JP7466969B1 - AI earthquake damage prediction system, AI earthquake damage prediction method, and AI earthquake damage prediction program - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、数理モデルを用いて想定される地震が発生した際の管路の地震被害予測を行う新規な技術を提供することを課題とする。【解決手段】既設管路を含む埋設された設備の地震被害を予測するAI地震被害予測システムであって、記憶部と、予測部と、を備え、前記記憶部は、管路属性情報及び地震被害予測を行うための数理モデル又は前記数理モデルのパラメータ、管路に関する管路属性情報、及び想定される地震の地震指標を含む地震情報を記憶し、前記数理モデルは、管路属性情報、イベントに対する地震の影響に関する地震影響情報を含むイベント情報、及び過去に発生した地震に関する地震履歴に基づく教師データを利用して学習を行ったモデルであり、前記予測部は、前記数理モデルを用い、管路属性情報及び前記地震情報に基づいて特定の地震指標における地震が発生した際の管路の被害予測を行い、予測結果を出力する。【選択図】図1[Problem] The present invention aims to provide a new technology for predicting earthquake damage to pipelines when an expected earthquake occurs using a mathematical model. [Solution] An AI earthquake damage prediction system for predicting earthquake damage to buried facilities including existing pipelines, comprising a storage unit and a prediction unit, the storage unit stores pipeline attribute information and a mathematical model for predicting earthquake damage or parameters of the mathematical model, pipeline attribute information related to the pipeline, and earthquake information including an earthquake index of an expected earthquake, the mathematical model is a model that has been trained using teacher data based on the pipeline attribute information, event information including earthquake impact information related to the impact of earthquakes on events, and earthquake history related to earthquakes that have occurred in the past, and the prediction unit uses the mathematical model to predict damage to the pipeline when an earthquake with a specific earthquake index occurs based on the pipeline attribute information and the earthquake information, and outputs the prediction result. [Selected Figure] Figure 1

Description

本発明は、AI地震被害予測システム、AI地震被害予測方法及びAI地震被害予測プログラムに関する。 The present invention relates to an AI earthquake damage prediction system, an AI earthquake damage prediction method, and an AI earthquake damage prediction program.

近年、自然災害による脅威が深刻となる中で、水道管・下水道管・ガス管・ファイバーなどの埋設された管路等の設備の耐震化を進める動きが推奨されている。一方で、コスト的な観点で全ての管路に対して耐震化対策を行うことは難しい。そのため、実際に地震が起きたら漏水や破裂につながる可能性が高い管路を特定することができれば効率的かつ効果的に管路の耐震化を進めることができる。 In recent years, as the threat of natural disasters has become more serious, there has been a push to make buried pipelines, such as water pipes, sewer pipes, gas pipes, and fiber optics, earthquake-proof. However, from a cost perspective, it is difficult to implement earthquake-proofing measures for all pipelines. Therefore, if it were possible to identify pipelines that are likely to leak or burst in the event of an earthquake, it would be possible to make pipelines earthquake-proof efficiently and effectively.

特許7288229号公報Patent Publication No. 7288229

ここで、特許文献1に記載の発明は、地震指標が利用できない状況下でも精度よく管路の脆弱性を推定するための発明であって、既に発生した地震や発生が想定される地震の震度等の地震に関する情報に基づいて容易に被害を予測することができなかった。 The invention described in Patent Document 1 is an invention for accurately estimating the vulnerability of pipelines even in situations where earthquake indicators are not available, and it is not possible to easily predict damage based on information about earthquakes, such as the seismic intensity of earthquakes that have already occurred or are expected to occur.

本発明は、数理モデルを用いて想定される地震が発生した際の管路の地震被害予測を行う新規な技術を提供することを課題とする。 The objective of the present invention is to provide a new technology that uses mathematical models to predict earthquake damage to pipelines in the event of a predicted earthquake.

上記課題を解決するために、本発明は、既設管路を含む埋設された設備の地震被害を予測するAI地震被害予測システムであって、
記憶部と、予測部と、を備え、
前記記憶部は、管路属性情報及び地震被害予測を行うための数理モデル又は前記数理モデルのパラメータ、管路に関する管路属性情報、及び想定される地震の地震指標を含む地震情報を記憶し、
前記数理モデルは、管路属性情報、イベントに対する地震の影響に関する地震影響情報を含むイベント情報、及び過去に発生した地震に関する地震履歴に基づく教師データを利用して学習を行ったモデルであり、
前記予測部は、前記数理モデルを用い、管路属性情報及び前記地震情報に基づいて特定の地震指標における地震が発生した際の管路の被害予測を行い、予測結果を出力する。
In order to solve the above problems, the present invention provides an AI earthquake damage prediction system for predicting earthquake damage to buried facilities including existing pipelines, comprising:
The apparatus includes a storage unit and a prediction unit,
The storage unit stores pipeline attribute information, a mathematical model for predicting earthquake damage or parameters of the mathematical model, pipeline attribute information related to the pipeline, and earthquake information including an earthquake index of an expected earthquake;
The mathematical model is a model that has been trained using teacher data based on pipeline attribute information, event information including earthquake impact information regarding the impact of earthquakes on events, and earthquake history regarding earthquakes that have occurred in the past,
The prediction unit uses the mathematical model to predict damage to a pipeline in the event of an earthquake with a specific earthquake index, based on pipeline attribute information and the earthquake information, and outputs the prediction result.

このような構成とすることで、想定される震度などの地震指標を含む地震に関する情報を入力することで想定される地震における管路の被害予測を行うことができる。また、腐食劣化や電食漏水等の地震以外の影響を受けて発生した漏水等のイベントに関するイベント情報を取得した場合であっても、地震影響情報に基づいて地震の影響を考慮したイベント情報によって学習を行ったモデルを利用して管路劣化予測を行うことができる。 With this configuration, it is possible to predict damage to pipelines in the event of an anticipated earthquake by inputting information about the earthquake, including earthquake indicators such as the anticipated seismic intensity. Even if event information is acquired about events such as leakage caused by factors other than earthquakes, such as corrosion deterioration or electrolytic corrosion leakage, it is possible to predict pipeline deterioration using a model trained on event information that takes into account the effects of earthquakes based on earthquake impact information.

本発明の好ましい形態では、イベント情報は、管路に対して行われたイベント調査済の管路及び/又は突発的にイベントが発生した管路に関する情報である。 In a preferred embodiment of the present invention, the event information is information about pipelines for which event investigations have been conducted and/or about pipelines in which an event has suddenly occurred.

このような構成とすることで、漏水調査等のイベント調査や突発的に発生したイベントに関するイベント情報を利用して学習を行ったモデルを用いて管路の地震被害予測を行うことができる。 This configuration makes it possible to predict earthquake damage to pipelines using a model trained using event information related to event investigations such as water leak investigations and sudden events.

本発明の好ましい形態では、前記数理モデルは、前記地震影響情報に基づいて特定される地震の影響により発生したイベントに関するイベント情報に基づいて生成された教師データを利用して学習を行ったモデルである。 In a preferred embodiment of the present invention, the mathematical model is a model that has been trained using training data generated based on event information regarding events that have occurred due to the effects of an earthquake identified based on the earthquake impact information.

このような構成とすることで、地震影響情報に基づいて特定される地震以外の原因によって発生したイベントに関するイベント情報を用いず、精度の高い学習を行ったモデルを利用して地震被害予測を行うことができる。 This configuration makes it possible to predict earthquake damage using a highly accurate trained model, without using event information about events that occurred due to causes other than earthquakes that are identified based on earthquake impact information.

本発明の好ましい形態では、AI地震被害予測システムは、更に、学習部を備え、
前記記憶部は、過去に発生した地震に関する地震履歴を記憶し、
データ処理部は、前記地震履歴及び前記管路属性情報、前記イベント情報に基づいて教師データを生成し、
前記学習部は、生成された前記教師データを利用して学習を行ったモデルである。
In a preferred embodiment of the present invention, the AI earthquake damage prediction system further includes a learning unit,
The memory unit stores earthquake history regarding earthquakes that have occurred in the past,
The data processing unit generates teacher data based on the earthquake history, the pipeline attribute information, and the event information,
The learning unit is a model that has been trained using the generated teacher data.

このような構成とすることで、AI地震被害予測システムは、管路属性情報及びイベント情報を含む管路に関する情報と、地震履歴を含む地震に関する情報に基づいて学習を行い、数理モデルの精度を高めていくことができる。 With this configuration, the AI earthquake damage prediction system can learn based on information about the pipeline, including pipeline attribute information and event information, and information about earthquakes, including earthquake history, to improve the accuracy of the mathematical model.

本発明の好ましい形態では、AI地震被害予測システムは、更に受付部と、表示処理部と、を備え、
前記記憶部は、管路の位置に関する位置情報を付与された管路属性情報及び位置情報を含む地図情報を記憶し、
前記受付部は、地震指標の選択を受け付け、
前記表示処理部は、管路の位置情報、前記地図情報及び指定された地震指標における地震被害予測結果に基づいて、地震被害予測結果を示す地図を表示処理する。
In a preferred embodiment of the present invention, the AI earthquake damage prediction system further includes a reception unit and a display processing unit,
The storage unit stores pipeline attribute information to which position information relating to a pipeline position is assigned, and map information including position information;
The reception unit receives a selection of an earthquake index,
The display processing unit displays a map showing the earthquake damage prediction result based on the pipeline position information, the map information, and the earthquake damage prediction result for a specified earthquake index.

このような構成とすることで、震度等の地震指標が指定されると指定された地震指標における地震被害予測の結果を地図上で容易に確認することができる。 With this configuration, once an earthquake index such as seismic intensity is specified, the results of the earthquake damage forecast for the specified earthquake index can be easily confirmed on a map.

本発明の好ましい形態では、前記表示処理部は、地震被害予測結果を示す地図として、地震被害予測結果に基づいて管路の塗りつぶしを行った地図を表示処理する。 In a preferred embodiment of the present invention, the display processing unit displays a map showing the earthquake damage prediction results, in which pipelines are filled in based on the earthquake damage prediction results.

このような構成とすることで、地図上に表示される管路を地震被害予測結果に基づいて塗りつぶし、地震被害予測の結果を視覚的に容易に確認することができる。 With this configuration, the pipelines displayed on the map can be filled in based on the earthquake damage prediction results, making it easy to visually confirm the results of the earthquake damage prediction.

本発明の好ましい形態では、AI地震被害予測システムは、更に表示処理部と、受付部を備え、
前記記憶部は、管路の位置情報を付与された管路属性情報と管路が布設された場所の地図を含む地図情報を記憶し、
前記表示処理部は、前記地図情報及び管路の位置情報に基づいて地図上に管路を表示処理し、
前記受付部は、地図上に表示される管路より被害予測を表示する管路の指定を受け付け、
前記表示処理部は、指定された管路の被害予測結果を表示処理する。
In a preferred embodiment of the present invention, the AI earthquake damage prediction system further includes a display processing unit and a reception unit,
The storage unit stores pipeline attribute information to which pipeline position information is assigned and map information including a map of a location where the pipeline is laid,
The display processing unit processes display of the pipeline on a map based on the map information and the position information of the pipeline,
The reception unit receives a designation of a pipeline for which a damage prediction is to be displayed from among pipelines displayed on a map,
The display processing unit processes and displays the damage prediction results for a specified pipeline.

