JP5921453B2 - 拡散源推定方法及び拡散源推定装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、例えば、ＣＢＲＮ（Chemical Biological Radiological Nuclear）事象における有害物質等の拡散源を推定する拡散源推定方法及び拡散源推定装置に関する。
ＣＢＲＮ事象とは、有毒ガスのガス漏れ事故、サリン等による化学テロ、放射性物質の大気放出等の有害物質が大気中に噴霧された場合等を指す。これら事象が発生した場合、消防、警察、自衛隊等が初期対応にあたり、拡散源を特定し、封入あるいは無毒化等を行うが、この時、いち早く噴霧場所（拡散源）を特定することが重要となる。
最も単純に想定される方法としては、噴霧された有害物質は、風により横に広がりながら風下方向に拡散することから、風下で有害物質の濃度を計測し、最も濃度の高い場所から、風上方向に遡っていく方法である。この場合においては、計測しながら風上に遡れば噴霧場所にたどり着くことができるが、時間がかかるという問題と、たどり着く過程で有害物質に曝露しつづけるという問題があった。
これに対し、拡散計算を時間逆方向に計算することによって噴霧場所を予想する方法が考えられる。この計算原理は、以下のとおりである。
Figure 0005921453
すなわち、右の行列式を繰り返すことにより場所を遡り、Ｃが十分に小さくなる場所を噴霧場所と予想するものである。
安部 諭，加藤 信介"時間逆解析での数値安定性確保についての研究"，［online］，第23回数値流体力学シンポジウム，［平成２４年１２月２６日検索］，インターネット〈URL：http://www2.nagare.or.jp/cfd/cfd23/pdf/paper/G2-5.pdf〉
しかしながら、上記方法では、誤差に弱く安定した結果が得られ難いという問題がある。これに対し、いくつかのアプローチが取られているが、それぞれに課題がある（非特許文献１を参照）。また、計算前に、全体の拡散状態を把握しておく必要があり、現実的な適用も困難であった。
本実施形態の目的は、簡易な計算で安定的に拡散源を特定できる拡散源推定方法及び拡散源推定装置を提供することにある。
本実施形態に係る拡散源推定方法は、情報処理装置により実行される、風によって拡散された物質の拡散源を推定する方法であって、風向に対して直交する第１線上の前記物質の第１濃度分布情報を取得するステップと、前記第１線より風上に位置する第２線上の前記物質の第２濃度分布情報を取得するステップと、前記第１濃度分布情報から第１分散値を算出するステップと、前記第２濃度分布情報から第２分散値を算出するステップと、前記第１分散値と、前記第２分散値と、前記第１線と前記第２線との間の距離とに基づいて、前記第１線から前記拡散源までの距離を推定するステップとを有するものである。
また、本実施形態に係る拡散源推定装置は、風によって拡散された物質の拡散源を推定する装置であって、風向に対して直交する第１線上の前記物質の第１濃度分布情報を取得する手段と、前記第１線より風上に位置する第２線上の前記物質の第２濃度分布情報を取得する手段と、前記第１濃度分布情報から第１分散値を算出する手段と、前記第２濃度分布情報から第２分散値を算出する手段と、前記第１分散値と、前記第２分散値と、前記第１線と前記第２線との間の距離とに基づいて、前記第１線から前記拡散源までの距離を推定する手段とを具備するものである。
物質の拡散状況を示す説明図。 図１の各線上の物質の濃度分布を示す図。 本実施形態に係る拡散源推定装置を示す機能ブロック図。 拡散源推定処理を示す説明図。
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る拡散源推定方法及び拡散源推定装置を説明する。
ＣＢＲＮ（Chemical Biological Radiological Nuclear）事象では、図１に示すように、有害物質は、拡散源から風により横に広がりながら風下に向かって拡散する。このとき、風向に対して直交する各線上での濃度は、図２に示すように正規分布様になり、風下に行くに従ってピークが下がる。
