにより構成されており、後述する海上ブイ制御信号にしたがって、加速度センサー１１０の測定値により当該海上ブイ１００が位置する相対的な海面高さを算出すると共に、後述するＧＰＳ測位情報のうちの高さ情報に基づいて、当該海上ブイ１００の絶対高さから平均的な海面高さを算出する。

ここで、ＧＰＳ測位による海面高さの算出は、ある程度の更新時間が必要であることから、短時間で通過する津波による海面高さの変動を測定することはできない。
したがって、ＧＰＳ測位による平均的な海面高さと、加速度センサー１１０の測定値による短い間隔で測定した相対的な海面高さとに基づいて、実際の海面高さを算出するようになっている。

そして、上記制御部１２０は、これらの平均的な海面高さと相対的な海面高さから、そのときの海面高さの測定値を算出し、データアダプタ１３０を介して無線伝送部１４０に送出するようになっている。

上記データアダプタ１３０は、データインタフェースとして構成されており、上記制御部１２０と無線伝送部１４０との間のデータのインタフェース交換を行なって、例えば制御部１２０からの測定値，測定時刻及び位置情報を無線伝送データに変換するようになっている。

上記無線伝送部１４０は、通信部として構成されており、制御部１２０で算出された海面高さの測定値を、そのときの測定時刻と共に、無線伝送データに変換して蓄積しておき、地上局装置２００から送信要求があったときに、これらの無線伝送データを送受信アンテナ１５０を介して地上局装置２００に対して送信するようになっている。
また、上記無線伝送部１４０は、地上局装置２００から送信されてくる海上ブイ制御信号を受信して、データアダプタ１３０を介して制御部１２０に送出するようになっている。
この場合、通信部としての無線伝送方式は、各種伝送方式を利用することができる。

また、上記無線伝送部１４０は、ＧＰＳ測位装置として、送受信アンテナ１５０を介してＧＰＳ測地衛星からの測位信号を受信して、この測位信号に基づいて、当該海上ブイ１００の現在の位置（経度及び緯度、以下「位置情報」という）及び絶対高さを検出するようになっている。
そして、上記無線伝送部１４０は、この絶対高さを、データアダプタ１３０を介して制御部１２０に送出すると共に、測定値及び測定時刻を地上局装置２００に送信する際に、上記位置情報も一緒に送信するようになっている。

上記送受信アンテナ１５０は、地上局装置２００との間でデータ（測定値，測定時刻及び位置情報）の送信と、ＧＰＳ測地衛星からのＧＰＳ信号の受信とを行なうように構成されている。

上記ウェイト１６０は、海上ブイ１００の慣性質量を増大させるものであり、この慣性質量の増大によって、短周期の海面高さの上下動に対する海上ブイ１００の上下動を抑制するようになっている。
これにより、例えば台風等の影響により、海上ブイ１００付近の海面に、多数の複合した周期の波浪が断続的に発生しているような状況における、所謂ノイズとしての波浪の影響（所謂ノイズ）を排除して、潮位の異常の検出精度を向上させることができる。
なお、上記ウェイト１６０の重量は、海上ブイ１００自体の安定浮遊に影響を与えない程度にて、ノイズとなる波浪の周期に対応して、適宜に選定される。

上記地上局装置２００は、図４に示すように構成されている。
図４において、地上局装置２００は、潮位解析部としての解析サーバ２１０，無線制御サーバ２２０，データアダプタ２３０，無線伝送部２４０及び送受信アンテナ２５０を備えている。

上記解析サーバ２１０は、サーバ上で動作するプログラムによって潮位解析部として機能し、各海上ブイ１００から送信されてくる測定値及び測定時間そして位置情報に基づいて、後述するように、これら測定値を解析して、潮位の異常を検出する。

上記無線制御サーバ２２０は、各海上ブイ１００から送信されてくる測定値及び測定時刻そして位置情報を蓄積して、解析サーバ２１０に対して送出するようになっている。
また、上記無線制御サーバ２２０は、解析サーバ２１０から海上ブイ制御データを受け取って、無線伝送部２４０に伝送する。

上記データアダプタ２３０は、データインタフェースとして構成されており、上記無線制御サーバ２２０と無線伝送部２４０との間のデータのインタフェース交換を行なって、例えば無線伝送部２４０で受信した無線伝送データを、測定値，測定時刻及び位置情報に変化するようになっている。