このような構成とすることで、地図上に表示される管路を指定することで容易に管路の地震被害予測結果を確認することができる。 With this configuration, you can easily check the earthquake damage prediction results for a pipeline by specifying the pipeline displayed on the map.

本発明は、数理モデルを用いて想定される地震が発生した際の管路の地震被害予測を行う新規な技術を提供することができる。 The present invention can provide a new technology that uses mathematical models to predict earthquake damage to pipelines in the event of a predicted earthquake.

システム全体の構成を示すブロック図Block diagram showing the overall system configuration システムのハードウェア構成図System hardware configuration diagram 管路属性情報、イベント情報及び地震履歴のデータ構成の例Example of data structure of pipeline attribute information, event information, and earthquake history 教師データのデータ構成の例Example of data structure of training data 画面表示例Screen display example 画面表示例Screen display example 処理のフローチャートProcessing Flowchart

以下、添付図面を参照して、本発明をよりに詳細に説明する。図面には好ましい実施形態が示されるが、本発明は、異なる形態で実施されることが可能であり、本明細書に記載される実施形態に限定されない。本実施形態では地震被害予測装置及び学習装置の構成、動作などについて説明するが、装置などにより実行される方法、コンピュータプログラムなどによっても、同様の作用効果を奏することができる。コンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な非一過性の記録媒体として提供されてもよい。 The present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The drawings show a preferred embodiment, but the present invention can be implemented in different forms and is not limited to the embodiment described in this specification. In this embodiment, the configuration and operation of an earthquake damage prediction device and a learning device will be described, but similar effects can also be achieved by a method executed by the devices, a computer program, etc. The computer program may be provided as a non-transitory recording medium that is readable by a computer.

以下、説明する実施例において、流体の供給を行う管路の地震による被害を予測する当該AI地震被害予測システムは、上水道管などの液体を供給する既設管路の被害予測を行うが、管路に関する被害予測であれば、ガス管などの埋設される施設や管路の地震による被害の予測を行ってもよい。 In the embodiment described below, the AI earthquake damage prediction system predicts damage caused by an earthquake to pipelines that supply fluids, and predicts damage to existing pipelines that supply liquids, such as water supply pipes. However, if the damage prediction is related to pipelines, it may also predict damage caused by an earthquake to buried facilities and pipelines, such as gas pipes.

また、AI地震被害予測システムは、管路を管理する自治体等の事業者等によって利用され、その事業者が管理する管路に対する地震被害予測を行うが、被害予測を行う管路の範囲は限定されず、全国に布設される既設管路に対して後述する地震被害予測を行ってもよい。 The AI earthquake damage prediction system is also used by businesses, such as local governments that manage pipelines, to predict earthquake damage to the pipelines they manage, but the scope of the pipelines for which damage predictions are made is not limited, and earthquake damage predictions, as described below, may be made to existing pipelines laid throughout the country.

<用語の定義>
本明細書で使用される用語及び語句の定義は次のとおりである。
生データとは、GIS等の管路管理の為のシステムが備えた管路データベース(管路DB)に格納された管路に関するデータを指す。
処理データとは、管路DB等より取得した生データを形式や単位、桁数を整えたり、複数のデータを結合するなど変形されることで生成されたデータであって、予測用データ及び教師データを含む。
予測用データとは、地震被害予測のために地震被害予測装置1に入力されるデータであって、管路属性情報及び想定される地震に関する仮のデータである地震情報に基づいて生成される処理データである。
教師データとは、地震被害予測を行う数理モデルの学習に用いられるデータであって、管路属性情報及び管路に発生したイベントに関するイベント情報、管路が布設された場所に発生した地震の履歴である地震履歴に基づいて生成される処理データである。
<Definition of terms>
The definitions of terms and phrases used in this specification are as follows:
The raw data refers to data related to pipelines stored in a pipeline database (pipe DB) provided in a system for pipeline management such as a GIS.
Processed data is data generated by transforming raw data obtained from a pipeline database, etc., by adjusting the format, units, and number of digits, or by combining multiple data, and includes prediction data and training data.
The prediction data is data input to the earthquake damage prediction device 1 for earthquake damage prediction, and is processed data generated based on pipeline attribute information and earthquake information, which is provisional data regarding anticipated earthquakes.
Teacher data is data used to learn a mathematical model that predicts earthquake damage, and is processed data that is generated based on pipeline attribute information, event information related to events that have occurred in the pipeline, and earthquake history, which is the history of earthquakes that have occurred in the location where the pipeline is installed.

生データに対しては、システム内で利用可能とする為に、必要に応じて情報の置換、追加、削除等の変換処理を行う場合があるが、例えば、この変換処理が行われたデータが管路に関する処理データとなる。本実施形態において、管路属性情報とイベント情報を含む事業者が管理する管路に関するデータベースである管路DBより取得したデータが生データであり、地震被害予測に利用するため前処理がされた予測用データ及び数理モデルの学習に用いるため前処理をされた教師データが処理データである。なお、加工が不要であれば、生データをそのまま処理データとする。また、本実施形態において、数理モデルの学習で利用するために管路属性情報及びイベント情報を含む各種情報に対して、各種変換処理が行われた処理データを教師データとする。また、数理モデルによる地震被害予測のために、管路属性情報を含む各種情報に対して各種変換処理が行われた処理データを予測用データとする。また、管路属性情報及びイベント情報を含む各種管路に関する情報に対して変換が不要である場合、管路属性情報とイベント情報を結合したデータを教師データとしてもよい。また、管路属性情報及びイベント情報に対して変換が不要な場合、管路属性情報とイベント情報を結合したデータを予測用データとしてもよい。 For raw data, conversion processing such as replacing, adding, and deleting information may be performed as necessary to make it usable within the system. For example, the data that has undergone this conversion processing becomes processed data related to the pipeline. In this embodiment, the raw data is data acquired from a pipeline DB, which is a database related to pipelines managed by a business operator and includes pipeline attribute information and event information, and the processed data is prediction data that has been preprocessed for use in earthquake damage prediction and teacher data that has been preprocessed for use in learning a mathematical model. If no processing is required, the raw data is used as is as processed data. In this embodiment, processed data that has undergone various conversion processing on various information including pipeline attribute information and event information for use in learning a mathematical model is used as teacher data. In addition, processed data that has undergone various conversion processing on various information including pipeline attribute information for earthquake damage prediction using a mathematical model is used as prediction data. In addition, if conversion is not required for information related to various pipelines including pipeline attribute information and event information, data that combines pipeline attribute information and event information may be used as teacher data. In addition, if conversion is not required for pipeline attribute information and event information, data that combines pipeline attribute information and event information may be used as prediction data.

生データは、管路に関するデータであって、管路の特徴(属性)を示す管路属性情報及び管路で発生したイベントに関するイベント情報を含む。本実施形態において、管路に関する管路属性情報と管路に発生した漏水等のイベントに関するイベント情報は、管路属性情報に含まれる一意な管路IDにより管路属性情報に紐づけられる。本実施形態において、当該AI地震被害予測システム0は、特定の自治体の管理する範囲等、特定の事業者の管理する範囲で発生した地震に関する地震履歴及び管路に関する管路属性情報に基づいて付与された地震情報に基づいて学習を行った数理モデルを利用して管路の地震被害予測を行う。 The raw data is data related to pipelines, and includes pipeline attribute information indicating the characteristics (attributes) of the pipeline and event information related to events that have occurred in the pipeline. In this embodiment, the pipeline attribute information related to the pipeline and event information related to events such as water leakage that have occurred in the pipeline are linked to the pipeline attribute information by a unique pipeline ID included in the pipeline attribute information. In this embodiment, the AI earthquake damage prediction system 0 predicts earthquake damage to the pipeline using a mathematical model that has been trained based on earthquake information assigned based on the earthquake history related to earthquakes that have occurred in an area managed by a specific business operator, such as an area managed by a specific local government, and the pipeline attribute information related to the pipeline.

<システム構成>
図1は、一実施形態のシステム構成を示すブロック図である。図1に示すように、AI地震被害予測システム0は、地震被害予測装置1及び学習装置2を備える。
<System Configuration>
1 is a block diagram showing a system configuration of an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the AI earthquake damage prediction system 0 includes an earthquake damage prediction device 1 and a learning device 2.

地震被害予測装置1は、想定される地震による被害の予測である地震被害予測を行うための装置であって、自治体等の管路を管理する事業者の拠点に配置される装置である。 The earthquake damage prediction device 1 is a device for predicting earthquake damage, which is a prediction of damage caused by an anticipated earthquake, and is installed at the base of a business operator that manages pipelines in a local government, etc.

また、地震被害予測装置1は、事業者が拠点内の管路に関する情報を管理するためのGIS(Geographic Information System)等の機能を備える装置である。地震被害予測装置1は、管路データベース(管路DB)において、事業者が管理する管路について管路属性情報及びイベント情報を含む管路情報を管理する。なお、管路DBに格納された管路属性情報、若しくは、管路属性情報及びイベント情報を含む管路情報に対しては、住所、座標やEPSGコード等のコード、GeohashやQuadkey等のハッシュ化位置情報、標準地域メッシュ等のメッシュコード等(これらを総称して、位置情報とする)、管路及びイベントの発生した位置を示す位置情報が1又は複数が付加されているものとする。 The earthquake damage prediction device 1 is a device equipped with functions such as a GIS (Geographic Information System) that allows operators to manage information related to pipelines within their bases. The earthquake damage prediction device 1 manages pipeline information, including pipeline attribute information and event information, for pipelines managed by operators in a pipeline database (pipe DB). Note that the pipeline attribute information stored in the pipeline DB, or the pipeline information including pipeline attribute information and event information, is assumed to have one or more pieces of location information added thereto, such as addresses, codes such as coordinates and EPSG codes, hashed location information such as Geohash and Quadkey, mesh codes such as standard regional meshes, etc. (collectively referred to as location information), and location information indicating the location where the pipeline and event occurred.

学習装置2は、地震被害予測を行うための数理モデルの学習を行う装置である。本実施形態において、学習装置2は、地震被害予測装置1において管理される管路属性情報とイベント情報を含む管路に関する情報と過去に発生した地震に関する地震履歴に基づいて数理モデルの学習を行う。 The learning device 2 is a device that learns a mathematical model for predicting earthquake damage. In this embodiment, the learning device 2 learns the mathematical model based on information about the pipeline, including pipeline attribute information and event information, which are managed in the earthquake damage prediction device 1, and the earthquake history of earthquakes that have occurred in the past.

端末装置3は、管路情報等の生データを地震被害予測装置1に受け渡すなど、情報の入出力に用いられてもよい。端末装置3としては、パーソナルコンピュータやスマートフォン、タブレット端末、パーソナルコンピュータなどの装置を利用することができる。端末装置3は複数台用いられてもよいし、1台であってもよい。 The terminal device 3 may be used for inputting and outputting information, such as transferring raw data such as pipeline information to the earthquake damage prediction device 1. As the terminal device 3, devices such as a personal computer, a smartphone, a tablet terminal, and a personal computer may be used. Multiple terminal devices 3 may be used, or only one may be used.

