JP7152718B2 - 災害情報システム - Google Patents
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
Description
・避難経路や避難状況情報(渋滞、混雑など)などの被災民の安全安心に関わる情報
・各地域別の地盤の揺れやすさに関する情報(揺れやすさマップ情報)
・防災観点からの脆弱性評価などの防災計画を立案する際に資する情報
災害情報システムは、複数のマルチセンサ10を備える。複数のマルチセンサ10の各々は、電柱、街灯、ポール、建物などの既設構築物40に取り付けられる。図では、電柱にマルチセンサが取り付けられた状態を示している。
・周辺の建物倒壊、浸水、土砂災害、火災などの災害状況に関する情報
・周辺の道路上などにおける人や車の有無及びその流れ(交通量)に関する情報
また、災害情報システムは、サーバ20を備える。サーバ20は、例えば、CPUなどのプロセッサ及びRAM、ROM、HDDなどの記憶装置を備えるコンピュータによって構成される。
この場合、マルチセンサ10は、災害時だけでなく、通常時(非災害時)にも地震情報及び周辺情報を継続的に取得する。そのため、サーバ20が収集するセンサ情報には、通常時における微小地震の情報が含まれる。サーバ20は、分析部22において、通常時における微小地震の情報を含むセンサ情報の分析を行うことで、各地域別の地盤の揺れやすさを示す情報を作成する。具体的には、サーバ20は分析部22において、収集したセンサ情報を含むビッグデータをAI等の技術によって処理することで分析する。これにより、従来の分析では気付けなかった新たな情報を抽出することが可能となる。
各地域別の地盤の揺れやすさを示す情報(揺れやすさマップ情報)は、防災計画への反映などに有効活用できる。
この場合、マルチセンサ10は、災害時に、地震情報及び周辺情報を継続的に取得する。そのため、サーバ20が収集するセンサ情報には、建物倒壊、浸水、土砂災害、火災などに関する情報、人や車の有無及びその流れに関する情報が含まれる。サーバ20は、これらの情報を含むセンサ情報と他の情報(例えば、サーバ20が別途有している避難所情報(食料の余裕に関する情報を含んでもよい。)、他機関から提供される気象情報)の分析を行うことで、浸水地域や倒壊地域を避けるなど、適切な避難経路を作成する(避難経路算出部)。そして、サーバ20は、被災民が所持している携帯端末30から送信された当該携帯端末30の位置情報に基づいて、当該位置情報に対応する避難経路に関する情報を携帯端末30に送信する。
なお、本実施形態の災害情報システムによれば、電柱などを利用して高密度に配置された複数のマルチセンサ10からのセンサ情報を収集できるので、個別の被災民に応じたより適切な情報を提供することができる。
電柱40に取り付けられたマルチセンサ10の電源は、当該電柱40から供給されるように構成されている。サーバ20は、複数のマルチセンサ10からのセンサ情報の送信の有無に基づいて停電地域を特定する(停電地域特定部)。これにより、停電地域を高い精度で特定することができる。
次に、高所振動情報を地表振動情報に変換する処理について説明する。
図4において、応答R(x,y,z)は、振動センサ120が検出した電柱1の地表からの所定の高さの位置の加速度を示し、xとyとは地表に平行な二成分(南北動と東西動)を示し、zは地表に垂直な成分(上下動)を示す。振動センサ120が計測することによって得られた電柱1の地表からの所定の高さの位置の加速度(地震の揺れ)を、地表の加速度(地震の揺れ)に変換するにあたり、地表に設置された振動センサ120Gを考える。振動センサ120Gに入力される震度I(x,y,z)を仮定する。入力I(x,y,z)は、振動センサ120Gが検出する地表での加速度(地震の揺れ)を示し、xとyとは地表に平行な二成分(南北動と東西動)を示し、zは地表に垂直な成分(上下動)を示す。
ここで、電柱1(柱状構築物)の応答特性の一例として、伝達関数行列を求めるために、地表での加速度(地震の揺れ)の成分(ベクトル)間のクロススペクトル行列である入力ベクトル間クロススペクトル行列IISと、地表での加速度(地震の揺れ)の成分(ベクトル)と電柱1の地表から所定の高さの位置の加速度(地震の揺れ)の成分(ベクトル)との間のクロススペクトル行列である入出力ベクトル間クロススペクトル行列RISとを定義する。
入出力ベクトル間クロススペクトル行列RISは、入力ベクトル間クロススペクトル行列IISと、伝達関数行列(周波数応答関数)Hとの積で表されるため、式(3)が得られる。
RIS=IIS・H (3)
式(3)の両辺に、入力ベクトル間クロススペクトル行列IISの逆行列であるIIS-1を左から乗算することによって、式(4)が得られる。
H=IIS-1・RIS (4)
さらに、偶然的誤差を除去することによって、安定的な、伝達関数を得ることができる。具体的には、複数の観測データのアンサンブル平均を求めると、式(5)が得られる。
E[RI -S]=E[II -S]・H (5)
式(5)において、II -SとRI -Sとは、正規化クロススペクトルであり、E・[・]は期待値である。式(5)から式(6)が得られる。
H=E[II -S-1]・E[RI -S] (6)
FI(ω)=H-1・Fk(ω) (7)
処理部152は、地表の加速度(地震の揺れ)情報をフーリエ変換した結果FI(ω)ベクトルを逆フーリエ変換することによって、地表の加速度(地震の揺れ)の三成分の時間領域信号を取得する。以下、一例として、加速度時刻歴から震度を求める場合について説明する。
