(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置場所における静電界値を取得する静電界値取得手段と、
設置場所近傍の雷雲の活動度を取得する雷活動度取得手段と、
前記静電界値取得手段により取得した静電界値を閾値としての最小値及び最大値と比較した結果と前記雷活動度取得手段により取得した雷活動度を他の閾値と比較した結果とに基づいて前記設置場所における落雷可能性を予測すると共に、その予測結果に応じて落雷予測警報を生成して出力させる落雷可能性判定手段と、
を備え、
前記落雷可能性判定手段は、
雷が現在発生しておらず今後落雷の可能性がある状況と雷が現在発生している状況との何れかの状況における前記雷活動度を前記落雷可能性の予測に用い、
静電界値・雷活動度判断ステップでは、前記静電界値が前記最小値と前記最大値との間にあり且つ前記雷活動度が前記他の閾値以上であるか否かを判断し、前記静電界値が前記最小値と前記最大値との間にあり且つ前記雷活動度が前記他の閾値以上であると判断される場合には、前記落雷予測警報を直ちに生成して出力させ、
前記静電界値・雷活動度判断ステップにおいて前記静電界値が前記最小値と前記最大値との間にあり且つ前記雷活動度が前記他の閾値以上である、と判断されない場合には、静電界値判断ステップにおいて前記静電界値が前記最大値より大きいか否かを判断し、前記静電界値が前記最大値より大きいと判断される場合には、雷活動度判断ステップにおいて前記雷活動度が前記他の閾値以上であるか否かを判断し、前記雷活動度が前記他の閾値以上であると判断される場合には、前記静電界値が前記最大値を超えている継続時間に相当するカウント値を０にして前記落雷予測警報を直ちに生成して出力させ、前記雷活動度判断ステップにおいて前記雷活動度が前記他の閾値以上であると判断されない場合には、前記継続時間に相当するカウント値をインクリメントしてから継続時間判断ステップにより前記継続時間に相当するカウント値が設定時間を超えたか否かを判断し、前記継続時間に相当するカウント値が前記設定時間を超えたと判断される場合には前記落雷予測警報を生成して出力させ、
前記落雷予測警報を出力させてから所定時間経過したことを確認して前記落雷予測警報を解除することを特徴とする落雷警報装置。
【請求項２】
請求項１に記載した落雷警報装置において、
前記落雷予測警報を音声出力し、または表示出力し、もしくは外部に送信出力する手段、あるいは、ネットワークを介して利用者に電子メールにて配信出力する手段、を更に備えたことを特徴とする落雷警報装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雷雲による静電界値や雷活動度に基づき落雷の可能性を予測して落雷予測警報を生成する落雷警報装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
落雷の予報や警報を行う装置またはシステムは、従来から種々提供されている。
例えば、図３は、特許文献１に記載された落雷予報装置のブロック図である。
この落雷予報装置２０は、変電所等の対象物を含む所定範囲を設定するゾーン設定手段２１と、ゾーン落雷位置標定システム（ＬＬＳ）１０により取得した落雷情報や図示されていない落雷位置標定システム（ＬＰＡＴＳ）により取得した雲間放電情報から雷雲を特定する雷雲特定手段２２と、気象レーダー１１が観測した雨雲情報から雨雲の移動方向を予測する移動方向予測手段２３と、落雷により電圧が基準値より低下した範囲を算出する電圧低下範囲算出手段２４と、対象物に落雷するか否かの境界値を閾値として設定する閾値設定手段２５と、各手段２１〜２５の出力に基づいて利用者３０に落雷可能性を報知する落雷報知手段２６と、を備えている。
【０００３】
また、図４は、特許文献２に記載された落雷警報システムのブロック図である。
