海底観測システム
【課題】海底観測システムにおいて、光ファイバのセンサ部での接続を回避してセンサ筐体の構造を簡単なものとする。
【解決手段】複数個のセンサ信号を受信する端局装置と、物理現象を検知して複数個のセンサ信号を発生する複数個のセンサを内蔵する複数個のセンサ筐体（２ａ〜２ｄ）と、端局装置に対して記複数個のセンサ信号を伝送する伝送装置と、伝送装置を内蔵する中継器筐体２８と、導電材で形成され複数の線路からなる第１の通信線路（２５３ａ〜２５３ｆ）と、第１の通信線路を取り囲むように撚り巻きされている複数個の外装鉄線の間に収納され、個別センサ信号を多重化して伝送する光ファイバで形成される第２の通信線路と、を有して構成される海底ケーブルと、を備える海底観測システムである。端局装置とセンサ筐体と中継器筐体とは海底ケーブルを介して直列に接続されて構成されている。
【解決手段】複数個のセンサ信号を受信する端局装置と、物理現象を検知して複数個のセンサ信号を発生する複数個のセンサを内蔵する複数個のセンサ筐体（２ａ〜２ｄ）と、端局装置に対して記複数個のセンサ信号を伝送する伝送装置と、伝送装置を内蔵する中継器筐体２８と、導電材で形成され複数の線路からなる第１の通信線路（２５３ａ〜２５３ｆ）と、第１の通信線路を取り囲むように撚り巻きされている複数個の外装鉄線の間に収納され、個別センサ信号を多重化して伝送する光ファイバで形成される第２の通信線路と、を有して構成される海底ケーブルと、を備える海底観測システムである。端局装置とセンサ筐体と中継器筐体とは海底ケーブルを介して直列に接続されて構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海底で生じた物理現象を検知するために、海底に配置されたセンサからのセンサ信号をモニタリングする海底観測システムに関し、特にセンサからの信号送出の技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海底で生じた物理現象、例えば、海底で生じた地震による振動、水圧変化、磁気変化等、を検出して信号を地上に送出する海底観測システムを海底ケーブルに組み込む技術が近年注目されている（特許文献１、特許文献２を参照）。特許文献１、特許文献２では、海底ケーブルに組み込んだセンサからの検出信号を地上に設置される端局装置（端局）に伝送する技術が提案されている。
【０００３】
図６は、特許文献１に記載の技術である。図６を参照して特許文献１に記載の技術について説明をする（特許文献１における符号は５００番台に変更されている）。特許文献１に記載の海底観測システム５００では、海底ケーブル５２２、５２４、５２６、５２８内の各光ファイバ５３０、５３２、５３４はそれぞれ海底観測装置５０４、５０６、５０８に対応しており、同一の海底観測装置に対応する光ファイバは、対応する海底観測装置の接続箇所を除いてすべて直列に接続されている。前記接続箇所で、海底観測装置の２つのポート５１６、５１８は異なる海底ケーブルの対応する光ファイバに接続され、海底ケーブル５２２、５２８の光ファイバ５３０、５３２、５３４の端部は陸上端局装置５３６、５３８にそれぞれ接続されている。
【０００４】
図７は、特許文献２に記載の技術である。図７を参照して特許文献２に記載の技術について説明をする。特許文献２に記載の海底電力複合ケーブルにおいては、導体５３と、絶縁体５５と、鉛被５７と、ポリエチレン防食層５９からなる電力ケーブルコア６１を有している。電力ケーブルコア６１の外周には、通信用光ファイバユニット６３と外圧検知用光ファイバユニット６５が多数のプラスチック介在線６７と共に撚り合わされており、その外周には押さえ巻き６９を施した上で、鎧装用鉄線７１が撚り合わされている。このような海底ケーブル内に通信線路を収納する場合、外周に通信線路を撚り巻きする場合、いずれも複数のセンサや中継器を海底ケーブルで接続する場合は、センサ筐体や中継器筐体の引留め部で、通信線路通しを接続し、接続部を筐体内に収納していた。
【０００５】
図８は、特許文献３に記載の技術である。図８を参照して特許文献３に記載の技術について説明をする（特許文献３における符号は４００番台に変更されている）。海底光ケーブル４０２と回路ユニット４００とを接続するに際しては、引留め部４０１、アンカーディスク４０４ｄ、収納部（余長収納スペース）４０４ｃを設け、接続余長４０６を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−４０１５２号公報
【特許文献２】特開平８−１９５１３１号公報
【特許文献３】特開２００６−７８６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
通信距離を長距離化するためには通信線路に光ファイバを用いると同軸線路に比べて長い距離の通信が可能になる。しかしながら、光ファイバの接続に際しては、接続損失を低減させるためには融着接続が必要となる。そして、光ファイバの接続箇所には光ファイバの余長が必要となると共に光ファイバに曲げロスを与えないための余長収納スペースが必要になる。このために、センサ筐体や中継器筐体には通信線路の引留め部材及び通信線路の余長収納スペースが必要になる。よってセンサ筐体、中継器筐体が大型化し、重量も重くなるという問題があった。
【０００８】
本発明は上述した問題点を解決し、センサ筐体と中継器筐体とを接続する通信線路の接続を容易として、通信線路とセンサ筐体の引留め部材、及び通信線路の余長収納スペースを省略することができる技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の海底観測システムは、複数個の個別センサ信号を受信する端局装置と、物理現象を検知して前記複数個の個別センサ信号を発生する複数個のセンサと、前記センサの各々を内蔵する複数個のセンサ筐体と、前記端局装置に対して前記複数個の個別センサ信号を伝送する伝送装置と、前記伝送装置を内蔵する中継器筐体と、導電材で形成され複数の線路からなる第１の通信線路と、前記第１の通信線路及び前記センサ筐体を取り囲むように撚り巻きされている複数個の外装鉄線と、前記外装鉄線間に収納され、前記個別センサ信号を多重化して伝送する光ファイバで形成される第２の通信線路と、を有して構成される海底ケーブルと、を備える海底観測システムであって、前記端局装置と前記センサ筐体と前記中継器筐体とは前記海底ケーブルを介して直列に接続されて構成されており、前記複数個のセンサの各々と前記伝送装置とは前記第１の通信線路で接続され、前記端局装置と前記伝送装置とは前記第２の通信線路で接続されている。
【００１０】
本発明の海底観測システムでは、導電材で形成され複数の線路からなる第１の通信線路と第１の通信線路を取り囲むように撚り巻きされている複数個の外装鉄線の間に収納され、個別センサ信号を多重化して伝送する光ファイバで形成される第２の通信線路と、を有して構成される海底ケーブルを備える。そして、この海底ケーブルを介して、端局装置とセンサ筐体と中継器筐体とは、複数個のセンサの各々と伝送装置とは第１の通信線路で接続され、端局装置と伝送装置とは第２の通信線路で接続されるようにして、直列に接続されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の海底観測システムでは、導電材で形成され複数の線路からなる第１の通信線路によって、各々のセンサ筐体と伝送装置を有する中継器筐体とを接続するので、センサ筐体と中継器筐体とを接続する通信線路の接続が容易となる。又、端局から中継器まで中継する光ファイバで形成される第２の通信線路を、第１の通信線路とセンサ筐体との外周に撚り巻きして、第２の通信路のセンサ部での接続を回避してセンサ筐体の構造を簡単なものとできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】海底観測システムに用いる海底ケーブルの構成を示す図である。
【図２】センサ筐体、中継器筐体を海底ケーブルでどのように接続するかを示す概念図である。
【図３】センサ筐体と海底ケーブルとの相互の配置関係を示す概念図である。