処理部152は三成分の時間領域信号を合成することによって、合成加速度を作成する。処理部152は、作成した合成加速度の絶対値がある値α以上になる時間の合計が0.3秒であるαを導出する。
処理部152は、2×log10α+0.94を算出することによって、地表震度を導出する。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
マルチセンサ10の電源は、太陽光発電装置又は温度差発電装置によって供給されてもよい。この場合、例えば、マルチセンサ10が取り付けられる既設構築物40(例えば電柱)の最上部などに太陽光発電装置又は温度差発電装置を設置すればよい。電柱のみから電源供給する場合と異なり、停電発生時にもマルチセンサ10による情報取得を継続でき、電源供給の堅牢性を確保することができる。
なお、太陽光発電装置又は温度差発電装置からの電源供給は、電柱からの電源供給と併用してもよいが、マルチセンサの電源は、太陽光発電装置又は温度差発電装置のみから供給されるように構成してもよい。
停電が発生し、マルチセンサ10に電源が供給されなくなった場合に、図5に示すように、ドローンによる無線給電が行われるようにしてもよい。この場合、例えば以下のように構成すればよい。
すなわち、サーバ20は、センサ情報の送信の有無に基づいて、電源が供給されていないマルチセンサ10を特定する。また、サーバ20は、複数の給電用ドローンからの位置情報を受信し、電源が供給されていないマルチセンサ10(以下、給電すべきマルチセンサ10)に距離的に近い給電用ドローンを特定する。そして、サーバ20は、この給電用ドローンに給電すべきマルチセンサ10の位置情報を送信する。給電用ドローンは、受信した位置情報に基づいて、給電すべきマルチセンサ10まで自動飛行し、マルチセンサ10に無線による給電を行う。
20 サーバ
21 収集部
22 分析部
23 配信部(災害関連情報配信部)
30 携帯端末
40 電柱(既設構築物)
50 表示装置
110 通信部(センサ情報送信部)
120 シート型振動センサ(振動センサ)
130 入射波発生装置
150 情報処理部
151 取得部(高所振動取得部)
152 処理部(振動情報変換部)
153 出力部
Claims (6)
- サーバと、
ネットワークを介して前記サーバと接続され、複数の既設構築物に取り付けられた複数のマルチセンサと、を備える災害情報システムであって、
前記マルチセンサは、
当該マルチセンサの位置における地震情報を取得する地震情報取得部と、
差分情報を取得する差分モニタを用いて、当該マルチセンサの周辺情報を取得する周辺情報取得部と、
前記地震情報及び前記周辺情報を含むセンサ情報を前記サーバへ送信するセンサ情報送信部と、を有し、
前記サーバは、
前記センサ情報を収集する収集部と、
前記センサ情報を分析することで災害関連情報を作成する分析部と、を有し、
前記マルチセンサは、シート型振動センサと、入射波発生装置と、を含んで構成され、
前記地震情報取得部は、前記シート型振動センサにより前記地震情報を取得し、
前記周辺情報取得部は、前記入射波発生装置が発生させた入射波の反射波を前記シート型振動センサにより検出することで、前記周辺情報を取得する、
災害情報システム。 - 前記複数の既設構築物に取り付けられた複数の表示装置を更に備え、
前記サーバは、
災害時、前記センサ情報に基づいて避難経路を算出する避難経路算出部と、
算出した避難経路に応じた表示情報を前記表示装置へ送信する表示情報送信部と、を有し、
前記複数の表示装置は、送信された前記表示情報に基づいて、避難誘導情報を表示する、
請求項1に記載の災害情報システム。 - 前記複数の既設構築物には、複数の電柱が含まれ、
前記電柱に取り付けられた前記マルチセンサの電源は、当該マルチセンサが取り付けられた前記電柱から供給され、
前記サーバは、前記電柱に取り付けられた前記マルチセンサからの前記センサ情報の送信の有無に基づいて、停電地域を特定する停電地域特定部を有する、
請求項1又は請求項2に記載の災害情報システム。 - 前記地震情報取得部は、
地表に対して高さのある位置での振動を示す高所振動情報を取得する高所振動取得部と、
前記高所振動情報を地表での振動を示す地表振動情報に変換する振動情報変換部と、を有する、
請求項1~請求項3の何れか1項に記載の災害情報システム。 - ネットワークを介して前記サーバと接続された複数の携帯端末を更に備え、
前記サーバは、災害関連情報を前記携帯端末へ配信する災害関連情報配信部を更に有する、
請求項1~請求項4の何れか1項に記載の災害情報システム。 - ネットワークを介してサーバと接続され、既設構築物に取り付けられたマルチセンサであって、
当該マルチセンサの位置における地震情報を取得する地震情報取得部と、
差分情報を取得する差分モニタを用いて、当該マルチセンサの周辺情報を取得する周辺情報取得部と、
前記地震情報及び前記周辺情報を含むセンサ情報を前記サーバへ送信するセンサ情報送信部と、を有し、
前記マルチセンサは、シート型振動センサと、入射波発生装置と、を含んで構成され、
前記地震情報取得部は、前記シート型振動センサにより前記地震情報を取得し、
前記周辺情報取得部は、前記入射波発生装置が発生させた入射波の反射波を前記シート型振動センサにより検出することで、前記周辺情報を取得する、
マルチセンサ。
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