JP6918413B2 - 建設施工現場における風環境予測方法、及び、風環境予測システム - Google Patents
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Description
本発明は、刻々と変化する建設中の敷地内の各任意地点での風環境、即ち、各任意地点での風向風速を予測できるようにした建設施工現場における風環境予測方法等を提供するものである。
また、風観測基準点に各風向の風が吹いたと想定して行った流体解析結果に基づく各任意地点での風向データと、風観測基準点に様々な風速の風が吹いたと想定して当該風観測基準点での想定した各風速に風観測基準点と各任意地点毎との風速比を掛けることで算出した各任意地点での風速データとを対応付けして、データベースに予め記憶させておき、第4ステップで予測した任意の日時から所定時間後の風観測基準点での風向風速に対応する任意の日時から所定時間後の各任意地点での予測風向風速をデータベースから抽出するので、任意の日時から所定時間後の各任意地点での予測風向風速をデータベースから抽出できるようになり、任意の日時から所定時間後の各任意地点での風向風速の予測の高速化が可能となる。
風観測基準点は、周辺建物の影響を受けにくい位置に設定されるので、精度の高い予測を行えるようになる。
特に、風観測基準点は、建設施工現場の敷地内に設置されたタワークレーンのマストの上方側に設定されることにより、建設施工現場における各任意地点での風向及び風速の予測として、より精度の高い予測を行えるようになる。
また、第4ステップにおいては、任意の日時において風観測基準点で測定された風向風速のデータ及び測定時の関連データとしての少なくとも温度情報、湿度情報と、風観測基準点で測定された過去の風向風速のデータ及び測定時の関連データとしての少なくとも温度情報、湿度情報と、建設施工現場に最も近い地域の天気予報情報とに基づいて、任意の日時から所定時間後の風観測基準点での風向風速を予測したので、任意の日時から所定時間後の各任意地点での風向風速の予測を、より正確に行えるようになる。
本発明に係る建設施工現場における風環境予測システムは、建設施工現場の敷地内において周辺建物の影響を受けにくい位置に設定される風観測基準点に設置された風観測手段と、少なくとも風観測手段により測定された風向風速の測定値を日時情報とともに記憶させた測定結果データベースと、建設物の施工段階に応じた建設施工現場を含むその周辺領域での流体解析を行う流体解析手段と、流体解析手段で解析された各任意地点での風向風速データを記憶させた流体解析結果データベースと、制御装置とを備え、流体解析結果データベースには、流体解析手段で解析された各任意地点での風速を風観測基準点での風速で割って求めた風観測基準点と各任意地点毎との各風速比が、各任意地点での各風速データとして記憶され、制御装置は、少なくとも任意の日時において風観測基準点で測定された風向風速のデータと、測定結果データベースに記憶されている少なくとも風観測基準点で測定された過去の風向風速のデータと、建設施工現場に最も近い地域の天気予報情報とに基づいて、任意の日時から所定時間後の風観測基準点での風向風速の予測データを求める第1の予測手段と、第1の予測手段で求められた風向の予測データに対応する流体解析結果である各任意地点の風向データを流体解析結果データベースから抽出して任意の日時から所定時間後の各任意地点での予測風向とする第2の予測手段と、流体解析結果データベースに記憶された風観測基準点と各任意地点毎との各風速比に第1の予測手段で求められた風速の予測データを掛けることで任意の日時から所定時間後の各任意地点での予測風速を算出する第3の予測手段とを備えたことを特徴とするので、刻々と変化する建設中の敷地内の各任意地点での風向風速を予測でき、建設施工現場における施工管理や、強風などによる事故防止等の安全管理を適切に行うことが可能となる。
