JP5562200B2

JP5562200B2 - 防災管理システム

Info

Publication number: JP5562200B2
Application number: JP2010230951A
Authority: JP
Inventors: 耕作山口
Original assignee: 株式会社シグネット
Priority date: 2010-10-13
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2030-10-13
Also published as: JP2012084020A

Description

本発明は、リアルタイム震度計を用いた防災管理システムに係り、特に、防犯等の目的で設置されている監視用ビデオカメラの映像と地震観測データを関連付け、地震防災用の資料として活用することが可能な防災管理システムに関する。

一般に、放送局や各種の店舗等に設置される監視用ビデオカメラは、２４時間無人で稼動している。そのため、監視用ビデオカメラによる映像は、不審者の監視等の防犯の目的に限らず、多方面で利用されている。例えば、地震が発生した場合には、被災状況等が記録された貴重な資料としてテレビのニュース番組等で取り上げられ、その映像は地震のエネルギーの大きさを表す「マグニチュード」や地震による揺れについての体感的な指標である「震度」とともに放送されることが多い。しかしながら、映像を通して視覚的に捉えられる「建物等の揺れや人々の行動」と、数値として表現される「マグニチュード」や「震度」とは、直感的に結びつき難い。すなわち、震度やマグニチュードなどの数値と単に並べて表示するだけでは、せっかくの映像の価値が十分に発揮されない。そこで、このような課題を解決するべく、近年、地震の映像を地震防災対策用の資料として有効に活用する手法について研究が行われている。そして、それに関して既に幾つかの発明や考案が開示されている。

例えば、特許文献１には、地震が発生した際、遠隔地にいても被害状況を把握して適切な対策を講じることができる「地震時映像自動通報装置」に関する発明が開示されている。
特許文献１に開示された発明は、ネットワークを介して気象庁から提供される緊急地震速報等を受信する緊急地震速報システム受信部と、地震波到達の前後に際して、撮影された映像に関する通報条件についてネットワークを介して被通報者から携帯端末装置によって設定入力を受け付けて保存する通報条件設定部と、ビデオカメラの映像を保存するデジタル・レコーダと、デジタル・レコーダから所定の映像を抽出する通報先別映像抽出処理部と、抽出された映像を携帯端末装置に送出する通報映像送出部とを備えている。
このような構造の地震時映像自動通報装置においては、被災地の映像が被通報者にネットワークを介して自動的に通報されるため、被通報者は遠隔地にいながら、適切な善後策を講じることができる。

特許文献２には、地震災害時に起こり得る事象を模擬的に体験させて、各人の対応力を高めることができる「地震災害模擬体験装置」に関する発明が開示されている。
特許文献２に開示された発明は、過去の地震災害時に発生した事象の映像を記憶する第１の記憶手段と、この第１の記憶手段に記憶された映像を時系列的に連結するための情報を記憶する第２の記憶手段と、第１の記憶手段に記憶された映像と第２の記憶手段に記憶された情報とを組み合わせて地震災害時に発生する事象を模擬的に再現する再現手段を備えるものである。
このような構造によれば、地震災害の模擬体験の臨場感が高まるため、地震災害に対する被験者の対応力を向上させることができる。

特許文献３には、災害等の過去の事例を視覚的に再現し、その事例をビルの管理員がいつでも擬似的に体験できる機能を有する「ビル管理システム」に関する発明が開示されている。
特許文献３に開示された発明は、ビルの主要設備に対して、擬似的に故障や異常状態を発生させたり、特定の操作等を行ったりすることにより、それらの設備がどのように変化するかをシミュレートするデータベース蓄積手段と、ビルの主要設備やビル周辺等の映像や音声を取り込んで記録する記録手段と、この記録された情報に異常発生部位等の情報を付加整理する編集機能を有し、緊急時の対応を教示するマルチメディア事例データベース構築手段とを備えた構成となっている。
このように構成された「ビル管理システム」によれば、災害・異常状況を擬似的に再現できるため、非常時におけるビルの管理員の対処能力と技術力向上を図ることが可能である。

特開２００９−２４３９４５号公報特開平１１−２４９５４２号公報特開平８−３３０６０号公報

上述の従来技術である特許文献１に開示された発明においては、ネットワークを介して送られてくる被災地の映像に基づいて被通報者が被害の程度を推測することはできるものの、地震動の最大値である「震度」と「揺れる屋内等の状況や人々の行動」を関連付けて把握することができない。そのため、その映像を地震防災や人々の安全な避難の実現や関連機器の評価等に活用できないという課題があった。

また、特許文献２に開示された発明において使用される映像は地震動の強度との関連付けがないため、地震発生時の人の行動や交通状況、あるいは構造物等の挙動の分析を行うための資料として有効に活用することができないという課題があった。

さらに、特許文献３に開示された発明で用いられる映像や音声は、実際の災害を記録したものではないため、災害等の模擬体験のリアリティを高める目的に使用することはできても、災害発生時の人の行動パターン等を分析する目的には使用できないという課題があった。

