JP2000177695A - 災害時空中撮影システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、災害が発生すると、自動的に気球
を打ち上げるとともに、上空から災害現場付近の状況を
撮影し、地上へ映像を伝送することができる災害時空中
撮影システムを実現することを目的とする。 【解決手段】 ヘリウムガスの浮力により上昇するバル
ーンと、上空より付近の状況を撮影する撮影装置とを地
上の固定設備から制御し、離れた場所にて撮影装置から
の映像をモニタ表示する災害時空中撮影システムであっ
て、前記固定設備は、ガス充填装置と、バルーンを係留
する係留ロープのリリース又は巻取を行う巻取装置と、
災害の発生を検出する検知器と、検知器の検知信号に基
づいてガス充填装置を起動させるとともに巻取装置を制
御しバルーンを上昇させ、撮影を開始させる制御装置と
を有する災害時空中撮影システムを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気球を利用して上
空から地上の状況を撮影する空中撮影システムに関し、
特に、災害が発生すると無人で空中撮影を開始できる災
害時空中撮影システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、地震や火災などの災害の状況を被
災地の上空から撮影するには、撮影装置をヘリコプター
に搭載し、現場上空までヘリコプターにて移動して撮影
していた。また、災害現場付近にて、撮影装置を搭載し
た気球を打ち上げ、被災地の状況を上空から撮影し、救
援活動などに利用される災害時空中撮影システムも提案
されている。

【０００３】従来の災害時空中撮影システムは、例え
ば、特開昭６０−３３１９７に記載されている。すなわ
ち、従来の災害時空中撮影システムは、災害が発生する
と、ガスボンベ・気球・カメラ・係留ロープ・制御装置
等の必要な撮影器材を搭載したトレーラーを災害現場に
移動させる。そして、災害現場にて、作業者が手動操作
により気球を打ち上げ、撮影するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ヘリコプター
の場合は、ヘリコプターの準備に時間がかかり、被災地
を撮影できるまでに長時間を要してしまう。また、トレ
ーラーの場合は、地震災害等により、道路は寸断され、
人々はパニック状態に陥るので、トレーラを災害現場付
近まで移動させるのは著しく困難になり、撮影開始まで
に長時間を要する結果となる。

【０００５】そこで、本発明は、災害が発生すると、自
動的に気球を打ち上げるとともに、上空から災害現場付
近の広範囲にわたる状況を撮影し、地上へ映像を伝送す
ることができる災害時空中撮影システムを実現すること
を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ヘリウムガスの浮力により上昇するバル
ーンと、前記バルーンに連結された撮影装置と、前記バ
ルーン及び撮影装置を制御する固定設備と、前記固定設
備から離れた場所に設置され前記撮影装置が撮影した映
像を表示するモニタとを具備する災害時空中撮影システ
ムであって、前記固定設備は、前記バルーンにヘリウム
ガスを充填させるガス充填装置と、前記バルーンを係留
する係留ロープをリリース又は巻取を行う巻取装置と、
災害の発生を検出する検知器と、前記検知器の検知信号
に基づいて前記バルーンを上昇させ、撮影を開始させる
制御装置とを有する災害時空中撮影システムを提供す
る。

【０００７】これにより、災害が発生すると自動的にバ
ルーンが打ち上げられるとともに、打ち上げられた上空
からその周辺の映像を撮影し、災害対策本部などのモニ
タにて表示できる。したがって、例え、災害発生現場に
人間がたどり着くことが困難な状況であっても、迅速に
災害発生現場の広範囲にわたる画像情報を得ることがで
き、災害への対応を適切かつ迅速に行うことができる。

【０００８】また、更に、ガス充填装置は、ヘリウムガ
スが充填されているボンベと、起動により該ボンベから
ヘリウムガスを噴出させる電磁弁と、前記バルーンにヘ
リウムガスを注入するノズルとを有し、バルーンは、ノ
ズルと嵌合する連結片と、封止球と、封止球をバルーン
内の気圧と外気圧との違いにより封止球を係止する係止
部とを有している。

【０００９】そして、検知器が災害発生を検出すると、
制御装置から電磁弁に対して開弁制御をする。電磁弁が
開弁されると、ヘリウムガスがボンベからノズルを介し
てバルーンに充填され、バルーンの内圧力がバルーン外
からの圧力より高くなる。この結果、係止部は、バルー
ンの外圧により封止球を係止していたのが、係止できな
くなる。そして、封止球は、自己の自重およびヘリウム
ガス圧により落下する。封止球の落下により、連結片に
よるバルーンとノズルとの嵌合が外れる。

