ハイテクな ブイ は、リアルタイムでデータを提供し、南アフリカが沿岸海域を管理する上で重要な役割を果たしうる。また、同国の海域の外側でも配備されうる。
3Dコンピュータ・シミュレーション技術を用いて仮想的に考案・検証されたこのブイは、現行の完全輸入の浮力システムとは異なり、現地調達の部品を採用する予定である。
沿岸観測機器は、海上での商業用および科学用の幅広い用途向けに特別に設計された、コンパクトなモジュール式のデータ収集 ブイ である。
ブイの開発は、数百年前に初めて登場して以来、目覚ましい進歩を遂げてきた。13世紀以前にも浮標のような浮遊式の目印が存在していた可能性はあるが、記録に残る最初の ブイ は、『La Compasso de Navigare』において 1296年に言及されている。グアダルキビル川に位置し、スペインのセビリアに接近する船乗りを支援した。
南アフリカで開発されたこのブイは、プラットフォームに搭載され、かつプラットフォームから電力供給を受ける各種センサーから、無線テレメトリーを通じてリアルタイムのデータをユーザーが取得できるようにする。これにより、沿岸環境をより深く理解するための知見が得られる。例えば、西海岸で 赤潮 が西海岸を襲おうとしている場合に警報を出しうる。赤潮の間、水は特定の海洋生物にとって有毒になる。
南アフリカは沿岸において違法な 漁業の問題にも直面しており、これにより業界には年間推定R4 billion（40億ランド）の損失が生じている。この装置は、沿岸における違法行為を監視することもできる。
流れに逆らう
政府機関、港湾および港で構成される海洋工学産業全体で、設備の90%以上が海外から調達されている。
海洋観測機器は国内でほとんど製造されていない。浮力システムはすべて輸入品である。
本プロジェクトはこの流れに逆らい、海事産業の地元企業がコストを削減する特注製品を活用できるようにするものである。このソリューションにより、海上でより多くのデータを収集するための選択肢が広がる。
新たな領域への挑戦
南アフリカの 海岸線全域にブイが設置されている。ブイは産業界と政府により、海洋および大気のデータ採取に利用されている。収集されたデータは、激しい気象の予測、災害管理、海洋研究、沿岸管理にとって極めて重要である。
現在、機器の保守点検を行う際には、技術者がブイ全体を海から引き上げなければならない。このため、保守期間中は重要なデータを収集できない。
この問題に対処するため、ブイの機能を強化し、運用手順を簡素化した。これにより、海からデータセンターへ情報が円滑に送られやすくなる。
プロトタイプの進化
元のシステムは大型で、運用手順には高度な技能を持つチームが必要であった。改善点が特定され、新しいコンパクトなモジュール式システムが開発された。
様々な設置、保守、回収手順を通じて、新設計に対する改善案の一覧が作成された。その結果、コンパクトなモジュール式システムが構築された。
モジュール設計により、各モジュールは扱いやすいサイズであり、必要に応じて整備用モジュールと単純に交換できるため、保守や修理が容易になる。
このシステムは地域のブイネットワーク向けに開発されたもので、南アフリカ沿岸のより広い範囲をカバーするようネットワークを拡張するため、新たに最適化されたシステムが必要とされていた。
このプラットフォームにより、ユーザーは沿岸海域からデータを収集し、陸上のサーバーに転送できる。
本システムは、海洋データ収集、気象データ収集、監視システムなど、多様な用途に合わせて調整できるようになった。
制御システムは冗長設計を採用している。いずれかの構成要素が故障した場合でも、他の部品が機能を引き継ぐことができる。これにより、システムの停止時間やデータ損失を最小限に抑えられる。
今後の展開
我々は、西ケープ州の False Bay でプロトタイプを試験し、概念実証を無事に完了した。
システムは非常に良好に機能し、運用手順を改善しうる設計上の最適化点を特定することができた。
設計は改良され、試験用の最終プロトタイプは現在製造段階にある。
2016年に南アフリカで商業生産を開始し、その後アフリカ大陸の他地域に展開する計画が進められている。
本記事は、 The Conversationとの協力により掲載されている。掲載は、世界経済フォーラムが当該見解を支持していることを意味しない。
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著者：Dirk Muller は、Cape Peninsula University of Technology の研究者兼機械工学エンジニアである。
画像：海を泳ぐバラクーダの群れ。REUTERS/David Loh.
