JP2010286458A - 集中豪雨予測システム - Google Patents

Abstract

【課題】集中豪雨の発生を事前に予測する。
【解決手段】集中豪雨予測システム１において、日射量計２は、電柱や建物の上等日影にならない箇所に設置され、日射量を数秒毎に計測し、計測した日射量及び自らの日射量計ＩＤを含む日射量情報を管理サーバ３に送信する。電力会社では、太陽光発電設備の出力を予測するため、各所の日射量計２の設置を進めているので、その日射量計２を集中豪雨の予測にも用いることができる。管理サーバ３は、電力会社に設置され、通信可能に接続された各日射量計２から日射量情報を受信し、その日射量情報に基づいて集中豪雨のおそれのある地域を予測し、その地域に集中豪雨が起こった場合に被害の出そうな地域を特定し、その地域の通知先として登録されている電話番号やメールアドレスに集中豪雨に関する警報を発信する。携帯端末４は、管理サーバ３から警報を受信し、スピーカから出力したり、ディスプレイに表示したりする。
【選択図】図１

Description

本発明は、集中豪雨が発生する地域を予測するシステムに関する。

近年、地球温暖化の影響等により局所的な豪雨（ゲリラ豪雨）が発生し、河川や地下道に大量の水が急激に流入し、洪水になる等の状況が社会的な問題になっている。そこで、このような状況に対処する手段として、雨量や河川の水位データをもとに、警報を発信するアラーム通報システムが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００２−３５０５５９号公報

しかしながら、特許文献１のシステムでは、降雨の後にアラーム情報が報知されるので、集中豪雨の発生時には警報の通知が遅くなってしまい、被害が大きくなるおそれがある。また、河川の水量計により都市型の災害（地下道における水位の増加等）に対応することは困難である。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、集中豪雨の発生を事前に予測することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、集中豪雨予測システムであって、各箇所に設置され、当該箇所の上空にある雲の状態に応じて変動するパラメータを計測するセンサと、前記センサと通信可能なサーバと、を備え、前記センサが、計測した前記パラメータを前記サーバに送信し、前記サーバが、各センサから前記パラメータを受信し、受信した時刻とともに記憶する手段と、記憶した前記パラメータ及びその受信時刻と、当該センサについて以前に記憶した前記パラメータ及びその受信時刻とから前記パラメータの単位時間当たりの変化幅である変化率を算出する手段と、当該センサの前記変化率が所定変化率以上の場合に、当該センサの周辺の所定範囲に設置された周辺センサの同じ時間帯の前記変化率を算出し、当該センサの前記変化率が前記周辺センサの前記変化率より所定差以上大きいときに、当該センサの設置された箇所を含む地域に集中豪雨が起こりうると判定する手段と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、雲の状態が急変したと判定されるセンサにおける計測量の変化率と、周辺にあるセンサにおける計測量の変化率とを比較し、当該センサの変化率が周辺のセンサより所定差以上大きいか否かを判断するので、局所的に発生する集中豪雨を事前に予測することができる。そして、雲の状態に応じて判断するため、実際に雨が降る前に分かるので、タイムリーかつ有効な警報が可能になる。

また、本発明は、集中豪雨予測システムであって、前記センサが、日射量計であり、前記パラメータが、日射量であり、前記変化率が、前記日射量の単位時間当たりの減少幅であり、前記範囲が、所定値以上であることを特徴とする。
この構成によれば、日射量計を用いて急激に日射量が下がった地域を集中豪雨のおそれがあると判断する。そして、太陽光発電設備の出力を予測するために設置される日射量計を集中豪雨の予測にも活用できるので、日射量計を有効かつ多用途に使うことになり、設備利用率の向上を図ることができる。また、日射量計は安価なので、対象地域全体に広く設置することができる。