本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、地震発生時の避難通路の確保や人々の行動パターンの分析及び関連機器の評価等を行うための地震防災対策用データとして、監視用ビデオカメラの映像を有効に活用することが可能な防災管理システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明である防災管理システムは、地震に伴って互いに直交する３軸方向にそれぞれ発生する３種類の加速度成分を検出する加速度検出手段と、この加速度検出手段から出力されるアナログ信号を第１のデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器から出力される第１のデジタル信号に，所定の周波数に対する重み付けを行って第２のデジタル信号に変換するデジタルＩＩＲフィルタと、このデジタルＩＩＲフィルタから出力される３種類の第２のデジタル信号をベクトル合成して第３のデジタル信号に変換するとともに，この第３のデジタル信号に基づいてリアルタイム震度を計算する演算部とを有し，リアルタイム震度を表す震度信号を生成する第１のリアルタイム震度計と、地震発生時に撮影された映像を表す映像信号を生成する撮像手段と、映像信号や震度信号が取得された時刻を表す時刻信号を生成する計時部と、震度信号と映像信号が時刻信号により互いに関連付けられた状態で読み取り可能に保存されるメモリ部と、震度信号及び映像信号によってそれぞれ表されるデータが同期をとって表示されるモニターと、このモニターとメモリ部の動作を制御する制御部と、を備え、地震動を示す変位成分，速度成分及び加速度成分のうちの少なくともいずれか１つの時間波形と、震度信号によって表されるリアルタイム震度の時間波形が、地震観測点とは異なる地点で撮影された映像から、被写体の揺れや画面の振動等を詳細に観察することによって抽出される、Ｐ波到達時のコマ及び時刻に基づいて時間軸を調整された状態で映像とともに、モニターに表示されることを特徴とするものである。
このように構成された防災管理システムにおいては、撮像手段によって撮影された映像に示される人の動作や周辺の状況が、リアルタイム震度と関連付けて表示されるという作用を有する。また、時間的に変化する３軸方向それぞれに対する揺れの大きさと、上記映像の各コマとの対応関係が明確になるという作用を有する。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の防災管理システムにおいて、第１のリアルタイム震度計に代えて、地震に伴って互いに直交する３軸方向にそれぞれ発生する３種類の加速度成分を検出する加速度検出手段と、この加速度検出手段から出力される第１のアナログ信号に，所定の周波数に対する重み付けを行って第２のアナログ信号に変換するアナログフィルタと、この第２のアナログ信号を第１のデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器から出力される３種類の第１のデジタル信号をベクトル合成して第２のデジタル信号に変換するとともにこの第２のデジタル信号に基づいてリアルタイム震度を計算する演算部とを有し，リアルタイム震度を示す震度信号を生成する第２のリアルタイム震度計を備えたことを特徴とするものである。
このように構成された防災管理システムにおいては、デジタルフィルタを使用する場合に比べて計測可能な震度の範囲が狭まるものの、請求項１に記載の発明よりもハードウェアにかかる負担が小さいという作用を有する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の防災管理システムにおいて、震度信号、波形信号、映像信号及び時刻信号を外部信号として入力可能に設置される外部端子を備えたことを特徴とするものである。
このように構成された防災管理システムでは、映像が撮影された場所と、リアルタイム震度を算出するための観測データが取得された場所が異なる場合でも、請求項１又は請求項２に記載された発明の作用が同様に発揮される。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の防災管理システムにおいて、気象庁から配信される緊急地震速報の予測震度が、外部端子から入力される地震速報信号に基づいて、震度信号によって表されるデータに対して同期をとってモニターに表示されることを特徴とするものである。
このように構成された防災管理システムでは、請求項３に記載された発明の作用に加えて、リアルタイム震度との比較により、緊急地震速報における震度の予測精度が明確になるという作用を有する。

本発明の請求項１に記載の防災管理システムによれば、過去の災害時に取得された映像に基づいて、被災者の安全な避難方法に関する検討を容易に行うことができる。

本発明の請求項２に記載の防災管理システムによれば、請求項１に記載の発明よりも震度の計測範囲は狭まるが、さらにハードウェアが簡素化でき、製品をより廉価なものとすることができる。

本発明の請求項３に記載の防災管理システムによれば、請求項１又は請求項２に記載された発明の効果に加えて、防犯等の目的で常時設置されている監視用ビデオカメラによって撮影された映像を地震防災対策用のデータとして有効利用できるという効果を奏する。

