特開 2024-5474 洪水監視装置、洪水監視システムおよび洪水監視方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024005474

(43)【公開日】2024-01-17

(54)【発明の名称】洪水監視装置、洪水監視システムおよび洪水監視方法

(51)【国際特許分類】

   G01V 1/00 20240101AFI20240110BHJP

   G08B 27/00 20060101ALI20240110BHJP

   G01F 23/64 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

G01V1/00 Z

G08B27/00 A

G01F23/64 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022105664

(22)【出願日】2022-06-30

(71)【出願人】

【識別番号】000202361

【氏名又は名称】綜合警備保障株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】加沢 徹

【テーマコード（参考）】

2F013

2G105

5C087

【Ｆターム（参考）】

2F013AA01

2F013AA02

2F013AA03

2F013AA04

2F013AA05

2F013AA06

2F013BD10

2G105AA03

2G105BB17

2G105EE06

2G105GG03

2G105KK02

2G105MM04

5C087AA02

5C087AA09

5C087AA10

5C087AA25

5C087AA37

5C087AA44

5C087BB20

5C087DD02

5C087DD49

5C087EE14

5C087FF01

5C087FF02

5C087FF04

5C087FF16

(57)【要約】

【課題】高価なセンサを用いずに津波の速度を精度よく算出することができる洪水監視装置、洪水監視システムおよび洪水監視方法を提供する。
【解決手段】海面に浮かぶブイと、ブイと接続線により接続され、接続線の繰り出しおよび引き戻しが可能な、海底または海底近傍に固定された繰り出し機構と、を有するブイ型センサのうち、津波が発生した場合の海面上のブイを撮像する撮像装置によって撮像された撮像画像を取得する取得部と、撮像画像から、ブイのうち水面上に現れた部分の水面からの高さである頂点高さを導出し、頂点高さに基づいてブイに作用する浮力を算出し、ブイに作用する重力、浮力、およびブイと接続線との接続点での張力のつり合いの関係に基づいて、張力を算出し、張力から接続線の長さを、ブイが浮かんでいる位置からの水深として時系列に算出し、時系列の水深から津波の速度を算出する第１の算出部と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

海面に浮かぶブイと、前記ブイと接続線により接続され、前記接続線の繰り出しおよび引き戻しが可能な、海底または海底近傍に固定された繰り出し機構と、を有するブイ型センサのうち、津波が発生した場合の海面上の前記ブイを撮像する撮像装置によって撮像された撮像画像を取得する取得部と、
前記撮像画像から、前記ブイのうち水面上に現れた部分の該水面からの高さである頂点高さを導出し、前記頂点高さに基づいて前記ブイに作用する浮力を算出し、該ブイに作用する重力、前記浮力、および前記ブイと前記接続線との接続点での張力のつり合いの関係に基づいて、前記張力を算出し、該張力から前記接続線の長さを、前記ブイが浮かんでいる位置からの水深として時系列に算出し、時系列の前記水深から前記津波の速度を算出する第１の算出部と、
を備えた洪水監視装置。

【請求項2】

前記第１の算出部は、
前記水深の推移から前記ブイの上下振動の振動数を算出し、
前記撮像画像から導出された複数の前記ブイの上下振動の動きに基づいて、津波の波長を導出し、
前記振動数と前記津波の波長との積により、前記津波の速度を算出する請求項１に記載の洪水監視装置。

【請求項3】

前記第１の算出部は、
前記頂点高さから前記ブイの水没体積を算出し、
前記水没体積に基づいて前記ブイに作用する前記浮力を算出する請求項１に記載の洪水監視装置。

【請求項4】

前記ブイは、表面にマークが付され、
前記第１の算出部は、前記撮像画像から、前記ブイにおける前記マークの位置に基づいて前記頂点高さを導出する請求項１に記載の洪水監視装置。

【請求項5】

前記第１の算出部は、
時系列の前記水深の値から、津波の波高を算出し、
前記波高から波の水量を算出する請求項１～４のいずれか一項に記載の洪水監視装置。

【請求項6】

所定の地図情報、および、前記第１の算出部により算出された前記津波の速度および前記波の水量に基づいて、前記津波による浸水領域を予測する予測部を、さらに備えた請求項５に記載の洪水監視装置。

【請求項7】

前記予測部により予測された前記浸水領域を迂回する避難経路および避難時間を算出する第２の算出部を、さらに備えた請求項６に記載の洪水監視装置。

【請求項8】

前記地図情報に対して、前記予測部により予測された前記浸水領域、ならびに、前記第２の算出部により算出された前記避難経路および前記避難時間を、重畳して情報端末に表示させる表示制御部を、さらに備えた請求項７に記載の洪水監視装置。