上記無線伝送部２４０は、前述した海上ブイ１００における無線伝送部１４０の通信部としての伝送方式と同じ伝送方式で、無線伝送部１４０との間でデータの送受信を行なうようになっている。

ここで、上述した解析サーバ２１０の動作の基礎となる海面高さの変動について、図５〜図７を参照して説明する。
まず、一般に潮位異常のない通常の海面高さの変動は、図５に示すように、波浪，うねりに伴う海面高さの変動Ａと、通常の潮位変動に伴う海面高さの変動Ｂに分類される。
上記海面高さの変動Ａは、短期的な上下動の繰返しであり、平均化した変動は比較的小さい。これに対して、上記海面高さの変動Ｂは、干潮・満潮にともなうものであり、上昇，下降共に緩慢な変動となる。
そして、これらの変動Ａ及びＢは、いずれも時間経過による各海上ブイ１００における平均値にほとんど差異が生じない。
このため、これらの海面高さの変動Ａ及びＢは、通常時の海面高さの変動として特定することが可能である。

これに対して、潮位の異常として、津波による海面高さの変動は、図６に示すように、地震発生による海底地盤の変形に伴って、まず海面高さが平常時の海面高さＨ１と比較して一旦低くなった後、急激に高くなり、平常時の海面高さと比較して顕著に高い海面高さＨ２となる。
また、潮位の異常としての高波による海面高さの変動は、図７に示すように、台風の接近等により気圧の大幅な変動に伴って、海面高さが徐々に高くなり、平常時の海面高さと比較して顕著に高い海面高さＨ３が長時間持続する。

したがって、上記解析サーバ２１０は、各海上ブイ１００からの海面高さの測定値に基づいて、それぞれ海面高さの変動を検出する。
そして、上記解析サーバ２１０は、いずれかの海上ブイ１００からの海面高さの測定値が、上述したように顕著に高い海面高さＨ２またはＨ３になったとき、無線制御サーバ２２０に蓄積されている各海上ブイ１００からの測定値，測定時刻及び位置情報を読み出して、各海上ブイ１００の位置における測定値及び測定時刻に基づいて、潮位の解析を行なって、潮位の異常すなわち津波または高波の移動方向及び移動速度を算出する。

例えば、上記解析サーバ２１０は、図８に示すように、第一の海上ブイ１００ａ，第二の海上ブイ１００ｂ及び第三の海上ブイ１００ｃからの測定値が、互いに時間的にずれた同じ波形の海面高さ変動を有している場合には、当該異常潮位が、第一の海上ブイ１００ａから第二の海上ブイ１００ｂを通って第三の海上ブイ１００ｃの方向に移動していると判断し、また各海上ブイ１００ａ，１００ｂ，１００ｃからの測定値の間の時間差を検出して、当該異常潮位の移動速度を算出する。

そして、上記解析サーバ２１０は、これらの異常潮位の移動方向及び移動速度から、前もって登録されている地図情報に基づいて、異常潮位が到達する沿岸部を特定し、さらに当該沿岸部における異常潮位の到達予想時刻を算出する。
さらに、上記解析サーバ２１０は、好ましくは、これらの異常潮位を検出したとき、図示しない警報部により警報を発し、あるいは警報信号を出力して、当該沿岸部を管轄する部署等に対して、異常潮位の発生を知らせるようになっている。

次に、本実施形態の潮位監視システムの動作について、図９〜図１０を参照して説明する。
潮位監視システムは、図９に示す海上ブイの海面高さの測定作業，図１０に示す地上局装置の解析作業の各ステップで利用される。

まず、各海上ブイ１００の海面高さの測定作業について、図９のフローチャートを参照して説明する。
図９において、まず、ステップＡ１にて、制御部１２０が、加速度センサー１１０により測定された測定値をデータ取得し、続いてステップＡ２にて、上記制御部１２０が、ＧＰＳ測位情報による絶対高さを付加して、海面高さの測定値を演算して、無線伝送部１４０に送出する。
これにより、無線伝送部１４０は、ステップＡ３にて、ＧＰＳ測位情報による位置情報と測定時刻と共に、無線伝送データに変換して、蓄積する。

