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土砂災害の予知モニタリングを従来の1/10以下のコストで実現できる方法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20H02243
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分22030:地盤工学関連
研究機関神戸大学

研究代表者

芥川 真一  神戸大学, 工学研究科, 教授 (70231850)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードモニタリング / プラスチック光ファイバー / 画像処理 / 斜面災害 / 斜面防災 / 維持管理 / レーザー光 / 土砂災害 / プラスチック製光ファイバー / スマートフォン / 低コストモニタリング
研究開始時の研究の概要

本研究では,土砂災害の予兆に関連するすべてのデータを光データとして収集し,プラスチック製光ファイバーを駆使してその光情報を個人所有のモバイル機器のカメラに送り,独自に開発する画像処理アプリケーションソフトによってリアルタイムの防災モニタリング可能とすることを目的としている.このアプリがあれば自分の命を守るためのモニタリングを自宅で実施できることになり,併せて危険斜面をモニタリングするシステムの導入コストが従来技術と比較して1/10以下に抑えることが可能となることが期待されており,土砂災害による死者をゼロにするという国家的目標達成に大きく貢献できる.

研究成果の概要

プラスチック光ファイバーを利用した数種類のセンサを利用して多様なモニタリングを実施できることを示した.特に,土砂災害の予兆を早期に検知するためのセンサを安価で製造し,それらのセンサが捉えるデータをできるだけ多くの箇所で処理できるよう,携帯電話で使用できる新しい画像処理アプリを製作した.このアプリによって,これまでのデータ処理に係るハードウェアのコストを3000分の1程度に抑えることができるようになったため,その他の費用を含めても,土砂災害の予兆検知のモニタリングに必要なコストを従来の10分の1程度に抑えることに現実的な可能性があることを示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来のモニタリングにおいては,一つのセンサが捉えたデータを処理するためには,基本的には電気信号を処理するためのデータロガー(電子デバイス)が必要であった.そのため,センサの数が多くなると,それに応じて電子デバイスのコストが比例的に増大することを避けられなかった.それに対し,この研究で開発した携帯電話型アプリを使用すれば,2万円のアンドロイド携帯電話で900個のセンサからの情報を処理できるようになったため,これまでのモニタリングのコストを大幅に削減できることとなった.

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] プラスチック光ファイバーと携帯端末を用いた地盤への水分浸透状況の観測手法の検討2022

    • 著者名/発表者名
      杉井良平,芥川真一,松村匡樹
    • 雑誌名

      土木学会論文集C(地圏工学)

      巻: 78 号: 4 ページ: 355-368

    • DOI

      10.2208/jscejge.78.4_355

    • ISSN
      2185-6516
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] MONITORING OF THE HARDENING OF CONCRETE/MORTAR USING PLASTIC OPTICAL FIBER SENSORS: FUNDAMENTAL EXPERIMENT AND DATA INTERPRETATION2022

    • 著者名/発表者名
      Haihua Zhang, Akihiko Ogata, Hitoshi Tezuka, Seiji Kanamori, Shun Shimizu, Lin An, Shinichi Akutagawa
    • 雑誌名

      Journal of JSCE

      巻: 10 号: 1 ページ: 247-259

    • DOI

      10.2208/journalofjsce.10.1_247

    • ISSN
      2187-5103
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visualization of principal strain direction by a mechanical device2020

    • 著者名/発表者名
      Haihua Zhang, Shinichi Akutagawa and Kun Feng
    • 雑誌名

      Measurement

      巻: 164 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1016/j.measurement.2020.108069

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 降雨に起因する土砂災害を想定した包括的モニタリングシステムに関する検討2022

    • 著者名/発表者名
      中村文哉,芥川真一
    • 学会等名
      令和5年度土木学会全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] プラスチック光ファイバーを利用した鉄筋挿入工の軸力計測に関する検討2021

    • 著者名/発表者名
      杉井良平,芥川真一,大谷祐希
    • 学会等名
      第56回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 下五原トンネル背面空洞充填検知実験2020

    • 著者名/発表者名
      福井悠太,芥川真一,木下泰範,米村紳也,河原幸弘,石村勝伸,市川真治
    • 学会等名
      Kansai Geo-Symposium,地盤工学会関西支部
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] プラスチック製光ファイバーセンサーとスマートフォンアプリを用いた斜面防災モニタリングの低コスト化の実現に向けた研究2020

    • 著者名/発表者名
      芥川真一,井上雅之,林稔,松村匡樹,土本真史
    • 学会等名
      Kansai Geo-Symposium,地盤工学会関西支部
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Monitoring and characterization of water leakage behavior for aged concrete lining of urban metro lines by using plastic optic fiber sensor2020

    • 著者名/発表者名
      S. Ito, S. Konishi, N. Imaizumi, Y. Enokidani, J. Nagaya, Y. Machijima, T. Masumoto and S. Akutagawa
    • 学会等名
      ITA-AITES World Tunnel Congress, WTC2020 and 46th General Assembly
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] X1

    • URL

      https://www.onsitevisualization.com/x1

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [産業財産権] 状態変状検知装置、状態変状検知方法および状態変状検知プログラム2021

    • 発明者名
      芥川真一,林稔,松村匡樹,土本真史
    • 権利者名
      芥川真一,林稔,松村匡樹,土本真史
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-065363
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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