(57)【要約】【課題】柔軟に水中に無線接続ポイントを設ける。【解決手段】水中無線接続サービス提供装置は、一部に漏洩孔を有するシールドケーブルと、水中に敷設されたシールドケーブルの少なくとも漏洩孔の周囲を覆う防水シースとを備える。防水シースとシールドケーブルとの間には空気層がある。漏洩孔や、空気層は、通信可能範囲に応じて設けられる。無線機器を通信可能範囲の防水シースに接触させる又は近づけるか、柔軟性を有する防水シースに接触させて押し込むことにより、無線機器は通信が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部に漏洩孔を有するシールドケーブルと、
水中に敷設された前記シールドケーブルの少なくとも前記漏洩孔の周囲を覆う防水隔壁とを備え、
前記防水隔壁と前記シールドケーブルとの間には空気層がある、
水中無線接続サービス提供装置。
【請求項２】
前記漏洩孔は、通信可能範囲に応じて設けられる、
請求項１に記載の水中無線接続サービス提供装置。
【請求項３】
前記空気層は、通信可能範囲に応じて設けられる、
請求項１又は請求項２に記載の水中無線接続サービス提供装置。
【請求項４】
前記防水隔壁は、柔軟性を有する、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の水中無線接続サービス提供装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中無線接続サービス提供装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中では、無線が減衰するために一般の無線通信は困難である（例えば、非特許文献１、２参照）。特に、水中では、汎用のＭＨｚ、ＧＨｚ帯機器を使用ことはできない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】「平成16年度  水中音響通信の高度化による海洋産業の発展と新事業創出等効果に関する調査研究報告書」、社団法人  日本機械工業連合会、社団法人  海洋産業研究会、日機連16高度化−15、平成17年3月
【非特許文献２】藤井  直道、佐藤  弘康、陳  強、石井  望、高橋  応明、「海中の電波の伝搬損失の測定」、東北大学電気通信研究所工学研究会、伝送工学研究会資料、Vol.2016、No.586-2、2016年12月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水中で無線通信を行うために、機器同士を無線伝送用のケーブルで接続中継するなどの各種技術が提案されている。これらの従来技術では、吸盤磁石等で貼り付けた伝送ケーブルを使って中継接続するなど、機器同士を接続ケーブルにより固定で繋ぐ。そのため、機器を自在に配置すること、機器同士の組み合わせを変更すること、無線接続ポイントを変えて移動しながら使うことなどは困難である。そこで、水中に任意の数の無線接続ポートを簡易に敷設し、自在に接続できる汎用の無線サービスシステムが求められている。
【０００５】
上記事情に鑑み、本発明は、柔軟に水中に無線接続ポイントを設けることができる水中無線接続サービス提供装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、一部に漏洩孔を有するシールドケーブルと、水中に敷設された前記シールドケーブルの少なくとも前記漏洩孔の周囲を覆う防水隔壁とを備え、前記防水隔壁と前記シールドケーブルとの間には空気層がある、水中無線接続サービス提供装置である。
【０００７】
本発明の一態様は、上述の水中無線接続サービス提供装置であって、前記漏洩孔は、通信可能範囲に応じて設けられる。
【０００８】
本発明の一態様は、上述の水中無線接続サービス提供装置であって、前記空気層は、通信可能範囲に応じて設けられる。
【０００９】
本発明の一態様は、上述の水中無線接続サービス提供装置であって、前記防水隔壁は、柔軟性を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、柔軟に水中に無線接続ポイントを設けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による水中無線接続サービス提供装置１の構成例を示す図である。
【図２】同実施形態による防水ハウジング３の断面図である。
【図３】同実施形態による防水ハウジング３の断面図である。
【図４】同実施形態による通信可能範囲を限定したケーブル２の例を示す図である。
【図５】同実施形態による非通信範囲のケーブル２の断面を示す図である。
【図６】同実施形態による非通信範囲のケーブル２の断面を示す図である。
【図７】同実施形態による防水シース３１の例を示す図である。
【図８】同実施形態による水中無線接続サービス提供装置１の設置例を示す図である。
