JP4270468B2

JP4270468B2 - 船舶通航監視システム

Info

Publication number: JP4270468B2
Application number: JP2006113281A
Authority: JP
Inventors: 恵廣田; 敦佐藤; 陽子寺西; 健二飯島; 英樹木内; 尚登三品
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2006-04-17
Filing date: 2006-04-17
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2026-04-17
Also published as: JP2007286886A

Description

この発明は、危機管理・セキュリティ分野、特に原子力、火力発電所及び大型プラント施設等の冷却水取水のセキュリティにて港湾進入監視等に用いられる船舶通航監視システムに関する。

従来の船舶通航監視システムとして、海底に設置した複数の音響磁気複合センサからなる音響磁気センサ群を備え、この音響磁気複合センサ群からの磁気信号と音響信号を同時に管理塔の信号処理装置に伝送し、磁気信号で船舶の通過を検知し、音響信号で船舶の種類を識別するようにした装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−２２０２１１号公報

従来の音響信号と磁気信号を複合して船舶の通航を監視する方式では、港湾などにおいては、船舶の音響信号に対する環境ノイズが大きく、複数の船舶が輻輳してある場合、音響信号は伝搬距離が長い他船舶の信号が混入し、音響信号の分析が困難であった。また、木造船は磁気信号が小さいため信号を検出することが困難であり、音響と磁気の複合式船舶通航監視システムでは、通航する全ての船舶を監視するには十分な効果が得られないという問題があった。

この発明は上記問題点に着目してなされたものであって、複数の船舶が輻輳し、音響環境ノイズが大きい港湾などにおいても精度良く通航監視を行い得る船舶通航監視システムを提供することを目的とする。

この発明の船舶通航監視システムは、１個あるいは複数個の磁気センサと、１個あるいは複数個の電界センサとを海中に設置し、この磁気センサの磁気検知信号及び電界センサの電界検知信号により、船舶の通航を監視することを特徴とする。

この発明の船舶通航監視システムにおいては、前記磁気センサの磁気検知信号と電界センサの電界検知信号の直流成分と交流成分に分離し、磁気及び電界の直流成分と交流成分の信号態様により、船舶通航有無判定を行うと良い。

また、この発明の船舶通航監視システムにおいて、船舶通航有無判定とともに、船舶類別判定を併せ行うようにしても良い。

この発明によれば、磁気センサと電界センサとを海中に設置し、磁気センサの磁気検知信号と電界センサの電界検知信号により船舶の通航を監視するので、複数の船舶が輻輳しても船舶の磁気信号又は電界（電位差）信号は音響信号に対して伝搬距離が短いので、他船舶の信号が混入することが少なく、磁気信号及び電界信号に対する環境ノイズも小さく、防食装置が取り付けられた木造船に関しては、電界信号により信号検出が可能であるから、従来は、監視困難であった複数の船舶が輻輳し、音響環境ノイズが大きい港湾などの船舶通航監視において、船舶の発生する磁気信号及び電界（電位差）信号を検出することにより、精度良く通航監視を行うことができる。

以下、実施の形態により、この発明をさらに詳細に説明する。図１は、この発明の実施形態船舶通航監視システムを示す概略図である。図１において、港湾の海底１に複数個の磁気センサ２-1、２-2……、２-n及び複数個の電界（ＵＥＰ：アンダーウォーター・エレクトリック・ポテンシャル）センサ３-1、３-2……、３-nが配置されている。これらの磁気センサ２-1、２-2……、２-n及び電界センサ３-1、３-2……、３-nの各磁気検知信号及び電界（電位差）検知信号は個別にケーブル４により、陸上の管理塔５に設けられるＣＰＵ６に取り込むようになっている。この図１のシステムでは、ケーブル４上に磁気センサ２-1、２-2……、２-n及び電界センサ３-1、３-2……、３-nを配置しているが、他の実施形態システム例として、図２に示すように、磁気センサ２-1、２-2……、２-nと電界センサ３-1、３-2、……、３-nを、それぞれ別のケーブル４-1、４-2に分けて配置しても良い。管理塔５のＣＰＵ６には、磁気センサ２-1、２-2、……、２-n及び電界センサ３-1、３-2、……、３-nの検知信号を、各センサ毎に記憶する検知データ記憶部を備えている。また、この検知データ記憶部は、磁気センサ２-1、２-2……、２-n及び電界センサ３-1、３-2、……、３-nのそれぞれの検知信号が直流成分と交流成分に分離されるので、各センサの直流成分と交流成分を分離して記憶する領域を備えている。

