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JP7849671B2 - Disaster information acquisition device and disaster information acquisition system - Google Patents
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JP7849671B2 - Disaster information acquisition device and disaster information acquisition system - Google Patents

Disaster information acquisition device and disaster information acquisition system

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JP7849671B2 JP2022057287A JP2022057287A JP7849671B2 JP 7849671 B2 JP7849671 B2 JP 7849671B2 JP 2022057287 A JP2022057287 A JP 2022057287A JP 2022057287 A JP2022057287 A JP 2022057287A JP 7849671 B2 JP7849671 B2 JP 7849671B2
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Description

本開示は災害情報取得装置及び災害情報取得システムに関する。 This disclosure relates to a disaster information acquisition device and a disaster information acquisition system.

災害(ハザード)情報、特にがけ崩れや地滑り、土石流といった土砂災害に関する情報は、例えば日本国内においては主に国交省や自治体が設置・管轄するワイヤーセンサによって計測され、各自治体等に通知されて、二次災害の防止や災害発生時の避難のための情報として利用されている。 Disaster (hazard) information, particularly information on sediment-related disasters such as landslides, mudslides, and debris flows, is measured primarily by wire sensors installed and managed by the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism and local governments in Japan. This information is then notified to local governments and used to prevent secondary disasters and for evacuation during disasters.

上述したワイヤーセンサは、土砂災害、例えば土石流が発生した際、その土石流が通過する位置に設置されていなければ土砂災害を検出することができない。したがって、土石流の危険性の高い箇所には優先的に設置されているものの、土石流の危険性が比較的低い箇所にはコスト等の観点から設置されないことがある。しかし、たとえ相対的に見れば危険性が低い箇所であっても、土砂災害の発生は近隣住民等にとって大きな関心事項であり、センサ設置が望まれている箇所は多く存在している。 The wire sensors mentioned above cannot detect landslides, such as debris flows, unless they are installed in the path of such flows. Therefore, while they are prioritized for installation in areas with a high risk of debris flows, they may not be installed in areas with a relatively low risk due to cost and other factors. However, even in areas with a relatively low risk, landslides are a major concern for nearby residents, and there are many locations where sensor installation is desired.

また、上述した通り、ワイヤーセンサは土石流が通過する位置に予めワイヤーを張っておくことで土石流を直接検知するものである。そのため、その検出精度が設置者の知識や経験に大きく依存する。したがって、設置作業等が簡単で且つ広範囲の土砂災害の発生を検出可能な装置に対するニーズは高い。 Furthermore, as mentioned above, wire sensors directly detect debris flows by pre-installing wires in the path of the flow. Therefore, their detection accuracy heavily depends on the knowledge and experience of the installer. Consequently, there is a high demand for devices that are easy to install and capable of detecting widespread landslides.

本開示は、上述の点に鑑み、比較的簡単な構造で、広範囲の土砂災害の発生を検出することが可能な災害情報取得装置及び災害情報取得システムを提供することを目的とする。 In view of the above, this disclosure aims to provide a disaster information acquisition device and a disaster information acquisition system that have a relatively simple structure and are capable of detecting the occurrence of widespread landslides.

上記目的を達成するために、本開示の第1の態様に係る災害情報取得装置は、設置位置の振動を検出可能な振動計と、前記振動計の出力結果から前記設置位置及び前記設置位置周辺における土砂災害の発生を検出する土砂災害検出部を含む、前記設置位置の災害情報を取得するためのデータ処理部と、を含むものである。 To achieve the above objective, the disaster information acquisition device according to the first aspect of this disclosure includes a vibration meter capable of detecting vibrations at the installation location, and a data processing unit for acquiring disaster information at the installation location, which includes a sediment disaster detection unit that detects the occurrence of sediment disasters at and around the installation location from the output results of the vibration meter.

上記のような災害情報取得装置においては、振動計の設置位置だけでなくその周辺に発生する土砂災害をも検出することができる。また、振動計は任意の位置に置くだけで設置できるため、ワイヤーセンサに比べてその設置が容易であると共にその検出精度にバラつきが発生しにくい。 In disaster information acquisition devices like the one described above, it is possible to detect not only the location of the vibration meter but also landslides occurring in the surrounding area. Furthermore, since vibration meters can be installed simply by placing them at any desired location, their installation is easier than that of wire sensors, and their detection accuracy is less prone to variation.

本開示の第2の態様に係る災害情報取得装置は、上記本開示の第1の態様に係る災害情報取得装置において、前記データ処理部は、前記振動計の出力結果から前記設置位置における地震を検出する地震検出部をさらに含む。 The disaster information acquisition device according to the second aspect of this disclosure is the disaster information acquisition device according to the first aspect of this disclosure, wherein the data processing unit further includes an earthquake detection unit that detects an earthquake at the installation location from the output result of the vibration meter.

上記のような災害情報取得装置においては、土砂災害に関する情報に加えて、地震に関する情報をも単一の装置で取得することができるようになる。 In the disaster information acquisition device described above, it will be possible to acquire not only information on landslides but also information on earthquakes using a single device.

本開示の第3の態様に係る災害情報取得装置は、上記本開示の第1又は第2の態様に係る災害情報取得装置において、前記土砂災害検出部は、前記振動計が検出した出力結果が単位時間内に第3の閾値を超えた回数から前記設置位置及び前記設置位置周辺における土砂災害の発生を検出する。 The disaster information acquisition device according to the third aspect of this disclosure, in the disaster information acquisition device according to the first or second aspect of this disclosure, detects the occurrence of a landslide at the installation location and its surroundings based on the number of times the output result detected by the vibration meter exceeds a third threshold within a unit time.

上記のような災害情報取得装置においては、振動計の出力結果から、特に振動計の設置位置に近い位置で発生した土砂災害を、精度良く検出できるようになる。 In the disaster information acquisition device described above, it becomes possible to accurately detect landslides that occurred particularly close to the vibration meter's installation location, based on the vibration meter's output.

本開示の第4の態様に係る災害情報取得装置は、上記本開示の第1乃至第3のいずれかの態様に係る災害情報取得装置において、前記土砂災害検出部は、前記振動計が検出した出力結果のうち所定の周波数以上の周波数の振動成分を抽出するハイパスフィルタを含み、前記ハイパスフィルタで抽出された振動成分から前記設置位置及び前記設置位置周辺における土砂災害の発生を検出する。 A disaster information acquisition device according to a fourth aspect of this disclosure is a disaster information acquisition device according to any of the first to third aspects of this disclosure, wherein the landslide detection unit includes a high-pass filter that extracts vibration components with frequencies above a predetermined frequency from the output results detected by the vibration meter, and detects the occurrence of landslides at the installation location and in the vicinity of the installation location from the vibration components extracted by the high-pass filter.

上記のような災害情報取得装置においては、振動計の出力結果から、特に振動計の設置位置に近い位置で発生した土砂災害を、他の災害等に起因する振動と区別して検出できるようになる。 In the disaster information acquisition device described above, the output results from the vibration meter allow for the detection of landslides occurring particularly close to the vibration meter's installation location, distinguishing them from vibrations caused by other disasters.

本開示の第5の態様に係る災害情報取得装置は、上記本開示の第1乃至第4のいずれかの態様に係る災害情報取得装置において、前記土砂災害検出部は、前記振動計の出力結果をフーリエ変換して得られるフーリエスペクトルにガウス関数で示される曲線をフィッティングさせ、その差分を検出するフィッティング部を含み、前記差分に基づいて前記設置位置及び前記設置位置周辺における土砂災害の発生を検出する。 A disaster information acquisition device according to a fifth aspect of this disclosure is a disaster information acquisition device according to any of the first to fourth aspects of this disclosure, wherein the sediment disaster detection unit includes a fitting unit that fits a curve represented by a Gaussian function to the Fourier spectrum obtained by Fourier transforming the output result of the vibration meter, and detects the difference, thereby detecting the occurrence of sediment disasters at the installation location and in the vicinity of the installation location based on the difference.

上記のような災害情報取得装置においては、振動計の出力結果から、特に振動計の設置位置から比較的離れた位置で発生した土砂災害をも、精度よく検出できるようになる。 In the disaster information acquisition device described above, it becomes possible to accurately detect landslides that occur relatively far from the vibration meter's installation location, based on the vibration meter's output.

本開示の第6の態様に係る災害情報取得システムは、通信ネットワークに接続された、設置位置の振動を検出可能な振動計と、前記通信ネットワークを介して前記振動計の出力結果を取得可能であって、前記振動計の出力結果から前記設置位置の降雨強度の推定値を算出する降雨強度算出部を備える、前記設置位置の災害情報を取得するためのデータ処理部と、を含むものである。 The disaster information acquisition system according to the sixth aspect of this disclosure includes a vibration meter connected to a communication network and capable of detecting vibrations at the installation location, and a data processing unit for acquiring disaster information at the installation location, which is capable of acquiring the output results of the vibration meter via the communication network and includes a rainfall intensity calculation unit that calculates an estimated value of the rainfall intensity at the installation location from the output results of the vibration meter.

上記のような災害情報取得システムにおいては、振動計の設置位置だけでなくその周辺に発生する土砂災害をも検出することができる。また、振動計は任意の位置に置くだけで設置できるため、ワイヤーセンサに比べてその設置が容易であると共にその検出精度にバラつきが発生しにくい。 In the disaster information acquisition system described above, it is possible to detect not only the location of the vibration meter but also landslides occurring in the surrounding area. Furthermore, since vibration meters can be installed simply by placing them at any desired location, their installation is easier than that of wire sensors, and their detection accuracy is less prone to variation.

本開示の災害情報取得装置及び災害情報取得システムによれば、比較的簡単な構造で、広範囲の土砂災害の発生を検出することが可能となる。 The disaster information acquisition device and disaster information acquisition system described herein enable the detection of widespread landslides with a relatively simple structure.

