JP2008005981A - 防災システムおよび施設の稼動停止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】停止の可否を迅速かつ的確に判断した上で設備の稼動停止をおこなうことのできる緊急地震速報等を利用した防災システムおよび施設の稼動停止方法を提供する。
【解決手段】防災システム１０は、気象庁から配信される緊急地震速報をはじめとする地震速報データを取得するデータ取得部１と、データ取得部１によって取得された地震速報データに基づいて対象サイトの地震動の強さを示す第１の地震データを推定する算定部２と、対象サイトにおける施設の稼動停止の可否の閾値となる第２の地震データを格納する格納部３と、第１の地震データと第２の地震データの大小を判別する判別部４と、判別部４による判別結果に応じて施設の稼動を緊急停止させる指令信号を発信する発信部５とを具備している。第２の地震データは、緊急停止をした場合としない場合双方の損失関数の交点から特定できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、気象庁が配信する緊急地震速報をはじめとする地震速報データを利用してプラント施設や製造工場などの設備の稼動を緊急停止させる防災システムと稼動停止方法に係り、特に、停止の可否を迅速かつ的確に判断した上で設備の稼動停止をおこなうことのできる防災システムおよび施設の稼動停止方法に関する。

大規模な地震が発生した際に、特に、可燃性溶液やガスを多く保有するプラント施設、あるいは人体に悪影響を与える危険物質を多く保有する製造工場においては、地震そのものによる被害の発生に加えて、火災とその延焼、さらには危険物質の漏洩等、２次災害の虞が懸念される。これらの損失や災害の発生／拡大を防ぐには、原料や半製品、製品等を貯蔵する設備を含む製造プロセスを緊急停止し、可燃性溶液やガス、危険物質を扱う工場においてはそれらを隔離するといった、いわゆる緊急停止システムが有効である。

ところで、気象庁は、全国に張り巡らせた地震観測網によって、最初にどこかの観測点で地震動の初期の小さい揺れを感知した時点で、ほぼ瞬時に震源位置やマグニチュード等の地震情報を推定して特定利用者に配信する、緊急地震速報配信システムを構築しており、まもなく本格運用が開始される予定である。より具体的には、任意の観測点で地震動の初期微動（Ｐ波）が観測され、その１〜２秒程度の時刻歴波形に基づいて震源情報（緯度、経度）や震源におけるマグニチュードなどが推定され、この推定値に関するデータが気象庁から各利用者に配信されるシステムである。上記する施設の緊急停止システムに関し、かかる気象庁から配信された緊急地震速報を利用したＬＰＧ貯蔵施設防災システムにかかる技術が特許文献１に開示されている。

特開２００５−３４９０６３号公報

特許文献１に開示のＬＰＧ貯蔵施設防災システムによれば、気象庁から配信された震源情報を利用することで、主要動（Ｓ波）が施設に到達する前に施設の稼動を停止することが可能となる。しかし、地震が発生し、その主要動が対象サイトまで到達する可能性があることのみをもって、すべての地震発生の際に施設の稼動を停止していたのでは、稼動を停止する必要性のない場合においても施設の稼動が停止され、その再稼動までに要する時間と費用から、極めて大きな損失を被ることは必至である。

本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、気象庁から配信された緊急地震速報をはじめとする地震速報データを利用しながら、施設の稼動停止の可否を適切に判断することによって、施設の稼動停止に伴う損失を生じさせない、もしくは損失を可及的に少なくすることのできる防災システムおよび施設の稼動停止方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明による防災システムは、気象庁から配信される緊急地震速報をはじめとする地震速報データを取得する取得手段と、前記取得手段によって取得された地震速報データから対象サイトの地震動の強さを示す第１の地震データを推定する算定手段と、対象サイトの施設の稼動を停止させた場合の損失を対象サイトにおける地震動の強さに応じて評価した第１の損失関数と、対象サイトにおける施設の稼動を停止させない場合の損失を対象サイトにおける地震動の強さに応じて評価した第２の損失関数と、該第１の損失関数と第２の損失関数の交点における地震動の強さであって、対象サイトにおける施設の稼動停止の可否の閾値となる第２の地震データと、を格納する格納手段と、前記第１の地震データと前記第２の地震データの大小を判別する判別手段と、判別手段による判別結果に応じて施設の稼動を緊急停止させる指令信号を発信する発信手段と、を具備していることを特徴とする。

