JP6951615B2 - Sea state information measurement buoy and sea state information measurement device - Google Patents

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Description

本発明は、海況情報測定ブイ及び海況情報測定装置に関する。 The present invention relates to a sea state information measuring buoy and a sea state information measuring device.

本発明は、海況情報、すなわち、波高(波の高さ)、波向(波の向き)、流向、流速を測定する海況情報測定装置である。例えば波高測定装置として従来から超音波式、水圧式などが知られている。超音波式及び水圧式は、計測可能な水深が制限される問題がある。また、高価なセンサを搭載しているので、装置全体が高価額となる問題があった。 The present invention is a sea state information measuring device that measures sea state information, that is, wave height (wave height), wave direction (wave direction), flow direction, and flow velocity. For example, ultrasonic type, hydraulic type and the like have been conventionally known as wave height measuring devices. The ultrasonic type and the hydraulic type have a problem that the measurable water depth is limited. Further, since an expensive sensor is mounted, there is a problem that the entire device becomes expensive.

これらの問題を解決するものとして、GPS(Global Positioning System)衛星からの電波 を受信する受信機をブイに搭載して、ブイの三次元位置を測定することによって、波高を測定する波高測定装置が提案されている(特許文献1参照)。この波高測定装置は、GPSアンテナ、GPS受信機、データ記録装置、データ処理装置及び送信機を備えており、GPSシステムによって観測され且つブイが浮遊する現地の波高及び流向流速を計算済みの算出データが、受信機を備える基地局に送信される。データ処理装置は、波高及び流向流速を計算するため、位置データに対する処理を行うことによって、精度を向上することができるようにされている。 To solve these problems, a wave height measuring device that measures the wave height by mounting a receiver that receives radio waves from GPS (Global Positioning System) satellites on the buoy and measuring the three-dimensional position of the buoy It has been proposed (see Patent Document 1). This wave height measuring device is equipped with a GPS antenna, a GPS receiver, a data recording device, a data processing device and a transmitter, and is a calculated data in which the wave height and flow direction flow velocity at the site where the buoy floats are calculated and observed by the GPS system. Is transmitted to a base station equipped with a receiver. Since the data processing device calculates the wave height and the flow direction flow velocity, the accuracy can be improved by processing the position data.

また、特許文献2には、波浪計測用海上プラットホームとして利用できるブイとして、円筒ブイなどの弛緩係留式表面ブイと、引き込み係留式スパーブイなど緊張係留型スパーブイとがあることが記載されている。特許文献2は、緊張係留型スパーブイの改良に関するものである。特許文献2では、スパーブイの上部に搭載したGPS式の運動計測センサでスパーブイ上部の動揺による運動変位を3次元位置データとして時系列に計測し、時系列で得られた3次元位置データから波高の近似値をテーブルルックアップによる補間計算方法で求めることが記載されている。すなわち、特許文献2の波高波向及び流向流速の計測は、使用するブイの形状・大きさ等に依存する動揺特性、すなわち加速度や姿勢変化等の運動特性を考慮して、波高波向及び流向流速を算出するものであった。 Further, Patent Document 2 describes that as a buoy that can be used as a marine platform for wave measurement, there are a relaxation mooring type surface buoy such as a cylindrical buoy and a tension mooring type spar buoy such as a retracting mooring type spar buoy. Patent Document 2 relates to an improvement of a tension mooring type spar buoy. In Patent Document 2, a GPS-type motion measurement sensor mounted on the upper part of the spar buoy measures the motion displacement due to the shaking of the upper part of the spar buoy in time series as three-dimensional position data, and the wave height is calculated from the three-dimensional position data obtained in the time series. It is described that the approximate value is obtained by the interpolation calculation method by table lookup. That is, in the measurement of the wave height wave direction and the flow velocity flow velocity of Patent Document 2, the wave height wave direction and the flow direction are taken into consideration in consideration of the sway characteristics depending on the shape and size of the buoy used, that is, the motion characteristics such as acceleration and attitude change. The flow velocity was calculated.

特開2003−302221号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-30221 特開2007−327853号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-327853

特許文献1に記載の波高測定装置は、測定された三次元位置から波高を求めるためのデータ処理装置をブイに搭載するもので、測定程度を高くするためには、複雑なデータ処理を行う必要があった。その結果、測定装置のコストが上昇するおそれがあった。また、特定の構成のブイによって波高測定を行う必要があり、例えば既存の船を利用して波高測定を行うことは難しかった。 The wave height measuring device described in Patent Document 1 is equipped with a data processing device for obtaining the wave height from the measured three-dimensional position on the buoy, and it is necessary to perform complicated data processing in order to increase the measurement degree. was there. As a result, the cost of the measuring device may increase. In addition, it is necessary to measure the wave height with a buoy having a specific configuration, and it is difficult to measure the wave height using an existing ship, for example.