本開示の一実施の形態に係る災害情報取得装置の一例を示した機能ブロック図である。This is a functional block diagram showing an example of a disaster information acquisition device according to one embodiment of the present disclosure. 図1に示す第1の振動計が検出した最大加速度と風速との関係を示したグラフである。Figure 1 shows a graph illustrating the relationship between the maximum acceleration detected by the first vibration meter and the wind speed. 図1に示す第1の振動計が検出したRMS加速度と風速との関係を示したグラフである。Figure 1 shows a graph illustrating the relationship between RMS acceleration detected by the first vibration meter and wind speed. 図1に示す第1及び第2の振動計が検出した出力結果をフーリエ変換したフーリエスペクトルを3つの方向成分ごとに示したグラフである。Figure 1 shows a graph of the Fourier spectra obtained by Fourier transforming the output results detected by the first and second vibration meters, separated into three directional components. Trifunacの累積パワー法を用いて地震による振動の継続時間と風による振動の継続時間を測定した結果を示すグラフである。This graph shows the results of measuring the duration of vibrations caused by earthquakes and wind using Trifunac's cumulative power method. Jenningsの包絡関数法を用いて地震による振動の継続時間と風による振動の継続時間を測定した結果を示すグラフである。This graph shows the results of measuring the duration of vibrations caused by earthquakes and wind using Jennings' envelope method. 図1に示す第2の振動計が検出した加速度と降雨強度との関係を示したグラフである。Figure 1 shows a graph illustrating the relationship between the acceleration detected by the second vibration meter and the rainfall intensity. 降雨強度を変えて観測した図1に示す第2の振動計の出力結果をフーリエ変換して得られたフーリエスペクトルを示したグラフである。This graph shows the Fourier spectra obtained by Fourier transforming the output results of the second vibration meter shown in Figure 1, which were observed at varying rainfall intensities. 図1に示す第2の振動計が検出した出力結果をフーリエ変換したフーリエスペクトルの振幅の値と降雨強度との関係を示したグラフである。Figure 1 shows a graph illustrating the relationship between the amplitude value of the Fourier spectrum obtained by Fourier transforming the output results detected by the second vibration meter and the rainfall intensity. 図1に示す振動計が検出した加速度波形の一例を示したグラフである。Figure 1 shows a graph illustrating an example of an acceleration waveform detected by the vibration meter. 図1に示す振動計が検出した加速度波形の他の一例とそのパルス密度の関係を示したグラフである。Figure 1 shows another example of an acceleration waveform detected by a vibration meter, and a graph illustrating its relationship to pulse density. 図11(C)に示したパルス密度の時系列の推移と、地震による加速度波形のパルス密度の時系列の推移とを並べて示したグラフである。Figure 11(C) is a graph that shows the time series changes of pulse density and the time series changes of pulse density of acceleration waveforms caused by earthquakes side by side. 振動計が検出した加速度波形及び地震による加速度波形にハイパスフィルタを適用した後、図12と同様のグラフを生成したものである。This graph, similar to Figure 12, was generated after applying a high-pass filter to the acceleration waveform detected by the vibration meter and the acceleration waveform caused by the earthquake. 2つの異なる振動計が土砂災害の発生に起因する振動を検出した結果のフーリエスペクトルを示したグラフである。This graph shows the Fourier spectra obtained by two different vibration meters that detected vibrations caused by landslides.

以下、図面を参照して本開示を実施するための各実施の形態について説明する。なお、以下では本開示の目的を達成するための説明に必要な範囲を模式的に示し、本開示の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所については公知技術によるものとする。 The following describes various embodiments for implementing this disclosure with reference to the drawings. The following descriptions will schematically show only the extent necessary to achieve the objectives of this disclosure, and will primarily focus on explaining the relevant parts of this disclosure. Any parts omitted from the explanation will be based on prior art.

<装置の全体構成>
図1は、本開示の一実施の形態に係る災害情報取得装置の一例を示した機能ブロック図である。本実施の形態に係る災害情報取得装置1は、図1に示すように、特定の設置位置における振動を検出可能な振動計10と、振動計10の出力結果からその設置位置の災害情報を取得するためのデータ処理部20と、を少なくとも含むものである。
<Overall configuration of the device>
Figure 1 is a functional block diagram showing an example of a disaster information acquisition device according to one embodiment of the present disclosure. As shown in Figure 1, the disaster information acquisition device 1 according to this embodiment includes at least a vibration meter 10 capable of detecting vibration at a specific installation location, and a data processing unit 20 for acquiring disaster information for that installation location from the output result of the vibration meter 10.

振動計10は、災害情報を取得したい任意の設置位置に設置することができ、この設置位置に生じる3次元方向(例えば図1中のX、Y及びZ方向)の振動を計測可能な手段で構成することができる。この振動計10としては、例えば圧電型、サーボ型、電磁式、あるいは半導体型の振動センサ(加速度センサ、速度センサ)やMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)振動センサ(加速度センサ、速度センサ)を採用することができる。本実施の形態に係る振動計10は、2つの振動計、すなわち、周囲を流れる風が当たるように空気流体中に配設された構造物2に設置された第1の振動計11と、地盤(地面)3に設置された第2の振動計12とを含むものが例示されている。なお、振動計10の数や配置はこれに限定されるものではなく、取得したい災害情報等を考慮して適宜変更することができる。 The vibration meter 10 can be installed at any location where disaster information is to be acquired, and can be configured to measure vibrations in three dimensions (for example, the X, Y, and Z directions in Figure 1) occurring at that location. As the vibration meter 10, for example, piezoelectric, servo, electromagnetic, or semiconductor type vibration sensors (accelerometers, velocity sensors) or MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) vibration sensors (accelerometers, velocity sensors) can be employed. An example of the vibration meter 10 in this embodiment includes two vibration meters: a first vibration meter 11 installed on a structure 2 immersed in an air-fluid system so as to be exposed to surrounding wind, and a second vibration meter 12 installed on the ground (surface) 3. The number and arrangement of the vibration meters 10 are not limited to this and can be appropriately changed considering the disaster information to be acquired.

第1の振動計11が設置された構造物2は、風が当たる位置に設置された、例えば地盤3から上方に立設した柱状の部材で構成することができる。構造物2としては、風に当たることで振動し得るものであれば、その形状や大きさは特に限定されない。また、この構造物2として、電柱や街灯といった既設構造物を流用することもできる。他方、第2の振動計12が設置された「地盤」は、風が当たった場合でも振動しないものであれば地盤3だけでなく地盤3に設置された構造物等も含まれると解されるべきである。 The structure 2 on which the first vibration meter 11 is installed can be composed of a columnar member erected above the ground 3, for example, in a location exposed to wind. The shape and size of structure 2 are not particularly limited, as long as it can vibrate when exposed to wind. Furthermore, existing structures such as utility poles or streetlights can be reused as structure 2. On the other hand, the "ground" on which the second vibration meter 12 is installed should be understood to include not only the ground 3 but also structures installed on the ground 3, as long as they do not vibrate even when exposed to wind.

データ処理部20は、振動計10の出力結果に基づいて所望の災害情報を取得するための部材であってよい。このデータ処理部20は、図示しない電源に接続された、例えばシーケンサ(Programmable Logic Controller、PLC)や周知のコンピュータによって実現することができる。したがって、データ処理部20内で実施される各種の演算は、データ処理部20内の図示しないプロセッサ等によって実施され得る。本実施の形態に係るデータ処理部20としては、振動計10の出力結果を収集するデータ収集部21と、データ収集部21で収集された振動計10の出力結果から設置位置の風速の推定値を算出する風速算出部22と、データ収集部21で収集された振動計10の出力結果から設置位置の降雨強度の推定値を算出する降雨強度算出部23と、データ収集部21で収集された振動計10の出力結果から設置位置及び設置位置周辺における土砂災害の発生を検出する土砂災害検出部24と、データ収集部21で収集された振動計10の出力結果から設置位置における地震を検出する地震検出部25と、各種データを記憶可能なメモリ26と、通信インタフェース27とを含むものを例示する。なお、データ処理部20は上述した各構成要素の全てを有している必要はなく、適宜選択して採用することができる。 The data processing unit 20 may be a component for acquiring desired disaster information based on the output results of the vibration meter 10. This data processing unit 20 can be implemented by, for example, a Programmable Logic Controller (PLC) or a well-known computer connected to a power supply (not shown). Therefore, various calculations performed within the data processing unit 20 can be carried out by a processor or the like within the data processing unit 20 (not shown). The data processing unit 20 in this embodiment includes, for example, a data acquisition unit 21 that collects the output results of the vibration meter 10, a wind speed calculation unit 22 that calculates an estimated wind speed at the installation location from the output results of the vibration meter 10 collected by the data acquisition unit 21, a rainfall intensity calculation unit 23 that calculates an estimated rainfall intensity at the installation location from the output results of the vibration meter 10 collected by the data acquisition unit 21, a landslide detection unit 24 that detects the occurrence of landslides at and around the installation location from the output results of the vibration meter 10 collected by the data acquisition unit 21, an earthquake detection unit 25 that detects earthquakes at the installation location from the output results of the vibration meter 10 collected by the data acquisition unit 21, a memory 26 capable of storing various data, and a communication interface 27. Note that the data processing unit 20 does not need to have all of the above-mentioned components, and can be appropriately selected and adopted.

データ収集部21は、振動計10に有線又は無線通信を介して電気的に接続され、振動計10が検知した出力結果を収集することが可能なものであってよい。振動計10の出力結果は、検出した加速度(振動)の計時変化を示すデータ(具体的には加速度波形あるいは振動波形)、あるいはそれに対応する情報が、電気信号の形式でデータ収集部21に送信されるものであってよい。そして、データ収集部21は、受信したデータをメモリ26に少なくとも一時的に格納させるよう機能し得る。 The data acquisition unit 21 may be electrically connected to the vibration meter 10 via wired or wireless communication and capable of collecting the output results detected by the vibration meter 10. The output results from the vibration meter 10 may be transmitted to the data acquisition unit 21 in the form of an electrical signal, indicating the time-dependent change in the detected acceleration (vibration) (specifically, acceleration waveform or vibration waveform), or corresponding information. The data acquisition unit 21 may then function to store the received data at least temporarily in the memory 26.

風速算出部22、降雨強度算出部23、土砂災害検出部24及び地震検出部25は、データ収集部21で収集された振動計10の出力結果から、所望の災害情報、具体的には強風の有無に関する情報、大雨の有無に関する情報、土砂災害の発生の有無に関する情報及び地震の有無に関する情報を算出あるいは検出するための構成要素であってよい。本実施の形態においては、風速算出部22、降雨強度算出部23、土砂災害検出部24及び地震検出部25をデータ処理部20内に設けている。これにより、災害情報取得装置1内で災害情報のデータを生成することができるため、通信インタフェース27を介して送信されるデータ量を振動計10の出力結果を送信する場合に比べて大幅に削減でき、通信トラフィックの増大を抑制することができる。各構成要素による具体的な算出方法あるいは検出方法については後に詳述する。 The wind speed calculation unit 22, rainfall intensity calculation unit 23, landslide detection unit 24, and earthquake detection unit 25 may be components for calculating or detecting desired disaster information, specifically information regarding the presence or absence of strong winds, heavy rain, landslides, and earthquakes, from the output results of the vibration meter 10 collected by the data collection unit 21. In this embodiment, the wind speed calculation unit 22, rainfall intensity calculation unit 23, landslide detection unit 24, and earthquake detection unit 25 are provided within the data processing unit 20. This allows disaster information data to be generated within the disaster information acquisition device 1, significantly reducing the amount of data transmitted via the communication interface 27 compared to transmitting the output results of the vibration meter 10, thereby suppressing an increase in communication traffic. Specific calculation or detection methods for each component will be described in detail later.

メモリ26は、周知の揮発性あるいは不揮発性の記録媒体で構成することができ、データ収集部21で収集されたデータや、各種の災害情報を算出あるいは検出する際に用いられる情報が格納され得る。また、通信インタフェース27は、データ処理部20内で算出あるいは検出された各種の災害情報を送受信するためのものであってよい。この通信インタフェース27により、例えば有線又は無線通信を介して接続された通信ネットワークNWを介して管理サーバ4やクライアント端末5に所定の災害情報を送信したり、災害情報の算出あるいは検出を実行するために管理サーバ4あるいはクライアント端末5から送信される制御信号を受信したりすることができる。この通信インタフェース27は、有線又は無線通信を介して通信ネットワークNWに接続されるものを例示しているが、管理サーバ4あるいはクライアント端末5にローカルに接続するためのものであってもよい。 The memory 26 can be composed of a well-known volatile or non-volatile recording medium and can store data collected by the data acquisition unit 21 and information used when calculating or detecting various types of disaster information. The communication interface 27 may be for sending and receiving various types of disaster information calculated or detected within the data processing unit 20. This communication interface 27 allows for the transmission of predetermined disaster information to the management server 4 and client terminal 5 via a communication network NW connected via wired or wireless communication, for example, and the reception of control signals transmitted from the management server 4 or client terminal 5 to perform disaster information calculation or detection. While this communication interface 27 is exemplified as being connected to the communication network NW via wired or wireless communication, it may also be for local connection to the management server 4 or client terminal 5.

