電波利活用セミナー２０２２～5G・ローカル5Gの利活用を推進～

５Gを活用した水中ドローン遠隔操縦と海洋環境情報収集
佐世保工業高等専門学校 地域共同テクノセンター
産学官連携ｺｰﾃﾞｲﾈｰﾀｰ 特命教授 長嶋 豊
株式会社NTTドコモ 中国支社 法人営業部
ソリューション企画担当課長 中島 亮

総務省九州総合通信局、（一社)九州テレコム振興センター 主催
令和4年6月23日（木）1目次

１．佐世保高専紹介
２．水中ロボット開発と地域連携経緯
３．実証事例 １ 令和2年度 総務省ローカル５G実証事業支援
令和２年度 地域課題解決型ローカル５Ｇ等の実現に向けた開発実証 実証成果概要＜漁業＞ 海面養殖業における海中の遠隔監視（海中の可視化）等の実現

４．実証事例 2 令和3年度 総務省 WiCON2021事業事例
WiCON2021 : 総務省主催 高専ワイヤレスIoTコンテスト2021

2佐世保高専のご紹介
・昭和３７年設立（第１期校）・・・創立60周年
・第12代 校長 中島寛先生（前九州大学・教授）
・４学科 １専攻科906名

近年の特徴的な取組①情報セキュリティ人材育成事業②EDGEキャリアセンター アントレプレナーシップ,地域連携、グローバル
・WiCON2020 音で森を見える化 －羽音センシングによる害虫防除 最優秀賞
・WiCON2021 ①長崎発赤潮発生状況共有サービス 最優秀賞
②5Gを用いた水中構造物の3次元化と海洋環境情報の見える化 ローカル５Gビジネス大賞③海中音景解析による浅海域生物モニタリング
システム 自然共生推進大賞
・DCON2020 3位 、 ・DCON2022 3位
・学生ビジネスプランコンテスト等多数入賞③数理・データサイエンス・AI教育プログラム(リテラシーレベル)④半導体新設科目開設（R4.4） ～台湾TSMC進出～

3佐世保高専の地域連携施設
地域共同テクノセンター / EDGEｷｬﾘｱｾﾝﾀｰ
海洋環境実験室 （H7完成)

大型無響水槽 全国唯一の施設
10m×５ｍ×４ｍ（ＬＷＤ）
吸音材を装荷技術相談室

共同利用設備室

FE-SEM室

地域共同実験室

Blue View 図4

水中ロボット研究開発と 地域連携動画
動画

可変ベクトルプロペラROV 1500W 非接触式遠隔給電

5日宇川河口環境調査 OrangeⅠ 無線ＲＯＶ (可変ベクトルプロペラ式）
２０ｍ間隔で航行、無線操縦ROVは水面下1.5(m)を航行

動画

GPSアンテナ とプロポアンテナ は海上

ハイブリッド型
水温分布

塩分濃度分布

簡易移動型
濁度分布

6クロロフィルa分布6

実証事例 １ 令和2年度総務省ローカル５G実証事業

海面養殖業における海中の遠隔監視（海中の可視化）等の実現
実証地域 広島県江田島
周波数 ：4.8-4.9GHz帯（SA構成） 利用環境：屋外（海面）7㈱NTTドコモ中国支社支援
能美海上ロッジ（基地局）
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「水中ドローンを活用した遠隔海中状況の可視化システム」「直結状態でのネットワーク構成」「ローカル5Gでのネットワーク構成」
9BlueROV2の構成品一覧

GPSセンサーを使用した水中ドローン

BlueROV2 主要諸元
・サイズ457×338×254mm、 ・重量 約10kg
・最大速度 1m/s、 ・駆動時間 2～3時間
・最大深度 100m、 ・ビデオ解像度FHD:30fp

センサー部の構成
RS485 I/F

水温・塩分センサ：A7CT-CAD
溶存酸素DOセンサ：ARO-CAD
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ローカル５Gアンテナとキャリア５G基地局の設置状況

可搬型キャリア５G基地局装置の接続図
11制御用PC画面（映像＋センサデータ）
動画

大型無響水槽で試運転

動画
12

江田島実験動画

動画

水温塩分センサ、DOセンサ搭載
URL:令和２年度L5G開発実証成果報告書_No4_海中の状況を可視化する仕組み等の実現.pdf (go5g.go.jp)
13センサデータ例

水温センサ

溶存酸素量(DO)センサ

塩分センサ

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高専水槽でのLTE例計測されたトラフィック性能評価例
種類

動画サイズ

直結(FHD)

スループット（Mbps）

遅延（ms）

最大

最小

最小

最大

平均

1920×1080

10.92

10.22

3238

LTE(FHD)

1920×1080

13.94

7.52

105

911

161

LTE(XGA)

1024×768

16.2

3.3

109451

153

LTE(VGA)

640×4806.8

1.16110433167

広島県水産海洋技術センターでの5G例
スループット(Mbps)