【請求項9】

海面に浮かぶブイと、前記ブイと接続線により接続され、前記接続線の繰り出しおよび引き戻しが可能な、海底または海底近傍に固定された繰り出し機構と、を有するブイ型センサと、
津波が発生した場合の海面上の前記ブイを撮像する撮像装置と、
前記撮像装置により撮像された撮像画像に基づいて、前記津波の速度を算出する洪水監視装置と、
を含み、
前記洪水監視装置は、
前記撮像装置から前記撮像画像を取得する取得部と、
前記撮像画像から、前記ブイのうち水面上に現れた部分の該水面からの高さである頂点高さを導出し、前記頂点高さに基づいて前記ブイに作用する浮力を算出し、該ブイに作用する重力、前記浮力、および前記ブイと前記接続線との接続点での張力のつり合いの関係に基づいて、前記張力を算出し、該張力から前記接続線の長さを、前記ブイが浮かんでいる位置からの水深として時系列に算出し、時系列の前記水深から前記津波の速度を算出する第１の算出部と、
を備えた洪水監視システム。

【請求項10】

洪水監視装置が実行する洪水監視方法であって、
海面に浮かぶブイと、前記ブイと接続線により接続され、前記接続線の繰り出しおよび引き戻しが可能な、海底または海底近傍に固定された繰り出し機構と、を有するブイ型センサのうち、津波が発生した場合の海面上の前記ブイを撮像する撮像装置によって撮像された撮像画像を取得する工程と、
前記撮像画像から、前記ブイのうち水面上に現れた部分の該水面からの高さである頂点高さを導出し、前記頂点高さに基づいて前記ブイに作用する浮力を算出し、該ブイに作用する重力、前記浮力、および前記ブイと前記接続線との接続点での張力のつり合いの関係に基づいて、前記張力を算出し、該張力から前記接続線の長さを、前記ブイが浮かんでいる位置からの水深として時系列に算出し、時系列の前記水深から前記津波の速度を算出する工程と、
を含むことを特徴とする洪水監視方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、洪水監視装置、洪水監視システムおよび洪水監視方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、増加する大雨、地震等の自然災害に伴い、海または河川の近傍の領域において津波または氾濫等により海水または川の水が浸水することによる洪水被害が多く発生している。

【0003】

このような洪水を監視する技術として、河川監視カメラの監視画像について通常時の監視画像からの差分を分析することにより河川の水位（水深）を計測する方法が開示されている（例えば特許文献１）。また、水位、雨量等の影響で時々刻々と変化する実際の洪水情報を配信して避難を促す方法が開示されている（例えば特許文献２、３）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８－０５７９９４号公報

【特許文献2】特開２００４－１９７５５４号公報

【特許文献3】特開２００３－１６２７８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の技術では、水深（水位）を測定はするものの、津波の速度を測定することができず、洪水領域を予測するための情報としては不足しており、当該予測の精度が高くないという問題がある。また、海の水位等を測定するための高価なセンサを海に大量に配置する場合、コストが増大するという問題がある。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高価なセンサを用いずに津波の速度を精度よく算出することができる洪水監視装置、洪水監視システムおよび洪水監視方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、海面に浮かぶブイと、前記ブイと接続線により接続され、前記接続線の繰り出しおよび引き戻しが可能な、海底または海底近傍に固定された繰り出し機構と、を有するブイ型センサのうち、津波が発生した場合の海面上の前記ブイを撮像する撮像装置によって撮像された撮像画像を取得する取得部と、前記撮像画像から、前記ブイのうち水面上に現れた部分の該水面からの高さである頂点高さを導出し、前記頂点高さに基づいて前記ブイに作用する浮力を算出し、該ブイに作用する重力、前記浮力、および前記ブイと前記接続線との接続点での張力のつり合いの関係に基づいて、前記張力を算出し、該張力から前記接続線の長さを、前記ブイが浮かんでいる位置からの水深として時系列に算出し、時系列の前記水深から前記津波の速度を算出する第１の算出部と、を備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、高価なセンサを用いずに津波の速度を精度よく算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態に係る洪水監視システムの全体構成を説明する図である。

【図2】図２は、ブイに作用する力を説明する図である。

【図3】図３は、津波の振動数、波長および津波の速度を説明する図である。

【図4】図４は、実施形態に係る予測管理サーバのハードウェア構成の一例を示す図である。

【図5】図５は、実施形態に係る情報端末のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図6】図６は、実施形態に係る予測管理サーバの機能ブロックの構成の一例を示す図である。

【図7】図７は、実施形態に係る予測管理サーバの水深の算出処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図8】図８は、実施形態に係る情報端末において地図情報に避難経路が表示された状態の一例を示す図である。

【図9】図９は、実施形態に係る情報端末において地図情報に予測浸水領域および避難のための迂回経路が表示された状態の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、図面を参照しながら、本発明に係る洪水監視装置、洪水監視システムおよび洪水監視方法の実施形態を詳細に説明する。また、以下の実施形態によって本発明が限定されるものではなく、以下の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、およびいわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下の実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換、変更および組み合わせを行うことができる。

