JP2007278990A

JP2007278990A - 倒壊危険度評価システム

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Publication number: JP2007278990A
Application number: JP2006109086A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yamamoto; 政博山本; Kazufumi Oki; 一史大木
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-04-11
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2026-04-11
Also published as: JP4702152B2

Abstract

【課題】個々の建物に設置した加速度検知装置が検知した最大加速度データから当該建物の倒壊危険度を的確に評価することができ、しかも地震後において加速度検知装置が検知した最大加速度データを取得するのも容易に行える倒壊危険度評価システムを提供することにある。
【解決手段】携帯端末装置２は、建物に設置している加速度検知装置１のＩＣタグチップ１５から読み取り器２０により受信した最大加速度データと、記憶装置２４に記憶されている地図データから特定される当該加速度検知装置１の設置場所及び当該建物に関する構造データとを参照して剛性演算を行い、この演算結果から当該建物３の倒壊危険度の区分を特定し、この特定区分を提示する処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、地震被害による建物の倒壊危険度を評価する倒壊危険度評価システムに関するものである。

地震発生時において、被害状況を把握推定することは重要であり、特に建物の倒壊危険度を速やかに評価し、地震発生後の建物の倒壊による二次災害を未然に防ぐことは重要な事項である。このような点から建物等の被害状況を推定する装置が提供されている（例えば、特許文献１）
特開平１１−３８８６２号公報（段落００２３〜００４４，図１）

ところで、特許文献１に開示されている装置は、観測地域内に複数設置した地震計の地震波形を地震計測装置によりセンターに伝送し、この地震波形からセンターに設けた震源位置決定装置で震源位置を決定し、この決定した震源位置に基づいて更に震度分布推定装置で震度分布を推定し、この推定した震度分布から建物の被害を含む被害状況を推定する被害推定装置とから構成されているが、例えば個々の建物が実際に受けた震動により個々の建物の被害状況（倒壊危険度）を推定するものではなかった。

そのため、被災建物の応急的な危険度判定は、所謂応急危険度判定士が個々の建物の被害状況を目で確かめて判定し、その判定結果に基づいて「危険」、「要注意」等を記載した貼り紙を建物に貼り付けていき、住人や持ち主へ注意を呼びかけるようになっている。

しかし、判定は応急危険度判定士の勘と経験に頼る部分が多く、判定に要する時間がかかるという問題があった。また例えば「危険」と判定し、住人や持ち主に建物に対する出入りを禁止するような場合、判定理由を客観的な数値で住人や持ち主に示すことができないため、住人や持ち主を納得させるのに苦労するという問題もあった。

また特許文献１に開示されている装置では、地震計測装置からセンターへデータを伝送する方法だけであるため、仮に個々の建物に地震計測装置を取り付け、バックアップ電源を備えたとしても、地震により伝送路が破壊された場合には役立ないという課題もあった。

本発明は、上述の問題点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、個々の建物に設置した加速度検知装置が検知した最大加速度データから当該建物の倒壊危険度を的確に評価することができ、しかも地震後において加速度検知装置が検知した最大加速度データを取得するのも容易に行える倒壊危険度評価システムを提供することにある。

上述の目的を達成するために、請求項１の発明によれば、地震による建物の倒壊危険度を応急判定する倒壊危険度評価システムにおいて、動作電源を商用電源から得る給電部と、該給電部のバックアップ用のバックアップ電源部と、加速度センサと、該加速度センサで検知した加速度データを記憶するメモリ部と、前記加速度センサで検知した加速度中絶対値が最大の加速度データを記憶するデータ記憶部を有するとともに、読み取り器からの電波信号を受信変換して得た電力を電源とし、前記データ記憶部で記憶している前記最大の加速度データを前記読み取り器へ電波信号で発信するＩＣタグチップと、前記最大の加速度データの判定とメモリ部及びデータ記憶部への書き込み制御を少なくとも行う制御部とを備えて建物に１乃至複数設置される加速度検知装置と、前記読み取り器を具備し、該読み取り器と前記ＩＣタグチップとの間の電波信号による通信で当該加速度検知装置から倒壊危険度評価用の最大の加速度データを取得する携帯端末装置とを備えていることを特徴とする。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記携帯端末装置は、取得した前記最大の加速度データを提示する提示部を備えていることを特徴とする。