本発明の請求項４に記載の防災管理システムによれば、請求項３に記載された発明の効果に加えて、緊急地震速報の有効範囲を検証できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る防災管理システムの構成を示したブロック図である。本実施例の防災管理システムを構成するリアルタイム震度計の構成図である。（ａ）はリアルタイム震度計を構成するデジタルフィルタの周波数特性を示した図であり、（ｂ）はリアルタイム震度計を構成する震度算出部の動作原理を説明するための図である。中越地震において観測点の直下又は近傍におけるリアルタイム震度波形（１秒震度）を示した図である。本実施例の防災管理システムを構成するリアルタイム震度計の変形例を示す構成図である。岩手・宮城内陸地震における地震の震央、スーパーマーケット及び地震観測点の位置関係を示した地図である。本実施例の防災管理システムにおいてモニターに表示される映像の１コマを示した図である。（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図７の映像の左上に表示されるリアルタイム震度及び変位成分の時間波形の拡大図である。本実施例の防災管理システムにおいてモニターに表示される映像の１コマを示した図である。（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図９の映像の左上に表示されるリアルタイム震度及び変位成分の時間波形の拡大図である。本実施例の防災管理システムにおいてモニターに表示される映像の１コマを示した図である。（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図１１の映像の左上に表示されるリアルタイム震度及び変位成分の時間波形の拡大図である。本実施例の防災管理システムにおいてモニターに表示される映像の１コマを示した図である。（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図１３の映像の左上に表示されるリアルタイム震度及び変位成分の時間波形の拡大図である。本実施例の防災管理システムにおいてモニターに表示される映像の１コマを示した図である。（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図１５の映像の左上に表示されるリアルタイム震度及び変位成分の時間波形の拡大図である。本実施例の防災管理システムにおいてモニターに表示される映像の１コマを示した図である。（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図１７の映像の左上に表示されるリアルタイム震度及び変位成分の時間波形の拡大図である。本実施例の防災管理システムにおいてモニターに表示される映像の１コマを示した図である。（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図１９の映像の左上に表示されるリアルタイム震度及び変位成分の時間波形の拡大図である。本実施例の防災管理システムにおいてモニターに表示される映像の１コマを示した図である。（ａ）及び（ｂ）は図２１の映像の左上に表示されるリアルタイム震度及び変位成分の時間波形の拡大図である。本実施例の防災管理システムにおいてモニターに表示される映像の１コマを示した図である。（ａ）及び（ｂ）は図２３の映像の左上に表示されるリアルタイム震度及び変位成分の時間波形の拡大図である。本実施例の防災管理システムにおいてモニターに表示される映像の１コマを示した図である。（ａ）及び（ｂ）は図２５の映像の左上に表示されるリアルタイム震度及び変位成分の時間波形の拡大図である。

本発明の防災管理システムは、本出願人の特許発明に係るリアルタイム震度計（特許第４４７２７６９号参照）を用いるものである。以下、本発明の具体的な構成と、それに基づく作用・効果について図１乃至図２６を参照しながら詳しく説明する。

図１は本発明の実施の形態に係る防災管理システムの構成を示したブロック図である。図２は本実施例の防災管理システムを構成するリアルタイム震度計の構成図である。図３（ａ）はリアルタイム震度計を構成するデジタルフィルタの周波数特性を示した図であり、図３（ｂ）はリアルタイム震度計を構成する震度算出部の動作原理を説明するための図である。図４は中越地震において観測点の直下又は近傍におけるリアルタイム震度波形（１秒震度）を示した図である。また、図５は本実施例の防災管理システムを構成するリアルタイム震度計の変形例を示す構成図である。

図１に示すように、本実施例の防災管理システム１では、リアルタイム震度計２と、ビデオカメラ３と、マイクロフォン４と、計時部５と、メモリ部６と、モニター７と、スピーカー８と、入力部９と、外部信号を入力するための外部端子２７が制御部１０に接続されている。なお、本実施例では撮像手段としてビデオカメラ３を用いているが、これに限らず、連写機能を有するスチルカメラをビデオカメラ３の代わりに用いることもできる。
リアルタイム震度計２によって検出されたリアルタイム震度を示す震度信号２ａは、ビデオカメラ３とマイクロフォン４によってそれぞれ取り込まれた映像信号３ａ及び音信号４ａと、計時部５から得られる時刻信号５ａとともに、制御部１０に送られる。また、外部端子２７からは、震度信号２ａ、映像信号３ａ、音信号４ａ及び時刻信号５ａの他、地震波形を示す波形信号２９ａや気象庁から提供される緊急地震速報（以下、ＥＥＷという。）を表す地震速報信号２８ａが入力可能となっている。なお、震度信号２ａ、映像信号３ａ、音信号４ａ及び地震速報信号２８ａは、時刻信号５ａによって互いに関連付けられた状態でメモリ部６に保存される。

メモリ部６へのデータの保存は、制御部１０から送られる書込信号１０ａに従って行われる。また、入力部９を操作してメモリ部６のデータを再生するための再生信号９ａを制御部１０へ送ると、制御部１０からメモリ部６に読込信号１０ｂが送られる。一方、読込信号１０ｂを受けたメモリ部６は、時刻信号５ａによって互いに関連付けられた状態の震度信号２ａ、映像信号３ａ、音信号４ａ、波形信号２９ａ及び地震速報信号２８ａを制御部１０に送る。その結果、制御部１０は、震度信号２ａ、映像信号３ａ、波形信号２９ａ及び地震速報信号２８ａを再生信号１０ｃとともにモニター７へ送り、音信号４ａを再生信号１０ｄとともにスピーカー８へ送る。そして、再生信号１０ｃを受けたモニター７は、震度信号２ａ、映像信号３ａ、波形信号２９ａ及び地震速報信号２８ａによってそれぞれ表されるデータを互いに同期をとって表示し、再生信号１０ｄを受けたスピーカー８は、音信号４ａで表される周辺音を震度信号２ａと映像信号３ａで表されるデータと同期をとって再生する。