本実施形態において、地震被害予測装置1及び学習装置2、端末装置3のうち二者間のデータのやり取りは、扱うデータが流出するリスクなどの観点から、USBメモリやCD-ROMなどの可搬記憶媒体を用いてデータのやり取りを行うものとする。一方で、これら事業者の一部又はすべての事業者に関して、地震被害予測装置1や、学習装置2と接続された端末装置3等と、を図示しないIP(Internet Protocol)ネットワーク上のVPN(Virtual Private Network)など任意のネットワークを介して通信可能に構成し、ネットワーク経由でのデータのやり取りを行ってもよい。 In this embodiment, data exchange between the earthquake damage prediction device 1, the learning device 2, and the terminal device 3 is performed using portable storage media such as USB memory and CD-ROM in consideration of the risk of the data being handled being leaked. On the other hand, some or all of these businesses may be configured to be able to communicate with the earthquake damage prediction device 1 and the terminal device 3 connected to the learning device 2 via any network such as a VPN (Virtual Private Network) on an IP (Internet Protocol) network (not shown), and data may be exchanged via the network.

<ハードウェア構成>
図2は、ハードウェア構成図である。図2(a)に示すように、情報処理装置10(地震被害予測装置1、端末装置3)は、処理部101、記憶部102、及び通信部103、入力部104、及び出力部105を有し、各部及び各工程の作用発揮に用いられる。また、図2(b)に示すように、学習装置2は、処理部201、記憶部202、通信部203を有し、各部及び各工程の作用発揮に用いられる。
<Hardware Configuration>
Fig. 2 is a hardware configuration diagram. As shown in Fig. 2(a), the information processing device 10 (earthquake damage prediction device 1, terminal device 3) has a processing unit 101, a storage unit 102, a communication unit 103, an input unit 104, and an output unit 105, and is used to perform the functions of each unit and each process. Also, as shown in Fig. 2(b), the learning device 2 has a processing unit 201, a storage unit 202, and a communication unit 203, and is used to perform the functions of each unit and each process.

地震被害予測装置1及び学習装置2、端末装置3としては、汎用のサーバやパーソナルコンピュータなどのコンピュータ装置を1又は複数利用することができる。また、地震被害予測装置1及び学習装置2は、後述する機能構成を備えているが、地震被害予測装置1及び学習装置2の備えた機能構成の一部が、地震被害予測装置1及び学習装置2と通信可能に構成された別の装置に配置されてもよい。 As the earthquake damage prediction device 1, the learning device 2, and the terminal device 3, one or more computer devices such as a general-purpose server or a personal computer can be used. In addition, the earthquake damage prediction device 1 and the learning device 2 have the functional configuration described below, but part of the functional configuration of the earthquake damage prediction device 1 and the learning device 2 may be placed in a separate device configured to be able to communicate with the earthquake damage prediction device 1 and the learning device 2.

処理部101及び処理部201は、命令セットを実行可能なCPU(Central Processing Unit)などのプロセッサを有し、OS(Operating System)並びに、学習プログラム(学習装置2の場合)、AI地震被害予測プログラム(地震被害予測装置1の場合)、地震被害予測装置利用プログラム又は学習装置利用プログラム(端末装置3の場合)などを実行する。 The processing unit 101 and the processing unit 201 each have a processor such as a CPU (Central Processing Unit) capable of executing an instruction set, and execute an OS (Operating System) as well as a learning program (in the case of the learning device 2), an AI earthquake damage prediction program (in the case of the earthquake damage prediction device 1), an earthquake damage prediction device utilization program, or a learning device utilization program (in the case of the terminal device 3).

記憶部102及び記憶部202は、命令セットを記憶可能なRAM(Random Access Memory)などの揮発性メモリ、OSなどを記録可能な、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)などの不揮発性の記録媒体を有する。地震被害予測装置1の記憶部102は、学習プログラムを含む地震被害予測プログラム並びに、地震被害予測のための学習済みの数理モデル又は学習済の数理モデルのパラメータを記憶する。また、学習装置2の記憶部202は、学習プログラムを記憶する。端末装置3の、記憶部102は、学習装置利用プログラム又は地震被害予測装置利用プログラムなどを記憶する。また、地震被害予測装置1の記憶部102及び学習装置2の記憶部202は、管路属性情報、イベント情報、地震情報、地震履歴及び地図情報を含む地震被害予測又は数理モデルの学習のために必要な各種データを記憶している。 The storage unit 102 and the storage unit 202 have a volatile memory such as a RAM (Random Access Memory) capable of storing an instruction set, and a non-volatile recording medium such as a HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive) capable of recording an OS, etc. The storage unit 102 of the earthquake damage prediction device 1 stores an earthquake damage prediction program including a learning program, and a learned mathematical model for earthquake damage prediction or parameters of the learned mathematical model. The storage unit 202 of the learning device 2 stores a learning program. The storage unit 102 of the terminal device 3 stores a learning device utilization program or an earthquake damage prediction device utilization program, etc. The storage unit 102 of the earthquake damage prediction device 1 and the storage unit 202 of the learning device 2 store various data necessary for earthquake damage prediction or learning of a mathematical model, including pipeline attribute information, event information, earthquake information, earthquake history, and map information.

通信部103及び通信部203は、ネットワークに接続するためのインタフェースを有し、ネットワークとの通信制御を実行して、他の情報処理装置10や学習装置2との通信を行う。また、リスク管理等の観点で、ネットワークに接続することが望ましくない場合、情報処理装置10及び学習装置2は、通信部103及び通信部203を備えていなくてもよい。 The communication unit 103 and the communication unit 203 have an interface for connecting to a network, and execute communication control with the network to communicate with other information processing devices 10 and the learning device 2. Furthermore, when connection to a network is undesirable from the standpoint of risk management or the like, the information processing device 10 and the learning device 2 may not be provided with the communication unit 103 and the communication unit 203.

入力部104は、タッチパネルやキーボードなどの入力処理が可能な操作入力デバイス、マイクなどの音声入力が可能な音声入力デバイスなどを有する。出力部105は、ディスプレイなどの表示処理が可能な表示デバイス、スピーカなどの音声出力デバイスを有する。 The input unit 104 has an operation input device capable of input processing, such as a touch panel or a keyboard, and an audio input device capable of audio input, such as a microphone. The output unit 105 has a display device capable of display processing, such as a display, and an audio output device, such as a speaker.

<データ構成>
以下、図3及び図4を用いて、本実施形態において地震被害予測装置1の記憶部102又は学習装置2の記憶部202において記憶されるデータ構成の例を示す。
<Data structure>
Hereinafter, examples of data configurations stored in the storage unit 102 of the earthquake damage prediction device 1 or the storage unit 202 of the learning device 2 in this embodiment will be shown with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.

図3(a)において、管路の属性を示す管路属性情報の例を示す。管路属性情報は、管路の特徴(属性)を示す情報であって、管路の管理を行う自治体等の事業者のデータベース(管路DB)より取得した生データであるが、その一部又は全てが外部のデータベース等外部より取得したデータであってもよい。 Figure 3 (a) shows an example of pipeline attribute information that indicates the attributes of a pipeline. Pipeline attribute information is information that indicates the characteristics (attributes) of a pipeline, and is raw data obtained from a database (pipeline DB) of a business entity such as a local government that manages the pipeline, but some or all of it may be data obtained from an external source such as an external database.

図3(a)に示す管路属性情報は、管路に関する情報であって、管路の布設された年度に関する布設年と、ダクタイル鋳鉄管(DIP)や普通鋳鉄管(CIP)などの管路の材料に関する情報である管種と、管路の口径と、漏水調査が行われたかなどのイベント情報の有無に関する漏水調査の有無と、を含む管路に関する特徴量を管路を特定する一意なIDで紐づけたデータである。 The pipeline attribute information shown in FIG. 3(a) is information about the pipeline, and is data in which feature quantities about the pipeline, including the year of installation relating to the year the pipeline was installed, the pipe type, which is information about the material of the pipeline such as ductile cast iron pipe (DIP) or ordinary cast iron pipe (CIP), the diameter of the pipeline, and the presence or absence of a leak investigation, which is information about the presence or absence of event information such as whether a leak investigation has been conducted, are linked with a unique ID that identifies the pipeline.

また、また、図3(a)において図示されないが、本実施形態において、管路属性情報は、管路の布設される位置における地盤や気候等の環境に関する環境情報を含む。環境情報に含まれる地盤情報は、管路の布設される位置における地盤に関する情報であって、平均S波速度(AVS)や表層地盤増幅率、地形の種類や地質等を含む。管路の布設された場所の環境に関する環境情報は、布設位置の平均気温、平均降水量、主要道路からの距離などの情報を含む。また、管路の劣化に関係する特徴量であれば、管路の設置場所など、その他の情報が管路属性情報として含まれてもよい。 In addition, although not shown in FIG. 3(a), in this embodiment, the pipeline attribute information includes environmental information related to the environment, such as the ground and climate, at the location where the pipeline is laid. The ground information included in the environmental information is information related to the ground at the location where the pipeline is laid, and includes the average S-wave velocity (AVS), the surface ground amplification factor, the type of topography, and geology. The environmental information related to the environment at the location where the pipeline is laid includes information such as the average temperature at the laying location, the average precipitation, and the distance from major roads. In addition, other information, such as the installation location of the pipeline, may be included as the pipeline attribute information as long as it is a feature related to the deterioration of the pipeline.

図3(b)において、イベント情報の例を示す。イベント情報は、管路に発生した漏水や破損などのイベントに関する情報である。本実施形態において、イベント情報は、管路を管理する事業者により行われた漏水調査等のイベント調査によって発見された漏水等のイベントに関する情報、及び突発的に発生した漏水事故等により判明した管路の漏水に関する情報を含む。本実施形態において、イベント情報は、漏水など、水道管に発生するイベントに関する情報であるが、管路で発生するイベントに関する情報であればガス管の破損や破裂などのその他のイベントに関する情報であってもよい。また、本実施形態においてイベント調査は、特定の事業者が管理する管路に対して行われる漏水調査等の水道管に対する調査であるが、ガス管等、その他の管路に対する調査であってもよい。また、イベント調査済の管路は、漏水調査等のイベント調査が既に行われた管路であって、イベントの発生又は発生していないことが把握されている管路である。 An example of event information is shown in FIG. 3B. The event information is information about events such as water leakage and damage that have occurred in the pipeline. In this embodiment, the event information includes information about events such as water leakage discovered by an event investigation such as a water leakage investigation conducted by a business operator who manages the pipeline, and information about water leakage in the pipeline that has been discovered due to a sudden water leakage accident. In this embodiment, the event information is information about events that occur in water pipes, such as water leakage, but it may also be information about other events such as damage or rupture of gas pipes, so long as it is information about events that occur in the pipeline. In this embodiment, the event investigation is an investigation of water pipes, such as a water leakage investigation conducted on pipelines managed by a specific business operator, but it may also be an investigation of other pipelines, such as gas pipes. In addition, an event-investigated pipeline is a pipeline for which an event investigation such as a water leakage investigation has already been conducted, and it is known whether an event has occurred or not.

また、イベント情報は、管路に発生したイベントに関する情報であるため、一つの管路において複数回のイベントが発生している場合は複数のイベント情報が紐づいている。このように複数のイベント情報が一つの管路に対して紐づいていることでそれぞれの管路に発生したすべてのイベントに関する情報を学習に利用することができる。また、事業者が管路を管理する期間が長くなればなるほどイベント調査の回数や突発的なイベントに関するイベント情報は蓄積されていく。そのため、管路属性情報に対して紐づくイベント情報の数も増えていく。 In addition, because event information is information about events that occur in a pipeline, if multiple events occur in one pipeline, multiple pieces of event information are linked. By linking multiple pieces of event information to one pipeline in this way, information about all events that have occurred in each pipeline can be used for learning. In addition, the longer an operator manages a pipeline, the more event information related to the number of event investigations and sudden events will be accumulated. Therefore, the amount of event information linked to pipeline attribute information will also increase.