特許文献2に記載されているように、緊張係留型スパーブイの場合には、ブイの揺れが小さいことを利用してブイ本体の吃水付近の水面変化をブイに固定した水位計で計測し、そのデータを波高に換算する方式をとっている。さらに、運動計測方法としてGPS式の運動計測センサにより3次元情報を取得する方式も記載されている。本発明は、弛緩係留式表面ブイに関するものであり、引用文献2の対象とする緊張係留型スパーブイとは相違している。弛緩係留式表面ブイの場合には、ブイが波面に追従するものとみなしてその上下運動を計測し、そのデータを波高値に換算する方式である。特許文献2に記載のものも特許文献1と同様に、特定の構成のブイによって波高測定を行う必要があり、例えば既存の船を利用して波高測定を行うことは難しかった。 As described in Patent Document 2, in the case of a tension mooring type super buoy, the water level change near the draft of the buoy body is measured by a water level gauge fixed to the buoy by utilizing the small shaking of the buoy. The method is to convert the data to wave height. Further, as a motion measurement method, a method of acquiring three-dimensional information by a GPS-type motion measurement sensor is also described. The present invention relates to a relaxation mooring type surface buoy, and is different from the tension mooring type super buoy which is the subject of Cited Document 2. In the case of a relaxation mooring type surface buoy, it is a method in which the buoy is regarded as following the wave surface, its vertical motion is measured, and the data is converted into a crest value. Similar to Patent Document 1, it is necessary to measure the wave height of the one described in Patent Document 2 by using a buoy having a specific configuration, and it is difficult to measure the wave height using an existing ship, for example.

したがって、本発明の目的は、ブイが波面に追従して上下動する構成において、簡単な構成でローコストであって、ブイに限らず、既存の船などの浮体を測定装置として利用することが可能な海況情報測定ブイ及び海況情報測定装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is that in a configuration in which a buoy moves up and down following a wave surface, it is possible to use a floating body such as an existing ship as a measuring device, not limited to the buoy, with a simple configuration and low cost. To provide a sea state information measuring buoy and a sea state information measuring device.

本発明は、面上に浮かぶ構造とされ、他の浮体とほぼ同様の海況の影響を受ける状態で使用され、他の浮体を海況情報測定装置として使用可能とする用途を有する海況情報測定ブイであって、
アンテナ及びGNSS受信機と、
GNSS受信機により得られた3次元位置情報及び予め機械学習によって求められている海況情報推定モデルとから海況情報を計算する処理装置と、
処理装置により求められた海況情報を送信する通信装置とが搭載され、
海況情報推定モデルは、海況情報測定ブイとほぼ同一形状のブイを浮かべると共に、ブイが受ける海況情報を測定する海況情報測定器を設け、
ブイのGNSS受信機が受信した3次元位置情報及び海況情報測定器により測定された測定海況情報をコンピュータに供給し、3次元位置情報及び測定海況情報を訓練データとして機械学習を行うことによって求められたものである海況情報測定ブイである。
The present invention is a structure floating on the sea surface, is used in a state affected by almost the same sea conditions and other floating body, sea state information measuring buoys have application to enable other floating body as Oceanographic information measurement device And
With the antenna and GNSS receiver,
A processing device that calculates sea state information from the three-dimensional position information obtained by the GNSS receiver and the sea state information estimation model previously obtained by machine learning.
It is equipped with a communication device that transmits the sea state information required by the processing device.
The sea state information estimation model floats a buoy that has almost the same shape as the sea state information measurement buoy, and is equipped with a sea state information measuring device that measures the sea state information received by the buoy.
Obtained by supplying the 3D position information received by the buoy's GNSS receiver and the measured sea state information measured by the sea state information measuring device to the computer, and performing machine learning using the 3D position information and the measured sea state information as training data. It is a sea state information measurement buoy.

本発明によれば、波高、流速などの海況情報をGNSS受信機によって受信された3次元位置情報を使用するのみで、取得することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本明細書中に記載されたいずれかの効果であっても良い。 According to the present invention, sea state information such as wave height and flow velocity can be acquired only by using the three-dimensional position information received by the GNSS receiver. The effects described here are not necessarily limited, and may be any of the effects described in the present specification.