本発明の防災システムは、気象庁から配信される緊急地震速報をはじめとする地震速報データに基づいて、対象サイトにある施設の稼動停止の可否を判断し、稼動を停止する必要のある場合にのみ施設の稼動を停止させることのできるシステムである。ここで、地震速報データは、既述する気象庁から配信される緊急地震速報のほかに、対象サイトに設置された計測および予測装置（気象庁から配信される緊急地震速報と同様に、対象サイトにて計測された地震動のＰ波に基づいて震源情報や震源におけるマグニチュードなどを推定する機器）にて推定されたデータをも含む意味である。また、稼動の緊急停止の対象となる施設は特に限定されるものではないが、例えば、既述する可燃性溶液やガスを多く保有するプラント施設や、一般のビルやマンションなどを含む広範な意味であり、より詳細には、かかる施設を構成するガス供給タンクや各種配管（の開閉バルブ）などがその一例である。

本システムでは、緊急地震速報等に包含される地震情報データを取得手段にて取得し、得られた地震情報データから対象サイトにおける地震情報（第１の地震データ）を算定手段にて算定ないしは推定し、格納手段に格納された閾値（第２の地震データ）と第１の地震データとの大小を判別し、稼動停止が必要であると判断された場合にのみ、施設の稼動を停止する指令信号が発信されるものである。なお、第２の地震データは、予め格納手段に設定しておくこともできるし、緊急地震速報を取得した後に第２の地震データを設定し、格納することもできる。この指令信号は電気信号や磁気信号、電波などいずれの信号形態であってもよい。例えば、各種タンク同士を繋ぐ配管の開閉バルブを受信信号によって開閉自在としておき、発信手段からの指令信号を受信すると同時にバルブが閉塞するように構成できる。また、指令信号は警報信号や警報音であってもよく、かかる警報信号（音）に基づいて諸施設の稼動停止を作業員等が直接おこなってもよい。

施設の稼動停止の可否の閾値となる第２の地震データとしては、例えば、地震加速度を用いて、その値を２００ｇａｌ等に設定することができる。例えば、配信された地震の規模や震源情報などの緊急地震速報等から対象サイトにおける地震動の強さを算定手段にて推定した結果、推定値が２００ｇａｌ未満であれば発信手段からの指令信号は発信されず、したがって、施設は稼動を続ける。一方、２００ｇａｌ以上の算定結果となった場合には、即座に指令信号が所定範囲内の各種施設（の機器）に発信され、緊急停止されるべき施設（の機器）の稼動停止が実行される。なお、ここでいう所定範囲とは、対象となるプラント施設エリアのほかに、該プラント施設を中心にその周囲数ｋｍのエリア内にある各種施設や一般のビルなどを含む意味である。

上記する各手段は、同一のコンピュータに内蔵され、またはそれぞれが別個のコンピュータ内に内蔵されて無線通信接続等され、かかるコンピュータが単数もしくは複数の管理棟内に設置された態様で本システムが構成できる。

上記する緊急地震速報等を利用した防災システムによれば、緊急地震速報等からなる地震速報データを有効利用しながら、施設の稼動停止の可否を適切に判断した上で、必要に応じて施設の稼動を停止することが可能となる。これにより、施設の稼動を停止する必要のない場合に稼動を停止することで生じる多大な損失の発生を防止することができ、かつ、大規模地震時の災害の拡大抑制を図ることができる。

本実施の形態では、上記する施設の稼動停止の閾値を算定するに際し、２つの損失関数を求め、その交点における地震動の強さ（最大加速度や最大速度など）を閾値とするものである。この損失関数は、緊急停止をおこなう場合（第１の損失関数）とおこなわない場合（第２の損失関数）の双方の場合ごとに求めておく。ここで、損失関数とは、例えば、地震動の強さを横軸に、損失額を縦軸にとったものであり、どの程度の強さの地震動の際にどの程度の損失が生じるかを示すものである。これを図１に示す。図より、ある地震動の強さを境に双方の損失関数が逆転していることが分かる。逆転している点、いわゆる損失関数の交点（または最適トリガーレベル）以下では緊急停止をおこなわない方がリスクは小さく、交点以上では緊急停止をおこなう方がリスクが小さくなることが理解できる。

地震動の強さに応じた損失額を施設稼動の有無ごとにグラフ化し、双方のグラフの交点を持って施設稼動の可否の閾値を特定する方法を用いることにより、安全性とコストの両面を加味した合理的な緊急停止システムを構築することができる。