また、本発明は、集中豪雨予測システムであって、各箇所に設置され、降雨を検知し、その降雨のデータを前記サーバに送信する降雨センサをさらに備え、前記サーバが、前記降雨センサから前記降雨のデータを受信し、当該降雨のデータを集中豪雨の判断に用いることを特徴とする。
この構成によれば、雲の状態だけでなく、実際の降雨に関するデータを用いるので、集中豪雨予測の精度向上を図ることができる。

また、本発明は、集中豪雨予測システムであって、地域の住民や通勤・通学者に所持される携帯端末をさらに備え、前記サーバが、地域と、当該地域の集中豪雨に関する警報を送信すべき前記携帯端末の通知先とを対応付けて予め記憶する手段と、集中豪雨が起こりうると判断された地域に基づいて当該集中豪雨による被害のおそれがある被害地域を特定する手段と、前記被害地域に対応付けられた携帯端末の通知先に集中豪雨に関する警報を送信する手段と、をさらに備えることを特徴とする。
この構成によれば、地域ごとに登録された携帯端末に集中豪雨に関する警報を送信するので、その地域の住民や通勤・通学者が確実に警報を知ることができる。

また、本発明は、集中豪雨予測システムであって、前記携帯端末が、所定の位置検出機能により自身の位置データを特定し、その位置データ及び前記通知先を前記サーバに送信し、前記サーバが、前記携帯端末から前記位置データ及び前記通知先を受信する手段と、前記位置データが前記被害地域に含まれる場合に、前記通知先に集中豪雨に関する警報を送信する手段と、をさらに備えることを特徴とする。
この構成によれば、実際に被害地域に所在する人が警報を知ることができる。

その他、本願が開示する課題及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、集中豪雨の発生を事前に予測することができる。

集中豪雨予測システム１の構成を示す図である。 日射量計２の設置の状態を示す図である。 管理サーバ３の構成を示す図である。 記憶部３５に記憶されるデータの構成を示す図であり、（ａ）は日射量データ３５Ａの構成を示し、（ｂ）は計測地域データ３５Ｂの構成を示し、（ｃ）は被害地域データ３５Ｃの構成を示し、（ｄ）は警報通知先データ３５Ｄ２の構成を示す。 集中豪雨予測システム１における管理サーバ３の処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を説明する。本発明の実施の形態に係る集中豪雨予測システム１は、各所に設置された日射量計が日射量を計測し、サーバが日射量計から日射量を受信し、その日射量に基づいて、周辺地域に比べて局所的に急激に日射量が減少した地域を集中豪雨が発生する地域として予測するものである。

≪システムの構成と概要≫
図１は、集中豪雨予測システム１の構成を示す図である。集中豪雨予測システム１は、日射量計２、管理サーバ３及び携帯端末４を備える。日射量計２は、電柱や建物の頂部等、日影にならない箇所に設置され、日射量（照度）を数秒毎に計測して、その日射量及び自らの日射量計ＩＤを含む日射量情報を管理サーバ３に送信する。なお、電力会社では、今後、多くの導入が予想される太陽光発電設備の出力を予測するため、各箇所における日射量計２の設置を進めているが、その日射量計２を集中豪雨の予測にも用いることができる。

管理サーバ３は、電力会社に設置され、光ファイバケーブル等により通信可能に接続された各日射量計２から日射量情報を受信し、その日射量情報に基づいて集中豪雨のおそれのある地域を予測し、その地域に集中豪雨が起こった場合に被害の出そうな地域を特定し、その地域の通知先として登録されている電話番号やメールアドレスに集中豪雨に関する警報を発信する。携帯端末４は、地域の住民や通勤・通学者に所持され、管理サーバ３から警報を受信し、スピーカから出力したり、ディスプレイに表示したりする端末であり、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等により実現される。

図２は、日射量計２の設置の状態を示す図である。日射量計２は、約５〜１０ｋｍの間隔を空けて設置される。これは、局所的に集中豪雨の発生する範囲が半径５〜１０ｋｍの円内であり、その範囲外で同時に豪雨になることはないという前提に基づくものである。なお、本実施の形態では、図２の中央の日射量計２Ａの計測データと、その周辺の日射量計２Ｂ〜２Ｉの計測データとに基づいて、日射量計２Ａが設置された地域における集中豪雨の発生可能性を予測するものとして説明する。