図２に示すように、リアルタイム震度計２は東西方向、南北方向、上下方向にそれぞれ発生する３種類の加速度成分を検出する加速度検出手段１１と、加速度検出手段１１で検出された上記３種類の加速度成分毎に、連続した時間信号（アナログ信号）を一定時間ごとにサンプリングすることにより離散化された加速度信号（デジタル信号）に変換するＡ／Ｄ変換器１２と、加速度信号に所定の周波数に対して図３（ａ）に示すように重み付けの処理を行うデジタルフィルタ１３ａと、複数の入力信号をベクトル合成するベクトル合成器１４と、ベクトル合成器１４から出力された合成信号に基づいてリアルタイム震度Ｊ及び計測震度相当値を計算する震度算出部１５と、リアルタイム震度Ｊの時間波形（以下、リアルタイム震度波形という。）に基づいて地震の種別を判定するとともに地震防災用信号２３を出力する判定部１６と、地震防災用信号２３に従って地震の種別に関する情報を含んだ警報を発する警報部１７とを備えている。すなわち、ベクトル合成器１４及び震度算出部１５はデジタルフィルタ１３ａからの出力信号に基づいてリアルタイム震度Ｊを計算する演算部１８を構成している。

加速度検出手段１１はＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）技術による３軸一体型の超小型加速度センサであり、地震に伴って発生する加速度の東西方向成分、南北方向成分、上下方向成分をそれぞれ検出し、アナログ信号１９ａ〜１９ｃとして出力する。そして、アナログ信号１９ａ〜１９ｃは、ＬＳＩ技術による３チャネル一体型のデルタシグマ型のＡ／Ｄ変換器１２によってデジタル信号２０ａ〜２０ｃにそれぞれ変換される。
デジタルフィルタ１３ａは無限インパルス応答（ＩｎｆｉｎｉｔｅＩｍｐｕｌｓｅＲｅｓｐｏｎｓｅ）関数を持つフィルタ回路（ＩＩＲフィルタ）であり、図３（ａ）に示す周波数特性を有している。このデジタルフィルタ１３ａによってデジタル信号２０ａ〜２０ｃは所定の周波数に対して図３（ａ）に示すような重み付けをされた後、デジタル信号２１ａ〜２１ｃとして出力される。そして、ベクトル合成器１４はデジタル信号２１ａ〜２１ｃに対してベクトル合成処理を行い、合成デジタル信号２２ａとして出力する。なお、本実施例の防災管理システム１では、デジタル信号２１ａ〜２１ｃ及び合成デジタル信号２２ａがリアルタイム震度データ２ａとしてリアルタイム震度計２から制御部１０に送られる。

震度算出部１５は合成デジタル信号２２ａを次式の「ａ」に代入して震度中間値Ｉを算出した後、連続するｍ個の震度中間値Ｉについて最上位からｎ番目の値を求めてリアルタイム震度Ｊとする。このような方法によれば、インパルス的なノイズが排除されるため、リアルタイム震度計２が地震以外のノイズで誤動作する可能性が少ない。なお、震度変換時間を１秒とし、サンプリング周波数を１００Ｈｚ、ｍ及びｎの値をそれぞれ１００及び３０とした場合、１秒間にリアルタイム震度Ｊ以上の値を示す震度中間値Ｉの各データの持続時間を合計すると、ちょうど０．３秒となる。

なお、ｌｏｇは常用対数であり、ｂは定数で概ね０．９４である。

震度算出部１５の動作原理について図３（ｂ）を用いて説明する。
図３（ｂ）において、波形Ｄは震度中間値Ｉを表し、波形Ｅ及び波形Ｆはリアルタイム震度Ｊを表している。ただし、波形Ｅは１秒震度（ｍ＝１００（１秒）、ｎ＝３０（０．３秒））であり、波形Ｆは２秒震度（ｍ＝２００（２秒）、ｎ＝３０（０．３秒））である。
図３（ｂ）に示すように、時刻Ｔ_１における１秒震度を求めるには、時刻Ｔ_１の「○」から遡って水平に１秒分の破線Ｐを想定し、この破線Ｐよりも上側に存在する震度中間値Ｉ（波形Ｄ）の占める時間の合計が０．３秒になるまで破線Ｐの高さを調整する。そして、破線Ｐが上述の条件を満足したときの震度を１秒震度とする。また、時刻Ｔ_２において１秒震度を求める場合も、時刻Ｔ_２の「○」から遡る１秒分の破線Ｑを想定して、この破線Ｑを超える震度中間値Ｉ（波形Ｄ）の占める時間の合計が０．３秒となるように破線Ｑの高さを調整し、そのときの震度を１秒震度とする。さらに、時刻Ｔ_３において２秒震度を求めるには、時刻Ｔ_３の「○」から遡る２秒分の破線Ｒを想定し、この破線Ｒを超える震度中間値Ｉ（波形Ｄ）の占める時間の合計が０．３秒となるように破線Ｒの高さを調整し、そのときの震度を２秒震度とする。

判定部１６ではリアルタイム震度波形に基づいて表１に示す地震の種別を判定するとともに、表２に示す気象庁が定めた震度階級における「震度ＩＶ（計測震度３．５）」以上が見込まれる地震に対して地震の種別に応じた地震防災用信号２３を発する。そして、警報部１７では地震防災用信号２３に従って地震の種別ごとに異なる警報を発する。そして、警報部１７は後述のアラーム音を発する前にリアルタイム震度が２．５を超えると、プレアラーム音（以下、ＰＡ音という。）を発する。このＰＡ音は、人に対して早期避難を促すとともに、リアルタイム震度計２が正常に動作していることを報知するという作用を有している。