【図４】海底観測システムの構成を示す図である。
【図５】海底観測システムにおける、センサ筐体、中継器筐体、海底ケーブルの接続を示す図である。
【図６】特許文献１に記載の技術である。
【図７】特許文献２に記載の技術である。
【図８】特許文献３に記載の技術である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
発明を実施するための形態では、センサと中継器を海底ケーブルで直列に接続して構成した海底観測システムにおいて、端局から中継器まで中継する通信線路（第２の通信線路）を、第１の通信線路とセンサ筐体との外周に撚り巻きして、センサ部での第２の通信線路の接続を回避してセンサ筐体の引留構造を簡略化、軽量化を図るものである。以下、図面を参照して、実施形態の具体例である、実施例について説明をする。
【００１４】
図１は、海底観測システムに用いる海底ケーブル２５の構成を示す図である。海底ケーブル２５は、抗張力体２５１、メタルケーブル２５２、被覆２５３、外装撚線２５６、給電線を有して構成されている。抗張力体２５１は海底ケーブル２５の心材となり、海底ケーブル２５の強度を維持する。メタルケーブル２５２（第１の通信線路）は、２心でペアとなる複数本のケーブルからなり、給電線を介して抗張力体２５１の周囲に配置されている。図１は概念図であるので、メタルケーブル２５２は１７本として記載されているが、実際には例えば、全体として、５０本の導電線を有している。
【００１５】
メタルケーブル２５２の周囲を被覆２５３が覆い、メタルケーブル２５２に対する浸水を防止するようにしている。外装撚線２５６は、複数個の外装鉄線と、この複数個の外装鉄線の間に配置されるステンレス管２５４とで形成されている。外装撚線２５６は、メタルケーブル２５２の周囲（直接には被覆２５３の周囲）に撚って巻き付けられている（図３を参照）。ステンレス管２５４の内部には光ファイバ２５５が内装（内挿）されている。
【００１６】
又、図１では、外装撚線２５６は、複数個の外装鉄線と、この複数個の外装鉄線の間に、ステンレス管２５７を配置するようにして形成されている。ステンレス管２５７の内部には光ファイバ２５８が内装（内挿）されている。後述するように、光ファイバ２５５は複数個のセンサからの信号を伝送する共通センサ信号線路として用いられており、後述するように、光ファイバ２５７は、端局装置相互で情報を伝送する情報伝送線路として用いられているが、海底観測システムとしては、光ファイバ２５５を備えれば、十分にその機能を果たすものである。又、共通センサ信号と情報信号を多重化して、光ファイバ２５５のみで、両方の信号を伝送することもできる。
【００１７】
このようにして、外装撚線２５６は、被覆２５３の周囲に撚って巻き付けられているので、外装撚線２５６の内部に凹凸を有する物体が存在しても、その凹凸に応じて変形して、一連となった外装撚線２５６によってその中の物体を覆うようにできる。
【００１８】
図２は、後述するセンサ筐体２、後述する中継器筐体２８を海底ケーブル２５でどのように接続するかを示す概念図である。外装撚線２５６は、センサ筐体２ａ、センサ筐体２ｂ、センサ筐体２ｃ、センサ筐体２ｄ、中継器筐体２８、メタルケーブル２５２ａ、メタルケーブル２５２ｂ、メタルケーブル２５２ｃ、メタルケーブル２５２ｄ、を撚り巻きしながら覆っている。
【００１９】
図３は、センサ筐体２ａと海底ケーブル２５との相互の配置関係を示す概念図である。図３は、センサ筐体２ａの付近の部分拡大図である。海底ケーブル２５の外装撚線２５６は、センサ筐体２ａとメタルケーブル２５２ａとメタルケーブル２５２ｂとを覆い撚巻きされている。図３では、概念図であるので、外装撚線２５６の本数は、実施例とは異なり９本で表され、センサ筐体２ａとメタルケーブル２５２ａとメタルケーブル２５２ｂとは記載が省略されている。
【００２０】
図４は、海底観測システムの構成を示す図である。図５は、図４に示す海底観測システムにおけるセンサ筐体、中継器筐体及び海底ケーブルの構成をより詳細に示す図である。図４、図５を参照して、海底観測システムについて説明をする。
【００２１】
図４に示す海底観測システム５１は、端局装置４１と、海底ケーブル２５と、センサ筐体２ａ〜センサ筐体２ｄと、中継器筐体２８と、を有している。海底ケーブル２５の各区間である海底ケーブル２５ａ〜海底ケーブル２５ｅの各々の断面構造は、図１に示す構造と基本的には同一とされている。しかしながら、センサ筐体２ａ〜センサ筐体２ｄ及び中継器筐体２８が配置されている部分では、外装撚線２５６は、被覆２５３ではなく、センサ筐体２ａ〜センサ筐体２ｄ及び中継器筐体２８を覆うようになされている。
【００２２】
なお、海底ケーブル２５ａ〜海底ケーブル２５ｅの各々の長さを海底ケーブル２５のシステム長と称している。センサ筐体２ａ〜センサ筐体２ｄの各々の構造は同一とされている。
【００２３】
ここで用いられる用語の意味について説明をする。海底ケーブル２５ａ、海底ケーブル２５ｂ、海底ケーブル２５ｃ、海底ケーブル２５ｄ、で示すように、添字であるａ、ｂ、ｃ、ｄを付した符号が指し示す各部分は、海底ケーブル２５の各々の区間を指し示すものとする。又、海底ケーブル２５の用語は、海底ケーブルの各区間である海底ケーブル２５ａ〜海底ケーブル２５ｅの全体で構成される海底ケーブルを指し示すととともに、海底ケーブル２５ａ〜海底ケーブル２５ｅの各々についての総称を指し示すものとする。
【００２４】
又、光ファイバ２５５は、後述する、共通センサ信号線路２５５として機能するので、同一の符号を用いて以下の説明をおこなう。メタルケーブル２５２を構成する導電材料の線路の数は、実施例では５０本である。そして、その各々は、センサ信号線路として機能するので、同一の符号を付す。センサ信号線路の全体には符号２５２を付し、以下の説明の図では、センサ信号線路のうちの２本で代表して図面に表し、センサ信号線路２５２１、センサ信号線路２５２２の符号を付して表す。又、光ファイバ２５８は情報を伝送する情報信号線路として機能するので、以下で説明する情報信号線路にも符号２５８を付して用いる。
【００２５】
又、共通センサ信号線路２５５ａ〜共通センサ信号線路２５５ｄ、センサ信号線路２５２１ａ〜センサ信号線路２５２１ｄ、センサ信号線路２５２２ａ〜センサ信号線路２５２２ｄ、及び情報信号線路２５８ａ〜情報信号線路２５８ｅについても、海底ケーブル２５に対すると同様の用語が用いられる。つまり、共通センサ信号線路２５５の用語は、共通センサ信号線路の各区間である共通センサ信号線路２５５ａ〜共通センサ信号線路２５５ｄの全体を指し示すととともに、共通センサ信号線路２５５ａ〜共通センサ信号線路２５５ｄの各々についての総称を指し示すものとする。
【００２６】
同様に、センサ信号線路２５２１の用語は、センサ信号線路の各区間であるセンサ信号線路２５２１ａ〜センサ信号線路２５２１ｄの全体を指し示すととともに、センサ信号線路２５２１ａ〜センサ信号線路２５２１ｄの各々についての総称を指し示すものとする。同様に、センサ信号線路２５２２の用語は、センサ信号線路の各区間であるセンサ信号線路２５２２ａ〜センサ信号線路２５２２ｄの全体を指し示すととともに、センサ信号線路２５２２ａ〜センサ信号線路２５２２ｄの各々についての総称を指し示すものとする。同様に、情報信号線路２５８の用語は、情報信号線路の各区間である情報信号線路２５８ａ〜情報信号線路２５８ｄの全体を指し示すととともに、情報信号線路２５８ａ〜情報信号線路２５８ｄの各々についての総称を指し示すものとする。
【００２７】
又、センサ筐体２、中継器筐体２８、後述する、センサ装置１２、中継器１４についても、それらが複数個ある場合には添字、ａ、ｂ、ｃ、等を用いて、その各々を特定する。そして、センサ筐体２と同じ添字を有するセンサ装置１２は同一の筐体に含まれる構成部品を表す。又、中継器筐体２８と同じ添字を有する中継器は同一の筐体に含まれる構成部品を表す。又、添字を付さないで用いる場合には、センサ筐体２、センサ装置１２、中継器筐体２８、中継器の各々について、該当する各部を総称するものとする。
【００２８】
