JPH0476457A

JPH0476457A - 水質観測装置

Info

Publication number: JPH0476457A
Application number: JP18896890A
Authority: JP
Inventors: Katsuji Terazono; 寺薗　勝二; Kazutari Watanabe; 渡辺　和足; Michio Tanahashi; 棚橋　通雄; Shigeki Yokoyama; 繁樹横山; Hisakatsu Yamazaki; 山崎　久勝
Original assignee: DAM SUIGENCHI KANKYO SEIBI CENTER
Current assignee: DAM SUIGENCHI KANKYO SEIBI CENTER
Priority date: 1990-07-17
Filing date: 1990-07-17
Publication date: 1992-03-11
Anticipated expiration: 2009-12-14
Also published as: JPH06103297B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、ダム、湖沼、河川及び湾岸等、特定の水域
において、立体的且つ総合的な水質測定を行うシステム
に関する。

〔従来の技術〕

ダム湖や湖沼等の水域にあっては富栄養化現象等を原因
として赤潮や青潮、またはアオコが発生することがあり
、水域の生態系に悪影響を与える。

そして、これら赤潮や青潮、アオコ等は、植物プランク
トンが主体であり、それが発生する水質の環境条件とし
て、光、水温、ｐＨ１溶存酸素（ＤＯ）、塩養源として
の窒素（Ｎ）や燐（Ｐ）が大きく関与していると考えら
れる。従って、これらの水質項目について、水域内の三
次元的分布状態やその経時変化をきめ細かく把握するこ
とが、富栄養化現象の原因やメカニズムの解明に必要不
可欠となっており、また水域の管理上においても必要な
ものである。

そして、従来の水質検査方法では、測定水域の複数位置
に船を停止させ、または固定化した施設により測定深度
の水を採水するなどして、主として人手を用いた水質の
測定を行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ここで、ダム湖や湖沼等では、水温成層と呼ばれろ水深
方向の特徴的な水温分布が生じることから、比重等の性
質の異なる各水質層は、水域の地形や河川の流入等の影
響を受けて、水深方向のみならず水平方向にも多様な状
態で分布する。そして、上記の測定方法は、主に各水質
層の水深方向の測定に力点が置かれており、また、その
作業を人手に転っているために測定する標本数に限界が
あり、各水質層の分布状態を所定水域全体に渡り総合的
に測定できないという問題点があった。

特に、ランドマークのない水面上では、正確な位置に船
を停止させておくことは難しく、たとえ複数の測定位置
において検査用試料を採水するとしても水平方向の位置
確定の不正確さから、所定水域の水平方向及び水深方向
の両方にわたる立体的な水質測定を行うことは難しいた
めに、水域全体に渡る各水質層の正確な分布状態を十分
に把握できないという問題点もあった。

また、このような水質検査方法によっては、分析結果が
判明するまでに相当の日時を必要とし、改めて測定結果
を三次元情報に処理していたのでは、迅速な対策を取る
ことができないという問題点もあった。

そこで、この発明はこのような点を考慮してなされたも
のであり、本発明の目的は、各水質層の分布状態を総合
的に測定することができ、特に水質検査を水深方向及び
水平方向にわたって立体的に行うことができ、さらに測
定結果を迅速に三次元情報として処理することができる
水質観測装置を提案することにある。

［課題を解決するための手段］この発明は、昇降装置を有し且つ測定水域上を推進装置
により自刃で移動可能な水質測定用の台船と、水深方向
へ昇降可能に前記昇降装置に懸下され且つ水質を所定項
目で測定するセンサボックスと、前記台船を所定の測定
位置に移動すべく指示する管制装置と、この管制装置に
従い指示された位置と前記台船の現在位置とを照合して
前記台船の推進装置を制御する台船位置制御装置とを具
備する水質観測装置を構成して上記の問題点を解決して
いる。