図1は、本発明の一実施形態の機械学習時の構成の概略を示す略線図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a configuration at the time of machine learning according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の一実施形態の機械学習時の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration at the time of machine learning according to an embodiment of the present invention. 図3は、本発明の一実施形態のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of an embodiment of the present invention. 図4は、検定用ブイの使用方法の一例の説明に使用する略線図である。FIG. 4 is a schematic diagram used for explaining an example of how to use the test buoy. 図5は、検定用ブイと共に使用される係留ブイのブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of a mooring buoy used with a test buoy. 図6は、係留ブイに関する修正波高推定モデルを求めるための構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a configuration for obtaining a modified wave height estimation model for a mooring buoy. 図7A及び図7Bは、検定用ブイの使用方法の他の例及びさらに他の例の説明に使用する略線図である。7A and 7B are schematic diagrams used to explain other examples of how to use the test buoy and still other examples. 図8は、流速測定のための機械学習時の構成の概略を示す略線図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing an outline of the configuration at the time of machine learning for measuring the flow velocity.

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において、特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. It should be noted that the embodiments described below are suitable specific examples of the present invention and are provided with various technically preferable limitations. Unless otherwise stated, it is not limited to these embodiments.

本発明の一実施形態の理解を容易とするために、本発明を利用した海況情報測定システムの概要について説明する。このシステムは、ブイのみならず、あらゆる浮体にGNSS(Global Navigation Satellite System/全地球航法衛星システム)受信機を搭載するだけで簡単に波高測定装置を実現できるものである。なお、GNSSは、GPS、GLONASS、Galileo 、準天頂衛星(QZSS)等の衛星測位システムの総称のことである。例えば最近では、準天頂衛星システム(みちびき)の運用が開始されることによって、GPSを補い、より高精度の測位が可能となりつつある。 In order to facilitate understanding of one embodiment of the present invention, an outline of a sea state information measurement system using the present invention will be described. This system can easily realize a wave height measuring device by simply mounting a GNSS (Global Navigation Satellite System) receiver on every floating body, not just a buoy. GNSS is a general term for satellite positioning systems such as GPS, GLONASS, Galileo, and Quasi-Zenith Satellite (QZSS). For example, recently, with the start of operation of the quasi-zenith satellite system (MICHIBIKI), GPS is supplemented and more accurate positioning is becoming possible.

このシステムでは、GNSS受信機と機械学習によって浮体の動揺特性から海況情報例えば波高を推定する学習モデル(波高推定モデル)を組み合わせた波高測定装置を製作する。そして、この波高測定装置から得られた動揺特性と推定波高を、教師用データの出力として、学習モデルを再構築する。すなわち、対象とするブイ、船舶例えば小型漁船の動揺特性を新たな入力データとして加え、各浮体の波高推定モデルのパラメータを調整して全ての浮体を波高計測装置として利用できるようにする。本発明は、例えばこのようなシステムにおける海況情報測定ブイ及び波高測定装置を提供するものである。 In this system, a wave height measuring device is manufactured by combining a GNSS receiver and a learning model (wave height estimation model) that estimates sea state information, for example, wave height from the shaking characteristics of a floating body by machine learning. Then, the learning model is reconstructed by using the sway characteristics and the estimated wave height obtained from this wave height measuring device as the output of the teacher data. That is, the sway characteristics of the target buoy, ship, for example, a small fishing boat are added as new input data, and the parameters of the wave height estimation model of each floating body are adjusted so that all the floating bodies can be used as the wave height measuring device. The present invention provides, for example, a sea state information measuring buoy and a wave height measuring device in such a system.