遅延(ms)種類

動画サイズ

直結(FHD)

1920×1080

14.21

9.76

3219直結(HD)

1280×720

12.94

11.58

3228

遠隔5G(FHD)

1920×1080

12.86

9.79

6310678

遠隔5G(FHD)

1280×720

12.75

1061

9976

最大最小

最小

最大

平均15実証事例 １ まとめ
海面養殖業における海中の遠隔監視（海中の可視化）等の実現

１．課題実証
陸上の遠隔地から海中の状況を可視化するために、水中ドローンを操縦撮影した映像とセンサーで取得した環境データを組合せ、且つローカル５Gが持つ大容量、低遅延の技術を活かした分析システムを構築し、養殖漁場環境の分析評価を行った。

２．技術実証基地局から半径５００ｍ以内での海上におけるローカル５Ｇの通信品質を確認し、本ユースケースにおけるローカル５Ｇ整備の適用性を確認した。
更に、ローカル５Ｇとキャリア５Ｇの隣接共存環境における与干渉・被干渉による影響を測定、通信品質を満たす通信ができることを実証できた。
16実証事例 ２ 令和3年度 総務省 高専WiCON2021
ローカル5Gを用いた水中構造物の3次元化と海洋環境情報の見える化

水中陸上
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㈱大島造船所 ドックゲート周辺調査㈱大島造船所 特徴
1.ばら積み貨物船（バルクキャリア）への特化を通じた、世界一の生産性
2.国内建造船腹量 第3位
今治造船、JMUに次ぐ3.最先端技術への積極的な取り組み①日本初の完全バッテリー駆動船「E/V e-Oshima」②ウインドチャレンジャー「硬翼帆式風力推進装置」③主機掃気バイパスを利用した空気潤滑システム(気泡流による船体摩擦抵抗低減装置)を世界で初めて大型外航船
舶に実船搭載ドック寸法 535m 長さ× 80m 幅 ×13m深さ10万トンクラスを4隻並列建造、約40隻建造／年
ブロック工法、広大なストックエリア④LNG燃料船
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洋上ブイ
電波受信のための５Gルータ及びGPSアンテナ、センサ用マイコンを収容

中

５G送受信＋制御装置

外

水中の環境データ取得

5Gルーター

海中センサ GPSセンサ

5Gルーター

RasPi・バッテリー・etc

海洋センサ GPSセンサ
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海洋環境センサー
・RDO Blue 溶存酸素DOセンサ、水温センサ
Modbus I/F

PC画面への字幕表示例

20

5Gを用いたBlueROV2運用実験
大型無響水槽にて5G無線通信によるBlueROV操作の安定性を検証

動画

大型無響水槽水中ドローンを操作している様子
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大島造船所造船ドックでの検証実験
ドックゲート前

ドックゲート水中映像

動画
動画

22

大型無響水槽「排水管」画像切り出しの手法

OpenCVを用いて動画から画像を切り出す

動画データ

実行例
フレーム数指定

水中カメラの映像
実行

画像出力

30フレーム330フレーム

960フレーム23

3Dモデルの作成
水中構造物の全貌を把握することが目的
Agisoft社「Metashape Pro」

３Dモデル化

動画

水中構造物の画像
24

ドッグゲート一部分を３Dモデル化

動画

25

構造物の劣化診断の手法
劣化診断を行うために2つ手法を検討
1. opencvでの錆のマーキング
カスケード分類器を用いて判別

2. YOLO v3での錆のマーキング
アノテーションツールVOTTを用いて判別

YOLOとは画像を一度CNNに通すことでリアルタイムに物体を検出することができるアルゴリズム

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実地検証での５G通信パケットデータ推移

５G通信区間情報伝送
速度

高専内検証平均 12Mbps
ドッグゲート検証平均 5Mbps㈱大島造船所での５G通信パケットデータの推移
27センサデータの取得結果

度

水温mg/L

5Gルーター

海中センサ GPSセンサ

DO溶存酸素量28

実証事例 2 まとめ
ローカル5Gを用いた水中構造物の3次元化と海洋環境情報の見える化

・５G通信を利用した水中ドローンの遠隔制御及び、水中映像とセンサデータの同時表示を実現・取得した水中構造物の水中映像から、 ３Dモデル化や錆の一部判別を試み
今後の展望
・５Gシステムの有効性が必要な現場での社会実装を目指す(沖縄県の赤土流出によるサンゴ、モズク、海ブドウ養殖への環境変化の見える化)
・沿岸環境・磯焼け・藻場調査・ガンガゼ駆除等の地域ニーズへの対応
水中ドローン29

ご清聴ありがとうございました。
ご協力いただきました関係機関様へ感謝申し上げます。
株式会社NTTドコモ 中国支社
株式会社クラハシ
株式会社大島造船所㈱サイバー総研
総務省

佐世保工業高等専門学校 地域共同テクノセンター
nagasima@sasebo.ac.jp

長嶋 豊
090-3736-7494

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