次に、ステップＡ４にて、地上局装置２００から送信要求があると、ステップＡ５にて、無線伝送部１４０は、要求された測定値，測定時刻及び位置情報に関する無線伝送データを地上局装置２００に送信する。
また、ステップＡ４にて、地上局装置２００から送信要求がない場合には、再びステップＡ１に戻る。
なお、地上局装置２００から送信要求がない場合であっても、制御部１２０で演算した結果が、平常時の演算結果と大きく異なり異常潮位を示している可能性があるときには、制御部１２０は、これを検出するとともに、無線伝送部１４０に対して地上局装置２００へデータを送信するように指示する機能をもたせることもできる。
以上で、各海上ブイ１００の海面高さの測定作業が完了する。

次に、地上局装置２００の解析作業について、図１０のフローチャートを参照して説明する。
図１０において、ステップＢ１にて、解析サーバ２１０が、無線制御サーバ２２０を介して一つの海上ブイ１００に対して、海面高さの測定値の送信要求を送出し、ステップＢ２にて、無線伝送部２４０が、これに対応して当該海上ブイ１００から送信されてくる海面高さの測定値，測定時刻及び位置情報の無線伝送データを受信し、データアダプタ２３０に送出する。

そして、ステップＢ３にて、データアダプタ２３０が、これらの海面高さの測定値，測定時刻及び位置情報の無線伝送データを海面高さの測定値，測定時刻及び位置情報に変換して、無線制御サーバ２２０を介して解析サーバ２１０に送出する。
これを受けて、ステップＢ４にて、解析サーバ２１０は、前述したように、図５に示す通常の潮位変動，図６に示す津波による潮位変動及び図７に示す高波による潮位変動に関する各データを参照して、当該海上ブイ１００からの海面高さの測定値に基づいて、潮位の解析を行なう。

そして、上述したステップＢ１〜Ｂ４の作業を、海上ブイ１００ごとに繰り返し行ない、ステップＢ５にて、すべての海上ブイ１００からの測定値，測定時刻及び位置情報による潮位の解析が終了するまで繰り返す。すべての海上ブイ１００からの測定値，測定時刻及び位置情報による潮位の解析が終了すると、ステップＢ６にて、解析サーバ２１０は、各海上ブイ１００からの測定値，測定時刻及び位置情報に基づいて、潮位の異常の解析を行なう。そして、ステップＢ７にて、解析の結果が津波または高潮に該当する場合には、ステップＢ８にて、異常潮位の移動方向及び移動速度を演算して、さらにステップＢ９にて、異常潮位が到達する沿岸部を特定し、かつ到達予想時刻を算出する。その後、この算出結果に基づいて、ステップＢ１０にて、警報信号を出力する。
以上で、地上局装置２００の解析作業が完了する。

ここで、解析サーバ２１０による、津波の解析例について具体的に説明する。
解析サーバ２１０は、まず、受信した位置情報に基づき、現在の各海上ブイ１００の位置を正確に再現する。次いで、再現された各海上ブイ１００の位置における海面変動量及びその時刻から、津波の進行方向、スピード及び波高を算出し、更に、海上ブイ１００ごとの位置における水深と海面変動量から等価エネルギー量を算出する。そして、これら津波の進行方向、速度及び等価エネルギー量から津波到達地域を予測し、かつ、あらかじめ登録されている津波到達予想地域の水深及び海岸地形データから到達時波高倍率を算出する。その後、等価エネルギー量と到達時波高倍率から予想波高を算出し、最終的に、津波到達予想地域と津波到達時刻及び、津波到達時の波高を算出する。

［第二実施形態］
図１１は、本発明の潮位監視システムの第二の実施形態の構成を示している。
図１１において、潮位監視システム２０は、図１に示した潮位監視システム１０とは、各海上ブイ１００の無線伝送部１４０と地上局装置の無線伝送部２４０が、地上中継局３００を介して、無線伝送データの送受信を行なうようになっている点でのみ異なる構成になっている。
ここで、上記地上中継局３００は、公知の構成であって、例えば見晴らしのより山頂，高台等に設置されており、各海上ブイ１００からの無線伝送データを受信して、地上局装置２００に送信すると共に、この地上局装置２００からの無線伝送データを受信して、各海上ブイ１００に送信するようになっている。

このような構成の潮位監視システム２０によれば、図１に示した潮位監視システム１０と同様に作用すると共に、地上局装置２００が、各海上ブイ１００が配置される海域から遠い場所に設置されていたとしても、相互に無線伝送データの送受信を行なうことができる。
さらに、複数の海域にて、それぞれ複数個の海上ブイ１００が配置されている場合であっても、複数の海域に配置された各海上ブイ１００からの測定値等の無線伝送デーを、地上中継局３００を介して、一箇所の地上局装置２００で受信することができるので、比較的広い範囲に亘る包括的な潮位監視が実現され得ることになる。

