JP2006170739A - Earthquake disaster prevention system using urgent earthquake prompt report - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、施設や建物などに設置される地震防災システムであり、緊急地震速報を用いて、地震動の到達する前に防災上の措置を講じるための有効な情報を出力し、地震報知装置や設備機器類の制御装置に利用する地震防災システムに関するものである。 The present invention is an earthquake disaster prevention system installed in a facility or building, etc., using emergency earthquake bulletin, outputs effective information for taking measures for disaster prevention before the arrival of earthquake motion, The present invention relates to an earthquake disaster prevention system used for a control device for equipment.
施設や建物などに設置される従来からの地震報知・制御装置は、地震計と組み合わせることによって、あるレベル以上の地震動を地震計で検知した場合に報知を出したり制御したりするものが殆どである。例えばエレベータでは、通常感震装置で80Gal以上の加速度を観測すると、最寄階にエレベータを停止させる。 Conventional earthquake notification and control devices installed in facilities and buildings, in combination with seismometers, are often used to provide notification and control when seismometers of a certain level or higher are detected. is there. For example, in an elevator, when an acceleration of 80 Gal or higher is observed with a normal seismic device, the elevator is stopped at the nearest floor.
最近、緊急地震速報(特許文献1参照)が試験的に気象庁から伝達されるようになり、報知や制御に使うための試みが多方面で行われている。緊急地震速報は、震源に近い地震計が捉えた情報を用いて主要動(大きな揺れ)が到達する前に伝えられる地震情報で、近い将来、本運用される予定である。現在までの緊急地震速報を活用した地震防災報知・制御装置は、定められた経験的な震源と観測点の関係を用いて、主要動の到達時間・大きさを推定して、その結果を活用しているが、震源域から対象地点までの地震波が伝播する地殻構造、さらには対象地点の局所的な表層地層及び地形によって、誤差を含み、地震の継続時間についても推定できない。さらに、対象とする場所が建物内部の場合、建物の構造や階数によっても、揺れは異なってくる。緊急地震速報を活用するための精度の検討と、現実の地震動の評価や修正がなされていないため、より適切な防災に活用するために限界があった。 Recently, an earthquake early warning (see Patent Document 1) has been transmitted from the Japan Meteorological Agency on a trial basis, and attempts to use it for notification and control have been made in various fields. The Earthquake Early Warning is earthquake information that is transmitted before the main motion (large shaking) arrives using information captured by the seismometer near the epicenter, and will be used in the near future. The earthquake disaster prevention notification and control equipment that uses emergency earthquake warnings to date estimates the arrival time and magnitude of the main motion using the established empirical relationship between the epicenter and observation points, and uses the results. However, due to the crustal structure in which seismic waves propagate from the epicenter to the target point, as well as the local surface strata and topography of the target point, errors cannot be estimated and the duration of the earthquake cannot be estimated. Furthermore, when the target location is inside a building, the shaking varies depending on the structure of the building and the number of floors. Since there was no examination of accuracy for using the earthquake early warning and evaluation and correction of actual earthquake motion, there was a limit to using it for more appropriate disaster prevention.
また、本発明に関連する先行技術文献として特許文献2がある。この発明は、ニューラルネットワークによる自己学習機能を持った地震早期検知システムであり、観測点地震検知装置内で行われる震源パラメータである、マグニチュード、震源距離、震源深さの評価に、ニューラルネットワークを応用するものである。また、1点の検知点で地震を検知し、その場で震源パラメータを評価するものである。さらに、地震情報の通報を地震検知装置から直接エンドユーザに行うものである。
(1)従来の地震報知・制御装置では、建物内部に設置した感震器などの地震計で観測された振動レベルでトリガーをかけるので、既に揺れが大きくなっており、報知や制御が間に合わず被害を防ぐことができない可能性がある。 (1) The conventional earthquake alarm / control device triggers at the vibration level observed by a seismometer such as a seismometer installed inside the building. There is a possibility that damage cannot be prevented.
