JP6441464B2 - 防災システム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、洪水や浸水などの水害の危険に対処することができる防災システムに関する。

近年、先進国においてはインフラストラクチャの整備に伴ない、洪水や浸水などの水害の被害は減りつつある。しかしながら、先進国と比較すると、新興国ではインフラストラクチャの整備が不十分であり、水害が生じ易い状況にある。

特に、新興国における先進国並みに経済活動が集中している地区では、水害による人的被害、経済被害リスクが増大し、経済成長にも弊害がある。

一方、洪水や浸水などの水害から地域を守るために、河川の洪水の可能性のある現場における水関連情報、気象庁からの気象情報を使用して、浸水の予想を行なう技術が知られている。

特開２００４−１９２２０６号公報

しかしながら、上述のように、先進国ではインフラストラクチャが整備されているので、河川の水位情報などを容易に収集することができ、比較的正確な浸水の予測ができるものの、新興国では、種々の情報を収集することは容易ではなく、正確な浸水の予測を行なうことができない。

そのため、特に、新興国においては、インフラストラクチャの未整備に伴なう正確な浸水の予測が難しいことに伴なって、人的被害、経済的被害を蒙りやすい環境にあり、効果的な水害対策を行なうことができる防災システムが求められている。

実施形態によれば、地域を浸水から守るために必要な降雨量情報に基づいて、前記地域の予測降雨量を算出する気象予測部と、前記気象予測部により算出された予測降雨量から、前記地域の浸水の可能性の可否を判断する解析部と、前記解析部により前記地域の浸水の可能性があると判断された場合に、前記地域に設けられ、前記地域を浸水から守るための止水ゲートを閉じるように制御する制御部とを具備し、前記地域は、複数の施設を含み、外壁及び止水ゲートで囲まれ、かつ内壁により複数の領域に分割され、前記分割された複数の領域には、それぞれ分割領域用止水ゲートが設けられ、前記制御部は、前記分割された複数の領域を、前記複数の領域の浸水状況に応じて、前記分割領域用止水ゲートをそれぞれ制御する、防災システム、である。

本実施の形態に係る防災システムの全体像を示す図である。 制御コンピュータ１３−１〜１３−ｎとクラウドコンピュータ１２との関係を示す図である。 クラウドコンピュータ１２の機能を説明するための図である。 気象レーダＡ−１７からの降雨量情報、水位計Ａ−１３からの水位情報、流量計Ａ−１５からの下水の流量情報から浸水地域を予測して制御を行なうまでの処理の流れを示す図である。 第１の実施の形態に係る経済集中領域Ａ−１の止水ゲートＡ−１２の制御を行なうための防災システムを示す図である。 第２の実施形態におけるビル領域Ａ−２、地下鉄領域Ａ−３における制御を行なうための防災システムを示す図である。 第１及び第２の実施形態において、止水板を使用した場合の防災システムを示す図である。 第３の実施の形態に係るクラウドコンピュータ１２の構成を示す図である。 第３の実施形態における居住地域Ｂにおける制御を行なうための防災システムを示す図である。 避難経路を有するハザードマップの一例を示す図である。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

図1は、本実施の形態に係る防災システムの全体像を示す図である。

上述のように、新興国においては、経済活動が集中している地域（以下、「経済集中地域」という。）が水害にあうと、経済成長にも影響がでるなど、その被害が大きい。本実施の形態においては、経済集中地域Ａにおける防災方法、経済集中地域Ａ以外の居住地域Ｂにおける防災方法について説明する。

同図に示すように、経済集中地域Ａのビル、学校などの重要な施設が集中する経済集中領域Ａ−１については、その経済集中領域Ａ−１を浸水から防ぐために高い壁Ａ−１１で囲み、その出入口には、経済集中領域Ａ−１を浸水から守るための止水ゲートＡ−１２を設ける。

なお、ここでは、経済集中領域Ａ−１の外側を高い壁Ａ−１１で囲む場合を示したが、これに限るものではない。例えば、経済集中領域Ａ−１の外側だけではなく、内部も壁Ａ−１１により細分化し、この細分化した領域に止水ゲートＡ−１２を設けても良い。そして、この細分化して配置された止水ゲートＡ−１２を、細分化した領域の浸水状況に合わせて制御しても良い。

