JP6592580B2 - 信頼性評価装置、信頼性評価方法、及びプログラム - Google Patents
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その他の関連技術として、特許文献1には、災害時の信頼性評価として、ノードの重要度(ユーザ規模、トラヒック等)等を考慮して信頼度を定義する方法が開示されている。また、特許文献2には、ネットワークに上位・下位の階梯の構造があるときに、どの下位ノードを上位ノードとつなぐと信頼度が大きくなるかを考慮して上位ノードを決定する方法が開示されている。また、 非特許文献4では、地震を対象に、ロバストなネットワーク設計法についての提案がなされている。
ある時点tにおける前記事象に関する警報エリアM_iのメトリックrに基づき、当該警報エリアM_iにおける各ハザードエリアが被災する確率である被災確率を算出する確率計算手段と、
前記確率計算手段により算出された被災確率を用いて、各警報エリアM_iにおいて各ハザードエリアが被災するか否かをシミュレーションにより判定し、被災すると判定されたリンクを特定し、被災したリンクが切断される確率を用いて当該リンクが切断されるか否かをシミュレーションにより判定し、切断リンクと判定されたリンクを除いたネットワークにおいて、始点ノードと終点ノードとの間でパスがあるか否かを判定する判定手段と
を備えることを特徴とする信頼性評価装置が提供される。
ある時点tにおける前記事象に関する警報エリアM_iのメトリックrに基づき、当該警報エリアM_iにおける各ハザードエリアが被災する確率である被災確率を算出する確率計算ステップと、
前記確率計算ステップにより算出された被災確率を用いて、各警報エリアM_iにおいて各ハザードエリアが被災するか否かをシミュレーションにより判定し、被災すると判定されたリンクを特定し、被災したリンクが切断される確率を用いて当該リンクが切断されるか否かをシミュレーションにより判定し、切断リンクと判定されたリンクを除いたネットワークにおいて、始点ノードと終点ノードとの間でパスがあるか否かを判定する判定ステップと
を備えることを特徴とする信頼性評価方法が提供される。
図1(a)は本発明の実施の形態(実施例1〜3に共通)におけるシステム構成の一例を示す構成図である。図1(a)に示すように、本発明の実施の形態におけるシステムは、管理対象となるネットワーク100、ネットワーク・地理情報管理サーバ200、気象データ収集サーバ300、及び信頼性評価サーバ400を備える。なお、図1(a)では、ネットワーク・地理情報管理サーバ200、気象データ収集サーバ300、及び信頼性評価サーバ400が、管理対象とするネットワーク100に接続されている構成を示しているが、これは一例であり、管理対象とするネットワーク100は、ネットワーク・地理情報管理サーバ200、気象データ収集サーバ300、及び信頼性評価サーバ400のうちのいずれか又は全部と接続されていなくてもよい。なお、本発明の実施の形態では、信頼性評価サーバ400と、ネットワーク・地理情報管理サーバ200及び気象データ収集サーバ300との間は、何等かのネットワークにより接続されていることを想定している。また、ネットワーク・地理情報管理サーバ200と気象データ収集サーバ300との間もネットワークにより接続され、通信が可能である。
[(lat1, lon1), (lat11, lon11), (lat12, lon12), (lat2, lon2)]と表現される。つまり、リンクの両端点の位置は、(lat1, lon1)と(lat2, lon2)であり、2か所(lat11, lon11), (lat12, lon12) が分割位置となる。
また、ネットワーク・地理情報管理サーバ200では、地理メッシュ情報を保持している。後述する気象情報(具体的には、メトリック(R_x, R_y))が、地理メッシュ情報で表わされる地理メッシュ毎に与えられるものとし、地理メッシュ情報は、各メッシュの位置及び当該メッシュ内に存在するハザードエリア情報を有する。
{(501.1,502.3), (501.0, 503.2), (502.3, 502.8), (502.3, 502.5), (501.1, 502.3)}と記載しているが、これは、1つ目のハザードエリアがこれらの点をこの順に結ぶ多角形で表現されていることを表す。