また、本発明による防災システムの他の実施の形態において、前記格納手段には、対象サイトの地震動の強さの推定値に対する誤差を示す確率分布関数がさらに格納されており、前記確率分布関数、前記第１の損失関数および前記第２の損失関数は、前記地震速報データの取得に先んじて予め前記格納手段に格納されており、前記確率分布関数と、前記第１の損失関数および前記第２の損失関数それぞれとの畳み込み積分を地震動の強さの推定値を変数として実施し、前記第１の地震データと前記第２の地震データの大小を判別する代わりに、積分値の大小が前記判別手段にて判別されることを特徴とするシステムであってもよい。

また、前記地震速報データの実施の形態としては、震源の緯度、経度、深度を含む震源情報と、地震の規模を示すマグニチュードと、を少なくとも具備するデータであり、算定手段における第１の地震データの算定は、震源から対象サイトまでの距離に応じた距離減衰に基づいて算定することもできる。

緊急地震速報に含まれる震源位置の情報（緯度、経度、深度）と任意の対象サイトの位置情報（緯度、経度、場合によってはさらに深度）とから震源までの距離が算定される。この距離データと、地震の規模を表すマグニチュードの値を基に、例えば、司・翠川の式（司宏俊、翠川三郎：断層タイプ及び地盤条件を考慮した最大加速度・最大速度の距離減衰式、日本建築学会 構造系論文集 第５２３号 による）などを適用することにより、震源までの距離減衰を考慮した対象地盤における地震規模を評価することができる。

緊急地震速報等に基づく震源情報や地震規模情報はあくまでも推定値の域を超えるものではなく、上記する距離減衰式も当該算定式に固有のばらつきを有している。緊急地震速報や距離減衰式がそれぞれに不確定性（誤差またはばらつき）を内包していることから、可及的にかかる誤差を加味した上で施設の稼動停止の可否の閾値となる最適トリガーレベルが決定されるのが好ましい。そこで、かかるばらつきを確率分布関数に当てはめた上で、上記２つの損失関数（第１、第２の損失関数）をそれぞれ畳み込み積分し、新たに損失関数（第３、第４の損失関数）を評価することができる。再評価された２つの損失関数の交点を持って閾値（最適トリガーレベル）とすることにより、上記不確定性を加味した、より合理的な閾値の設定が可能となる。なお、気象庁から配信される緊急地震速報は１つの地震に対して第１報から数報に渡って時々刻々配信されるため、数報に亘って配信される震源情報毎に上記方法を適用してより精度の高い推定値（地震速報データ）を算定し、最新の推定値を使用することにより、施設の緊急停止の実行判断をリアルタイムかつ正確におこなうシステムとするのがより好ましい。

なお、地震速報データの取得、対象サイトにおける地震動の強さの算定、閾値の算定または積分値の算定、地震動の推定値と閾値の大小判別、または積分値双方の大小判別に至る一連の動作は、少なくとも地震の主要動（Ｓ波）が対象サイトに到達する前におこなわれる必要がある。さらに、施設の稼動を停止させる必要がある場合には、かかる稼動停止までが主要動到達前に実行される必要がある（尤も、対象サイトの直下型地震の場合には施設稼動の停止が間に合わない場合もあり得る）。

したがって、上記する本システムの作動所要時間（緊急地震速報を得て、指令信号を発信して施設稼動を停止させるまでの所要時間）は、数秒から十数秒程度である必要がある。尤も、震源と対象サイトとの関係から、主要動到達までの時間の長短は多様に相違することから、対象サイトに対して、その近傍における活断層で地震が発生した場合を予め想定しておき、その場合に主要動が到達するまでの時間を算定しておき、かかる時間内で上記作動を完了できるシステムを構築しておくことが望ましい。

また、本発明による施設の稼動停止方法は、気象庁から配信される緊急地震速報をはじめとする地震速報データを取得する取得ステップと、前記取得ステップによって取得された地震速報データから対象サイトの地震動の強さを示す第１の地震データを推定する算定ステップと、対象サイトの施設の稼動を停止させた場合の損失を対象サイトにおける地震動の強さに応じて評価した第１の損失関数と、対象サイトにおける施設の稼動を停止させない場合の損失を対象サイトにおける地震動の強さに応じて評価した第２の損失関数と、該第１の損失関数と第２の損失関数の交点における地震動の強さであって、対象サイトにおける施設の稼動停止の可否の閾値となる第２の地震データと、を格納する格納ステップと、前記第１の地震データと前記第２の地震データの大小を判別する判別ステップと、判別ステップによる判別結果に応じて施設の稼動を緊急停止させる指令信号を発信する発信ステップと、を具備していることを特徴とする。