経済集中領域Ａ−１は、例えば、オフィス街、官公庁、商業地域、工業団地、大学、研究所などの集中地域などがあげられる。

経済集中領域Ａ−１のビル内には、経済集中地域Ａ及び居住地域Ｂにおける防災関連設備（止水ゲートＡ−１２、ポンプＡ−１４、Ａ−１６、止水ゲートＡ−２２、Ａ−３１、防災無線Ｂ−１など）を制御する制御コンピュータ（図示せず）が設けられている。なお、制御コンピュータの設置場所は問わない。また、制御コンピュータは、点在するビルがあるビル領域Ａ−２、地下鉄領域Ａ−３、居住地域Ｂ毎に設けられていても良い。

止水ゲートＡ−１２は、制御コンピュータにより開閉制御される。なお、図1においては、１つの止水ゲートＡ−１２のみを示しているが、止水ゲートＡ−１２は、複数であっても良い。また、止水ゲートＡ−１２は、手動により開閉する止水板であっても良い。この場合、制御コンピュータが、浸水の可能性がある場合に、何らかの報知手段（視覚、聴覚、触覚、嗅覚などを使用した手段）により、ユーザや住民に当該止水板の使用を指示しても良い。 また、経済集中地域Ａ近傍を流れる河川の水位を検出する水位計Ａ−１３、経済集中領域Ａ−１の下水管を流れる流量を検出する流量計Ａ−１５が設けられており、これらの出力（水位、流量）は、制御コンピュータにて収集される。

また、経済集中領域Ａ−１内であって、河川の近傍には、壁Ａ−１１及び浸水ゲートＡ−１２に囲まれた経済集中領域Ａ−１が浸水した場合に、水を経済集中領域Ａ−１から河川或いは下水管に排水するためのポンプＡ−１４が設けられている。このポンプＡ−１４は、無停電電源（自家発電装置）Ａ−１６を電源として動作するものであり、制御コンピュータによって制御される。

さらに、経済集中領域Ａ−１には気象レーダＡ−１７が設けられており、この気象レーダＡ−１７により得られる情報は、制御コンピュータにより収集される。

点在するビルがあるビル領域Ａ−２のビルＡ−２１の出入口には、浸水からビルＡ−２１を守るための止水ゲートＡ−２２が設けられている。この止水ゲートＡ−２２は、制御コンピュータによって開閉制御が行なわれる。また、止水ゲートＡ−２２は停電時には手動で開閉できる図示しない機構を有している。さらに、止水ゲートＡ−２２の故障等の不具合に備え、土嚢、吸水土嚢等を備えてある。

なお、止水ゲートＡ−２２は、止水ゲートＡ−１２と同様に、手動により開閉する止水板であっても良い。この場合、上述のように、制御コンピュータが、浸水の可能性がある場合に、何らかの報知手段（視覚、聴覚、触覚、嗅覚などを使用した手段）により、ユーザや住民に当該止水板の使用を指示する。

地下鉄領域Ａ−３には、地下鉄の出入口に地下鉄を浸水から守るための止水ゲートＡ−３１が設けられている。この止水ゲートＡ−３１は、制御コンピュータによって開閉制御が行なわれる。

なお、止水ゲートＡ−３１は、止水ゲートＡ−１２と同様に、手動により開閉する止水板であっても良い。この場合、上述のように、制御コンピュータが、浸水の可能性がある場合に、何らかの報知手段（視覚、聴覚、触覚、嗅覚などを使用した手段）により、ユーザや住民に当該止水板の使用を指示する。

居住地域Ｂには、防災無線Ｂ−１１などが設けられている。この防災無線Ｂ−１１は、制御コンピュータによって制御されることにより、防災放送が行なわれ、住民の避難誘導が行なわれる。

