(57)【要約】【課題】軽量且つ安価で、安定して動作する海洋データ計測装置を提供する。【解決手段】データ計測装置２は、樹脂系材料からなる筐体４と、データを計測する１以上のセンサと、太陽光から電力を生成する太陽光パネル６と、太陽光パネル６から供給された電力を蓄積するバッテリー９と、センサによって計測された各種データをネットワーク接続されたクラウドサーバＳＶに送信する３Ｇ回線モジュール１２を備えている。筐体４は、その底面側に位置し、バッテリー９を収納可能な下円筒部４ａと、下円筒部４ａの上側に位置し、太陽光パネル６を収納可能な上円筒部４ｂとからなる。【選択図】図３
2020082975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自立して周辺環境の多様なデータを計測するデータ計測装置であって、
樹脂系材料からなる筐体と、
前記データを計測する１以上のセンサと、
表面電極に照射された太陽光から電力を生成する太陽光パネルと、
前記太陽光パネルから供給された電力を蓄積する二次電池と、
前記二次電池に蓄積された電力により動作し、前記センサによって計測された各種データをネットワーク接続されたサーバに送信する通信部とを備え、
前記筐体は、
前記筐体の底面側に位置し、中空で前記二次電池を収納可能な第１収納部と、
前記第１収納部の上側に同軸で配置され、前記第１収納部と比較して直径が大きく、高さ方向が小さく、中空で前記太陽光パネルを収納可能な第２収納部と、からなることを特徴とするデータ計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載のデータ計測装置において、
前記第１収納部の外周に、ロープを接続する貫通孔を有する円盤状のロープ用フランジ部を備えていることを特徴とするデータ計測装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のデータ計測装置において、
前記第１収納部は、前記二次電池が載置される底板を備え、
前記底板は、複数種類の前記センサに対応するセンサ用孔部を有していることを特徴とするデータ計測装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載のデータ計測装置において、
前記第２収納部の上面側は、透明な樹脂系材料からなる蓋部で密閉されていることを特徴とするデータ計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川や海洋上の水質、日照等を自立して計測することができるデータ計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、河川や海水に設置され、水質、水温等の環境データを自動で収集し、これらの情報を通信手段により送信するブイと呼ばれる装置が知られている。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１のブイは、沈錘、係留索、係留環、下部標柱、フロート、上部標柱、梯子、昼標板、ＬＥＤ灯ろう、トップマーク及び太陽電池パネル（２個）を有している。
【０００４】
また、太陽電池パネルから電力が供給される通信機能部は、制御部、充電制御部、二次電池、センサ群、通信部及びアンテナを有している。制御部は、例えば、センサ群に含まれるＧＰＳセンサから供給される時刻情報と、内蔵している半導体メモリに格納されている自己の送信予定時刻とを比較し、送信予定時刻になった場合には、半導体メモリに格納しているセンサ群から供給された情報（位置情報、風に関する情報、潮流に関する情報、気象情報等）を通信部に供給し、他のブイまたは基地局に対して送信するように指示する（特許文献１／段落００２０、００４８、００４９、図４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−４３６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のブイ等の観測用の装置は、測定精度が高い点は長所といえるが、サイズや重量が大きく、価格も高いという問題があった。また、そのサイズや重量によっては、搬入やメンテナンスにも手間やコストがかかっていた。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、軽量且つ安価な構成ながら、安定して動作するデータ計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、自立して周辺環境の多様なデータを計測するデータ計測装置であって、樹脂系材料からなる筐体と、前記データを計測する１以上のセンサと、表面電極に照射された太陽光から電力を生成する太陽光パネルと、前記太陽光パネルから供給された電力を蓄積する二次電池と、前記二次電池に蓄積された電力により動作し、前記センサによって計測された各種データをネットワーク接続されたサーバに送信する通信部とを備え、前記筐体は、前記筐体の底面側に位置し、中空で前記二次電池を収納可能な第１収納部と、前記第１収納部の上側に同軸で配置され、前記第１収納部と比較して直径が大きく、高さ方向が小さく、中空で前記太陽光パネルを収納可能な第２収納部と、からなることを特徴とするデータ計測装置。