図４では、海底観測システム５１を構成する構成部である、端局装置４１と、海底ケーブル２５と、センサ筐体２と、中継器筐体２８と、他の端局装置（図示せず）と、を備えている。海底観測システム５１では、一方の端局装置４１と他の端局装置との間で通信すべき情報をやり取りする。他の端局装置は、センサ筐体２ｄの先に接続されている。端局装置４１と他の端局装置とは、各々が陸上に設置され、センサ筐体２は海底に配置されている。海底ケーブル２５の一部は、地上の端局装置と接続するために海中又は地上に配置されているが、海底ケーブル２５の多くは、海底のセンサ筐体２又は海底の中継器筐体２８と接続され海底に配置されている。このようにして、センサ筐体２が海底に配置されている故に海底における物理現象を検出できることとなる。センサ装置１２が検出する物理現象は、海底で生じた地震による振動、水圧変化、磁気変化、水温変化等である。
【００２９】
海底ケーブル２５の１区間当たりの長さであるチャンネル長（例えば、海底ケーブル２５ａの長さ）は、実施例では、数ｋｍ程度である。海底ケーブル２５は、通信に供する情報（単に情報と以下では省略をする）を伝送する情報信号線路と、後述するセンサ装置で検出するセンサ信号を伝送する線路と、電力を給電する給電線路（図示せず）とを有して構成されている。外装撚線２５６に含まれる情報信号線路及び共通センサ信号を伝送する線路は、光ファイバであるが、メタルケーブル２５２に含まれる給電線路及びセンサ信号線路は導電線で形成されている。
【００３０】
又、図４では、センサ筐体２の個数は４個、中継器筐体２８の個数は１個として記載されているが、これらの本数、個数は、原理的にはこれらに限るものではない。例えば、情報を伝送するケーブルの本数を増やせば通信可能容量を増加させることができる。又、中継器筐体２８の個数を増加させれば、通信可能距離を増加させることができる。又、センサ筐体２の個数を増やせば、物理現象の観測点の数を増加させることができる。実施例では上述したように、メタルケーブル２５２の総本数は５０本とされている。
【００３１】
端局装置４１と他の端局装置とは、海底ケーブル２５を介して相互に通信するための変復調器（図示せず）、地上の他の設備と接続するための回線接続装置（図示せず）を配している。又、少なくとも一方の端局装置である端局装置４１は、センサ筐体２と中継器筐体２８とに給電線路を介して電力を給電するための電圧源としての電源装置（図示せず）を配している。
【００３２】
図５を参照して、センサ筐体２及び中継器筐体２８のセンサ信号の伝送に係る部分を中心に説明をする。
【００３３】
海底ケーブル２５ａは、センサ筐体２ａから中継器筐体２８へセンサ信号を送るセンサ信号線路２５２１ａ、センサ筐体２ｂから中継器筐体２８へセンサ信号を送るセンサ信号線路２５２１ｂ、センサ筐体２ｃから中継器筐体２８へセンサ信号を送るセンサ信号線路２５２１ｃ、センサ筐体２ｄから中継器筐体２８へセンサ信号を送るセンサ信号線路２５２１ｄ、中継器筐体２８から端局装置４１又は他の端局装置のいずれか、若しくは、端局装置４１及び他の端局装置の両方にセンサ信号を送る共通センサ信号線路２５５ａ、を有し、通信情報を送る情報信号線路（図示せず）を有して構成されている。海底ケーブル２５ｂ〜海底ケーブル２５ｅの各々は海底ケーブル２５ａと同様な構成を有している。
【００３４】
実施例における海底ケーブル２５が、端局装置４１、センサ筐体２、中継器筐体２８、他の端局装置の各部とどのように接続されているかについて、図５を参照して以下に説明をする。海底ケーブル２５は、端局装置４１から他の端局装置まで１連のものとして形成されている。以下の説明においては、端局装置４１を基点として、基点からの海底ケーブル２５の各点までの距離を「海底ケーブルの基点からの距離」の用語で表す。
【００３５】
海底ケーブル２５のセンサ信号線路２５２１には、海底ケーブル２５の伸びる方向に沿って、センサ装置１２ａ、センサ装置１２ｄの各々が、基点からの距離が順に長くなる位置に分岐して（並列に）接続される。又、センサ信号線路２５２２には、海底ケーブル２５の伸びる方向に沿って、センサ装置１２ｂ、センサ装置１２ｃの各々が、基点からの距離が順に長くなる位置に分岐して（並列に）接続される。
【００３６】
海底ケーブル２５の情報信号線路と中継器と（いずれも図示せず）の接続の態様について説明をする。端局装置４１と中継器の一方の端子（図面の左側）とを、情報信号線路を介して接続する。ここで、情報信号線路は、切れ目ない外装撚線とされているので、光ファイバのこれらの区間では光ファイバの接続箇所はない。又、海底ケーブル２５の情報信号線路は、中継器の他方の端子（図面の右側）と他の端局装置（図２に図示せず）とを、情報信号線路を介して接続する。ここで、情報信号線路は、切れ目ない外装撚線とされているので、光ファイバのこれらの区間では光ファイバの接続箇所はない。このようにして、情報信号線路は、端局装置４１と他の端局装置とを中継器を介して接続し、中継器においてのみ背景技術に示すような方法で光ファイバは中継器を介して接続される。よって、光ファイバの接続箇所の数は少ないものとできる。
【００３７】
上述した海底ケーブル２５と各機器との接続の態様は一つのブロックであるブロック５１ａについての説明であり、海底ケーブル２５は、複数のブロックを直列に接続する場合もある（図３を参照）。このような場合には、センサ装置１２は４個以上用いられ、中継器は複数個用いられる。このような場合には、海底ケーブルの基点からの距離が、相互に異なる位置（以下、異なる位置と省略する）に配置されるセンサ装置１２は、センサ信号線路２５２１、センサ信号線路２５２２を介して並列接続される。又、異なる位置に配置される複数個の中継器は、情報信号線路を介して直列接続される。
【００３８】
センサ筐体２ａ〜センサ筐体の各々は、防水構造とされている。センサ筐体２ａの内部にセンサ装置１２ａを有し、センサ筐体２ｂの内部にセンサ装置１２ｂを有し、センサ筐体２ｃの内部にセンサ装置１２ｃを有している。センサ装置１２ａは海底ケーブル２５ｂに含まれるセンサ信号線路２５２１ｂに接続され、センサ装置１２ｂは海底ケーブル２５ｃに含まれるセンサ信号線路２５２２ｃに接続され、センサ装置１２ｃは海底ケーブル２５ｄに含まれるセンサ信号線路２５２２ｄに接続され、センサ装置１２ｄは海底ケーブル２５ｅに含まれるセンサ信号線路２５２１ｅに接続されている。
【００３９】
ここで、センサ信号線路２５２１とセンサ信号線路２５２２とを含むセンサ信号線路２５２は、実施例では５０本あるが、各々のセンサ信号線路２５２と各々のセンサ装置１２との接続は、各々のセンサ信号線路２５２が導電線であるために、コネクタに接続、半田接続等の簡便な接続方法で接続が可能である。よって、５０本の大量なセンサ信号線路２５２を接続するに際しても大きな困難が生じることはない。
【００４０】
センサ装置１２ａから得られるセンサ信号は、センサ信号線路２５２１ｂとセンサ信号線路２５２１ｃとを介して多重化伝送装置１３に入力される。センサ装置１２ｂから得られるセンサ信号は、センサ信号線路２５２２ｃを介して多重化伝送装置１３に入力される。センサ装置１２ｃから得られるセンサ信号は、センサ信号線路２５２２ｄを介して多重化伝送装置１３に入力される。センサ装置１２ｄから得られるセンサ信号は、センサ信号線路２５２１ｅとセンサ信号線路２５２１ｄとを介して多重化伝送装置１３に入力される。なお、後述するように、センサ装置１２に対して、端局装置４１が制御コマンドを送出する場合には、上述した入出力の関係が逆転する。
【００４１】
多重化伝送装置１３の出力側は、共通センサ信号線路２５５ｃ及び共通センサ信号線路２５５ｄに接続されている。多重化伝送装置１３は、センサ装置１２ａ〜センサ装置１２ｅの各々から入力されるセンサ信号を多重化して多重化伝送装置１３の出力側に出力する。このようにして、多重化されたセンサ信号は共通センサ信号線路２５５ｃを介して端局装置４１に伝送されることができ、多重化されたセンサ信号は共通センサ信号線路２５５ｄを介して他の端局装置に伝送されることができる。なお、後述するように、センサ装置１２に対して、端局装置４１が制御コマンドを送出する場合には、上述した入出力の関係が逆転する。
【００４２】