以下では、信頼性評価サーバ400が実行する処理の内容を実施例1、実施例2、実施例3として詳細に説明する。
ステップS1では、信頼性評価サーバ400の警報エリア検出部401が、気象情報等から警報が発令された地理メッシュを警報エリアM_iとして検出する。当該気象情報は、災害の起因となり得る事象に関する情報の例である。図4に、管理対象のネットワーク100を含む地理的エリアにおける警報エリアの例を示す。図4において網掛けされたエリアが警報エリアを示す。この例では5か所で警報が発生している。例として、土砂災害の場合、雨量データを元に5kmメッシュ毎に土砂災害警戒情報が出されており(非特許文献6参照)、土砂災害の場合、土砂災害警戒情報の所定の基準に到達したエリアをM_iとすることができる。
ステップS1で警報エリアM_iが検出されたら、ステップS2において、警報エリア内被災発生率推定部402が、警報エリアM_iにおける現時点tでの気象状態に関するメトリックR_t,iを気象データ収集サーバ300から読み出し、警報エリアM_iにおける被災発生率を計算する。例として、現時点tでのメトリック(R_x, R_y)をR_t,iとして用いる。つまり、警報エリアM_iの地理メッシュに対して計算されたメトリック(R_x, R_y)をR_t,iとして用いる。以下に、被災発生率の計算手順を詳細に説明する。
ステップS3では、リンク故障確率計算部403が、エリア内被災発生率Es×Sb1/Saを用いて、時点tでの警報エリアM_iのエリア内リンク故障率beta_t,iを、beta_t,i=(Es×Sb1/Sa)×pL/deltaにより算出する。エリア内リンク故障率は、警報エリアM_iに存在するリンクが故障する率である。ここで、pLは、リンク上の点uが災害発生エリアに含まれたときにリンクが切断される確率を表し、deltaは予め定める区間長を表す。deltaは、土砂災害1件につき同時に被災するリンク区間長に相当する値に設定する(例えば、一つのハザードエリアと交わるリンク長の平均的な長さ等に設定する)。なお、pLは、例えば、過去の被災時のデータ等を元に設定するか、当該データがない場合はpL=1とし、被災時には必ず切断されるとみなす。
より一般的には、リンク故障確率計算部403は、リンクjの故障確率q_jを以下のように計算する。
ここで、NLは警報エリア数(地理メッシュ数)であり、L_i,j はM_i(M_iは警報が出ているi番目(i=1〜NL)のエリア)内において被災する可能性のあるリンク区間長である。例えば、M_i内に存在するk番目のハザードエリアをH_k(k=1, …, n_iとし,n_iはM_iと重なるハザードエリア数)とし、M_iと∪H_kの重なる部分と交わるリンク長をL_i,jとする。あるいは、M_iとH_kの重なる部分と交わるリンク長を各kについて求め、k=1からn_iについてそのリンク長の和を取ったものをL_i,jとする。なお、リンクjがM_iの中のどのハザードエリアとも交わらない場合は、L_i,j=0とする。
リンク故障確率計算部403は、以上の計算を全てのリンクについて行う。もし、いずれの警報エリアとも交わらないリンクが存在する場合は、そのリンクの故障確率qは0とする。
ステップS4では、切断確率計算部404が、ステップS3で算出された各リンクjの故障確率q_jを用いて、所与のノードsrc-dst(始点ノード−終点ノード)間の切断確率を計算する。
実施例2では、リンク故障確率計算部403は、リンクjの故障確率q_jを以下のように算出する。
ただし、gamma_t,i = (1-G(R_x, R_y))/2×Z1/SN×pL'
とし、(R_x, R_y)は警報エリアM_iでの値を用いる。gamma_t,iは、M_iにおいて、ある土砂災害危険個所が実際に被災し、かつリンクが切断する確率を示す。つまり、実施例2のgamma_t,iは、警報エリアM_iに存在するリンクが1ハザードエリア当り故障する率であるエリア内リンク故障率の例である。
実施例3では、リンク故障確率計算部403は、実施例2で示したgamma_t,iの式においてpL'を取り除いた式を使用する。