次に、判定部１６において地震の種別を判定する手法についてｋ−ｎｅｔ（独立行政法人防災科学技術センターの地震観測網）の観測データを用いて図４を参照しながら説明する。
図４は中越地震（２００４年１０月２３日発生、マグニチュード：Ｍ６．８、震源の深さ：１３ｋｍ）において震源距離が１５〜３２ｋｍ、２０〜４２ｋｍ及び４２〜１２０ｋｍ及び９６〜２１４ｋｍの地点での観測データに基づいて算出されたリアルタイム震度波形（１秒震度）を示している。すなわち、図４は各観測点の直下又は近傍におけるリアルタイム震度波形を示した図である。なお、ＮＩＧ０１７等は観測点コードであり、各震度波形がそれぞれ異なる地点で観測されたことを表している。また、横軸は震度１が記録された時からの経過時間（ｓ）を表しており、縦軸はリアルタイム震度を表している。さらに、（１）〜（５）で示す破線は警報判定基準であり、リアルタイム震度計２の判定部１６では、震度波形が０．５秒以内に破線（１）−（２）（震度２）を超えた場合に直下地震と判定し、５秒以内に破線（３）−（４）（震度３．３）を超えた場合に近地地震と判定し、５秒以後に破線（５）−（６）（震度４．５）を超えた場合に遠地地震と判定して地震防災用信号２３を出力するように構成されている。

図４に示すように、ＮＩＧ０１７〜ＮＩＧ０２０の各震度波形は０．５秒以内にすべて破線（１）−（２）（震度２）を超えている。従って、この地震の際にリアルタイム震度計２が設置されていたとすると、判定部１６は地震の種別を直下地震と判定して地震防災用信号２３を出力し、警報部１７は地震防災用信号２３に従って直下地震を示すアラーム音を発することになる。観測点コードＮＩＧ０１９（小千谷）についてはリアルタイム震度計２の判定部１６がＰ波（初期微動）を検出して警報部１７がアラーム音を発するまでの時間は０．１秒、アラーム音が出力されてから最大振幅に達するまでの時間（以下、余裕時間という。）が７．８秒となる。同様にして、ＮＩＧ０１７、ＮＩＧ０１８、ＮＩＧ０２０の余裕時間は、それぞれ５．２秒、２１．５秒、５．９秒となる。なお、リアルタイム震度計２の震度算出部１５で求まるリアルタイム震度と地震動との間には概ね０．３秒の時間遅れがあるので、地震防災用信号２３の出力時間に対しては０．３秒を加え、余裕時間からは０．３秒を減ずる必要がある。

なお、本発明の構成は本実施例に限定されるものではない。例えば、防災管理システム１においてリアルタイム震度計２を用いる代わりに、図５に示すリアルタイム震度計２４を用いることができる。
図５に示すように、リアルタイム震度計２４は、リアルタイム震度計２においてデジタルフィルタ１３ａの代わりにアナログフィルタ１３ｂを備えている。すなわち、加速度検出手段１１から出力されたアナログ信号１９ａ〜１９ｃは、アナログフィルタ１３ｂに入力され、所定の周波数に対して図３（ａ）に示すように重み付けされた後、アナログ信号２５ａ〜２５ｃとして出力される。そして、このアナログ信号２５ａ〜２５ｃは、Ａ／Ｄ変換器１２によってデジタル信号２６ａ〜２６ｃにそれぞれ変換された後、ベクトル合成器１４によってベクトル合成されて合成デジタル信号２２ｂとして出力される。この場合、デジタル信号２６ａ〜２６ｃ及び合成デジタル信号２２ｂがリアルタイム震度データ２ａとしてリアルタイム震度計２４から制御部１０に送られる。
このような構成のリアルタイム震度計２４においては、デジタルフィルタ１３ａを使用する場合に比べると、計測可能な震度の範囲が狭まるものの、リアルタイム震度計２よりもハードウェアにかかる負担が小さく、かつ、フィルタ処理に要する負荷が軽減されるという作用を有する。従って、リアルタイム震度計２よりも廉価なものとすることができる。

前述のとおり、本実施例の防災管理システム１では、ＥＥＷを表す地震速報信号２８ａを時刻信号５ａとともに外部信号として外部端子２７から入力してメモリ部６に保存するとともに、メモリ部６から呼び出して震度信号２ａや映像信号３ａによって表されるデータと同期をとって地震速報信号２８ａによって表されるデータをモニター７に表示させることができる。

一般に、地震の被害は地震動のＳ波（主要動）により発生し、その範囲は震央中心から同心円状に拡大すると言われている。ＥＥＷは震央周辺に配置された複数の地震計でＰ波（初期微動）を捉え、そのデータを気象庁等に集めて震源要素（震源時刻、震源の緯度・経度・深さ、マグニチュード）を自動的に解析した結果であり、利用者に対して自動配信されている。ＥＥＷの第１報は、最寄りの地震計がＰ波を検知した後、数秒経って配信され、その後は１分前後の間に、一定の基準に沿って数個から十数個の情報が連続的に配信される。そのため、Ｐ波からＳ波までの時間が数秒に満たない地域（震央から２０〜３０ｋｍ離れた地域）では、避難するために必要な時間を確保できず、ＥＥＷを有効に利用することができない。なお、このような地域では、大地震の際に被害が集中して発生するため。その範囲を正確かつ迅速に把握することは、防災上、極めて重要である。