本稼動停止方法を構成する一連のステップは、例えば１台のコンピュータにて実行できる。例えば、一連のステップを内蔵したソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体をシステムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによって達成される。なお、格納ステップにおいては、記述するように、対象サイトの施設の稼動を停止させた場合の損失を地震動の強さに応じて評価した第１の損失関数と、対象サイトにおける施設の稼動を停止させない場合の損失を地震動の強さに応じて評価した第２の損失関数とが格納され、該第１の損失関数と第２の損失関数の交点での地震データが第２の地震データに設定される形態などを適用できる。また、より好ましくは、地震速報データの誤差と距離減衰を規定する距離減衰式の誤差とを加味したばらつきを示す確率分布関数と、第１の損失関数および第２の損失関数のそれぞれとを畳み込み積分することによって第３の損失関数および第４の損失関数を設定し、該第３の損失関数および第４の損失関数の交点での地震データを第２の地震データに設定する形態を適用できる。さらには、確率分布関数と、前記第１の損失関数および前記第２の損失関数それぞれとの畳み込み積分を地震動の強さの推定値を変数として実施し、第１の地震データと第２の地震データの大小を判別する代わりに、積分値の大小を判別ステップにて判別する実施の形態であってもよい。

以上の説明から理解できるように、本発明の防災システムおよび施設の稼動停止方法によれば、施設の稼動停止の可否を迅速かつ的確に判断し、必要な場合にのみ施設の稼動を停止することで、地震時における施設やその周辺の安全性の確保と経済的損失の発生防止ないしは可及的低減の双方を満足することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、地震動の大きさと損失額との関係を示す損失関数を示した図を、図２は、本発明の防災システムの概要を示したブロック図を、図３は、本発明の防災システムを模式的に示した図をそれぞれ示している。図４は、本発明の稼動停止方法の一実施の形態のフロー図を、図５は、地震動の強さに応じた確率分布関数をそれぞれ示している。図６は、地震動の不確実性を考慮した損失関数を示した図を、図７，８は、本発明の稼動停止方法の他の実施の形態のフロー図をそれぞれ示している。なお、図示する実施の形態では、地震速報データでとして気象庁から配信される緊急地震速報を適用しているが、地震速報データは、対象施設内に設置された計測および予測装置にて取得されたデータであってもよいことは勿論のことである。

図１は、施設の稼動を緊急停止した場合と停止しない場合の双方の損失額を地震動の規模（基盤最大加速度）を変数に示したグラフ（損失関数）である。ここで、ｈ（ｘ）は緊急停止しない場合のグラフを、ｈ_ｓ（ｘ）は緊急停止した場合のグラフをそれぞれ示している。同図より、ｈ（ｘ）とｈ_ｓ（ｘ）が交わる点の強さの地震動（図では、加速度が２３０ｇａｌ程度）以上の強さの地震動が到来した場合に、施設の稼動を停止した方が損失額を少なくすることができ、緊急停止の効果を得ることができる。本発明の防災システムにおいては、かかる双方の損失関数を適宜に設定し、その交点から施設の稼動停止の基準となる最適トリガーレベルを設定し、この最適トリガーレベルと気象庁から配信される地震情報を対象サイトにおける地震動に適宜に補正してなる地震動の強さ（地震加速度）とを比較判別することによって、施設の稼動停止の可否を判断するものである。

図２は、本発明の防災システムの概要を示したブロック図である。この防災システム１０は、１台のコンピュータないしは複数台のコンピュータが無線通信可能に構成されており、例えば、対象サイトにおける管理棟にて気象庁から配信される緊急地震速報を即座に受信できるようになっている。

防災システム１０は、震源の位置情報（経度、緯度、深度など）に関するデータと、地震の規模に関するデータ（マグニチュードなど）などからなる地震速報データを受信する取得部１と、この取得部１にて取得された地震データを読み込んで対象サイトにおける地震データを推定する算定部２と、施設の稼動を緊急停止した場合としない場合の双方の損失関数を格納するとともに、双方の損失関数の交点から閾値（最適トリガーレベル）を算定して格納しておく格納部３と、算定された対象サイトにおける地震動の強さと最適トリガーレベルの大小を判別する判別部４と、対象サイトにおける地震動（の予測値）が最適トリガーレベル以上となった場合に、対象サイト内の各施設７（の機器）に緊急の稼動停止信号を発信する発信部５と、から大略構成されている。