上述した構成を備える本実施の形態に係る災害情報取得装置1は、計測手段としての振動計10の出力結果から、複数種類の災害情報を特定することが可能である。そこで、以下には風速算出部22、降雨強度算出部23、土砂災害検出部24及び地震検出部25による災害情報の取得方法について順に説明を行う。 The disaster information acquisition device 1 according to this embodiment, having the configuration described above, is capable of identifying multiple types of disaster information from the output results of the vibration meter 10, which serves as the measurement means. Therefore, the methods for acquiring disaster information using the wind speed calculation unit 22, rainfall intensity calculation unit 23, landslide detection unit 24, and earthquake detection unit 25 will be described in order below.

<風速の推定値算出方法>
風速を測定する場合には、風車型風向風速計といった風速を測定する専用の計測手段を用いるのが一般的である。これに対し、本実施の形態に係る災害情報取得装置1の風速算出部22では、振動計10の出力結果を用いて風速の測定、厳密には風速の推定値の算出を行う。
<Method for estimating wind speed>
When measuring wind speed, it is common to use a dedicated measuring device for wind speed, such as a wind turbine-type anemometer. In contrast, the wind speed calculation unit 22 of the disaster information acquisition device 1 according to this embodiment measures wind speed, or more precisely, calculates an estimated value of wind speed, using the output result of the vibration meter 10.

本実施の形態に係る風速算出部22は、データ収集部21で収集された、振動計10、特に第1の振動計11が検出した出力結果に基づいて、風速の推定値を算出するものとすることができる。すなわち、この風速算出部22は、第1の振動計11及びこの第1の振動計11が設置された構造物2が、風を受けて振動した際に検出される振動波形を利用して、風速の推定値を算出するものであってよい。 The wind speed calculation unit 22 in this embodiment can calculate an estimated wind speed based on the output results detected by the vibration meter 10, particularly the first vibration meter 11, which are collected by the data acquisition unit 21. That is, the wind speed calculation unit 22 may calculate an estimated wind speed using the vibration waveform detected when the first vibration meter 11 and the structure 2 on which the first vibration meter 11 is installed vibrate due to wind.

第1の振動計11の出力結果と第1の振動計11の周囲に生じた風の風速との相関関係を特定するために、第1の振動計11に任意の風速の風を当てた際の出力結果を図2及び図3に示す。ここで、図2は、図1に示す災害情報取得装置の第1の振動計が検出した最大加速度と風速との関係を示したグラフであって、図2(A)はグラフ中に実際に第1の振動計11で観測した最大加速度を観測点としてプロットしたものであり、図2(B)は図2(A)に示した観測点をモデル化した関数を示したものである。また、図3は、図1に示す災害情報取得装置の第1の振動計が検出したRMS(root mean square、二乗平均平方根、「実効値」ともいう)加速度と風速との関係を示したグラフであって、図3(A)はグラフ中に実際に第1の振動計11で複数回観測したRMS加速度を観測点としてプロットしたものであり、図3(B)は図3(A)に示した観測点をモデル化した関数を示したものである。ちなみに、図2と図3とを比較するとわかる通り、最大加速度よりもRMS加速度の方が観測点のバラツキが小さくなる傾向が確認できる。 To determine the correlation between the output of the first vibration meter 11 and the wind speed generated around the first vibration meter 11, the output results when wind of an arbitrary wind speed was applied to the first vibration meter 11 are shown in Figures 2 and 3. Here, Figure 2 is a graph showing the relationship between the maximum acceleration detected by the first vibration meter of the disaster information acquisition device shown in Figure 1 and the wind speed. Figure 2(A) plots the maximum acceleration actually observed by the first vibration meter 11 as observation points in the graph, and Figure 2(B) shows a function that models the observation points shown in Figure 2(A). Furthermore, Figure 3 is a graph showing the relationship between RMS (root mean square, also called "effective value") acceleration detected by the first vibration meter of the disaster information acquisition device shown in Figure 1, and wind speed. Figure 3(A) plots the RMS accelerations actually observed multiple times by the first vibration meter 11 as observation points, while Figure 3(B) shows a function modeling the observation points shown in Figure 3(A). Incidentally, as can be seen by comparing Figure 2 and Figure 3, it can be confirmed that the variation in observation points tends to be smaller for RMS acceleration than for maximum acceleration.

図2及び図3中に点で示したものが観測点である。これらの観測点から、風に当たった第1の振動計11及び構造物2は、いわゆるガスト応答(あるいはバフェッティング)によって強制振動していることが分かる。ここで、ガスト応答による強制振動は、図2(A)及び図3(A)に点線で囲ったA部分及びC部分に示したように、指数関数を用いてモデル化することができる。 The points shown as dots in Figures 2 and 3 represent the observation points. From these observation points, it can be seen that the first vibration meter 11 and the structure 2, exposed to wind, are undergoing forced vibration due to a so-called gust response (or buffeting). Here, the forced vibration due to the gust response can be modeled using an exponential function, as shown in sections A and C enclosed by dotted lines in Figures 2(A) and 3(A).

他方、第1の振動計11及び構造物2は、風が当たった際その下流側にカルマン渦を放出することに起因して渦励振(あるいはギャロッピング)が生じ得る。この渦励振に起因する特定の風速時における加速度の上昇(図2(A)及び図3(A)で矢印B及びDで示した部分)は、ガウス関数を用いてモデル化することができる。 On the other hand, the first vibration meter 11 and structure 2 may experience vortex excitation (or galloping) due to the emission of Karman vortices downstream when exposed to wind. The increase in acceleration at specific wind speeds caused by this vortex excitation (indicated by arrows B and D in Figures 2(A) and 3(A)) can be modeled using a Gaussian function.

上述した事項から、風速算出部22は、例えば下記式(1)に示す回帰モデルを用い、第1の振動計11が検出した出力結果、例えばRMS加速度から、第1の振動計11が設置された設置位置の風速の推定値を算出することができる。

ここで、xは風速、yは第1の振動計の出力結果、a、b、c、α及びβは任意の定数である。
Based on the above, the wind speed calculation unit 22 can use, for example, the regression model shown in equation (1) below to calculate an estimated wind speed at the installation location where the first vibration meter 11 is installed, from the output result detected by the first vibration meter 11, for example, the RMS acceleration.

Here, x is the wind speed, y is the output result of the first vibration meter, and a, b, c, α, and β are arbitrary constants.

風速算出部22による風速の算出方法は、上述した式(1)を用いた方法に限定されない。具体的には、第1の振動計11が検出した出力結果をフーリエ変換したフーリエスペクトルから設置位置の風速の推定値を算出することもできる。第1の振動計11が検出した出力結果をフーリエ変換したフーリエスペクトルのスペクトル強度(所定の周波数領域におけるフーリエ振幅の平均値)と風速との間には、正の相関が認められる。したがって、各方向のスペクトル強度は、回帰分析を用いて上記式(1)で示した回帰モデルにモデル化することができる。 The wind speed calculation method used by the wind speed calculation unit 22 is not limited to the method using equation (1) described above. Specifically, the estimated wind speed at the installation location can also be calculated from the Fourier spectrum obtained by Fourier transforming the output results detected by the first vibration meter 11. A positive correlation is observed between the spectral intensity (average value of Fourier amplitude in a predetermined frequency range) of the Fourier spectrum obtained by Fourier transforming the output results detected by the first vibration meter 11 and the wind speed. Therefore, the spectral intensity in each direction can be modeled using regression analysis in the regression model shown in equation (1) above.

したがって、上述したモデル化された回帰式(1)を用いることで、第1の振動計11の出力結果から、第1の振動計11が設置された設置位置の風速の推定値xを算出することができる。 Therefore, by using the modeled regression equation (1) described above, it is possible to calculate the estimated wind speed x at the installation location where the first vibration meter 11 is installed, from the output result of the first vibration meter 11.

ところで、第1の振動計11が検出する振動は、風に起因するものに限られない。例えば第1の振動計11が設置された設置位置に地震が発生した際には、地震による振動(地震動)も検出され得る。そのため、精度よく風速の推定値を算出するためには、第1の振動計11が検出した振動の要因を特定する必要がある。そこで、以下には第1の振動計11が検出した出力結果から風速の推定値を算出するための一方法として、風に起因する振動とそれ以外の要因による振動とを区別する方法について説明する。 Incidentally, the vibrations detected by the first vibration meter 11 are not limited to those caused by wind. For example, if an earthquake occurs at the installation location of the first vibration meter 11, vibrations caused by the earthquake (earthquake motion) may also be detected. Therefore, in order to accurately estimate the wind speed, it is necessary to identify the cause of the vibrations detected by the first vibration meter 11. Accordingly, the following describes a method for distinguishing between vibrations caused by wind and vibrations caused by other factors, as one method for calculating an estimated wind speed from the output results detected by the first vibration meter 11.

第1の振動計11が検出した振動が風に起因するものであるか、他の要因、特に地震に起因するものであるのかを区別するために、本実施の形態に係る災害情報取得装置1は、振動計10として第1の振動計11に加えて上述した第2の振動計12を含むものを例示する。第2の振動計12は、地盤3、特に構造物2に比較的隣接した地盤3に設置するとよい。ここでいう隣接とは、仮に地震が発生した際に、第1の振動計11により検出される地震動と、第2の振動計12により検出される地震動とが、概ね同一となる程度の位置関係を指すものとする。したがって、第1の振動計11及び第2の振動計12の位置は、図1に示すように厳密に隣接している必要はなく、一定の距離だけ離れていてもよい。 To distinguish whether the vibration detected by the first vibration meter 11 is caused by wind or by other factors, particularly earthquakes, the disaster information acquisition device 1 according to this embodiment includes, as an example, a vibration meter 10 that includes the second vibration meter 12 described above in addition to the first vibration meter 11. The second vibration meter 12 should be installed in the ground 3, particularly in the ground 3 relatively adjacent to the structure 2. Here, "adjacent" refers to a positional relationship such that, if an earthquake occurs, the seismic motion detected by the first vibration meter 11 and the seismic motion detected by the second vibration meter 12 are approximately the same. Therefore, the positions of the first vibration meter 11 and the second vibration meter 12 do not need to be strictly adjacent as shown in Figure 1; they may be separated by a certain distance.

加えて、風速算出部22は、図1に示すように、第1の振動計11の出力結果と第2の振動計12の出力結果とを比較した差分から、第1の振動計11の出力結果が風に起因する振動成分を含むか否かを判定する第1の振動判定部31を含んでいてよい。具体的には、この第1の振動判定部31は、第1の振動計11の出力結果をフーリエ変換して得られるフーリエスペクトルの振幅の値と、第2の振動計12の出力結果をフーリエ変換して得られるフーリエスペクトルの振幅の値とを比較し、その差が第1の閾値以上であるか否かを検出することで、第1の振動計11の出力結果が風に起因するものを含むか否かを判定することができるものであってよい。 In addition, the wind speed calculation unit 22 may include a first vibration determination unit 31, as shown in Figure 1, which determines whether the output of the first vibration meter 11 includes vibration components caused by wind, based on the difference between the output of the first vibration meter 11 and the output of the second vibration meter 12. Specifically, this first vibration determination unit 31 may determine whether the output of the first vibration meter 11 includes components caused by wind by comparing the amplitude value of the Fourier spectrum obtained by Fourier transforming the output of the first vibration meter 11 with the amplitude value of the Fourier spectrum obtained by Fourier transforming the output of the second vibration meter 12, and detecting whether the difference is greater than or equal to a first threshold.