本実施形態では、管路IDを指定してイベント情報を登録することで管路属性情報と紐づけるが、管路属性情報及びイベント情報がそれぞれ位置情報を含む場合は、管路IDを指定することなく、イベント情報を登録してもよい。そのとき、イベント情報は、管路属性情報及びイベント情報に含まれる位置情報に基づいて、イベントが発生した場所の付近に存在する管路の管路属性情報と紐づけて登録されてもよい。突発的に発生した漏水事故により判明した管路の漏水に関する情報がイベント情報として登録されるとき、イベント情報は、管路属性情報と紐づかずに登録されてもよい。また、イベント情報と管路属性情報が紐づかずに登録されている際は、地震被害予測装置1又は学習装置2のデータ処理部12は、管路属性情報及びイベント情報に付加されている位置情報に基づいて管路属性情報とイベント情報とを紐づける処理を行ってもよい。 In this embodiment, the event information is registered by specifying a pipeline ID, and is linked to the pipeline attribute information. However, if the pipeline attribute information and the event information each contain location information, the event information may be registered without specifying a pipeline ID. In this case, the event information may be registered linked to the pipeline attribute information of the pipeline that exists near the location where the event occurred, based on the pipeline attribute information and the location information contained in the event information. When information about a pipeline leak that was discovered due to a sudden water leakage accident is registered as event information, the event information may be registered without being linked to the pipeline attribute information. In addition, when the event information and the pipeline attribute information are registered without being linked, the data processing unit 12 of the earthquake damage prediction device 1 or the learning device 2 may perform a process of linking the pipeline attribute information and the event information based on the pipeline attribute information and the location information added to the event information.

図3(b)に示すイベント情報は、イベントを特定するための一意なIDである漏水データIDと、タイミング情報としてイベントの発生した年度に関するイベント発生年度(漏水年)と、地震の影響の有無に関する地震影響情報と、を含む。タイミング情報は管路においてイベントが発生したタイミングに関する情報である。図3(b)に示すデータでは、タイミング情報としてイベントが発生した年度に関するデータが含まれるが、管路の布設年度とイベント発生年度より取得した、イベント発生までの時間がタイミング情報として含まれていてもよい。また、管路に対して複数回イベントが発生している場合、タイミング情報として前回のイベント発生から今回のイベント発生までの時間がタイミング情報として含まれていてもよい。本実施形態において、イベント情報とタイミング情報とは同じ漏水データIDに紐づいて管理される。また、イベント情報は、水道管における腐食劣化や電食漏水、振動漏水などのイベント種別を含んでいてもよい。 The event information shown in FIG. 3(b) includes a water leakage data ID, which is a unique ID for identifying an event, and timing information, which includes the event occurrence year (water leakage year) related to the year in which the event occurred, and earthquake impact information related to the presence or absence of the impact of the earthquake. The timing information is information related to the timing of the event occurring in the pipeline. In the data shown in FIG. 3(b), the timing information includes data related to the year in which the event occurred, but the timing information may also include the time until the event occurred, obtained from the year in which the pipeline was laid and the year in which the event occurred. In addition, if an event has occurred multiple times in the pipeline, the timing information may include the time from the previous event occurrence to the current event occurrence. In this embodiment, the event information and the timing information are managed in association with the same water leakage data ID. In addition, the event information may include the event type, such as corrosion deterioration, electrolytic corrosion leakage, and vibration leakage in the water pipe.

また、漏水調査等のイベント調査によって発見される漏水の原因として、電食漏水、振動漏水、腐食劣化等、地震以外の原因が含まれる。地震影響情報は、地震の発生の後すぐ発生した漏水事故や地震の後に行われた漏水調査等のイベント調査によって発見されるなど、明らかに地震の影響を受けて発生したイベントに関するイベント情報を特定するための情報であって、イベントの発生に対する地震の影響に関する情報である。したがって、イベント調査によって発見された漏水等のイベントが発生した管路であっても、電食漏水や腐食劣化等、地震の影響を受けずにイベントが発生した管路であれば、地震による漏水無しの管路として学習が行われる。また、本実施形態において地震影響情報を含むイベント情報は、漏水調査や管路の修繕を行うなど、イベントを発見した水道事業者等によって登録された情報であるが、管路やその周辺に配置されたセンサ等によって取得された情報であってもよい。 Causes of leakage discovered by event investigations such as leakage investigations include causes other than earthquakes, such as leakage due to electrical corrosion, leakage due to vibration, and corrosion deterioration. Earthquake impact information is information for identifying event information related to events that clearly occurred due to the influence of an earthquake, such as leakage accidents that occurred immediately after the occurrence of an earthquake or events discovered by event investigations such as leakage investigations conducted after an earthquake, and is information related to the influence of an earthquake on the occurrence of an event. Therefore, even if an event such as leakage discovered by an event investigation occurred in a pipeline, if the event occurred without being affected by the earthquake, such as leakage due to electrical corrosion or corrosion deterioration, it is learned as a pipeline without leakage due to an earthquake. In this embodiment, event information including earthquake impact information is information registered by a water utility or the like that discovered the event, such as by conducting a leakage investigation or repairing the pipeline, but it may also be information acquired by a sensor or the like placed in the pipeline or its vicinity.

本実施形態において、管路属性情報と紐づいて登録されるが、漏水等のイベントが発生していない場合、管路に管路属性情報が紐づいていない場合がある。その際、データ処理部12は、漏水無しである旨のイベント情報を管路属性情報に紐づける処理を行う。 In this embodiment, the pipeline attribute information is registered in association with the pipeline attribute information, but if no event such as a leak has occurred, the pipeline attribute information may not be associated with the pipeline. In such a case, the data processing unit 12 performs processing to associate the event information indicating that there is no leak with the pipeline attribute information.

図3(c)において、管路に影響を与える発生した地震の履歴を示す地震履歴の例を示す。本実施形態において、地震履歴は、特定の自治体等の事業者の管理する範囲(例えば特定の市区町村)において過去に発生した地震に関する履歴であるが、全国で発生した地震の履歴に関する情報であり、地震の発生した位置に関する位置情報等を含んでいてもよい。また、本実施形態において、地震履歴は、所定の震度以上の地震に関する履歴であるが、その他の地震指標に基づいて設定された規模や大きさの範囲における地震の履歴であってもよい。事業者ごとに地震情報又は地震履歴を分割することは難しいため、本実施形態では、事業者ごとに図3(c)に示すような一つの地震情報及び地震履歴が登録される。したがって、自治体など特定の事業者の管理する範囲である各管路セグメントにおけるすべての管路は、当該管路セグメントにおける一つの地震履歴及び地震情報を参照する。 Figure 3 (c) shows an example of an earthquake history showing the history of earthquakes that have occurred and have affected the pipeline. In this embodiment, the earthquake history is a history of earthquakes that have occurred in the past within the scope of management of a specific business operator such as a local government (for example, a specific city, ward, town, or village), but it may also be information on the history of earthquakes that have occurred nationwide, and may include location information on the location of the earthquake. In this embodiment, the earthquake history is a history of earthquakes of a predetermined seismic intensity or higher, but it may also be a history of earthquakes within a range of scales or magnitudes set based on other earthquake indicators. Since it is difficult to divide earthquake information or earthquake history for each business operator, in this embodiment, one earthquake information and earthquake history as shown in Figure 3 (c) are registered for each business operator. Therefore, all pipelines in each pipeline segment that is within the scope of management of a specific business operator such as a local government refer to one earthquake history and earthquake information for that pipeline segment.

図3(c)に示す地震履歴は、地震を示す一意なIDである地震IDと、発生年と、地震の大きさを示す地震指標と、を含む。本実施形態において、地震指標は、取得が比較的容易な震度であるが、震度、マグニチュード、最大加速度(peak ground acceleration)、最大速度(Peak Ground Velocity)、SI値(Spectrum Intensity)等のうち1又は複数を地震指標として用いてもよい。また、地震指標は、公的なデータベースのようなデータベースより取得した震度等の地震指標を利用したものであってもよい。 The earthquake history shown in FIG. 3(c) includes an earthquake ID, which is a unique ID indicating an earthquake, the year of occurrence, and an earthquake index indicating the magnitude of the earthquake. In this embodiment, the earthquake index is seismic intensity, which is relatively easy to obtain, but one or more of seismic intensity, magnitude, peak ground acceleration, peak ground velocity, SI value (spectrum intensity), etc. may also be used as the earthquake index. In addition, the earthquake index may be an earthquake index such as seismic intensity obtained from a database such as a public database.

また本実施形態において、発生が想定される地震に関する仮の地震のデータである地震情報を利用して地震被害予測に関する処理を行う。地震情報は、図3(c)に示す地震履歴と同様の発生年と地震指標とを含むデータ構成を有していてもよいが、予測を行った年度における地震被害予測を行う場合など、被害予測を行う年度が固定されている場合は、震度等の地震指標のみであってもよい。地震被害予測装置1は、発生が想定される地震に関する仮のデータである地震情報に基づいて生成された予測用データを利用して管路の地震被害予測を行う。また、地震被害予測に利用される地震情報は、端末装置3において事業者により入力された仮の地震に関するデータであってもよい。また、ユーザが直感的に認識しやすいように本発明は、震度やマグニチュード等の地震指標を用いることが好ましいが、震度やマグニチュード等のユーザになじみの深い地震指標に変換可能な加速度等の地震指標を用いてもよい。 In this embodiment, the earthquake damage prediction process is performed using earthquake information, which is data on provisional earthquakes that are expected to occur. The earthquake information may have a data structure including the year of occurrence and earthquake index, similar to the earthquake history shown in FIG. 3(c), but if the year for the damage prediction is fixed, such as when predicting earthquake damage in the year in which the prediction was made, only earthquake indexes such as seismic intensity may be used. The earthquake damage prediction device 1 predicts earthquake damage to the pipeline using prediction data generated based on earthquake information, which is provisional data on earthquakes that are expected to occur. The earthquake information used for earthquake damage prediction may be data on provisional earthquakes input by the operator at the terminal device 3. In addition, the present invention preferably uses earthquake indexes such as seismic intensity and magnitude so that the user can easily recognize them intuitively, but earthquake indexes such as acceleration that can be converted into earthquake indexes familiar to users, such as seismic intensity and magnitude, may also be used.

図4(a)において、図3に示す管路属性情報、イベント情報及び地震履歴に基づいて生成され、学習処理に利用される教師データの例を示す。図4(a)に示すデータは地震による管路の被害に関するデータであって、管路属性情報、イベント情報及び地震履歴に対して後述するデータ処理部12が前処理を行うことで生成されたデータである。 Figure 4(a) shows an example of training data that is generated based on the pipeline attribute information, event information, and earthquake history shown in Figure 3 and is used in the learning process. The data shown in Figure 4(a) is data related to pipeline damage caused by earthquakes, and is data that is generated by the data processing unit 12, which will be described later, performing preprocessing on the pipeline attribute information, event information, and earthquake history.