(2)緊急地震速報を地震報知・制御装置に用いると、大きく揺れ始める前に地震情報が得られるので、事前に対策を取ることによって被害をより効率的に防ぐことができる。しかし、そのままの情報を用いると、揺れの大きさを経験則で一律に処理しているため、平均的地盤上での推定値となり、地点によっては局所的地盤の増幅特性の影響を受け、大きな誤差を生じる恐れがある。更に、建物の中では、建物の応答の影響を受けて正確な揺れを推定することができず、誤差が拡大する。 (2) If earthquake early warning is used for earthquake notification and control equipment, earthquake information can be obtained before it starts to shake greatly, so it is possible to prevent damage more efficiently by taking measures in advance. However, if the information is used as it is, the magnitude of the shaking is processed uniformly based on empirical rules, so it becomes an estimated value on the average ground, and depending on the location, it is affected by the amplification characteristics of the local ground. There is a risk of errors. Furthermore, in a building, an accurate shake cannot be estimated under the influence of the response of the building, and the error increases.
(3)評価誤差が大きいと、安全側の低い振動レベルで報知や制御のためのトリガーを掛けざるを得ず、被害が生じない地震でも作動し、効率的ではない。 (3) If the evaluation error is large, a trigger for notification and control must be applied at a low vibration level on the safe side, and it will operate even in an earthquake that does not cause damage, so it is not efficient.
本発明は、このような課題を解決すべくなされたもので、その目的は、施設や建物などの地震防災において、緊急地震速報を用いることにより、地震の主要動が到達する前に地震の報知や制御信号を出力することができると共に、ニューラルネットワークを用いることによって、緊急地震速報だけでなく、地盤の卓越周期や建物の振動特性を考慮した精度の高い評価ができ、さらに学習によりニューラルネットワークを最適化することにより、予測の信頼性を飛躍的に向上させることができ、地震時に効率的な報知や制御ができる緊急地震速報を用いた地震防災システムを提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems. The purpose of the present invention is to use an earthquake early warning in earthquake disaster prevention of facilities and buildings, etc., so that an earthquake notification can be made before the main motion of the earthquake arrives. And control signals can be output, and by using a neural network, it is possible to evaluate not only the earthquake early warning, but also the ground period and the vibration characteristics of the building with high accuracy. By optimizing, it is possible to dramatically improve the reliability of prediction, and to provide an earthquake disaster prevention system using emergency earthquake warning that can be effectively notified and controlled in the event of an earthquake.
本発明の請求項1に係る発明は、地震防災の対象地点に設置される地震防災システムであって、緊急地震速報からの情報と対象地点特有の情報とを入力パラメータとしたニューラルネットワークを用いて、地震の主要動が到達する前に、対象地点の揺れまたは損傷レベルを推定し、地震防災のための報知あるいは設備機器類の制御を行うことを特徴とする緊急地震速報を用いた地震防災システムである。
The invention according to
本発明は、施設や建物などに設置される地震防災報知・制御装置の評価精度を向上させるために、緊急地震速報だけでなく、その他の情報(対象地点特有の情報)を入力するようにしたものである。即ち、緊急地震速報から得られる震源のマグニチュード、震源位置(緯度経度)、震源深さ、地震動の到達時間および大きさだけでなく、予め調査して得られている対象地点の地盤の卓越周期などの地盤特性、さらに建物内部ならば建物の固有周期、減衰階数などの建物動的特性をニューラルネットワークの入力パラメータとする。 In the present invention, in order to improve the evaluation accuracy of earthquake disaster prevention notification and control devices installed in facilities and buildings, not only emergency earthquake bulletins but also other information (information specific to the target point) is input. Is. That is, not only the magnitude of the epicenter obtained from the earthquake early warning, the location of the epicenter (latitude and longitude), the depth of the epicenter, the arrival time and the magnitude of the ground motion, but also the prevailing period of the ground at the target point obtained in advance. In addition, the building dynamic characteristics such as the natural period of the building, the natural period of the building, the attenuation rank, etc. are used as the input parameters of the neural network.