【図９】同実施形態による水中無線接続サービス提供装置１の設置例を示す図である。
【図１０】同実施形態による水中無線接続サービス提供装置１０の構成を示す図である。
【図１１】同実施形態による水中無線接続サービス提供装置１１の構成を示す図である。
【図１２】同実施形態による水中無線接続サービス提供装置１２の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態による水中無線接続サービス提供装置１の構成例を示す図である。水中無線接続サービス提供装置１は、電磁波を伝送するケーブル２を防水隔壁で覆った構成である。ケーブル２は、例えば、同軸ケーブルである。図中の符号Ｗは水を示す。ケーブル２の両端は陸上に敷設され、ケーブル２の両端を除く部分は水中に敷設される。ケーブル２は、無線中継機能を有している。ケーブル２は、漏洩無線（同軸）ケーブル２１（以下、「漏洩ケーブル２１」と記載）と、シールドケーブル２２とを任意につないで構成される。漏洩ケーブル２１は、シールドケーブル２２のシールド部分の一部に漏洩孔を設け、無線が漏れるようにしたものである。漏洩ケーブル２１の周辺部分を防水隔壁により覆うことで、防水ハウジング３が形成される。無線基地局４は、陸上に敷設されたケーブル２と接続されている。無線基地局４は、ケーブル２を介してマイクロ波等の電磁波を送受信し、無線機器５と通信する。また、無線基地局４は、陸上の無線端末と無線により通信する。
【００１３】
防水ハウジング３の防水隔壁を形成している防水シースに、防水機能を有する無線機器５を接触させる（タッチする）又は近づけることにより、無線機器５は無線通信が可能となる。無線通信には、例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）や、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣ（Near field communication）などの規格を利用可能であるが、任意の規格の無線通信を行ってもよい。防水機能がない無線機器５の場合、防水ポーチなどに入れた無線機器５を防水シースに接触させる。例えば、スマートホンを電波を遮断しない材質の防水ポーチに収納することで、スマートホンで撮影した映像や画像などのデータを無線で漏洩ケーブル２１に送信することができる。また、無線機器５としてＮＦＣ  ＩＣ（Integrated Circuit）タグ等を用いることもできる。また、防水ハウジング３の防水区間内に無線機器５を収納することでも、無線機器５は無線通信が可能となる。
【００１４】
上記のように、水中無線接続サービス提供装置１は、無線基地局４を陸上に設置し、水中にケーブル２と防水ハウジング３を敷設した構成である。水中で無線機器５が漏洩ケーブル２１と無線通信を行って制御信号を受信することにより、無線機器５を制御したり、無線機器５からケーブル２と接続される陸上の無線基地局４へ各種データを送信したりすることが可能となる。
【００１５】
図２及び図３は、防水ハウジング３の断面図である。図２は、長手方向と垂直の断面を、図３は、長手方向の断面を示している。漏洩ケーブル２１の中心には、絶縁体２１２に覆われた中心導体２１１があり、絶縁体２１２をさらに外部導体２１３が覆っている。外部導体２１３は、例えば、所定間隔のスリットなどの漏洩孔２１４を有する。漏洩ケーブル２１は、この漏洩孔２１４をアンテナとして無線通信する。漏洩ケーブル２１は外径の大きな防水被覆である防水シース３１で覆われ、漏洩ケーブル２１と防水シース３１との間には空気層３０がある。このように、水中無線接続サービス提供装置１は、漏洩ケーブル２１を防水隔壁と内部空気層で覆った水中配線を有する。空気層３０には大気の他、窒素、炭酸ガス、ヘリウム、アルゴン、酸素等、電波の吸収の少ない気体を広く用いることができる。空気層３０の圧力は限定されないが、水圧によって空気層が収縮しない圧で充填しても良い。また空気層３０は単純な空間（空隙）だけでなく、ウレタンフォームや発泡スチロール等のフォーム材やスポンジ等に代表される高分子の多孔構造の中に気体が包含されていても良い。
【００１６】
上述したように、水中無線接続サービス提供装置１のケーブル２は水中に敷設される。漏洩ケーブル２１からの漏洩電波は、水層・防水隔壁で反射するため、防水シース３１内の空気層３０に閉じ込められた状態となり、空気層３０内のゲインが上昇する。この空気層３０内の無線領域に無線機器５を近づけるか、柔軟性のある防水シース３１に無線機器５を押し込むように密着（接触）させて無線機器５を内部漏洩点に接近させることにより無線通信が開始され、水中でも安定した無線接続を構築できる。防水ポーチ６に入れられた無線機器５を防水シース３１に近づけてもよい。なお、漏洩ケーブル２１と防水シース３１の間に空気の層がない場合は、漏洩電波の大部分は防水シース３１の外側にある水層に吸収され急速に減衰するため、電波は無線機器５に効率良く伝搬されない。図２、３では無線機器５を防水シース３１の外部に置いているが、無線機器５を防水シース３１と漏洩ケーブル２１との間の空気層３０内に設置しても良い。