多重化伝送装置１３における多重化と、多重化伝送装置１３と端局装置４１又は／及び他の端局装置との間の伝送の手法について簡単に説明する。多重化については、周波数分割、時分割のどちらでも可能であるが、以下では時分割の１例を説明する。又、通信のプロトコルの１例についても説明をするが、実施形態はこのプロトコルに限定されるものではない。つまり、周知の他の通信技術を適用するものであっても良い。
【００４３】
端局装置４１又は／及び他の端局装置は、共通センサ信号線路２５５、多重化伝送装置１３を介してセンサ装置１２ａ〜センサ装置１２ｄを制御するための制御コマンドを送出し、データを送受信するためのデコーダ・エンコーダ（図示せず）を有している。センサ装置１２の各々には、その機器を特定するためのユニークなセンサ装置アドレスが付されている、そして、制御コマンドに含まれるセンサ装置アドレスによって制御するセンサ装置１２を特定することができるようになされている。又、制御コマンドによって、検出する物理量（振動、温度、圧力変化等）を特定することができるようになされている。
【００４４】
端局装置４１又は／及び他の端局装置は、例えば、センサ装置１２ａに振動データを送出するように命令する制御コマンドを発する。多重化伝送装置１３は、自己のブロック内の機器であるセンサ装置１２ａに対する指令であることを解読して、センサ装置１２ａに対して、この制御コマンドを転送する。
【００４５】
この制御コマンドを受け取ったセンサ装置１２ａは、センサ装置１２ａの内部の震度計（図示せず）から得られた振動のデータに自己のセンサ装置アドレスを付したセンサ情報を、多重化伝送装置１３を介して、共通センサ信号線路２５５に対して送信する。
【００４６】
端局装置４１又は／及び他の端局装置は、共通センサ信号線路２５５に対して送信されたセンサ情報を解読して、センサ装置１２がセンサ装置１２ａであることを特定して、センサ装置１２ａからの振動のデータを得ることができる。同様にして、センサ装置１２をスキャンしてすべてのセンサ装置１２から振動のデータを得ることができる。又、振動以外のデータを得たい場合には、制御コマンドによって、各センサ装置１２に対してその旨のコマンドを送出する。
【００４７】
同一の共通センサ信号線路２５５に複数個の多重化伝送装置１３が接続され、各々の多重化伝送装置１３に４個以外の複数個のセンサ装置１２が接続されている場合においても、以上の手法は採用することができる。そして、すべてのセンサ装置１２からのセンサ情報を端局装置４１又は／及び他の端局装置は得ることができる。
【００４８】
中継器筐体２８には、多重化伝送装置１３と中継器とが内蔵されている。中継器の入力側（図面の左側）には情報信号線路が接続され、中継器の出力側（図面の右側）には情報信号線路が接続されている。そして、中継器筐体２８は、情報信号線路で減衰した情報信号を増幅して適性レベルに変換して情報信号線路へ出力している。なお、中継器の入力側、出力側の用語は、図面の左側から右側に情報が伝送される場合を前提として用いるのであり、情報が双方向に伝送される場合には、上述した入力側から情報が出力され、上述した出力側から情報が入力される。
【００４９】
特許文献２に記載の技術との比較を以下におこなう。実施形態の海底観測システムでは、共通センサ信号線路にすべての多重化伝送装置が並列に接続されている。従って、多重化電送装置が複数個存在する場合において、その内の一部に障害が発生した場合でも、正常な多重化電送装置が取り扱うセンサ信号は端局装置で検出することができる。一方、特許文献１に記載の技術では、すべてのセンサ装置が直列に接続されることとなるので、その内の一部に障害が発生すると、センサ信号は端局装置で検出することが全くできなくなってしまう。
【００５０】
さらに、海底観測システムでは、実施形態のように、２つの端局装置の両方に共通センサ信号を伝達する場合には、共通センサ信号線路一箇所が切断した場合でも、両方の端局装置から得られるセンサ情報を総合してセンサ装置のすべてからのセンサ信号を得ることが可能となる。又、２つの端局装置の両方に共通センサ信号を伝達する場合には、共通センサ信号線路の複数箇所が切断した場合でも、一方の端局装置にのみ共通センサ信号を伝送する場合に比べて、より多くの情報を得ることが可能となる。
【００５１】
実施形態の海底観測システムは、情報信号を送受信してセンサ信号を受信する端局装置と、センサ信号を多重化する多重化伝送装置及び情報信号を中継する中継器を内蔵する中継器筐体と、海底における物理現象を検出してセンサ信号を発するセンサ装置を内蔵する複数個のセンサ筐体と、端局装置に対して多重化伝送装置を並列に接続する共通センサ信号線路と、多重化伝送装置と複数個のセンサ装置とを接続する複数本のセンサ信号線路と、を有して形成される海底ケーブルと、を備えている。そして、端局装置を海底ケーブルの終端に接続するようにして、端局装置と中継器筐体と、複数個のセンサ筐体の各々と、を海底ケーブルによって直列に接続する。又、多重化伝送装置と複数個のセンサ装置とを接続する複数本のセンサ信号線路は、センサ信号の多重化の数のセンサ装置を接続できる長さ毎に切断しても良い。
【００５２】
このようにして、海底ケーブルに含まれる、センサ信号を伝送する線路の数を低減することができる。その結果、海底ケーブルの径の増大を抑えることができるようになり、海底ケーブルの重量が軽量化でき、屈折が容易となってハンドリング特性も良好な物となる。
【００５３】
又、通信距離を長距離化するためには通信線路に光ファイバを用いた場合、センサや中継器筐体は通信線路の引留め部材および通信線路の余長収納スペースが必要になるが、金属管通信ケーブルは海底ケーブルおよびセンサ筐体の外周部に撚り巻きされているので、センサ筐体部において通信線路の接続を回避して、通信線路とセンサ筐体の引留め部材、および通信線路の余長収納部材を省略することができるので、センサ筐体の引留構造を簡略化、軽量化を図ることができる。
【００５４】
すなわち、本発明の特徴は、上述したように、情報信号線路、例えば、長距離伝送のための光ファイバを金属管に挿入したケーブルとして、外装線と一緒にケーブル及びセンサ筐体の外周に撚り巻きするものである。情報信号線路として光ファイバを使用すると、メタル線の場合には、最長でも数ｋｍの長さに制限される通信距離が、最長で１００ｋｍ〜２００ｋｍ程度にすることができる。しかし、メタル線とは異なりファイバを接続する場合には融着接続が必要となり接続余長が生じてしまうこととなる。従来通りセンサ筐体に光ファイバを内蔵したケーブルを用いる場合には、筐体内で筐体の前後のケーブルの光ファイバを接続しなければいけないので接続余長が発生して余長を収納するスペースが必要となる。このため筐体の大型化、重量化が生じるという問題点がある。又、外装線も筐体に引留めを行って接続するために、更に、外装線の引留め構造の分も大型化、重量化してしまう。本発明は、外装線、金属管に収納された光ファイバを筐体の外周に撚り巻きして筐体での接続を省くことによって筐体の大型化、重量化という問題点を解決するものである。
【符号の説明】
【００５５】
２、２ａ〜２ｄ センサ筐体、 １２、１２ａ〜１２ｄ センサ装置、 １３ 多重化伝送装置、 ２８ 中継器筐体、 ４１ 端局装置、 ５１ 海底観測システム、 ２５、２５ａ〜２５ｅ 海底ケーブル、 ２５６ 外装撚線、 ２５５、２５６ 光ファイバ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海底で生じた物理現象を検知するために、海底に配置されたセンサからのセンサ信号をモニタリングする海底観測システムに関し、特にセンサからの信号送出の技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海底で生じた物理現象、例えば、海底で生じた地震による振動、水圧変化、磁気変化等、を検出して信号を地上に送出する海底観測システムを海底ケーブルに組み込む技術が近年注目されている（特許文献１、特許文献２を参照）。特許文献１、特許文献２では、海底ケーブルに組み込んだセンサからの検出信号を地上に設置される端局装置（端局）に伝送する技術が提案されている。
【０００３】
