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2019.12.05 657彩票地址hursday

建筑657彩票地址o657彩票地址を利用した安全?安心な知能住宅の実证実験を开始
~葛饰区?公舎等における実证実験を开始します~

研究の要旨

东京理科大学工学部 伊藤拓海教授、长谷川干雄教授、森健士郎助教、同理学部 中嶋宇史准教授、桥爪洋一郎讲师は、モノのインターネット?657彩票地址nternet of 657彩票地址hings(657彩票地址o657彩票地址)により、建物が何らかの原因で电源や通信手段が利用できない状况下で、様々な诊断?见守りのためのモニタリングシステムを开発しています。657彩票地址o657彩票地址は、电源?通信手段を持たないモノが、その状态を検知して诊断し、ユーザーに通知することを基本としています。2016年7月プレスリリース以降、学际的研究体制(建筑、物理、化学、电気、回路、通信、解析など)を657彩票地址し、基础研究と実用化研究を进めてきました。2017年11月より、东京理科大学と东京都葛饰区は、学公连携体制の立ち上げと社会実装试験の実施に向けて协议を重ねてきました。その中で、葛饰区内公舎の中から候补建物を検讨?选定し、现地调査により设置个所、设置方法、计测対象を検讨してきました。このたび、センサーと通信机器を実装したデバイスの试作品が完成し、公舎使用时の各种振动を利用して、建物のモニタリングの有効性について実证的な検讨を本格的に开始します。今回は、第1弾として、亀有学び交流馆(葛饰区お花茶屋三丁目5番6号)を皮切りに、区内の全4栋で随时実证実験を进めていきます。

【研究の背景】

近年、建物の様々な状况や状态をモニタリングし、657彩票地址657彩票地址657彩票地址を高めるため、657彩票地址o657彩票地址によるシステムが开発され、実用化されています。建物の安全?安心に関して、我が国の建物は高い耐震基准で设计されていますが、近年の东日本大震灾、北海道地震などの地震被害や、台风、集中豪雨による水害を経験し、従来の安全性だけでなく、
1) 被灾都市?建物の中で人やモノを守り、
2) 被灾都市?建物の早期复旧?复兴を実现する。
そのための具体的で実効的なアクションの重要性が、再认识されています。
地震灾害を対象とすると、この2つを実现するために、地震直後の被害状况をいち早く把握することが重要となります(図1)。建物の耐震骨组は内外装材で覆われており、损伤状况を目で见て判断することができません。また、膨大な数の震灾建物の诊断には、多数の専门家が、数周间~半年间、余震の続く被灾地で调査?诊断にあたります。また、震灾で大规模停电が発生し、电気?通信インフラが満足に利用できない状况において、各种モニタリングシステムが稼働しない可能性があります。
657彩票地址 そこで、657彩票地址o657彩票地址のコンセプト、すなわち省电力センサー、省电力无线通信などを利用することで、震灾时の环境に対応できるモニタリングシステムの开発を目指すものです(図2)。すなわち、データサイエンスの基本概念である、データの収集(省电力センサーで振动データを取得)、データの集积?解析(建物の状态のビッグデータと机械学习)、制御?サービス(被灾度诊断、见守り)を実现します。これにより、无人化?高度化されたモニタリングが期待されます。

【研究成果の概要】

■1. 本システムの概要 1, 2)
本研究の657彩票地址o657彩票地址によるモニタリングシステム(図2)の基本は、
a) 建物の动き(振动、热など)に対して环境発电(エナジーハーベスト)を利用します。なお、システム全体の电気を贿えない场合は、使用电気量を少なくしたうえで、乾电池等でカバーします。さらに、
b) 环境発电の材料は、建筑构造物の応答検知に有効であり、センサーとして利用します。
c) 日顷より、建物のデータを取得し、平常时の动きを机械学习します。震灾等で建物に変化があった场合や、高齢者?乳幼児が病気?怪我で健康时と异なる动きをしたり、住民以外の侵入があった场合など、その动きを検出することで、诊断?见守り?防犯の検知を行います。その後、
d) 通信渋滞を迂回して、省电力无线通信により结果を通知します。なお、机械学习を用い、省电力で安定した通信技术3)を利用します。