【０００９】
本発明のデータ計測装置は、例えば、海洋上に設置することで、装置内のセンサにより周辺環境の多様なデータ（水温、日照等）を計測することができる。筐体上方の第２収納部には太陽光パネルが配設され、生成された電力は、筐体の底面側の第１収納部に収納された二次電池に蓄積される。
【００１０】
また、通信部は二次電池に蓄積された電力で動作し、１以上のセンサによって計測された各種データを、ネットワーク接続されたサーバに送信する。さらに、データ計測装置の筐体は樹脂系材料で作られているため、軽量且つ安価な構成とすることができ、筐体の形状により安定して浮揚させることができる。
【００１１】
本発明のデータ計測装置において、前記第１収納部の外周に、ロープを接続する貫通孔を有する円盤状のロープ用フランジ部を備えていることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、筐体を構成する第１収納部の外周に、円盤状のロープ用フランジ部が備えられているため、位置が固定された棒やアンカーブイから延びる係留ロープをロープ用フランジ部の貫通孔に接続することができる。これにより、データ計測装置が波よって流されないようにすることができる。
【００１３】
また、本発明のデータ計測装置において、前記第１収納部は、前記二次電池が載置される底板を備え、前記底板は、複数種類の前記センサに対応するセンサ用孔部を有していることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、筐体を構成する第１収納部は底板を有しており、底板には、センサを固定するセンサ用孔部が設けられている。センサ用孔部は、複数のセンサに対応し、目的に応じてセンサを容易に交換することができる。
【００１５】
また、本発明のデータ計測装置において、前記第２収納部の上面側は、透明な樹脂系材料からなる蓋部で密閉されていることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、筐体を構成する第２収納部の上面を覆う蓋部は樹脂系材料で作られているため、太陽光パネルを保護しつつ、装置を軽量化することができる。また、蓋部が透明な板であるため、太陽光パネルの発電効率を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】海洋データ計測システムの概要を説明する図。
【図２】本発明の実施形態に係る海洋データ計測装置を説明する図。
【図３】図２の海洋データ計測装置のIII−III断面図。
【図４】海洋データ計測装置の設置方法を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下では、図面を参照しながら、本発明のデータ計測装置の実施形態について説明する。
【００１９】
まず、図１を参照して、本発明のデータ計測装置を含む海洋データ計測システム１の概要を説明する。海洋データ計測システム１は、自立して水温、塩分濃度等の周辺環境の多様なデータ（以下、海洋データという）を計測可能なデータ計測装置２を備えている。
【００２０】
データ計測装置２は、海洋（河川や湖沼でもよい）の生簀や定置網に係留して設置されている。データ計測装置２は、水温、塩分濃度の他にも、波の強さや日照強度等を計測する各種センサを内部に備えており、定期的に海洋データの計測を行うことができる。
【００２１】
さらに、データ計測装置２は通信用のアンテナを有し、第３世代移動通信システム（いわゆる、３Ｇ通信回線）により、計測した海洋データを、ネットワークＮＷを通じてクラウドサーバＳＶのデータベースＤＢにアップロードする。
【００２２】
データベースＤＢに格納された海洋データは、クラウドサーバＳＶにネットワーク接続された情報閲覧用コンピュータＰＣのウェブ管理用画面に表示され、海洋データはリアルタイムで更新される。また、遠隔地にいる複数のユーザは、所有する携帯端末ＭＣ１，ＭＣ２からクラウドサーバＳＶにアクセスして、最新の海洋データを取得、確認することができる。
【００２３】
ここでのサーバは、クラウドサーバに限られない。データ計測装置２が接続されたローカルＬＡＮ内のサーバを通じて、所定のデータベースに海洋データをアップロードする方式であってもよい。
【００２４】
また、データ計測装置２は、レスポンスにより次回以降のアクションを回答する仕組みであり、遠隔地からデータ計測装置２に対して再起動を実行したり、計測時間間隔を変更したりすることができる。
【００２５】
次に、図２、図３を参照して、データ計測装置２の詳細を説明する。
【００２６】