図６は、特許文献１に記載の技術である。図６を参照して特許文献１に記載の技術について説明をする（特許文献１における符号は５００番台に変更されている）。特許文献１に記載の海底観測システム５００では、海底ケーブル５２２、５２４、５２６、５２８内の各光ファイバ５３０、５３２、５３４はそれぞれ海底観測装置５０４、５０６、５０８に対応しており、同一の海底観測装置に対応する光ファイバは、対応する海底観測装置の接続箇所を除いてすべて直列に接続されている。前記接続箇所で、海底観測装置の２つのポート５１６、５１８は異なる海底ケーブルの対応する光ファイバに接続され、海底ケーブル５２２、５２８の光ファイバ５３０、５３２、５３４の端部は陸上端局装置５３６、５３８にそれぞれ接続されている。
【０００４】
図７は、特許文献２に記載の技術である。図７を参照して特許文献２に記載の技術について説明をする。特許文献２に記載の海底電力複合ケーブルにおいては、導体５３と、絶縁体５５と、鉛被５７と、ポリエチレン防食層５９からなる電力ケーブルコア６１を有している。電力ケーブルコア６１の外周には、通信用光ファイバユニット６３と外圧検知用光ファイバユニット６５が多数のプラスチック介在線６７と共に撚り合わされており、その外周には押さえ巻き６９を施した上で、鎧装用鉄線７１が撚り合わされている。このような海底ケーブル内に通信線路を収納する場合、外周に通信線路を撚り巻きする場合、いずれも複数のセンサや中継器を海底ケーブルで接続する場合は、センサ筐体や中継器筐体の引留め部で、通信線路通しを接続し、接続部を筐体内に収納していた。
【０００５】
図８は、特許文献３に記載の技術である。図８を参照して特許文献３に記載の技術について説明をする（特許文献３における符号は４００番台に変更されている）。海底光ケーブル４０２と回路ユニット４００とを接続するに際しては、引留め部４０１、アンカーディスク４０４ｄ、収納部（余長収納スペース）４０４ｃを設け、接続余長４０６を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−４０１５２号公報
【特許文献２】特開平８−１９５１３１号公報
【特許文献３】特開２００６−７８６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
通信距離を長距離化するためには通信線路に光ファイバを用いると同軸線路に比べて長い距離の通信が可能になる。しかしながら、光ファイバの接続に際しては、接続損失を低減させるためには融着接続が必要となる。そして、光ファイバの接続箇所には光ファイバの余長が必要となると共に光ファイバに曲げロスを与えないための余長収納スペースが必要になる。このために、センサ筐体や中継器筐体には通信線路の引留め部材及び通信線路の余長収納スペースが必要になる。よってセンサ筐体、中継器筐体が大型化し、重量も重くなるという問題があった。
【０００８】
本発明は上述した問題点を解決し、センサ筐体と中継器筐体とを接続する通信線路の接続を容易として、通信線路とセンサ筐体の引留め部材、及び通信線路の余長収納スペースを省略することができる技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の海底観測システムは、複数個の個別センサ信号を受信する端局装置と、物理現象を検知して前記複数個の個別センサ信号を発生する複数個のセンサと、前記センサの各々を内蔵する複数個のセンサ筐体と、前記端局装置に対して前記複数個の個別センサ信号を伝送する伝送装置と、前記伝送装置を内蔵する中継器筐体と、導電材で形成され複数の線路からなる第１の通信線路と、前記第１の通信線路及び前記センサ筐体を取り囲むように撚り巻きされている複数個の外装鉄線と、前記外装鉄線間に収納され、前記個別センサ信号を多重化して伝送する光ファイバで形成される第２の通信線路と、を有して構成される海底ケーブルと、を備える海底観測システムであって、前記端局装置と前記センサ筐体と前記中継器筐体とは前記海底ケーブルを介して直列に接続されて構成されており、前記複数個のセンサの各々と前記伝送装置とは前記第１の通信線路で接続され、前記端局装置と前記伝送装置とは前記第２の通信線路で接続されている。
【００１０】
本発明の海底観測システムでは、導電材で形成され複数の線路からなる第１の通信線路と第１の通信線路を取り囲むように撚り巻きされている複数個の外装鉄線の間に収納され、個別センサ信号を多重化して伝送する光ファイバで形成される第２の通信線路と、を有して構成される海底ケーブルを備える。そして、この海底ケーブルを介して、端局装置とセンサ筐体と中継器筐体とは、複数個のセンサの各々と伝送装置とは第１の通信線路で接続され、端局装置と伝送装置とは第２の通信線路で接続されるようにして、直列に接続されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の海底観測システムでは、導電材で形成され複数の線路からなる第１の通信線路によって、各々のセンサ筐体と伝送装置を有する中継器筐体とを接続するので、センサ筐体と中継器筐体とを接続する通信線路の接続が容易となる。又、端局から中継器まで中継する光ファイバで形成される第２の通信線路を、第１の通信線路とセンサ筐体との外周に撚り巻きして、第２の通信路のセンサ部での接続を回避してセンサ筐体の構造を簡単なものとできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】海底観測システムに用いる海底ケーブルの構成を示す図である。
【図２】センサ筐体、中継器筐体を海底ケーブルでどのように接続するかを示す概念図である。
【図３】センサ筐体と海底ケーブルとの相互の配置関係を示す概念図である。
【図４】海底観測システムの構成を示す図である。
【図５】海底観測システムにおける、センサ筐体、中継器筐体、海底ケーブルの接続を示す図である。
【図６】特許文献１に記載の技術である。
【図７】特許文献２に記載の技術である。
【図８】特許文献３に記載の技術である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
発明を実施するための形態では、センサと中継器を海底ケーブルで直列に接続して構成した海底観測システムにおいて、端局から中継器まで中継する通信線路（第２の通信線路）を、第１の通信線路とセンサ筐体との外周に撚り巻きして、センサ部での第２の通信線路の接続を回避してセンサ筐体の引留構造を簡略化、軽量化を図るものである。以下、図面を参照して、実施形態の具体例である、実施例について説明をする。
【００１４】
図１は、海底観測システムに用いる海底ケーブル２５の構成を示す図である。海底ケーブル２５は、抗張力体２５１、メタルケーブル２５２、被覆２５３、外装撚線２５６、給電線を有して構成されている。抗張力体２５１は海底ケーブル２５の心材となり、海底ケーブル２５の強度を維持する。メタルケーブル２５２（第１の通信線路）は、２心でペアとなる複数本のケーブルからなり、給電線を介して抗張力体２５１の周囲に配置されている。図１は概念図であるので、メタルケーブル２５２は１７本として記載されているが、実際には例えば、全体として、５０本の導電線を有している。
【００１５】
メタルケーブル２５２の周囲を被覆２５３が覆い、メタルケーブル２５２に対する浸水を防止するようにしている。外装撚線２５６は、複数個の外装鉄線と、この複数個の外装鉄線の間に配置されるステンレス管２５４とで形成されている。外装撚線２５６は、メタルケーブル２５２の周囲（直接には被覆２５３の周囲）に撚って巻き付けられている（図３を参照）。ステンレス管２５４の内部には光ファイバ２５５が内装（内挿）されている。
【００１６】
又、図１では、外装撚線２５６は、複数個の外装鉄線と、この複数個の外装鉄線の間に、ステンレス管２５７を配置するようにして形成されている。ステンレス管２５７の内部には光ファイバ２５８が内装（内挿）されている。後述するように、光ファイバ２５５は複数個のセンサからの信号を伝送する共通センサ信号線路として用いられており、後述するように、光ファイバ２５７は、端局装置相互で情報を伝送する情報伝送線路として用いられているが、海底観測システムとしては、光ファイバ２５５を備えれば、十分にその機能を果たすものである。又、共通センサ信号と情報信号を多重化して、光ファイバ２５５のみで、両方の信号を伝送することもできる。