【0011】

なお、コンピュータソフトウェアとは、コンピュータの動作に関するプログラム、その他コンピュータによる処理の用に供する情報であってプログラムに準ずるものをいう（以下、コンピュータソフトウェアは、ソフトウェアという）。アプリケーションソフトとは、ソフトウェアの分類のうち、特定の作業を行うために使用されるソフトウェアの総称である。一方、オペレーティングシステム（ＯＳ）とは、コンピュータを制御し、アプリケーションソフト等がコンピュータ資源を利用可能にするためのソフトウェアのことである。オペレーティングシステムは、入出力の制御、メモリやハードディスク等のハードウェアの管理、プロセスの管理といった、コンピュータの基本的な管理・制御を行っている。アプリケーションソフトウェアは、オペレーティングシステムが提供する機能を利用して動作する。プログラムとは、コンピュータに対する指令であって、一の結果を得ることができるように組み合わせたものをいう。また、プログラムに準ずるものとは、コンピュータに対する直接の指令ではないためプログラムとは呼べないが、コンピュータの処理を規定するという点でプログラムに類似する性質を有するものをいう。例えば、データ構造（データ要素間の相互関係で表される、データの有する論理的構造）がプログラムに準ずるものに該当する。

【0012】

（洪水監視システムの全体構成）
図１は、実施形態に係る洪水監視システムの全体構成を説明する図である。図１を参照しながら、本実施形態に係る洪水監視システム１の全体構成について説明する。

【0013】

図１に示す洪水監視システム１は、海等の水深および津波の速度を算出して、洪水が発生した場合に、洪水による浸水領域を予測するシステムである。なお、本実施形態では、洪水監視システム１は、海における水深および津波の速度を算出し、洪水が発生した場合における浸水領域を予測する動作について説明する。図１に示すように、洪水監視システム１は、予測管理サーバ１０（洪水監視装置）と、河川および海等に複数設置されたブイ型センサ２０と、監視カメラ３０と、を含む。

【0014】

予測管理サーバ１０は、監視カメラ３０により撮像されたブイ型センサ２０に対する撮像画像に基づいて、海の水深および津波の速度を算出し、洪水が発生した場合に、洪水による浸水領域を予測するサーバ装置である。

【0015】

ブイ型センサ２０は、海に複数設置され、監視カメラ３０により撮像されることにより、予測管理サーバ１０による海の水深および津波の速度の算出に寄与するセンサ機構である。ブイ型センサ２０は、図１に示すように、ブイ２１と、ワイヤ繰り出し機構２２と、ワイヤ２３（接続線）と、を含む。

【0016】

ブイ２１は、ワイヤ２３を介して海底等に設置されたワイヤ繰り出し機構２２に接続され、海面に浮かべられた浮標である。ブイ２１の表面には、図１に示すように、ブイ２１の傾き等を導出するための文字、図形または記号等のマーク２１ａが付されている。

【0017】

ワイヤ繰り出し機構２２は、ワイヤ２３を巻き付けたゼンマイバネを内蔵するリールを備え、当該リールから引き出されたワイヤ２３を介してブイ２１と接続し、ブイ２１の水面上での移動によってブイ２１から受ける力に応じて、ワイヤ２３がリールから繰り出され、この結果ゼンマイバネによって発生するワイヤ２３を引き戻す力を利用して、ワイヤ２３に張力を発生させるための機構である。ワイヤ繰り出し機構２２は、例えば、海底、または海底に近い橋梁等に固定設置される。

【0018】

ワイヤ２３は、ブイ２１とワイヤ繰り出し機構２２とを接続し、ワイヤ繰り出し機構２２により発生する張力をブイ２１に伝える接続線である。例えば、ワイヤ２３のいずれかの部分にコイルバネ等の弾性体が接続されており、当該弾性体のばね定数と、ワイヤ繰り出し機構２２によって発生する張力に応じて、当該弾性体が所定の長さだけ伸びるものとする。したがって、ワイヤ２３の長さ（ワイヤ長）と、当該ワイヤ２３に発生する張力（ワイヤ繰り出し機構２２により発生する張力とワイヤ２３のいずれかの部分に接続された弾性体による張力の合成力）とは所定の関係式によって関係付けられ、一方が求まれば、他方も導き出すことができる。なお、ワイヤ２３の長さ（ワイヤ長）と、当該ワイヤ２３に発生する張力の関係を、あらかじめ実験的に取得しておいてもよい。原則としては、ワイヤ２３の長さ（ワイヤ長）が長くなるほど、張力が大きくなる。なお、ワイヤ２３は、金属製に限定されるものではなく、例えば樹脂製のワイヤであってもよい。

【0019】

監視カメラ３０は、海面に浮遊する複数のブイ２１を撮像する撮像装置である。監視カメラ３０は、撮像した撮像画像を、情報端末４０に対して無線送信する。無線通信するための規格としては、３Ｇ、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、４Ｇ、５Ｇ、またはＷｉ－Ｆｉ（登録商標）（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）等が挙げられる。