図３は、管理サーバ３の構成を示す図である。管理サーバ３は、通信部３１、表示部３２、入力部３３、処理部３４及び記憶部３５を備える。通信部３１は、ネットワークを介して日射量計２及び携帯端末４とデータ通信を行う部分であり、例えば、ＮＩＣ（Network Interface Card）等によって実現される。表示部３２は、処理部３４からの指示によりデータを表示する部分であり、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）等によって実現される。入力部３３は、オペレータがデータ（例えば、地域ごとの携帯端末４の通知先に関するデータ等）を入力する部分であり、例えば、キーボードやマウス等によって実現される。処理部３４は、各部間のデータの受け渡しを行うととともに、管理サーバ３全体の制御を行うものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が所定のメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。記憶部３５は、処理部３４からデータを記憶したり、記憶したデータを読み出したりするものであり、例えば、フラッシュメモリやハードディスク装置等の不揮発性記憶装置によって実現される。

≪データの構成≫
図４は、記憶部３５に記憶されるデータの構成を示す図である。図４（ａ）は、日射量データ３５Ａの構成を示す。日射量データ３５Ａは、管理サーバ３が日射量計２から受信した日射量情報を日射量計２毎に記憶したものであり、年月日３５Ａ１、時分秒３５Ａ２及び日射量３５Ａ３を含むレコードからなり、各日射量データ３５Ａは、日射量情報に含まれる日射量計ＩＤによりアクセス可能に記憶される。年月日３５Ａ１は、日射量情報を受信した日付を示す。時分秒３５Ａ２は、日射量情報を受信した時刻を示す。日射量３５Ａ３は、日射量情報に含まれる日射量（単位：ｌｕｘ）である。なお、単位時間当たりの日射量の変化量を計算するために時間的に連続する所定個数のレコードが記憶されていればよいので、それより前のレコードは逐次削除されてもよい。

図４（ｂ）は、計測地域データ３５Ｂの構成を示す。計測地域データ３５Ｂは、日射量を計測する日射量計２と、設置された箇所の地域との対応付けを示すものであり、日射量計ＩＤ３５Ｂ１及び地域ＩＤ３５Ｂ２を含むレコードからなる。日射量計ＩＤ３５Ｂ１は、日射量計２に固有のＩＤであり、日射量計２から受信する日射量情報に含まれる。地域ＩＤ３５Ｂ２は、当該日射量計２の計測対象となる地域に固有のＩＤであり、集中豪雨の発生が予測される地域に対応する。

図４（ｃ）は、被害地域データ３５Ｃの構成を示す。被害地域データ３５Ｃは、集中豪雨が予測される地域と、その集中豪雨により被害のおそれのある地域との対応付けを示すものであり、豪雨地域ＩＤ３５Ｃ１及び被害地域ＩＤ３５Ｃ２を含むレコードからなる。豪雨地域ＩＤ３５Ｃ１は、集中豪雨の発生が予測される地域に固有のＩＤである。被害地域ＩＤ３５Ｃ２は、豪雨地域ＩＤ３５Ｃ１の地域で集中豪雨が発生した場合に、その集中豪雨の影響により被害が発生するおそれのある地域に固有のＩＤである。この地域ＩＤの対応付けは、豪雨地域と、被害地域とが必ずしも一致しないという実情に対処するものである。例えば、河川の上流域で集中豪雨が発生した場合、被害のおそれがあるのは、上流域だけでなく、中流域や下流域も含まれる。なお、被害地域ＩＤ３５Ｃ２は集中豪雨に関する警報の通知先を特定するのに用いられるので、被害地域ＩＤ３５Ｃ２によって決まる地域の範囲は豪雨地域ＩＤ３５Ｃ１の地域の範囲と異なっていてもよい。