最初に図1を参照して波高推定モデルの作成について説明する。図1において、1がブイを示す。ブイ1は、海面SF上(又は湖沼上或いは河川上)に浮かぶ構造とされており、風の影響を受けにくいドーム状の機器収納部と、その周囲に設けられたリング状の浮輪を有する。より具体的には、ブイ1は、海面すれすれに浮かぶ小型(70cm程度)かつ円盤状で海面上の動きに追随しやすい等方性を有する形状となっている。これにより、従来のスパーブイ等の筒状のブイよりもブイ本体に対する風や流れの影響が極めて少なく、海面の変動とほぼ同期した挙動を示す。この特有のブイ構造と機械学習を組み合わせることで、ブイの動揺特性を加速度や姿勢から解析する従来手法とは異なる、海面変動、言い換えれば3次元位置情報の変動パターンだけから推定することが可能となる。すなわち、機械学習による推定モデル生成の際に、波浪特有の海面変動特性を学習させて、3次元の位置情報の変動パターンだけから波高や流向流速を推定することが可能となる。 First, the creation of the wave height estimation model will be described with reference to FIG. In FIG. 1, 1 indicates a buoy. The buoy 1 has a structure that floats on the sea surface SF (or on a lake or a river), and has a dome-shaped device storage portion that is not easily affected by wind and a ring-shaped floating ring provided around the dome-shaped device storage portion. More specifically, the buoy 1 has a small size (about 70 cm) that floats on the surface of the sea, a disk shape, and an isotropic shape that easily follows the movement on the surface of the sea. As a result, the influence of wind and flow on the buoy body is extremely small compared to the conventional cylindrical buoy such as a super buoy, and the behavior is almost synchronized with the fluctuation of the sea level. By combining this unique buoy structure and machine learning, it is possible to estimate sea level fluctuations, in other words, fluctuation patterns of three-dimensional position information, which are different from the conventional method of analyzing the buoy's sway characteristics from acceleration and attitude. Become. That is, when the estimation model is generated by machine learning, it is possible to learn the sea level fluctuation characteristics peculiar to waves and estimate the wave height and the flow velocity from only the fluctuation pattern of the three-dimensional position information.

図示しないが、海底のシンカー等にブイ1が係留されている。ブイ1は、アンテナ2を有し、衛星からの電波をアンテナ2によって受信するGNSS受信機3が設けられている。GNSS受信機3は、また、予め位置が分かっている電子基準点で衛星からの電波を受信することにより求められた誤差補正情報もアンテナ2が受信する。誤差補正情報は、5Hz〜10Hzの頻度で受信される。その結果、測位の精度が高精度なものとなる。GNSS受信機3によって、ブイ1(アンテナ2)の3次元位置情報P1が得られる。3次元位置情報は、(X:経度、Y:緯度、Z:海抜又は標高)で表される。 Although not shown, the buoy 1 is moored in a sinker or the like on the seabed. The buoy 1 has an antenna 2 and is provided with a GNSS receiver 3 that receives radio waves from the satellite by the antenna 2. The GNSS receiver 3 also receives the error correction information obtained by receiving the radio wave from the satellite at the electronic reference point whose position is known in advance by the antenna 2. The error correction information is received at a frequency of 5 Hz to 10 Hz. As a result, the positioning accuracy becomes high. The GNSS receiver 3 obtains the three-dimensional position information P1 of the buoy 1 (antenna 2). The three-dimensional position information is represented by (X: longitude, Y: latitude, Z: above sea level or altitude).

GNSS受信機3からの3次元位置情報P1が無線通信部4に供給される。無線通信部4は、アンテナ5を有し、インターネット上のウエブサイト又は地上のセンターと無線通信を行なう。例えば携帯電話網を利用した通信がなされる。衛星電話網を利用して通信を行なってもよい。さらに、ブイ1には、海底に敷設された波高計8から波高データを受信するためのインターフェース6が設けられている。GNSS受信機3、無線通信部4及びインターフェース6に対して電源を供給する電源部7がブイ1に設けられている。電源部7は、定期的(例えば1時間毎)にバッテリーからの電力供給を行なうように制御される。また、波高計算のために必要な波数例えば100個の波に相当する振幅(3次元位置情報)を収集したら、各部への電源をOFFとするように制御される。電源部7は、例えば二次電池と太陽発電装置によって構成されている。 The three-dimensional position information P1 from the GNSS receiver 3 is supplied to the wireless communication unit 4. The wireless communication unit 4 has an antenna 5 and performs wireless communication with a website on the Internet or a center on the ground. For example, communication is performed using a mobile phone network. Communication may be performed using a satellite telephone network. Further, the buoy 1 is provided with an interface 6 for receiving wave height data from a wave height meter 8 laid on the seabed. The buoy 1 is provided with a power supply unit 7 that supplies power to the GNSS receiver 3, the wireless communication unit 4, and the interface 6. The power supply unit 7 is controlled to supply power from the battery on a regular basis (for example, every hour). Further, when the wave number required for the wave height calculation, for example, the amplitude (three-dimensional position information) corresponding to 100 waves is collected, the power to each part is controlled to be turned off. The power supply unit 7 is composed of, for example, a secondary battery and a solar power generation device.