【００１０】この結果、バルーンは係留ロープとの連結
だけとなり、上空に上昇することができるのである。こ
れにより、人手を介することなく、バルーンを打ち上げ
ることが可能となるのである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について図を用
いて説明する。図１は、本発明に係る災害時空中撮影シ
ステムを適用したシステムの全体構成図である。災害時
空中撮影システムは、ヘリウムガスが充填されることに
より浮力を得るバルーン１と、バルーン１の位置を安定
させるとともに、上下降制御のための係留ロープ２と、
災害地の撮影等を行うために必要な装置群である気球側
装置３と、システムの自動起動制御等を行う地上に固定
設置される設備群である固定設備５と、気球側装置３と
固定設備５との間で画像の伝送や各種制御信号の伝送に
使用する光ファイバである通信ケーブル４、及び気球側
装置３から得られた画像等を表示する災害センタ７とか
ら構成される。

【００１２】なお、バルーン１と気球側装置３とは、ワ
イヤーロープにて連結されている。また、バルーン１
は、気球側装置３を浮力させるのに十分なヘリウムガス
を充填できる容量のものである。この十分な浮力を与え
る程度の容量とは、例えば、気球側装置等の重量が３０
Ｋｇのとき、２２０立方メートル程度である。この場
合、ヘリウムガスが充填されたときのバルーン１は、直
径約４ｍの略球体となる。バルーン１の形状は、球に限
られるものではなく、楕円形状など風力抵抗の少ない形
状が好ましい。

【００１３】次に図２を参照して、固定設備５について
説明する。固定設備５は、関係者以外の立ち入りを禁止
している場所であって、学校の校庭など災害発生時の避
難場所などに設置される。固定設備５には、同図に示す
以下の各設備から構成されている。同図において、風力
計５１は、本システムを起動する際に、周辺の風力デー
タを計測する。風力データは、バルーン１が安全に所定
の高度まで上昇可能か否かの判断に使用する。なお、周
辺の状況を計測するには、風力計５１に限るものではな
く、風向計や温度計など他のセンサと組み合わせてもよ
い。地震センサ５３は、地震の発生を検出するもので、
例えばマグニチュード５以上の地震を検出する。なお、
地震センサ５３の地震検出の感度は、設置場所の状況に
よって任意に設定、あるいは地震センサ５３自体を選択
する。これにより、軽微な地震により、本システムが起
動することを防止できる。

【００１４】本実施の形態では、地震を災害の一例とし
ているため、地震センサ５３を例示しているが、これに
限られるものでなく、火災センサや地割れ検出センサな
ど、対象とする災害の発生を検知できるものであればよ
い。

【００１５】巻取装置５２は、バルーン１を安全に上下
降させる装置であって、バルーン１と連結している係留
ロープ２をリリース／巻取りの制御を行う。なお、巻取
装置５２は、バルーン１が安定的に上下降できるように
一定の間隔に複数設置し、それぞれが係留ロープ２と連
結される。そして、巻取装置５２には、係留ロープ２に
かかる張力、方向、及び、リリースされている係留ロー
プの長さを計測できるテンショナーを有している。な
お、複数の係留ロープ２の他端は、バルーン１にほぼ水
平かつ同一円周上に等間隔に連結される。後述する制御
装置５０は、巻取装置５２のテンショナーからの張力や
方向等のデータに基づき、バルーン１の現在位置・高さ
・姿勢などを検出し、所定位置にバルーン１が静止する
ように制御する。

【００１６】ガス充填装置５５は、バルーン１にヘリウ
ムガスを充填するための装置である。図５に示すよう
に、ヘリウムガスが充填されているボンベ５５２と、ボ
ンベ５５２からバルーン１にヘリウムガスを供給するた
めのノズル５５１と、ボンベ５５２からヘリウムガスの
放出・非放出を制御する電磁弁５５３から構成されてい
る。

【００１７】図２に戻って、シャッタ装置５６は、バル
ーン１・気球側装置３などを上昇させるときに開放さ
れ、システムの起動時を除き閉じられている。即ち、シ
ャッタ装置５６により、通常時は各装置を雨風、いたず
ら等から防護し、災害発生時に起動されると、いつでも
バルーン１、気球側装置３等を打ち上げれるように開放
させる。なお、固定設備５は、屋外設置のため防水構造
がとられ、内部の機器が故障しないようにしている。な
お、詳細については、一般的な構造であり簡単化のため
に、ここでは省略する。

