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公開番号2024068028
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-17
出願番号2022186921
出願日2022-11-05
発明の名称遠隔水質計測方法
出願人個人
代理人
主分類C02F 1/00 20230101AFI20240510BHJP(水,廃水,下水または汚泥の処理)
要約【課題】海や湖などの広い水域における複数地点の水質調査を、陸地などの離れた場所にいながら迅速・容易に複数地点の同時調査を安定に行うことができる水質計測方法を提供すること。
【解決手段】遠隔操作により飛行できかつ水面上で離着水が可能な無人飛行体と、無人飛行体に結合・分離可能な無線計測部を含んで構成される探査機を用い、複数の前記探査機を対象水域の複数の調査地点へ移動させ、一定間隔をあけて水面に浮遊させた状態で、水温、電気伝導度、溶存酸素、濁度及びpH等のうち少なくとも1つを含む水質情報をリアルタイムで計測し、その水質情報を陸地に設置された受信端末に即時無線伝送および記録する、または探査機のどちらか一方は前記水質情報を即時受信端末に無線中継伝送する。図5は2台の無人飛行体によるメッシュ型ネットワークの例である。この無線通信と飛行制御のために、無人飛行体の上部に装着可能な防水容器が設けられる。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
遠隔操作により飛行できかつ水面上で離着水が可能な無人飛行体と、無人飛行体に結合・分離可能な無線計測部を含んで構成される探査機を用い、複数の前記探査機を陸地等から離れた複数の調査地点へ移動させ、一定間隔をあけて水面に浮遊させた状態で、水温、電気伝導度、溶存酸素、濁度及びｐＨのうち少なくとも１つを含む水質情報をリアルタイムで計測し、その複数の調査地点の水質情報を受信端末に即時無線伝送および記録することを特徴とする、水質計測方法。
続きを表示（約 420 文字）【請求項２】
一定間隔をあけて水面に浮遊させた状態で、無線伝送の中継元の探査機と無線中継伝送する探査機それぞれの計測部により前記水質情報の少なくとも１つを同時にリアルタイムで計測し、これらの水質情報を即時受信端末に無線伝送および無線中継伝送すること、および無線中継伝送する探査機を水面に浮遊させることなく一定高度に空中保持させた状態で、無線伝送の中継元の探査機の水質情報のうち少なくとも１つを受信端末に即時無線中継伝送および記録すること、および無線中継伝送が可能なネットワーク型の無線通信装置とそのシステムを用いることを特徴とする、請求項１に記載の水質計測方法。
【請求項３】
請求項１に記載の水質情報を計測するシステム、もしくは請求項２に記載の無線中継伝送のみを行う通信システムを無人飛行体に搭載するために、無人飛行体の飛行と無線通信を妨げない材質と構造を持つ防水容器を用いることを特徴とする、水質計測方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、海や湖等の広い水域における複数地点の水質調査を、陸地等の離れた場所にいながら迅速・容易で、同時かつ安定に行う水質計測方法に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、海や湖などの陸域から離れた水域の環境調査として、その対象水域における水中の各種調査、例えば、水質や水文計測等を行っているが、これらの計測は、船から計測機器を懸架させての手作業で実施することが多かった。
【０００３】
一定の規模、広さの海や湖などの水質は河川の流入や潮流・潮汐等の影響により変動するため、目的とする調査地点は、複数地点を同時かつ面的に調査することが必要である。このため、船で調査点に移動するための時間がかかり、これらの複数の調査地点での調査を、同時に調査しようとすると、複数の船や人員が必要であった。
【０００４】
このため、陸域から調査地点まですばやく移動でき、簡易で、人員を要しないシステムが望まれている。
【０００５】