教師データは、数理モデルの学習に用いられるデータであって、本実施形態において、管路ID、布設年、経験地震数、経験震度、地震漏水有無を含む。また、図4において図示されないが、教師データは、管路属性情報に含まれる地盤情報や環境情報を含む。経験地震数は、地震履歴に基づいて特定される管路の布設された範囲に発生した地震の回数である。経験震度は、地震履歴に基づいて特定される、管路の布設された範囲において、被害予測までに発生した地震の震度である。本実施形態では、経験震度は、管路が経験した地震のうち最も大きな震度であるが、管路が経験したすべての地震に関する震度を含んでいてもよい。地震漏水有無は、イベント情報に含まれる地震影響情報に基づいて特定される、地震の影響により管路に発生したイベントの有無である。 The teacher data is data used to learn the mathematical model, and in this embodiment, includes the pipeline ID, installation year, number of earthquakes experienced, experienced seismic intensity, and whether or not there is earthquake leakage. Although not shown in FIG. 4, the teacher data also includes ground information and environmental information included in the pipeline attribute information. The number of earthquakes experienced is the number of earthquakes that have occurred in the area where the pipeline is installed, which is identified based on the earthquake history. The experienced seismic intensity is the seismic intensity of earthquakes that have occurred up until the damage prediction in the area where the pipeline is installed, which is identified based on the earthquake history. In this embodiment, the experienced seismic intensity is the largest seismic intensity of earthquakes experienced by the pipeline, but may include the seismic intensity of all earthquakes experienced by the pipeline. The presence or absence of earthquake leakage is the presence or absence of an event that has occurred in the pipeline due to the effects of an earthquake, which is identified based on the earthquake impact information included in the event information.

図4(b)において、管路属性情報及び地震情報に基づいて生成される処理データである予測用データの例を示す。本実施形態において、予測用データは、管路ID、布設年等の管路属性情報と、経験地震数と、地震指標等の地震情報を含み、その形式等を揃えられたデータである。また、本実施形態において、予測用データに含まれる経験地震数は、図3(c)に示す地震履歴と管路属性情報に含まれる布設年に基づいてデータ処理部12により取得される、管路が布設から被害予測を行うまでに経験した地震の回数である。 Figure 4(b) shows an example of prediction data, which is processed data generated based on pipeline attribute information and earthquake information. In this embodiment, the prediction data includes pipeline attribute information such as pipeline ID and installation year, and earthquake information such as the number of earthquakes experienced and earthquake index, and is data with a uniform format. In this embodiment, the number of earthquakes experienced included in the prediction data is the number of earthquakes experienced by the pipeline from installation to the time damage prediction is performed, which is obtained by the data processing unit 12 based on the earthquake history shown in Figure 3(c) and the installation year included in the pipeline attribute information.

地図情報は、管路の地図に関する情報であって、地図の表示を行う際に利用される画像情報と地図上の位置に関する位置情報を含む。位置情報は、本実施形態では緯度経度であるが、地図における座標情報等であってもよい。本実施形態において、地図情報は、位置情報に基づいて管路属性情報と紐づいている。 The map information is information about a map of the pipeline, and includes image information used when displaying the map and location information about the position on the map. In this embodiment, the location information is latitude and longitude, but it may be coordinate information on the map, etc. In this embodiment, the map information is linked to the pipeline attribute information based on the location information.

また、図4(a)及び図4(b)において図示されないが、本実施形態において、教師データ及び予測用データは、管路属性情報に含まれる管路の布設された場所における環境情報や地震による被害に関連性の高い地盤情報を処理したデータを含む。教師データ及び予測用データは、布設位置における平均気温、最低気温、最高気温、平均降水量、交通量、建物密集度、主要道路からの距離等の管路が布設された位置における環境に関するデータを含む。また、教師データ及び予測用データは、平均S波速度(AVS)や表層地盤増幅率、地形の種類や地質、傾斜や標高等の地盤に関するデータを含む。 Although not shown in Figures 4(a) and 4(b), in this embodiment, the teacher data and prediction data include data obtained by processing environmental information at the location where the pipeline is installed, which is included in the pipeline attribute information, and ground information that is highly relevant to damage caused by earthquakes. The teacher data and prediction data include data related to the environment at the location where the pipeline is installed, such as the average temperature, minimum temperature, maximum temperature, average precipitation, traffic volume, building density, and distance from major roads at the installation location. The teacher data and prediction data also include data related to the ground, such as the average S-wave velocity (AVS), surface ground amplification factor, type of terrain and geology, slope, and elevation.

<機能構成>
図1に示すように、地震被害予測装置1は、受付部11と、データ処理部12と、予測部13と、表示処理部14と、を備える。また、学習装置2は、取得部21と、学習部22と、を備える。これは、ソフトウェア(記憶部などに一過的又は非一過的に記憶されたプログラム)による情報処理が、ハードウェア(処理部など)によって具体的に実現されたものである。
<Functional configuration>
As shown in Fig. 1, the earthquake damage prediction device 1 includes a reception unit 11, a data processing unit 12, a prediction unit 13, and a display processing unit 14. The learning device 2 includes an acquisition unit 21 and a learning unit 22. This is information processing by software (a program stored transiently or non-transiently in a storage unit or the like) specifically realized by hardware (a processing unit or the like).

<地震被害予測装置1の機能構成>
地震被害予測装置1の受付部11は、端末装置3を含む各種情報処理装置より必要な情報を受け付ける処理を行う。本実施形態において、受付部11は、端末装置3より地震情報及び地震履歴を受け付け管路DBより管路属性情報及びイベント情報を含む管路情報を受け付ける。また、受付部11は、端末装置3より管路属性情報及びイベント情報を受け付ける処理を行ってもよい。また、受付部11は、USB等の可搬記憶媒体を介して提供される管路に関するデータを受け付ける処理を行ってもよい。
<Functional configuration of earthquake damage prediction device 1>
The reception unit 11 of the earthquake damage prediction device 1 performs processing to receive necessary information from various information processing devices including the terminal device 3. In this embodiment, the reception unit 11 receives earthquake information and earthquake history from the terminal device 3, and receives pipeline information including pipeline attribute information and event information from the pipeline DB. The reception unit 11 may also perform processing to receive pipeline attribute information and event information from the terminal device 3. The reception unit 11 may also perform processing to receive data related to pipelines provided via a portable storage medium such as a USB.

また、受付部11は、地震の被害予測を行う管路や地震被害予測を行う際の想定される地震指標の指定を含む入力部104を介したユーザによる入力を受け付け、地震被害予測装置1の記憶部102に記憶する処理を行う。 The reception unit 11 also receives input from the user via the input unit 104, including the specification of the pipeline for which earthquake damage prediction is to be performed and the earthquake index expected when performing earthquake damage prediction, and performs processing to store the input in the memory unit 102 of the earthquake damage prediction device 1.

地震被害予測装置1におけるデータ処理部12は、管路属性情報及び地震情報に基づいて予測用データの生成を行う。データ処理部12により生成される予測用データは、管路属性情報及び地震情報を扱いやすい形に変換することで生成された処理済みのデータである。本実施形態において、予測用データは、生データとして管路DBに格納される属性の一部又は全てであって、管路ID及び布設年を含む管路属性情報と、震度を含む地震情報と、が含まれるデータである。また、予測用データは管路に関するデータであればどのようなデータを含んでいてもよく、本実施形態において、管路属性情報に含まれる環境情報や地盤情報を含む。 The data processing unit 12 in the earthquake damage prediction device 1 generates prediction data based on the pipeline attribute information and earthquake information. The prediction data generated by the data processing unit 12 is processed data generated by converting the pipeline attribute information and earthquake information into an easy-to-handle form. In this embodiment, the prediction data is some or all of the attributes stored in the pipeline DB as raw data, and is data that includes pipeline attribute information including the pipeline ID and installation year, and earthquake information including seismic intensity. In addition, the prediction data may include any data related to the pipeline, and in this embodiment, it includes environmental information and ground information included in the pipeline attribute information.

本実施形態において、データ処理部12は、管路属性情報及び想定される地震に関する地震情報に基づいて予測用データを生成する。本実施形態において、予測用データは、管路属性情報の一部又は全てと地震情報の一部又は全てを組み合わせることで生成したデータであって、形式や単位、桁数等を変換したデータである。また、データ処理部12は、布設年度と地震の発生年度に基づいて布設から地震の発生までの時間を算出する等、管路属性情報や地震情報、地震履歴等の複数の情報より、予測用データの形式に適した値を算出するなどの処理を変換処理として行ってもよい。また、データ処理部12は、管路の布設年と地震履歴及び地震情報に基づいて予測を行うまでに管路が経験した地震回数を算出し、予測用データに含まれる経験地震数とする処理を行ってもよい。 In this embodiment, the data processing unit 12 generates prediction data based on the pipeline attribute information and earthquake information related to the expected earthquake. In this embodiment, the prediction data is data generated by combining some or all of the pipeline attribute information with some or all of the earthquake information, and is data with a converted format, unit, number of digits, etc. The data processing unit 12 may also perform conversion processing such as calculating a value suitable for the format of the prediction data from multiple pieces of information such as pipeline attribute information, earthquake information, and earthquake history, such as calculating the time from laying to the occurrence of an earthquake based on the year of laying and the year of the earthquake. The data processing unit 12 may also perform processing to calculate the number of earthquakes experienced by the pipeline before the prediction is made based on the year of laying the pipeline, earthquake history, and earthquake information, and set this as the number of experienced earthquakes included in the prediction data.

データ処理部12は、地震被害予測に利用する各種情報に対して前処理として生データをAI地震被害予測システム0において、形式、桁数、単位等を変換することで扱いやすい処理データに変換する処理を行う。また、本実施形態において、データ処理部12は、地震被害予測装置1及び学習装置2の両方に備えられるが、地震被害予測装置1又は学習装置2の何れか片方に備えられていてもよい。 The data processing unit 12 performs preprocessing of raw data used for earthquake damage prediction, converting the format, number of digits, units, etc. of the raw data into easy-to-handle processed data in the AI earthquake damage prediction system 0 as preprocessing for various information used for earthquake damage prediction. In addition, in this embodiment, the data processing unit 12 is provided in both the earthquake damage prediction device 1 and the learning device 2, but may be provided in either the earthquake damage prediction device 1 or the learning device 2.

また、管路属性情報やイベント情報などの管路に関する情報は、事業者ごとに形式が異なったり、欠落が発生したりすることが想定される。データ処理部12は、管路属性情報及びイベント情報を含む管路に関する情報を当該AI地震被害予測システムで利用しやすい形にデータの形式を揃えたり、データの補完を行うなどの処理を行ってもよい。 In addition, it is expected that information related to pipelines, such as pipeline attribute information and event information, will have different formats for each business operator and some information may be missing. The data processing unit 12 may perform processing such as unifying the data format of the pipeline information, including pipeline attribute information and event information, so that it is easy to use in the AI earthquake damage prediction system, or complementing the data.