［第三実施形態］
図１２は、本発明の潮位監視システムの第三の実施形態の構成を示している。
図１２において、潮位監視システム３０は、図１に示した潮位監視システム１０とは、各海上ブイ１００の無線伝送部１４０と地上局装置の無線伝送部２４０が、衛星中継局４００を介して、無線伝送データの送受信を行なうようになっている点でのみ異なる構成になっている。
ここで、上記衛星中継局４００は、公知の構成であって、例えば静止衛星として上空に配置されており、各海上ブイ１００からの無線伝送データを受信して、地上局装置２００に送信すると共に、この地上局装置２００からの無線伝送データを受信して、各海上ブイ１００に送信するようになっている。

このような構成の潮位監視システム３０によれば、図１に示した潮位監視システム１０と同様に作用すると共に、地上局装置２００が、各海上ブイ１００が配置される海域から遠く、地上波が届かないような場所に設置されていたとしても、相互に無線伝送データの送受信を行なうことができる。
さらに、複数の海域にて、それぞれ複数個の海上ブイ１００が配置されている場合であっても、複数の海域に配置された各海上ブイ１００からの測定値等の無線伝送デーを、衛星中継局４００を介して、一箇所の地上局装置２００で受信することができるので、より一層広い範囲に亘る包括的な潮位監視が実現され得ることになる。

上述した実施形態においては、各海上ブイ１００の位置が、ＧＰＳ測位衛星を利用した測位情報による位置情報により検出されるようになっているが、アンカー１７０により係留されている各海上ブイ１００の海面での移動範囲を許容範囲とすることができれば、前もって各海上ブイ１００が係留されるときに測定された位置情報により各海上ブイ１００の位置を特定するようにしてもよい。
この場合、ＧＰＳ測位情報は、その絶対高さのみが、平均海面高さを決定するために利用されることになる。

また、上述した実施形態においては、各海上ブイ１００は、互いにマトリックス状に配置されているが、これに限らず、各海上ブイ１００により測定された海面高さの測定値に基づいて、種々の方向に移動する異常潮位の移動方向を特定できれば、各海上ブイ１００が任意に分散配置されていてもよいことは明らかである。

本発明による潮位監視システムの第一の実施形態の構成を示すブロック図である。 図１の潮位監視システムにおける海上ブイの配置を示す概略斜視図である。 図１の潮位監視システムにおける海上ブイの（Ａ）概略斜視図及び（Ｂ）電気的構成を示すブロック図である。 図１の潮位監視システムにおける地上局装置の構成を示すブロック図である。 通常の海面高さの時間的変動を示すグラフである。 津波による海面高さの時間的変動を示すグラフである。 高潮による海面高さの時間的変動を示すグラフでる。 複数個の海上ブイによる津波測定時の各測定値を示すグラフである。 図１の潮位監視システムにおける海上ブイの海面高さの測定作業を示すフローチャートである。 図１の潮位監視システムにおける地上局装置の解析作業を示すフローチャートである。 本発明による潮位監視システムの第二の実施形態の構成を示すブロック図である。 本発明による潮位監視システムの第三の実施形態の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０，２０，３０ 潮位監視システム
１００ 海上ブイ
１１０ 加速度センサー
１２０ 制御部
１３０ データアダプタ
１４０ 無線伝送部（通信部，ＧＰＳ測位装置）
１５０ 送受信アンテナ
１６０ ウェイト
１７０ アンカー
１８０ ワイヤ
２００ 地上局装置
２１０ 解析サーバ（潮位解析部）
２２０ 無線制御サーバ
２３０ データアダプタ
２４０ 無線伝送部（無線制御部）
２５０ 送受信アンテナ
３００ 地上中継局
４００ 衛星中継局

Claims (15)