本発明の地震防災システムは、例えば図1に示すように、情報処理装置としての即時地震情報伝達装置と、衛星アンテナ等の緊急地震速報の入力装置と、地震防災のための報知や制御を行う出力装置から構成することができる。即時地震情報伝達装置の演算記憶装置は、緊急地震速報データ処理機能と、評価用入力データ設定機能と、ニューラルネットワーク評価機能と、ニューラルネットワーク設定機能を有しており、上記の緊急地震速報からの情報と対象地点特有の情報とを入力パラメータとしたニューラルネットワークを用いて、地震の主要動が到達する前に、対象地点の揺れまたは損傷レベルを推定し、地震報知装置あるいは設備機器類の制御装置に利用する。 The earthquake disaster prevention system of the present invention performs, as shown in FIG. 1, for example, an immediate earthquake information transmission device as an information processing device, an emergency earthquake warning input device such as a satellite antenna, and notification and control for earthquake disaster prevention. It can consist of output devices. The operation and storage device of the immediate earthquake information transmission device has an emergency earthquake warning data processing function, an evaluation input data setting function, a neural network evaluation function, and a neural network setting function. Using a neural network with the information and information specific to the target point as input parameters, before the main motion of the earthquake arrives, the shake or damage level of the target point is estimated, and the earthquake notification device or the control device for equipment To use.
この地震報知装置あるいは制御装置は、例えば、エレベータやエスカレータの制御、産業機械の制御、交通機関の停止、遊戯施設の停止、建物内(公共施設、学校、イベント会場など)の人の避難誘導、扉・ガス・水道弁の開閉などに用いる。 This earthquake notification device or control device is, for example, elevator or escalator control, industrial machine control, transportation stop, play facility stop, evacuation guidance for people in buildings (public facilities, schools, event venues, etc.) Used to open and close doors, gas and water valves.
ニューラルネットワークは、人間の神経細胞をモデル化した解析ツールであり、簡便なシステムで構成できるため、最近の工学の分野では制御に盛んに用いられている。ニューラルネットークを用いることにより、多くのパラメータを入力として考慮しながら評価する機能と、学習機能によりネットワークを最適なものにする機能がある。 A neural network is an analysis tool that models a human nerve cell, and can be configured with a simple system. Therefore, the neural network is actively used for control in recent engineering fields. By using a neural network, there are a function for evaluating many parameters as input and a function for optimizing the network by a learning function.
ニューラルネットワークを用いた震源情報(震源位置、震源深さ、マグニチュード)の推定システムとしては、「ニューラルネットワークによる自己学習機能を持った地震早期検知システム」(特開平11−64533号(特許文献2))で発明済みであり、本発明は、この手法を転用し、対象地点の揺れや損傷レベルの推定に応用したものである。 As an estimation system of epicenter information (seismic source position, epicenter depth, magnitude) using a neural network, “Earthquake early detection system with self-learning function by neural network” (Japanese Patent Laid-Open No. 11-64533 (Patent Document 2)) The present invention has been applied to the estimation of the vibration of the target point and the damage level.
本発明の請求項2に係る発明は、請求項1に記載の地震防災システムにおいて、ニューラルネットワークの自己学習機能を有していることを特徴とする緊急地震速報を用いた地震防災システムである。
The invention according to
例えば図2に示すように、即時地震情報伝達装置の演算記憶装置にニューラルネットワーク自己学習機能と学習用データ設定機能を付け加えた場合である。ニューラルネットワークにより、気象庁発表の震源情報と過去の揺れのデータ(例えば近くで取れた震度データや地震記録など)により学習させ、評価に用いるニューラルネットワークを最適なものとする。 For example, as shown in FIG. 2, this is a case where a neural network self-learning function and a learning data setting function are added to the arithmetic storage device of the immediate earthquake information transmission device. The neural network used for the evaluation is optimized by learning from the earthquake source information and past shaking data (for example, seismic intensity data and earthquake records taken nearby) by the neural network.
本発明の請求項3に係る発明は、請求項2に記載の地震防災システムにおいて、対象地点に設置された地震計のデータを学習データとして用いることを特徴とする緊急地震速報を用いた地震防災システムである。
The invention according to
例えば図2に示すように、地震計を付属して設置できる場合であり、地震波データ記憶装置を付け加え、地震計のデータを学習データとして用いる。地震計の実測値を気象庁発表の震源情報と一緒に用いて学習させ、ニューラルネットワークを最適化し、精度を向上させる。 For example, as shown in FIG. 2, a seismometer can be installed, and a seismic data storage device is added, and seismometer data is used as learning data. The seismometers are used together with the seismic source information published by the Japan Meteorological Agency to learn and optimize the neural network to improve accuracy.