【００１７】
このようにして、外装撚線２５６は、被覆２５３の周囲に撚って巻き付けられているので、外装撚線２５６の内部に凹凸を有する物体が存在しても、その凹凸に応じて変形して、一連となった外装撚線２５６によってその中の物体を覆うようにできる。
【００１８】
図２は、後述するセンサ筐体２、後述する中継器筐体２８を海底ケーブル２５でどのように接続するかを示す概念図である。外装撚線２５６は、センサ筐体２ａ、センサ筐体２ｂ、センサ筐体２ｃ、センサ筐体２ｄ、中継器筐体２８、メタルケーブル２５２ａ、メタルケーブル２５２ｂ、メタルケーブル２５２ｃ、メタルケーブル２５２ｄ、を撚り巻きしながら覆っている。
【００１９】
図３は、センサ筐体２ａと海底ケーブル２５との相互の配置関係を示す概念図である。図３は、センサ筐体２ａの付近の部分拡大図である。海底ケーブル２５の外装撚線２５６は、センサ筐体２ａとメタルケーブル２５２ａとメタルケーブル２５２ｂとを覆い撚巻きされている。図３では、概念図であるので、外装撚線２５６の本数は、実施例とは異なり９本で表され、センサ筐体２ａとメタルケーブル２５２ａとメタルケーブル２５２ｂとは記載が省略されている。
【００２０】
図４は、海底観測システムの構成を示す図である。図５は、図４に示す海底観測システムにおけるセンサ筐体、中継器筐体及び海底ケーブルの構成をより詳細に示す図である。図４、図５を参照して、海底観測システムについて説明をする。
【００２１】
図４に示す海底観測システム５１は、端局装置４１と、海底ケーブル２５と、センサ筐体２ａ〜センサ筐体２ｄと、中継器筐体２８と、を有している。海底ケーブル２５の各区間である海底ケーブル２５ａ〜海底ケーブル２５ｅの各々の断面構造は、図１に示す構造と基本的には同一とされている。しかしながら、センサ筐体２ａ〜センサ筐体２ｄ及び中継器筐体２８が配置されている部分では、外装撚線２５６は、被覆２５３ではなく、センサ筐体２ａ〜センサ筐体２ｄ及び中継器筐体２８を覆うようになされている。
【００２２】
なお、海底ケーブル２５ａ〜海底ケーブル２５ｅの各々の長さを海底ケーブル２５のシステム長と称している。センサ筐体２ａ〜センサ筐体２ｄの各々の構造は同一とされている。
【００２３】
ここで用いられる用語の意味について説明をする。海底ケーブル２５ａ、海底ケーブル２５ｂ、海底ケーブル２５ｃ、海底ケーブル２５ｄ、で示すように、添字であるａ、ｂ、ｃ、ｄを付した符号が指し示す各部分は、海底ケーブル２５の各々の区間を指し示すものとする。又、海底ケーブル２５の用語は、海底ケーブルの各区間である海底ケーブル２５ａ〜海底ケーブル２５ｅの全体で構成される海底ケーブルを指し示すととともに、海底ケーブル２５ａ〜海底ケーブル２５ｅの各々についての総称を指し示すものとする。
【００２４】
又、光ファイバ２５５は、後述する、共通センサ信号線路２５５として機能するので、同一の符号を用いて以下の説明をおこなう。メタルケーブル２５２を構成する導電材料の線路の数は、実施例では５０本である。そして、その各々は、センサ信号線路として機能するので、同一の符号を付す。センサ信号線路の全体には符号２５２を付し、以下の説明の図では、センサ信号線路のうちの２本で代表して図面に表し、センサ信号線路２５２１、センサ信号線路２５２２の符号を付して表す。又、光ファイバ２５８は情報を伝送する情報信号線路として機能するので、以下で説明する情報信号線路にも符号２５８を付して用いる。
【００２５】
又、共通センサ信号線路２５５ａ〜共通センサ信号線路２５５ｄ、センサ信号線路２５２１ａ〜センサ信号線路２５２１ｄ、センサ信号線路２５２２ａ〜センサ信号線路２５２２ｄ、及び情報信号線路２５８ａ〜情報信号線路２５８ｅについても、海底ケーブル２５に対すると同様の用語が用いられる。つまり、共通センサ信号線路２５５の用語は、共通センサ信号線路の各区間である共通センサ信号線路２５５ａ〜共通センサ信号線路２５５ｄの全体を指し示すととともに、共通センサ信号線路２５５ａ〜共通センサ信号線路２５５ｄの各々についての総称を指し示すものとする。
【００２６】
同様に、センサ信号線路２５２１の用語は、センサ信号線路の各区間であるセンサ信号線路２５２１ａ〜センサ信号線路２５２１ｄの全体を指し示すととともに、センサ信号線路２５２１ａ〜センサ信号線路２５２１ｄの各々についての総称を指し示すものとする。同様に、センサ信号線路２５２２の用語は、センサ信号線路の各区間であるセンサ信号線路２５２２ａ〜センサ信号線路２５２２ｄの全体を指し示すととともに、センサ信号線路２５２２ａ〜センサ信号線路２５２２ｄの各々についての総称を指し示すものとする。同様に、情報信号線路２５８の用語は、情報信号線路の各区間である情報信号線路２５８ａ〜情報信号線路２５８ｄの全体を指し示すととともに、情報信号線路２５８ａ〜情報信号線路２５８ｄの各々についての総称を指し示すものとする。
【００２７】
又、センサ筐体２、中継器筐体２８、後述する、センサ装置１２、中継器１４についても、それらが複数個ある場合には添字、ａ、ｂ、ｃ、等を用いて、その各々を特定する。そして、センサ筐体２と同じ添字を有するセンサ装置１２は同一の筐体に含まれる構成部品を表す。又、中継器筐体２８と同じ添字を有する中継器は同一の筐体に含まれる構成部品を表す。又、添字を付さないで用いる場合には、センサ筐体２、センサ装置１２、中継器筐体２８、中継器の各々について、該当する各部を総称するものとする。
【００２８】
図４では、海底観測システム５１を構成する構成部である、端局装置４１と、海底ケーブル２５と、センサ筐体２と、中継器筐体２８と、他の端局装置（図示せず）と、を備えている。海底観測システム５１では、一方の端局装置４１と他の端局装置との間で通信すべき情報をやり取りする。他の端局装置は、センサ筐体２ｄの先に接続されている。端局装置４１と他の端局装置とは、各々が陸上に設置され、センサ筐体２は海底に配置されている。海底ケーブル２５の一部は、地上の端局装置と接続するために海中又は地上に配置されているが、海底ケーブル２５の多くは、海底のセンサ筐体２又は海底の中継器筐体２８と接続され海底に配置されている。このようにして、センサ筐体２が海底に配置されている故に海底における物理現象を検出できることとなる。センサ装置１２が検出する物理現象は、海底で生じた地震による振動、水圧変化、磁気変化、水温変化等である。
【００２９】
海底ケーブル２５の１区間当たりの長さであるチャンネル長（例えば、海底ケーブル２５ａの長さ）は、実施例では、数ｋｍ程度である。海底ケーブル２５は、通信に供する情報（単に情報と以下では省略をする）を伝送する情報信号線路と、後述するセンサ装置で検出するセンサ信号を伝送する線路と、電力を給電する給電線路（図示せず）とを有して構成されている。外装撚線２５６に含まれる情報信号線路及び共通センサ信号を伝送する線路は、光ファイバであるが、メタルケーブル２５２に含まれる給電線路及びセンサ信号線路は導電線で形成されている。
【００３０】
又、図４では、センサ筐体２の個数は４個、中継器筐体２８の個数は１個として記載されているが、これらの本数、個数は、原理的にはこれらに限るものではない。例えば、情報を伝送するケーブルの本数を増やせば通信可能容量を増加させることができる。又、中継器筐体２８の個数を増加させれば、通信可能距離を増加させることができる。又、センサ筐体２の個数を増やせば、物理現象の観測点の数を増加させることができる。実施例では上述したように、メタルケーブル２５２の総本数は５０本とされている。
【００３１】
端局装置４１と他の端局装置とは、海底ケーブル２５を介して相互に通信するための変復調器（図示せず）、地上の他の設備と接続するための回線接続装置（図示せず）を配している。又、少なくとも一方の端局装置である端局装置４１は、センサ筐体２と中継器筐体２８とに給電線路を介して電力を給電するための電圧源としての電源装置（図示せず）を配している。
【００３２】