1. 所定海域の海面上に分散配置して係留され、海面高さを測定する測定部と、この測定部で測定された測定値を測定時刻と共に送信する通信部と、を有する複数個の海上ブイと、
   地上の所定箇所に配置され、各海上ブイの通信部から送信されてくる測定値および測定時刻を受信する通信制御部と、上記通信制御部で受信した各海上ブイからの測定値および測定時刻に基づいて、上記所定の海域における海面の上下動を解析し、潮位の異常を検出すると共に、各海上ブイの位置情報および測定時刻を参照して、潮位の異常の移動方向および移動速度を算出する潮位解析部と、を有する地上局装置と、
   を備えことを特徴とする潮位監視システム。
2. 上記地上局装置の潮位解析部が、各海上ブイからの測定値および測定時刻をポーリング方式で取得することを特徴とする請求項１に記載の潮位監視システム。
3. 上記各海上ブイが、垂直方向の加速度センサーを備えており、この加速度センサーの測定値により、相対高さを検出することを特徴とする請求項１に記載の潮位監視システム。
4. 上記各海上ブイが、ＧＰＳ測位装置を備えており、このＧＰＳ測位装置により、その位置および絶対高さを検出することを特徴とする請求項１に記載の潮位監視システム。
5. 上記各海上ブイが、ウェイトを有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の潮位監視システム。
6. 上記潮位解析部が、各海上ブイからの海面高さの測定値に基づいて、海面高さが、平常時と比較して低くなった後、急激に高くなったと解析したとき、津波と判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の潮位監視システム。
7. 上記潮位解析部が、各海上ブイからの海面高さの測定値に基づいて、海面高さが徐々に高くなり、長時間に亘って著しく高くなったと解析したとき、高潮と判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の潮位監視システム。
8. 上記潮位解析部が、異常潮位を検出したとき、警報を発する警報部を備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の潮位監視システム。
9. 上記潮位解析部が、異常潮位を検出したとき、警報信号を出力することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の潮位監視システム。
10. 上記各海上ブイの通信部と地上局装置の通信制御部との間の通信が、中継局を介して行なわれることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の潮位監視システム。
11. 所定海域の海面上に分散配置してアンカーにより係留されている複数個の海上ブイで測定された海面高さの測定値および測定時刻を受信し、これらの測定値に基づいて、上記所定海域における海面の上下動を解析して潮位の異常を検出すると共に、各海上ブイの位置情報および測定時刻を参照して、潮位の異常の移動方向および移動速度を算出する潮位監視システムの地上局装置であって、
    各海上ブイからの海面高さの測定値に基づいて、海面高さが、平常時と比較して低くなった後、急激に高くなったときには津波と判定し、また海面高さが徐々に高くなり、長時間に亘って著しく高くなったときには高潮と判定することを特徴とする潮位監視システム用の地上局装置。
12. 所定海域の海面上に分散配置してアンカーにより係留されている複数個の海上ブイにより、それぞれ海面高さを測定して、この測定値および測定時刻を送信する第一の段階と、
    第一の段階で送信されてくる各海上ブイからの測定値および測定時刻を地上局装置の通信制御部で受信する第二の段階と、
    上記通信制御部で受信した各海上ブイからの測定値に基づいて、地上局装置の潮位解析部により上記所定海域における海面の上下動を解析し、潮位の異常を検出すると共に、各海上ブイの位置情報および測定時刻を参照して、潮位の異常の移動方向および移動速度を算出する第三の段階と、
    を有することを特徴とする潮位監視方法。
13. 上記第三の段階にて、各海上ブイからの海面高さの測定値に基づいて、海面高さが、平常時と比較して低くなった後、急激に高くなったとき、津波と判定し、また海面高さが徐々に高くなり、長時間に亘って著しく高くなったとき、高潮と判定することを特徴とする請求項１２に記載の潮位監視方法。
14. 上記第三の段階にて、異常潮位、すなわち津波または高潮を検出したとき、警報を発する警報部を備えていることを特徴とする請求項１２または１３に記載の潮位監視方法。
15. 所定海域の海面上に分散配置してアンカーにより係留された複数個の海上ブイによる海面高さの測定値及び測定時刻に基づいて上記所定の海域における潮位を監視する処理を地上局装置の潮位解析部のコンピュータに実行させるための潮位監視プログラムであって、
    各海上ブイに対して測定値及び測定時刻の送信を要求する第一の手順と、
    この要求に基づいて、各海上ブイからそれぞれ送信されてくる海面高さの測定値及び測定時刻を地上局装置の通信制御部で受信する第二の手順と、
    上記通信制御部で受信した各海上ブイからの測定値に基づいて、上記所定の海域における海面の上下動を解析し、潮位の異常を検出する第三の手順と、
    各海上ブイの位置情報および測定時刻を参照して、潮位の異常の移動方向及び移動速度を算出する第四の手順を上記潮位解析部に実行させる
    ことを特徴とする潮位監視プログラム。

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