次に、震度信号２ａ、映像信号３ａ、時刻信号５ａ、波形信号２９ａ及び地震速報信号２８ａに基づいて、リアルタイム震度、地震波形及びＥＥＷと映像がモニター７に表示される様子について説明する。なお、本実施例で使用した震度信号２ａ、波形信号２９ａ及び映像信号３ａは、リアルタイム震度計２とビデオカメラ３によって同一地点で同一時刻に記録されたものではなく、岩手・宮城内陸地震（２００８年６月１４日発生、マグニチュード：Ｍ７．２、震源の深さ：８ｋｍ）に関するｋ−ｎｅｔの観測点の観測データから算出されたリアルタイム震度と変位成分（加速度成分を２重積分したもの）の時間波形、地震観測点の近くのスーパーマーケットにおいて監視用ビデオカメラによって地震発生時の店内の様子を撮影した映像に基づくものである。そして、震度信号２ａ、映像信号３ａ、時刻信号５ａ、波形信号２９ａ及び地震速報信号２８ａは外部端子２７から入力され、制御部１０を経由してメモリ部６に保存されている。なお、このスーパーマーケットは地震発生時にＥＥＷを利用できる環境にはなく、また、上述のとおり、リアルタイム震度計２も設置されていない。従って、店内の人々の行動は、ＥＥＷやリアルタイム震度計２による警報（プレアラーム音及びアラーム音）の影響を受けることなく、地震の揺れのみに反応したものとなっている。

図６は岩手・宮城内陸地震における地震の震央、スーパーマーケット（宮城県栗原市）及び地震観測点の位置関係を示した地図である。図６において、Ａ点は震央、Ｂ点はスーパーマーケット（震央距離：３１．４ｋｍ、震度：６強）、Ｃ点はｋ−ｎｅｔ築館地震観測点（震央距離：３４．４ｋｍ、震度：６弱）を示している。なお、Ｂ点からＣ点までは、距離が約５ｋｍと短く、震度増分が０．４〜０．６に分類されることから、地盤増幅率は略等しく、Ｐ波到達後の地震動は概ね等しいものと考えられる。ただし、映像を撮影した地点（Ｂ点）が地震観測点（Ｃ点）と異なるため、時間軸の調整を行う必要がある。そこで、本実施例では、Ｂ点で撮影された映像をコマ送りしながら被写体の揺れや画面の振動等を詳細に観察することによってＰ波到達時のコマと、その時刻を抽出し、Ｃ点での観測データから算出されるリアルタイム震度との時間的なずれを補正した。なお、以下に述べる本発明の作用及び効果をより一層発揮させるためには、地震が発生すると予想される場所に防災管理システム１を予め設置しておき、映像とリアルタイム震度に関するデータをリアルタイム震度計２とビデオカメラ３を用いて同時に取り込むことが望ましい。

図７はモニター７に表示される映像の１コマを示した図であり、各映像は同一店内の４箇所をそれぞれ１秒間隔で撮影したものである。図８（ａ）及び図８（ｂ）は図７の映像の左上に表示されている図を拡大したものであり、それぞれリアルタイム震度及び３軸方向に対する変位成分の時間波形を示している。また、図８（ｂ）は上から順番に南北方向、東西方向、上下方向に対する変位成分の時間波形（フルスケールは±２５．４ｃｍ）をそれぞれ示している。なお、図７の映像中の「１〜４」の数字は撮影箇所の違いを示している。従って、以下の説明では、店内の各箇所で撮影された映像をそれぞれ画面１、画面２、画面３、画面４と呼んで区別する。また、映像の撮影間隔はカメラの機種や必要とする時間分解能に応じて異なるが、一般に毎秒１コマから３０コマ程度のものが多い。

図７及び図８のリアルタイム震度と変位成分の時間波形において、横軸は１秒目盛の時間軸、カーソルは映像が撮影された時点の時刻（８時５３分５３秒、Ｐ波到達時刻）を表している。また、図７の画面左端の５種類のランプのうち、「地震ランプ」はリアルタイム震度計２が地震の揺れを検知した場合に点灯し、「直下ランプ」、「近傍ランプ」及び「他ランプ」は警報部１７がそれぞれ「直下地震」、「近地地震」及び「遠地地震」に対応するアラーム音を発した場合に点灯し、「ＰＡランプ」は警報部１７がＰＡ音を発した場合に点灯する。さらに、図８（ａ）の時間波形における「●」は、ＥＥＷに基づく予測震度を表し、「☆」は地震発生時にリアルタイム震度計２が設置されていたと仮定した場合に警報部１７がアラーム音を発するタイミングを表している。なお、図９,図１１，図１３，図１５，図１７，図１９，図２１，図２３及び図２５は図７に対応し、図１０,図１２，図１４，図１６，図１８，図２０，図２２，図２４及び図２６は図８に対応している。また、表３はモニター７の映像に表示された店内の状況をまとめたものである。