【0020】

情報端末４０は、予測管理サーバ１０により予測された予測浸水領域等の情報を受信して地図情報上に表示させるアプリケーション（以下、単にアプリと称する場合がある）がインストールされたスマホ、タブレット端末またはＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の情報処理装置である。なお、情報端末４０にインストールされたアプリは、ネイティブアプリまたはＷｅｂアプリのいずれであってもよい。

【0021】

（ブイに作用する力等について）
図２は、ブイに作用する力を説明する図である。図２を参照しながら、ブイ２１に作用する力等について説明する。

【0022】

まず、ブイ２１に作用する力について説明する。ブイ２１は、既知の質量を有するため、重心（図２のハッチング付きの×印）に、鉛直下向きの重力Ｇが作用すると考えることができる。上述のように、ブイ２１の質量は既知であるため、重力Ｇの値も既知の定数である。なお、ブイ２１の重心と中心（図２の塗り潰しの×印）とがずれているのは、ブイ２１の搖動を抑制するために、ブイ２１とワイヤ２３とを接続する支点２１ｃ（接続点）寄りにおもり２１ｂが内蔵されているためである。

【0023】

また、ブイ２１は、水面上を浮かぶ浮標であるため、ブイ２１の体積のうち水面下に沈んだ体積部分（水没体積）があり、当該体積部分の水圧差に伴う鉛直上向きの浮力Ｕが作用する。具体的には、浮力Ｕは、水没体積と水の密度と重力加速度との積で算出される。図１では、当該浮力Ｕが、ブイ２１の中心に作用する力として図示している。ここで、ブイ２１のうち水面上に現れた部分の水面からの高さを頂点高さΔｈとする。

【0024】

また、ブイ２１は海に浮かぶ浮標であるため、近似的に水平方向の水流はないものと考え、当該水流による力は無視できるものとする。したがって、ブイ２１に作用する水平面方向の力は、無視できるものとし、ブイ２１は海面において水平面方向の変位はないものとする。

【0025】

また、ブイ２１は、上述のように、ワイヤ繰り出し機構２２と、ワイヤ２３で接続されているため、ワイヤ２３から、支点２１ｃにおいてワイヤ長Ｌに応じた当該ワイヤ２３方向の張力Ｔを受ける。

【0026】

次の上述の各変数および定数の関係について説明する。ここで、予測管理サーバ１０の算出対象となる海の深さを水深ｄとし、津波が進行する速度を津波の速度Ｖとする。

【0027】

頂点高さΔｈは、監視カメラ３０により撮像された撮像画像から導出することが可能である。なお、撮像画像から頂点高さΔｈを導出するために、ブイ２１の表面のマーク２１ａの位置を用いるものとしてもよい。例えば、ブイ２１が球形状で、体積が既知である場合には、頂点高さΔｈが導出されることによって、ブイ２１の水没体積が算出される。そして、上述のように、水没体積と水の密度と重力加速度との積により浮力Ｕを算出することができる。すなわち、浮力Ｕは、頂点高さΔｈの関数であるため、それを特に明示する場合、Ｕ（Δｈ）と表記するものとする。

【0028】

また、上述のように、ワイヤ２３のワイヤ長Ｌと、当該ワイヤ２３に発生する張力とは所定の関係式によって関係付けられ、一方が求まれば、他方も導き出すことができるため、張力Ｔは、ワイヤ長Ｌの関数であり、それを特に明示する場合、Ｔ（Ｌ）と表記するものとする。

【0029】

また、ブイ２１に作用する鉛直方向の力は、下記の式（１）で表されるつり合いの式で関係付けられる。

【0030】

Ｕ（Δｈ）＝Ｇ＋Ｔ（Ｌ） ・・・（１）

【0031】

すなわち、浮力Ｕは、重力Ｇと、張力Ｔとの合力と等しい。また、上述のように、ブイ２１の水平面方向の変位はないため、ワイヤ２３の方向は鉛直方向と一致するため、ブイ２１の大きさが水深ｄに比べて十分小さく無視できる場合には、ワイヤ長Ｌが水深ｄと一致、すなわちＬ＝ｄとなる。したがって、上述の式（１）において、浮力Ｕが算出されれば、Ｔ（Ｌ）が算出され、その逆関数であるワイヤ長Ｌ、すなわち水深ｄが算出される。

【0032】

（津波の振動数、波長および津波の速度について）
図３は、津波の振動数、波長および津波の速度を説明する図である。図３を参照しながら、ブイ２１の挙動により津波の振動数、波長および津波の速度の算出方法について説明する。

【0033】

上述のように、予測管理サーバ１０は、撮像画像からブイ２１の頂点高さΔｈを導出すれば、ブイ２１が浮かんでいる位置の水深ｄを算出することができる。そして、予測管理サーバ１０は、津波の発生時等に上下に移動（上下振動）するブイ２１対して、撮像画像から頂点高さΔｈを導出することによって、時系列の水深ｄの値を得ることができる。予測管理サーバ１０は、この水深ｄの推移から、ブイ２１の上下振動の振動数ｆを算出できる。

