研究開発された技術紹介

25kHz超音波受発信装置、みちびき・GPSによる測位、自動航行制御、可視化・自動解析ソフト(Visualizer)を統合した計測システムを開発した。河川・ため池・ダム湖で反射波データを収集し、移動平均・異常値除去・AI推奨パラメータによる自動解析で堆積厚と土質推定を行う枠組みを確立した。

・計測アルゴリズム
-反射波の急峻増加点から層境界を同定し、移動平均・標準偏差による異常値除去で精度を向上
・自動航行プラットフォーム
-波浪影響を抑える船体設計と測線追従の自動航行機能を実装
・解析ソフト
VisualizerにAI解析を組込み、最適勾配や平滑窓長を自動推奨し、Web連携で共有可能とした

・超音波センサーによるヘドロ計測
-ヘドロ厚計測精度を10cm程度の計測誤差を達成する超音波信号装置を最適化した
-ヘドロ土質の反射波特性を分析し、シルト・粘土と砂成分の推定を可能とした
-データ解析、反射波エコー解析のアルゴリズムを構築し、自動解析を可能とした
・自律型無人ボートの開発
-波浪の影響を少なくし、横方向のローリング、進行方向のピッチを極力抑える船体を製作
-マニュアル航行に追加して、グーグルマップ上で指示された測線に沿って自動航行するシステムが完成した
・自動解析システムの開発
-データ解析アルゴリズムをソフトに組み込んだ
-解析ソフトをパッケージ化した(Visualizer)
-AI解析により最適パラメータを自動で推奨する機能を組み込んだ
-解析データをWeb連携し、クラウドにアクセスし外部からデータ共有を可能とした

「ヘドロ厚測定方法およびヘドロ厚測定装置」国内特許登録(令和4年12月5日)、PCT出願(令和4年12月16日)、欧州特許庁へ出願(2023年5月30日)。
技術展示会に出展し、自治体・コンサルから活用意向を獲得。

・ダム湖・貯水池の浚渫計画
-堆積量と成分の面的把握により施工計画の合理化
・都市運河の水質対策
-経年変化の定量把握と重点浚渫の選定
・被災後の航路・港湾調査
-簡便な面計測で航行可否や堆積状況を迅速評価

実用1号機での現場検証を踏まえ、波浪・水草対策を施した実用2号機の設計・製作を完了した。名古屋城お堀・熊本萱野鶴池・沖縄各ダムで計測・サンプリングを実施し、航行性・計測精度・土粒子分析の対応関係を整理した。関係機関からは精度・省力化の観点で有効性評価を得た。

・無人・自動航行×超音波で、面的データを短時間に取得
・誤差約10cmの堆積厚推定と、反射特性に基づく土質推定を同一フローで提供
・Visualizerによる自動解析・AI推奨・Web共有で、計測から報告までを一気通貫化

計測・解析の標準運用を整備し、中部地区のダム・湖沼から適用を開始、ため池・湾域へ拡大する。勾配検出や平滑化の自動最適化を高度化し、成分推定の細分化を進める。運用面では測線指定・自動復帰の改良と、データ同期の効率化で現場導入障壁を下げる。

塊状ヘドロ層の特定に加え、上端に浮遊するトロトロヘドロの確実な同定と、土質性状の一層細かな推定精度の向上である。特にトロトロヘドロの反射波とみられる波動の検証はデータ不足のため未了であり、砂層の厚いヘドロを含む多様事例の追加計測とデータ蓄積が必要である。事業化は、ダム・湖沼等の管理者ニーズに即応可能な水準に到達しており、中部地区での適用から着手し、九州のため池や沖縄のダム・湾域へ展開する方針である。