【００１８】本システムが起動すると、周辺に起動され
たことを報知し、周辺に注意を促すべく、スピーカー５
７、表示灯５８が設置されている。更に、避難場所に設
置されている場合は、災害センタ７からの制御によりス
ピーカー５７を介して避難場所へ住民を誘導するように
してもよい。そして、これらの各設備を統合して制御す
る制御装置５０及びこれらに電源を供給する電源装置５
４が設置されている。なお、電源装置５４は、電力会社
からの電源供給を受けるが、停電が発生すると自己発電
することができる。

【００１９】図３を参照して、制御装置５０について説
明する。図３は、制御装置５０のブロック図である。制
御装置５０は、固定設備５の各装置とのインターフェー
スとして、風力計Ｉ／Ｆ５０１、巻取装置５０２、地震
センサＩ／Ｆ５０３、ガス充填装置Ｉ／Ｆ５０５、シャ
ッタ装置Ｉ／Ｆ５０６、スピーカー出力部５０７、表示
出力部５０８を有する。

【００２０】また、気球側装置３との制御信号、映像等
の通信を行う気球通信Ｉ／Ｆ５０Ａ、災害センタ７との
制御信号、映像等の通信を行う通信Ｉ／Ｆ５０Ｂを有す
る。なお、気球通信Ｉ／Ｆ５０Ａは、気球側装置３と光
ファイバである通信ケーブル４を介して接続され、デジ
タル信号として各種制御信号及び映像データの授受を行
っている。また、通信Ｉ／Ｆ５０Ｂは、ＩＳＤＮ回線で
ある電話回線６を介して災害センタ７と接続されてい
る。なお、本実施の形態では、伝送路としてＩＳＤＮ回
線を示しているが、災害規模等を考慮し無線伝送路であ
る衛生通信などを適宜の伝送路等を適用してもよい。

【００２１】図５を参照してバルーン１とガス充填装置
５５との連結部の構造について説明する。同図に示すよ
うに、バルーン１とガス充填装置５５とは、バルーン１
側の連結片１７の一端が、ノズル５５１の連結受溝５５
４と嵌合されている。他端は、ノズル押下球１４を支持
している。なお、連結片１７は、ノズル押下球１４によ
り弾性変形させられると、連結片１７と連結受溝５５４
との嵌合が外れるようになっている。ガイド１６は、ノ
ズル押下球１４を案内し、ノズル押下球１４により確実
に連結片１７を変形させて連結片１７と連結受溝５５４
との嵌合を外させる案内部材である。ノズル５５１にノ
ズル押下球１４が直接衝突するように案内する。連結部
の筐体１１は、円筒形状であって中間部分に外部の空気
圧と内部の圧力との差により、すなわち、バルーン１内
にヘリウムガスの充填が完了し内部の圧力の方が大きく
なるまで、押し広げられる蛇腹状の支持片１３を有して
いる。支持片１３は、通常時は封止球１２を同図のよう
に、外部の空気圧と内部の気圧との差により封止球１２
を支持している。

【００２２】ここで、連結部の動作について説明する。
システムが起動していない状態を前提として、図５に示
すようにボンベ５５２のノズル５５１と連結片１７によ
り連結されている。

【００２３】今、システムが起動し、ガス充填装置５５
に起動がかかると、電磁弁５５３が開放される。する
と、ボンベ５５２中のヘリウムガスがノズル５５１から
連結部を通って、バルーン１へ充填される。即ち、ヘリ
ウムガスは、ノズル押下球１４と連結片１７とのすき間
及び支持片１３と封止球１２とのすき間を通って、バル
ーン１に到達する。バルーン１への充填が完了すると、
支持片１３の蛇腹が折畳まれる。このため、封止球１２
は、自重およびヘリウムガス圧により落下し、ノズル押
下球１４と衝突する。ノズル押下球１４は、ガイド１６
に導かれ、連結片１７を押し広げながらノズル５５１に
衝突する。このときの連結片１７の変形により、ノズル
５５１と連結片１７との嵌合が外れる。更に、ノズル５
５１とノズル押下球１４とが衝突による衝撃により、バ
ルーン１とノズル５５１は、完全に連結を解かれる。

【００２４】この外れたときの状態を図６に示す。図６
に示すように、封止球１２は、自重及びヘリウムガス圧
により封止体１５に押し付けられ、バルーン１内からヘ
リウムガスが抜けないように封止される。したがって、
電磁弁５５３を開放するだけで、自動的に、バルーン１
とガス充填装置５５とを切離すことができる。