学習方法としては、地震発生ごとに自動で行う方法と、いくつかの地震データが蓄積された後、マニュアルで行う方法がある。 As a learning method, there are a method of automatically performing each occurrence of an earthquake and a method of performing manually after several earthquake data are accumulated.
以上のような本発明によれば、緊急地震速報を用いることにより、地震の主要動が到達する前に地震の報知や制御信号を出力することができ、ニューラルネットワークを用いることにより、緊急地震速報からの情報だけでなく、対象地点特有の情報を考慮した地震動レベルおよび被害レベルの推定が可能になり、評価精度が向上する。さらに、自己学習機能を導入することにより、観測データを蓄積できれば、精度がさらに向上できる。その結果、地震防災のための報知や制御信号を本当に必要な地震のケースだけ出すことができ、効率的となる。 According to the present invention as described above, by using the earthquake early warning, it is possible to output an earthquake notification and a control signal before the main motion of the earthquake arrives. It is possible to estimate the ground motion level and damage level in consideration of not only the information from but also the information specific to the target location, and the evaluation accuracy is improved. Furthermore, if observation data can be accumulated by introducing a self-learning function, the accuracy can be further improved. As a result, notification and control signals for earthquake disaster prevention can be issued only in the case of a truly necessary earthquake, which is efficient.
本発明は、以上のような構成からなるので、次のような効果が得られる。 Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
(1)緊急地震速報を用いているため、地震の主要動が到達する前に地震の報知や制御信号を出力することができると共に、ニューラルネットワークを用いることによって、緊急地震速報だけでなく、地盤の卓越周期や建物の振動特性を考慮した精度の高い評価ができる。これにより施設や建物などに地震の主要動が到達する前に正確な報知や制御信号を出力することができ、地震による被害を確実に防ぐことができる。 (1) Because the earthquake early warning is used, it is possible to output earthquake notifications and control signals before the main motion of the earthquake arrives, and by using a neural network, not only the earthquake early warning but also the ground It is possible to evaluate with high accuracy in consideration of the dominant cycle and vibration characteristics of buildings. As a result, it is possible to output an accurate notification and control signal before the main motion of the earthquake reaches a facility or a building, and it is possible to reliably prevent damage caused by the earthquake.
(2)学習によりニューラルネットワークを最適化することにより、付属のものを付けなくても、本装置だけで様々な場所への適用が可能となる。即ち、データが蓄積されれば学習を行い、予測の信頼性を飛躍的に向上させることができ、地震時に効率的な報知や制御ができる。 (2) By optimizing the neural network by learning, it can be applied to various places with this device alone, even without the attached ones. In other words, if data is accumulated, learning can be performed and the reliability of prediction can be dramatically improved, and efficient notification and control can be performed during an earthquake.
(3)さらに、様々な用途の報知や制御信号のトリガーを設定することが可能であり、極めて汎用な地震防災システムが得られる。 (3) Furthermore, it is possible to set various notifications and triggers for control signals, and an extremely general earthquake disaster prevention system can be obtained.
以下、本発明を図示する実施の形態に基づいて説明する。図1は、本発明の地震防災システムの即時地震情報伝達装置の基本構成を示すブロック図である。図2は、図1の基本構成に自己学習機能と地震計を付加した構成を示すブロック図である。図3は、本発明のニューラルネットワークを用いた評価手法を示すフローである。図4は、本発明の報知装置と制御装置の具体例を例示したブロック図である。 Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiment. FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of an immediate earthquake information transmission device of the earthquake disaster prevention system of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration in which a self-learning function and a seismometer are added to the basic configuration of FIG. FIG. 3 is a flow showing an evaluation method using the neural network of the present invention. FIG. 4 is a block diagram illustrating a specific example of the notification device and the control device of the present invention.