なお、上記する各部の作動は、システム内のＣＰＵ６にて実行され、このＣＰＵ６は、不図示のプログラムを格納したＲＯＭや作業用のＲＡＭなどとともに構成されている。また、地震速報データは、不図示のインターフェイス回路を介して取得部１に送信され、発信部５からの指令信号も不図示のインターフェイス回路を介して発信される。

上記する防災システムを模式的に示したものが図３である。地盤内の震源にて地震が発生すると、まず、その初期微動であるＰ波がその震央周辺にある各観測点（気象庁による観測点）Ｑ１，Ｑ１’，…に伝播される（到達までの時間：ｔ１、ｔ１’、…）。Ｐ波を観測した観測点からは、そのＰ波波形が気象庁Ｑ２に送られる（送信時間はｔ２、ｔ２’、…）。

気象庁Ｑ２では、Ｐ波波形に基づいて地震のマグニチュードを推定するとともに震源位置を推定し、かかる地震情報を緊急地震速報データとして利用者の対象サイトにおける管理棟Ｑ３に配信する（この配信に要する時間：ｔ３）。

管理棟Ｑ３には、既述する防災システムが構築されており、該システムを実行するためのコンピュータの取得部１にて緊急地震速報データが取得される。この防災システムにおいて、対象サイトにおける地震動の強さが算定され、推定地震動と最適トリガーレベルとの大小判別がおこなわれ、推定地震動が大きいと判別された場合には、システムの発信部５より施設を構成する各機器７（ガス等の供給タンクやガス等の配管の開閉バルブなど）に緊急停止信号が発信されて施設の稼動が停止する（ここで要する時間：ｔ４）。

ここで、対象サイトにおける地震動の強さの算定に際しては、後述する距離減衰式などを用いて該サイトの地表面での地震動を推定することができる。また、対象サイト直下の工学的基盤での地震動の強さを同様に距離減衰式などを用いて推定することもできるし、さらには、工学的基盤での地震動の強さから表層までの地盤性状に基づいてサイト地表面での地震動を特定することもできる（例えば、軟弱地盤の場合には地震動が増幅される）。かかる表層地盤の地盤性状に関するデータと、工学的基盤での地震動から表層における地震動を算定する演算プログラム等は、防災システムの格納部等に格納しておき、算定部にて演算できる構成とすることもできる。

対象サイトに影響を与え得る主要動（Ｓ波）が伝播し、その到達までの時間をｔ５とした場合に、本防災システムでは、既述するｔ１〜ｔ４までの所要時間の総和がｔ５未満となるように設定されていることが望ましい。そのために、Ｓ波の最大速度を予め仮定しておき、任意に特定した震源位置との関係からＳ波到達までの所要時間の概略を算定し、かかる算定値以内に防災システムの作動が完了するように設定しておくことができる。

図４は、本発明の施設の稼動停止方法の一実施の形態を説明したフロー図である。この稼動停止方法は、図２に示す防災システムによって実行される。まず、ステップＳ１００にて、対象サイトにおける施設情報の更新がおこなわれる。この施設情報の更新は、サイト内における新施設の構築やリニューアル、機器の増設等に伴い、地震時に緊急停止させる必要のある施設等に関するデータが随時更新されるものである。

次に、リスク評価モデルの作成をおこなう（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１は、以下に説明するステップＳ１０２〜ステップＳ１０６から構成される。まず、ステップＳ１０２で、施設の緊急停止をする場合のリスク評価モデルの構築を、ステップＳ１０４で、施設の緊急停止をしない場合のリスク評価モデルの構築をそれぞれおこなう。このリスク評価モデルの一実施例としては、任意の地震動の強さの場合に、各施設の稼動停止の有無ごとに被害の拡大に応じたイベントツリーを作成し、ケースごとの物的損失および事業損失とその発生確率等を算定することで、地震動の強さごとの損失額を求める方法などを挙げることができる。

ステップＳ１０２、ステップＳ１０４ごとにモデルを構築し、ケースごとの損失関数ｈ_ｓ（ｘ）、ｈ（ｘ）の評価をおこなう（ステップＳ１０３、ステップＳ１０５）。

求められた損失関数ｈ_ｓ、ｈ双方の交点のｘ値（地震動の強さ）を持って最適トリガーレベルを設定することができる（ステップＳ１０６）。このリスク評価モデルの構築〜最適トリガーレベルの設定までのフローが対象サイトごとに実行されることで、各対象サイト固有の最適トリガーレベルが設定され、防災システムの格納部に格納される。

一方、防災システムを構成する取得部では、気象庁から緊急地震速報が配信され、受信される。この緊急地震速報は時々刻々配信されるため、地震速報が随時受信されることとなる（ステップＳ１０７）。

