センシングと実空間シミュレーションの統合によるインフラ防災・環境制御手法の開発

• 研究課題/領域番号: 22246062
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造工学・地震工学・維持管理工学
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 小國 健二 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (20323652)
• 研究分担者: 佐伯 昌之 東京理科大学, 理工学部, 准教授 (70385516)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 39,130千円 (直接経費: 30,100千円、間接経費: 9,030千円); 2014年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円); 2013年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円); 2012年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円); 2011年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円); 2010年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: センサネットワーク / 実空間シミュレーション / インフラ防災 / 都市環境制御

研究成果の概要

本研究では，都市全域を対象としたインフラ防災・環境制御システムの構築を最終目標とし，都市全域を覆う無線センサネットワークによる実空間情報の生成手法を開発した．具体的には，無線センサネットワークを，実空間の生データ計測と物理シミュレーションの統合による実空間情報生成のための分散処理装置と位置付け，平常時の粗い計測・計算を処理する省電力CPUと災害時の高精度計測・高速演算処理を担う高機能CPUの両者を搭載し，必要に応じて切り替わるハイブリッド・センサノードを開発した．このセンサノードを用いた無線センサネットワークにより，高精度GPS測位，環境データ計測，構造物損傷の直接同定が可能である．

研究成果

• [雑誌論文] Automatic Conversion of Visually Consistent Digital Maps to Conforming Geometry for Computational Fluid Dynamics (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi T and Oguni K
  • 雑誌名: Journal of Computing in Civil Engineering 巻: 29 号: 2
  • DOI: 10.1061/(asce)cp.1943-5487.0000473
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Energy-Saving Wireless Sensor Node for Relative Positioning of Densely Deployed GPS Network (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakamura I, Saeki M, Oguni K, BUttarazzi, B, Basili M, Glaser SD
  • 雑誌名: JOURNAL OF INFRASTRUCTURE SYSTEMS 巻: 20 号: 2 ページ: 4014003-4014003
  • DOI: 10.1061/(asce)is.1943-555x.0000185
  • 査読あり
• [雑誌論文] Behavior of magnetic particles under fluctuating fields considering hysteresis characteristics (2013)
  • 著者名/発表者名: Naofumi Murata and Kenji Oguni
  • 雑誌名: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 巻: 335 ページ: 36-45
  • DOI: 10.1016/j.jmmm.2013.01.029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Image Analysis of Measureing Building Configuration for Seismic Damage Estimation (2013)
  • 著者名/発表者名: Liping Huang, Kenji Oguni and Muneo Hori
  • 雑誌名: Natural Hazard Review ASCE 巻: 14 号: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1061/(asce)nh.1527-6996.0000086
  • 査読あり
• [雑誌論文] 大地震発生時の戸別倒壊状況把握システム用GPSセンサノードの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村一大・宮崎知洋・佐伯昌之・小國健二
  • 雑誌名: 土木学会論文集A1（構造・地震工学） 巻: 69(4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Automatic detection of damage level of structures under the severe earthquake using sensor network (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Ikeda, Takahiro Kawaguchi and Kenji Oguni
  • 雑誌名: Applied Mechanics and Materials 巻: 169 ページ: 2216-2220
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/amm.166-169.2216
  • 査読あり
• [雑誌論文] 精密小型加振機と無線センサネットワークを結合した構造センシング手法の精度検証 (2012)
  • 著者名/発表者名: 斎藤拓馬・渡邉和樹・佐伯昌之
  • 雑誌名: 土木学会論文集A2（応用力学） 巻: 68(2)
  • NAID: 130004557323
  • 査読あり
• [雑誌論文] 線形弾性体の動的破壊進展の数値解析手法の提案 (2012)
  • 著者名/発表者名: 近藤真徳・小國健二
  • 雑誌名: 土木学会論文集A2（応用力学） 巻: 68(1) ページ: 51-66
  • NAID: 130004557248
  • 査読あり
• [雑誌論文] 無線センサネットワークによる構造物塑性化検知のための計測・解析手法の提案 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小国健二・堀宗朗
  • 雑誌名: 土木学会論文集A2(応用力学) 巻: 67(1) ページ: 13-24
  • NAID: 130004557139
  • 査読あり
• [雑誌論文] 準静的変位モニタリングのためのGPS無線センサネットワーク (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐伯昌之・澤田茉伊・志波由紀夫・小國健二
  • 雑誌名: 土木学会論文集A2(応用力学) 巻: 67(1) ページ: 25-38
  • NAID: 130004557140
  • 査読あり
• [雑誌論文] 大規模有限要素法解析のためのコンクリート非線形構成則の再定式化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山下拓三・堀宗朗・小国健二・岡澤重信・牧剛史・高橋良和
  • 雑誌名: 土木学会論文集A2(応用力学) 巻: 67(1) ページ: 145-154
  • 査読あり
• [雑誌論文] 家屋倒壊推定システムにおけるデータ共有とGPS測位解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 圦本尚葵・佐伯昌之・小國健二
  • 雑誌名: 土木学会論文集A2(応用力学) 巻: 67(2)
  • NAID: 130004557185