図4は、第1及び第2の振動計が検出した出力結果をフーリエ変換したフーリエスペクトルをX、Y及びZの3つの方向成分ごとに示したグラフであって、図4(A)乃至図4(C)は、第1の振動計が検出した出力結果のX、Y及びZ方向成分のフーリエスペクトルをそれぞれ示したものであり、図4(D)乃至図4(F)は、第2の振動計が検出した出力結果のX、Y及びZ方向成分のフーリエスペクトルをそれぞれ示したものである。なお、図4(A)乃至図4(F)には、異なる風速(0.4m/s、3.1m/s及び6.2m/s)の風を各振動計に当てたときの出力結果のフーリエスペクトルが併記されている。 Figure 4 is a graph showing the Fourier spectra obtained by Fourier transforming the output results detected by the first and second vibration meters, for each of the three directional components: X, Y, and Z. Figures 4(A) to 4(C) show the Fourier spectra of the X, Y, and Z directional components of the output results detected by the first vibration meter, respectively. Figures 4(D) to 4(F) show the Fourier spectra of the X, Y, and Z directional components of the output results detected by the second vibration meter, respectively. Figures 4(A) to 4(F) also include the Fourier spectra of the output results when different wind speeds (0.4 m/s, 3.1 m/s, and 6.2 m/s) were applied to each vibration meter.

図4から分かるように、地盤3に設置された第2の振動計12の出力結果に対応するフーリエスペクトルの振幅(フーリエ振幅)は、風速が変化してもほとんど変化しない。他方、構造物2に設置された第1の振動計11の出力結果に対応するフーリエスペクトルの振幅は、風速に比例して大きく変化している。このことから、第1の振動判定部31は、第1の振動計11の出力結果のうち、第2の振動計12が検出できない振動成分を風による振動成分であると判断することで、風速算出部22が風に起因する振動以外の振動成分を風によるものと誤認することを抑制することができる。 As can be seen from Figure 4, the amplitude of the Fourier spectrum corresponding to the output result of the second vibration meter 12 installed on the ground 3 (Fourier amplitude) hardly changes even when the wind speed changes. On the other hand, the amplitude of the Fourier spectrum corresponding to the output result of the first vibration meter 11 installed on the structure 2 changes significantly in proportion to the wind speed. From this, the first vibration determination unit 31 can determine that vibration components that cannot be detected by the second vibration meter 12 among the output results of the first vibration meter 11 are vibration components caused by wind, thereby preventing the wind speed calculation unit 22 from mistakenly identifying vibration components other than those caused by wind as being caused by wind.

第1の振動判定部31による判定手法は、例えば第1及び第2の振動計11、12の出力結果のフーリエスペクトルの振幅の値を比較し、その差が第1の閾値以上であるか否かに基づいて判定するものとすることができる。第1の閾値は、実験等に基づいて予め設定しておけばよい。そして、風速算出部22は、第1の閾値以上の差分が検出されたときの第1の振動計11の出力結果から風速の推定値の算出を行うことで、風による振動成分に基づいた風速の推定値の算出を実現できる。 The determination method by the first vibration determination unit 31 can, for example, compare the amplitude values of the Fourier spectra of the output results of the first and second vibration meters 11 and 12, and make a determination based on whether the difference is greater than or equal to a first threshold. The first threshold can be set in advance based on experiments or other factors. Then, the wind speed calculation unit 22 calculates an estimated wind speed from the output result of the first vibration meter 11 when a difference greater than or equal to the first threshold is detected, thereby enabling the calculation of an estimated wind speed based on the vibration component caused by wind.

加えて、上述した風速算出部22による風速の推定値の算出と共に、第1の閾値以上の差分が検出されたときの第2の振動計11の出力結果から、後述する地震検出部25を用いて地震の検出を行ってもよい。風速算出部22による風速の推定値の算出と地震の検知を並行して行えば、風速算出部22による風速の推定値の算出の際、地震による振動成分を考慮した算出結果を得ることができる。したがって、地震と強風との複合災害が発生した場合であっても、両方の災害情報を精度良くユーザに提供することができる。 In addition, along with the calculation of the wind speed estimate by the wind speed calculation unit 22 described above, earthquake detection may be performed using the earthquake detection unit 25 (described later) based on the output result of the second vibration meter 11 when a difference exceeding the first threshold is detected. By performing the calculation of the wind speed estimate by the wind speed calculation unit 22 and earthquake detection in parallel, it is possible to obtain a calculation result that takes into account the vibration component caused by the earthquake when calculating the wind speed estimate by the wind speed calculation unit 22. Therefore, even in the event of a combined disaster involving earthquakes and strong winds, both types of disaster information can be provided to the user with high accuracy.

第1の振動計11の出力結果が風による振動成分を含むか否かを判定する他の方法として、振動の継続時間を利用することもできる。これに関連して、本実施の形態に係る風速算出部22は、上述した第1の振動判定部31に代えて、あるいは第1の振動判定部31に加えて、第2の振動判定部32を含むことができる。 Another method for determining whether the output of the first vibration meter 11 includes a vibration component due to wind is to utilize the duration of the vibration. In this regard, the wind speed calculation unit 22 according to this embodiment may include a second vibration determination unit 32 in place of, or in addition to, the first vibration determination unit 31 described above.

第2の振動判定部32は、第1の振動計11が検出した振動の継続時間が第2の閾値以上であるか否かを検出するものであってよい。第2の振動判定部32による振動の継続時間の測定方法は特に限定されないが、例えばTrifunacの累積パワー法及びJenningsの包絡関数法の少なくともいずれか一方を用いることができる。ここで、Trifunacの累積パワー法とは、振動計測記録の初めから終わりまでの時刻歴の振幅二乗値を時間積分したものを累積パワーとして、この累積パワーの時間軸上の一定区間を継続時間と定義するものである。一般的には累積パワーが5%~95%の区間とする場合が多い。また、Jenningsの包絡関数法とは、地震波の時刻歴波形の経時特性を模擬するために考えられた方法であり、包絡関数は初動部、主要動部、コーダ部(coda wave)からなっている。振動計測記録をこの包絡関数にあてはめ、初動部の開始時間からコーダ部の終了時間までを継続時間とするものである。 The second vibration determination unit 32 may detect whether the duration of vibration detected by the first vibration meter 11 is equal to or greater than a second threshold. The method for measuring the duration of vibration by the second vibration determination unit 32 is not particularly limited, but for example, at least one of Trifunac's cumulative power method and Jennings' envelope method can be used. Here, Trifunac's cumulative power method defines the duration as a certain interval on the time axis of this cumulative power, obtained by integraling the squared amplitude of the time history from the beginning to the end of the vibration measurement record over time. Generally, the interval is often set to 5% to 95% of the cumulative power. Jennings' envelope method is a method devised to simulate the time-series characteristics of the time history waveform of an earthquake wave, and the envelope function consists of an initial part, a main part, and a coda wave. The vibration measurement record is applied to this envelope function, and the duration is defined as the time from the start of the initial phase to the end of the coda phase.

図5は、振動計で検出される振動の継続時間を、Trifunacの累積パワー法を用いて測定した結果を示したグラフであって、図5(A)は過去に発生したいくつかの地震により生じた振動の継続時間を示したものであり、図5(B)は3つの時点における風により生じた振動の継続時間を示したものである。また、図6は、振動計で検出される振動の継続時間を、Jenningsの包絡関数法を用いて測定した結果を示したグラフであって、図6(A)は過去に発生したいくつかの地震により生じた振動の継続時間を示したものであり、図6(B)は3つの時点における風により生じた振動の継続時間を示したものである。図5及び図6から分かるように、いずれの測定手法においても、地震により生じた振動は100秒未満の比較的短い継続時間であったのに対し、風により生じた振動は1500秒を超える比較的長い継続時間であった。したがって、第2の振動判定部32は、第2の閾値を100秒以上1500秒未満の範囲内の任意の値(例えば200秒)に設定することで、振動計で検出される振動が風による振動成分を含むか否かを精度良く判定することができる。 Figure 5 is a graph showing the duration of vibrations detected by a vibration meter, measured using Trifunac's cumulative power method. Figure 5(A) shows the duration of vibrations caused by several past earthquakes, and Figure 5(B) shows the duration of vibrations caused by wind at three different points in time. Figure 6 is a graph showing the duration of vibrations detected by a vibration meter, measured using Jennings' envelope method. Figure 6(A) shows the duration of vibrations caused by several past earthquakes, and Figure 6(B) shows the duration of vibrations caused by wind at three different points in time. As can be seen from Figures 5 and 6, in both measurement methods, vibrations caused by earthquakes had a relatively short duration of less than 100 seconds, while vibrations caused by wind had a relatively long duration of more than 1500 seconds. Therefore, the second vibration determination unit 32 can accurately determine whether the vibration detected by the vibration meter includes a wind-induced vibration component by setting the second threshold to an arbitrary value within the range of 100 seconds to less than 1500 seconds (for example, 200 seconds).

以上説明した通り、本実施の形態に係る災害情報取得装置1の風速の推定値算出方法によれば、風速算出部22により、振動計10が検出した出力結果から風速の推定値を算出することができる。したがって、風車型風向風速計のような専用の計測手段を用いることなく、強風に関する災害情報を取得することができる。なお、上述した算出方法は、専用の計測手段を用いた方法に比べてその精度が相対的に低くなる傾向がある。しかしながら、本実施の形態に係る災害情報取得装置1においては、例えば風速10m/sを超えるような強風が発生しているか否かが特定できれば、災害情報としては十分に利用できる。したがって、上述した算出方法であっても、利用可能な精度の災害情報を取得できるものであるといえる。 As explained above, according to the wind speed estimation method of the disaster information acquisition device 1 of this embodiment, the wind speed calculation unit 22 can calculate an estimated wind speed from the output result detected by the vibration meter 10. Therefore, disaster information related to strong winds can be acquired without using dedicated measurement means such as a wind turbine-type wind direction and speed meter. It should be noted that the above-described calculation method tends to have relatively lower accuracy compared to methods using dedicated measurement means. However, in the disaster information acquisition device 1 of this embodiment, if it is possible to determine, for example, whether or not strong winds exceeding 10 m/s are occurring, the information can be sufficiently used as disaster information. Therefore, it can be said that even with the above-described calculation method, disaster information with usable accuracy can be acquired.

また、上述した方法によれば、風速の計測手段として振動計10を用いているため、振動計10の出力結果を地震等の風速以外の災害情報の取得に利用することができる。よって、複数の災害情報を一括して取得することを可能とし、以て包括的な災害対策が可能となる。 Furthermore, since the method described above uses a vibration meter 10 as a means of measuring wind speed, the output results of the vibration meter 10 can be used to acquire disaster information other than wind speed, such as earthquakes. Therefore, it becomes possible to acquire multiple disaster information items simultaneously, thereby enabling comprehensive disaster countermeasures.