【0034】

また、予測管理サーバ１０は、撮像画像から導出された複数のブイ２１の上下振動の動きから津波の波長λを導出する。例えば、予測管理サーバ１０は、撮像画像から水深ｄの推移から把握される上下振動が同期する２つのブイ２１を特定し、当該２つのブイ２１の距離を導出することによって、津波の波長λを導出することができる。

【0035】

そして、予測管理サーバ１０は、算出した振動数ｆと、津波の波長λとの積により、津波の速度Ｖを算出する。

【0036】

また、予測管理サーバ１０は、特定のブイ２１について算出した水深ｄについての、最高値（津波の山部）と、最低値（津波の谷部）との差により、津波の波高Ｈを算出でき、当該波高Ｈにより波の水量を算出することができる。そして、予測管理サーバ１０は、津波の速度Ｖ、および波の水量に基づいて、波打ち際から広がっていく津波による浸水領域を予測することができる。

【0037】

（予測管理サーバのハードウェア構成）
図４は、実施形態に係る予測管理サーバのハードウェア構成の一例を示す図である。図４を参照しながら、本実施形態に係る予測管理サーバ１０のハードウェア構成について説明する。

【0038】

図４に示すように、予測管理サーバ１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５０１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５０２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５０３と、補助記憶装置５０５と、ネットワークＩ／Ｆ５０８と、ディスプレイ５０９と、キーボード５１１と、マウス５１２と、を備えている。

【0039】

ＣＰＵ５０１は、予測管理サーバ１０全体の動作を制御する演算装置である。ＲＯＭ５０２は、予測管理サーバ１０用のプログラムを記憶している不揮発性記憶装置である。ＲＡＭ５０３は、ＣＰＵ５０１のワークエリアとして使用される揮発性記憶装置である。

【0040】

補助記憶装置５０５は、各種データおよびプログラム等を記憶するＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）またはＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置である。

【0041】

ネットワークＩ／Ｆ５０８は、監視カメラ３０および情報端末４０との間でデータを無線通信するためのインターフェースである。無線通信するための規格としては、３Ｇ、ＬＴＥ、４Ｇ、５Ｇ、またはＷｉ－Ｆｉ（登録商標）等が挙げられる。

【0042】

ディスプレイ５０９は、カーソル、メニュー、ウィンドウ、文字または画像等の各種情報を表示する液晶または有機ＥＬ等によって構成された表示装置である。

【0043】

キーボード５１１は、文字、数字、各種指示の選択、およびカーソルの移動等を行う入力装置である。マウス５１２は、各種指示の選択および実行、処理対象の選択、ならびにカーソルの移動等を行うための入力装置である。

【0044】

上述のＣＰＵ５０１、ＲＯＭ５０２、ＲＡＭ５０３、補助記憶装置５０５、ネットワークＩ／Ｆ５０８、ディスプレイ５０９、キーボード５１１およびマウス５１２は、アドレスバスおよびデータバス等のバスライン５１０によって互いに通信可能に接続されている。

【0045】

なお、図４に示した予測管理サーバ１０のハードウェア構成は一例を示すものであり、図４に示した構成要素を全て含む必要はなく、または、その他の構成要素を含むものとしてもよい。

【0046】

（情報端末のハードウェア構成）
図５は、実施形態に係る情報端末のハードウェア構成の一例を示す図である。図５を参照しながら、本実施形態に係る情報端末４０のハードウェア構成について説明する。

【0047】

図５に示すように、情報端末４０は、ＣＰＵ４０１と、ＲＯＭ４０２と、ＲＡＭ４０３と、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）４０４と、撮像部４０５と、撮像Ｉ／Ｆ４０６と、加速度・方位センサ４０７と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信部４０８と、を備えている。

【0048】

ＣＰＵ４０１は、情報端末４０全体の動作を制御する演算装置である。ＲＯＭ４０２は、ＩＰＬ（Ｉｎｉｔｉａｌ Ｐｒｏｇｒａｍ Ｌｏａｄｅｒ）等のＣＰＵ４０１の駆動に用いられるプログラムを記憶する不揮発性記憶装置である。ＲＡＭ４０３は、ＣＰＵ４０１のワークエリアとして使用される揮発性記憶装置である。ＥＥＰＲＯＭ４０４は、プログラム等および各種データを記憶する不揮発性記憶装置である。

【0049】

撮像部４０５は、ＣＰＵ４０１による制御に従って、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ－Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）またはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等のイメージセンサにより被写体を撮像して画像データを得る内蔵型の撮像装置である。撮像Ｉ／Ｆ４０６は、撮像部４０５の駆動を制御するためのインターフェースである。

【0050】

加速度・方位センサ４０７は、地磁気を検知する電子磁気コンパス、ジャイロコンパス、加速度センサ等の各種センサである。

【0051】

ＧＰＳ受信部４０８は、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信する受信装置である。なお、ＧＰＳに限定されず、その他のＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）を採用するものとしてもよい。