波高計8は、例えば水圧変化を検出することによってブイ1が受ける波高を測定するものである。水圧変化を検出する方式以外に超音波を使用する波高計なども使用できる。波高計8は、敷設可能な水深が規定されている。波高計8の測定波高データR1が有線又は無線によってインターフェース6を介して無線通信部4に供給される。或いはメモリカード等の記録媒体を介して測定波高データR1は収集される。無線通信部4は、3次元位置情報及び波高データを送信する。なお、GNSS受信機3が受信した3次元位置情報に対してノイズ除去等の処理を行なうようにしてもよい。 The wave height meter 8 measures the wave height received by the buoy 1 by detecting, for example, a change in water pressure. In addition to the method of detecting changes in water pressure, a wave height meter that uses ultrasonic waves can also be used. The wave height meter 8 defines the water depth that can be laid. The measured wave height data R1 of the wave height meter 8 is supplied to the wireless communication unit 4 via the interface 6 by wire or wirelessly. Alternatively, the measured peak height data R1 is collected via a recording medium such as a memory card. The wireless communication unit 4 transmits three-dimensional position information and wave height data. The three-dimensional position information received by the GNSS receiver 3 may be subjected to processing such as noise removal.

通信部4から送信された電波が図2に示すように、アンテナ11によって受信され、無線通信部12に供給される。無線通信部12によって受信処理がなされ、3次元位置情報P1及び測定波高データR1が受信部12から取り出され、解析用コンピュータ13に供給される。解析用コンピュータ13は、3次元位置情報P1及び測定波高データR1を訓練データとして教師ありの機械学習を行い、3次元位置情報P1と波高の関係を表す波高推定モデルM1を求める。波高推定モデルM1は、アルゴリズム、関数である。 As shown in FIG. 2, the radio wave transmitted from the communication unit 4 is received by the antenna 11 and supplied to the wireless communication unit 12. Reception processing is performed by the wireless communication unit 12, and the three-dimensional position information P1 and the measured peak height data R1 are taken out from the reception unit 12 and supplied to the analysis computer 13. The analysis computer 13 performs machine learning with a teacher using the three-dimensional position information P1 and the measured wave height data R1 as training data, and obtains a wave height estimation model M1 representing the relationship between the three-dimensional position information P1 and the wave height. The wave height estimation model M1 is an algorithm and a function.

例えば推定モデル(ニューラルネットワーク)の入力として3次元情報を与え、出力として波高(推定)を得る。推定した波高が正解データ(海底設置の波高計8で実測した波高)に近づくよう繰り返し計算やパラメータ調整を行い(これが機械学習)波高値を推定する。この機械学習により、3次元位置情報から海面の変動パターンを学習するとともに、ノイズ等の異常値を区別して自動的に除去して正確な波高値を推定するようになされる。 For example, three-dimensional information is given as an input of an estimation model (neural network), and a wave height (estimation) is obtained as an output. Repeated calculations and parameter adjustments are performed so that the estimated wave height approaches the correct answer data (wave height measured by the wave height meter 8 installed on the seafloor) (this is machine learning), and the wave height value is estimated. By this machine learning, the fluctuation pattern of the sea surface is learned from the three-dimensional position information, and abnormal values such as noise are discriminated and automatically removed to estimate an accurate peak value.

このように求められた波高推定モデルM1を使用して、図3に示すように、海況情報測定ブイ(以下、検定用ブイと称する)21を構成する。検定用ブイ21は、上述したブイ1と同様の形状を有し、アンテナ22、GNSS受信機23、無線通信部24、アンテナ25、コンピュータ26及び電源部27を備えている。電源部7は、定期的(例えば1時間毎)にバッテリーからの電力供給を行なうように制御される。また、波高計算のために必要な標本データを収集したら、各部への電源をOFFとするように制御される。電源部7は、例えば二次電池と太陽発電装置によって構成されている。GNSS受信機23は、衛星からの電波及び誤差補正情報を受信して3次元位置情報P1を出力する。コンピュータ26には、ソフトウェアとして波高推定モデルM1がインストールされている。 Using the wave height estimation model M1 thus obtained, a sea state information measurement buoy (hereinafter referred to as a test buoy) 21 is configured as shown in FIG. The verification buoy 21 has the same shape as the buoy 1 described above, and includes an antenna 22, a GNSS receiver 23, a wireless communication unit 24, an antenna 25, a computer 26, and a power supply unit 27. The power supply unit 7 is controlled to supply power from the battery on a regular basis (for example, every hour). Further, when the sample data necessary for the wave height calculation is collected, the power to each part is controlled to be turned off. The power supply unit 7 is composed of, for example, a secondary battery and a solar power generation device. The GNSS receiver 23 receives radio waves from satellites and error correction information, and outputs three-dimensional position information P1. The wave height estimation model M1 is installed as software on the computer 26.