図５を参照して、センサ筐体２及び中継器筐体２８のセンサ信号の伝送に係る部分を中心に説明をする。
【００３３】
海底ケーブル２５ａは、センサ筐体２ａから中継器筐体２８へセンサ信号を送るセンサ信号線路２５２１ａ、センサ筐体２ｂから中継器筐体２８へセンサ信号を送るセンサ信号線路２５２１ｂ、センサ筐体２ｃから中継器筐体２８へセンサ信号を送るセンサ信号線路２５２１ｃ、センサ筐体２ｄから中継器筐体２８へセンサ信号を送るセンサ信号線路２５２１ｄ、中継器筐体２８から端局装置４１又は他の端局装置のいずれか、若しくは、端局装置４１及び他の端局装置の両方にセンサ信号を送る共通センサ信号線路２５５ａ、を有し、通信情報を送る情報信号線路（図示せず）を有して構成されている。海底ケーブル２５ｂ〜海底ケーブル２５ｅの各々は海底ケーブル２５ａと同様な構成を有している。
【００３４】
実施例における海底ケーブル２５が、端局装置４１、センサ筐体２、中継器筐体２８、他の端局装置の各部とどのように接続されているかについて、図５を参照して以下に説明をする。海底ケーブル２５は、端局装置４１から他の端局装置まで１連のものとして形成されている。以下の説明においては、端局装置４１を基点として、基点からの海底ケーブル２５の各点までの距離を「海底ケーブルの基点からの距離」の用語で表す。
【００３５】
海底ケーブル２５のセンサ信号線路２５２１には、海底ケーブル２５の伸びる方向に沿って、センサ装置１２ａ、センサ装置１２ｄの各々が、基点からの距離が順に長くなる位置に分岐して（並列に）接続される。又、センサ信号線路２５２２には、海底ケーブル２５の伸びる方向に沿って、センサ装置１２ｂ、センサ装置１２ｃの各々が、基点からの距離が順に長くなる位置に分岐して（並列に）接続される。
【００３６】
海底ケーブル２５の情報信号線路と中継器と（いずれも図示せず）の接続の態様について説明をする。端局装置４１と中継器の一方の端子（図面の左側）とを、情報信号線路を介して接続する。ここで、情報信号線路は、切れ目ない外装撚線とされているので、光ファイバのこれらの区間では光ファイバの接続箇所はない。又、海底ケーブル２５の情報信号線路は、中継器の他方の端子（図面の右側）と他の端局装置（図２に図示せず）とを、情報信号線路を介して接続する。ここで、情報信号線路は、切れ目ない外装撚線とされているので、光ファイバのこれらの区間では光ファイバの接続箇所はない。このようにして、情報信号線路は、端局装置４１と他の端局装置とを中継器を介して接続し、中継器においてのみ背景技術に示すような方法で光ファイバは中継器を介して接続される。よって、光ファイバの接続箇所の数は少ないものとできる。
【００３７】
上述した海底ケーブル２５と各機器との接続の態様は一つのブロックであるブロック５１ａについての説明であり、海底ケーブル２５は、複数のブロックを直列に接続する場合もある（図３を参照）。このような場合には、センサ装置１２は４個以上用いられ、中継器は複数個用いられる。このような場合には、海底ケーブルの基点からの距離が、相互に異なる位置（以下、異なる位置と省略する）に配置されるセンサ装置１２は、センサ信号線路２５２１、センサ信号線路２５２２を介して並列接続される。又、異なる位置に配置される複数個の中継器は、情報信号線路を介して直列接続される。
【００３８】
センサ筐体２ａ〜センサ筐体の各々は、防水構造とされている。センサ筐体２ａの内部にセンサ装置１２ａを有し、センサ筐体２ｂの内部にセンサ装置１２ｂを有し、センサ筐体２ｃの内部にセンサ装置１２ｃを有している。センサ装置１２ａは海底ケーブル２５ｂに含まれるセンサ信号線路２５２１ｂに接続され、センサ装置１２ｂは海底ケーブル２５ｃに含まれるセンサ信号線路２５２２ｃに接続され、センサ装置１２ｃは海底ケーブル２５ｄに含まれるセンサ信号線路２５２２ｄに接続され、センサ装置１２ｄは海底ケーブル２５ｅに含まれるセンサ信号線路２５２１ｅに接続されている。
【００３９】
ここで、センサ信号線路２５２１とセンサ信号線路２５２２とを含むセンサ信号線路２５２は、実施例では５０本あるが、各々のセンサ信号線路２５２と各々のセンサ装置１２との接続は、各々のセンサ信号線路２５２が導電線であるために、コネクタに接続、半田接続等の簡便な接続方法で接続が可能である。よって、５０本の大量なセンサ信号線路２５２を接続するに際しても大きな困難が生じることはない。
【００４０】
センサ装置１２ａから得られるセンサ信号は、センサ信号線路２５２１ｂとセンサ信号線路２５２１ｃとを介して多重化伝送装置１３に入力される。センサ装置１２ｂから得られるセンサ信号は、センサ信号線路２５２２ｃを介して多重化伝送装置１３に入力される。センサ装置１２ｃから得られるセンサ信号は、センサ信号線路２５２２ｄを介して多重化伝送装置１３に入力される。センサ装置１２ｄから得られるセンサ信号は、センサ信号線路２５２１ｅとセンサ信号線路２５２１ｄとを介して多重化伝送装置１３に入力される。なお、後述するように、センサ装置１２に対して、端局装置４１が制御コマンドを送出する場合には、上述した入出力の関係が逆転する。
【００４１】
多重化伝送装置１３の出力側は、共通センサ信号線路２５５ｃ及び共通センサ信号線路２５５ｄに接続されている。多重化伝送装置１３は、センサ装置１２ａ〜センサ装置１２ｅの各々から入力されるセンサ信号を多重化して多重化伝送装置１３の出力側に出力する。このようにして、多重化されたセンサ信号は共通センサ信号線路２５５ｃを介して端局装置４１に伝送されることができ、多重化されたセンサ信号は共通センサ信号線路２５５ｄを介して他の端局装置に伝送されることができる。なお、後述するように、センサ装置１２に対して、端局装置４１が制御コマンドを送出する場合には、上述した入出力の関係が逆転する。
【００４２】
多重化伝送装置１３における多重化と、多重化伝送装置１３と端局装置４１又は／及び他の端局装置との間の伝送の手法について簡単に説明する。多重化については、周波数分割、時分割のどちらでも可能であるが、以下では時分割の１例を説明する。又、通信のプロトコルの１例についても説明をするが、実施形態はこのプロトコルに限定されるものではない。つまり、周知の他の通信技術を適用するものであっても良い。
【００４３】
端局装置４１又は／及び他の端局装置は、共通センサ信号線路２５５、多重化伝送装置１３を介してセンサ装置１２ａ〜センサ装置１２ｄを制御するための制御コマンドを送出し、データを送受信するためのデコーダ・エンコーダ（図示せず）を有している。センサ装置１２の各々には、その機器を特定するためのユニークなセンサ装置アドレスが付されている、そして、制御コマンドに含まれるセンサ装置アドレスによって制御するセンサ装置１２を特定することができるようになされている。又、制御コマンドによって、検出する物理量（振動、温度、圧力変化等）を特定することができるようになされている。
【００４４】
端局装置４１又は／及び他の端局装置は、例えば、センサ装置１２ａに振動データを送出するように命令する制御コマンドを発する。多重化伝送装置１３は、自己のブロック内の機器であるセンサ装置１２ａに対する指令であることを解読して、センサ装置１２ａに対して、この制御コマンドを転送する。
【００４５】
この制御コマンドを受け取ったセンサ装置１２ａは、センサ装置１２ａの内部の震度計（図示せず）から得られた振動のデータに自己のセンサ装置アドレスを付したセンサ情報を、多重化伝送装置１３を介して、共通センサ信号線路２５５に対して送信する。
【００４６】
端局装置４１又は／及び他の端局装置は、共通センサ信号線路２５５に対して送信されたセンサ情報を解読して、センサ装置１２がセンサ装置１２ａであることを特定して、センサ装置１２ａからの振動のデータを得ることができる。同様にして、センサ装置１２をスキャンしてすべてのセンサ装置１２から振動のデータを得ることができる。又、振動以外のデータを得たい場合には、制御コマンドによって、各センサ装置１２に対してその旨のコマンドを送出する。
【００４７】
同一の共通センサ信号線路２５５に複数個の多重化伝送装置１３が接続され、各々の多重化伝送装置１３に４個以外の複数個のセンサ装置１２が接続されている場合においても、以上の手法は採用することができる。そして、すべてのセンサ装置１２からのセンサ情報を端局装置４１又は／及び他の端局装置は得ることができる。