請求項３の発明では、請求項２の発明において、前記携帯端末装置は、前記加速度検知装置の建物での設置場所を示す地図データと、当該建物の構造データと、前記最大の加速度データとの関係から倒壊危険度を複数段階に区分して予め記憶しているデータベースと、該データベースの記憶データと前記ＩＣタグチップから取得した前記最大の加速度データとを参照して倒壊危険度の区分を特定する倒壊危険度特定部とを備え、該倒壊危険度特定部で特定された倒壊危険度の区分を前記提示部に提示することを特徴とする
請求項４の発明では、請求項１乃至３の何れかの発明において、ネットワークに接続されたサーバを備え、前記加速度検知装置は、前記ネットワークを介して前記加速度データを前記サーバに送信するデータ通信部を備えていることを特徴とする。

請求項５の発明では、請求項１乃至４の何れかの発明において、前記加速度検知装置を前記建物内に複数設置するとともに、前記加速度検知装置には超広帯域無線による通信部を備え、前記建物内に設置された他の加速度検知装置との間で前記加速度データ又は前記最大の加速度データの少なくとも何れか一方の授受を前記通信部で行い、前記加速度検知装置の何れかで集約することを特徴とする。

請求項６の発明では、請求項１乃至５の何れかの発明において、前記加速度検知装置は、少なくとも前記最大の加速度データに、発生時刻情報を付加する計時手段を備えていることを特徴とする。

本発明は、個々の建物に設置した加速度検知装置が検知した最大加速度データを用いるため当該建物の倒壊危険度を的確に評価することができ、しかも地震発生直後によって商用電源が停電しても加速度検知装置ではバックアップ電源によりメモリ部のデータ保存が可能な上に、停電後においても加速度センサが検知する加速度データの最大加速度データをＩＣタグチップ内のデータ記憶部に記憶させることができ、しかも地震によって建物が破損して加速度検知装置の設置場所へ近づくことができない場合においても、携帯端末装置の読み取り器を用いて最大加速度データをＩＣタグチップから非接触で容易に取得することができるとともに、迅速に建物の倒壊危険度を自動的に区分評価することができ、その上評価の基準として最大加速度データを用いることで、建物の持ち主や住人に納得して貰える客観的な評価が行えるという効果がある。

以下本発明を実施形態により説明する。
（実施形態１）
本実施形態の倒壊危険度評価システムは、図１に示すように加速度検知装置１と、携帯端末装置２とを基本構成とする。

加速度検知装置１は図２（ａ）に示すように予め倒壊危険度評価対象である建物３の適所に設置されるもので、設置数は建物３の規模などによって決まり、１台の場合もある。その具体構成は、図１に示すように給電部１０と、二次電池１１と、加速度センサ１２と、ＣＰＵからなる処理部１３と、メモリ部１４と、ＩＣタグチップ１５とを基本とする。

給電部１０は、商用電源ＡＣから所定の直流電圧＋Ｖを得る定電圧回路から構成され、直流電圧＋Ｖを加速度センサ２１，処理部１３，データ通信１５の動作電源として供給するとともに、メモリ部１４の読み書き用電源、二次電池１１の充電電源として用いる。

二次電池１１は商用電源ＡＣの停電時に給電部１０の代わりに動作電源を供給するためのバックアップ電源部を構成する。尚給電部１０と二次電池１１との間のダイオードは逆流阻止用ダイオードである。

加速度センサ１２は、例えば３軸方向の加速度を検知する半導体加速度センサから構成され、出力する加速度データは処理部１３に取り込まれてデータ処理されるようなっている。尚加速度センサ１２として、３軸方向の加速度を検知するもの以外の加速度センサを用いても良い。

処理部１３はＣＰＵから構成されているもので、加速度センサ１２から一定周期で取り３軸方向の加速度データを取り込んで３軸の加速度データを合成する処理を行い、その合成データを検知加速度データとしてメモリ部１４に書き込む処理と、検知加速度データが過去最大の場合にはＩＣタグチップ１５のデータ記憶部１５０に書き込む処理とを行う。

この最大の加速度データ（以下最大加速度データという）の判定は、検知する加速度の絶対値がＩＣタグチップ１５のデータ記憶部１５０に既に記憶して過去の最大加速度データの値との比較により行い、記憶されている最大加速度データが示す値を超える場合には最大加速度データとしてＩＣタグチップ１５のデータ記憶部１５０の記憶データを更新して記憶するのである。尚処理部１３には内蔵時計による計時手段を備え、メモリ部１４に検知加速度データを記憶させ際に、発生時刻情報を付加する処理を行う。同様に最大加速度データをデータ記憶部１５０に記憶させるも発生時刻情報を付加する処理を行い、震動の発生時刻の取得等に役立てるようになっている。