【００２５】次に、気球側装置３について、図４を参照
して説明する。図４は、気球側装置３のブロック図であ
る。気球側装置３とは、バルーン１によって吊り上げら
れ、上空から災害現場付近の様子を撮影し、地上の固定
設備５に画像を伝送することを主目的とした装置であ
る。気球側装置３は、上空における風向風力を計測する
風力風向計３１と、上空の温度を計測する温度計３２
と、同様に湿度を計測する湿度計３３と、現在の位置を
算出するためのＧＰＳ受信装置３５と、航空機に注意を
促すためのフラッシュランプ３６と、上空から地上を撮
影するカメラ装置３４及び、これらを制御する制御部３
０から構成されている。また、気球側装置３の各部は、
電源装置３７から電源の供給を受けている。カメラ装置
３４は、地上を撮影できるように、下方に向けられ、カ
メラの雲台にて視野方向を制御できるようにしている。
この制御は、後述する災害センタ７から行うことが可能
である。

【００２６】次に、災害センタ７の構成について、図７
を参照して説明する。災害センタ７は、固定設備５とＩ
ＳＤＮ回線である電話回線６を介して通信を行う通信Ｉ
／Ｆ７１と、気球側装置３から送信される災害現場付近
の画像などを表示するモニタ７３と、送信されてきた映
像を記憶する記憶部７４と、気球側装置３のカメラ装置
３４のズームや向きなどへ制御入力するための操作部７
２、及びこれらを制御する制御部７０から構成されてい
る。

【００２７】次に、災害時空中撮影システムの動作につ
いて説明する。図８は、災害発生時の動作を示すフロー
を示している。今、地震センサ５３がマグニチュード５
以上の揺れを検出すると、制御装置５０の地震センサＩ
／Ｆ５０３に検知信号が入力される（Ｓ１）。制御装置
５０は、風力計５０１から入力される現在の風力が所定
値１５ｍ／ｓを越えているか判断する（Ｓ２）。ここ
で、風力が所定値を越えていれば、バルーン１を安全に
浮上させることができないと判断し、災害センタ７へ通
信Ｉ／Ｆ５０Ｂから電話回線６を介してその旨通報する
（Ｓ１２）。その後、所定時間の経過を待ってステップ
Ｓ２に戻り、風力が所定値を超えるかを確認する。

【００２８】ステップＳ２にて風力が所定値以下、すな
わち、バルーン１を安全に浮上できるときは、ステップ
Ｓ３にて周囲に注意を促すとともに、シャッタ装置５６
を起動する。即ち、制御装置５０のスピーカー出力部か
らスピーカー５７を介して音声にて周囲にいる者に注意
を促す。表示出力部５０８から表示灯５８に点滅制御信
号を出力する。そして、シャッタ装置Ｉ／Ｆ５０６から
シャッタ装置５６に対して起動信号を送出するのであ
る。シャッタ装置５６では、起動信号を受けると図示し
ないシャッターの開放動作を実行する。

【００２９】次に、ステップＳ４にて、災害センタ７へ
通信Ｉ／Ｆ５０Ｂから電話回線６を介して、災害時空中
撮影システムが起動した旨を通報する。なお、この通報
は、地震センサ５３の検知と同時に行うようにしてもよ
い。ステップＳ５では、シャッターの開放が完了するま
で待機する。そして、シャッタ開放完了が確認できる
と、係留ロープ２をバルーン１が浮上しない程度の長さ
までリリースする。ステップＳ６では、ガス充填装置Ｉ
／Ｆ５０５から、ガス充填装置５５の電磁弁５５３を開
放する（Ｓ７）。開放されバルーン１に十分なヘリウム
ガスが充満すると、前述したように、バルーン１の連結
部がガス充填装置５５から離れる。すると、バルーン２
の浮力によって係留ロープ２に張力がかかる。この張力
を複数の係留ロープ２をリリース又は巻取を行う巻取装
置５２のテンショナーが検出し、この張力データ等を制
御装置５０に送出する。具体的には、テンショナーから
制御装置５０の巻取装置Ｉ／Ｆ５０２から制御部５００
に送信される。これらのデータが所定値を超えると、制
御部５００にてバルーン１がガス充填装置５５から離れ
たと判断する（Ｓ８）。