図４（ｄ）は、警報通知先データ３５Ｄ２の構成を示す。警報通知先データ３５Ｄ２は、地域ごとに集中豪雨に関する警報の通知先を予め登録したものであり、地域ＩＤ３５Ｄ１及び通知先情報３５Ｄ２を含むレコードからなる。地域ＩＤ３５Ｄ１は、被害地域ＩＤ３５Ｃ２に対応し、集中豪雨による被害のおそれがある地域、すなわち、警報を通知すべき地域に固有のＩＤである。通知先情報３５Ｄ２は、地域ＩＤ３５Ｄ１の地域の民家や企業、学校、店舗等、集中豪雨による被害が発生するおそれのあることを通知すべき連絡先を示すものであり、例えば、該当者が所持する携帯端末４の電話番号やメールアドレスである。

≪システムの処理≫
図５は、集中豪雨予測システム１における管理サーバ３の処理を示すフローチャートである。まず、管理サーバ３は、日射量計２Ａから日射量計ＩＤ及び日射量を含む日射量情報を受信し、記憶部３５のデータのうち、日射量計ＩＤに対応する日射量データ３５Ａに日付、時刻及び日射量を記憶する（Ｓ５０１）。

次に、管理サーバ３は、記憶部３５から当該日射量及びその受信時刻と、以前の日射量及びその受信時刻とを読み出し、日射量の差分を受信時刻の差分で除算することにより単位時間当たりの日射量の減少幅である減少率を算出し、その減少率が所定値以上か否かを判定する（Ｓ５０２）。これは、集中豪雨が降る場合には局所的に積乱雲が発生して一気に暗くなることを前提として、日射量の時間的な減少度合を見て、その減少度合が大きいほど集中豪雨の可能性が高いと予測するものである。

減少率が所定値以上であれば（Ｓ５０２のＹＥＳ）、日射量が急変したと判断される。この場合、管理サーバ３は、日射量計２Ａの周辺にある他の日射量計２Ｂ〜２Ｉ（周辺センサ）における日射量の減少率を算出し、日射量計２Ａの減少率が周辺の日射量計２Ｂ〜２Ｉの減少率より所定差以上大きいか否かを判定する（Ｓ５０３）。ここでは、日射量計２Ａの減少率が「局所的」か否かを判断するために、周辺のすべての日射量計２Ｂ〜２Ｉにおける同じ時間帯（例えば、同じ時刻）の日射量の減少率より所定差以上大きいか否かを判定する。これは、集中豪雨の範囲を日射量計２Ａから所定距離以内（例えば、日射量計２Ａの設置地点を中心とする半径約５ｋｍの円内）とし、その周囲の所定範囲（例えば、日射量計２Ａの設置地点を中心とする半径約５ｋｍ以上、約１０ｋｍ以下のドーナツ形の範囲内）を周辺とし、その周辺で日射量の急変や降雨がなければ、「局所的」な集中豪雨のおそれがあると判断するものである。

日射量計２Ａにおける減少率が周辺の日射量計２Ｂ〜２Ｉより所定差以上大きい場合（Ｓ５０３のＹＥＳ）、日射量の急減が局所的であり、集中豪雨の可能性があると判断される。この場合、管理サーバ３は、被害が発生するおそれのある地域をシミュレーションする（Ｓ５０４）。具体的には、まず、記憶部３５の計測地域データ３５Ｂを参照し、日射量計２Ａから受信した日射量情報に含まれていた日射量計ＩＤ３５Ｂ１から、日射量計２Ａが設置された地域ＩＤ３５Ｂ２を特定する。次に、被害地域データ３５Ｃを参照し、当該地域ＩＤ３５Ｂ２と同じ豪雨地域ＩＤ３５Ｃ１から被害地域ＩＤ３５Ｃ２を特定する。そして、特定した被害地域ＩＤ３５Ｃ２に対応する地域を、被害が発生するおそれのある地域として予測する。なお、被害地域の予測手法はこれに限らず、他のシミュレーションの方法により被害地域を予測してもよい。