また、前記昇降装置及び前記センサボックスは、前記管
制装置の指示に従い、前記センサボックスを昇降させ且
つ所定の深度でこのセンサボックスを作動させるセンサ
ボックス制御装置に接続した水質観測装置としてもよい
。

また、管制装置は台船位置制御装置、センサボックス、
昇降装置を遠隔制御し、さらにこの管制装置は、前記台
船制御装置と前記昇降装置にそれぞれ測定位置と測定深
度の指示信号を送信し且つ前記センサボックスから測定
データを受信する送受信機と、測定水域の三次元データ
に従って前記測定位置と測定深度を決定し且つ受信した
前記測定データを三次元情報として処理する管制コンピ
ュータとを具備し、前記管制装置には前記測定データを
三次元情報として出力可能な外部表示装置を接続した水
質観測装置とすることもできる。

〔作用］所定水域において、台船位置制御装置は管制装置の指示
に基づき台船の推進装置を制御し、台船を測定水域上の
測定位置に移動させる。そして、台船の昇降装置に連結
されたセンサボックスを水深方向に降下させて所定の水
深において水質を測定していく。このとき、台船は管制
装置と台船位置制御装置とによって制御され、測定水域
の所定の位置に確実に停船する。

そして、水深方向の測定が終了すると、さらに管制装置
の指示に基づき台船を次の測定位置に移動させ、上記水
深方向の測定を繰り返して、測定する水域の立体的な水
質測定を行う。

また、センサボックス及び昇降装置をセンサボックス制
御装置に接続した水質観測装置においては、台船が所定
の測定位置に停船した状態で自動的にセンサボックスを
降下させ、所定の測定深度で水質を自動的に測定してい
く。

さらに、台船位置制御装置、センサボックス、昇降装置
を制御する管制装置を備える水質観測装置によっては、
管制装置は台船を遠隔制御して、台船の停船、センサボ
ックスの昇降、水質の測定を自動的に行うとともに、測
定水域の三次元データに従い、測定データを三次元情報
として処理することができる。また、この水質データは
、外部表示装置により三次元情報として出力することが
でき、測定結果を即座に利用できる。

［実施例］次に、本発明の一実施例について、以下に説明する。第
１図は本発明の水質観測装置の概略を示す説明図である
。

本実施例の水質観測装置はダム湖の水質を測定する装置
であって、水質測定用のセンサボックス２を具備して測
定水域を自刃で航行可能な台船１と、測定水域に臨む陸
地に設置され、この台船１の作動を制御する制御構造物
３と、測定水域を見下ろす高所に構築された２つの位置
測定用アンテナ４，４とを有する。そして、台船１は、
制御構造物３の水質測定の指示信号、及び位置測定用ア
ンテナ４，４の位置信号を受信して所定の位置に停止さ
せ、センサボックス２を水中に沈下させて水質測定を行
う構造となっている。

第２図に台船１の側面図を示す。台船１は無人の作業船
であって、船体１１の底部に４つの推進機１２Ａ〜１２
Ｄ（推進機１２Ａ、１２Ｂは前進用、推進機１２Ｃ，１
２Ｄは横移動用）を有している。これらの推進機１２Ａ
〜１２Ｄは図示しない方向変換装置により一定の角度で
回転し、それぞれの推進力を組み合わせることにより台
船１を所定の方向に推進させ、また所定の測定位置で停
止させる構造となっている。

また、船体１１中央部の格納部１３にはセンサボックス
２をケーブル１４により懸下している。

そして、このケーブルエ４は、滑車１５を介してケーブ
ル巻取機１６に巻き取られており、このケーブル巻取機
１６を作動させることにより、センサボックス２を所定
の水深まで沈下させる。

さらに、船体１１の内部には上記推進機１２Ａ〜１２Ｄ
、ケーブル巻取機１６を制御する制御ユニット１７を配
置しており、さらに船体１１上部には台船ｌの姿勢に影
響を与える風圧を感知する風速計１８及び前記管制建築
物３との信号を交換するアンテナ１９を配置している。