【００１７】
水中無線接続サービス提供装置１では、ケーブル２の任意の漏洩箇所である水中無線スポット又は水中無線エリアに無線機器を接触又は接近させることで、水中で効率的な無線通信網を構築可能である。なお、漏洩範囲を限定することで、ケーブル中を伝搬する電磁波の減衰を軽減し、遠距離まで伝送することも可能である。
【００１８】
電波の伝搬には、漏洩孔２１４が設けられた漏洩ケーブル２１、及び、漏洩ケーブル２１と防水シース３１との間の空気の層が必要である。これらを利用して、通信可能範囲を限定することができる。
【００１９】
図４は、ケーブル２の限定された一部に漏洩孔２１４を設けることで、通信可能範囲を限定する例を示す図である。防水シース３１がケーブル２の周りに空気を閉じ込めている領域であり、かつ、ケーブル２に漏洩孔２１４がある部位が無線通信可能範囲となる。防水の無線機器５又は防水ポーチ６に入れた無線機器５をこの無線通信可能範囲の防水シース３１に近づけるか密着させることにより、無線通信が可能である。通信可能範囲の長手方向に垂直な断面は、図２に示すようになっている。
【００２０】
図５及び図６は、非通信範囲のケーブル２の断面を示す図である。図５は、漏洩孔が設けられていないことによる非通信範囲である。図６は、ケーブル２と防水シース３１の間に空気の層を設けないことによる非通信範囲である。漏洩ケーブルと防水シースの間に空気の層がないと、電波が伝搬しない。また、同図では、ケーブル２に漏洩孔も設けられていない。
【００２１】
図７は、ケーブル２全体を覆う防水シース３１の例を示す図である。上記では、図１等に示すように防水シース３１が水中の漏洩ケーブル２１の部分だけを覆っているが、図７に示すように、防水シース３１がケーブル２全体を覆ってもよく、防水シース３１がケーブル２の浸水部分だけを覆ってもよい。なお、ケーブル２の末端は、水と空気が漏れない構造とする。
【００２２】
図８及び図９は、水中無線接続サービス提供装置１の設置例を示す図である。図８及び図９は、防水シース３１で覆われた漏洩ケーブル２１をプールサイドの壁に縦に設置した例を示す。漏洩ケーブル２１の末端には、終端抵抗が取り付けてられている。防水シース３１で覆われた防水ハウジング３は水が入らない構造であり、防水シース３１と漏洩ケーブル２１の間には空気層３０がある。図８では、通信端末である無線機器５を、防水シース３１に近づけるか、密着させることにより、通信可能となる。
【００２３】
一方、図９ではＮＦＣデバイスやＩＣタグ等の無線機器５を使用している。これらは近距離無線通信を行う。そこで、防水隔壁である防水シース３１に柔軟な素材を用い、近距離通信デバイスである無線機器５を、防水シース３１にあてて漏洩ケーブル２１の方向に押し込む。無線機器５、防水シース３１及び漏洩ケーブル２１を密接させることで、接触通信を実施する。空気層３０内部で電波の閉じ込めにより利得が向上するため、軽い押し込みで通信が可能である。また、無線機器５を平らに押し当てる必要はなく、ランダムタッチでも無線機器５を認識可能である。
【００２４】
次に、水中無線接続サービス提供装置１の適用例を説明する。
図１０は、水中無線接続サービス提供装置１０の構成を示す図である。水中無線接続サービス提供装置１１は、水中無線接続サービス提供装置１を、水中に設置した無線機器の時刻同期及びデータ転送への適用した例である。
同図に示す水中無線接続サービス提供装置１０のケーブル２は、例えば、２５ｍプールなどに敷設される。ケーブル２は、複数の無線可能ポイントＰを有する。無線可能ポイントＰは、防水ハウジング３による通信可能範囲である。ケーブル２の無線可能ポイントＰ以外には、シールドケーブル２２を用いる。この無線可能ポイントＰに、無線通信機能付きの水中カメラ５１を設置する。水中カメラ５１に無線で制御信号を送信することにより、水中カメラ５１間の又は水中カメラ５１と陸上の機器の間の時刻同期や、複数の水中カメラ５１による同時撮影等が可能となる。また、水中カメラ５１を水中に設置したままの状態で、水中の撮影ゾーンを撮影した映像データ等を陸上へ転送することが可能となる。無線基地局４は、受信した映像データを無線によりタブレット端末などの地上の無線機器７に送信する。これにより、地上の無線機器７において、水中の撮影ゾーンの映像データを表示することが可能となる。
【００２５】
図１１は、水中無線接続サービス提供装置１１の構成を示す図である。水中無線接続サービス提供装置１２は、水中無線接続サービス提供装置１を、水泳のラップタイム管理への適用した例である。