実施例3において、切断確率計算部404は、gamma_t,iとpL'を用いて、警報エリアM_iに属する各土砂災害危険箇所が被災するか否かをシミュレーションする。例えばgamma_t,i=2/3であれば、乱数を生成し、確率2/3である土砂災害危険地域が被災すると判定する。これを各警報エリアの各土砂災害危険箇所に対して実施し、被災すると判定された土砂災害危険箇所と交わるリンクを特定し、特定された各リンクについて、乱数を生成し確率pL'でそのリンクが切断されると判定する。その結果、切断リンクと判定された全てのリンクを図8のグラフ的ネットワークから取り除く。リンク除去後に、src-dst間でパスがあるかを調べる。
以上、説明したように、本実施の形態により、 リンク集合とノード集合により構成される地理的なネットワークにおいて、災害の起因となり得る事象に関する情報に基づいて特定された警報エリア内で前記ネットワークの一部が被災した際に、指定された始点ノードと終点ノードとの間で通信ができなくなる確率である切断確率を算出する信頼性評価装置であって、ある時点tにおける前記事象に関する警報エリアM_iのメトリックrに基づき、当該警報エリアM_iに存在するリンクが故障する率であるエリア内リンク故障率を算出し、前記ネットワークを構成するリンクjについて、当該警報エリアM_iで被災する可能性のあるリンク区間情報L_i,jを取得し、各警報エリアM_iについての前記リンク区間情報L_i,jと前記エリア内リンク故障率とを用いることにより、リンクjが故障する確率であるリンク故障確率を算出するリンク故障確率計算手段と、前記リンク故障確率計算手段により算出された、前記ネットワークを構成する各リンクのリンク故障確率を用いて、前記始点ノードと前記終点ノードとの間で通信ができなくなる確率である切断確率を算出する切断確率計算手段とを備える信頼性評価装置が提供される。
(第1項)
リンク集合とノード集合により構成される地理的なネットワークにおいて、災害の起因となり得る事象に関する情報に基づいて特定された警報エリア内で前記ネットワークの一部が被災した際に、指定された始点ノードと終点ノードとの間で通信ができなくなる確率である切断確率を算出する信頼性評価装置であって、
ある時点tにおける前記事象に関する警報エリアM_iのメトリックrに基づき、当該警報エリアM_iに存在するリンクが故障する率であるエリア内リンク故障率を算出し、前記ネットワークを構成するリンクjについて、当該警報エリアM_iで被災する可能性のあるリンク区間情報L_i,jを取得し、各警報エリアM_iについての前記リンク区間情報L_i,jと前記エリア内リンク故障率とを用いることにより、リンクjが故障する確率であるリンク故障確率を算出するリンク故障確率計算手段と、
前記リンク故障確率計算手段により算出された、前記ネットワークを構成する各リンクのリンク故障確率を用いて、前記始点ノードと前記終点ノードとの間で通信ができなくなる確率である切断確率を算出する切断確率計算手段と
を備えることを特徴とする信頼性評価装置。
(第2項)
前記リンク区間情報L_i,jは、
前記警報エリアM_iにおいて予め定められたハザードエリアと、前記リンクjとが交わる部分のリンク長の合計、又は、
前記警報エリアM_iにおいて予め定められたハザードエリアの中で、前記リンクjと交わるハザードエリアの数である
ことを特徴とする第1項に記載の信頼性評価装置。
(第3項)
前記メトリックrが与えられたときの前記警報エリアM_i内での災害発生件数の期待値Esを算出する関数がg(r)として予め定められており、g(r)を定めるのに用いたエリアにおけるハザードエリアの総面積Saと、1つの災害発生当りで被災する面積Sb1と、g(r)とを用いて、g(r)×Sb1/Saとして被災発生率を算出する警報エリア内被災発生率推定手段を更に備え、
前記リンク故障確率計算手段は、前記被災発生率と、被災したリンクが切断される確率とを用いて、前記エリア内リンク故障率を算出する
ことを特徴とする第1項又は第2項に記載の信頼性評価装置。
(第4項)
前記メトリックrが与えられたときの前記警報エリアM_i内での災害発生件数の期待値Esを算出する関数がg(r)として予め定められており、g(r)を定めるのに用いたエリアにおけるハザードエリアの個数SNと、g(r)とを用いて、g(r)/SNとして被災発生率を算出する警報エリア内被災発生率推定手段を更に備え、
前記リンク故障確率計算手段は、前記被災発生率と、被災したリンクが切断される確率とを用いて、前記エリア内リンク故障率を算出する