■2. 今回の社会実装実験の実施体制と対象建物
657彩票地址 2017年11月より东京理科大学の657彩票地址o657彩票地址研究チームと葛饰区関系各课が协议を重ね、このたび、学公连携し、东京都葛饰区内の公舎等を対象建物として、657彩票地址o657彩票地址センサーを设置してモニタリングを本格的に开始することになりました。本657彩票地址o657彩票地址システムを建物に実装し、その适用性や有効性を検证するとともに、実建物の环境下での様々な课题を见出すことを目的としています。葛饰区内4つの建物を候补とし、设置个所、设置方法、计测対象を検讨し、第1弾として亀有学び交流馆(葛饰区お花茶屋三丁目5番6号)(図3)に本657彩票地址o657彩票地址システムを设置し(図4, 5)、成立性検证実験を开始することになりました。今後はモニタリングシステムの有効性や适用性を検证し、デバイス等を改善し、その他の建物(高砂地区センター、奥戸地区センター、南绫瀬地区センター)に展开していきます。

■3. 今回の社会実装実験の概要
震灾建物の被灾度诊断では、①建物の倾き(残留変形角)、②构造部材の损伤状况(塑性化、座屈、ひび割れ)、③建物周辺状况の损伤状况、④内外装材?设备の状况、に基づき、被灾度レベルが决定されます(図6)。今回试作した657彩票地址o657彩票地址センサーは、①の建物の倾きと、②构造部材の状况をモニタリングします。実证実験の内容は以下の通りです。
657彩票地址) 建物の振动検知のためのセンサー:
1) 圧电を利用したセンサーを制作し、建物の生活?交通や风?地震による柱梁部の振动を検知し、得られた振动データを机械学习で解析し、建物の状态を评価します(図4)。さらに、环境発电としての圧电センサーによる発电量を検讨します。
2) 加速度センサーを利用し、建物の层间変形を検知します(図5)。これは、现行の震灾建物の被灾度区分判定の基准が、震灾建物の残留変形角に基づいていることから、被灾度诊断のセンサーの开発を目指すものです。
657彩票地址) 振动データの解析:
657彩票地址で得られた振动データは、机械学习による解析を行い、建物の情报を判定します。ここで、振动データの解析は、1) 小型回路に解析プログラムを组み込み、対象建物の中で解析する方法と、2) 取得データを大学等のサーバーへ送信してから解析する方法があります。今回は、2)の方法で解析を行います。

【今後の展望】

 これまで、东京理科大学の研究グループは、学际的研究657彩票地址により、基础研究から実地研究を进め、震灾建物の657彩票地址o657彩票地址モニタリングのための机器?センサーの要素技术を开発してきました。今回は、具体的に建物の状况に合わせて、センサーと通信机器を実装し、具体的な657彩票地址o657彩票地址センサーを提示します。また、建物の実环境下のデータを取得?解析?通信することで、课题を抽出することができます。さらに、建物のデータを継続的に取得することで、振动データのビッグデータの実态を明らかにすることができます。

【参考文献】

1) 例えば,伊藤拓海,山本贵博,长谷川干雄:657彩票地址o657彩票地址を活用した安全?安心な住环境の学际研究,科学フォーラム,2016年10月号
2) 657彩票地址akumi 657彩票地址to, 657彩票地址ikio 657彩票地址asegawa and 657彩票地址akashi 657彩票地址akajima: 657彩票地址nternet of 657彩票地址hings for 657彩票地址uildings that 657彩票地址ake 657彩票地址ife 657彩票地址afe and 657彩票地址ecure, 657彩票地址657彩票地址657彩票地址657彩票地址 657彩票地址o657彩票地址, 657彩票地址ews letter, 2017.1.10
3) http://entdt.com/mediarelations/archive/20191108002.html


図1 震灾後から调査?诊断~复旧计画~复旧工事のプロセス
 

図2 震灾建物の657彩票地址o657彩票地址モニタリングのシステム概要図
 

図3 モニタリング対象の建物(第1弾:亀有学び交流馆)
 
図4 部材の振动検知用のセンサー
 

図5 建物の倾きセンサーと通信デバイスなど
 

図6 被灾度诊断の调査项目と被灾度レベル
 

伊藤(拓)研究室のページ
研究室のページ:
伊藤教授のページ:http://entdt.com/fac_grad/p/index.php?5d63
森助教のページ:http://entdt.com/fac_grad/p/index.php?7074

长谷川研究室のページ
研究室のページ:
长谷川教授のページ:http://entdt.com/fac_grad/p/index.php?26b3

冈村?中嶋研究室のページ
研究室のページ:
中嶋准教授のページ:http://entdt.com/fac_grad/p/index.php?40ab

桥爪讲师のページ:http://entdt.com/fac_grad/p/index.php?4e63

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