なお、センサボックス２は、例えば水温、ペーハー、溶
存酸素、クロロフィルム等の各種センサを複合させて同
一の円筒状の保護プロテクタ内に収納したものであって
、これらの測定結果は図示しない信号続出機を介して前
記制？ｆｆ［Ｉユニット１７に伝達される。

第３図に水質観測装置全体の制御装置のブロック図を示
す。同図に示すように、この制御装置は、前記管制構造
物３内に設置される管制装置５と、台船１の前記制御ユ
ニット１７内に収められるセンサボックス制御装置６、
昇降装置７、及び台翔）位置制御装置８とからなる。

管制装置５は、管制コンピュータ５１と、台船ｌとの通
信を行うための送受信機５２とにより構成され、管制コ
ンピュータ５１には外部の地形データ記憶装置９１と水
質データ処理装置９２、及びＣＲＴやプリンタといった
外部表示装置９３を接続している。この管制装置５は、
地形データ記憶装置９１から与えられる地形の三次元デ
ータや予め入力された測定水域の設定値の情報に従い、
測定位置及び測定深度を台船１に指示するとともに、台
船ｌが測定した水質データを受信したのち三次元情報と
して処理し、水質データ処理装置９２が三次元情報とし
て記憶していく。また、この水質データは、外部表示装
置９３により容易に取り出すことができる。

センサボックス制御装置６は、計、測昇鋒制御用コンピ
ュータ６１と前記管制装置５と通信を行う送受信機６２
とにより構成され、この計測昇降制御用コンピュータ６
１には外部の風速、風向、水深計測センサ９４と、セン
サボックス２を接続している。なお、このセンサボック
ス２は、上記した項目で測定をおこなう各種センサ２１
と測定値を信号に変換してセンサボックス制御装置６に
送る信号続出機２２とからなる。

また、昇降装置７は、巻取制御装置７１と前記ケーブル
巻取機１６とケーブル位置測定機７２により構成されて
いる。そして、この巻取制御７１は計測昇降制御用コン
ピュータ６１に接続されてこの制御信号に基づいて作動
する一方、ケーブル位置測定機７２が巻取り制御装置７
１に接続されて、引き出されたケーブルの長さが所定の
長さになるとケーブル巻取機１６を停止させる構造とな
っている。

また、台船位置制御装置８は、推進装置１２Ａ〜１２Ｄ
を接続した台船位置制御用コンピュータ８１と、送受信
機８２とにより構成され、台船位置制御用コンピュータ
８１には外部の内界センサ９５及び前記センサボックス
制御装置６の計測昇降制御用コンピュータ６１を接続し
ている。この送受信機８２は位置測定用アンテナ４．４
との通信用のものであって、位置制御用コンピュータ８
１はこれら両アンテナ４．４からの距離及び方向より三
角測量の手法を使って台船１の正確な現在位置を算出す
るとともに、前記管制装置５から指示された測定位置と
のデータを比較して、台船１が同位置に移動するように
推進機１２Ａ〜１２Ｄを作動させるものである。なお、
内界センサ９５は、台船１の姿勢、及び台ｎ（）１周辺
の障害物等を感知するセンサであって、位置制御用コン
ピュータ８１はこれらの情報を取り入れ台船ｌを操舵す
る。

第４図はセンサボックス制御装置６の処理を示すフロー
チャートである。

同図に示すように、先ずステップ■において、管制装置
５から測定位置及び深度の指示を受信したかどうかを判
断し、Ｎｏの場合はステップ■直前に戻って同判断を繰
り返して待機状態となる。

ＹＥＳの場合はステップ■に移行し、指示された測定位
置が複数あった場合は所定の基準、例えば最北部の西側
から順に東側へといった基準に従い、１つの測定位置を
選択し、これを目標位置として設定する。そして、ステ
ップ■でこの目標位置データを台船位置制御装置８に伝
達する（台船位置制御装置８の処理は後述する）。

