(57)【要約】【課題】電源装置の容量を小さくし得る計測用浮体の作動管理システムを提供する。【解決手段】海洋環境用の各種センサ２３、演算制御装置２４などの計測用機器および少なくとも計測データを電波を介して陸上の基地局に送信し得る無線通信装置２５並びにこれら各構成機器に電源を供給するための電源装置２８が設けられたブイ２２の作動管理システムであって、電源装置２８から各構成機器に供給する電源のオン・オフを自動的に行うための作動制御部２４ａおよび電源分配制御器２９からなる電源管理手段を具備するとともに、この電源分配制御器２９に、電源のオン・オフを所定のタイムスケジュールに沿って行わせるタイマー２９ａを設けたものである。【選択図】　　　図３
2004028840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測用機器および少なくともこの計測用機器に電源を供給するための電源装置が設けられた計測用浮体であって、
上記電源装置から計測用機器に供給する電源のオン・オフを自動的に行う電源管理手段を具備したことを特徴とする計測用浮体。
【請求項２】
電源管理手段に、電源のオン・オフを所定のタイムスケジュールに沿って行わせる時限スイッチを設けたことを特徴とする請求項１に記載の計測用浮体。
【請求項３】
計測用機器および少なくとも計測データを電波を介して陸上の基地局に送信し得る通信装置並びにこれら各構成機器に電源を供給するための電源装置が設けられた計測用浮体の作動管理システムであって、
上記電源装置から各構成機器に供給する電源のオン・オフを自動的に行う電源管理手段を具備するとともに、
この電源管理手段に、電源のオン・オフを所定のタイムスケジュールに沿って行わせる時限スイッチを設けたことを特徴とする計測用浮体の作動管理システム。
【請求項４】
タイムスケジュールを、電波を介して基地局から変更し得るように構成したことを特徴とする請求項３に記載の計測用浮体の作動管理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海象、気象などの海洋環境を計測するための計測用浮体およびその作動管理システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
浮体を用いて海洋の計測を行うものとしては、波浪計測装置、津波計測装置などがあるが、波浪・津波の他、気温、水温、水圧などの様々な海洋環境についても計測が行われており、これらの計測装置に使用されるセンサ類としては、例えばＧＰＳ受信機、海象・気象観測機器等があり、具体的には、水温計、水圧計、深度測定器などが知られている。
【０００３】
これらの計測装置においては、海面に浮遊するブイ（計測用浮体）に少なくとも計測データを陸上の基地局に送るための無線通信装置が設けられており、当然に、これら各構成機器を作動させる電源装置も設けられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ブイに計測用機器および電源装置を搭載する場合、メンテナンス性を考慮すると、電源装置の容量を大きくする必要が生じ、コスト高につながるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、電源装置の容量を小さくし得る計測用浮体およびその作動管理システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の計測用浮体は、計測用機器および少なくともこの計測用機器に電源を供給するための電源装置が設けられた計測用浮体であって、上記電源装置から計測用機器に供給する電源のオン・オフを自動的に行う電源管理手段を具備したものであり、
また上記電源管理手段に、電源のオン・オフを所定のタイムスケジュールに沿って行わせる時限スイッチを設けたものである。
【０００７】
さらに、本発明の計測用浮体の作動管理システムは、計測用機器および少なくとも計測データを電波を介して陸上の基地局に送信し得る通信装置並びにこれら各構成機器に電源を供給するための電源装置が設けられた計測用浮体の作動管理システムであって、上記電源装置から各構成機器に供給する電源のオン・オフを自動的に行う電源管理手段を具備するとともに、この電源管理手段に、電源のオン・オフを所定のタイムスケジュールに沿って行わせる時限スイッチを設けたものであり、
また上記タイムスケジュールを、電波を介して基地局から変更し得るように構成したものである。
【０００８】
上記計測用浮体およびその作動管理システムの構成によると、少なくとも計測用機器に供給する電源を、例えばタイムスケジュールに沿って、自動的にオン・オフする電源管理手段を設けたので、少なくとも計測用機器における消費電力を節約することができ、したがって電源装置の容量を小さくすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る計測用浮体およびその作動管理システムについて、図１〜図４に基づき説明する。
【００１０】
この計測用浮体およびその作動管理システムは、海洋環境計測システムを用いられるものである。なお、この海洋環境計測システムにおける計測対象は、特に限定されるものでもなく、海象、気象、海中における温度、圧力、速度などの各種状態である。