【００３０】その後、制御部５００から巻取装置Ｉ／Ｆ
５０２を介して複数の巻取装置５２に対してそれぞれが
検出する張力がほぼ一定となるように係留ロープ２のリ
リース制御を行う（Ｓ９）。この制御をバルーン１が所
定の高度、例えば８０ｍに達するまで行う。なお、所定
の高度か否かは、リリースした係留ロープ２の長さ、及
び、張力の方向ベクトルから制御部５００にて算出す
る。なお、バルーン１の浮力は、ステップＳ２にて浮上
可能な風力の場合は、ほぼ鉛直方向に上昇するようにし
ている。このため、係留ロープ２がたわむようなことは
ないが、風力を考慮して現在高度を計算するようにして
もよい。

【００３１】所定高度に達すると（Ｓ１０）、制御装置
５０は、気球通信Ｉ／Ｆ５０Ａから光ファイバーである
通信ケーブル４を介して、気球側装置３の制御部３０に
対して、起動信号を送出する。なお、上昇途中やシステ
ムの起動と同時に、起動をかけるようにしてもよい。

【００３２】気球側装置３では、制御部３０が起動信号
を受信すると、カメラ装置３４にて撮影を開始し、上空
から地上を撮影した映像を固定設備に送信する。また、
フラッシュランプ３６の点滅を開始し、風力風向計３
１、ＧＰＳ受信装置３５などから得られる災害発生場所
の上空のデータを、制御部３０から通信ケーブル４を介
して、固定設備５の制御装置５０に送信する。

【００３３】固定設備５の制御装置５０では、気球通信
Ｉ／Ｆ５０Ａから受信した映像等を通信Ｉ／Ｆ５０Ｂか
ら電話回線６を介して災害センタ７に順次送信する。災
害センタ７では、通信Ｉ／Ｆ７１から映像データ等を受
信すると、記憶部７４に記録するとともに、モニタ７３
に表示する。災害センタ７には、常時又は災害発生時に
自治体の担当者がいる。この防災担当者は、災害発生場
所の上空からの映像がモニタ７３に表示されるので、災
害の発生直後から広範囲にわたる現場の状況を的確に把
握できる。また、災害センタ７の操作部７２を操作する
ことにより、電話回線６、固定設備５を介して、気球側
装置３のカメラ装置３４を自由に制御することができ
る。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、災害発生と同時に、災
害発生場所において、災害発生場所付近の上空からの映
像をリアルタイムで確認でき、災害発生時の避難誘導等
の対応を適切かつスムーズに行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る災害時空中撮影システムのシステ
ム構成図

【図２】固定設備のブロック図

【図３】制御装置のブロック図

【図４】気球側装置のブロック図

【図５】システムが起動していない時の連結部構造図

【図６】システム起動後の連結部構造図

【図７】災害センタのブロック図

【図８】災害発生時の動作フロー

【符号の説明】

１…バルーン ２…係留ロープ ３…気球側装置 ４…通信ケーブル ５…固定設備 ６…電話回線 ７…災害センタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C054 AA02 AA05 CA04 CC05 CF05 CG05 CH02 DA01 DA09 DA10 EA01 EA05 EA07 FA01 FA02 GA00 GB01 GD03 HA18

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヘリウムガスの浮力により上昇するバ
   ルーンと、前記バルーンに連結された撮影装置と、前記
   バルーン及び撮影装置を制御する固定設備と、前記固定
   設備から離れた場所に設置され前記撮影装置が撮影した
   映像を表示するモニタとを具備する災害時空中撮影シス
   テムであって、前記固定設備は、前記バルーンにヘリウ
   ムガスを充填させるガス充填装置と、前記バルーンを係
   留する係留ロープをリリース又は巻取を行う巻取装置
   と、災害の発生を検出する検知器と、前記検知器の検知
   信号に基づいて前記バルーンを上昇させ、撮影を開始さ
   せる制御装置とを有する災害時空中撮影システム。
2. 【請求項２】 請求項１記載の災害時空中撮影システ
   ムにおいて、前記ガス充填装置は、ヘリウムガスが充填
   されているボンベと、起動により該ボンベからヘリウム
   ガスを噴出させる電磁弁と、前記バルーンにヘリウムガ
   スを注入するノズルとを有し、前記バルーンは、前記ノ
   ズルと嵌合する連結片と、封止球と、該封止球をバルー
   ン内の気圧と外気圧との違いにより該封止球を係止する
   係止部とを有し、前記検知信号に基づいて前記電磁弁を
   開弁させることを特徴とした災害時空中撮影システム。