そして、ステップ■に移行すると、台船位置制御装置８
から停船信号の受信の有無を判断し、ＮＯの場合は再度
ステップ■直前に戻って同判断を繰り返して待機状態と
なる。このステップ■がＹＥＳの場合はステップ■に移
行し、管制装置から受信した測定深度が複数ある場合は
、例えば最も浅い１つを選択してこれを目標深度として
設定する。

ステップ■に移行すると、昇降装置７を作動させてセン
サボックス２を目標深度まで下ろし、さらにステップ■
においてこのセンサボックス２を作動させて水質の測定
、記録を行う。そして、この作業が終了すると、ステッ
プ■で未測定の深度のが有るかどうかを判断して、ＮＯ
の場合はステップ■で新たな目標深度を設定してステッ
プ■の直前に移行し上記した作業を繰り返す。一方、ス
テップ■がＹＥＳの場合はステップ［相］に移行して今
まで記録しておいた水質データを管制装置５に送信する
。

最後にステップ■に移行して、管制装置５から指示され
た未測定の位置があるかを判断し、Ｎ。

の場合はスッテプ＠により新たな目標位置を設定したう
えでステップ■の直前に戻り上記作業を繰り返す。そし
て、スッテプ■がＹＥＳの場合はステップ■に移行して
、測定すべき水質データを全て取り終えたものとして所
定の場所に帰船させ、処理を終了させる。

第５図は台船位置制御装置の処理を示すフローチャート
である。

まず、ステップ■において前記センサボックス制御装置
６から目標位置データを受信したかを判断する。このス
テップ■がＮｏならばステップ０の直前に戻りこの判断
を繰り返し待機状態となる。

一方ステップ■がＹＥＳならばステップ■でこの位置デ
ータを目標位置として設定し、ステップ０で推進機１２
Ａ〜１２Ｄを制御処理を行い台船１を目標位置に移動さ
せる。

ステップ［相］に移行するとこ前記した位置測定アンテ
ナ４，４からの情報により台船１が目標位置に在るかど
うかを判断し、Ｎｏの場合はステップＯの直前に戻って
推進機１２Ａ〜１２Ｄを作動させる。このステップ［相
］がＹＥＳならば、ステップ＠でセンサボックス制御装
置６に停船信号を送信する。

次にステップ＠では、台船位置制御を継続するかを判断
し、ＮＯの場合にはこの装置の処理を終了させる。ステ
・７プ［相］がＹＥＳの場合は、さらにステップ［相］
において新たな目標位置データを受信したかどうかを判
断し、ＮＯの場合はステップ＠の直前に戻って推進機１
２Ａ〜１２Ｄを制御し、現在の目標位置に台船１を維持
する。また、このステップＯがＹＥＳの場合はステップ
［相］の直前に戻り新たな位置データを目標位置として
設定して、上記処理を繰り返す。

次に、本実施例の作動を説明する。

まず、制御構造物３の管制装置５を始動させると、この
管制装置５は予め入力された条件にしたがい、測定位置
及び深度の指示を台船１に送信する。

そして、この指示を受信した台船１のセンサボックス制
御装置６は、所定の測定位置を目標位置として設定した
うえで台船位置制御装置８が推進装置１２Ａ〜１２Ｄを
制御して、台船１を測定位置に移動させて停船させる。

次に、台船１が所定の測定位置に停船すると、センサボ
ックス制御装置６は昇降装置７によりセンサボックス２
を降下させ、管制装置５より指示された測定深度のうち
浅い深度から順に水質を測定していく。このとき、測定
された水質データは一旦センサボックス制御装置６に記
録され、各深度の水質測定が全て終了した段階で管制装
置５に送信される。

このように−の測定位置における測定作業が完了すると
、未測定の位置から新たに目標位置を設定し、上記の作
業を繰り返して、測定水域全体の水質データを測定して
いく。そして、管制装置５により指示された水質データ
の測定を全て完了すると、台船ｌは所定の保管場所に加
鉛し測定作業を終了する。