【0052】

また、図５に示すように、情報端末４０は、さらに、遠距離通信回路４１０と、アンテナ４１０ａと、近距離通信回路４１１と、アンテナ４１１ａと、マイク４１２と、スピーカ４１３と、音入出力Ｉ／Ｆ４１４と、ディスプレイ４１５と、外部機器接続Ｉ／Ｆ４１６と、バイブレータ４１７と、タッチパネル４１８と、を備えている。

【0053】

遠距離通信回路４１０は、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）等の規格により、アンテナ４１０ａを介して他の機器と無線通信をする通信回路である。

【0054】

近距離通信回路４１１は、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の規格により、アンテナ４１１ａを介して他の機器と近距離の無線通信をする通信回路である。

【0055】

マイク４１２は、音を電気信号に変える内蔵型の集音装置である。スピーカ４１３は、電気信号を物理振動に変えて音楽または音声等の音を出力する内蔵型の音響装置である。音入出力Ｉ／Ｆ４１４は、ＣＰＵ４０１による制御に従って、マイク４１２およびスピーカ４１３との間で音信号の入出力を処理するインターフェースである。

【0056】

ディスプレイ４１５は、被写体の画像、各種アイコン等を表示する液晶ディスプレイまたは有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等の表示装置である。外部機器接続Ｉ／Ｆ４１６は、各種の外部機器を接続するためのＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）等の規格のインターフェースである。

【0057】

バイブレータ４１７は、ＣＰＵ４０１による制御に従って、物理的な振動を発生させる装置である。

【0058】

タッチパネル４１８は、利用者がディスプレイ４１５をタッチ操作することにより、情報端末４０の各種機能を発揮させるための入力装置である。

【0059】

上述のＣＰＵ４０１、ＲＯＭ４０２、ＲＡＭ４０３、ＥＥＰＲＯＭ４０４、撮像Ｉ／Ｆ４０６、加速度・方位センサ４０７、ＧＰＳ受信部４０８、遠距離通信回路４１０、近距離通信回路４１１、音入出力Ｉ／Ｆ４１４、ディスプレイ４１５、外部機器接続Ｉ／Ｆ４１６、バイブレータ４１７およびタッチパネル４１８は、アドレスバスおよびデータバス等のバスライン４０９によって互いに通信可能に接続されている。

【0060】

なお、図５に示した情報端末４０のハードウェア構成は一例であり、すべての構成機器を備えている必要はなく、また、他の構成機器を備えているものとしてもよい。

【0061】

（予測管理サーバの機能ブロックの構成および動作）
図６は、実施形態に係る予測管理サーバの機能ブロックの構成の一例を示す図である。図６を参照しながら、本実施形態に係る予測管理サーバ１０の機能ブロックの構成および動作について説明する。

【0062】

図６に示すように、予測管理サーバ１０は、取得部１０１と、第１の算出部１０２と、予測部１０３と、第２の算出部１０４と、表示制御部１０５と、を有する。

【0063】

取得部１０１は、監視カメラ３０により撮像された複数のブイ型センサ２０のブイ２１に対する撮像画像を、ネットワークＩ／Ｆ５０８を介して取得する機能部である。

【0064】

第１の算出部１０２は、取得部１０１により取得された撮像画像に基づいて、海の水深ｄ、津波の速度Ｖ、波高Ｈおよび波の水量を算出する機能部である。これらの算出方法の詳細については、図７で後述する。

【0065】

予測部１０３は、津波による洪水が生じた場合に、波打ち際から広がっていく浸水領域を、予め用意されている地図情報、ならびに第１の算出部１０２により算出した津波の速度Ｖ、および波の水量に基づいて時系列に予測する機能部である。この場合、地図情報は、例えば、土地の高さ等の地形情報、道路情報、ならびに建物の大きさおよび位置の情報等を含む。

【0066】

第２の算出部１０４は、予測部１０３により予測された浸水領域（予測浸水領域）に基づいて、当該浸水領域を迂回する避難経路および当該避難経路を通った場合の避難時間を算出する機能部である。例えば、第２の算出部１０４は、情報端末４０のユーザの自宅から所定の避難所までの避難経路として、最短、かつ予測浸水領域を迂回する経路を算出する。

【0067】

表示制御部１０５は、ネットワークＩ／Ｆ５０８を介して、例えばＷｅｂアプリが実行されている情報端末４０の表示動作を制御する機能部である。表示制御部１０５は、例えば、情報端末４０のディスプレイ４１５に表示された地図情報に対して、予測部１０３により予測された予測浸水領域を重畳して表示させ、かつ、第２の算出部１０４により算出された避難経路および避難時間を重畳して表示させる。

【0068】

上述の取得部１０１、第１の算出部１０２、予測部１０３、第２の算出部１０４および表示制御部１０５は、図４に示したＣＰＵ５０１によりプログラムが実行されることによって実現される。なお、これらの機能部のうち少なくともその一部が、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）またはＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のハードウェア回路によって実現されてもよい。