さらに、管理サーバ３は、被害の地域に所在する携帯端末４に集中豪雨に関する警報を発信する（Ｓ５０５）。具体的には、記憶部３５の警報通知先データ３５Ｄを参照し、Ｓ５０４で特定した被害地域ＩＤ３５Ｃ２と同じ地域ＩＤ３５Ｄ１から通知先情報３５Ｄ２を抽出し、抽出した各通知先情報３５Ｄ２宛てに警報を送信する。

この際、警報を受信した携帯端末４は、その警報を表示又は音声出力することにより、当該携帯端末４の所持者に通知する。その所持者は、通知された警報を把握することにより、洪水や落石の発生しそうな危険箇所や地下から避難したり、危険箇所への接近や地下への侵入を禁止したりする。

日射量計２Ａにおける日射量の減少率が所定値以上でない場合には（Ｓ５０２のＮＯ）豪雨のおそれはないと考えられ、日射量計２Ａにおける日射量の減少率が周辺の日射量計２Ｂ〜２Ｉのうち少なくとも１つより所定差以上大きくない場合には（Ｓ５０３のＮＯ）局所的ではなく広範囲に亘る通常の降雨になると考えられるので、いずれの場合も日射量情報の受信及び記憶（Ｓ５０１）に戻る。

なお、上記実施の形態では、図１に示す管理サーバ３内の各部を機能させるために、処理部３４で実行されるプログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録し、その記録したプログラムをコンピュータに読み込ませ、実行させることにより、本発明の実施の形態に係る管理サーバ３及び集中豪雨予測システム１が実現されるものとする。この場合、プログラムをインターネット等のネットワーク経由でコンピュータに提供してもよいし、プログラムが書き込まれた半導体チップ等をコンピュータに組み込んでもよい。

以上説明した本発明の実施の形態によれば、集中豪雨の発生を事前に予測することができる。これによれば、集中豪雨に関する情報をタイムリーに提供することができる。そして、太陽光発電設備の出力を予測するために設置される日射量計２を集中豪雨の予測にも活用することにより、日射量計２を有効かつ多用途に使うことになるので、設備利用率の向上を図ることができる。

また、雨量計は高価なので、対象地域をカバーするのに十分な台数の雨量計が調達されるわけではなく、特に、ダムや河川の中流域に設置され、都市部には設置されていない。それに対して、集中豪雨予測システム１で用いられる日射量計２は安価であり、対象地域全体に広く設置することができる。

≪その他の実施の形態≫
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。例えば、以下のような実施の形態が考えられる。

（１）日照のない夜には、赤外線センサによって雨雲の存在を検知し、集中豪雨の発生を予測することが考えられる。また、日射量計２や赤外線センサ以外であっても、例えば、設置箇所の上空にある雲の種類や量等の状態に応じて検出レベル（検出量）が変わるセンサや、太陽光が雲によって遮られたときに感度が変動するセンサを用いることにより、集中豪雨の予測が可能になる。

（２）上記実施の形態では、所定地点及びその周辺にある日射量計２によって計測された日射量の変化によって集中豪雨を予測するように記載したが、他のデータと組み合わせて判断してもよい。例えば、アメダス（ＡＭｅＤＡＳ：Automated Meteorological Data Acquisition System、地域気象観測システム）や気象衛星のデータによる判定結果と、日射量計２による判定結果とのＡＮＤで予測することが考えられる。また、エリア分けをして、例えば、付近のアメダス観測所は降水（降雨）を観測していないのに、所定地点の日射量計２は日射量の急激な変化を検知した場合には、その所定地点は集中豪雨になる可能性があると判断される。さらに、雨量計を連携して利用することも考えられる。

（３）上記実施の形態では、地域ごとに予め通知先を登録し、その地域が集中豪雨の被害を受けそうな場合に、登録された通知先に警報を発信するように記載したが、その時点で被害地域に所在する人に警報を発信するようにしてもよい。