メモリ部１４は書き込まれるデータ量が容量一杯になると、次から新たなデータが記憶される際に最も旧いデータが削除されることで、記憶する検知加速度データを常に新たなデータで更新するようになっている。また給電がなくても記憶データを保持することができる不揮発性メモリ（例えばフラッシュメモリ）から構成されている。

ＩＣタグチップ１５は携帯端末装置２が備えている後述する読み取り器２０から送られてくる電波信号で電力を得て該電力を電源として動作するパッシブ型のＩＣタグチップから構成されているもので、データ記憶部１５０に書き込まれる最大加速度データを携帯端末装置２の読み取り器２０へ非接触（電波）で送ることができるようになっている。

図３は、ＩＣタグチップ１５及び携帯端末装置２の構成を示しており、ＩＣタグチップ１５は、予め加速度検知装置１の建物内の設置場所を示す識別データ（固有番号）を記憶するとともに前述の最大加速度データを更新記憶するデータ記憶部１５０と、送受信部１５１と、制御部１５２と、アンテナ１５３とから構成される。

ここで送受信部１５１は、携帯端末装置２の読み取り器２０から送信される一定周波数の電波信号（搬送波信号）をアンテナ１５３を通じて受信して該電波信号から電力を得、この電力を送受信部１５１自体の電源及び制御部１５、データ記憶部１５０の電源として供給する機能と、読み取り器２０から搬送波信号に重畳して送信されてくるデータ読み取りのコマンドを復調する機能と、データ記憶部１５０から読み出された前述の最大加速度データ及び識別データを用いて搬送波信号を負荷変調し、電波信号として送信させる機能とを備えている。

制御部１５２は、読み取り器２０から送られくるデータ読み取りのコマンドに基づいてデータ記憶部１５０から最大加速度データ及び識別データを読み出して送受信部１５１へ送る機能を備えている。

一方、携帯端末装置２は、前述の読み取り器２０と、液晶表示器からなる提示部たる表示器２１と、ＣＰＵからなる演算処理装置２２と、操作部２３と、記憶装置２４と、電池電源（図示せず）とで構成され、評価対象の建物３のある場所へ携行することが可能となっている
ここで読み取り器２０は、送信部２００と、受信部２０１と、アンテナ２０２とで構成され、送信部２００は一定周波数の搬送波信号を発生させる搬送波発生部２００ａと、この搬送波発生部２００ａで発生される搬送波信号を演算処理装置２２の制御部２２ａから生成されるデータ読み取りのコマンドのデータで変調する変調回路２００ｂと、この変調回路２００ｂから出力される変調された搬送波信号を増幅してアンテナ２０２から電波信号として送信させる出力回路２００ｃとで構成される。

また受信部２０１は、アンテナ２０２で受信したＩＣタグチップ１５からの電波信号に搬送波発生部２００ａからの一定周波数の搬送波信号をミキサ２０１ａで混合して同期検波を行い、更に復調部２０１ｂで受信信号に重畳されているデータ（最大加速度データ及び識別データ）を復調して演算処理装置２２の制御部２２ａへ渡すようになっている。

演算処理装置２２は上述の制御部２２ａ及び後述する倒壊危険度特定部２２ｂを機能として備え、制御部２２ａは操作部２３からの操作の下で、ＩＣタグチップ１５との間で読み取り器２０によるデータの送受信の制御を行う機能を備え、質問データとして最大加速度データ読み取りのコマンドを読み取り器２０へ送るとともに、また読み取り器２０が応答データとして受信するＩＣタグチップ１５からの最大加速度データ及び識別データを倒壊危険度特定部２２ｂへ受け渡す機能を備えている。

倒壊危険度特定部２２ｂは、読み取り器２０で受信したＩＣタグチップ１５からの最大加速度データと記憶装置２４に記憶させてあるデータベースの記憶データとに基づいて、当該建物３の倒壊危険度を特定するためのものである。

つまりデータベースには加速度検知装置１の建物３への設置場所を識別データ（固有番号）と対応付けて示す地図データと、当該建物３の形状、材料などからなる構造データと、最大加速度データとの関係から倒壊危険度を複数段階に区分して予め記憶しており、倒壊危険度特定部２２ｂは、加速度検知装置１から取得した最大加速度データ及び設置場所を示す識別データ（固有番号）と、データベースの記憶データとを参照して、剛性演算を行い、設計時に想定された震動以上の加速度を加速度検知装置１が検知していると判断される場合、何れの倒壊危険度の区分に該当するかを特定し、その特定結果を表示するための表示データを提示部たる表示器２１に送って、特定した倒壊危険度の区分を表示させる処理を行う機能とを備えている。