【0069】

なお、図６に示す予測管理サーバ１０の各機能部は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図６に示す予測管理サーバ１０で独立した機能部として図示した複数の機能部を、１つの機能部として構成してもよい。一方、図６に示す予測管理サーバ１０で１つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。

【0070】

（予測管理サーバの水深の算出処理の流れ）
図７は、実施形態に係る予測管理サーバの水深の算出処理の流れの一例を示すフローチャートである。図７を参照しながら、本実施形態に係る予測管理サーバ１０による水深の算出処理の流れについて説明する。

【0071】

＜ステップＳ１１＞
予測管理サーバ１０の取得部１０１は、監視カメラ３０により撮像された複数のブイ型センサ２０のブイ２１に対する撮像画像を、ネットワークＩ／Ｆ５０８を介して取得する。予測管理サーバ１０の第１の算出部１０２は、取得部１０１により取得された撮像画像から、ブイ型センサ２０のブイ２１の頂点高さΔｈを導出する。なお、第１の算出部１０２は、撮像画像から頂点高さΔｈを導出するために、ブイ２１の表面のマーク２１ａの位置を用いるものとしてもよい。そして、ステップＳ１２へ移行する。

【0072】

＜ステップＳ１２＞
そして、第１の算出部１０２は、頂点高さΔｈからブイ２１の水没体積を算出し、水没体積と水の密度と重力加速度との積により浮力Ｕを算出する。そして、ステップＳ１３へ移行する。

【0073】

＜ステップＳ１３＞
そして、第１の算出部１０２は、重力Ｇおよび頂点高さΔｈから決定される浮力Ｕ、ならびに上述の式（１）に基づいて、ブイ２１がワイヤ２３から支点２１ｃで受ける張力Ｔを算出する。そして、ステップＳ１４へ移行する。

【0074】

＜ステップＳ１４＞
そして、第１の算出部１０２は、張力Ｔの逆関数であるワイヤ長Ｌを、水深ｄとして算出する。

【0075】

以上のステップＳ１１～Ｓ１４の流れで予測管理サーバ１０による水深の算出処理が実行される。

【0076】

さらに、予測管理サーバ１０は、以下のように、津波の速度Ｖ、波高Ｈおよび波の水量を算出する。

【0077】

第１の算出部１０２は、算出した水深ｄの時系列の値によって、ブイ２１の上下振動の振動数ｆを算出する。また、第１の算出部１０２は、撮像画像から導出された複数のブイ２１の上下振動の動きから津波の波長λを導出する。例えば、予測管理サーバ１０は、撮像画像から水深ｄの推移から把握される上下振動が同期する２つのブイ２１を特定し、当該２つのブイ２１の距離を導出することによって、津波の波長λを導出することができる。

【0078】

そして、第１の算出部１０２は、算出した振動数ｆと、津波の波長λとの積により、津波の速度Ｖを算出する。

【0079】

また、第１の算出部１０２は、特定のブイ２１について算出した水深ｄについての、最高値（津波の山部）と、最低値（津波の谷部）との差により、津波の波高Ｈを算出でき、当該波高Ｈにより波の水量を算出する。

【0080】

（情報端末における予測浸水領域、ならびに避難経路および避難時間の表示動作）
図８は、実施形態に係る情報端末において地図情報に避難経路が表示された状態の一例を示す図である。図９は、実施形態に係る情報端末において地図情報に予測浸水領域および避難のための迂回経路が表示された状態の一例を示す図である。図８および図９を参照しながら、情報端末４０での地図情報に予測浸水領域、ならびに避難経路および避難時間の表示動作について説明する。

【0081】

図８に示す例では、津波が発生していない場合において、表示制御部１０５によって、情報端末４０のディスプレイ４１５に、第２の算出部１０４により算出された避難経路および避難時間を地図情報に重畳して表示された状態が示されている。具体的には、図８では、情報端末４０のディスプレイ４１５において、情報端末４０のユーザの自宅から避難所までの避難経路ＬＴ１および避難時間が、地図情報に重畳して表示されている。

【0082】

次に、図９に示す例では、津波が発生した場合において、表示制御部１０５によって、情報端末４０のディスプレイ４１５に、予測部１０３により予測された特定の時刻の予測浸水領域ＦＡ、ならびに、第２の算出部１０４により算出された当該予測浸水領域ＦＡを迂回する避難経路ＬＴ２および避難時間が、地図情報に重畳して表示されている。

【0083】

なお、現時刻からの何分後の予測浸水領域ＦＡであるのかは、情報端末４０において選択操作できるものとしてもよい。この場合、選択された時間の経過後の予測浸水領域が、改めて予測部１０３により予測され、第２の算出部１０４により当該予測浸水領域を迂回する避難経路および避難時間が算出されるものとすればよい。