例えば、携帯端末４がＧＰＳ（Global Positioning System）機能等の位置検出機能により自身の位置データを取得し、その位置データ及び自身に固有の端末ＩＤ等を管理サーバ３に送信する。管理サーバ３は、各携帯端末４から位置データ及び端末ＩＤ等を受信し、その位置データが被害地域に含まれる場合に、その端末ＩＤ等に従って警報を発信する。その際の発信先は、予め記憶部３５に登録されている端末ＩＤ等の携帯端末４に限ってもよいし、登録の有無を問わなくてもよい。

１ 集中豪雨予測システム
２ 日射量計（センサ）
３ 管理サーバ（サーバ）
３４ 処理部
３５ 記憶部
３５Ａ 日射量データ
３５Ａ２ 時分秒（受信時刻）
３５Ａ３ 日射量（計測量）
３５Ｂ 計測地域データ
３５Ｂ１ 日射量計ＩＤ
３５Ｂ２ 計測地域ＩＤ
３５Ｃ 被害地域データ
３５Ｃ１ 豪雨地域ＩＤ
３５Ｃ２ 被害地域ＩＤ
３５Ｄ 警報通知先データ
３５Ｄ１ 地域ＩＤ（地域）
３５Ｄ２ 通知先情報（携帯端末の通知先）
４ 携帯端末

Claims (5)

1. 各箇所に設置され、当該箇所の上空にある雲の状態に応じて変動するパラメータを計測するセンサと、
   前記センサと通信可能なサーバと、
   を備え、
   前記センサは、計測した前記パラメータを前記サーバに送信し、
   前記サーバは、
   各センサから前記パラメータを受信し、受信した時刻とともに記憶する手段と、
   記憶した前記パラメータ及びその受信時刻と、当該センサについて以前に記憶した前記パラメータ及びその受信時刻とから前記パラメータの単位時間当たりの変化幅である変化率を算出する手段と、
   当該センサの前記変化率が所定変化率以上の場合に、当該センサの周辺の所定範囲に設置された周辺センサの同じ時間帯の前記変化率を算出し、当該センサの前記変化率が前記周辺センサの前記変化率より所定差以上大きいときに、当該センサの設置された箇所を含む地域に集中豪雨が起こりうると判定する手段と、
   を備える
   ことを特徴とする集中豪雨予測システム。
2. 請求項１に記載の集中豪雨予測システムであって、
   前記センサは、日射量計であり、
   前記パラメータは、日射量であり、
   前記変化率は、前記日射量の単位時間当たりの減少幅であり、
   前記範囲は、所定値以上である
   ことを特徴とする集中豪雨予測システム。
3. 請求項１又は請求項２に記載の集中豪雨予測システムであって、
   各箇所に設置され、降雨を検知し、その降雨のデータを前記サーバに送信する降雨センサをさらに備え、
   前記サーバは、前記降雨センサから前記降雨のデータを受信し、当該降雨のデータを集中豪雨の判断に用いる
   ことを特徴とする集中豪雨予測システム。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の集中豪雨予測システムであって、
   地域の住民や通勤・通学者に所持される携帯端末をさらに備え、
   前記サーバは、
   地域と、当該地域の集中豪雨に関する警報を送信すべき前記携帯端末の通知先とを対応付けて予め記憶する手段と、
   集中豪雨が起こりうると判断された地域に基づいて当該集中豪雨による被害のおそれがある被害地域を特定する手段と、
   前記被害地域に対応付けられた携帯端末の通知先に集中豪雨に関する警報を送信する手段と、
   をさらに備えることを特徴とする集中豪雨予測システム。
5. 請求項４に記載の集中豪雨予測システムであって、
   前記携帯端末は、所定の位置検出機能により自身の位置データを特定し、その位置データ及び前記通知先を前記サーバに送信し、
   前記サーバは、
   前記携帯端末から前記位置データ及び前記通知先を受信する手段と、
   前記位置データが前記被害地域に含まれる場合に、前記通知先に集中豪雨に関する警報を送信する手段と、
   をさらに備えることを特徴とする集中豪雨予測システム。

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