検定用ブイ21において、GNSS受信機23によって取得された3次元位置情報P1が無線通信部24及びコンピュータ26に供給される。コンピュータ26が波高推定モデルM1を使用して波高データR1を求め、求められた波高データR1を無線通信部24に供給する。無線通信部24は、3次元位置情報P1及び波高データR1をインターネットの所定のウエブサイト又は地上センターに送信する。 In the verification buoy 21, the three-dimensional position information P1 acquired by the GNSS receiver 23 is supplied to the wireless communication unit 24 and the computer 26. The computer 26 obtains the wave height data R1 using the wave height estimation model M1 and supplies the obtained wave height data R1 to the wireless communication unit 24. The wireless communication unit 24 transmits the three-dimensional position information P1 and the wave height data R1 to a predetermined website or ground center on the Internet.

図4を参照して検定用ブイ21を使用した海況情報測定装置について説明する。例えば検定用ブイ21と対象浮体としての係留ブイ31が近距離で共通のブイ41に対して係留されている。ブイ41は、海底のシンカー42とケーブル43を介して繋がれている。したがって、検定用ブイ21及び係留ブイ31は、互いの距離が比較的小さいので、両者がほぼ同一の海況に浮かんでおり、ほぼ同じ波などの海況の影響を受けている。なお、ブイ41を設けずに、ケーブル43に対して係留ブイ31を繋げてもよい。 A sea state information measuring device using the verification buoy 21 will be described with reference to FIG. For example, the test buoy 21 and the mooring buoy 31 as the target buoy are moored to the common buoy 41 at a short distance. The buoy 41 is connected to the sinker 42 on the seabed via a cable 43. Therefore, since the distance between the test buoy 21 and the mooring buoy 31 is relatively small, they are floating in almost the same sea state and are affected by the same sea state such as waves. The mooring buoy 31 may be connected to the cable 43 without providing the buoy 41.

係留ブイ31は、図5に示すように、アンテナ32、GNSS受信機33、無線通信ブイ34、アンテナ35及び電源部37を備えている。これらの構成要素は、検定用ブイ21と同様である。GNSS受信機33は、衛星からの電波を受信して処理することによって検定用ブイ31自身の3次元位置情報P2を出力する。この3次元位置情報P2が無線通信部34及びアンテナ35によってウエブサイト又は地上のセンターへ送信される。 As shown in FIG. 5, the mooring buoy 31 includes an antenna 32, a GNSS receiver 33, a wireless communication buoy 34, an antenna 35, and a power supply unit 37. These components are the same as those of the test buoy 21. The GNSS receiver 33 outputs the three-dimensional position information P2 of the verification buoy 31 itself by receiving and processing the radio wave from the satellite. The three-dimensional position information P2 is transmitted to the website or the center on the ground by the wireless communication unit 34 and the antenna 35.

検定用ブイ21からの3次元位置情報P1及び波高データR1と、係留ブイ31からの3次元位置情報P2を含む電波が図6に示すような受信側のアンテナ51によって受信され、無線通信部52からこれらのデータが受信サーバ53に供給される。受信サーバ53に対して解析用コンピュータ54が接続されている。 The radio wave including the three-dimensional position information P1 and the wave height data R1 from the verification buoy 21 and the three-dimensional position information P2 from the mooring buoy 31 is received by the antenna 51 on the receiving side as shown in FIG. These data are supplied to the receiving server 53. The analysis computer 54 is connected to the receiving server 53.

解析用コンピュータ54の解析によって係留ブイ31のGNSS受信機33によって得られた3次元位置情報P2から波高を求めるための修正波高推定モデルM2が作成される。修正波高推定モデルM2は、検定用ブイ21の3次元位置情報と波高の関係と、異なった大きさ、形状、重量の係留ブイ31の3次元位置情報と波高の関係とが一致していないために、波高推定モデルM1のパラメータを修正したものである。 A modified wave height estimation model M2 for obtaining the wave height from the three-dimensional position information P2 obtained by the GNSS receiver 33 of the mooring buoy 31 by the analysis of the analysis computer 54 is created. In the modified wave height estimation model M2, the relationship between the three-dimensional position information of the test buoy 21 and the wave height does not match the relationship between the three-dimensional position information of the mooring buoy 31 of different sizes, shapes, and weights and the wave height. The parameters of the wave height estimation model M1 are modified.