図２は、データ計測装置２の斜視図を示している。データ計測装置２は、主に、センサやバッテリーが内蔵された円筒型の筐体４と、筐体４の上方に配設された太陽光パネル６と、筐体４を密閉する透明な上蓋８とで構成されている。
【００２７】
筐体４は、設置時に下方となる下円筒部４ａ（本発明の「第１収納部」に相当）と、上方となる上円筒部４ｂ（本発明の「第２収納部」に相当）とで構成されている。下円筒部４ａは、直径（内径）が２５０ｍｍ、高さが３５０ｍｍの中空円筒であり、上円筒部４ｂは、直径（内径）は３９５ｍｍ、高さが６０ｍｍの中空円筒である。また、上円筒部４ｂの最上部には、上蓋８を載置するフランジ部４ｃがあり、上円筒部４ｂよりも３０ｍｍ外側に突出している。
【００２８】
筐体４は塩化ビニルの容器（塩ビ管）であり、下円筒部４ａと上円筒部４ｂの両者の中心軸を一致させて、溶接により製造される。筐体４は、下円筒部４ａでも直径２００ｍｍを超えるサイズであり、厚みもあるため、強度が高く、軽量で製造コストを抑えることができる。なお、筐体４は、四角形や六角形等、多角柱であってもよく、下円筒部４ａ、上円筒部４ｂの直径や高さは適宜変更可能である。
【００２９】
データ計測装置２は、高さが４１０ｍｍ、全ての部品を搭載した重量が約２０Ｋｇであるが、海洋に設置すると水平方向のバランスが取れた状態で浮揚し、下円筒部４ａが海水の中に位置する吃水部となる（図４参照）。データ計測装置２は、側方から見たときＴ字型となるため、海洋上で安定して浮揚する。
【００３０】
また、筐体４の下円筒部４ａ外周には、係留ロープを接続するための円盤状のロープ用フランジ部４ｇ（直径３６８ｍｍ）が取り付けられている。さらに、ロープ用フランジ部４ｇには、合計４つのロープ通し穴４ｇ１〜４ｇ４（直径２５ｍｍ、本発明の「貫通孔」に相当）が設けられている。ロープ用フランジ部４ｇは、下円筒部４ａの外周サイズに合わせてサイズの変更が可能であり、ロープ通し穴の数や配置もデータ計測装置２の設置場所等に応じて適宜変更可能である。
【００３１】
上蓋８は軽量なアクリル素材で形成されており、直径が４８０ｍｍ、厚みが５ｍｍである。上蓋８は、筐体４のフランジ部４ｃにボルトでねじ止めされ、内部の太陽光パネル６、スイッチ１３、照度センサ１８、後述する筐体４内のバッテリー９、メインボード１０等が浸水しないように密閉される。
【００３２】
海水が上蓋８の上面で乾燥すると塩分被膜が生成され、上蓋８の透明度が低下し、それに伴い太陽光パネル６の発電効率が低下することがある。しかし、上蓋８は海水面に比較的近い位置にあるため、塩分被膜は海水により洗い流される。これにより、太陽光パネル６の発電効率を高く維持することができる。
【００３３】
図３は、図２のデータ計測装置２のIII-III断面を示している。図示するように、筐体４の下円筒部４ａには底板４ｄが取り付けられ、底板４ｄの上面側にバッテリー９（本発明の「二次電池」に相当）が設置されている。バッテリー９は起電力１２Ｖ、２０Ａｈの鉛蓄電池であり、太陽光パネル６から送られた電力を蓄積し、後述するメインボード１０及び充放電コントローラ１１に電力を供給する。
【００３４】
バッテリー９は、充電することにより再生可能な二次電池であればよく、例えば、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等で代用することができる。
【００３５】
制御基板であるメインボード１０には、各種センサからの計測情報（海洋データ）が入力される。センサは１以上あればよいが、本発明のデータ計測装置２は、導電率センサ１４、水温センサ１５、水中水温センサ１６、加速度センサ１７及び照度センサ１８を備えている。また、データ計測装置２は、水質、電波強度等を測定するセンサを備えていてもよく、必要なセンサを追加、交換可能な構造となっている。
【００３６】
図示するように、導電率センサ１４、水温センサ１５及び水中水温センサ１６は、筐体４の底板４ｄに設けられた開口部４ｄ１〜４ｄ３（本発明の「センサ用孔部」に相当）にそれぞれ挿入されている。導電率センサ１４や水温センサ１５は海水に直接接触する必要があるため、開口部４ｄ１〜４ｄ３は貫通した孔部である。
【００３７】
データ計測装置２を着水させたとき、底板４ｄの下側には空気が溜まりやすい。着水時にこの部分に空気が溜まらないようにするため、下円筒部４ａの底板４ｄより下方には開口４ａ’（直径３ｍｍ）が空けられている。底板４ｄの下側は海水で満たされており、導電率センサ１４は、海水の塩分濃度、電気伝導率、海水比重及び蒸発残留物を検出することができる。
【００３８】
また、水温センサ１５は海面の水温を検出することができ、水中水温センサ１６は水中（海面から１０ｍ下方）の水温を検出することができる。後者は水温センサケーブル１６ａを用いるが、底板４ｄ下方のケーブル通し盤４ｅに水温センサケーブル１６ａを通す開口４ｅ’（直径３０ｍｍ）が空けられている。このため、水温センサケーブル１６ａを降ろして、海面より下方の地点の水温を計測可能となっている。なお、ケーブル通し盤４ｅは、底板４ｄの直径ラインに沿って取り付けられた幅５０ｍｍの板材である。