また、流体解析結果データベースには、風観測基準点に各風向の風が吹いたと想定して行った流体解析結果に基づく各任意地点での風向データと、風観測基準点に様々な風速の風が吹いたと想定して当該風観測基準点での想定した各風速に風観測基準点と各任意地点毎との風速比を掛けることで算出した各任意地点での風速データとが対応付けられて記憶され、制御装置は、第1の予測手段で求められた任意の日時から所定時間後の風観測基準点での風向風速の予測データに対応する任意の日時から所定時間後の各任意地点での予測風向風速を流体解析結果データベースから抽出するので、任意の日時から所定時間後の各任意地点での予測風向風速をデータベースから抽出できるようになり、任意の日時から所定時間後の各任意地点での風向風速の予測の高速化が可能となる。
実施形態1に係る建設施工現場における風環境予測システムは、図1に示すように、建設施工現場1の敷地内の任意の位置に決められた風観測基準点2と、風観測基準点2に設置された風観測手段2Aと、建設物20の施工段階に応じた建設施工現場1を含むその周辺領域での流体解析を行う流体解析手段(風解析手段)3と、流体解析手段3で解析された各任意地点での風向風速データを記憶させた流体解析結果データベース4Aと、風観測手段2Aにより測定された過去の風向風速データ及び関連データを日時情報とともに記憶させた測定結果データベース4Bと、制御装置5とを備える。
このように、周辺建物の影響を受けにくい位置に風観測基準点2を決めることにより、各任意地点での風向及び風速の予測として、精度の高い予測を行えるようになる。
特に、風観測基準点2を、建設施工現場1の敷地内に設置されたタワークレーン10のマスト11の上方側に設定したことにより、建設施工現場1における各任意地点での風向及び風速の予測として、より精度の高い予測を行えるようになる。
制御装置5は、コンピュータと、コンピュータに各任意地点での風向風速の予測データを得るための処理を行わせるソフトウエアとにより構成される。
図1中、3a;5aは表示装置である。尚、流体解析手段3及び制御装置5を、各ソフトウエアとこれら各ソフトウエアを実行する1台のコンピュータとで構成してもよい。
まず、準備段階Pにおいては、風観測基準点2を決定する(ステップS1(第1ステップ))。
そして、例えば施工前数年の間、風観測手段2Aで所定時間毎(例えば1時間毎)に風向風速を測定し、その測定された過去の風向風速データ(風向情報及び風速値)を日時情報(年月日)とともに記憶させた測定結果データベース4Bを作成する(ステップS2(第2ステップ))。
また、施工計画の各施工段階に応じた建設施工現場1を含むその周辺領域での流体解析を実施して(ステップS3(第3ステップ))、流体解析により得られた風向風速データを記憶させた流体解析結果データベース4Aを作成する(ステップS4)。
そして、流体解析された各任意地点毎の風向風速データが流体解析結果データベース4Aに記憶させてある。
流体解析結果データベース4Aに記憶されている各任意地点毎の風向風速データは、図3に示すように、例えばX方向、Y方向、Z方向の単位ベクトル及び風速比である。
第1の予測手段は、まず、風観測基準点2で測定されて測定結果データベース4Bに蓄積されている風向風速の過去のデータを検索して、過去数年分のX月X日のX時から前後の所定期間内の1日毎のデータを抽出する。例えば過去数年分のX月X日のX時から前後1週間の間における1日毎のデータを抽出する。
そして、抽出したこれら1日毎のデータの中で、X時のデータが、任意の日時であるX月X日のX時に風観測基準点2で測定された風向風速データに近いという条件1、及び、抽出したこれら1日毎のデータの中で、X時から所定時間後のデータが、建設施工現場1に最も近い地域の天気予報情報6におけるX時から所定時間後の風向風速情報に近いという条件2を満たす、特定の1日のデータを抽出する。例えば、条件1の一致度を数値化するとともに条件2の一致度を数値化して、条件1の一致度を示す数値+条件2の一致度を示す数値=評価値として、この評価値が大きい程、一致度が高いと判定することにより、一致度が最も高くなる、X時のデータ及びX時から所定時間後のデータの組み合わせを持つ特定の1日のデータを抽出する。
そして、この抽出した特定の1日のX時から所定時間後の風向風速のデータを、X月X日のX時から所定時間後の風観測基準点2での風向風速の予測データとして決定する。