尚、提示部として前述の表示器２１の代わりに、倒壊危険度の区分に予め音を割り当てたり、各区分を音声化により応急危険度判定士Ｍに提示するようにしても良い。

次の本実施形態のシステム運用について説明する。

まず、地震対策の事前準備として、図２（ａ）に示すように加速度検知装置１を予め各建物３の適所に設置するとともに設置場所のデータと、当該建物３の構造データとを収集し、これらデータと最大加速度データとの関係から上述のデータベース化を図り、例えば地震対策等のために国や地方公共団体が設立するセンターで予め管理し、個々の応急危険度判定士Ｍが携行する携帯端末装置２の記憶装置２４に当該応急危険度判定士Ｍが担当する地域の建物３を対象としたデータベースを記憶させておく。

一方建物３に設置された加速度検知装置１では、通常時には商用電源ＡＣを電源として動作し、処理部１１は地震等により加速度センサ１２で検知される３軸の加速度データを一定周期で取り込んで合成した上で検知加速度データとしてメモリ部１４に更新記憶する処理を行う。同時に、処理部１１は検知加速度データが示す加速度の絶対値がＩＣタグチップ１５のデータ記憶部１５０に記憶させている過去の最大加速度のそれよりも大きいか否かの判定を行い、最大加速度と判定された場合には最大加速度データとしてＩＣタグチップ１５のデータ記憶部１５０に更新記憶させる処理を行う。

また給電部１０により二次電池１１が充電されて停電発生時のバックアップ電源の準備が為される。

而して、地震が発生して、図２（ｂ）のように建物３が一部が倒壊或いは破損し、商用電源ＡＣも停電するような状況となると、建物３に設置されている加速度検知装置１では二次電池１１がバックアップ電源部として働き、加速度検出装置１の機能を保持して加速度センサ１２の検知加速度に対する処理を継続する。また万が一加速度検出装置１が破損するような場合にあってもＩＣタグチップ１５のような微小なチップ自体の生存率は高く、データ記憶部１５０には地震発生時での最大加速度データが保持されることになる。

一方建物３がダメージを受けるような地震が発生し、応急危険度判定士Ｍによる判定が必要となった場合には、応急危険度判定士Ｍは担当地域のデータベースを記憶装置２４に記憶してある携帯端末装置２を持って、評価対象となる建物３に出向くことになる。

そして応急危険度判定士Ｍは携帯端末装置２の読み取り器２０を動作させ、読み取り器２０から最大加速度データ読み取りのコマンドを重畳させた搬送波信号を送信させながら建物３の近辺或いは内部に入る。そして加速度検知装置１が見えない状況にあっても、読み取り器２０が加速度検知装置１近辺に至ると、加速度検知装置１内のＩＣタグチップ１５は送受信部１５１で読み取り器２０から送信される搬送波信号を受信して電力を得、この電力を電源として動作する。尚この動作は商用電源ＡＣが加速度検知装置１に供給されている状態であっても同じである。

これによりＩＣタグチップ１５の制御部１５２は読み取り器２０から送信され、送受信部１５１で復調された読み取りコマンドに応えてデータ記憶部１５０に記憶されている最大加速度データ及び識別データを読み出し、送受信部１５１からこれらデータで負荷変調した電波信号（搬送波信号）を送信させる。

携帯端末装置２の読み取り器２０はＩＣタグチップ１５から送信されてくる電波信号を受信してその電波信号に重畳している最大加速度データ及び識別データを受信部２０１の復調部２０１ｂで復調し、演算処理装置２２の制御部２２ａを介して倒壊危険度特定部２２ｂに渡す。

演算処理装置２２の倒壊危険度特定部２２ｂは、記憶装置２４に記憶されているデータベースの地図データとＩＣタグチップ１５の識別データに基づいて当該加速度検知装置１の設置場所を特定するとともに、設置場所及び建物３に関する構造データと、ＩＣタグチップ１５から受け取った最大加速度データとを参照して剛性演算を行い、この演算結果から当該建物３の倒壊危険度の区分を特定し、この特定結果に基づいて表示データを表示器２１に送り、特定区分を表示器２１で提示する。

而して、この表示器２１の提示により応急危険度判定士Ｍは当該建物３の倒壊危険度を客観的に知ることができ、またこの結果を建物３の住人や持ち主に示すことで、危険度を客観的に認識して貰えることになる。