上記実施形態船舶通航監視システムの処理手順を図５、図６に示すフロー図、及び図３、図４に示す検知信号例を用いて説明する。なお、図１に示すシステムでは、磁気センサ２-1、２-2、……、２-nと電界センサ３-1、３-2、……、３-nのそれぞれについて、検知信号処理を実行するが、この図５、図６、図３では、便宜上１個の磁気センサ及び電界センサについて説明している。

処理動作が開始されると、ステップＳＴ１において、検出信号フラグＦＬＧをＯＦＦにする。検出信号フラグＦＬＧとしては磁気信号直流成分検出フラグ、磁気信号交流成分検出フラグ、電界（電位差）信号直流成分検出フラグ、及び電界（電位差）信号交流成分検出フラグがＣＰＵ６の記憶部に備えられており、これらを処理動作開始時にすべてＯＦＦ（論理「０」）とする。次にステップＳＴ２へ移行する。

ステップＳＴ２においては、所定のサンプリングタイム毎に磁気センサ２-1、２-2、……、２-nで得た磁気検知信号を取り込む。続いて、ステップＳＴ３へ移行する。ステップＳＴ３においては、取り込んだ磁気検知信号を直流成分（直流〜０．５Ｈｚ）と交流成分（０．５Ｈｚ〜数Ｈｚ）にディジタルフィルタを用いて分離する。一例として、船舶が磁気センサ２-1、２-2……、２-n近辺を通航したときの磁気検知信号と直流成分及び交流成分に分離した結果を、図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。これら取り込まれた磁気検知信号、及び分離された直流成分、交流成分は、いずれもＣＰＵ６の検知データ記憶部に記憶される。次に、ステップＳＴ４へ移行する。

ステップＳＴ４においては、分離抽出した磁気信号の直流成分が検出レベル以上か否かを判定する〔図４の（ａ）参照〕。磁気信号の直流成分が検出レベル以上であれば、ステップＳＴ５へ移行する。一方、検出レベル以上でない場合は、ステップＳＴ５をスキップして、ステップＳＴ６へ移行する。ステップＳＴ５においては、検出フラグＦＬＧの磁気信号直流成分検出フラグをＯＮ（論理「１」）にする。そして、ステップＳＴ６へ移行する。

ステップＳＴ６においては、分離抽出した磁気信号の交流成分を周波数（ＦＦＴ）変換し、次にステップＳＴ７に移行する。ステップＳＴ７においては、分離抽出した磁気信号の交流成分を検出レベル以上か否かを判定する〔図４の（ｂ）参照）。図４の（ｂ）に示すように、磁気信号の交流成分を周波数変換すると、時間軸が周波数に応じたレベルとなり、特定周波数に集中すると、レベルがしきい値を越えることになる。磁気信号の交流成分が検出レベル以上であれば、ステップＳＴ８へ移行する。一方、検出レベル以上でない場合は、ステップＳＴ８をスキップして、ステップＳＴ９へ移行する。ステップＳＴ８においては、検出フラグＦＬＧ内の磁気信号交流成分検出フラグをＯＮにする。そして、ステップＳＴ９へ移行する。ステップＳＴ９においては、所定のサンプリングタイム毎に電界センサ３-1、３-2、……、３-nで得た電界（電位差）検知信号をシステムに取り込む。続いて、ステップＳＴ１０へ移行する。ステップＳＴ１０においては、取り込んだ電界（電位差）検知信号を直流成分（直流〜０．５Ｈｚ）と交流成分（０．５Ｈｚ〜数Ｈｚ）にディジタルフィルタを用いて分離する。一例として船舶が電界船舶通航監視システム３-1、３-2、……、３-n近辺を通航したときの電界（電位差）検知信号と直流成分及び交流成分に分離した結果を図３の（ｄ）（ｅ）（ｆ）に示す。次に、ステップＳＴ１１へ移行する。

ステップＳＴ１１においては、分離抽出した電界（電位差）信号の直流成分が検出レベル以上か否かを判定する〔図４の（ａ）参照〕。電界信号の直流成分が検出レベル以上であれば、ステップＳＴ１２へ移行する。一方、検出レベル以上でない場合は、ステップＳＴ１２をスキップして、ステップＳＴ１３へ移行する。ステップＳＴ１２において、検出フラグＦＬＧの電界（電位差）信号直流成分検出フラグをＯＮにする。そして、ステップＳＴ１３へ移行する。