ことを特徴とする第1項又は第2項に記載の信頼性評価装置。
(第5項)
リンク集合とノード集合により構成される地理的なネットワークにおいて、災害の起因となり得る事象に関する情報に基づいて特定された警報エリア内で前記ネットワークの一部が被災した際に、指定された始点ノードと終点ノードとの間で通信ができなくなる確率である切断確率を算出する信頼性評価装置であって、
ある時点tにおける前記事象に関する警報エリアM_iのメトリックrに基づき、当該警報エリアM_iにおける各ハザードエリアが被災する確率である被災確率を算出する確率計算手段と、
前記確率計算手段により算出された被災確率を用いて、各警報エリアM_iにおいて各ハザードエリアが被災するか否かをシミュレーションにより判定し、被災すると判定されたリンクを特定し、被災したリンクが切断される確率を用いて当該リンクが切断されるか否かをシミュレーションにより判定し、切断リンクと判定されたリンクを除いたネットワークにおいて、前記始点ノードと前記終点ノードとの間でパスがあるか否かを判定する判定手段と
前記判定手段による処理を繰り返し行い、繰り返しの回数と前記パスがなかった回数とに基づいて、前記切断確率を算出する切断確率計算手段と
を備えることを特徴とする信頼性評価装置。
(第6項)
リンク集合とノード集合により構成される地理的なネットワークにおいて、災害の起因となり得る事象に関する情報に基づいて特定された警報エリア内で前記ネットワークの一部が被災した際に、指定された始点ノードと終点ノードとの間で通信ができなくなる確率である切断確率を算出する信頼性評価装置が実行する信頼性評価方法であって、
ある時点tにおける前記事象に関する警報エリアM_iのメトリックrに基づき、当該警報エリアM_iに存在するリンクが故障する率であるエリア内リンク故障率を算出し、前記ネットワークを構成するリンクjについて、当該警報エリアM_iで被災する可能性のあるリンク区間情報L_i,jを取得し、各警報エリアM_iについての前記リンク区間情報L_i,jと前記エリア内リンク故障率とを用いることにより、リンクjが故障する確率であるリンク故障確率を算出するリンク故障確率計算ステップと、
前記リンク故障確率計算ステップにより算出された、前記ネットワークを構成する各リンクのリンク故障確率を用いて、前記始点ノードと前記終点ノードとの間で通信ができなくなる確率である切断確率を算出する切断確率計算ステップと
を備えることを特徴とする信頼性評価方法。
(第7項)
リンク集合とノード集合により構成される地理的なネットワークにおいて、災害の起因となり得る事象に関する情報に基づいて特定された警報エリア内で前記ネットワークの一部が被災した際に、指定された始点ノードと終点ノードとの間で通信ができなくなる確率である切断確率を算出する信頼性評価装置が実行する信頼性評価方法であって、
ある時点tにおける前記事象に関する警報エリアM_iのメトリックrに基づき、当該警報エリアM_iにおける各ハザードエリアが被災する確率である被災確率を算出する確率計算ステップと、
前記確率計算ステップにより算出された被災確率を用いて、各警報エリアM_iにおいて各ハザードエリアが被災するか否かをシミュレーションにより判定し、被災すると判定されたリンクを特定し、被災したリンクが切断される確率を用いて当該リンクが切断されるか否かをシミュレーションにより判定し、切断リンクと判定されたリンクを除いたネットワークにおいて、前記始点ノードと前記終点ノードとの間でパスがあるか否かを判定する判定ステップと
前記判定ステップによる処理を繰り返し行い、繰り返しの回数と前記パスがなかった回数とに基づいて、前記切断確率を算出する切断確率計算ステップと
を備えることを特徴とする信頼性評価方法。
(第8項)
コンピュータを、第1項ないし第5項のうちいずれか1項に記載の信頼性評価装置における各手段として機能させるためのプログラム。
200 ネットワーク・地理情報管理サーバ
300 気象データ収集サーバ
400 信頼性評価サーバ
401 警報エリア検出部
402 警報エリア内被災発生率推定部
403 リンク故障確率計算部
404 切断確率計算部
Claims (5)
- リンク集合とノード集合により構成される地理的なネットワークにおいて、災害の起因となり得る事象に関する情報に基づいて特定された警報エリア内で前記ネットワークの一部が被災した際の影響を評価する信頼性評価装置であって、