各線上における分散値（標準偏差の二乗）は、線上で任意の点を原点とし、線上での計測点の位置Ｘｉとそこでの計測濃度Ｄｉを用いると、以下の式１により分散値Ｓを算出することができる。
Ｓ＝Σｉ（Ｘｉ２×Ｄｉ）／Σｉ（Ｄｉ） ・・・（式１）
この値は、拡散源からの距離に比例して増大する性質を持つ。そこで、本実施形態では、この関係に着目して拡散源の推定を行う。
図３は、本実施形態に係る拡散源推定装置を示す機能ブロック図である。拡散源推定装置１は、濃度分布取得部１１、分散値算出部１２、及び拡散源推定部１３を備える。なお、これらの各部は、例えば、情報処理装置により実行される制御プログラムとして実現することができる。
濃度分布取得部１１は、風向に対して直交する第１線上の物質の第１濃度分布情報と、第１線より風上に位置する第２線上の物質の第２濃度分布情報とを取得する。例えば、濃度分布情報は、濃度センサを搭載した車両で各線上を移動しながら複数地点の濃度を計測することで得ることができる。
分散値算出部１２は、濃度分布取得部１１で取得された第１濃度分布情報から第１分散値を算出し、第２濃度分布情報から第２分散値を算出する。
拡散源推定部１３は、分散値算出部１２で算出された第１分散値及び第２分散値と、第１線と第２線との間の距離とに基づいて、第１線から拡散源までの距離を推定する。
図４を参照して、拡散源推定処理を具体的に説明する。図４において、Ｌｎ（第１線）上で計測された濃度分布情報から分散値Ｓｎ（第１分散値）を算出する。次に、Ｌｎから距離Ｒ０離れたＬｎ−１（第２線）上で計測された濃度分布情報から同じく分散値Ｓｎ−１（第２分散値）を求める。そして、以下の式２により、Ｌｎから噴霧場所（拡散源）までの距離Ｒｔを算出することができる。
Ｒｔ＝Ｒ０×Ｓｎ／（Ｓｎ−Ｓｎ−１） ・・・（式２）
以上述べたように本実施形態によれば、噴霧場所から離隔した場所において、簡易な計算で安定的に噴霧場所を予想することが可能となる。また、上記各部の処理を段階的に風上に遡るように繰り返し実行するようにしても良い。このようにすることで、さらに精度良く拡散源を特定することができる。
なお、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１…拡散源推定装置、１１…濃度分布取得部、１２…分散値算出部、１３…拡散源推定部。

Claims (4)

  1. 情報処理装置により実行される、風によって拡散された物質の拡散源を推定する方法であって、
    風向に対して直交する第１線上の前記物質の第１濃度分布情報を取得するステップと、
    前記第１線より風上に位置する第２線上の前記物質の第２濃度分布情報を取得するステップと、
    前記第１濃度分布情報から第１分散値を算出するステップと、
    前記第２濃度分布情報から第２分散値を算出するステップと、
    前記第１分散値と、前記第２分散値と、前記第１線と前記第２線との間の距離とに基づいて、前記第１線から前記拡散源までの距離を推定するステップと
    を有することを特徴とする拡散源推定方法。
  2. 前記各ステップを段階的に風上に向かって繰り返し実行することを特徴とする請求項１に記載の拡散源推定方法。
  3. 風によって拡散された物質の拡散源を推定する装置であって、
    風向に対して直交する第１線上の前記物質の第１濃度分布情報を取得する手段と、
    前記第１線より風上に位置する第２線上の前記物質の第２濃度分布情報を取得する手段と、
    前記第１濃度分布情報から第１分散値を算出する手段と、
    前記第２濃度分布情報から第２分散値を算出する手段と、
    前記第１分散値と、前記第２分散値と、前記第１線と前記第２線との間の距離とに基づいて、前記第１線から前記拡散源までの距離を推定する手段と
    を具備することを特徴とする拡散源推定装置。
  4. 前記各手段を段階的に風上に向かって繰り返し実行することを特徴とする請求項３に記載の拡散源推定装置。
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