ところで、図１の破線で示すように加速度検知装置１内にデータ通信部１６を備え、このデータ通信部１６により図４に示すようにインターネット等のネットワーク４に接続されている上述のセンター等に設置しているサーバ５との間でデータの通信を通常時に行えるようにしても良い。

つまり、加速度検知装置１は、処理部１３の制御の下で、加速度センサ１２から出力される３軸の検知加速度データをデータ通信部１６へ転送し、このデータ通信部１６からネットワーク４を介してサーバ５へ送り、サーバ５側でリアルタイムに検知加速度をモニタリングするのである。

また、加速度検知装置１の処理部１３のプログラムを変更するデータをサーバ５から送り、データ通信部１６を介して処理部１３に取り込むようにすることで、処理部１３の制御内容の変更を行うようにしても良い。

ところで図１の加速度検知装置１を同一の建物内に複数設置する場合、超広帯域無線（ＵＷＢ＜Ultra Wide Band＞）によるＵＷＢ通信部を各加速度検知装置１に設け、建物３内に設置された加速度検知装置１間で検知加速度データや最大加速度データの授受をＵＷＢ通信部により行い、特定の加速度検知装置１でこれらデータを集約して、当該加速度検知装置１に設けたデータ通信部１６でサーバ５へ送ったり、或いは地震発生後において当該加速度検知装置１のＩＣタグチップ１５から最大加速度データを携帯端末装置２へ渡すようにしても良い。また、ＵＷＢ通信の特徴である測距機能を利用することで加速度検知装置１の存在位置の把握等を行うようにしても良い。

実施形態１の基本システム構成図である。実施形態１に用いるＩＣタグチップ及び携帯端末装置の構成図である。実施形態１の運用説明図である。実施形態１にデータ通信部を設けた場合のネットワーク構成図である。

符号の説明

１加速度検知装置
１０給電部
１１二次電池
１２加速度センサ
１３処理部
１４メモリ部
１５ＩＣタグチップ
１６データ通信部
２携帯端末装置
２０読み取り器
４ネットワーク
５サーバ
ＡＣ商用電源

Claims

地震による建物の倒壊危険度を応急判定する倒壊危険度評価システムにおいて、動作電源を商用電源から得る給電部と、該給電部のバックアップ用のバックアップ電源部と、加速度センサと、該加速度センサで検知した加速度データを記憶するメモリ部と、前記加速度センサで検知した加速度中絶対値が最大の加速度データを記憶するデータ記憶部を有するとともに、読み取り器からの電波信号を受信変換して得た電力を電源とし、前記データ記憶部で記憶している前記最大の加速度データを前記読み取り器へ電波信号で発信するＩＣタグチップと、前記最大の加速度データの判定とメモリ部及びデータ記憶部への書き込み制御を少なくとも行う制御部とを備えて建物に１乃至複数設置される加速度検知装置と、前記読み取り器を具備し、該読み取り器と前記ＩＣタグチップとの間の電波信号による通信で当該加速度検知装置から倒壊危険度評価用の最大の加速度データを取得する携帯端末装置とを備えていることを特徴とする倒壊危険度評価システム。
前記携帯端末装置は、取得した前記最大の加速度データを提示する提示部を備えていることを特徴とする請求項１記載の倒壊危険度評価システム。
前記携帯端末装置は、前記加速度検知装置の建物での設置場所を示す地図データと、当該建物の構造データと、前記最大の加速度データとの関係から倒壊危険度を複数段階に区分して予め記憶しているデータベースと、該データベースの記憶データと前記ＩＣタグチップから取得した前記最大の加速度データとを参照して倒壊危険度の区分を特定する倒壊危険度特定部とを備え、該倒壊危険度特定部で特定された倒壊危険度の区分を前記提示部に提示することを特徴とする請求項２記載の倒壊危険度評価システム。
ネットワークに接続されたサーバを備え、前記加速度検知装置は、前記ネットワークを介して前記加速度データを前記サーバに送信するデータ通信部を備えていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の倒壊危険度評価システム。
前記加速度検知装置を前記建物内に複数設置するとともに、前記加速度検知装置には超広帯域無線による通信部を備え、前記建物内に設置された他の加速度検知装置との間で前記加速度データ又は前記最大の加速度データの少なくとも何れか一方の授受を前記通信部で行い、前記加速度検知装置の何れかで集約することを特徴とする請求項１乃至４の何れか記載の倒壊危険度評価システム。
前記加速度検知装置は、少なくとも前記最大の加速度データに、発生時刻情報を付加する計時手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか記載の倒壊危険度評価システム。