ステップＳＴ１３においては、分離抽出した電界（電位差）信号の交流成分を周波数（ＦＦＴ）変換し、次にステップＳＴ１４に移行する。この場合の周波数変換も、ステップＳＴ６で説明した磁気信号の交流成分の周波数変換と同様である。ステップＳＴ１４においては、分離抽出した電界（電位差）信号の交流成分を検出レベル以上か否かを判定する〔図４の（ｂ）参照）。電界信号の交流成分が検出レベル以上であれば、ステップＳＴ１５へ移行する。一方、検出レベル以上でない場合は、ステップＳＴ１５をスキップして、ステップＳＴ１６へ移行する。ステップＳＴ１５においては、検出フラグＦＬＧ内の電界（電位差）信号交流成分検出フラグをＯＮにする。そして、ステップＳＴ１６へ移行する。

ステップＳＴ１６においては、信号分析を行う。検出信号フラグＦＬＧを参照して、検出レベルを超えた信号は、信号有りと判定し、信号分析を行い、検出レベルを超えない信号は信号なしと判定する。なお、信号有りと判定した信号に対しては、直流成分については、波形分析を行い、交流成分については、基本周波数及び高調波の分析を行う。次に、ステップＳＴ１７へ移行する。

ステップＳＴ１７においては、ステップＳＴ１６で行った信号分析の結果を用いて、船舶通航有無判定を行う。ここでは、４つの検出信号フラグのＯＮ／ＯＦＦの組み合わせにより、船舶通航の有無を判定する。船舶通航有りと判定した場合は、ステップＳＴ１８へ移行する。一方、通航なしと判定した場合は、ステップＳＴ１に戻る。

ステップＳＴ１８においては、磁気及び電界信号において直流成分と交流成分の比率分析、磁気及び電界（電位差）信号の比率分析を行い、この各比率分析結果とステップＳＴ１６で行った信号分析結果を用いて船舶の類別を行う。ここでは、予めＣＰＵ６の記憶部に船舶の各類別毎の各検出信号フラグのＯＮ／ＯＦＦのパターン及び磁気信号の直流成分と交流成分の比率分析値、電界信号の直流成分と交流成分の比率分析値、磁気信号と電界信号の比率分析値のデータが記憶されており、監視中に検知した信号データを記憶内容と比較し、一致し、あるいは一致に近い船舶を類別する。

なお、上記実施形態システムにおいて、船舶の磁気信号あるいは電界（電位差）信号のどちらかのみ検出された場合においても、磁気信号あるいは電界（電位差）信号の直流成分あるいは交流成分のどちらかのみ検出された場合においても、船舶通航監視を行うことができる。

また、図３の例示では、磁気センサ及び電界センサの数を考慮していないが、図１、図２に示すように複数個の磁気センサ及び複数個の電界センサを設けている場合も、磁気センサ及び電界センサ毎に同様の処理を行えば良い。また、上記実施形態では船舶の直流成分と交流成分の信号態様により、船舶を類別するようにしているが、港湾を通航する際に船舶が能動的に決まった周波数の信号を発生させることで所轄船舶のキーを用いるようにしても良い。

この発明の一実施形態船舶通航監視システムを示す概略図である。この発明の他の実施形態船舶通航監視システムを示す概略図である。上記実施形態船舶通航監視システムの磁気センサ及び電界センサの検出信号を説明する波形図である。同磁気センサ及び電界センサの検出信号中の直流成分、交流成分の有無を判別する場合を説明する図である。上記実施形態船舶通航監視システムの船舶通航処理手順を説明するフロー図である。図５とともに、上記実施形態船舶通航監視システムの船舶通航処理手順を説明するフロー図である。

符号の説明

１海底
２-1、２-2、……、２-n 磁気センサ
３-1、３-2、……、３-n 電界センサ
４、４-1、４-2 ケーブル
５管理塔
６ＣＰＵ
７船舶

Claims

１個あるいは複数個の磁気センサと、１個あるいは複数個の電界センサとを海中に設置し、
前記磁気センサの磁気検知信号と電界センサの電界検知信号とを直流成分と交流成分とに分離し、
磁気及び電界の直流成分と交流成分の信号態様により、船舶通航有無判定を行う
ことを特徴とする船舶通航監視システム。
前記船舶通航有無判定とともに、船舶類別判定を併せ行うものであることを特徴とする請求項１記載の船舶通航監視システム。