Ｐ波が到達した時点では、図７及び図８に示すように店内に変化はなく、リアルタイム震度も変位成分もほぼ０の値を示している。次に、Ｐ波の到達から１秒経過すると、図９に示すように段ボール箱がわずかに揺れ始める（画面１）。その結果、リアルタイム震度計２は地震の発生を検知し、画面左端の「地震ランプ」が点灯状態になる。このとき、リアルタイム震度は１．５であり（図１０（ａ））、上下方向に対して小さな揺れが発生している（図１０（ｂ））。
Ｐ波の到達から２秒経過すると、図１１に示すように、警報部１７がＰＡ音を発し、画面左端の「地震ランプ」に加えて「ＰＡランプ」が点灯する。このとき、リアルタイム震度は２．５に達し（図１２（ａ））、南北、東西、上下の全ての方向に対して揺れが発生している（図１２（ｂ））。また、気象庁からは予測震度を４．０とするＥＥＷ（第１報）が配信される。従って、このスーパーマーケットがリアルタイム震度計２を設置しているか、あるいはＥＥＷを利用できる環境にあれば、この時点で店内の人々は避難を開始することができる。なお、リアルタイム震度と比較すると、ＥＥＷの予測震度の誤差は±２程度と考えられる。従って、地震発生時に設備機器を緊急停止させたり、警報を鳴らしたりするための閾値をＥＥＷの予測震度に基づいて決定すると、無駄に設備を緊急停止させたり、不要な警報を鳴らしたり、強い地震を見逃したりするおそれがある。

Ｐ波の到達から３秒経過すると、３軸方向に対する揺れがやや大きくなり（図１４（ｂ））、リアルタイム震度は３．０に達する（図１４（ａ））。また、気象庁からは予測震度を３．９及び４．３とするＥＥＷ（第２報及び第３報）が配信される。このとき、図１３には、男性が少しよろけている様子が示されている（画面２）。すなわち、この時点における揺れは、まだ避難行動に対する支障となっていない。
Ｐ波の到達から４秒経過すると、３軸方向に対する揺れはさらに大きくなり（図１６（ｂ））、リアルタイム震度は３．５に達する（図１６（ａ））。また、気象庁からは予測震度を４．５とするＥＥＷ（第４報）が配信される。そして、図１５には、男女が同時によろけている様子（画面２）や商品が崩れ始めた様子（画面３）及び映像全体が右に動いている様子（画面１，３，４）が示されている。この時点でも、まだ十分に避難行動を開始することができる。

図１７及び図１８はＰ波の到達から５秒経過した状態を示している。３軸方向に対する揺れやリアルタイム震度には目立った変化はない（図１８）。図１７には、女性が地震に気付いて、その場にしゃがむ様子（画面２）や商品が崩落する様子（画面２，３）が示されているが、この時点でもまだ避難が可能であると考えられる。
Ｐ波の到達から６秒経過すると、図１９に示すように、警報部１７のＰＡ音がアラーム音に切り替わり、画面左端の「地震ランプ」及び「ＰＡランプ」に加えて「近傍ランプ」が点灯する。このとき、水平方向の揺れは上下方向に比べて顕著であり（図２０（ｂ））、リアルタイム震度は４．３となっている（図２０（ａ））。そして、図１９の画面２には、商品が部分的に崩落する様子や男性が脱出を開始する様子が示されている。このように、リアルタイム震度計２やＥＥＷに頼らなくとも、この時点になれば、店内の人々は地震が発生したことに気付いて自発的に避難を開始する可能性が高い。しかしながら、既に地震の揺れはピークに近づいており、崩落した商品等によって店内からの脱出が阻まれるおそれがある。なお、このスーパーマーケットがリアルタイム震度計２を設置していれば、この時点で店内の人々は地震の種別が「近地地震」であると認識することができる。

Ｐ波の到達から７秒経過すると、３軸方向に対する揺れは最大となり（図２２（ｂ））、リアルタイム震度は５．５（ｍａｘ）に達する（図２２（ａ））。また、気象庁からは予測震度を５．０とするＥＥＷ（第５報）が配信される。なお、図２１には、商品が崩落し始めた様子（画面１）や男性が歩行困難となっている様子（画面２）や商品が大きく崩落する様子（画面３）が示されており、既に店内からの脱出が困難な状況となっている。
図２３及び図２４はＰ波の到達から８秒経過した状態を示している。３軸方向に対する揺れは依然として大きく（図２４（ｂ）、リアルタイム震度は５．５のままである（図２４（ａ））。図２３には、商品が大きく崩落する様子（画面１）や男性が立ち往生する様子（画面２）が示されており、店内からの脱出が依然として困難であることがわかる。
図２５及び図２６はＰ波の到達から９秒経過した状態であり、３軸方向に対する揺れやリアルタイム震度にはあまり変化がない（図２６）。なお、図２５には、強い揺れに耐えられるように男性が棚につかまっている様子（画面２）が示されている。