なお、これらセンサボックス制御装置６と台船位置制御
装置８との制御処理は並行して行われ、例えばセンサボ
ックス２により水質測定が行われている間に台船１が風
や波による影響を受けてもこれを測定位置に確実に停船
させておくことができる。

一方、管制装置５が受信した測定データは、管制コンピ
ュータ５１及び水質データ処理装置９２により水域の三
次元データに照合され、地形に基づいた三次元情報に整
理され、ごの情報は外部表示装置９３を用いて迅速に取
り出せる状態となる。

以上のように、本実施例の装置によっては、測定水域を
水平方向及び水深方向にわたって確実に測定しでいくこ
とができ、各水質層の分布状態を立体的に且つ迅速に捉
えることが可能である。

特に、上記測定位置及び深度を等間隔で設定すれば、第
１図のように測定水域をブロック状に測定していくこと
ができ、測定結果をコンピュータで画像処理すれば各水
質層の分布状態を地形と対比させて視覚的に捉えること
も可能である。

さらに、−週間、−箇月間といった時間的間隔を置いて
データを重ねて行くことにより、経時的な水質層の変化
を観察することもできる。

なお、本実施例では、位置測定用アンテナ４を２つ設置
したが、地形の問題から台船１との送受信が不可能な場
合は、位置観測用アンテナを３つ以上設けてもよいこと
は勿論である。

さらに、本実施例は本発明の装置をダム湖の水質観測装
置として説明したが、必ずしもこれに限られるものでは
なく、河川や湾内といった多様な水域にも利用できるこ
とは勿論である。

［発明の効果］以上説明したように、この発明の水質観測装置によって
は、水質測定を水深方向及び水平方向にわたって立体的
に行うことができ、もって各水質層の分布状態を総合的
に測定することができる。

また、この発明によっては、管制装置が自動的に台船を
制御して水質を測定し、且つ測定結果を三次元情報とし
て処理するために、測定した水質データの迅速且つ有効
な利用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の水質観測装置の概略図、第２図は台船
の側面図、第３図は制御装置のブロック図、第４図はセ
ンサボックス制御装置の処理をしめずフローチャート、
第５図は台船位置制御装置の処理を示すフローチャート
である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）昇降装置を有し且つ測定水域上を推進装置により
自刃で移動可能な水質測定用の台船と、水深方向へ昇降
可能に前記昇降装置に懸下され且つ水質を所定項目で測
定するセンサボックスと、前記台船を所定の測定位置に
移動すべく指示する管制装置と、この管制装置に従い指
示された位置と前記台船の現在位置とを照合して前記台
船の推進装置を制御する台船位置制御装置とを具備する
ことを特徴とする水質観測装置。
（２）前記昇降装置及び前記センサボックスは、前記管
制装置の指示に従い、前記センサボックスを昇降させ且
つ所定の深度でこのセンサボックスを作動させるセンサ
ボックス制御装置に接続したことを特徴とする請求項（
１）記載の水質観測装置。
（３）昇降装置を有し且つ測定水域上を推進装置により
自刃で移動可能な水質測定用の台船と、水深方向へ昇降
可能に前記昇降装置に懸下され且つ水質を所定項目で測
定するセンサボックスと、前記台船を所定の測定位置に
移動すべく制御する台船位置制御装置と、これら台船位
置制御装置、センサボックス、昇降装置を遠隔制御する
管制装置を備え、この管制装置は前記台船制御装置と前
記昇降装置にそれぞれ測定位置と測定深度の指示信号を
送信し且つ前記センサボックスから測定データを受信す
る送受信機と、測定水域の三次元データに従って前記測
定位置と測定深度を決定し且つ受信した前記測定データ
を三次元情報として処理する管制コンピュータとを具備
し、前記管制装置には前記測定データを三次元情報とし
て出力可能な外部表示装置を接続したことを特徴とする
水質観測装置。