一方、近年、ドローンなど遠隔操作の無人飛行体に水質センサを搭載した探査機による方法が、特許文献１と２に紹介されている。特許文献１は、様々な場所における複数箇所の水中の調査を、迅速かつ容易に行うことができる水中調査システムとその方法を紹介している。特許文献１は、ドローンなどの無人飛行体と、これに結合され水中地形情報や水質情報を計測可能な計測部と、無人飛行体に取り付けられた浮体と、を備えた水中調査システムを特徴とする。また、無人飛行体は、本体部と、本体部から放射状に延びた複数のアーム部と、各アーム部の先端に設けられた回転翼部と、を含み、浮体は、本体部側面に取り付けられている。この水中調査システムでは、無人飛行体を水面に浮遊させた状態で計測部を用いて水中地形情報や水質情報の計測を行っている。特許文献２は、特許文献１の改良型であり、無人飛行体を水面に浮遊させる浮体と、当該無人飛行体に対してその下方にて昇降可能に接続され、無人飛行体が水面に浮遊した状態で水中地形情報及び水質情報の少なくとも一方を取得することで水中を調査可能な水中調査ユニットと、を備えており、水中調査の際、水面に浮遊した無人飛行体の波風による転覆を抑制することができ、無人飛行体を空中で一定高度に空中保持させることなく水中調査を行うことができるため、無人飛行体の作動時間を可能な限り延ばしつつ安定した水中調査を行うことができることを特徴とする。
【０００６】
しかし、特許文献１および２の方法では、探査機で陸地等から離れた沿岸水中の様々な項目の調査が可能だが、特に複数地点での調査を１台の探査機で行うには移動時間がかかるという問題が想定される。また、複数地点での調査を同じ時間帯に行うためには、複数の探査機を用意し、探査機ごとに水質情報を計測する必要がある。他方、海や湖等のより広い水域の水質情報を、無線伝送機能を持った探査機により計測する場合、陸地等に設置された無線受信端末と探査機との距離が離れるほど電波が届かなくなったり、弱くなったりして調査地点の水質情報が欠損し、複数地点のリアルタイムかつ安定な水質情報が得られにくくなる、調査範囲が狭くなる等の問題が想起される。この無線通信において、日本国内では許可・承認を得ずに使用できる周波数帯（例えば、２．４ＧＨｚ帯のＩＳＭバンド）は限られている。そのため、探査機本体の飛行や付属カメラでの撮影等に用いられる周波数帯に近い電波を使用して、水質情報の計測データを高出力で無線送信した場合、電波干渉・感度抑制をもたらすノイズが探査機本体の通信システムの（ノイズに対する）妨害余裕度を超え、探査機の飛行やカメラ撮影等に影響を与える可能性がある。また、通信の即時性を確保し、水質情報の計測データの安定性評価（例えば、着水直後からセンサの計測値が安定するまでの評価）を行うためには、高周波での無線通信が必要になる。しかし、高周波での無線通信では地形や障害物等（例えば、山・樹木・建物・船舶等）による影響を受けやすくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１８－１７６９０５号公報
特開２０２１－４１８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、海や湖などの広い水域における複数地点の水質調査を、陸地などの離れた場所にいながら迅速・容易で、同時かつ安定に行うことができる水質計測方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明による水質計測方法は、遠隔操作により飛行できかつ水面上で離着水が可能な無人飛行体と、無人飛行体に結合・分離可能な無線計測部を含んで構成される探査機を用い、複数の前記探査機を陸地などの離れた場所から対象水域の複数の調査地点へ移動させ、一定間隔をあけて水面に浮遊させた状態で、水温、電気伝導度、溶存酸素、濁度及びｐＨのうち少なくとも１つを含む水質情報をリアルタイムで計測し、その複数の調査地点の計測結果を陸地等に設置された受信端末に即時無線伝送および記録することを、および無線中継伝送が可能なネットワーク型の無線通信装置とそのシステムを用いること特徴とする。
【００１０】
また、本発明による水質計測方法では、無線伝送の中継元の探査機と無線伝送の中継器を有する探査機の両方で同時かつリアルタイムに前記水質情報の少なくとも１つを計測し、その計測結果をひとつの受信端末に即時無線伝送および無線中継伝送し、計測データを可視化・集約し、比較できることを特徴とする。この通信において低出力で高周波の無線通信機器を用いた場合でも、データを中継しあうことで広域の水質調査が可能となる。また、無線伝送の中継器を有する前記探査機で無線中継伝送の機能のみを用いる場合は、水面に浮遊させることなく一定高度に空中保持させた状態で探査機を用いてもよく、あるいは水面上で離着水ができない無人飛行体に無線中継器を搭載し、水面に浮遊させることなく一定高度に空中保持させた状態の探査機を用いても良い。この無線中継伝送には、ネットワーク型の無線通信装置とそのシステムを用いることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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