即ち、第2の予測手段は、第1の予測手段で求められた風観測基準点2での風向の予測データに対応する流体解析結果である各任意地点の風向データを流体解析結果データベース4Aから抽出して任意の日時から所定時間後の各任意地点での風向の予測データ(予測風向)として決定する。
そして、当該各任意地点での流体解析データによって、任意の日時から所定時間後にある任意地点では北北東の風が吹き、任意の日時から所定時間後にある任意地点では北東の風が吹くなどというような、任意の日時から所定時間後の各任意地点での風向を予測できるようになる。
即ち、第3の予測手段は、風観測基準点2と各任意地点毎との風速比に第1の予測手段で求められた風速の予測データの値を掛けることで任意の日時から所定時間後の各任意地点での風速の予測データ(予測風速)を算出する。
尚、流体解析において風速比を求めるための風観測基準点2の位置座標と実際の風観測基準点2の位置座標とを一致させている。
つまり、上述したように求められた各任意地点での風向及び風速の予測データにより、任意の日時から所定時間後の各任意地点での風向及び風速を示すベクトルが求められる。
この各任意地点での風向及び風速を示すベクトルを用いて、例えば、図4(a)に示すような任意地点の水平断面における風速分布(任意の日時から所定時間後の任意地点での風速分布の予測情報)を表示したり、図4(b)に示すような任意地点の水平断面におけるベクトル(任意の日時から所定時間後の任意地点での風向風速の予測情報)を表示したり、図4(c)に示すような任意地点の垂直断面におけるベクトル(任意の日時から所定時間後の任意地点での風向風速の予測情報)を表示することができ、建設中の各任意地点での任意の日時から所定時間後の風向風速の予測、即ち、風環境の予測を行えるようになる。
即ち、実施形態1では、刻々と変化する建設中の敷地内の各任意地点での風環境、即ち、風向風速を予測できる。例えば、建物の各階スラブ上等の風向及び風速を予測できるようになる。
このように、刻々と変化する建設中の敷地内の各任意地点での風環境、即ち、風向風速を予測できるようになれば、建設施工現場における施工管理や、強風などによる事故防止等の安全管理を適切に行うことが可能となる。
実施形態1では、流体解析結果データベース4Aに、各任意地点毎の風速データとして、風観測基準点2と各任意地点毎との風速比を記憶させておいて、この風観測基準点2と各任意地点毎との風速比に、第4ステップで予測した風観測基準点2での風速予測データを掛けることによって、任意の日時から所定時間後の各任意地点での予測風速を計算して求めるようにしたが、以下のように、任意の日時から所定時間後の各任意地点での予測風速を求めるようにしてもよい。
まず、例えば図5に示すように、風観測基準点2に各風向の風が吹いたと仮定して行った流体解析結果に基づく各任意地点での風向データと、風観測基準点2に様々な風速の風が吹いたと想定して当該風観測基準点2での想定した各風速に風観測基準点2と各任意地点毎との風速比を掛けることで算出した各任意地点での風速データとを対応付けしたデータベース4Xを予め作成しておく。即ち、風観測基準点2での各風向風速データと当該風観測基準点2での各風向風速データに対応する各任意地点での風向風速データとをデータベース4Xに関連付けして予め記憶させておく。尚、データベース4Xは、第4ステップを行う前の段階までに作成しておく(例えば、実施形態1で説明した準備段階Pにおいてデータベース4Xを作成しておく)。
そして、実施形態1の第4ステップで予測した任意の日時から所定時間後の風観測基準点2での風向風速に対応する任意の日時から所定時間後の各任意地点での予測風向風速をデータベース4Xから抽出する。
尚、風観測基準点2での各風向に対する各任意地点での風向は上述した流体解析で求められる。
また、風観測基準点2での各風速に対する各任意地点での風速は、当該風観測基準点2で吹くと想定した様々な風速、即ち、0.1m/sずつ増加させた各風速に風観測基準点と各任意地点毎との風速比を掛けることで算出する。