以上説明したように、本実施例の防災管理システム１においては、地震発生時に撮影された映像に示された人の動作や周辺の状況が、３軸方向それぞれに対する揺れの大きさ及びリアルタイム震度と関連付けて示されるという作用を有する。特に、時々刻々と変化するリアルタイム震度及び３軸方向それぞれに対する揺れの大きさが、上記映像の各コマのいずれに対応しているかが明確になる。従って、過去に発生した災害を撮影した映像を利用して、建物等の内部にいる被災者が安全に避難するための行動パターンや避難路についての検討を容易に行うことができる。なお、本実施例では、３軸方向それぞれに対する揺れの大きさを示すものとして変位成分の時間波形を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば、速度成分や加速度成分の時間波形を用いても良い。そして、この場合も変位成分の時間波形を用いた場合と同様に上述の作用・効果が発揮される。
また、本実施例の防災管理システム１においては、リアルタイム震度の時間波形上にＥＥＷの予測震度が同期をとって表示されるため、ＥＥＷの震度の予測精度が明確になる。これにより、ＥＥＷの有効範囲を検証することができる。さらに、映像やリアルタイム震度を表すデータを外部端子から取り込むことができるため、映像が撮影された場所と、リアルタイム震度を算出するための観測データが取得された場所が異なる場合でも、上述の作用及び効果は同様に発揮される。従って、防犯等の目的で常時設置されている監視用ビデオカメラによって撮影された映像であっても地震防災対策用のデータとして有効に活用することができる。

本発明の請求項１乃至請求項４に記載された発明は、地震防災措置を講ずる必要がある施設や地域において特に有効である。

１…防災管理システム２…リアルタイム震度計２ａ…震度信号３…ビデオカメラ３ａ…映像信号４…マイクロフォン４ａ…音信号５…計時部５ａ…時刻信号６…メモリ部７…モニター８…スピーカー９…入力部９ａ…再生信号１０…制御部１０ａ…書込信号１０ｂ…読込信号１０ｃ，１０ｄ…再生信号１１…加速度検出手段１２…Ａ／Ｄ変換器１３ａ…デジタルフィルタ１３ｂ…アナログフィルタ１４…ベクトル合成器１５…震度算出部１６…判定部１７…警報部１８…演算部１９ａ〜１９ｃ…アナログ信号２０ａ〜２０ｃ…デジタル信号２１ａ〜２１ｃ…デジタル信号２２ａ，２２ｂ…合成デジタル信号２３…地震防災用信号２４…リアルタイム震度計２５ａ〜２５ｃ…アナログ信号２６ａ〜２６ｃ…デジタル信号２７…外部端子２８ａ…地震速報信号２９ａ…波形信号Ｄ〜Ｇ…波形Ｉ…震度中間値Ｊ…リアルタイム震度Ｐ〜Ｒ…破線

Claims

地震に伴って互いに直交する３軸方向にそれぞれ発生する３種類の加速度成分を検出する加速度検出手段と、
この加速度検出手段から出力されるアナログ信号を第１のデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
このＡ／Ｄ変換器から出力される前記第１のデジタル信号に，所定の周波数に対する重み付けを行って第２のデジタル信号に変換するデジタルＩＩＲフィルタと、
このデジタルＩＩＲフィルタから出力される３種類の前記第２のデジタル信号をベクトル合成して第３のデジタル信号に変換するとともに，この第３のデジタル信号に基づいてリアルタイム震度を計算する演算部とを有し，
前記リアルタイム震度を表す震度信号を生成する第１のリアルタイム震度計と、
地震発生時に撮影された映像を表す映像信号を生成する撮像手段と、
前記映像信号や前記震度信号が取得された時刻を表す時刻信号を生成する計時部と、
前記震度信号と前記映像信号が前記時刻信号により互いに関連付けられた状態で読み取り可能に保存されるメモリ部と、
前記震度信号及び前記映像信号によってそれぞれ表されるデータが同期をとって表示されるモニターと、
このモニターと前記メモリ部の動作を制御する制御部と、を備え、
地震動を示す変位成分，速度成分及び加速度成分のうちの少なくともいずれか１つの時間波形と、前記震度信号によって表される前記リアルタイム震度の時間波形が、地震観測点とは異なる地点で撮影された前記映像から、被写体の揺れや画面の振動等を詳細に観察することによって抽出される、Ｐ波到達時のコマ及び時刻に基づいて時間軸を調整された状態で前記映像とともに、前記モニターに表示されることを特徴とする防災管理システム。
前記第１のリアルタイム震度計に代えて、
地震に伴って互いに直交する３軸方向にそれぞれ発生する３種類の加速度成分を検出する加速度検出手段と、
この加速度検出手段から出力される第１のアナログ信号に，所定の周波数に対する重み付けを行って第２のアナログ信号に変換するアナログフィルタと、
この第２のアナログ信号を第１のデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
このＡ／Ｄ変換器から出力される３種類の前記第１のデジタル信号をベクトル合成して第２のデジタル信号に変換するとともにこの第２のデジタル信号に基づいてリアルタイム震度を計算する演算部とを有し，
前記リアルタイム震度を示す震度信号を生成する第２のリアルタイム震度計を備えたことを特徴とする請求項１記載の防災管理システム。
前記震度信号、前記波形信号、前記映像信号及び前記時刻信号を外部信号として入力可能に設置される外部端子を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の防災管理システム。
気象庁から配信される緊急地震速報の予測震度が、前記外部端子から入力される地震速報信号に基づいて、前記震度信号によって表されるデータに対して同期をとって前記モニターに表示されることを特徴とする請求項３に記載の防災管理システム。