図2は、制御コンピュータ１３−１〜１３−ｎとクラウドコンピュータ１２との関係を示す図である。

同図に示すように、制御コンピュータ１３−１〜１３−ｎとクラウドコンピュータ１２との間は、インターネットなどのネットワーク１１により接続されており、制御コンピュータ１３−１〜１３−ｎから降雨量情報、及び、河川の水位情報、下水管の流量情報などの水関連情報がクラウドコンピュータ１２に送られる。

一方、クラウドコンピュータ１２は、浸水の可能性があると判断した場合に、浸水の可能性がある地域を管轄する制御コンピュータ１３−１〜１３−ｎに、浸水の可能性がある旨を通知する、
制御コンピュータ１３−１〜１３−ｎは、クラウドコンピュータ１２から浸水の可能性がある旨の通知を受信すると、制御コンピュータ１３−１〜１３−ｎの制御対象の制御を行なう。

このようにクラウドコンピュータ１２には、種々の位置に配置された制御コンピュータ１３−１〜１３−ｎから広範な地域の降雨量情報及び水関連情報がビックデータとして蓄積されることになる。

図3は、クラウドコンピュータ１２の機能を説明するための図である。

同図に示すように、クラウドコンピュータ１２は、プラットフォーム２０、気象観測部２１、気象予測部２２及び流出解析部２３を具備する。

プラットフォーム２０は、外部からのデータ受信機能を有する外部インターフェイス、各機能を連携させる機能、データベース機能、結果を外部に表示・伝達する機能を有する。

気象観測部２１は、衛星から地球規模の粗い気象情報を受信する機能、気象レーダから広域の雨量情報を高精度・高分解能で受信する機能、地上計器（雨量計、水位計、流量計）からの特定地点の雨量情報などを受信する機能を有する。

気象予測部２２は、気象レーダのデータ解析によって直近の降雨を予測する短時間降雨予測機能（〜１時間）、気象現象を方程式で表わした気象モデルに気象観測情報を入力し、大規模演算を行なうことにより、未来の気象状況を予測する長時間予測機能（１時間〜）を有する。

流出解析部２３は、地上降雨を元に地面の起伏や浸透量を解析することにより、外水氾濫（ダムや河川の堤防決壊）や内水氾濫（都市部の浸水）の地域（地点）を予測する機能を有する。

図4は、気象レーダＡ−１７からの降雨量情報、水位計Ａ−１３からの水位情報、流量計Ａ−１５からの下水の流量情報から浸水地域を予測して制御を行なうまでの処理の流れを示す図である。

ここでは、図1の防災システムを例にとり説明する。気象レーダＡ−１７により測定された広域の降雨量は、ネットワーク１１を介して、クラウドコンピュータ１２の気象予測部２２に入力される。気象予測部２２は、気象モデルＭ１を有しており、入力される広域の降雨量から未来の降雨量を地域（地点）毎に予測する。なお、未来の降雨量を予測する気象モデルＭ１自体は公知の技術なので、ここでは詳述しない。

一方、水位計Ａ−１３により計測された経済集中地域Ａの近傍を流れる河川の水位情報、流量計Ａ−１５により計測された経済集中領域Ａ−１の下水管を流れる流量情報は、ネットワーク１１を介して、クラウドコンピュータ１２の流出解析部２３入力される。

流出解析部２３は、流出解析モデルＭ２を有しており、入力される未来の予測降雨量、水位情報、流量情報から、浸水地域（地点）を予測する。なお、予測降雨量から浸水地域を予測する流出解析モデルＭ２自体は公知の技術なので、ここでは詳述しない。また、図4においては、水位情報及び流量情報を流出解析モデルＭ２に入力する場合について示したが、これらは必ずしも入力される必要はない。さらに、浸水地域の予測は、予測地域の予測降雨量、水位情報、流量情報だけではなく、他の地域における予測降雨量、水位情報、流量情報などが使用されても良い。すなわち、予測地域を浸水から守るために必要な情報は、その予測地域の情報のみに限られない。例えば、予測浸水地域に川が流れている場合には、その川の上流の地域における予測降雨量などを使用しても良い。