【００１１】
ところで、この海洋環境計測システムは、図１に示すように、所定海面上に浮遊されて当該海域での海洋環境を計測するための計測装置１と、この計測装置１にて得られた計測データを受け取り海洋環境の監視を行うための基地局２とから構成されており、またこの基地局２と計測装置１との間でのデータおよび制御信号等の遣り取りは、地上波などの電波を用いた無線通信および／または人工衛星からの電波を用いた衛星通信にて行われる。
【００１２】
上記基地局２は、図２に示すように、無停電電源装置１１に接続されたコンピュータ装置１２と、このコンピュータ装置１２に接続された無線通信装置（送信機と受信機とからなる）１３と、低軌道周回衛星を用いた衛星通信回線の地球局（または、管理局）との間でディジタル通信回線を用いてデータ通信を行うためのデジタル通信装置１４とから構成されている。
【００１３】
上記計測装置１には、図３に示すように、例えば海底に配置されたアンカーなどの係留部材２１に係留されるとともに海面に浮遊されて海洋環境を検出するための各種センサ２３を備えたブイ（計測用浮体）２２と、このブイ２２に設けられて各種センサ２３からの計測データを蓄積するとともに各種の構成機器の作動管理を行う演算制御装置（コンピュータ装置が用いられる）２４と、同じくブイ２２に設けられて基地局２との間で無線通信を行うための無線通信装置（送信機２５ａおよび受信機２５ｂからなる）２５と、同じくブイ２２に設けられて衛星通信を行うための衛星通信装置（送信機および受信機からなる）２６と、これら両通信装置２５，２６と上記演算制御装置２４との間に配置されて一方の通信装置を使用し得るように選択的に切り替える通信切替器２７と、上記演算制御装置２４などの電源を必要とする各構成機器に電源を供給するための電源装置（バッテリ）２８と、この電源装置２８と各構成機器との間に設けられて当該各構成機器への電源の供給および停止を行う電源分配制御器２９と、上記電源装置２８に、過充電等を防止する充電制御器３０を介して電気を供給する太陽電池パネル（ソーラパネルともいう）３１および小型の風力発電機３２が具備されている。勿論、上記通信切替器２７、電源装置２８、電源分配制御器２９、充電制御器３０、太陽電池パネル３１および風力発電機３２は、ブイ２２に設けられており、また、図示しないが、これら各構成機器の他、標識灯なども設けられている。なお、上記風力発電機３２の替わりに、波力発電機を用いることもできる。
【００１４】
次に、本発明の作動管理システムに該当する構成について説明する。
この作動管理システムは、演算制御装置２４における作動制御部２４ａと、無線通信装置２５、衛星通信装置２６、無線切替器２７、および電源装置２８からの電源を、当該電源を必要とする各構成機器に分配するとともに電源の供給および停止を行う電源分配制御器２９とから構成されている。
【００１５】
そして、上記作動制御部２４ａには、各種センサ２３、無線通信装置２５、衛星通信装置２６などの計測および計測データ伝送に際して必要となる各構成機器を所定時間ごとに作動させるためのタイムスケジュールが具備されている。
【００１６】
このタイムスケジュールは、例えば海洋環境を間欠的に計測する標準計測モードと、連続的に計測する連続計測モードとが設けられており、標準計測モードでは、例えば１０分間計測した後、２０分間計測を停止するもので、連続計測モードでは、当然に、連続して計測が行われる。
【００１７】
さらに、この作動管理システムには、基地局２からのコマンド（制御または指令信号である）に基づき、各構成機器のタイムスケジュールを変更し得る機能が具備されている。具体的には、作動制御部２４ａにその変更機能（変更用プログラム）が組み込まれており、基地局２からのコマンドに対応するために、例えば無線通信装置２５の受信機２５ｂが、１０分間隔で５分間作動するように、電源分配制御器２９により電源の供給が制御されている。すなわち、電源分配制御器２９には、タイムスケジュールを実行するためのタイマー（時限スイッチ）２９ａが具備されている。なお、演算制御装置２４の作動制御部２４ａおよび電源分配制御器２９により電源管理手段が構成されている。
【００１８】
次に、上記作動管理システムに係る動作について説明する。
海洋環境として、ブイ２２に設けられたより各種センサ２３、例えば水温計により水温を計測する場合、電源分配制御器２９に設けられたタイマー２９ａにより、所定の構成機器に電源が供給されて計測が行われる。
【００１９】
図４に示すタイムスケジュールの標準計測モードに設定されている場合、水温の検出が１０分間行われ、この１０分間で検出された水温データがデータ格納部４１に蓄積される。
【００２０】
そして、この水温データは、やはり、タイムスケジュールにしたがって無線通信装置２５を介して、基地局２に送られる。なお、水温データすなわち計測データの送信スケジュールについては、図４に示していないが、例えば水温データを検出した後の数分後に、データ圧縮等により伝送効率が高められて送信が行われる。
【００２１】
また、計測モードを変更する場合、ブイ２２側のコマンド待ち時間に合わせて、基地局２から切替用のコマンドを送信することにより行われる。
さらに、基地局２からのコマンドにより、タイムスケジュールの内容、すなわち計測時間および計測間隔についても自由に変更することができる。