予測部13は、データ処理部12により生成された予測用データに基づいて、数理モデルを利用した地震被害予測を行う。本実施形態において、予測部13は、管路属性情報と想定される地震に関する地震情報に基づいて生成された予測用データに基づく管路の地震による被害予測として地震の影響により管路に漏水等のイベントが発生する確率である地震被害発生率を出力する。また、予測部13は、管路に発生する地震に関する地震指標に基づいて管路の地震被害予測を行うが、例えば、震度5、震度6等の想定される複数の地震指標に基づく複数の地震被害予測を一つの管路に対して行ってもよい。 The prediction unit 13 performs earthquake damage prediction using a mathematical model based on the prediction data generated by the data processing unit 12. In this embodiment, the prediction unit 13 outputs an earthquake damage occurrence rate, which is the probability that an event such as a water leak will occur in the pipeline due to the effects of an earthquake, as a pipeline earthquake damage prediction based on the prediction data generated based on the pipeline attribute information and earthquake information related to the expected earthquake. The prediction unit 13 also performs pipeline earthquake damage prediction based on earthquake indices related to earthquakes that will occur in the pipeline, but multiple earthquake damage predictions based on multiple expected earthquake indices such as seismic intensity 5 and seismic intensity 6 may also be performed for one pipeline.

予測部13は、地震が発生した場合の管路の被害に関するシミュレーションを行う。本実施形態において、予測部13は、想定される震度の地震に関するダミーのデータである地震情報と管路に関する管路属性情報から生成した予測用データに基づいて管路の地震被害の予測を行い、求めた予測結果を管路属性情報と関連付けて地震被害予測装置1の記憶部102に記憶する。本実施形態において、予測部13は、地震被害の予測結果として管路の特定の震度の地震における破損の確率を算出するが、地震による管路の被害(破損)の程度等であってもよい。また、予測部13は、地震を経験したが漏水が把握できていない管路に関して、地震速報等の発生した地震に関する情報に基づいて登録された地震情報に基づいて既に発生した地震による被害の予測を行ってもよい。 The prediction unit 13 performs a simulation of damage to the pipeline in the event of an earthquake. In this embodiment, the prediction unit 13 predicts earthquake damage to the pipeline based on prediction data generated from earthquake information, which is dummy data related to an earthquake of an expected seismic intensity, and pipeline attribute information related to the pipeline, and stores the obtained prediction result in the memory unit 102 of the earthquake damage prediction device 1 in association with the pipeline attribute information. In this embodiment, the prediction unit 13 calculates the probability of damage to the pipeline in an earthquake of a specific seismic intensity as a prediction result of earthquake damage, but the degree of damage (damage) to the pipeline due to the earthquake may also be used. In addition, the prediction unit 13 may predict damage caused by an earthquake that has already occurred based on earthquake information registered based on information related to the earthquake that has occurred, such as earthquake alerts, for pipelines that have experienced an earthquake but have not yet been identified as having leaks.

本実施形態において、予測部13は、特定の震度における地震被害の予測を行う。本実施形態において、予測部13が利用する地震指標は、データの収集が容易な震度であるが地震の加速度等、その他の地震指標を用いて管路の地震被害の予測を行ってもよい。 In this embodiment, the prediction unit 13 predicts earthquake damage at a specific seismic intensity. In this embodiment, the earthquake index used by the prediction unit 13 is seismic intensity, for which data can be easily collected, but earthquake damage to pipelines may also be predicted using other earthquake indexes, such as earthquake acceleration.

以下、予測部13において管路の地震被害の予測に利用される数理モデルに関する説明を行う。予測部13において利用される数理モデルは、管路に関する管路属性情報及び管路に発生した地震による被害に関するイベント情報に基づいて生成された予測用データに基づいて管路の地震による被害を予測する学習済みのモデルである。 The mathematical model used by the prediction unit 13 to predict earthquake damage to pipelines is described below. The mathematical model used by the prediction unit 13 is a trained model that predicts earthquake damage to pipelines based on prediction data generated based on pipeline attribute information about the pipelines and event information about damage caused by earthquakes that have occurred in the pipelines.

数理モデルは、本実施形態において、勾配ブースティングの手法を利用したモデルであるが、機械学習に関する手法により形成されたモデルであれば、勾配降下法やブースティング、決定木やニューラルネットワーク、ロジスティック回帰やk近傍法など、また、複数の手法を組み合わせるような手法など、どのような手法で構成された数理モデルを利用してもよい。予測部13は、複数の手法を組み合わせたモデルや、それぞれ異なる手法で構成された複数のモデルを利用して管路の地震被害の予測を行ってもよい。 In this embodiment, the mathematical model is a model that uses the gradient boosting technique, but any mathematical model formed by a machine learning technique may be used, such as gradient descent, boosting, decision trees, neural networks, logistic regression, k-nearest neighbors, or a technique that combines multiple techniques. The prediction unit 13 may predict earthquake damage to pipelines using a model that combines multiple techniques, or multiple models that are each formed by different techniques.

表示処理部14は、予測部13による予測結果を含む各種必要な情報を表示処理する。本実施形態において、表示処理部14により表示処理された各種画面は、地震被害予測装置1において表示されるが、端末装置3等の他の装置において表示されてもよい。以下、図面を用いて表示処理部14が表示処理する画面の例を示す。 The display processing unit 14 processes and displays various necessary information including the prediction results by the prediction unit 13. In this embodiment, various screens processed and displayed by the display processing unit 14 are displayed on the earthquake damage prediction device 1, but may also be displayed on other devices such as the terminal device 3. Below, examples of screens processed and displayed by the display processing unit 14 are shown using drawings.

図5において、ユーザにより選択された管路の情報を表示する管路情報表示画面の例を示す。管路情報表示画面は、地図上に表示される管路を押下し、選択することで表示される画面であって、管路属性情報と地震被害予測の結果を含む管路に関する情報を表示する画面である。地図上の管路が押下されることでその位置における位置情報に基づいて紐づいた管路が選択され、受付部11は、地図上における管路の選択を受け付ける。本実施形態において、管路情報表示画面は、選択された管路に関する情報として、管区分、布設年、管種、口径を含む管路属性情報と、それぞれ震度における管路の漏水確率を含む地震被害予測の結果を表示する。図5に示すような管路情報表示画面は、管路に関する地図と同時に表示されてもよいし、異なる画面で表示されてもよい。 Figure 5 shows an example of a pipeline information display screen that displays information about a pipeline selected by a user. The pipeline information display screen is displayed by pressing and selecting a pipeline displayed on a map, and displays information about the pipeline including pipeline attribute information and the results of earthquake damage prediction. When a pipeline on the map is pressed, the pipeline associated with the pipeline is selected based on the position information at that position, and the reception unit 11 accepts the selection of the pipeline on the map. In this embodiment, the pipeline information display screen displays, as information about the selected pipeline, pipeline attribute information including the pipe category, installation year, pipe type, and diameter, and the results of earthquake damage prediction including the probability of leakage of the pipeline at each seismic intensity. The pipeline information display screen as shown in Figure 5 may be displayed simultaneously with the map related to the pipeline, or may be displayed on a different screen.

また、図6において特定の震度における地震被害予測の結果を表示する地図である予測結果地図表示画面を示す。予測結果地図表示画面は、地震被害予測の結果を表示する画面であって、それぞれの管路に所定の地震指標(図6に示す例では震度5強)の地震が発生した際の地震被害予測結果である地震の影響によるイベントの発生確率を示す。図6に示す例では、それぞれの発生確率ごとに地図上の管路が異なる有彩色により色分けして着色される。本実施形態において、地図上に表示される管路は、それぞれ管路ごとのイベントの発生確率に基づいて異なる有彩色で着色されるが、管路ごとのイベントの発生確率を示すような方法であれば、イベントの発生確率に基づいて異なる濃淡の色や異なる模様で管路を塗りつぶす等、図6に示す例とは異なる構成で表示を行ってもよい。また、予測結果地図表示画面に表示される管路を押下し、選択することで、図5に示す管路情報表示画面が表示されてもよい。 Also, FIG. 6 shows a prediction result map display screen, which is a map that displays the results of earthquake damage prediction at a specific seismic intensity. The prediction result map display screen is a screen that displays the results of earthquake damage prediction, and shows the occurrence probability of an event due to the influence of an earthquake, which is the earthquake damage prediction result when an earthquake with a predetermined earthquake index (in the example shown in FIG. 6, a seismic intensity of 5+) occurs in each pipeline. In the example shown in FIG. 6, the pipelines on the map are colored with different chromatic colors for each occurrence probability. In this embodiment, the pipelines displayed on the map are colored with different chromatic colors based on the occurrence probability of each event in the pipeline, but as long as the method shows the occurrence probability of each event in the pipeline, the display may be performed in a configuration different from the example shown in FIG. 6, such as filling the pipelines with different shades of color or different patterns based on the occurrence probability of the event. In addition, the pipeline information display screen shown in FIG. 5 may be displayed by pressing and selecting a pipeline displayed on the prediction result map display screen.

更に、本実施形態において、地震被害予測装置1は、分類部を備える。本実施形態において、分類部は、予測部13が求めた仮の地震被害予測結果である推定値と管路属性情報に基づいて分類を行い、管路属性情報及び推定値の近い管路を同じ分類に分類するように分類する。 Furthermore, in this embodiment, the earthquake damage prediction device 1 includes a classification unit. In this embodiment, the classification unit performs classification based on the estimated values, which are the provisional earthquake damage prediction results obtained by the prediction unit 13, and the pipeline attribute information, and classifies pipelines with similar pipeline attribute information and estimated values into the same classification.

地震被害予測装置1が分類部を備えるとき、予測部13は、管路属性情報と数理モデルを用いて地震被害予測を行い、仮の予測結果である推定値を求める。推定値は、管路属性情報に基づく仮の予測結果であって、本実施形態では、地震被害の発生確率であるが、地震被害を受けてから管路が破損するまでの時間等であってもよい。分類部は、予測部13が求めた推定値と管路属性情報に基づいて分類を行う。予測部13は、推定値と分類部による分類結果に基づいて、最終的な予測結果を決定する。本実施形態において、予測部13は、分類結果に基づいて、地震被害予測を行う管路の推定値とその管路と同じ分類に分類される管路の推定値に重みづけを行うことで最終的な地震被害予測結果を決定する。 When the earthquake damage prediction device 1 includes a classification unit, the prediction unit 13 performs earthquake damage prediction using the pipeline attribute information and a mathematical model, and obtains an estimated value that is a provisional prediction result. The estimated value is a provisional prediction result based on the pipeline attribute information, and in this embodiment, it is the probability of earthquake damage occurring, but it may be the time from earthquake damage to pipeline damage, etc. The classification unit performs classification based on the estimated value obtained by the prediction unit 13 and the pipeline attribute information. The prediction unit 13 determines a final prediction result based on the estimated value and the classification result by the classification unit. In this embodiment, the prediction unit 13 determines a final earthquake damage prediction result by weighting the estimated value of the pipeline for which earthquake damage prediction is performed and the estimated value of pipelines classified in the same category as that pipeline, based on the classification result.

<学習装置2の機能構成>
以下、図1に示す学習装置2の機能構成を示す。学習装置2は、取得部21と、データ処理部12と、学習部22と、を備える。
<Functional configuration of learning device 2>
The functional configuration of the learning device 2 shown in Fig. 1 will be described below. The learning device 2 includes an acquisition unit 21, a data processing unit 12, and a learning unit 22.