流出解析部２３により予測浸水地域がある場合、当該予測浸水地域を管理する制御コンピュータに予測浸水地域を通知する。なお、予測浸水地域を管理する制御コンピュータだけではなく、全ての制御コンピュータ、隣接する地域を管理する制御コンピュータに通知を行なっても良い。

制御コンピュータは、通知をクラウドコンピュータ１２から受信すると、制御コンピュータが管理する制御対象に対して、所定の処理を行なう。

クラウドコンピュータ１２において取り扱われる情報（降雨量、予測降雨量、水位情報、流量情報）は、地点情報（位置情報）によって関連付けられている。また、制御コンピュータの管理範囲も地点情報によって関連付けられている。クラウドコンピュータ１２は、これら地点情報に関連付けられた種々の情報を格納するデータベースを有し、データベースに格納されたこれら情報を使用して、処理を行なう。

以下、クラウドコンピュータ１２から予測浸水地域を管理する制御コンピュータに予測浸水地域が通知された場合における制御コンピュータの処理について説明する。

なお、実施の形態では、クラウドコンピュータ１２が制御コンピュータを介して、制御対象を制御する場合について説明したが、クラウドコンピュータ１２が制御対象を直接制御してもよい。
＜第１の実施の形態：経済集中領域Ａ−１における制御＞
図5は、第１の実施の形態に係る経済集中領域Ａ−１の止水ゲートＡ−１２の制御を行なうための防災システムを示す図である。

同図に示すように、制御コンピュータ１３は、水位計Ａ−１３、流量計Ａ−１５及び気象レーダＡ−１７に接続されており、これら機器において測定された水位情報、流量情報、降雨量情報は、ネットワークを介してクラウドコンピュータ１２に送られる。

また、制御コンピュータ１３は、クラウドコンピュータ１３から制御コンピュータ１３が管理する地域に浸水の可能性が通知されると、経済集中領域Ａ−１の止水ゲートＡ−１２を閉じるように制御する。これにより、迅速に経済集中領域Ａ−１を洪水などの水害から守ることができる。

また、制御コンピュータ１３は、クラウドコンピュータ１３から制御コンピュータ１３が管理する地域に浸水の可能性が通知されると、ポンプＡ−１４を稼働して、経済集中領域Ａ−１に浸水した水を河川或いは下水管に排水する。

経済集中領域Ａ−１の止水ゲートＡ−１２及びポンプＡ−１４には、無停電電源（自家発電装置）Ａ−１６が接続されており、常時、止水ゲートＡ−１２及びポンプＡ−１４には電源が供給される。

なお、経済集中領域Ａ−１の止水ゲートＡ−１２及びポンプＡ−１４には、通常時には、通常電源からの電源が供給され、浸水の可能性が通知された場合に、無停電電源（自家発電装置）Ａ−１６を駆動して、電源を供給するように構成しても良い。

したがって、第１の実施の形態によれば、浸水の可能性が通知された場合に、経済集中領域Ａ−１の止水ゲートＡ−１２を迅速に閉じることができるので、迅速に経済集中領域Ａ−１を洪水などの水害から守ることができる。

また、仮に、経済集中領域Ａ−１内に浸水が生じた場合であっても、ポンプＡ−１４を稼働することにより、迅速に排水を行なうことができる。
＜第２の実施の形態：ビル領域Ａ−２、地下鉄領域Ａ−３における制御＞
図6は、第２の実施形態におけるビル領域Ａ−２、地下鉄領域Ａ−３における制御を行なうための防災システムを示す図である。

制御コンピュータ１３は、クラウドコンピュータ１２から制御コンピュータ１３が管理する地域に浸水の可能性が通知されると、ビル領域Ａ−２のビルＡ−２１の出入口に設けられた止水ゲートＡ−２２を閉じるように制御を行なう。これにより、ビル領域Ａ−２のビルを迅速に水害から守ることができる。

なお、止水ゲートＡ−２２には、ビルＡ−２１に設けられた無停電電源（自家発電装置）Ａ−２３が接続されており、常時、止水ゲートＡ−２２には電源が供給される。

また、制御コンピュータ１３は、クラウドコンピュータ１３から制御コンピュータ１３が管理する地域に浸水の可能性が通知されると、地下鉄領域Ａ−３の止水ゲートＡ−３１を閉じるように制御を行なう。これにより、地下鉄領域Ａ−３の地下鉄を迅速に水害から守ることができる。