<降雨強度の推定値算出方法>
降雨強度を測定する場合には、実際に降った雨を収集して測定する転倒ます型雨量計やレーザー光により測定するディストロメーターのような専用の計測手段を用いるのが一般的である。他方、本実施の形態に係る災害情報取得装置1の降雨強度算出部23においては、風速の場合と同様に、データ収集部21で収集された振動計10の出力結果を用いて降雨強度の測定、厳密には降雨強度の推定値の算出を行う。
<Method for estimating rainfall intensity>
When measuring rainfall intensity, it is common to use specialized measurement methods such as tipping bucket rain gauges that collect and measure the actual rainfall, or distrometers that measure using laser light. On the other hand, in the rainfall intensity calculation unit 23 of the disaster information acquisition device 1 according to this embodiment, similar to the case of wind speed, the output results of the vibration meter 10 collected by the data acquisition unit 21 are used to measure the rainfall intensity, or more precisely, to calculate an estimated value of the rainfall intensity.

本実施の形態に係る災害情報取得装置1の降雨強度算出部23は、振動計10、例えば第2の振動計12が検出した出力結果に基づいて降雨強度の推定値を算出するものとすることができる。換言すれば、この降雨強度算出部23は、第2の振動計12上、あるいは第2の振動計12の近傍に落下した雨粒に起因する振動波形を利用して降雨強度の推定値を算出するものであってよい。なお、降雨強度算出部23における降雨強度の推定値の算出に際し、第1の振動計11が検出した出力結果を利用することもできる。しかし、第1の振動計11は上述した通り風による振動を含み得るため、実質的に風による振動を含むことがない第2の振動計12の出力結果を用いる方が簡単に高い精度の算出結果が得られることが期待できる。 The rainfall intensity calculation unit 23 of the disaster information acquisition device 1 according to this embodiment can calculate an estimated rainfall intensity based on the output results detected by the vibration meter 10, for example, the second vibration meter 12. In other words, the rainfall intensity calculation unit 23 may calculate the estimated rainfall intensity using vibration waveforms caused by raindrops that have fallen on or near the second vibration meter 12. It should be noted that the output results detected by the first vibration meter 11 can also be used when calculating the estimated rainfall intensity in the rainfall intensity calculation unit 23. However, as mentioned above, the first vibration meter 11 may include vibrations caused by wind, so it is expected that using the output results of the second vibration meter 12, which substantially does not include vibrations caused by wind, will easily yield calculation results with higher accuracy.

第2の振動計12の出力結果と降雨強度との相関関係を特定するために、第2の振動計12上に人工的に降雨を生じさせた際の出力結果を図7に示す。ここで、図7は、図1に示す第2の振動計が検出した加速度と降雨強度との関係を示したグラフであって、図7(A)乃至図7(C)は第2の振動計12が検出した出力結果のX、Y及びZ方向の各成分の加速度、特にRMS加速度を観測点としてそれぞれプロットしたものである。 To identify the correlation between the output of the second vibration meter 12 and rainfall intensity, Figure 7 shows the output when artificial rainfall was induced on the second vibration meter 12. Here, Figure 7 is a graph showing the relationship between the acceleration detected by the second vibration meter shown in Figure 1 and the rainfall intensity. Figures 7(A) to 7(C) plot the acceleration components in the X, Y, and Z directions of the output detected by the second vibration meter 12, particularly the RMS acceleration, at the observation points.

図7から分かる通り、各方向の降雨強度毎のRMS加速度の観測結果は、3つの方向成分それぞれについて、回帰分析を用いて例えば図7中の点線及び下記式(2)で示した線形の回帰モデルにモデル化することができる。

ここで、xはRMS加速度、yは降雨強度、a及びbは任意の定数である。
As can be seen from Figure 7, the observed RMS acceleration results for each rainfall intensity in each direction can be modeled for each of the three directional components using regression analysis, for example, by the dotted line in Figure 7 and the linear regression model shown in equation (2) below.

Here, x 1 is the RMS acceleration, y 1 is the rainfall intensity, and a and b are arbitrary constants.

したがって、上述したモデル化された回帰式(2)を用いることで、第2の振動計12の出力結果の時刻歴の振幅(具体的には、加速度あるいは速度)から、第2の振動計12が設置された設置位置の降雨強度の推定値yを算出することができる。 Therefore, by using the modeled regression equation (2) described above, it is possible to calculate an estimated value y1 of the rainfall intensity at the installation location where the second vibration meter 12 is installed from the time history amplitude (specifically, acceleration or velocity) of the output result of the second vibration meter 12.

図8は、降雨強度を変えて観測した図1に示す第2の振動計の出力結果をフーリエ変換して得られたフーリエスペクトルを示したグラフであって、図8(A)乃至図8(C)は第2の振動計が検出した出力結果のX、Y及びZ方向の各成分のフーリエスペクトルをそれぞれ示したものである。また、図8(A)乃至図8(C)内のR0で示したものが降雨強度ゼロの場合のフーリエスペクトルを示し、それ以外のものは降雨有(具体的な降雨強度は、それぞれ15mm/h、75mm/h、135mm/h及び300mm/hに設定されている)の場合のフーリエスペクトルを示したものである。図8から、第2の振動計12のフーリエスペクトルの振幅の値は、比較的高い周波数領域において降雨強度に比例して高くなるよう推移する傾向が認められる。この点を踏まえ、上記フーリエスペクトルのスペクトル強度(所定の高周波数域帯におけるフーリエ振幅の平均値)の値と降雨強度との関係を図9に示す。 Figure 8 is a graph showing the Fourier spectra obtained by Fourier transforming the output results of the second vibration meter shown in Figure 1, observed at varying rainfall intensities. Figures 8(A) to 8(C) show the Fourier spectra of the X, Y, and Z components of the output results detected by the second vibration meter, respectively. Furthermore, the R0 in Figures 8(A) to 8(C) represents the Fourier spectrum when the rainfall intensity is zero, while the others represent the Fourier spectra when rainfall is present (specifically, rainfall intensities set to 15 mm/h, 75 mm/h, 135 mm/h, and 300 mm/h, respectively). From Figure 8, it can be observed that the amplitude values of the Fourier spectra of the second vibration meter 12 tend to increase proportionally to the rainfall intensity in the relatively high frequency range. Based on this, Figure 9 shows the relationship between the spectral intensity of the above Fourier spectrum (the average value of the Fourier amplitude in a predetermined high-frequency range) and the rainfall intensity.

図9は、図1に示す第2の振動計が検出した出力結果をフーリエ変換したフーリエスペクトルの特定の周波数領域におけるスペクトル強度の値と降雨強度との関係を示したグラフであって、図9(A)乃至図9(C)は、第2の振動計12が検出した出力結果のX、Y及びZ方向の各成分のフーリエスペクトルのスペクトル強度の値を観測点としてそれぞれプロットしたものである。ここで、上述した特定の周波数領域は、比較的高い周波数領域の範囲内で適宜設定可能なものである。図9から分かる通り、各方向の降雨強度毎のスペクトル強度の特定の周波数領域における観測結果は、図7に示したものと同様に、3つの方向成分それぞれについて、回帰分析を用いて例えば図9中の点線及び下記式(3)で示した線形の回帰モデルにモデル化することができる。

ここで、xはスペクトル強度、yは降雨強度、a及びbは任意の定数である。
Figure 9 is a graph showing the relationship between the spectral intensity values in a specific frequency range of the Fourier spectrum obtained by Fourier transforming the output results detected by the second vibration meter shown in Figure 1, and the rainfall intensity. Figures 9(A) to 9(C) plot the spectral intensity values of the Fourier spectra of the X, Y, and Z components of the output results detected by the second vibration meter 12 as observation points. Here, the specific frequency range mentioned above can be appropriately set within a range of relatively high frequencies. As can be seen from Figure 9, the observation results of the spectral intensity in a specific frequency range for each rainfall intensity in each direction can be modeled using regression analysis for each of the three directional components, for example, as shown by the dotted line in Figure 9 and the linear regression model shown in equation (3) below.

Here, is spectral intensity, is rainfall intensity, and a and b are arbitrary constants.

したがって、上述したモデル化された回帰式(3)を用いることで、第2の振動計12の出力結果から、第2の振動計12が設置された設置位置の降雨強度の推定値yを算出することができる。 Therefore, by using the modeled regression equation (3) described above, it is possible to calculate the estimated rainfall intensity y2 at the installation location where the second vibration meter 12 is installed from the output result of the second vibration meter 12.

以上説明した通り、本実施の形態に係る災害情報取得装置1の降雨強度の推定値算出方法によれば、降雨強度算出部23により、振動計10が検出した出力結果から降雨強度の推定値を算出することができる。したがって、転倒ます型雨量計やレーザー光により測定するディストロメーターのような専用の計測手段を用いることなく、大雨に関する災害情報を取得することができる。なお、上述した算出方法は、推定値を算出するものであるため、上記専用の計測手段のように降雨を実測するものに比べるとその精度が相対的に低くなる傾向がある。しかしながら、本実施の形態に係る災害情報取得装置1においては、おおよその降雨強度(例えば二桁オーダーの精度の降雨強度)が特定できれば、災害情報としては十分に利用できる。したがって、上述した算出方法であっても、利用可能な精度の災害情報を取得できるものであるといえる。 As explained above, according to the rainfall intensity estimation method of the disaster information acquisition device 1 of this embodiment, the rainfall intensity calculation unit 23 can calculate an estimated rainfall intensity from the output result detected by the vibration meter 10. Therefore, disaster information related to heavy rain can be acquired without using dedicated measurement means such as a tipping bucket rain gauge or a distrometer that measures rainfall using laser light. However, since the above calculation method calculates an estimated value, its accuracy tends to be relatively lower compared to methods that actually measure rainfall, such as the dedicated measurement means described above. Nevertheless, in the disaster information acquisition device 1 of this embodiment, if an approximate rainfall intensity (for example, rainfall intensity with an accuracy of two orders of magnitude) can be determined, it is sufficient for use as disaster information. Therefore, even with the above calculation method, it can be said that disaster information with usable accuracy can be acquired.

また、上述した方法によれば、降雨強度の計測手段として振動計10を用いているため、振動計10の出力結果を地震等の降雨強度以外の災害情報の取得に利用することができる。よって、複数の災害情報を一括して取得することを可能とし、以て包括的な災害対策が可能となる。 Furthermore, since the method described above uses a vibration meter 10 as a means of measuring rainfall intensity, the output results of the vibration meter 10 can be used to acquire disaster information other than rainfall intensity, such as earthquakes. Therefore, it becomes possible to acquire multiple disaster information items simultaneously, thereby enabling comprehensive disaster countermeasures.

<土砂災害発生検出方法>
がけ崩れや地滑り、土石流といった土砂災害は、土砂災害が発生する可能性の高い場所に予め設置されたワイヤーセンサのような専用の計測手段を用いるのが一般的である。他方、本実施の形態に係る災害情報取得装置1の土砂災害検出部24においては、データ収集部21で収集された振動計10の出力結果を用いて、土砂災害の発生の検出を行う。
<Method for detecting landslides>
Landslides, mudslides, and debris flows are generally detected using specialized measurement methods, such as wire sensors, that are pre-installed in areas with a high probability of occurring. On the other hand, the landslide detection unit 24 of the disaster information acquisition device 1 according to this embodiment uses the output results of the vibration meter 10 collected by the data collection unit 21 to detect the occurrence of a landslide.