刻々配信され、受信された緊急地震速報に基づいて、防災システムの算定部では距離減衰式を用いて当該対象サイトにおける地震動の予測値が設定される（ステップＳ１０８）。ここで、地震動の予測値は、対象サイトの直下における工学的基盤における値であってもよいし、対象サイトの地表面における値であってもよい。

地震動の予測値の算定に際して適用される距離減衰式は特に限定されるものではないが、例えば、既述する司・翠川の加速度距離減衰式（下式）を適用することができる。

ここで、Ａは対象サイトの工学的基盤面における最大地震加速度、Ｍはマグニチュード、ｘは震源距離、ｈは震源深さ、ｄは０．０とできる。εは誤差項で平均値０の正規分布である。

地震動の予測値と最適トリガーレベルが設定されると、これらの大小判別が防災システムの判別部にて実行される（ステップＳ１０９）。判別の結果、地震動の予測値が最適トリガーレベルよりも大きな場合には、防災システムの発信部より稼動停止指令信号が所定の施設（の機器）に発信され、施設の稼動が停止する（ステップＳ１１１）。一方、地震動の予測値が最適トリガーレベルよりも小さな場合には、施設稼動の停止をしない方が損失を最小限にできると判断されて緊急停止指令は発信されない。

上記する施設の稼動停止方法によれば、施設の安全性と稼動停止に伴う損失の双方を勘案した最適な稼動停止の可否判断が実行される。なお、かかる稼動停止フローは、主要動が対象サイトに到達する前に実行されることが求められる。したがって、可及的に短時間で稼動停止フローの実行を完了することのできる防災システムを構築することが望まれる。

次に、図５〜８に基づいて、緊急地震速報および距離減衰式が内包する不確実性を考慮して最適トリガーレベルを設定する方法について以下に説明する。

図５は、地震動の強さに応じた確率分布関数を説明した図である。地震速報データは第一報から数報に亘って時々刻々配信されるものであり、徐々に推定精度が高まっていくものの、推定値であるが故にそれが具備する不確実性を完全に払拭することはできない。そこで、地震速報を利用した緊急停止においては、配信情報の不確実性を踏まえた判断が必要であり、かかる不確実性を考慮して図４に示す稼動停止フローを修正することにより、その判定精度を高めることができる。

上記する不確実性は、より具体的には緊急地震速報の有する誤差（平均誤差、ばらつき）のことであり、距離減衰式の有する誤差（ばらつき）のことである。ここで、緊急地震速報のばらつきの分布は過去の配信実績から既知となり、距離減衰式のばらつきも適用式に固有（既知）なものである。例えば、緊急地震速報を受けて予測された地震動の強さがλ’であるとき、緊急地震速報の震源情報の平均誤差とばらつき分布および距離減衰式のばらつき分布（ともに既知）から、地震動の強さの真値がどのように確率的に分布するかという確率分布関数ｆ(ｘ;λ,ζ)を予め求めておくことができる。ここにλは確率分布関数ｆの平均値でλ＝λ’＋αである。ここで、αは震源情報の平均誤差に伴う平均値（推定値）の補正値であり、ζはその標準偏差などの不確実性（ばらつき）の大きさである。

そこで、上記する確率分布関数と既述する損失関数ｈ_ｓ、ｈとの畳み込み積分をおこなって新たな損失関数を評価し、この２つの損失関数の交点における地震動の強さを持って最適トリガーレベルとすることにより、上記不確実性を考慮したより精度の高い防災システムを実現することが可能となる。

この新たな損失関数を、緊急停止がある場合の損失関数：Ｈ_ｓ（λ）、緊急停止がない場合の損失関数：Ｈ（λ）とすれば下式となる。

ここで、確率分布関数；ｆ（ｘ）は下式で表すことができる。

図６は、上記するＨ_ｓ（λ）、Ｈ（λ）をグラフ化した図であり、それらの交点における地震動の強さ：λが最適トリガーレベルに設定される。

図７，８は、ともに上記する緊急地震速報、距離減衰式の内包する不確実性を考慮した稼動停止方法に関するフロー図である。図７に示す実施例は、緊急地震速報に関する過去の実績に基づいて予め最適トリガーレベルを設定しておく方法であるのに対して、図８に示す実施例は、緊急地震速報を取得した後にＨ_ｓ（λ）、Ｈ（λ）が決定され、その大小判別が実行される方法であることが大きな相違点である。なお、いずれの方法においてもそのアルゴリズムは等価である。