なお、止水ゲートＡ−３１には、地下鉄に設けられた無停電電源（自家発電装置）Ａ−３２が接続されており、常時、止水ゲートＡ−３１には電源が供給される。

また、止水ゲートＡ−２２及び止水ゲートＡ−３１には、通常時には、通常電源からの電源が供給され、浸水の可能性が通知された場合に、無停電電源（自家発電装置）Ａ−２３、Ａ−３２を駆動して、電源を供給する構成にしても良い。

第２の実施の形態では、ビルや地下鉄を例にとり説明したが、他の重要な施設、例えば、学校、病院、軍事施設、官公庁などにも適用することができることはいうまでもない。

したがって、第２の実施の形態によれば、浸水の可能性が通知された場合に、ビル領域Ａ−２のビル及び地下鉄領域Ａ−３の地下鉄施設などの重要施設を、止水ゲートＡ−２２、Ａ−３１を閉じるように制御することにより、洪水などの水害から重要施設を守ることができる。

なお、第１の実施形態及び第２の実施形態において、止水ゲートＡ−１２、Ａ−２２、Ａ−３１の代わりに、手動により開閉する止水板が使用される場合には、制御コンピュータ１３が管理する地域に浸水の可能性が通知されると、制御コンピュータ１３は、図7に示すように、制御コンピュータ１３が管理する地域の報知部Ｈ−１〜Ｈ−３に止水板を使用する指示を行なう。報知部Ｈ−１〜Ｈ−３は、制御コンピュータ１３からの指示を受信すると、止水板の使用を報知する。

報知部Ｈ−１〜Ｈ−３は、例えば、コンピュータ、携帯電話、無線施設、放送局などである。報知部Ｈ−１〜Ｈ−３による報知の方法は、例えば、止水板の使用をコンピュータや携帯電話の画面上に表示したり、館内アナウンスで止水板の使用を放送したり、ユーザや住民の携帯電話を振動させたり、止水板の使用を知らせるための呼び出し音を携帯電話に鳴らせたり、異臭を発生させたりするなどである。

これにより、ユーザや住民は、止水板が手動により開閉制御するものであっても、止水板の使用を迅速に知ることができ、地域を浸水から守ることができる。
＜第３の実施の形態：居住地域Ｂにおける制御＞
第３の実施の形態は、居住地域Ｂにおける住人の避難誘導方法に関する防災システムであり、浸水の可能性が通知された場合に、住人を迅速に避難させることができるものである。

図8は、第３の実施の形態に係るクラウドコンピュータ１２の構成を示す図である。同図に示すように、図3に示したクラウドコンピュータ１２に加えて、動的ハザードマップ生成部３１及び避難経路生成部３２を有している。

動的ハザードマップ生成部３１は、流出解析部２３が有する地理的情報や浸水の可能性の程度に基づいて、気象条件によって刻々と変化する動的ハザードマップを生成する。なお、ハザードマップを生成すること自体は公知の技術なので、ここで詳述しない。

避難経路生成部３２は、生成された動的ハザードマップに、領域に応じた避難経路を作成し、この作成した避難経路をハザードマップ上に表示した画像を生成する。

図10は、避難経路を有するハザードマップの一例を示す図である。

同図に示すように、領域Ｄ１〜Ｄ８毎に浸水の状況が示されている。同図においては、領域Ｄ７にいる住民に対して、浸水深さが比較的浅い領域Ｄ６を通して、浸水深さが最も浅い領域Ｄ１に避難経路Ｐが表示される。

このように、クライアントコンピュータは位置情報を管理していることから、領域毎に、動的なハザードマップを提供することができ、その結果、住民を安全に効率よく避難誘導することができる。なお、ハザードマップを生成する単位は、領域毎に限られるものではなく、地域ごと、或いはさらに小さな単位で作成しても良い。また、ここではハザードマップ上に避難経路Ｐを表示する場合について説明したが、避難経路Ｐのみ、或いはハザードマップのみを表示しても良い。さらに、避難経路Ｐ及びハザードマップは、現時点までの避難経路Ｐ及びハザードマップや、予測された避難経路Ｐ及びハザードマップを含む。

