2017 Fiscal Year Research-status Report
Study on Landslide Disaster Monitoring Networks using 920 MHz Band Wireless Links
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17K06437
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| Research Institution | Hiroshima City University |
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Principal Investigator |
西 正博 広島市立大学, 情報科学研究科, 教授 (30316137)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 土砂災害 / 920MHz / 無線ネットワーク / 電波伝搬 / ガスセンサ / 土壌水分量センサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではIoT無線ネットワーク技術として現在注目されている920MHz帯特定小電力無線リンクを用いた土砂災害前兆モニタリングネットワークを開発することを目的としている．本ネットワークでは山林に分散配置したセンサノードと外部ネットワークへ接続されているゲートウェイ間を920MHz帯無線リンクで接続し，面的に土砂災害の危険地域を監視することが重要である．またセンサノードとしては地鳴りや山鳴りを対象とした音圧や振動センサ，土砂の異様なにおいを対象としたにおいセンサ，および降雨により土砂に含まれた水分量を対象とした土壌水分量センサを設置し，長期連続観測を行い，各センサ値と土砂災害前兆現象との関連性を定量的に評価し，土砂災害の前兆をいち早く検知するシステムの開発を目指している．
2017年度においては，920MHz無線リンクの伝搬特性を把握することを目的として，920MHz帯無線モジュールとシングルボード小型コンピュータ，およびGPSを用いて，電波受信強度を測定できる送受信機の開発を行った．GPSにより送受信機の位置情報を取得することを可能とし，実際に山中において送受信期間の距離を様々に変化させたときの電波受信強度から，伝搬距離損失特性を評価することができた．
また，センサを用いた長期連続観測においては，本学の傾斜地に試験的なモニタリングシステムを構築し，2017年度には，メタンガスセンサと土壌水分量センサを新たに設置して観測を開始した．土砂災害を引き起こすほどの豪雨はまだ遭遇していないが，長期的に安定してセンサデータを取得しており，通常時のセンサ出力を評価することができた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では，920MHz帯特定小電力無線リンクを用いた土砂災害前兆モニタリングネットワークを開発することを目的として，初年度には920MHzの山中における電波伝搬特性の評価を始め，ネットワーク化のためのセンサ部を実装したノードの開発を行う予定であった．920MHz帯電波モジュールを組み込んだ小型コンピュータを開発し，電波伝搬特性を評価できる体制が整ったこととあわせて，この小型コンピュータをベースとして，センサ部を実装したノードを用いることで，ネットワーク化が可能である．実際に山地での測定を行い，送受信期間の距離を位置情報により取得し，同時に電波受信強度を測定できるシステムが正常に利用できることを確認した．また，センサには当初，地鳴り等を検出するため音圧センサの検討も行う予定であったが，豪雨の際に雷や雨音によるノイズの影響も考慮して，前兆現象として挙げられている土砂移動に伴い発生するガスを検出する方針とした．また，土石流の原因の一つである表層崩壊は地下1～2メートルでの土砂移動が主であり，このあたりの地下の状況を把握するために，本研究では，地下20cmから15cm間隔で地下80cmまで計5つの土壌水分量センサを設置し，センサ出力データを長期観測することを開始した．現在，3か月間連続して安定的に観測が継続できており，本研究はおおむね順調に進められていると考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度までに得られた知見を基に，今後は，土砂災害前兆モニタリングネットワークを危険が予想される地域に実際に構築する．本ネットワーク設置箇所は，既に我々の研究グループが設置しているモニタリングシステムを拠点とする．本システムには既に太陽光発電機器が設置されており電源が確保されている環境であり，新たに小型コンピュータとネットワーク機器を設置するのみで，モニタリングネットワークと外部ネットワークを接続するゲートウェイが実現できると考える．また本ゲートウェイは，現在研究開発を進めている草の根情報伝搬システムのMANETへの接続もあわせて検討する．そして，土砂災害危険箇所の山林を面的にモニタリングするため，920MHz帯無線リンクを用いて，センサノードとゲートウェイを接続する．一つのゲートウェイに対して，複数のセンサノードを山林に配置するが，920MHz 帯無線の電波伝搬距離特性を基に，通信可能距離範囲内に設置する．並行して，様々な山地での920MHz帯電波伝搬特性を測定により明らかにして，汎用的な伝搬モデルの確立を目指す．
モニタリングネットワークが安定的に稼働することを実現したした後には，複数年連続して土砂災害に関するメタンガスや土壌水分量に関するデータをセンサにより取得する．得られたデータは，3G回線およびインターネットを介して，広島市立大学のサーバに自動的にアップロードする仕様とし，各データを降水量などの気象データとの比較を行い，土砂災害の危険度との関係性を調査する．また，各センサから得られたデータの季節変動のみならず，センサノードとゲートウェイ間の920MHz帯電波のRSSIも長期連続で測定し，電波伝搬の季節変動もあわせて明らかにする．
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| Causes of Carryover |
旅費については当初10万円の予算申請をしていたが，学会発表に他の助成金や大学の教員研究費を活用できたため，次年度に繰り越すことができた．また，物品費については，対象とするセンサをガスセンサと土壌水分量センサに絞ったことと，各センサが安価に入手できるものを選定したことにより，次年度に繰り越すことが可能となった．その他，学内のモニタリングシステムの通信費は，構内の無線LANを用いたため，今年度は使用しなかったが，次年度以降には，新たに現地にてモニタリングシステムを設置する予定であり，物品費，旅費，通信費の予算を執行していく予定である．
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