取得部21は、管路属性情報とイベント情報を含む地震被害予測を行うために必要な各種情報を取得する処理を行う。また、取得部21は、地震被害予測装置1において管理される管路属性情報とイベント情報を含む管路に関する各種情報を取得するが、地震被害予測装置1及び学習装置2がセキュリティの観点からネットワークに接続することが望ましくない場合、USB等の可搬記憶媒体を介して受け渡されるデータを取得する処理を行ってもよい。また、取得部21は、取得したデータがそのまま利用することに適さない場合、前処理として取得したデータの形式等を整える処理を行ってもよい。 The acquisition unit 21 performs processing to acquire various information necessary for performing earthquake damage prediction, including pipeline attribute information and event information. The acquisition unit 21 also acquires various information related to pipelines, including pipeline attribute information and event information, which are managed in the earthquake damage prediction device 1. However, if it is undesirable for the earthquake damage prediction device 1 and the learning device 2 to be connected to a network from a security standpoint, the acquisition unit 2 may also perform processing to acquire data transferred via a portable storage medium such as a USB. If the acquired data is not suitable for use as is, the acquisition unit 21 may also perform processing to adjust the format of the acquired data as preprocessing.

また、取得部21は、APIを利用する等の様々な方法を用いて、ネットワーク等を介して通信可能に接続された気象情報提供システムや地図情報提供システム等の外部システムより直接地震被害予測に必要な情報を取得する処理を行ってもよい。 The acquisition unit 21 may also perform processing to acquire information necessary for earthquake damage prediction directly from external systems, such as a weather information providing system or a map information providing system, that are communicatively connected via a network, etc., using various methods, such as using an API.

また、取得部21は、数理モデルの学習に利用するために外部システム等の外部より取得したデータを、当該システムで利用可能な形式に変換し、記憶部102に格納するが、取得したデータをそのまま記憶部102に格納してもよい。取得部21における変換する処理とは、外部より取得したデータを所定の桁数や単位に変換したり、データ置換し、地震被害予測装置1又は学習装置2で扱うことが可能な形式に変換する処理である。取得部21は、例えば、外部システムが提供するウェブAPI(Application Programming Interface)等のAPIに対して、位置情報を送信して外部データを収集し、所定の変換を行う。その際、取得部21は、取得したデータを管路属性情報又はイベント情報に紐づける処理を行うが、管路属性情報又はイベント情報に紐づいた位置情報に基づいて紐づける管路を特定し、紐づける処理を行ってもよい。また、地震被害予測装置1の受付部11は、外部データの取得処理など、取得部21と同様の処理を行ってもよい。 The acquisition unit 21 converts data acquired from an external system, such as an external system, into a format that can be used by the system for use in learning the mathematical model, and stores the converted data in the storage unit 102. The conversion process in the acquisition unit 21 is a process of converting data acquired from an external system into a predetermined number of digits or units, or converting the data into a format that can be handled by the earthquake damage prediction device 1 or the learning device 2. The acquisition unit 21 collects external data by transmitting location information to an API such as a web API (Application Programming Interface) provided by the external system, and performs a predetermined conversion. At that time, the acquisition unit 21 performs a process of linking the acquired data to pipeline attribute information or event information, but may also identify the pipeline to be linked based on the location information linked to the pipeline attribute information or event information, and perform the linking process. The reception unit 11 of the earthquake damage prediction device 1 may also perform the same process as the acquisition unit 21, such as the acquisition process of external data.

学習装置2におけるデータ処理部12は、管路属性情報、イベント情報及び地震履歴に基づいて数理モデルの学習に用いられる教師データの生成を行う。 The data processing unit 12 in the learning device 2 generates training data used to learn the mathematical model based on the pipeline attribute information, event information, and earthquake history.

本実施形態において、データ処理部12は、図3に示す管路属性情報、イベント情報及び地震履歴に基づいて図4に示す教師データを生成する。データ処理部12は、取得した管路属性情報及びイベント情報を含む生データと地震履歴に基づいて教師データの生成を行う。データ処理部12は、生データの形式や単位、桁数等を変更することで教師データの生成を行うが、布設年と地震履歴に含まれる地震の発生年に基づいて地震被害予測までに管路が経験した地震の回数を算出し、教師データに含まれる経験地震数とするなど、複数のデータより学習に適した単位、桁数のデータを求める処理を行ってもよい。 In this embodiment, the data processing unit 12 generates the teacher data shown in FIG. 4 based on the pipeline attribute information, event information, and earthquake history shown in FIG. 3. The data processing unit 12 generates the teacher data based on the acquired raw data including the pipeline attribute information and event information, and the earthquake history. The data processing unit 12 generates the teacher data by changing the format, unit, number of digits, etc. of the raw data, but may also perform processing to obtain data with units and number of digits suitable for learning from multiple data, such as calculating the number of earthquakes experienced by the pipeline before earthquake damage prediction based on the year of installation and the year of occurrence of earthquakes included in the earthquake history, and using this as the number of experienced earthquakes included in the teacher data.

本実施形態において、データ処理部12は、特定の事業者の管理する範囲(例えば特定の市など)における管路に関する管路属性情報及びイベント情報を取得し、特定の事業者の管理する範囲において発生した地震履歴に基づいて教師データの生成を行う。また、データ処理部12は、地震影響情報に基づいてイベントの発生に地震が影響していると判定すると、タイミング情報(イベントの発生年度)及び地震履歴に含まれる地震の発生年に基づいて、イベントの発生に影響を与えた地震を特定し、教師データの生成に利用する。 In this embodiment, the data processing unit 12 acquires pipeline attribute information and event information related to pipelines in an area managed by a specific business operator (e.g., a specific city), and generates teacher data based on the earthquake history that has occurred in the area managed by the specific business operator. Furthermore, when the data processing unit 12 determines that an earthquake has influenced the occurrence of an event based on the earthquake impact information, it identifies the earthquake that influenced the occurrence of the event based on the timing information (the year in which the event occurred) and the year in which the earthquake occurred included in the earthquake history, and uses this to generate teacher data.

学習部22は、管路属性情報とイベント情報と地震履歴の組み合わせを教師データとして地震被害予測を行うための数理モデルの学習を行う。本実施形態において、学習部22は、図4に示すデータ構成を備える教師データを利用して学習を行う。学習部22は、データ処理部12により前処理をされた処理データを教師データとして利用して数理モデルの学習を行う。 The learning unit 22 learns a mathematical model for predicting earthquake damage using a combination of pipeline attribute information, event information, and earthquake history as teacher data. In this embodiment, the learning unit 22 learns using teacher data having the data structure shown in FIG. 4. The learning unit 22 learns the mathematical model using processed data preprocessed by the data processing unit 12 as teacher data.

本実施形態において、学習部22は、配置される事業者の管理する管路に関する管路属性情報及びイベント情報、事業者の管理する範囲で発生した地震に関する地震履歴に基づいて生成した教師データを利用して学習を行うが、複数の事業者の管路属性情報、イベント情報及びそれぞれの事業者における地震履歴又は全国の地震履歴に基づいて生成した教師データを利用して学習を行ったモデルであってもよい。本実施形態において、管理者の拠点に配置される学習装置2の学習部22は、それぞれの事業者の拠点より、取得した処理データに基づいて学習を行うが、それぞれの事業者の拠点より取得した生データを処理することで生成した処理データを利用して学習を行ってもよい。また、学習部22は、全国の管路に関するデータに基づいて生成された教師データに基づいて学習を行った数理モデルである全国モデルを生成してもよい。また、学習部22は、更に、それぞれの事業者の管理する管路属性情報、イベント情報及び地震履歴に基づいて生成された教師データに基づいて全国モデルの学習を再度行い、それぞれの事業者に適した数理モデルである拠点モデルを生成してもよい。また、学習部22は、一度学習した全国モデルに対して、前回の学習から今回の学習までの取得したデータを用いて再学習を行ってもよい。全国モデルの生成方法は、上記に限定されず、学習部22は、数理モデルのパラメータ等を結合することで取得した複数の数理モデルを統合し、全国モデルを生成する処理を行ってもよい。 In this embodiment, the learning unit 22 performs learning using teacher data generated based on pipeline attribute information and event information related to pipelines managed by the operator where the learning unit 22 is located, and earthquake history related to earthquakes that occurred within the scope managed by the operator. However, the learning unit 22 may perform learning using teacher data generated based on pipeline attribute information, event information, and earthquake history of each operator or nationwide earthquake history of multiple operators. In this embodiment, the learning unit 22 of the learning device 2 located at the administrator's base performs learning based on processed data acquired from the base of each operator, but may perform learning using processed data generated by processing raw data acquired from the base of each operator. The learning unit 22 may also generate a national model, which is a mathematical model that has been learned based on teacher data generated based on data related to pipelines nationwide. The learning unit 22 may further perform learning of the national model again based on teacher data generated based on pipeline attribute information, event information, and earthquake history managed by each operator, and generate a base model, which is a mathematical model suitable for each operator. The learning unit 22 may also perform re-learning on the national model once learned, using data acquired from the previous learning to the current learning. The method of generating a nationwide model is not limited to the above, and the learning unit 22 may also perform a process of integrating multiple mathematical models obtained by combining the parameters of the mathematical models, etc., to generate a nationwide model.

<処理のフロー>
以下、図面を用いて地震被害予測及び数理モデルの学習に関する処理の流れの例を示す。図7を用いて説明を行う処理の流れは一例であって、処理の順番が異なるなど、後述する流れとは異なる流れで処理が行われてもよい。
<Processing flow>
An example of a process flow for earthquake damage prediction and learning of a mathematical model will be described below with reference to the drawings. The process flow described with reference to FIG. 7 is only an example, and the process may be performed in a different order from the process described below.

<地震被害予測の処理のフロー>
図7(a)において地震被害予測の処理のフローを示す。受付部11が想定される地震に関する地震情報を受け付けると(S101)、データ処理部12は、取得した地震情報及び管路属性情報に基づいて予測用データを生成する(S102)。予測部13は、データ処理部12が生成した予測用データと数理モデルを利用して地震被害予測を行う(S103)。
<Earthquake damage prediction processing flow>
7(a) shows a flow of the earthquake damage prediction process. When the reception unit 11 receives earthquake information on an expected earthquake (S101), the data processing unit 12 generates prediction data based on the acquired earthquake information and pipeline attribute information (S102). The prediction unit 13 uses the prediction data generated by the data processing unit 12 and a mathematical model to perform earthquake damage prediction (S103).

<学習に関する処理のフロー>
データ処理部12は、管路属性情報とイベント情報と地震履歴を含む必要な情報に基づいて学習用のデータである教師データの生成を行う(S201)。本実施形態において、データ処理部12は、図3に示す管路属性情報、イベント情報及び地震履歴に基づいて図4に示す教師データを生成する。
<Learning process flow>
The data processing unit 12 generates training data, which is data for learning, based on necessary information including pipeline attribute information, event information, and earthquake history (S201). In this embodiment, the data processing unit 12 generates training data shown in Fig. 4 based on the pipeline attribute information, event information, and earthquake history shown in Fig. 3.