図9は、第３の実施形態における居住地域Ｂにおける制御を行なうための防災システムを示す図である。

制御コンピュータ１３は、クラウドコンピュータ１２から制御コンピュータ１３が管理する地域に浸水の可能性が通知されると、居住地域Ｂの防災無線４１などを通して避難誘導を行なう。

クラウドコンピュータ１２は、浸水の可能性の通知とともに、避難経路生成部３２により生成された避難経路付きの動的ハザードマップを制御コンピュータに送る。制御コンピュータ１３は、図9に示すように、防災無線４１、携帯電話４２、ラジオ４３、ＳＮＳ(Social Network Service)４４を制御して、避難誘導を行なう。

その際、携帯電話４２、ＳＮＳ４４などを使用する場合には、クラウドコンピュータ１２から送られた避難経路付きの動的ハザードマップを送信する。これにより、ユーザは、時々刻々と変化する状況に応じた避難経路を確認することができ、居住地域Ｂの人々の安全を有効に確保することができる。

なお、上述の説明では、制御コンピュータ１３が防災無線４１などを制御する場合について説明したが、クラウドコンピュータ１２側で直接制御を行なっても良い。

また、第３の実施の形態において説明したハザードマップの送信などの報知は、居住地域Ｂのみならず、経済集中領域Ａにも適用することができるのは明らかである。

したがって、第３の実施の形態によれば、浸水の可能性が通知された場合に、居住地域Ｂにおける人々の避難誘導を迅速に行なうことができ、その結果、居住地域Ｂにおける人々の人命を水害から守ることができる。

本発明の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。

Claims (11)

1. 地域を浸水から守るために必要な降雨量情報に基づいて、前記地域の予測降雨量を算出する気象予測部と、
   前記気象予測部により算出された予測降雨量から、前記地域の浸水の可能性の可否を判断する解析部と、
   前記解析部により前記地域の浸水の可能性があると判断された場合に、前記地域に設けられ、前記地域を浸水から守るための止水ゲートを閉じるように制御する制御部とを具備し、
   前記地域は、複数の施設を含み、外壁及び止水ゲートで囲まれ、かつ内壁により複数の領域に分割され、
   前記分割された複数の領域には、それぞれ分割領域用止水ゲートが設けられ、
   前記制御部は、前記分割された複数の領域を、前記複数の領域の浸水状況に応じて、前記分割領域用止水ゲートをそれぞれ制御する、
   防災システム。
2. 前記降雨量情報は気象レーダにより観測される、請求項１記載の防災システム。
3. 前記解析部は、前記地域の河川の水位情報をさらに加えて、前記地域の浸水の可能性の可否を判断する、請求項１記載の防災システム。
4. 前記解析部は、下水の流量情報をさらに加えて、前記地域の浸水の可能性の可否を判断する、請求項１記載の防災システム。
5. 前記制御部は、さらに、前記解析部により前記地域の浸水の可能性があると判断された場合に、前記地域に設けられた排水ポンプを稼働する、請求項１記載の防災システム。
6. 前記排水ポンプは、前記地域に設置された無停電電源に接続されている、請求項５記載の防災システム。
7. 前記制御部は、前記解析部により前記地域の浸水の可能性があると判断された場合に、前記地域のビルの入り口に設けられた止水ゲートを制御する、請求項１記載の防災システム。
8. 前記解析部により前記地域の浸水の可能性があると判断された場合に、前記地域の住民に避難経路を提供する手段
   をさらに具備する、請求項１記載の防災システム。
9. 前記提供する手段は、前記避難経路を含む浸水の可能性がある地域を示すハザードマップを提供する、請求項８記載の防災システム。
10. 前記避難経路は、現時点の避難経路である、請求項８記載の防災システム。
11. 前記避難経路は、予測された避難経路である、請求項８記載の防災システム。

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