本実施の形態に係る土砂災害検出部24は、データ収集部21で収集された振動計10が検出した出力結果に基づいて、土砂災害の発生を検出するものとすることができる。換言すると、この土砂災害検出部24は、第1及び第2の振動計11、12の少なくともいずれかが検出した振動が土砂崩れの発生によるものであるか否かを検出することができるものであってよい。なお、土砂災害検出部24による土砂災害の検出は、第1及び第2の振動計11、12のいずれの出力結果を利用してもよい。 The landslide detection unit 24 in this embodiment can detect the occurrence of a landslide based on the output results detected by the vibration meter 10 collected by the data acquisition unit 21. In other words, this landslide detection unit 24 may be capable of detecting whether the vibration detected by at least one of the first and second vibration meters 11 and 12 is due to a landslide. The detection of a landslide by the landslide detection unit 24 may utilize the output results of either the first or second vibration meters 11 or 12.

土砂災害の発生を検出する具体的な一方法として、土砂災害検出部24は、振動計10が検出した振動波形のうち、第3の閾値を超えたパルスのピークの数(すなわち、振動波形が第3の閾値を超えた回数)に基づいて、土砂災害の発生を検出する方法を採用することができる。なお、当該方法で土砂災害の発生を高精度に検出するために、振動計10は土砂災害が発生する可能性の高い場所、あるいはその近傍に配設しておくとよい。 As a specific method for detecting the occurrence of a landslide, the landslide detection unit 24 can employ a method that detects the occurrence of a landslide based on the number of pulse peaks (i.e., the number of times the vibration waveform exceeds the third threshold) among the vibration waveforms detected by the vibration meter 10. In order to detect the occurrence of a landslide with high accuracy using this method, it is advisable to install the vibration meter 10 in a location or near a location where a landslide is likely to occur.

図10は、図1に示す振動計が検出した加速度波形の一例を示したグラフである。なお、図10に示した加速度波形は、振動計10が検出した出力結果のうち、Z方向成分の加速度波形を例示的に示したものである。本実施の形態に係る土砂災害検出部24では、図10に示すように、第3の閾値が±100cm/sに設定されている。そして、土砂災害検出部24は、この第3の閾値を超えたパルスのピーク(図10中に矢印Pを付した部分)を検出し、検出されたパルスの単位時間(例えば1秒)当たりの数(すなわちパルス密度)に基づいて、土砂災害の発生を検出することができる。なお、第3の閾値の具体的な値は上記のものに限定されず、その検出精度を考慮して適宜変更することができる。 Figure 10 is a graph showing an example of an acceleration waveform detected by the vibration meter shown in Figure 1. The acceleration waveform shown in Figure 10 is an illustrative example of the acceleration waveform of the Z-direction component from the output result detected by the vibration meter 10. In the sediment disaster detection unit 24 according to this embodiment, as shown in Figure 10, the third threshold is set to ±100 cm/ . The sediment disaster detection unit 24 detects the peak of pulses that exceed this third threshold (the portion indicated by arrow P in Figure 10), and can detect the occurrence of a sediment disaster based on the number of detected pulses per unit time (e.g., 1 second) (i.e., pulse density). The specific value of the third threshold is not limited to the above and can be changed as appropriate considering the detection accuracy.

図11は、図1に示す振動計が検出した土砂移動に起因する加速度波形の他の一例とそのパルス密度の関係を示したグラフであって、図11(A)は、加速度波形を示したものであり、図11(B)は、図11(A)の加速度波形のうち第3の閾値を超えたパルスのピークを検出した結果を時系列で示したものであり、図11(C)は、図11(B)で検出されたパルスのピークの数(パルス密度)の変化を時系列で示したものである。図11(A)に示す加速度波形のうち、±100cm/sに設定された第3の閾値を超えるパルスのピークは、図11(B)に図示されたタイミングで出現しており、その出現頻度は、図11(C)に示したものとなる。ここで、土砂災害による振動であると判断するパルス密度を、例えば40回/秒に設定していた場合、土砂災害検出部24は、図11(C)より、振動計10が加速度波形を検出してから12秒後に土砂災害が発生したと特定することができる。なお、土砂災害に起因する振動であると判断するパルス密度をどの程度とするかについては、適宜調整することができる。 Figure 11 is a graph showing the relationship between another example of an acceleration waveform caused by sediment movement detected by the vibration meter shown in Figure 1 and its pulse density. Figure 11(A) shows the acceleration waveform, Figure 11(B) shows the time-series results of detecting pulse peaks that exceeded the third threshold in the acceleration waveform of Figure 11(A), and Figure 11(C) shows the time-series change in the number of pulse peaks (pulse density) detected in Figure 11(B). Among the acceleration waveforms shown in Figure 11(A), pulse peaks that exceeded the third threshold set to ±100 cm/ appeared at the timings shown in Figure 11(B), and their frequency of appearance is shown in Figure 11(C). Here, if the pulse density for determining that vibration is due to a sediment disaster is set to, for example, 40 times/second, the sediment disaster detection unit 24 can determine from Figure 11(C) that a sediment disaster occurred 12 seconds after the vibration meter 10 detected the acceleration waveform. Furthermore, the pulse density at which vibrations are judged to be caused by landslides can be adjusted as appropriate.

ところで、振動計10が検出する振動は、土砂災害に起因するものに限られるものではなく、他の災害、例えば地震に起因する振動をも検出し得る。図12は、図11(C)に示したパルス密度の時系列の推移と、地震による加速度波形のパルス密度の時系列の推移とを並べて示したグラフであって、図12(A)は図11(C)に対応するものであり、図12(B)及び図12(C)は過去に発生した2つの地震による地震動を振動計で検出した結果を、図11(C)と同様の手法で処理して得られるパルス密度を時系列で示したものである。この図12から分かる通り、地震が発生した際に振動計10が検出し得る加速度波形から導かれるパルス密度は、土砂災害が発生した際に振動計10が検出し得る加速度波形から導かれるパルス密度と一見すると類似している。このことから、特に、振動計10の設置位置に地震が発生した際には、地震による振動(地震動)を土砂災害による振動と誤認する可能性がある。そこで、以下には、土砂災害検出部24が、振動計10の出力結果から土砂災害の発生に起因する振動を確実に検出するための一方法として、土砂災害に起因する振動と地震に起因する振動とを区別するための方法について説明する。 Incidentally, the vibrations detected by the vibration meter 10 are not limited to those caused by landslides, but can also detect vibrations caused by other disasters, such as earthquakes. Figure 12 is a graph showing the time series changes of the pulse density shown in Figure 11(C) and the time series changes of the pulse density of the acceleration waveform caused by an earthquake side by side. Figure 12(A) corresponds to Figure 11(C), and Figures 12(B) and 12(C) show the pulse density obtained by processing the results of detecting seismic motion from two past earthquakes using the same method as in Figure 11(C) in a time series. As can be seen from Figure 12, the pulse density derived from the acceleration waveform that the vibration meter 10 can detect when an earthquake occurs is, at first glance, similar to the pulse density derived from the acceleration waveform that the vibration meter 10 can detect when a landslide occurs. For this reason, in particular, when an earthquake occurs at the installation location of the vibration meter 10, there is a possibility of misidentifying vibrations caused by the earthquake (seismic motion) as vibrations caused by a landslide. Therefore, the following describes a method for distinguishing between vibrations caused by landslides and vibrations caused by earthquakes, as one way for the landslide detection unit 24 to reliably detect vibrations caused by landslides from the output results of the vibration meter 10.

地震による振動と土砂災害の発生による振動とを分析したところ、地震による振動は、土砂災害の発生による振動に比べて低い周波数領域の振動がほとんどであることが分かった。そこで、本実施の形態に係る土砂災害検出部24としては、振動計10が検出した出力結果のうち所定の周波数以上の周波数の振動成分を抽出するハイパスフィルタ41を利用することで、振動計10が検出した振動が土砂災害の発生に起因するものであるのか地震動に起因するものであるのかを特定するものを以下に例示する。 Analysis of vibrations caused by earthquakes and vibrations caused by landslides revealed that earthquake vibrations consisted almost entirely of vibrations in a lower frequency range compared to those caused by landslides. Therefore, the landslide detection unit 24 in this embodiment utilizes a high-pass filter 41 that extracts vibration components with frequencies above a predetermined frequency from the output results detected by the vibration meter 10, thereby identifying whether the vibrations detected by the vibration meter 10 are caused by a landslide or by earthquake motion. An example of this is illustrated below.

ハイパスフィルタ41は、振動計10が検出した出力結果のうち、比較的低い周波数領域の振動成分を遮断し、それ以外の周波数領域の振動成分を通過させるものであってよい。このハイパスフィルタ41の閾値は、地震に起因する振動成分を遮断可能な周波数に設定されていればよい。図12に示した土砂災害に起因する振動を検出したグラフと、地震に起因した振動を検出したグラフに、上述のハイパスフィルタ41を適用した結果を図13に示す。図13から分かるように、ハイパスフィルタ41を適用すると、土砂災害に起因する振動のパルス密度には殆ど変化がない(図13(A)参照)のに対し、地震に起因する振動は実質的に全ての成分がハイパスフィルタ41を通過できないために、第3の閾値を超えるパルスのピークが検出されなくなる(図13(B)及び図13(C)参照)。 The high-pass filter 41 may block vibration components in the relatively low frequency range from the output results detected by the vibration meter 10, while allowing vibration components in other frequency ranges to pass through. The threshold of this high-pass filter 41 should be set to a frequency that can block vibration components caused by earthquakes. Figure 13 shows the results of applying the above-described high-pass filter 41 to the graphs showing vibrations caused by landslides and vibrations caused by earthquakes, as shown in Figure 12. As can be seen from Figure 13, when the high-pass filter 41 is applied, there is almost no change in the pulse density of vibrations caused by landslides (see Figure 13(A)), whereas virtually all components of vibrations caused by earthquakes cannot pass through the high-pass filter 41, so pulse peaks exceeding the third threshold are no longer detected (see Figures 13(B) and 13(C)).

したがって、土砂災害検出部24は、ハイパスフィルタ41を通過した後の振動成分を分析することにより、地震に起因する振動を土砂災害の発生による振動と誤認することがなくなり、精度よく土砂災害の発生を検出することができる。 Therefore, by analyzing the vibration components after passing through the high-pass filter 41, the landslide detection unit 24 can avoid misidentifying vibrations caused by earthquakes as vibrations caused by landslides, thereby enabling accurate detection of landslide occurrences.

振動計10の近くで発生した土砂災害の検出については、上述した方法で高精度な検出が実現できる。しかしながら、振動計10の設置位置から離れた位置で土砂災害が生じた場合には、その土砂災害に起因して生じた振動成分のうち比較的高い周波数領域の成分(振幅が大きいパルス)は、振動計10の設置位置に到達する過程で減衰してしまう。したがって、上述のパルス密度を用いた土砂災害の検出手法のみでは、振動計10の設置位置から離れた位置で発生した土砂災害については正確に検出できない場合があり得る。そこで、本実施の形態に係る土砂災害検出部24は、上述したハイパスフィルタ41に加えて、振動計10の設置位置から離れた位置で発生した土砂災害を検出するためのフィッティング部42をさらに含むことができる。本実施の形態に係るフィッティング部42は、振動計10が検出した出力結果をフーリエ変換して得られるフーリエスペクトルに任意の曲線をフィッティングするものであってよい。 The detection of landslides occurring near the vibration meter 10 can be achieved with high accuracy using the method described above. However, if a landslide occurs at a location far from the vibration meter 10, the relatively high-frequency components (pulses with large amplitude) of the vibration components generated by that landslide will attenuate during the process of reaching the vibration meter 10. Therefore, the landslide detection method using pulse density described above may not be able to accurately detect landslides occurring at a location far from the vibration meter 10. Accordingly, the landslide detection unit 24 according to this embodiment may further include a fitting unit 42 for detecting landslides occurring at a location far from the vibration meter 10, in addition to the high-pass filter 41 described above. The fitting unit 42 according to this embodiment may fit an arbitrary curve to the Fourier spectrum obtained by Fourier transforming the output result detected by the vibration meter 10.