まず、図７に示すフローを説明する。ステップＳ２００〜ステップＳ２０４はそれぞれ図４に示すステップＳ１００〜ステップＳ１０５に対応しており、その説明を省略する。

防災システムの格納部には、受信された過去の緊急地震速報が蓄積されており（ステップＳ２０５）、距離減衰式を用いて地震タイプに応じた平均値の補正値：α、ばらつき：ζが評価され、既述する確率分布関数が設定される（ステップＳ２０６）。この確率分布関数と２つの損失関数ｈ_ｓ（ｘ）、ｈ（ｘ）とのそれぞれとを畳み込み積分することにより、２つの損失関数Ｈ_ｓ（λ）、Ｈ（λ）が評価される（ステップＳ２０７，２０８）。この損失関数Ｈ_ｓ（λ）、Ｈ（λ）の交点のλ値を持って最適トリガーレベルが設定される（ステップＳ２０９）。かかるステップまでは、緊急地震速報が取得される前に予め実行されている。

次に、気象庁から刻々配信される緊急地震速報が受信されると（ステップＳ２１０）、距離減衰式を用いて対象サイトにおける地震動の予測値（λ’）が設定される（ステップＳ２１１）。この予測値を地震タイプに応じた平均値の補正値：αを勘案して補正することにより、補正後の予測値：λが設定される（ステップＳ２１２）。λの値と予め設定された最適トリガーレベルとの大小判別を実行し（ステップＳ２１３）、λの値が大きな場合には施設の稼動を停止させ（ステップＳ２１５）、λの値が最適トリガーレベル以下の場合には停止信号の発信はおこなわない（ステップＳ２１４）。

次に、図８に示すフローを説明するが、図７と重複する箇所の説明は省略する。
図８に示す実施例のフローでは、緊急地震速報が取得された後に地震動の予測値（補正を含む）が設定され、損失関数Ｈ_ｓ（λ）、Ｈ（λ）が評価される（ステップＳ３０５〜ステップＳ３１０）。

図７，８に示す緊急地震速報の有する不確実性、および距離減衰式の有する不確実性を踏まえた稼動停止フローを適用することにより、その判定精度を高めることができる。

気象庁から配信される緊急地震速報等を活用した本発明の防災システムによれば、地震被害を齎す主要動到達前に、製造装置の緊急停止可否の判断が可能となり、損失や災害の拡大を可及的に低減することができる。それと同時に、事業損失を含めた実質損失額を最小限に抑えることができる。また、緊急地震速報等が具備する不確実性や、対象サイトにおける地震動の推定式が内包する不確実性等を地震のタイプに応じて適宜に補正することで最適なトリガーレベルを設定することができ、より精度の高い製造装置の緊急停止可否の判断を実現することに繋がる。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

地震動の大きさと損失額との関係を示す損失関数を示した図である。 本発明の防災システムの概要を示したブロック図である。 本発明の防災システムを模式的に示した図である。 本発明の稼動停止方法の一実施の形態のフロー図である。 地震動の強さに応じた確率分布関数を説明した図である。 地震動の不確実性を考慮した損失関数を示した図である。 本発明の稼動停止方法の他の実施の形態のフロー図である。 本発明の稼動停止方法のさらに他の実施の形態のフロー図である。

符号の説明

１…データ取得部、２…算定部、３…格納部、４…判別部、５…発信部、６…ＣＰＵ、７…施設、１０…防災システム

Claims (10)