【００２２】
また、ブイ２２には、ソーラパネル３１および風力発電機３２が設けられており、充電制御器３０を介して、気象条件に応じて発電された電力が電源装置２８に供給されて充電が行われている。
【００２３】
なお、基地局２側からのコマンドによる操作等が行われた後は、例えば自動的に電源がオフにされるようにしている。勿論、コマンドによる操作等が行われた場合でも、一定時間、電源をオン状態にしておくこともできる。
【００２４】
さらに、上記演算制御装置２４に、下記のような機能を具備させてもよい。
すなわち、電源電圧の計測手段を電源装置２８の出力端子に接続するとともに、その計測結果を演算制御装置２４に取り込むようにしてもよい。この場合、自ら、所定の電圧、例えば動作が不安定になる電圧の手前に達することで限界状態が近いことを認識し、洋上の場合の浮体としての最優先の機能、例えば灯火を維持できるように他の電力消費機器への電源供給を停止することができる。但し、これは灯火専用の電源が設けられていない場合である。また、上記電源装置２８の電圧の計測結果を基地局２へ送信することにより、基地局２側でも電源管理を行うことができる。また、所定の電圧を警戒レベルとして複数定めておき、そのレベルごとに電源の供給を停止させる機器を定めておき、電源装置２８の延命を図るようにしてもよい。
【００２５】
また、連続計測の時間制限手段を設けて、スケジュールの作成ミス等があった場合の対処として、所定の時間連続計測が行われると、強制的に計測を終了するようにしてもよい。そして、この計測の終了後、基本的には、基地局２からのコマンド待ち状態にしておき、電源装置２８が限界状態にある場合には、一旦、無線通信装置２５への電源供給も停止し、電源装置２８と接続された発電手段により、電源電圧が回復してからコマンド受信待ち状態に復帰させるようにしてもよい。この計測時間制限による強制的な計測終了後、それまでの計測データを基地局２へ送信する際に、時間制限による強制終了を示すメッセージを含めて送信してもよい。基地局２側では、上記メッセージを受信するか、スケジュールどおり計測データ等浮体からの情報を受信できない場合に、上記強制的な計測終了があったことを認識し得る。
【００２６】
このように、海洋環境の計測動作および計測データの基地局２への送信動作を、所定のタイムスケジュールに沿って（従って）電源のオン・オフを行うようにしたので、構成機器すなわち計測用機器における消費電力を節約することができ、したがって電源装置の容量を小さくすることができ、延いては製造コストの低減化につながる。
【００２７】
より具体的に言えば、基地局から計測などのタイムスケジュールを変更し得るため、例えば水温計を備える場合であって、通常は、連続計測時間を５分、休止時間を１時間といったように電源を節約して断続的に計測を行いつつ、例えば近くで海底火山が爆発した場合など、水温上昇を連続的に監視したい場合には、基地局から連続計測の時間の比率を休止時間よりも長くしたタイムスケジュールを送信することにより、緊急事態には柔軟に対処することができる。また、波浪計測が可能なセンサを搭載している場合で且つ南半球やアメリカ大陸などの遠隔地での大地震の影響を調べる場合には、水温を計測する場合と同様に、連続計測の時間の比率を上げるか、または休止時間をゼロとなし、普段は、消費電力を抑えつつ適度な間隔で計測を行い、必要なときに、連続して必要なだけデータを収集することができる。
【００２８】
ところで、上記実施の形態においては、タイマー２９ａを電源分配制御器２９側に具備させたが、例えば作動制御部２４ａ側に具備させてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明の計測用浮体およびその作動管理システムの構成によると、少なくとも計測用機器に供給する電源を、例えばタイムスケジュールに沿って、自動的にオン・オフする電源管理手段を設けたので、少なくとも計測用機器における消費電力を節約することができ、したがって電源装置の容量を小さくすることができ、延いては製造コストの低減化につながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る作動管理システムを用いた海洋環境計測システムの概略全体構成を示す鳥瞰図である。
【図２】同海洋環境計測システムの概略全体構成を示すブロック図である。
【図３】同海洋環境計測システムの概略構成を示すブロック図である。
【図４】同海洋環境計測システムにおける計測運用タイムテーブルを示す図である。
【符号の説明】
１　　　計測装置
２　　　基地局
２１　　　係留部材
２２　　　ブイ
２３　　　各種センサ
２４　　　演算制御装置
２４ａ　　作動制御部
２５　　　無線通信装置
２６　　　衛星通信装置
２７　　　通信切替器
２８　　　電源装置
２９　　　電源分配制御器
２９ａ　　タイマー
３０　　　充電制御器
３１　　　太陽電池パネル
３２　　　風力発電機
【図１】
2004028840.tif 000003
【図２】
2004028840.tif 000004
【図３】
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【図４】
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