図1に示すように、本発明の即時地震情報伝達装置1は、緊急地震速報を用いて主要動が到達する前に対象地点の揺れの大きさや被害レベルをニューラルネットワークを用いて推定し、地震防災のための報知や制御信号を出力する装置であり、演算記憶装置2と、入出力のインターフェース部3、4と、チューナ5などから構成され、これらは装置1のボックス(セットトップボックス)に内蔵されている。
As shown in FIG. 1, the immediate earthquake
このような即時地震情報伝達装置1の入力側には、衛星アンテナ10、インターネット・通常の電話回線・携帯電話等11などが接続され、出力側には、表示装置20、報知装置21、制御装置22、LAN(イーサネット(登録商標)など)の通信ケーブル23などが接続され、これにより地震防災システムが構成される。なお、出力側に関しては、装置1と表示装置20とが最小装置構成であり、これ以外は適宜選択して接続されるものである。
A
緊急地震速報は、衛星アンテナ10で受信し、この衛星アンテナ10からの信号をチューナ5で変換し、インターフェース部3を介して演算記憶装置2に入力する。また、インターネット・通常の電話回線・携帯電話等11からの信号はインターフェース部3を介して入力する。ここで、インターネットや通常の電話回線などで緊急地震速報を入手する場合、回線の混み方に情報入手時間は依存し、主要動の到達前に情報を入手できない可能性がある。主要動の到達前に報知や制御信号が必要な場合は電話の専用回線や衛星アンテナ10に接続し、緊急地震情報を入手できるように、様々な入出力対応とする。
The earthquake early warning is received by the
演算記憶装置2は、緊急地震速報データ処理機能30と、評価用入力データ設定機能31と、ニューラルネットワーク評価機能32と、ニューラルネットワーク設定機能33を有している。
The
図1、図3に示すように、緊急地震速報から得られるマグニチュード、震源位置(緯度・経度)、震源深さ、地震動の到達時間および大きさだけでなく、予め調査して得られている対象地点の地盤の卓越周期、さらに建物内部ならば建物の固有周期、減衰階数などの動的特性を入力パラメータとし、ニューラルネットワークを用いて、対象地点の揺れや損傷レベルを推定し、地震防災のための報知や機器・設備の制御のための出力をする。表示装置20に緊急地震速報の受信データやニューラルネットワークによる推定結果を表示する。 As shown in Fig. 1 and Fig. 3, not only the magnitude obtained from the earthquake early warning, the location of the epicenter (latitude / longitude), the depth of the epicenter, the arrival time and magnitude of the earthquake motion, but also the object obtained by conducting a preliminary survey For the purpose of earthquake disaster prevention, the prevailing period of the ground at the point, and if it is inside the building, the dynamic characteristics such as the natural period of the building and the attenuation rank are used as input parameters and the neural network is used to estimate the shaking and damage level of the target point. Output for control of equipment and equipment. The display device 20 displays the earthquake early warning reception data and the estimation result by the neural network.
なお、ニューラルネットワークの設定は、インターフェースを介して外部から行う。ニューラルネットワークの設定を行うための学習は外部でマニュアルで行い、必要に応じて適宜設定を変更できるようにする。地盤や建物の情報を考慮したニューラルネットワークの入力データについてもインターフェースを介して外部から行う。 The neural network is set from the outside through an interface. Learning for setting the neural network is performed manually outside so that the setting can be changed as needed. Neural network input data that takes into account ground and building information is also provided from the outside via an interface.
図2の実施形態においては、演算記憶装置2にニューラルネットワーク自己学習機能34と学習用データ設定機能35が追加されている。さらに、地震計12を設置した場合には、地震計12で観測した記録を蓄える地震波データ記憶装置6を装置1の内部に設ける。
In the embodiment of FIG. 2, a neural network self-
過去の地震についての気象庁発表の震源情報(震源位置、震源深さ、マグニチュード)、対象地点もしくは近傍の地盤の地震動や建物の揺れのデータを用いて学習を行い、評価に用いるニューラルネットワークを最適なものとする。地盤の地震動や建物の揺れのデータは、観測されたデータもしくはシミュレーション解析によって得られたデータを用いる。 The neural network used for the evaluation is optimized by learning using the Japan Meteorological Agency's published hypocenter information (seismic source location, depth, magnitude), earthquake motions of the target site or nearby ground, and building shaking data for past earthquakes. Shall. The observed data or the data obtained by simulation analysis is used for the ground motion and building shaking data.