1. 気象庁から配信される緊急地震速報をはじめとする地震速報データを取得する取得手段と、
   前記取得手段によって取得された地震速報データから対象サイトの地震動の強さを示す第１の地震データを推定する算定手段と、
   対象サイトの施設の稼動を停止させた場合の損失を対象サイトにおける地震動の強さに応じて評価した第１の損失関数と、対象サイトにおける施設の稼動を停止させない場合の損失を対象サイトにおける地震動の強さに応じて評価した第２の損失関数と、該第１の損失関数と第２の損失関数の交点における地震動の強さであって、対象サイトにおける施設の稼動停止の可否の閾値となる第２の地震データと、を格納する格納手段と、
   前記第１の地震データと前記第２の地震データの大小を判別する判別手段と、
   判別手段による判別結果に応じて施設の稼動を緊急停止させる指令信号を発信する発信手段と、を具備していることを特徴とする防災システム。
2. 前記格納手段には、対象サイトの地震動の強さの推定値に対する誤差を示す確率分布関数がさらに格納されており、
   前記確率分布関数、前記第１の損失関数および前記第２の損失関数は、前記地震速報データの取得に先んじて予め前記格納手段に格納されており、
   前記確率分布関数と、前記第１の損失関数および前記第２の損失関数それぞれとの畳み込み積分を、地震動の強さの推定値を変数として実施することによって第３の損失関数および第４の損失関数が設定され、
   該第３の損失関数および第４の損失関数の交点での地震動の強さが前記第２の地震データに設定されることを特徴とする請求項１に記載の防災システム。
3. 前記格納手段には、対象サイトの地震動の強さの推定値に対する誤差を示す確率分布関数がさらに格納されており、
   前記確率分布関数、前記第１の損失関数および前記第２の損失関数は、前記地震速報データの取得に先んじて予め前記格納手段に格納されており、
   前記確率分布関数と、前記第１の損失関数および前記第２の損失関数それぞれとの畳み込み積分を地震動の強さの推定値に対して実施し、
   前記第１の地震データと前記第２の地震データの大小を判別する代わりに、積分値の大小が前記判別手段にて判別されることを特徴とする請求項１に記載の防災システム。
4. 前記取得手段では時々刻々配信される地震速報データが取得されており、前記算定手段では、各地震速報データに応じて第１の地震データが算定されており、前記発信手段の実行の可否を決定する前記判別手段における判別結果は、最新の第１の地震データに基づいていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の防災システム。
5. 前記地震速報データは、震源の緯度、経度、深度を含む震源情報と、地震の規模を示すマグニチュードと、を少なくとも具備しており、
   震源から対象サイトまでの距離に応じた距離減衰に基づいて前記第１の地震データが推定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の防災システム。
6. 気象庁から配信される緊急地震速報をはじめとする地震速報データを取得する取得ステップと、
   前記取得ステップによって取得された地震速報データから対象サイトの地震動の強さを示す第１の地震データを推定する算定ステップと、
   対象サイトの施設の稼動を停止させた場合の損失を対象サイトにおける地震動の強さに応じて評価した第１の損失関数と、対象サイトにおける施設の稼動を停止させない場合の損失を対象サイトにおける地震動の強さに応じて評価した第２の損失関数と、該第１の損失関数と第２の損失関数の交点における地震動の強さであって、対象サイトにおける施設の稼動停止の可否の閾値となる第２の地震データと、を格納する格納ステップと、
   前記第１の地震データと前記第２の地震データの大小を判別する判別ステップと、
   判別ステップによる判別結果に応じて施設の稼動を緊急停止させる指令信号を発信する発信ステップと、を具備していることを特徴とする施設の稼動停止方法。
7. 前記格納ステップには、対象サイトの地震動の強さの推定値に対する誤差を示す確率分布関数がさらに格納されるようになっており、
   前記確率分布関数、前記第１の損失関数および前記第２の損失関数は、前記地震速報データの取得に先んじて予め前記格納ステップに格納されるようになっており、
   前記確率分布関数と、前記第１の損失関数および前記第２の損失関数それぞれとの畳み込み積分を、地震動の強さの推定値を変数として実施することによって第３の損失関数および第４の損失関数が設定され、
   該第３の損失関数および第４の損失関数の交点での地震動の強さが前記第２の地震データに設定されることを特徴とする請求項６に記載の施設の稼動停止方法。
8. 前記格納ステップには、対象サイトの地震動の強さの推定値に対する誤差を示す確率分布関数がさらに格納されるようになっており、
   前記確率分布関数、前記第１の損失関数および前記第２の損失関数は、前記地震速報データの取得に先んじて予め前記格納ステップに格納されるようになっており、
   前記確率分布関数と、前記第１の損失関数および前記第２の損失関数それぞれとの畳み込み積分を地震動の強さの推定値に対して実施し、
   前記第１の地震データと前記第２の地震データの大小を判別する代わりに、積分値の大小が前記判別ステップにて判別されることを特徴とする請求項６に記載の施設の稼動停止方法。
9. 前記取得ステップでは時々刻々配信される地震速報データが取得されており、
   前記算定ステップでは、各地震速報データに応じて第１の地震データが算定されるようになっており、
   前記発信ステップの実行の可否を決定する前記判別ステップにおける判別結果は、最新の第１の地震データに基づいていることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の施設の稼動停止方法。
10. 前記地震速報データは、震源の緯度、経度、深度を含む震源情報と、地震の規模を示すマグニチュードと、を少なくとも具備しており、
    震源から対象サイトまでの距離に応じた距離減衰に基づいて前記第１の地震データが推定されることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の施設の稼動停止方法。

Images