【００４８】
中継器筐体２８には、多重化伝送装置１３と中継器とが内蔵されている。中継器の入力側（図面の左側）には情報信号線路が接続され、中継器の出力側（図面の右側）には情報信号線路が接続されている。そして、中継器筐体２８は、情報信号線路で減衰した情報信号を増幅して適性レベルに変換して情報信号線路へ出力している。なお、中継器の入力側、出力側の用語は、図面の左側から右側に情報が伝送される場合を前提として用いるのであり、情報が双方向に伝送される場合には、上述した入力側から情報が出力され、上述した出力側から情報が入力される。
【００４９】
特許文献２に記載の技術との比較を以下におこなう。実施形態の海底観測システムでは、共通センサ信号線路にすべての多重化伝送装置が並列に接続されている。従って、多重化電送装置が複数個存在する場合において、その内の一部に障害が発生した場合でも、正常な多重化電送装置が取り扱うセンサ信号は端局装置で検出することができる。一方、特許文献１に記載の技術では、すべてのセンサ装置が直列に接続されることとなるので、その内の一部に障害が発生すると、センサ信号は端局装置で検出することが全くできなくなってしまう。
【００５０】
さらに、海底観測システムでは、実施形態のように、２つの端局装置の両方に共通センサ信号を伝達する場合には、共通センサ信号線路一箇所が切断した場合でも、両方の端局装置から得られるセンサ情報を総合してセンサ装置のすべてからのセンサ信号を得ることが可能となる。又、２つの端局装置の両方に共通センサ信号を伝達する場合には、共通センサ信号線路の複数箇所が切断した場合でも、一方の端局装置にのみ共通センサ信号を伝送する場合に比べて、より多くの情報を得ることが可能となる。
【００５１】
実施形態の海底観測システムは、情報信号を送受信してセンサ信号を受信する端局装置と、センサ信号を多重化する多重化伝送装置及び情報信号を中継する中継器を内蔵する中継器筐体と、海底における物理現象を検出してセンサ信号を発するセンサ装置を内蔵する複数個のセンサ筐体と、端局装置に対して多重化伝送装置を並列に接続する共通センサ信号線路と、多重化伝送装置と複数個のセンサ装置とを接続する複数本のセンサ信号線路と、を有して形成される海底ケーブルと、を備えている。そして、端局装置を海底ケーブルの終端に接続するようにして、端局装置と中継器筐体と、複数個のセンサ筐体の各々と、を海底ケーブルによって直列に接続する。又、多重化伝送装置と複数個のセンサ装置とを接続する複数本のセンサ信号線路は、センサ信号の多重化の数のセンサ装置を接続できる長さ毎に切断しても良い。
【００５２】
このようにして、海底ケーブルに含まれる、センサ信号を伝送する線路の数を低減することができる。その結果、海底ケーブルの径の増大を抑えることができるようになり、海底ケーブルの重量が軽量化でき、屈折が容易となってハンドリング特性も良好な物となる。
【００５３】
又、通信距離を長距離化するためには通信線路に光ファイバを用いた場合、センサや中継器筐体は通信線路の引留め部材および通信線路の余長収納スペースが必要になるが、金属管通信ケーブルは海底ケーブルおよびセンサ筐体の外周部に撚り巻きされているので、センサ筐体部において通信線路の接続を回避して、通信線路とセンサ筐体の引留め部材、および通信線路の余長収納部材を省略することができるので、センサ筐体の引留構造を簡略化、軽量化を図ることができる。
【００５４】
すなわち、本発明の特徴は、上述したように、情報信号線路、例えば、長距離伝送のための光ファイバを金属管に挿入したケーブルとして、外装線と一緒にケーブル及びセンサ筐体の外周に撚り巻きするものである。情報信号線路として光ファイバを使用すると、メタル線の場合には、最長でも数ｋｍの長さに制限される通信距離が、最長で１００ｋｍ〜２００ｋｍ程度にすることができる。しかし、メタル線とは異なりファイバを接続する場合には融着接続が必要となり接続余長が生じてしまうこととなる。従来通りセンサ筐体に光ファイバを内蔵したケーブルを用いる場合には、筐体内で筐体の前後のケーブルの光ファイバを接続しなければいけないので接続余長が発生して余長を収納するスペースが必要となる。このため筐体の大型化、重量化が生じるという問題点がある。又、外装線も筐体に引留めを行って接続するために、更に、外装線の引留め構造の分も大型化、重量化してしまう。本発明は、外装線、金属管に収納された光ファイバを筐体の外周に撚り巻きして筐体での接続を省くことによって筐体の大型化、重量化という問題点を解決するものである。
【符号の説明】
【００５５】
２、２ａ〜２ｄ センサ筐体、 １２、１２ａ〜１２ｄ センサ装置、 １３ 多重化伝送装置、 ２８ 中継器筐体、 ４１ 端局装置、 ５１ 海底観測システム、 ２５、２５ａ〜２５ｅ 海底ケーブル、 ２５６ 外装撚線、 ２５５、２５６ 光ファイバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の個別センサ信号を受信する端局装置と、
物理現象を検知して前記複数個の個別センサ信号を発生する複数個のセンサと、
前記センサの各々を内蔵する複数個のセンサ筐体と、
前記端局装置に対して前記複数個の個別センサ信号を伝送する伝送装置と、
前記伝送装置を内蔵する中継器筐体と、
導電材で形成され複数の線路からなる第１の通信線路と、
前記第１の通信線路及び前記センサ筐体を取り囲むように撚り巻きされている複数個の外装鉄線と、
前記外装鉄線間に収納され、前記個別センサ信号を多重化して伝送する光ファイバで形成される第２の通信線路と、を有して構成される海底ケーブルと、
を備える海底観測システムであって、
前記端局装置と前記センサ筐体と前記中継器筐体とは前記海底ケーブルを介して直列に接続されて構成されており、前記複数個のセンサの各々と前記伝送装置とは前記第１の通信線路で接続され、前記端局装置と前記伝送装置とは前記第２の通信線路で接続されている、ことを特徴とする海底観測システム。
【請求項２】
前記第２の通信線路は金属管に内装されていることを特徴とする請求項１に記載の海底観測システム。
【請求項１】
複数個の個別センサ信号を受信する端局装置と、
物理現象を検知して前記複数個の個別センサ信号を発生する複数個のセンサと、
前記センサの各々を内蔵する複数個のセンサ筐体と、
前記端局装置に対して前記複数個の個別センサ信号を伝送する伝送装置と、
前記伝送装置を内蔵する中継器筐体と、
導電材で形成され複数の線路からなる第１の通信線路と、
前記第１の通信線路及び前記センサ筐体を取り囲むように撚り巻きされている複数個の外装鉄線と、
前記外装鉄線間に収納され、前記個別センサ信号を多重化して伝送する光ファイバで形成される第２の通信線路と、を有して構成される海底ケーブルと、
を備える海底観測システムであって、
前記端局装置と前記センサ筐体と前記中継器筐体とは前記海底ケーブルを介して直列に接続されて構成されており、前記複数個のセンサの各々と前記伝送装置とは前記第１の通信線路で接続され、前記端局装置と前記伝送装置とは前記第２の通信線路で接続されている、ことを特徴とする海底観測システム。
【請求項２】
前記第２の通信線路は金属管に内装されていることを特徴とする請求項１に記載の海底観測システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２３７１５３（Ｐ２０１０−２３７１５３Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８７６８７（Ｐ２００９−８７６８７）
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（３０３０４０５８５）株式会社オーシーシー (47)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（３０３０４０５８５）株式会社オーシーシー (47)
【Ｆターム（参考）】
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