2021 Fiscal Year Research-status Report
長・中波帯電波ハーベストによる脳型AI活用土砂災害予知システムに関する研究
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21K04206
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| Research Institution | Kure National College of Technology |
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Principal Investigator |
黒木 太司 呉工業高等専門学校, 電気情報工学分野, 教授 (30195581)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 防災減災 / アンテナ / IoT / センサネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、土中に埋めたアンテナで電波時計運用に配信されている周波数40kHz・60kHzの標準電波や周波数500～1600kHzのAMラジオ放送波など、土中のような損失性媒質中を比較的深部まで伝搬できる長・中波帯電波を受信(ハーベスト)し、その受信情報から土壌の含水率を推定 、含水率増加に伴う土砂崩れが予知可能なシステムを提供する。具体的には以下の計画で研究を推進する。
1)周囲土壌含水率とアンテナ受信電界との相関関係の解明：コイルアンテナの他、急傾斜面敷設グリーンパネルを固定する鉄筋部をアンテナとして活用し、周囲土壌の含水状態が変化した場合のアンテナ受信特性を数値的解析により明らかにする。
2)地形モデルをもとにした長・中波帯電波地表伝搬現象の解明：国土地理院による電子地形データをもとに長・中波電波伝搬特性を数値計算し、都市部や山岳地域を伝搬する地表波の性質を把握、各地域で土壌が含水した場合、地域固有の土中アンテナ受信電力と土壌含水率の関係をマップ化し、土砂災害予知システムの評価データとして活用する。
3)自己組織化マップによる土砂災害予知：過去50年の呉地域気象データおよび災害事例をもとに自己組織化マップを作製し、台風や線状降水帯発生で引き起こされる災害の特徴化を行う。またこのデータをもとにリアルタイム計測される受信情報をこのマップに入力、脳型AIにより土砂災害予知可能なアルゴリズムを開発する。
4)土砂災害予知システム構築とフィールド試験：呉市産業部と連携し、土砂崩れが頻発する近隣山岳に土中アンテナを設置するほか、災害工事現場、(株)ダイクレ管轄グリーンパネル敷設現場に考案した土砂災害予知システムを展開してフィールド試験を行う。
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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
2021年度は周囲土壌含水率とアンテナ受信電界との相関関係の解明した。具体的にはコイルアンテナ及び急傾斜面敷設グリーンパネルを固定する鉄筋部をアンテナとして活用し、周囲土壌の含水状態が変化した場合のアンテナ受信特性を数値的解析により明らかにした。センサネットワークに関してはアンテナの受信電圧を同調、増幅、整流後、このデータをIoT端末でゲートウェイに無線伝送する高周波回路を設計試作した。
次に地形モデルをもとにした長・中波帯電波地表伝搬特性を数値計算し、都市部や山岳地域を伝搬する地表波の性質を把握できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度はアンテナ及びアンカーパネル鉄骨部に試作したラジオ波受信回路及びIoT端末を接続し、学内及び校外にてフィールド試験をスタートさせる。
更に過去50年の呉地域気象データおよび災害事例をもとに自己組織化マップを作製し、台風や線状降水帯発生で引き起こされる災害の特徴化を行う。このデータをもとにリアルタイム計測される受信情報をこのマップに入力、脳型AIにより土砂災害予知可能なアルゴリズムを開発する。
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| Causes of Carryover |
半導体不足による納期遅れなどの影響で次年度使用助成金が生じました。当該助成金は次年度使用する計画です。
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