図14は、2つの異なる振動計が土砂災害の発生に起因する振動を検出した結果のフーリエスペクトルを示したグラフであって、図14(A)乃至図14(C)は一の振動計が検出した出力結果のX、Y及びZ方向成分のフーリエスペクトルをそれぞれ示したものであり、図14(D)乃至図14(F)は他の振動計が検出した出力結果のX、Y及びZ方向成分のフーリエスペクトルをそれぞれ示したものである。図14には、各フーリエスペクトルに任意の曲線をフィッティングした結果得られる近似曲線も示されている。また、上述した一の振動計及び他の振動計は、いずれも第2の振動計12と同様に地盤に設置された振動計で構成することができるが、その設置位置はそれぞれ異なっていてよい。図14中に示された観測記録から、土砂災害によって発生した振動のフーリエスペクトルは、安定して単峰の凸形状となるといえる。したがって、土砂災害によって発生した振動のフーリエスペクトルは、例えば下記式(4)に示すガウス関数にモデル化することができるといえる。

ここで、cはスペクトルピークの振幅(cm/s・s)、αはスペクトルピークの周波数(Hz)、βはスペクトル峰の幅(Hz)である。なお、本実施の形態においては、振動計の出力結果が加速度記録を含むものを例示しているため、上記cに対応するスペクトルピーク振幅の単位は(cm/s・s)となっているが、振動計の出力結果が速度記録、を含むものである場合には、上記cに対応するスペクトルピーク振幅の単位は(cm/s・s)となる。
Figure 14 is a graph showing the Fourier spectra obtained by two different vibration meters detecting vibrations caused by landslides. Figures 14(A) to 14(C) show the Fourier spectra of the X, Y, and Z components of the output detected by one vibration meter, respectively, while Figures 14(D) to 14(F) show the Fourier spectra of the X, Y, and Z components of the output detected by the other vibration meter, respectively. Figure 14 also shows approximate curves obtained by fitting arbitrary curves to each Fourier spectrum. Furthermore, both the first vibration meter and the other vibration meter can be composed of vibration meters installed in the ground, similar to the second vibration meter 12, but their installation locations may be different. From the observation records shown in Figure 14, it can be said that the Fourier spectrum of vibrations generated by landslides is a stable, unimodal convex shape. Therefore, it can be said that the Fourier spectrum of vibrations generated by landslides can be modeled as a Gaussian function, for example, shown in equation (4) below.

Here, c is the amplitude of the spectral peak (cm/ ·s), α is the frequency of the spectral peak (Hz), and β is the width of the spectral peak (Hz). In this embodiment, the example shows that the output result of the vibration meter includes acceleration recording, so the unit of the spectral peak amplitude corresponding to c is (cm/ ·s). However, if the output result of the vibration meter includes velocity recording, the unit of the spectral peak amplitude corresponding to c will be (cm/s·s).

上述した事項を考慮すると、土砂災害検出部24は、フィッティング部42において、前記振動計10の出力結果のフーリエスペクトルに対して式(4)に示すガウス関数で示される曲線をフィッティングさせ、両者、すなわちフーリエスペクトルとガウス関数の差分に基づいて、振動計10で検出された振動が土砂災害の発生に起因するものであると特定することができる。当該特定に際しては、例えば上述した差分と予め設定した第4の閾値とを比較すればよい。また、上記差分には、例えば残差二乗和や正規化したRMSE(二乗平均平方根誤差)等を指標として利用することができる。 Considering the above, the sediment disaster detection unit 24, in the fitting unit 42, fits the curve represented by the Gaussian function shown in equation (4) to the Fourier spectrum of the output result of the vibration meter 10. Based on the difference between the two, i.e., the Fourier spectrum and the Gaussian function, it can be determined that the vibration detected by the vibration meter 10 is caused by a sediment disaster. For this determination, for example, the difference described above can be compared with a preset fourth threshold. Furthermore, indicators such as the sum of squared residuals or the normalized RMSE (root mean square error) can be used for the difference.

したがって、土砂災害検出部24は、フィッティング部42において、振動計10の検出結果からガウス関数で表される近似曲線を連続的に作成し、計測された振動のフーリエスペクトルと比較することで、振動計10から離れた位置で発生した土砂災害をも検出することができるようになる。 Therefore, the landslide detection unit 24, in the fitting unit 42, continuously creates an approximate curve represented by a Gaussian function from the detection results of the vibration meter 10, and by comparing it with the Fourier spectrum of the measured vibration, it becomes possible to detect landslides that occur at a distance from the vibration meter 10.

以上説明した通り、本実施の形態に係る災害情報取得装置1の土砂災害発生検出方法によれば、土砂災害検出部24により、振動計10が検出した出力結果から、振動計10の設置位置に近い位置で発生した土砂災害のみならず、振動計10の設置位置から離れた位置で発生した土砂災害をも検出することができる。したがって、ワイヤーセンサのような専用の計測手段を用いることなく、土砂災害に関する災害情報を取得することができる。また、上述した土砂災害発生検出方法によれば、振動計10の設置位置から離れた位置で発生した土砂災害をも検出できるため、ワイヤーセンサを設置するよりも簡単に広範囲の土砂災害の検出が可能となる。なお、土砂災害の発生の検出精度をさらに向上させるために、別途周知のジオフォン(受振器)等を補完的に採用してもよい。 As described above, according to the landslide occurrence detection method of the disaster information acquisition device 1 of this embodiment, the landslide occurrence detection unit 24 can detect not only landslides occurring near the installation location of the vibration meter 10, but also landslides occurring at locations far from the installation location of the vibration meter 10, based on the output results detected by the vibration meter 10. Therefore, disaster information related to landslides can be acquired without using dedicated measurement means such as wire sensors. Furthermore, because the landslide occurrence detection method described above can detect landslides occurring at locations far from the installation location of the vibration meter 10, it is possible to detect landslides over a wider area more easily than by installing wire sensors. To further improve the accuracy of landslide occurrence detection, a geophone (vibration receiver) or the like may be used as a complement.

また、上述した方法によれば、土砂災害の計測手段として振動計10を用いているため、振動計10の出力結果を地震等の土砂災害以外の災害情報の取得に利用することができる。よって、複数の災害情報を一括して取得することを可能とし、以て包括的な災害対策が可能となる。 Furthermore, since the method described above uses a vibration meter 10 as a means of measuring landslides, the output results of the vibration meter 10 can be used to acquire information on disasters other than landslides, such as earthquakes. Therefore, it becomes possible to acquire multiple types of disaster information simultaneously, thereby enabling comprehensive disaster countermeasures.

<地震検出方法>
最後に、本実施の形態に係る災害情報取得装置1を用いて地震を検出する場合について簡単に説明する。本実施の形態に係る災害情報取得装置1は、振動計10の出力結果から振動計10の設置位置における地震を検出する地震検出部25を含むことができる。地震検出部25において、振動計10が検出した加速度波形から地震の震度を検出する際は、従来周知の換算手法を採用すればよい。具体的には、振動計で検出されたX、Y及びZ方向成分の加速度を、フーリエ変換、フィルタ処理、逆フーリエ変換の順で処理し、得られた値からベクトル波形を合成する。そして得られたベクトル波形の合成値Aを用いてI=2logA+0.94を計算し、計測震度Iを求めることで、地震の震度を検出すればよい。また、地震の検出精度をさらに向上させるために、周知の磁気センサ等を別途採用してもよい。
<Earthquake detection method>
Finally, a brief explanation will be given regarding the detection of earthquakes using the disaster information acquisition device 1 according to this embodiment. The disaster information acquisition device 1 according to this embodiment may include an earthquake detection unit 25 that detects earthquakes at the installation location of the vibration meter 10 from the output results of the vibration meter 10. When the earthquake detection unit 25 detects the seismic intensity of an earthquake from the acceleration waveform detected by the vibration meter 10, a conventionally known conversion method may be used. Specifically, the acceleration components in the X, Y, and Z directions detected by the vibration meter are processed in the order of Fourier transform, filtering, and inverse Fourier transform, and a vector waveform is synthesized from the obtained values. Then, the seismic intensity of the earthquake can be detected by calculating I = 2logA + 0.94 using the synthesized value A of the obtained vector waveform to obtain the measured seismic intensity I. Furthermore, in order to further improve the accuracy of earthquake detection, a well-known magnetic sensor or the like may be separately adopted.

上述した地震検出方法によって取得される災害情報は、本実施の形態に係る災害情報取得装置1において算出あるいは検出される他の災害情報の取得を妨げない。具体的には、風速算出部22による風速の推定値の算出と地震検出部25による地震の検出とを同時に行う場合には、例えば、風速の推定値の算出には第1の振動計11が検出した出力結果を利用し、地震の検出には第2の振動計12が検出した出力結果を利用すればよい。あるいは、上述した通り、風による振動は地震の振動に比べてその継続時間が長いことを考慮し、風速算出部22において、第1の振動計11で検出したデータのうち、地震が検知された時間以外の時間のデータに基づいて風速の推定値の算出を行うことによっても、地震と風速のいずれをも精度よく算出及び検出できる。 The disaster information acquired by the earthquake detection method described above does not interfere with the acquisition of other disaster information calculated or detected by the disaster information acquisition device 1 according to this embodiment. Specifically, when the wind speed calculation unit 22 calculates an estimated wind speed and the earthquake detection unit 25 detects an earthquake simultaneously, for example, the output result detected by the first vibration meter 11 can be used for calculating the estimated wind speed, and the output result detected by the second vibration meter 12 can be used for detecting the earthquake. Alternatively, as described above, considering that wind-induced vibrations have a longer duration than earthquake vibrations, the wind speed calculation unit 22 can calculate the estimated wind speed based on data from the first vibration meter 11 for times other than when the earthquake was detected, thereby enabling accurate calculation and detection of both earthquakes and wind speed.