そして、制御装置5が、第4ステップで予測した任意の日時から所定時間後の風観測基準点2での風向風速のデータをデータベース4Xに照合して、当該風観測基準点2での風向風速のデータに対応した各任意地点での風向風速のデータを抽出し、抽出した風向風速のデータを任意の日時から所定時間後の各任意地点での予測風向風速とする。
例えば、第4ステップで予測した風観測基準点2での風向風速予測データが、風向「北」、風速0.133m/sであった場合、図5のデータベース4Xにおいて、風観測基準点風向「北」、風観測基準点風速「0.1(m/s)」に対応した各任意地点での風向風速のデータが、任意の日時から所定時間後の各任意地点での予測風向風速として抽出される。
例えば、図5に示すように、任意地点0での予測風向風速として北北東0.15(m/s)、任意地点1での予測風向風速として北東0.08(m/s)、任意地点2での予測風向風速として北北西0.13(m/s)、任意地点nでの予測風向風速として北西0.21(m/s)が抽出される。
即ち、本願発明では、少なくとも任意の日時において風観測基準点2で測定された風向風速のデータと、少なくとも風観測基準点2で測定された過去の風向風速のデータと、建設施工現場に最も近い地域の天気予報情報とに基づいて、任意の日時から所定時間後の風観測基準点での風向風速を予測するようにすればよいが、さらに、温度情報、湿度情報等の関連データを関連付けて任意の日時から所定時間後の風観測基準点2での風向風速を予測するようにすれば、任意の日時から所定時間後の各任意地点での風向風速の予測を、より正確に行えるようになる。
つまり、第4ステップで、任意の日時において風観測基準点2で測定された風向風速のデータ及び測定時の関連データとしての少なくとも温度情報、湿度情報と、風観測基準点2で測定された過去の風向風速のデータ及び測定時の関連データとしての少なくとも温度情報、湿度情報と、建設施工現場に最も近い地域の天気予報情報とに基づいて、任意の日時から所定時間後の風観測基準点での風向風速を予測することによって、任意の日時から所定時間後の各任意地点での風向風速の予測を、関連データを加味して行えるようになるから、より正確に、任意の日時から所定時間後の各任意地点での風向風速の予測を行えるようになる。
例えば、施工前数年の間、風観測基準点2で所定時間毎(例えば1時間毎)に風向風速を測定し、その測定された過去の風向風速データ及び測定時の少なくとも温度情報、湿度情報を日時情報(年月日)とともに記憶させた測定結果データベース4Bを作成しておき、当該測定結果データベース4Bを検索して、任意の日時において風観測基準点2で測定された風向風速のデータ及び測定時の温度情報、湿度情報に近い風向風速のデータ及び温度情報、湿度情報を抽出するようにすれば、任意の日時から所定時間後の各任意地点での風向風速の予測をより正確に行えるようになる。
尚、関連データとして、温度情報、湿度情報に加えて、さらに、天候情報、その他の環境情報等を用いて、任意の日時から所定時間後の各任意地点での風向風速の予測を行うようにしてもよい。
4A 流体解析結果データベース、4B 測定結果データベース、4X データベース、5 制御装置、6 天気予報情報。
Claims (7)
- 建設施工現場の敷地内に風観測基準点を設定する第1ステップと、
少なくとも風観測基準点で測定された過去の風向風速の測定データを日時情報とともに保存する第2ステップと、
建設物の施工段階に応じた建設施工現場を含むその周辺領域での流体解析を行う第3ステップと、
少なくとも任意の日時において風観測基準点で測定された風向風速のデータと、少なくとも風観測基準点で測定された過去の風向風速のデータと、建設施工現場に最も近い地域の天気予報情報とに基づいて、任意の日時から所定時間後の風観測基準点での風向風速を予測する第4ステップと、
第4ステップで予測した風向に対応する各任意地点の風向データを第3ステップにおいて実施した流体解析の結果から抽出して任意の日時から所定時間後の各任意地点での予測風向とする第5ステップと、