ある時点tにおける前記事象に関する警報エリアM_iのメトリックrに基づき、当該警報エリアM_iにおける各ハザードエリアが被災する確率である被災確率を算出する確率計算手段と、
前記確率計算手段により算出された被災確率を用いて、各警報エリアM_iにおいて各ハザードエリアが被災するか否かをシミュレーションにより判定し、被災すると判定されたリンクを特定し、被災したリンクが切断される確率を用いて当該リンクが切断されるか否かをシミュレーションにより判定し、切断リンクと判定されたリンクを除いたネットワークにおいて、始点ノードと終点ノードとの間でパスがあるか否かを判定する判定手段と
を備えることを特徴とする信頼性評価装置。 - 前記判定手段による処理を繰り返し行い、繰り返しの回数と前記パスがなかった回数とに基づいて、前記始点ノードと前記終点ノードとの間で通信ができなくなる確率である切断確率を算出する切断確率計算手段
を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の信頼性評価装置。 - リンク集合とノード集合により構成される地理的なネットワークにおいて、災害の起因となり得る事象に関する情報に基づいて特定された警報エリア内で前記ネットワークの一部が被災した際の影響を評価する信頼性評価装置が実行する信頼性評価方法であって、
ある時点tにおける前記事象に関する警報エリアM_iのメトリックrに基づき、当該警報エリアM_iにおける各ハザードエリアが被災する確率である被災確率を算出する確率計算ステップと、
前記確率計算ステップにより算出された被災確率を用いて、各警報エリアM_iにおいて各ハザードエリアが被災するか否かをシミュレーションにより判定し、被災すると判定されたリンクを特定し、被災したリンクが切断される確率を用いて当該リンクが切断されるか否かをシミュレーションにより判定し、切断リンクと判定されたリンクを除いたネットワークにおいて、始点ノードと終点ノードとの間でパスがあるか否かを判定する判定ステップと
を備えることを特徴とする信頼性評価方法。 - 前記判定ステップによる処理を繰り返し行い、繰り返しの回数と前記パスがなかった回数とに基づいて、前記始点ノードと前記終点ノードとの間で通信ができなくなる確率である切断確率を算出する切断確率計算ステップと
を更に備えることを特徴とする請求項3に記載の信頼性評価方法。 - コンピュータを、請求項1又は2に記載の信頼性評価装置における各手段として機能させるためのプログラム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018220270A JP6592580B2 (ja) | 2018-11-26 | 2018-11-26 | 信頼性評価装置、信頼性評価方法、及びプログラム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018220270A JP6592580B2 (ja) | 2018-11-26 | 2018-11-26 | 信頼性評価装置、信頼性評価方法、及びプログラム |
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JP2016009259A Division JP6453784B2 (ja) | 2016-01-20 | 2016-01-20 | 信頼性評価装置、信頼性評価方法、及びプログラム |
Publications (2)
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JP2019057931A JP2019057931A (ja) | 2019-04-11 |
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JP2018220270A Active JP6592580B2 (ja) | 2018-11-26 | 2018-11-26 | 信頼性評価装置、信頼性評価方法、及びプログラム |
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-
2018
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