上記の実施例では、それぞれの事業所の拠点に地震被害予測装置1及び学習装置2が配置される場合の実施例について説明を行ったが、AI地震被害予測システム0の管理者の拠点のみに学習装置2が配置され、管理者の拠点で学習を行った数理モデルがそれぞれの事業者に配布されてもよい。また、その際、管理者の拠点に配置される学習装置2は、事業者の拠点より管路情報と地震履歴を含む必要なデータを取得し、数理モデルの学習を行ってもよい。 In the above embodiment, an example in which the earthquake damage prediction device 1 and the learning device 2 are placed at the base of each business establishment has been described, but the learning device 2 may be placed only at the base of the manager of the AI earthquake damage prediction system 0, and the mathematical model trained at the manager's base may be distributed to each business operator. In this case, the learning device 2 placed at the manager's base may obtain necessary data including pipeline information and earthquake history from the business operator's base and train the mathematical model.

本実施形態において、AI地震被害予測システム0は、予測した管路の地震被害予測結果を画面に表示するが、CSV(comma separated values)やエクセル等、様々な形式のファイルとして出力してもよい。 In this embodiment, the AI earthquake damage prediction system 0 displays the predicted earthquake damage prediction results for the pipeline on the screen, but it may also be output as a file in various formats, such as CSV (comma separated values) or Excel.

0 AI地震被害予測システム
1 地震被害予測装置
2 学習装置
3 端末装置
0 AI earthquake damage prediction system 1 Earthquake damage prediction device 2 Learning device 3 Terminal device

Claims (9)

既設管路を含む埋設された設備の地震被害を予測するAI地震被害予測システムであって、
記憶部と、予測部と、を備え、
前記記憶部は、地震被害予測を行うための数理モデル又は前記数理モデルのパラメータ、管路の布設年を含む管路に関する管路属性情報、及び想定される地震の地震指標を含む地震情報、及び地震の発生年を含む複数の地震の履歴である地震履歴を記憶し、
前記数理モデルは、管路属性情報、イベントに対する地震の影響に関する地震影響情報を含むイベント情報、及び過去に発生した地震に関する地震履歴に基づく教師データを利用して学習を行ったモデルであり、
前記教師データは、前記布設年及び前記発生年に基づいて特定される管路の布設からの経験地震数を含み、
前記予測部は、前記数理モデルを用い、管路属性情報及び前記地震情報から生成した予測用データに基づいて特定の地震指標における地震が発生した際の管路の被害予測を行い、予測結果を出力
前記予測用データは、前記布設年及び前記発生年に基づいて特定される管路の布設からの経験地震数を含む、
AI地震被害予測システム。
An AI earthquake damage prediction system for predicting earthquake damage to buried facilities including existing pipelines,
The apparatus includes a storage unit and a prediction unit,
The storage unit stores a mathematical model for predicting earthquake damage or parameters of the mathematical model, pipeline attribute information regarding the pipeline including the year of installation of the pipeline , earthquake information including earthquake indicators of anticipated earthquakes , and an earthquake history that is a history of multiple earthquakes including the year of occurrence of the earthquake ;
The mathematical model is a model that has been trained using teacher data based on pipeline attribute information, event information including earthquake impact information regarding the impact of earthquakes on events, and earthquake history regarding earthquakes that have occurred in the past,
The teacher data includes a number of earthquakes experienced since the installation of the pipeline, the number being specified based on the installation year and the occurrence year,
The prediction unit uses the mathematical model to predict damage to the pipeline when an earthquake with a specific earthquake index occurs based on prediction data generated from the pipeline attribute information and the earthquake information, and outputs a prediction result.
The prediction data includes the number of earthquakes experienced since the installation of the pipeline, the number being specified based on the installation year and the occurrence year.
AI earthquake damage prediction system.
イベント情報は、管路に対して行われたイベント調査済の管路及び/又は突発的にイベントが発生した管路に関する情報である、
請求項1に記載のAI地震被害予測システム。
The event information is information about a pipeline that has undergone an event investigation and/or a pipeline where an event has suddenly occurred.
The AI earthquake damage prediction system according to claim 1.
前記数理モデルは、前記地震影響情報に基づいて特定される地震の影響により発生したイベントに関するイベント情報に基づいて生成された教師データを利用して学習を行ったモデルである、
請求項1に記載のAI地震被害予測システム。
The mathematical model is a model that is trained using teacher data generated based on event information regarding events that occurred due to the effects of the earthquake identified based on the earthquake effect information.
The AI earthquake damage prediction system according to claim 1.
AI地震被害予測システムは、更に、学習部を備え、
前記記憶部は、過去に発生した地震に関する地震履歴を記憶し、
データ処理部は、前記地震履歴及び前記管路属性情報、前記イベント情報に基づいて教師データを生成し、
前記学習部は、生成された前記教師データを利用して学習を行ったモデルである、
請求項1に記載のAI地震被害予測システム。
The AI earthquake damage prediction system further includes a learning unit,
The memory unit stores earthquake history regarding earthquakes that have occurred in the past,
The data processing unit generates teacher data based on the earthquake history, the pipeline attribute information, and the event information,
The learning unit is a model that has been learned using the generated teacher data.
The AI earthquake damage prediction system according to claim 1.
AI地震被害予測システムは、更に受付部と、表示処理部と、を備え、
前記記憶部は、管路の位置に関する位置情報を付与された管路属性情報及び位置情報を含む地図情報を記憶し、
前記受付部は、地震指標の選択を受け付け、
前記表示処理部は、管路の位置情報、前記地図情報及び指定された地震指標における地震被害予測結果に基づいて、地震被害予測結果を示す地図を表示処理する、
請求項1に記載のAI地震被害予測システム。
The AI earthquake damage prediction system further includes a reception unit and a display processing unit,
The storage unit stores pipeline attribute information to which position information relating to a pipeline position is assigned, and map information including position information;
The reception unit receives a selection of an earthquake index,
The display processing unit displays a map showing the earthquake damage prediction result based on the pipeline position information, the map information, and the earthquake damage prediction result for the specified earthquake index.
The AI earthquake damage prediction system according to claim 1.
前記表示処理部は、地震被害予測結果を示す地図として、地震被害予測結果に基づいて管路の塗りつぶしを行った地図を表示処理する、
請求項5に記載のAI地震被害予測システム。
The display processing unit displays a map in which pipelines are filled in based on the earthquake damage prediction result as a map showing the earthquake damage prediction result.
The AI earthquake damage prediction system according to claim 5.
AI地震被害予測システムは、更に表示処理部と、受付部を備え、
前記記憶部は、管路の位置情報を付与された管路属性情報と管路が布設された場所の地図を含む地図情報を記憶し、
前記表示処理部は、前記地図情報及び管路の位置情報に基づいて地図上に管路を表示処理し、
前記受付部は、地図上に表示される管路より被害予測を表示する管路の指定を受け付け、
前記表示処理部は、指定された管路の被害予測結果を表示処理する、
請求項1に記載のAI地震被害予測システム。
The AI earthquake damage prediction system further includes a display processing unit and a reception unit,
The storage unit stores pipeline attribute information to which pipeline position information is assigned and map information including a map of a location where the pipeline is laid,
The display processing unit processes display of the pipeline on a map based on the map information and the pipeline position information,
The reception unit receives a designation of a pipeline for which a damage forecast is to be displayed from among pipelines displayed on a map,
The display processing unit displays the damage prediction result of the specified pipeline.
The AI earthquake damage prediction system according to claim 1.
既設管路を含む埋設された設備の地震被害を予測するAI地震被害予測方法であって、
震被害予測を行うための数理モデル又は前記数理モデルのパラメータ、管路の布設年を含む管路に関する管路属性情報、及び想定される地震の地震指標を含む地震情報、及び地震の発生年を含む複数の地震の履歴である地震履歴を記憶部に記憶する一又は複数のコンピュータが、
前記数理モデルを用い、管路属性情報及び前記地震情報から生成した予測用データに基づいて特定の地震指標における地震が発生した際の管路の被害予測を行い、 予測結果を出力する予測工程と、
を備え、
前記数理モデルは、管路属性情報、イベントに対する地震の影響に関する地震影響情報を含むイベント情報、及び過去に発生した地震に関する地震履歴に基づく教師データを利用して学習を行ったモデルであり、
前記教師データは、前記布設年及び前記発生年に基づいて特定される管路の布設からの経験地震数を含み、
前記予測用データは、前記布設年及び前記発生年に基づいて特定される管路の布設からの経験地震数を含む、
AI地震被害予測方法。
An AI earthquake damage prediction method for predicting earthquake damage to buried facilities including existing pipelines, comprising:
one or more computers that store in a storage unit a mathematical model for predicting earthquake damage or parameters of the mathematical model, pipeline attribute information on the pipeline including the year of installation of the pipeline , earthquake information including earthquake indicators of anticipated earthquakes, and an earthquake history that is a history of multiple earthquakes including the year of occurrence of the earthquake ;
a prediction step of predicting damage to a pipeline when an earthquake with a specific earthquake index occurs based on prediction data generated from pipeline attribute information and the earthquake information using the mathematical model, and outputting the prediction result;
Equipped with
The mathematical model is a model that has been trained using teacher data based on pipeline attribute information, event information including earthquake impact information regarding the impact of earthquakes on events, and earthquake history regarding earthquakes that have occurred in the past,
The teacher data includes a number of earthquakes experienced since the installation of the pipeline, the number being specified based on the installation year and the occurrence year,
The prediction data includes the number of earthquakes experienced since the installation of the pipeline, the number being specified based on the installation year and the occurrence year.
AI earthquake damage prediction method.
既設管路を含む埋設された設備の地震被害を予測するAI地震被害予測プログラムであって、
記憶部に地震被害予測を行うための数理モデル又は前記数理モデルのパラメータ、管路の布設年を含む管路に関する管路属性情報、及び想定される地震の地震指標を含む地震情報、及び地震の発生年を含む複数の地震の履歴である地震履歴を記憶するコンピュータを、予測部として機能させ、
前記数理モデルは、管路属性情報、イベントに対する地震の影響に関する地震影響情報を含むイベント情報、及び過去に発生した地震に関する地震履歴に基づく教師データを利用して学習を行ったモデルであり、
前記教師データは、前記布設年及び前記発生年に基づいて特定される管路の布設からの経験地震数を含み、
前記予測部は、前記数理モデルを用い、管路属性情報及び前記地震情報から生成した予測用データに基づいて特定の地震指標における地震が発生した際の管路の被害予測を行い、予測結果を出力
前記予測用データは、前記布設年及び前記発生年に基づいて特定される管路の布設からの経験地震数を含む、
AI地震被害予測プログラム。
An AI earthquake damage prediction program for predicting earthquake damage to buried facilities including existing pipelines,
A computer that stores in a memory unit a mathematical model for predicting earthquake damage or parameters of the mathematical model, pipeline attribute information on the pipeline including the year of installation of the pipeline , earthquake information including earthquake indicators of anticipated earthquakes , and an earthquake history that is a history of multiple earthquakes including the year of occurrence of the earthquake , functions as a prediction unit,
The mathematical model is a model that has been trained using teacher data based on pipeline attribute information, event information including earthquake impact information regarding the impact of earthquakes on events, and earthquake history regarding earthquakes that have occurred in the past,
The teacher data includes a number of earthquakes experienced since the installation of the pipeline, the number being specified based on the installation year and the occurrence year,
The prediction unit uses the mathematical model to predict damage to the pipeline when an earthquake with a specific earthquake index occurs based on prediction data generated from the pipeline attribute information and the earthquake information, and outputs a prediction result.
The prediction data includes the number of earthquakes experienced since the installation of the pipeline, the number being specified based on the installation year and the occurrence year.
AI earthquake damage prediction program.
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