【００３９】
底板４ｄに設けられた開口部４ｄ１〜４ｄ３は、複数種類のセンサに対応する最小限の数の孔部であることが好ましい。また、複数種類のセンサが取り付けられるように、予めサイズの異なる孔部を複数設けておいてもよい。
【００４０】
メインボード１０には、３Ｇ回線モジュール１２（本発明の「通信部」に相当）が設けられている。３Ｇ回線モジュール１２は、クラウドサーバＳＶに海洋データを送信する他、クラウドサーバＳＶから時刻情報を取得する。また、３Ｇ回線モジュール１２の通信用アンテナ１２ａは、上蓋８の内側に取り付けられている。通信用アンテナ１２ａを外部（例えば、上蓋８の上面）に設置した場合、破損や腐食のおそれがあるが、上蓋８の内側に取り付けることで、通信用アンテナ１２ａを長期間使用することができる。
【００４１】
また、メインボード１０には、加速度センサ１７が設けられている。加速度センサ１７は、海水の振動、すなわち、波の強さを計測するのに用いられる。なお、メインボード１０は、計測のタイミング以外はディープスリープ状態に切替わり、省電力化を図れるようになっている。
【００４２】
太陽光パネル６は、筐体４の上円筒部４ｂに取り付けられた仕切板４ｆ上に載置されている。太陽光パネル６は充放電コントローラ１１と接続され、電力の充電及び放電が制御される。照度センサ１８は、太陽光パネル６に隣接した位置に取り付けられ、日照強度を計測する。
【００４３】
充放電コントローラ１１は、太陽光パネル６用の充電及び放電を制御する制御部であり、バッテリー９が最大電圧になると、太陽光パネル６とバッテリー９の回路を自動的に切り離して過充電を防止する。また、充放電コントローラ１１は、太陽光パネル６とバッテリー９側の電圧を常時比較して、太陽光パネル６側の電圧が低くなった場合には回路を切断して、バッテリー９が無駄な電力を消費（放電）するのを防止する。なお、充放電コントローラ１１を含むデータ計測装置２のスイッチ１３は、仕切板４ｆ上に配設されている。
【００４４】
最後に、図４を参照して、データ計測装置２の海洋上での設置方法について説明する。
【００４５】
図示するように、データ計測装置２は、筐体４の上円筒部４ｂの下面より下方が吃水部となっている。データ計測装置２は自立浮揚するが、水平のバランスを調整するため、バッテリー９の側方の空間に土嚢１９を入れてもよい。
【００４６】
海洋上のアンカーブイＶからは、海底方向に向けてアンカーロープＲ２が垂下し、アンカーロープＲ２の最下端にアンカーＷが取り付けられている。アンカーブイＶは、アンカーＷの重量により位置がほぼ固定される。また、ロープＲ３は、隣接するアンカーブイＶ’と互いに接続するためのロープである。
【００４７】
図示するように、アンカーロープＲ２の上方（アンカーブイＶ側）に係留ロープＲ１が巻き付けられ、係留ロープＲ１の他端がデータ計測装置２のロープ用フランジ部４ｇのロープ通し穴に括り付けられる。また、データ計測装置２は、アンカーブイＶ’から係留ロープＲ１’により係留される。このため、データ計測装置２は、波によって流されることがなく、常にその地点における海洋データを計測することができる。
【００４８】
上記説明は、本発明の実施形態の一部であり、これ以外にも種々な実施形態が考えられる。実施形態において示した数値等は例示に過ぎず、適宜変更してもよい。以上では、第３世代移動通信システム（３Ｇ通信回線）による無線通信を例に説明したが、これに限られるものではない。例えば、第４世代移動通信システム（４Ｇ通信回線）やＬＴＥ（Long Term Evolution）回線等で本発明を実施することもできる。
【００４９】
データ計測装置２は、基本的に海洋上、河川、湖沼に設置するが、陸上に設置して、日照や気温を計測することができる。また、水田に設置して、水温や水質を計測するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１…海洋データ計測システム、２…海洋データ計測装置、４…筐体、４ａ…下円筒部、４ａ’…開口、４ｂ…上円筒部、４ｃ…フランジ部、４ｄ…底板、４ｄ１〜４ｄ３…開口部、４ｅ…ケーブル通し盤、４ｅ’…開口、４ｆ…仕切板、４ｇ…ロープ用フランジ部、４ｇ１〜４ｇ４…ロープ通し穴、６…太陽光パネル、８…上蓋、９…バッテリー、１０…メインボード、１１…充放電コントローラ、１２…３Ｇ回線モジュール、１２ａ…通信用アンテナ、１３…スイッチ、１４…導電率センサ、１５…水温センサ、１６…水中水温センサ、１６ａ…水温センサケーブル、１７…加速度センサ、１８…照度センサ、１９…土嚢。
【図１】
2020082975.tif 000003
【図２】
2020082975.tif 000004
【図３】
2020082975.tif 000005
【図４】
2020082975.tif 000006