津波情報の即時伝達のための水中音響伝送手法の開発

开发即时传输海啸信息的水声传输方法

基本信息

批准号：
20H02104
负责人：
高橋成実
金额：
$ 11.15万
依托单位：
National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02104/
关键词：
水中音響伝送津波観測水圧観測音響通信ブイ海底水圧観測

项目摘要

2011年の東日本大震災では、高さ40mを超える津波が襲来し、甚大な被害が発生した。これを受け、日本海溝沿いには日本海溝海底地震津波観測網が敷設され、海底での津波観測と海域での水圧値を用いた津波予測技術が進展し（Tsushima et al., 2012; Takahashi et al., 2018）、いくつかのシステムは気象庁や自治体に実装された。しかし、海底観測網の整備と運用にはコストや人的負担が大きいため、全海域に敷設するのは難しい。遠地地震の監視を目的として、DARTブイシステム（https://nctr.pmel.noaa.gov/Dart/）が太平洋沿岸には設置、運用されているが、これも日本列島南方に流れる黒潮下では、その強潮流により設置することができず、全ての海域に設置できるものではない。これを解決するために、海底で観測した水圧値を音響信号に変換し、複数の中継器を経由して海面に伝送、衛星を通じて陸上にデータを伝送するシステムを検討している。これを実現するために必要な技術は、海中部のノイズや海面や海底からの反射ノイズに強いこと、消費電力が抑えられて長期的な利用が可能であること、観測データの精度が確保できることである。これを検討するために、一定の数値を音響信号に変換して伝送する音響通信試験を6日間にわたり田沢湖で実施した。通信試験では、湖底に送信機を設置し、２つの一定値を使用して、音響データを直接湖面の受波機に伝送するケースと、中継器でデータを中継してから受波機に伝送するケースの2つの経路で伝送されたデータを比較し、音響伝送の安定性評価を行った。

2011年东日本大地震中，发生了超过40米的海啸，造成了广泛的破坏。对此，沿日本海沟建立了日本海沟海底地震和海啸观测网，利用海底海啸观测和洋区水压值的海啸预测技术取得了进展（Tsushima等，2012； Takahashi et al., 2018），日本气象厅和地方政府已经实施了一些系统。然而，建立和运行海底观测网络的成本和人力负担很高，因此很难在所有海域安装。 DART 浮标系统 (https://nctr.pmel.noaa.gov/Dart/) 已在太平洋沿岸安装和运行，用于监测遥远的地震，但该系统也在向南流动的黑潮下运行但由于洋流强劲，无法在所有海域安装。为了解决这个问题，我们正在考虑一种系统，将在海底观测到的水压值转换成声波信号，通过多个中继器将其传输到海洋表面，然后通过卫星将数据传输到陆地。实现这一目标所需的技术是能够抵抗水下噪声以及来自海面和海底的反射噪声，能够通过降低功耗来长时间使用，并保证观测数据的准确性。为了验证这一点，在田泽湖进行了为期六天的声学通信测试，其中将固定数值转换为声学信号并进行传输。通信测试中，在湖床上安装了一个发射器，使用两个固定值将声波数据直接传输到湖面的接收器，另一个是用中继器将数据中继后再传输到湖面上的接收器。我们比较了声音传输情况下两种路径传输的数据，评估了声音传输的稳定性。