| 研究課題/領域番号 |
22K04643
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分25030:防災工学関連
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| 研究機関 | 福岡工業大学 |
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研究代表者 |
内田 法彦 福岡工業大学, 情報工学部, 教授 (10610298)
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| 研究分担者 |
柴田 義孝 岩手県立大学, その他部局等, 特命教授 (80129791)
湯瀬 裕昭 静岡県立大学, 経営情報学部, 教授 (30240162)
石田 智行 福岡工業大学, 情報工学部, 教授 (00719148)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 早期土砂災害警報システム / IoT / 無線通信 / 無線ネットワーク / 異常状態検知法 / 災害情報通信 / 異常検知 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、国内の多地点で土砂災害に対する対応が急務となっている。そうした中、簡易的に安価で、IoTセンサーによってリアルタイム監視を行い、住民に早期避難を呼びかける早期土砂災害警報システムが国内外で注目されているが、異常状態の検知精度以外にも、IoTセンサーの接続数、信号の揺らぎや通信エラー等課題も多い。そこで、本研究ではこれまでの研究で、有効性を示してきた拡張MQTT法にIoTセンサネットワークとして接続数や通信性能の向上を実現するとともに、災害時の要救護者の早期発見に有効であったMCMC法を異常状態検知法として導入し、広域性と信頼性を向上させた早期土砂災害警報システムについて研究開発を行う。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、近年、国内の多地点で急務となっている土砂災害に対し、近年、リアルタイム性やコスト性といった点から国内外で注目されているが、IoTセンサーの同時接続数、計測信号の揺らぎや通信エラー、異常状態の検知精度といった課題が指摘されているIoTセンサーを用いた土砂災害警報システムについて、IoT通信のスケーラビリティと信頼性を飛躍的に向上させた早期土砂災害警報システムの研究開発を目的としている。
そのため、具体的には、土砂災害の兆候と考えられる優先度の高い計測データに着目し、中継ノード(Broker)において優先的なデータ送受信処理を行うことで、IoTセンサーの同時接続性や伝送遅延、通信エラーに関する通信性能を向上させる拡張MQTT(MQ Telemetry Transport)法と、多数のIoTセンサーと気象庁等のビッグデータも加え複合的な異常状態の検知を行うことで、信頼性を向上させるMCMC(Markov chain Monte Carlo methods)法を考慮した異常状態検知法について提案する。
そして、これらの機能について検証するため、まず、現地調査を基に、システム構成、加速度・GPSセンサーを含む観測パラメータ、警報等の機能について、具体的な設計を行っていく。次に、上記現地調査を基に千台程度での遅延時間や通信エラー率等のシミュレーションによる性能評価を行い、提案する拡張MQTT法を導入したIoTセンサーの実装と改良を行い、更に、現地調査で収集したGPS・加速度センサー等の揺らぎによるエラー値等を基にした異常状態検知アルゴリズムを設計・実装し、評価を行っていく。
そして、本年度は、早期土砂災害警報システムに関する設計について検討を行った他、提案した拡張MQTT法を導入した土砂災害センサー及びサーバ環境を実装した他、異常状態検知法に関する調査と設計を実施した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
新型コロナウィルスによる影響のため、現地調査や専門家への聞き取りなど一部遅れているものの、当初計画していた早期土砂災害警報システムに関する設計の他、提案する拡張MQTT法を導入したIoTセンサー及びサーバの設計と実装、MCMC法を導入した異常状態検知法に関する設計を行い、国内外の学会発表などを通じて、検証を行ってきており、ほぼ研究計画どおり実施されている。
今後は、予定通り、実証実験を想定した拡張MQTT法を使ったIoTデバイスの改良とデータ集積のためのネットワーク・サーバ構築、異常状態検知機能のサーバへの実装、そして、実証実験に使用するプロトタイプシステムの構築を進め、現地調査と並行しながら、実証実験を行い、IoTセンサー数に応じた遅延やエラー率について検討する他、早期土砂災害警報に伴う警報レベルの評価について、利用者や自治体担当者にアンケート調査を行い、ユーザインタフェースを含むシステムの使い易さや利便性といった機能の改良も計画している。
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| 今後の研究の推進方策 |
2023年度は、に新型コロナウィルスによる影響で、当初計画より不足していた現地調査や、国内外学会での研究発表での評価を基に提案した機能についての改良を進めていく予定である。
具体的には、これまで計画通りに進めてきた拡張MQTT法を導入したIoTセンサーの実証実験と改良、異常状態検知法に関するプロトタイプシステムやシミュレーターを用いて得られた実験結果について、学会を通じて、緊急度の高い送受信や同時無線接続数等に関する性能評価を行い、また改良点などを検討していく。
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