また、降雨強度算出部23による降雨強度の推定値の算出と地震検出部25による地震の検出とを同時に行う場合には、振動計が検出した振動の周波数特性に基づいて当該振動が降雨に起因するものであるのか地震に起因するものであるのかを判別すればよい。具体的には、降雨のある期間に地震の検出を行いたい場合には、比較的低い周波数のみを通過させるローパスフィルタを用いて振動計が検出した出力結果から所望の周波数特性の成分を抽出した後、地震検出部25にて地震の検出を行えばよい。さらに、土砂災害検出部24による土砂災害の発生の検出と地震検出部25による地震の検出とを同時に行う場合には、例えば振動計10が検出した振動の周波数領域を参酌することで両者を区別して検出すればよい。 Furthermore, when the calculation of estimated rainfall intensity by the rainfall intensity calculation unit 23 and the detection of earthquakes by the earthquake detection unit 25 are performed simultaneously, it is sufficient to determine whether the vibration is caused by rainfall or an earthquake based on the frequency characteristics of the vibration detected by the vibration meter. Specifically, if it is desired to detect earthquakes during a period of rainfall, a low-pass filter that allows only relatively low frequencies to pass through can be used to extract the desired frequency characteristic components from the output results detected by the vibration meter, and then the earthquake detection unit 25 can perform the earthquake detection. Moreover, when the detection of landslides by the sediment disaster detection unit 24 and the detection of earthquakes by the earthquake detection unit 25 are performed simultaneously, the two can be distinguished and detected by, for example, considering the frequency range of the vibration detected by the vibration meter 10.

以上説明した通り、本実施の形態に係る災害情報取得装置1の地震検出方法によれば、地震検出部25により、振動計10が検出した出力結果から、振動計10の設置位置で発生した地震を、他の災害情報の検出を妨げることなく検出することができる。したがって、災害情報取得装置1で複数の災害情報を取得することができるようになる。 As described above, according to the earthquake detection method of the disaster information acquisition device 1 in this embodiment, the earthquake detection unit 25 can detect an earthquake occurring at the installation location of the vibration meter 10 from the output result detected by the vibration meter 10, without interfering with the detection of other disaster information. Therefore, the disaster information acquisition device 1 can acquire multiple pieces of disaster information.

加えて、本実施の形態に係る災害情報取得装置1においては、地震以外の災害情報についても、互いの取得を妨げることなく、並行して算出あるいは検出を行うことができる。具体的にいえば、例えば風速の推定値の算出と降雨強度の推定値の算出とは、異なる振動計の出力結果を用いてそれぞれ算出を行うことで、両者を別々に算出することができる。また、降雨強度の推定値の算出と土砂災害の発生の検出とは、その振動成分の大きさが全く異なるため、振動成分の大きさに基づいて両者を区別して算出及び検出を行えばよい。さらに、風速の推定値の算出と土砂災害の発生の検出とは、風速の推定値の算出と降雨強度の推定値の算出の場合と同様に、異なる振動計の出力結果を用いて算出及び検出を行うことで、両者を別々に算出及び検出することができる。 In addition, the disaster information acquisition device 1 according to this embodiment can calculate or detect disaster information other than earthquakes in parallel without interfering with each other's acquisition. Specifically, for example, the calculation of wind speed estimates and rainfall intensity estimates can be performed separately by using the output results of different vibration meters. Furthermore, since the magnitudes of the vibration components of rainfall intensity estimates and landslide occurrence detection are completely different, they can be distinguished and calculated and detected based on the magnitude of the vibration components. Moreover, similar to the calculation of wind speed estimates and rainfall intensity estimates, the calculation and detection of landslide occurrence can be performed separately by using the output results of different vibration meters.

また、上述した一実施の形態に係る災害情報取得装置1は、振動計10とデータ処理部20とがローカルに接続された一装置であるとして説明を行ったが、この災害情報取得装置1を、振動計10とデータ処理部20とが別体で存在するシステムの態様に変更することもできる。具体的には、振動計10とは離れた位置に設置された情報端末(例えば図1に示すサーバ4等)をデータ処理部20として機能させる、災害情報取得システムとすることもできる。この場合は、データ処理部20として機能する情報端末と振動計10とを通信ネットワークを介して接続し、振動計10の出力結果を当該情報端末に送信可能とすることで、情報端末にて振動計10が設置された設置位置の災害情報を取得することができるようになる。 Furthermore, while the disaster information acquisition device 1 according to the above-described embodiment was explained as a single device in which the vibration meter 10 and the data processing unit 20 are locally connected, this disaster information acquisition device 1 can also be modified into a system in which the vibration meter 10 and the data processing unit 20 exist as separate components. Specifically, it is also possible to create a disaster information acquisition system in which an information terminal (for example, the server 4 shown in Figure 1) installed at a location separate from the vibration meter 10 functions as the data processing unit 20. In this case, by connecting the information terminal functioning as the data processing unit 20 and the vibration meter 10 via a communication network, and enabling the transmission of the output results of the vibration meter 10 to the information terminal, the information terminal can acquire disaster information for the installation location where the vibration meter 10 is installed.

さらに、上述した本実施の形態において例示したいくつかの算出方法あるいは検出方法で用いられた回帰式は、他の回帰分析によるものを代替的に採用することができる。すなわち、上述した以外のパラメトリック回帰式を代替的に採用することもできるし、ノンパラメトリック回帰を用いて同様の結果を得るようにしてもよい。 Furthermore, the regression equations used in the calculation or detection methods exemplified in the above-described embodiment can be replaced with those obtained from other regression analyses. That is, parametric regression equations other than those described above can be used as substitutes, or similar results can be obtained using non-parametric regression.

本開示は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。そして、それらはすべて、本開示の技術思想に含まれるものである。 This disclosure is not limited to the embodiments described above, and can be implemented with various modifications without departing from the spirit of this disclosure. All such modifications are included within the technical concept of this disclosure.

1 災害情報取得装置
2 構造物
3 地盤
10 振動計
11 第1の振動計
12 第2の振動計
20 データ処理部
21 データ収集部
22 風速算出部
23 降雨強度算出部
24 土砂災害検出部
25 地震検出部
26 メモリ
27 通信インタフェース
31 第1の振動判定部
32 第2の振動判定部
41 ハイパスフィルタ
42 フィッティング部
1 Disaster information acquisition device 2 Structure 3 Ground 10 Vibration meter 11 First vibration meter 12 Second vibration meter 20 Data processing unit 21 Data acquisition unit 22 Wind speed calculation unit 23 Rainfall intensity calculation unit 24 Sediment disaster detection unit 25 Earthquake detection unit 26 Memory 27 Communication interface 31 First vibration determination unit 32 Second vibration determination unit 41 High-pass filter 42 Fitting unit

Claims (6)

設置位置の振動を検出可能な振動計と、
前記振動計の出力結果から前記設置位置及び前記設置位置周辺における土砂災害の発生を検出する土砂災害検出部を備える、前記設置位置の災害情報を取得するためのデータ処理部と、を備え、
前記土砂災害検出部は、前記振動計が検出した出力結果が単位時間内に第3の閾値を超えた回数から前記設置位置及び前記設置位置周辺における土砂災害の発生を検出する、
災害情報取得装置。
A vibration meter capable of detecting vibrations at the installation location,
The system includes a sediment disaster detection unit that detects the occurrence of sediment disasters at and around the installation location from the output results of the vibration meter, and a data processing unit for acquiring disaster information for the installation location .
The sediment disaster detection unit detects the occurrence of a sediment disaster at the installation location and in the vicinity of the installation location based on the number of times the output result detected by the vibration meter exceeds a third threshold within a unit time.
Disaster information acquisition device.
前記データ処理部は、前記振動計の出力結果から前記設置位置における地震を検出する地震検出部をさらに備える、
請求項1に記載の災害情報取得装置。
The data processing unit further includes an earthquake detection unit that detects an earthquake at the installation location from the output result of the vibration meter.
The disaster information acquisition device according to claim 1.
前記土砂災害検出部は、前記振動計が検出した出力結果のうち所定の周波数以上の周波数の振動成分を抽出するハイパスフィルタを備え、前記ハイパスフィルタで抽出された振動成分から前記設置位置及び前記設置位置周辺における土砂災害の発生を検出する、
請求項1又は請求項2に記載の災害情報取得装置。
The landslide detection unit includes a high-pass filter that extracts vibration components with frequencies above a predetermined frequency from the output results detected by the vibration meter, and detects the occurrence of landslides at the installation location and in the vicinity of the installation location from the vibration components extracted by the high-pass filter.
A disaster information acquisition device according to claim 1 or claim 2 .
設置位置の振動を検出可能な振動計と、
前記振動計の出力結果から前記設置位置及び前記設置位置周辺における土砂災害の発生を検出する土砂災害検出部を備える、前記設置位置の災害情報を取得するためのデータ処理部と、を備え、
前記土砂災害検出部は、前記振動計の出力結果をフーリエ変換して得られるフーリエスペクトルにガウス関数で示される曲線をフィッティングさせ、その差分を検出するフィッティング部を備え、前記差分に基づいて前記設置位置及び前記設置位置周辺における土砂災害の発生を検出する、
害情報取得装置。
A vibration meter capable of detecting vibrations at the installation location,
The system includes a sediment disaster detection unit that detects the occurrence of sediment disasters at and around the installation location from the output results of the vibration meter, and a data processing unit for acquiring disaster information for the installation location.
The sediment disaster detection unit includes a fitting unit that fits a curve represented by a Gaussian function to the Fourier spectrum obtained by Fourier transforming the output result of the vibration meter, and detects the difference, and detects the occurrence of sediment disasters at the installation location and in the vicinity of the installation location based on the difference.
Disaster information acquisition device.
通信ネットワークに接続された、設置位置の振動を検出可能な振動計と、
前記通信ネットワークを介して前記振動計の出力結果を取得可能であって、前記振動計の出力結果から前記設置位置及び前記設置位置周辺における土砂災害の発生を検出する土砂災害検出部を備える、前記設置位置の災害情報を取得するためのデータ処理部と、を備え
前記土砂災害検出部は、前記振動計が検出した出力結果が単位時間内に第3の閾値を超えた回数から前記設置位置及び前記設置位置周辺における土砂災害の発生を検出する、
災害情報取得システム。
A vibration meter connected to a communication network, capable of detecting vibrations at the installation location,
A data processing unit for acquiring disaster information for the installation location is provided, which is capable of acquiring the output results of the vibration meter via the communication network and includes a sediment disaster detection unit that detects the occurrence of sediment disasters at and around the installation location from the output results of the vibration meter ,
The sediment disaster detection unit detects the occurrence of a sediment disaster at the installation location and in the vicinity of the installation location based on the number of times the output result detected by the vibration meter exceeds a third threshold within a unit time.
Disaster information acquisition system.
通信ネットワークに接続された、設置位置の振動を検出可能な振動計と、A vibration meter connected to a communication network, capable of detecting vibrations at the installation location,
前記通信ネットワークを介して前記振動計の出力結果を取得可能であって、前記振動計の出力結果から前記設置位置及び前記設置位置周辺における土砂災害の発生を検出する土砂災害検出部を備える、前記設置位置の災害情報を取得するためのデータ処理部と、を備え、A data processing unit for acquiring disaster information for the installation location is provided, which is capable of acquiring the output results of the vibration meter via the communication network and includes a sediment disaster detection unit that detects the occurrence of sediment disasters at and around the installation location from the output results of the vibration meter,
前記土砂災害検出部は、前記振動計の出力結果をフーリエ変換して得られるフーリエスペクトルにガウス関数で示される曲線をフィッティングさせ、その差分を検出するフィッティング部を備え、前記差分に基づいて前記設置位置及び前記設置位置周辺における土砂災害の発生を検出する、The sediment disaster detection unit includes a fitting unit that fits a curve represented by a Gaussian function to the Fourier spectrum obtained by Fourier transforming the output result of the vibration meter, and detects the difference, and detects the occurrence of sediment disasters at the installation location and in the vicinity of the installation location based on the difference.
災害情報取得システム。Disaster information acquisition system.
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