第3ステップにおいて実施した流体解析における各任意地点での風速を風観測基準点での風速で割って風観測基準点と各任意地点毎との各風速比を求め、当該各風速比に第4ステップで予測した風速を掛けることで任意の日時から所定時間後の各任意地点での予測風速とする第6ステップとを備えたことを特徴とする建設施工現場における風環境予測方法。 - 風観測基準点に各風向の風が吹いたと想定して行った流体解析結果に基づく各任意地点での風向データと、風観測基準点に様々な風速の風が吹いたと想定して当該風観測基準点での想定した各風速に風観測基準点と各任意地点毎との風速比を掛けることで算出した各任意地点での風速データとを対応付けして、データベースに予め記憶させておき、
第4ステップで予測した任意の日時から所定時間後の風観測基準点での風向風速に対応する任意の日時から所定時間後の各任意地点での予測風向風速をデータベースから抽出することを特徴とする請求項1に記載の建設施工現場における風環境予測方法。 - 風観測基準点は、周辺建物の影響を受けにくい位置に設定されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の建設施工現場における風環境予測方法。
- 風観測基準点は、建設施工現場の敷地内に設置されたタワークレーンのマストの上方側に設定されることを特徴とする請求項3に記載の建設施工現場における風環境予測方法。
- 第4ステップにおいては、任意の日時において風観測基準点で測定された風向風速のデータ及び測定時の関連データとしての少なくとも温度情報、湿度情報と、風観測基準点で測定された過去の風向風速のデータ及び測定時の関連データとしての少なくとも温度情報、湿度情報と、建設施工現場に最も近い地域の天気予報情報とに基づいて、任意の日時から所定時間後の風観測基準点での風向風速を予測したことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の建設施工現場における風環境予測方法。
- 建設施工現場の敷地内において周辺建物の影響を受けにくい位置に設定される風観測基準点に設置された風観測手段と、
少なくとも風観測手段により測定された風向風速の測定値を日時情報とともに記憶させた測定結果データベースと、
建設物の施工段階に応じた建設施工現場を含むその周辺領域での流体解析を行う流体解析手段と、
流体解析手段で解析された各任意地点での風向風速データを記憶させた流体解析結果データベースと、
制御装置とを備え、
流体解析結果データベースには、流体解析手段で解析された各任意地点での風速を風観測基準点での風速で割って求めた風観測基準点と各任意地点毎との各風速比が、各任意地点での各風速データとして記憶され、
制御装置は、
少なくとも任意の日時において風観測基準点で測定された風向風速のデータと、測定結果データベースに記憶されている少なくとも風観測基準点で測定された過去の風向風速のデータと、建設施工現場に最も近い地域の天気予報情報とに基づいて、任意の日時から所定時間後の風観測基準点での風向風速の予測データを求める第1の予測手段と、
第1の予測手段で求められた風向の予測データに対応する流体解析結果である各任意地点の風向データを流体解析結果データベースから抽出して任意の日時から所定時間後の各任意地点での予測風向とする第2の予測手段と、
流体解析結果データベースに記憶された風観測基準点と各任意地点毎との各風速比に第1の予測手段で求められた風速の予測データを掛けることで任意の日時から所定時間後の各任意地点での予測風速を算出する第3の予測手段とを備えたことを特徴とする建設施工現場における風環境予測システム。 - 流体解析結果データベースには、風観測基準点に各風向の風が吹いたと想定して行った流体解析結果に基づく各任意地点での風向データと、風観測基準点に様々な風速の風が吹いたと想定して当該風観測基準点での想定した各風速に風観測基準点と各任意地点毎との風速比を掛けることで算出した各任意地点での風速データとが対応付けられて記憶され、
制御装置は、第1の予測手段で求められた任意の日時から所定時間後の風観測基準点での風向風速の予測データに対応する任意の日時から所定時間後の各任意地点での予測風向風速を流体解析結果データベースから抽出することを特徴とする請求項6に記載の建設施工現場における風環境予測システム。
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