センサーフィッシュは、センサーを内蔵した小さなプラスチック製の管状装置です。ダムタービンからの流れを魚が航行する際に受ける物理的ストレスなどの情報を記録するように設計されています。[1]
センサーは、加速度、圧力、回転速度、方向に関する正確な物理的測定値を提供し、実際の魚が下流への移動中に経験するであろうことを伝えます。
説明
米国エネルギー省パシフィック・ノースウエスト国立研究所（PNNL）が作成したこの管状の装置は、長さ9cm（3.5インチ）、直径2.5cm（0.98インチ）、重さ42グラム（1.5オンス）で、サケの幼生とほぼ同じ大きさです。このセンサーフィッシュは中性浮力を備えているため、水中に留まることができます。内部にはセンサーとリチウムイオン電池があります。毎秒2,048回の測定を行い、5分間の乱流、圧力、加速度を記録し、そのデータをフラッシュメモリに保存します。記録できる外部圧力は最大1.2MPa（174ポンド/平方インチ）、加速度は最大200g 、温度範囲は-40～127℃（-40～+260度）で、回転速度は最大2,000度/秒です。
工事
このセンサーフィッシュは、PNNL内のバイオ音響・フロー研究所で手作業で製作されています。この研究は、電力研究所（Electric Power Research Institute）と米国エネルギー省エネルギー効率・再生可能エネルギー局（OER）から資金提供を受けています。
仕様
以下はパシフィック・ノースウェスト国立研究所が述べた仕様である: [2]
- 電源: 充電式3.7ボルトリチウムイオン電池
- 長さ: 約90 mm
- 直径: 約25mm
- 質量: 約42.1g
- 価格: 1,200ドル/個
- ジャイロスコープ：モデルITG-3200、InvenSense Inc. [3]
- オリエンテーション：STMicroelectronics社製LSM303DLHC eCompassモジュール（スイス、ジュネーブ）[3]
- 用途:カプラン水車、フランシス水車、小水力発電施設、揚水発電施設
- メモリ: フラッシュメモリで約5分分のデータ
- 速度: 1秒あたり2,048回の測定
- 圧力: モデルMS5412-BM、Measurement Specialties, Inc.、バージニア州ハンプトン製、1平方インチあたり174ポンドの圧力に対応
- 加速度計：アナログ・デバイセズ社製 ADXL377 加速度計[3]
- 回転速度：毎秒2,000度
- 温度範囲: Microchip Technology Inc. のモデル TC1046 を使用した場合、-40 ～ +125 ℃。
- 浮力：中性
- その他の機能:
- 一定時間後に 2 つの小さな重りを放出し、回収のために装置を水面に浮かび上がらせる装置があります。
- 検索と診断用のオレンジ、黄色、緑の4 つのLEDライトが点滅します。
目的
 | この記事は更新が必要です。 （2026年1月） |
センサーフィッシュから収集されたデータは、ダムタービンの新しい設計に役立てられます。老朽化したダムは改修や改良が必要であり、魚への影響を考慮する必要があります。
センサーフィッシュは当初、コロンビア川流域で最も一般的なタービンであるカプラン水車の影響を調べるために設計されました。テストのほとんどは、高さ100フィート（約30メートル）のアイスハーバーダムで実施されました。このダムのタービン内部では、海面からエベレスト山頂まで瞬時に移動するのと同等の圧力変化が経験されます。 [4]
2015年には、センサーフィッシュは東南アジアのメコン川のダム、オーストラリアの灌漑施設、従来のダム、そして米国内の3つの小規模水力発電施設を評価する予定です。[5]
データ取得プロセス
魚類センサーはダム上部の放流水槽に設置されます。そこで、ハブ放流管を通って下流へ流れていく際にデータを記録し始めます。その後、水車に入り、タービンを通過します。そこから放水路へ流され、ボートで回収されます。
その後、デバイスはドッキングステーションに設置され、バッテリーの充電を開始し、収集したデータの転送を待ちます。ドッキングステーションは、 PNNLが開発したソフトウェアを使用して、 USB経由でノートパソコンにデータを送信します。このソフトウェアは、生のバイナリデータをCSV形式に変換できるため、科学者はデータをより簡単にプロットできます。[3]
以前のバージョン
最初のバージョンは1990年代後半に開発され、「フラバーフィッシュ」と呼ばれていました。[6] [7]これは、コロンビア川流域のダムを通過するサケの生存率を高めるために作られました。透明でゴムコーティングされており、魚のような外観をしていました。[8]
将来のデザイン
第2世代モデルは、他の水力構造物やタービンにも搭載可能になります。圧力を検知するセンサー、加速度計、回転速度を検知するジャイロスコープが改良されています。装置内には無線送信機が内蔵されています。また、一定時間後に2つの重りを放出する装置も搭載されています。これにより、センサーフィッシュは回収のために水面に浮上することができます。
参考文献
- ^ 「センサーフィッシュが水力発電ダムがサケに与える影響を示す」twwtn.com。
- ^ 「PNNL：ニュース - 合成魚がダムを通過する際の激しい動きを測定」pnnl.gov。
- ^ abcd ZD Deng-J. Lu-MJ Myjak-JJ Martinez-C. Tian-SJ Morris-TJ Carlson-D. Zhou-H. Hou (2014). 「高度な水力発電開発を支援するための新しい自律型センサーフィッシュの設計と実装」Review of Scientific Instruments . 85 (11) 115001. Bibcode :2014RScI...85k5001D. doi : 10.1063/1.4900543 . PMID 25430138.
- ^ Michael Cooney (2014年11月5日). 「魚だらけのインターネット」. Network World .
- ^ 「電子『魚』がサケの回遊の難しさを理解するのに役立つ」ネイチャーワールドニュース、2014年11月6日。
- ^ 「過酷な水圧環境における物理的状態を測定するセンサーフィッシュデバイスの進化」（PDF）。2006年10月3日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。
- ^ 「合成魚がダムを通過する際の激しい動きを測定」。
- ^ 「PNNL: Breakthroughs Magazine - 2000年秋: 特別レポート - センサーフィッシュが注目を集める」pnnl.gov。
[1]
外部リンク
- 高度な水力発電開発を支援する新しい自律型センサーフィッシュの設計と実装、ZD Deng、J. Lu、MJ Myjak、JJ Martinez、C. Tian、SJ Morris、TJ Carlson、D. Zhou、H. Hou
- 技術レポート：オレゴン州フォスターダムの魚堰とタービンユニット1における魚の通過状況の特性評価、センサーフィッシュの使用、2012年、2013年2月
- タービン、放水路、バイパス施設における魚類通過状況の評価のためのセンサー魚類データの統合 - フェーズ1：ダレスダム放水路のケーススタディ、2007年12月31日
- 過酷な水圧環境における物理的状態を測定するためのセンサーフィッシュデバイスの進化、TJ Carlson、JP Duncan、2003年2月
- ^ 「センサーフィッシュ」.