ニューラルネットワークの学習としては、地震データがいくつか蓄積されたときに手動で行う方法を基本とし、毎回地震発生後に自動的に行い、ニューラルネットワークを更新する自己学習機能をオプションとして追加できるようにしている。但し、毎回地震発生後に行うためには、学習データとして地震計で観測された記録の入力が必要である。手動で学習する方法としては、オンサイト(現地)でのパソコンの接続、インターネット経由の遠隔の両方を可能とする。 Neural network learning is based on a manual method when several earthquake data are accumulated, and it can be added automatically as an option to automatically update the neural network after every earthquake and update the neural network. Yes. However, in order to perform after each occurrence of an earthquake, it is necessary to input records observed with a seismometer as learning data. As a manual learning method, both on-site (local) PC connection and remote connection via the Internet are possible.
地震計12を設置した場合には、地震波データ記憶装置6で蓄えた記録を分析することによってニューラルネットワークの学習用データを作成する。そのデータに基づいて、地震発生後または定期的に自己学習を行い、ニューラルネットワークを最適なものに更新する。この作業は自動で行う。
When the
報知装置21は、図4に示すように、警報音発生装置、表示・表示灯装置、照明(フラッシュ)、振動装置などである。即ち、揺れの来る直前に放送機器から警報を発報し、人に音や音声で危険を知らせる。同様に、振動、照明(フラッシュ)、表示装置を用いて危険を知らせる。設置箇所等としては、公共施設、学校、イベント会場、防災担当者・重役などを挙げることができる。
As shown in FIG. 4, the
制御装置22は、防災機器、防災システムなどである。例えば、エレベータ管制装置と連動し、揺れる前の減速・停止、およびビル管理装置との連動(ドアの開錠・施錠・開閉、シャッターの開閉、電源のオンオフ、一般照明・非常照明のオンオフ、非常電源の立ち上げ、ガス・水道弁の開閉)など。IT機器の保護(ストレージの保護回路の起動、ネットワークの保護回路の起動、電源のオンオフ)、交通規制、遊戯施設の減速・停止、非常時の回線の事前確保、海の水門の開閉、公共機関の非常時への切替のトリガー(防災関連機関、消防署)、各種センサーの起動・作動制御、防災無線装置の非常時モードの立ち上げ、都市ガスのガバナの電磁弁の制御、ダム施設の非常時体制の立ち上げなど。
The
1……即時地震情報伝達装置
2……演算記憶装置
3……インターフェース部
4……インターフェース部
5……チューナ
6……地震波データ記憶装置
10…衛星アンテナ
11…インターネット・通常の電話回線・携帯電話等
12…地震計
20…表示装置
21…報知装置
22…制御装置
23…LAN
30…緊急地震速報データ処理機能
31…評価用入力データ設定機能
32…ニューラルネットワーク評価機能
33…ニューラルネットワーク設定機能
34…ニューラルネットワーク自己学習機能
35…学習用データ設定機能
DESCRIPTION OF
30 ... Earthquake early warning
Claims (3)
緊急地震速報からの情報と対象地点特有の情報とを入力パラメータとしたニューラルネットワークを用いて、地震の主要動が到達する前に、対象地点の揺れまたは損傷レベルを推定し、地震防災のための報知あるいは設備機器類の制御を行うことを特徴とする緊急地震速報を用いた地震防災システム。 An earthquake disaster prevention system installed at a target site for earthquake disaster prevention,
Using the neural network with the information from the emergency earthquake bulletin and the information specific to the target point as input parameters, before the main motion of the earthquake arrives, the level of shaking or damage of the target point is estimated and An earthquake disaster prevention system using earthquake early warning, which is characterized by reporting or controlling equipment.
3. The earthquake disaster prevention system according to claim 2, wherein data of a seismometer installed at a target point is used as learning data.
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