そして、係留ブイに対してこの修正波高推定モデルM2を搭載することによってその係留ブイが波高計としての機能を持つことになる。求められた波高データが無線通信によってウエブサイト(クラウドサーバー)又は地上のセンターに送信され、リアルタイムで係留ブイが存在している海域の波高情報が得られる。 Then, by mounting this modified wave height estimation model M2 on the mooring buoy, the mooring buoy has a function as a wave height meter. The obtained wave height data is transmitted to the website (cloud server) or the center on the ground by wireless communication, and the wave height information of the sea area where the mooring buoy exists can be obtained in real time.

予め設定されているユーザー例えば漁業関係者がグラフ等に加工された形態の波高情報をパーソナルコンピュータ、携帯端末(例えばスマートフォン)等によって知ることができる。なお、各係留ブイが3次元位置情報のみを送信するようにし、ウエブサイト(クラウドサーバー)又は地上のセンターが各係留ブイからの3次元位置情報を受信し、修正波高推定モデルM2を使用して各係留ブイの位置における波高を測定するようにしてもよい。 A preset user, for example, a fisherman can know the wave height information in a form processed into a graph or the like by a personal computer, a mobile terminal (for example, a smartphone) or the like. In addition, each mooring buoy transmits only 3D position information, the website (cloud server) or the center on the ground receives the 3D position information from each mooring buoy, and the corrected wave height estimation model M2 is used. The wave height at the position of each mooring buoy may be measured.

係留ブイに限らず、図7Aに示すように、漂流ブイ61と検定用ブイ21をケーブルなどで連結し、漂流ブイ61に対応した修正波高推定モデルを得るようにしてもよい。修正波高推定モデルを一旦得ることができれば、多数の漂流ブイに修正波高推定モデルを搭載することによって、又は多数の漂流ブイからの3次元位置情報を受信するウエブサイト(クラウドサーバー)又は地上のセンターにおいて修正波高推定モデルを使用することによって、各漂流ブイの位置における波高をリアルタイムで測定することができる。 Not limited to the mooring buoy, as shown in FIG. 7A, the drifting buoy 61 and the verification buoy 21 may be connected by a cable or the like to obtain a corrected wave height estimation model corresponding to the drifting buoy 61. Once a modified crest height estimation model is available, a website (cloud server) or ground center that receives 3D position information from a large number of drifting buoys by mounting the modified crest height estimation model on a large number of drifting buoys. By using the modified wave height estimation model in, the wave height at the position of each drifting buoy can be measured in real time.

さらに、図7Bに示すように、GNSS受信機72を積んだ漁船等の比較的小型の船舶71に対して検定用ブイ21を繋げてもよい。この場合では、船舶71に対応した修正波高推定モデルを得ることができる。上述した係留ブイ、漂流ブイの場合と同様に、船舶にGNSS受信機を積むことによって、その船舶を波高測定装置としての役割を持たすことができる。 Further, as shown in FIG. 7B, the verification buoy 21 may be connected to a relatively small vessel 71 such as a fishing vessel loaded with the GNSS receiver 72. In this case, a modified wave height estimation model corresponding to the ship 71 can be obtained. Similar to the case of the mooring buoy and the drifting buoy described above, by loading the GNSS receiver on the ship, the ship can have a role as a wave height measuring device.

波高の測定について説明したが、波高と同様に、機械学習によって流向流速推定モデルを求め、対象浮体に応じてパラメータを修正した修正流向流速推定モデルを求めることによって、波高と同時に流向流速も同時に計測することができる。 Although the measurement of wave height has been explained, the flow velocity estimation model is obtained by machine learning, and the modified flow velocity estimation model with the parameters modified according to the target floating body is obtained, so that the flow velocity is measured at the same time as the wave height. can do.