泳者の手にＩＣタグ５２を装着する。プール内で泳者を認証し、ラップタイムを測定する無線認証可能ポイントに、ケーブル２の通信可能範囲を設ける。ケーブル２の通信可能範囲以外には、シールドケーブル２２を用いる。泳者が無線認証可能ポイントに到達すると、通信可能範囲の防水シース３１にＩＣタグ５２をタッチする又は近づけるか、防水シース３１に押し込む。これにより、ＩＣタグ５２から無線通信により読取られたＩＤが、陸上でケーブル２と接続される認証装置４１に送信される。認証装置４１は、受信したＩＤの認証を行い、ＩＤと、ＩＤの受信時刻と、認証結果とを対応付けてラップタイムデータとして記憶する。ＩＤの受信時刻は、ラップタイムを表す。なお、陸上に設置されたブースター４２により、ケーブル２を介して受信したデータを増幅してから認証装置４１に送信してもよい。認証装置４１は、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）の接続ポイント等を形成しており、生成したラップタイムデータを、タブレット端末などの地上の無線機器７に送信する。また、ケーブルの両端に認証装置４１を設け、これらの認証装置４１の間でケーブル２を介してデータを送受信してもよい。これにより、例えば複数の泳者が同一レーンを泳ぐ場合に、各泳者のラップタイムを安全に個別に管理することができる。機器の設置は容易で、時間入れ替え制の施設での運用も可能である。
【００２６】
図１２は、水中無線接続サービス提供装置１２の構成を示す図である。水中無線接続サービス提供装置１２は、水中無線接続サービス提供装置１を、位置記録へ適用した例を示す図である。
水中ウォーキングを行うプールの利用者はＲＦＩＤタグ５３を携行する。ＲＦＩＤタグ５３に代えて、ＮＦＣ  ＩＣタグを用いてもよい。プール内で利用者を認証し、利用者の位置確認を行う認証可能ポイントには、タグリーダとして使用するタッチパネル５４を設ける。認証可能ポイントは、スタート地点、中間地点、ゴール地点などである。タッチパネル５４は、ケーブル２の通信可能範囲を介して、陸上でケーブル２と接続される認証装置４４と通信する。ケーブル２の通信可能範囲は、漏洩ケーブル２１を防水シース３１で覆った部分である。ケーブル２の通信可能範囲以外には、シールドケーブル２２を用いる。
【００２７】
利用者は、水中ウォーキングのルート上の認証可能ポイントに到達すると、タッチパネル５４にＲＦＩＤタグ５３をタッチする又は近づける。これにより、タッチパネル５４は、ＲＦＩＤタグ５３から無線通信により読み取ったＩＤを認証装置４３に送信する。認証装置４３は、受信したＩＤの認証を行い、タッチパネル５４の識別情報と、ＩＤと、ＩＤの受信時刻と、認証結果とを対応付けて認証データとして記憶する。利用者は、水中で歩きながら自己位置を認証記録することができるため、簡易な安否確認、移動距離の記録を残すことができる。また、機器の設置が容易で、時間入れ替え制の施設での運用が可能である。例えば、高齢者等へ水中ウォーキングのサービスを提供する場合に適している。
【００２８】
以上説明した実施形態によれば、水中無線接続サービス提供装置は、一部に漏洩孔を有する通信用のシールドケーブルと、水中に敷設されたそのシールドケーブルの少なくとも漏洩孔の周囲を覆う防水シースなどの防水隔壁を備える。防水隔壁とシールドケーブルとの間には、空気層がある。水中無線接続サービス提供装置は、間に空気層を蓄えた防水隔壁とシールドケーブルとで形成される防水ハウジングを無線接続ポイントとし、無線機器との無線通信を行う。シールドケーブルの漏洩箇所に無線機器を接触または接近させることで、既存の無線通信の規格を用いた通信が可能となり、安価で容易に敷設可能な水中無線通信網を構築できる。
【００２９】
また、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）ターミナル、ＮＦＣ・ＩＣタグ認証機器等の無線基地局を陸上に設置する事ができるため、保守作業が容易である。
また、ケーブルの敷設のみで汎用無線機器の水中無線が使用可能なため、導入コスト、設置、撤去移動が楽であり汎用性が高い。
【００３０】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
水中の無線接続に利用可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１、１０、１１、１２…水中無線接続サービス提供装置，  ２…ケーブル，  ３…防水ハウジング，  ４…無線基地局，  ５…無線機器，  ６…防水ポーチ，  ７…無線機器，  ２１…漏洩ケーブル，  ２２…シールドケーブル，  ３０…空気層，  ３１…防水シース，  ２１１…中心導体，  ２１２…絶縁体，  ２１３…外部導体，  ２１４…漏洩孔，  ４１…認証装置，  ４２…ブースター，  ４３…認証装置，  ５１…水中カメラ，  ５２…ＩＣタグ，  ５３…ＲＦＩＤタグ，  ５４…タッチパネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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