【0084】

以上のように、本実施形態に係る予測管理サーバ１０では、取得部１０１は、海面に浮かぶブイ２１と、ブイ２１とワイヤ２３により接続され、ワイヤ２３の繰り出しおよび引き戻しが可能な、海底または海底近傍に固定されたワイヤ繰り出し機構２２と、を有するブイ型センサ２０のうち、津波が発生した場合の海面上のブイ２１を撮像する監視カメラ３０によって撮像された撮像画像を取得し、第１の算出部１０２は、撮像画像から、ブイ２１のうち水面上に現れた部分の該水面からの高さである頂点高さΔｈを導出し、頂点高さΔｈに基づいてブイ２１に作用する浮力Ｕを算出し、ブイ２１に作用する重力Ｇ、浮力Ｕ、およびブイ２１とワイヤ２３との支点２１ｃでの張力Ｔのつり合いの式（１）に基づいて、張力Ｔを算出し、張力Ｔからワイヤ長Ｌを、ブイ２１が浮かんでいる位置からの水深ｄとして時系列に算出し、時系列の水深ｄから津波の速度Ｖを算出するものとしている。これによって、ブイ２１について何らかの信号または情報を送受信するための電力が不要であるため、高価なセンサを用いずに津波の速度Ｖを精度よく算出することができる。

【0085】

また、本実施形態に係る予測管理サーバ１０では、第１の算出部１０２は、時系列の水深ｄの値から、津波の波高Ｈを算出し、波高Ｈから波の水量を算出し、予測部１０３は、所定の地図情報、および、第１の算出部１０２により算出された津波の速度Ｖおよび波の水量に基づいて、津波による浸水領域を時系列に予測し、第２の算出部１０４は、予測部１０３により予測された浸水領域を迂回する避難経路および避難時間を算出し、表示制御部１０５は、地図情報に対して、予測部１０３により予測された浸水領域、ならびに、第２の算出部１０４により算出された避難経路および避難時間を、重畳して情報端末４０に表示させるものとしている。これによって、情報端末４０のユーザは、予測精度の高い浸水領域を確認することができ、かつ、当該浸水領域を迂回する避難経路および避難時間を確認することができるため、洪水による浸水が発生しても、安全に避難所まで避難することが可能となる。

【0086】

なお、上記で説明した実施形態の各機能は、一又は複数の処理回路によって実現することが可能である。ここで、「処理回路」とは、電子回路により実装されるプロセッサのようにソフトウェアによって各機能を実行するようプログラミングされたプロセッサや、上記で説明した各機能を実行するよう設計されたＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や従来の回路モジュール等のデバイスを含むものとする。

【0087】

また、上述の実施形態の予測管理サーバ１０で実行されるプログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供するように構成してもよい。

【0088】

また、上述の実施形態の予測管理サーバ１０で実行されるプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ－Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録してコンピュータ・プログラム・プロダクトとして提供するように構成してもよい。

【0089】

また、上述の実施形態の予測管理サーバ１０で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、上述の実施形態の予測管理サーバ１０で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。

【0090】

また、上述の実施形態の予測管理サーバ１０で実行されるプログラムは、上述した各機能部を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ５０１（プロセッサ）がＲＯＭ５０２または補助記憶装置５０５からプログラムを読み出して実行することにより上述の各機能部がＲＡＭ５０３（主記憶装置）上にロードされ、各機能部がＲＡＭ５０３上に生成されるようになっている。

【符号の説明】

【0091】

１ 洪水監視システム
１０ 予測管理サーバ
２０ ブイ型センサ
２１ ブイ
２１ａ マーク
２１ｂ おもり
２１ｃ 支点
２２ ワイヤ繰り出し機構
２３ ワイヤ
３０ 監視カメラ
４０ 情報端末
１０１ 取得部
１０２ 第１の算出部
１０３ 予測部
１０４ 第２の算出部
１０５ 表示制御部
４０１ ＣＰＵ
４０２ ＲＯＭ
４０３ ＲＡＭ
４０４ ＥＥＰＲＯＭ
４０５ 撮像部
４０６ 撮像Ｉ／Ｆ
４０７ 加速度・方位センサ
４０８ ＧＰＳ受信部
４０９ バスライン
４１０ 遠距離通信回路
４１０ａ アンテナ
４１１ 近距離通信回路
４１１ａ アンテナ
４１２ マイク
４１３ スピーカ
４１４ 音入出力Ｉ／Ｆ
４１５ ディスプレイ
４１６ 外部機器接続Ｉ／Ｆ
４１７ バイブレータ
４１８ タッチパネル
５０１ ＣＰＵ
５０２ ＲＯＭ
５０３ ＲＡＭ
５０５ 補助記憶装置
５０８ ネットワークＩ／Ｆ
５０９ ディスプレイ
５１０ バスライン
５１１ キーボード
５１２ マウス
ｄ 水深
ｆ 振動数
ＦＡ 予測浸水領域
Ｇ 重力
Ｈ 波高
Ｌ ワイヤ長
ＬＴ１、ＬＴ２ 避難経路
Ｔ 張力
Ｕ 浮力
Ｖ 津波の速度
λ 波長
Δｈ 頂点高さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】