さらに、機械学習時に図8に示す構成を使用することによってより正確に流向流速を測定することができる。係留ブイ81が海底のシンカー88とケーブル89で繋がれている。係留ブイ81には、アンテナ82、GNSS受信機83、無線通信部84、アンテナ85、電源部86及びロードセル87が備えられている。ロードセル87以外の構成は、図1と同様であり、GNSS受信機83によって係留ブイ81の3次元位置情報が得られ、この3次元位置情報とロードセル87により測定された張力データが無線通信部84によって送信される。 Further, the flow velocity can be measured more accurately by using the configuration shown in FIG. 8 during machine learning. The mooring buoy 81 is connected to the sinker 88 on the seabed by a cable 89. The mooring buoy 81 is provided with an antenna 82, a GNSS receiver 83, a wireless communication unit 84, an antenna 85, a power supply unit 86, and a load cell 87. The configuration other than the load cell 87 is the same as that in FIG. 1. The GNSS receiver 83 obtains the three-dimensional position information of the mooring buoy 81, and the three-dimensional position information and the tension data measured by the load cell 87 are the wireless communication unit 84. Sent by.

ロードセル87は、係留ブイ81とケーブル89のつなぎ目付近に設けられて、ケーブル89にかかる張力を測定する。この張力は、流れの強弱を反映したものであり、張力から流速を推定するようになされる。このようにして張力(流速)と3次元位置情報からなる訓練データが得られ、この訓練データを使用して機械学習がなされる。 The load cell 87 is provided near the joint between the mooring buoy 81 and the cable 89, and measures the tension applied to the cable 89. This tension reflects the strength of the flow, and the flow velocity is estimated from the tension. In this way, training data consisting of tension (flow velocity) and three-dimensional position information is obtained, and machine learning is performed using this training data.

以上、本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、無流時(潮止まり)の位置を中心(基準点)として、ブイの漂流位置から流向を推定するようにしてもよい。また、本発明により得られた波高情報を使用して船舶の動揺補正を行なうことができ、正確な水深の測定が可能となる。上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。 Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible. For example, the flow direction may be estimated from the drifting position of the buoy with the position when there is no flow (tide stop) as the center (reference point). In addition, the wave height information obtained by the present invention can be used to correct the sway of the ship, and accurate water depth measurement becomes possible. The configurations, methods, processes, shapes, materials, numerical values, etc. mentioned in the above-described embodiments are merely examples, and different configurations, methods, processes, shapes, materials, numerical values, etc. may be used as necessary. ..

1・・・ブイ、3・・・GNSS受信機、4・・・無線通信部、8・・・波高計、
13・・・解析用コンピュータ、21・・・検定用ブイ、31・・・係留ブイ、
P1,P2・・・3次元位置情報、R1・・・波高データ、M1・・・波高推定モデル、
M2・・・修正波高推定モデル
1 ... buoy, 3 ... GNSS receiver, 4 ... wireless communication unit, 8 ... wave height meter,
13 ... Analysis computer, 21 ... Certification buoy, 31 ... Mooring buoy,
P1, P2 ... 3D position information, R1 ... wave height data, M1 ... wave height estimation model,
M2 ・ ・ ・ Corrected wave height estimation model

Claims (1)

面上に浮かぶ構造とされ、他の浮体とほぼ同様の海況の影響を受ける状態で使用され、他の浮体を海況情報測定装置として使用可能とする用途を有する海況情報測定ブイであって、
アンテナ及びGNSS受信機と、
前記GNSS受信機により得られた3次元位置情報及び予め機械学習によって求められている海況情報推定モデルとから海況情報を計算する処理装置と、
前記処理装置により求められた海況情報を送信する通信装置とが搭載され、
前記海況情報推定モデルは、前記海況情報測定ブイとほぼ同一形状のブイを浮かべると共に、前記ブイが受ける海況情報を測定する海況情報測定器を設け、
前記ブイのGNSS受信機が受信した3次元位置情報及び前記海況情報測定器により測定された測定海況情報をコンピュータに供給し、3次元位置情報及び測定海況情報を訓練データとして機械学習を行うことによって求められたものである
海況情報測定ブイ。
Is a structure floating on the sea surface, is used in a state affected by almost the same sea conditions and other floating body, a sea condition information measuring buoys have application to enable other floating body as Oceanographic information measuring device,
With the antenna and GNSS receiver,
A processing device that calculates sea state information from the three-dimensional position information obtained by the GNSS receiver and the sea state information estimation model previously obtained by machine learning.
It is equipped with a communication device that transmits the sea state information obtained by the processing device.
The sea state information estimation model floats a buoy having almost the same shape as the sea state information measurement buoy, and is provided with a sea state information measuring device for measuring the sea state information received by the buoy.
By supplying the three-dimensional position information received by the GNSS receiver of the buoy and the measured sea condition information measured by the sea condition information measuring device to a computer, and performing machine learning using the three-dimensional position information and the measured sea condition information as training data. The required sea condition information measurement buoy.
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