  • 査読あり
• [雑誌論文] PDS-FEMを用いた破壊解析のためのFEMモデルの自動生成手法の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小坂未来・田中美緒・小國健二
  • 雑誌名: 土木学会 応用力学論文集 巻: 14 ページ: 113-122
  • 査読あり
• [雑誌論文] 稠密多点配置を考慮したGPS相対測位手法の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 圦本尚葵・佐伯昌之・宮崎知洋・小國健二
  • 雑誌名: 土木学会 応用力学論文集 巻: 14 ページ: 611-619
  • 査読あり
• [雑誌論文] 大地震発生時の戸別倒壊状況把握のためのGPS無線センサネットワークの通信システムの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 宮崎知洋・小國健二・圦本尚葵・佐伯昌之
  • 雑誌名: 土木学会 応用力学論文集 巻: 14 ページ: 621-629
  • 査読あり
• [学会発表] Particle-based method for dynamic propagation of cracks with energy balance consideration (2013)
  • 著者名/発表者名: Kenji Oguni and Masanori Kondo
  • 学会等名: International Conference on Computational & Experimental Engineering and Sciences
  • 発表場所: Seattle, USA
• [学会発表] Application of a wireless sensor network technology based on GPS for structural health monitoring (2013)
  • 著者名/発表者名: Michela Basili, Berta Buttarazzi and Kenji Oguni
  • 学会等名: 22nd IEEE International WETICE Conference
  • 発表場所: Hammamet, Tunisia
• [学会発表] Numerical Simulation of Diffusion Induced Crack Formation in Solids (2013)
  • 著者名/発表者名: Sayako Hirobe and Kenji Oguni
  • 学会等名: International Conference on Coupled Problems in Science and Engineering
  • 発表場所: Ibiza, Spain
• [学会発表] Analysis of dynamic propagation of cracks based on Particle Discretization Scheme Finite Element Method (2013)
  • 著者名/発表者名: Kenji Oguni
  • 学会等名: Society of Engineering Science 50th Annual Technical Meeting
  • 発表場所: Providence, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Simulating information propagation by near-field P2P wireless communication (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Ishizuka and Kenji Oguni
  • 学会等名: European Conference on Numerical Mathematics and Advanced Applications
  • 発表場所: Lausanne, Switzerland
• [学会発表] GPU accelerated Symplectic Integrator in FEA for solid continuum (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Sumitomo and Kenji Oguni
  • 学会等名: European Conference on Numerical Mathematics and Advanced Applications
  • 発表場所: Lausanne, Switzerland
• [学会発表] MULTI-HOP POSITIONING Relative Positioning Method for GPS Wireless Sensor Network (2012)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Saeki
  • 学会等名: 2nd International Conference on Pervasive Embedded Computing and Communication Systems (PECCS2012)
  • 発表場所: Rome, Italy
  • 年月日: 2012-02-26
• [学会発表] Wireless Sensor Network for Post-seismic Building-wise Damage Detection (2011)
  • 著者名/発表者名: Kenji Oguni
  • 学会等名: 20th IEEE International WETICE Conference
  • 発表場所: Paris, France(招待講演)
  • 年月日: 2011-06-27
• [学会発表] PDS-FEM Analysis of Reinforced Concrete Pier Subjected to Seismic Loading (2010)
  • 著者名/発表者名: Kenji Oguni
  • 学会等名: WCCM-IX(9th World Congress on Computational Mechanics)
  • 発表場所: オーストラリア, シドニー
  • 年月日: 2010-07-21
• [学会発表] Wireless Sensor Network for Automatic Diagnosis of Structural Damage
  • 著者名/発表者名: Kenji Oguni
  • 学会等名: WETICE2012(21th IEEE International WETICE Conference)
  • 発表場所: Toulouse, France
• [学会発表] 精密小型加振機と無線センサネットワークを結合した構造センシング手法の精度検証
  • 著者名/発表者名: 佐伯昌之
  • 学会等名: 応用力学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] O(n) algorithm for identification of domain isolation by fracture surfaces
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Sumitomo
  • 学会等名: ECCOMAS2012(6th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering)
  • 発表場所: Vienna, Austria
• [学会発表] Analysis of dynamic propagation of brittle failure by PDS-FEM with energy balance consideration
  • 著者名/発表者名: Masanori Kondo
  • 学会等名: ECCOMAS2012(6th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering)
  • 発表場所: Vienna, Austria
• [学会発表] Hybrid Sensor Node for GPS on Every Roof
  • 著者名/発表者名: Ichidai Nakamura
  • 学会等名: JAEE Internationa Symposium
  • 発表場所: Tokyo, Japan
• [図書] 応用例で学ぶ逆問題と計測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小國健二
  • 総ページ数: 242
  • 出版者: オーム社