この落雷警報システムは、落雷時の電磁波レベルから落雷を検出する落雷検出装置３１と、大地を基準とした静電界強度を検出する静電界検出装置３２と、降水情報、風情報、雷注意報を送信する外部機関３３と、制御装置４０とを備えている。そして、制御装置４０内の制御部４４は、処理部４１〜４３を介して受信した各検出装置３１，３２による検出値と外部機関３３からの送信情報とに基づき、静電界検出装置３２による静電界検出値のレベルを優先させて警告情報を生成し、この警告情報を、警告灯による表示や音声による警告放送、メール配信等の手段によって出力するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２６４９４３号公報（図１等）
【特許文献２】特許第５９６６６３１号公報（図１等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された従来技術において、落雷情報には落雷位置、落雷発生時間、電流値等のデータが含まれ、雨雲情報には雨雲位置、鉛直積算水分量、雲頂温度等のデータが含まれる。また、落雷報知手段２６では、上述した多数のデータを、各データに対応してそれぞれ設定された閾値と比較し、その結果に基づいて落雷可能性を報知している。
このため、落雷報知手段２６における演算量が膨大になり、演算処理装置等のハードウェアやプログラムのコストが増大すると共に、演算時間が長くなるという問題がある。
また、落雷情報や雨雲情報のデータには、落雷可能性の予測に意味のない不要なデータも数多く含まれるため、これらが演算効率や予測精度を低下させる原因となっていた。
加えて、データごとに設定されて逐次更新される多数の閾値の組み合わせが、最適解に収束しない可能性がある。すなわち、個々のデータについて見れば閾値が最適解に設定されていたとしても、データ全体として見ると大域最適解ではなく局所最適解に陥ってしまい、閾値を更新するたびに局所最適解付近を前後するだけで、大域最適解になかなか辿り着けないという問題があった。
更に、特許文献２に記載された従来技術は、落雷が発生したことを必要条件とするものであり、落雷の発生前に落雷可能性を予測して警報を出力することが困難であった。
【０００６】
そこで、本発明の解決課題は、雷雲による静電界値及び雷活動度からなるごく少量のデータを閾値と比較することにより落雷可能性を予測し、その予測結果を落雷予測警報として出力可能にした落雷警報装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、
設置場所における静電界値を取得する静電界値取得手段と、
設置場所近傍の雷雲の活動度を取得する雷活動度取得手段と、
前記静電界値取得手段により取得した静電界値を閾値としての最小値及び最大値と比較した結果と前記雷活動度取得手段により取得した雷活動度を他の閾値と比較した結果とに基づいて前記設置場所における落雷可能性を予測すると共に、その予測結果に応じて落雷予測警報を生成して出力させる落雷可能性判定手段と、
を備え、
前記落雷可能性判定手段は、
雷が現在発生しておらず今後落雷の可能性がある状況と雷が現在発生している状況との何れかの状況における前記雷活動度を前記落雷可能性の予測に用い、
静電界値・雷活動度判断ステップでは、前記静電界値が前記最小値と前記最大値との間にあり且つ前記雷活動度が前記他の閾値以上であるか否かを判断し、前記静電界値が前記最小値と前記最大値との間にあり且つ前記雷活動度が前記他の閾値以上であると判断される場合には、前記落雷予測警報を直ちに生成して出力させ、
前記静電界値・雷活動度判断ステップにおいて前記静電界値が前記最小値と前記最大値との間にあり且つ前記雷活動度が前記他の閾値以上である、と判断されない場合には、静電界値判断ステップにおいて前記静電界値が前記最大値より大きいか否かを判断し、前記静電界値が前記最大値より大きいと判断される場合には、雷活動度判断ステップにおいて前記雷活動度が前記他の閾値以上であるか否かを判断し、前記雷活動度が前記他の閾値以上であると判断される場合には、前記静電界値が前記最大値を超えている継続時間に相当するカウント値を０にして前記落雷予測警報を直ちに生成して出力させ、前記雷活動度判断ステップにおいて前記雷活動度が前記他の閾値以上であると判断されない場合には、前記継続時間に相当するカウント値をインクリメントしてから継続時間判断ステップにより前記継続時間に相当するカウント値が設定時間を超えたか否かを判断し、前記継続時間に相当するカウント値が前記設定時間を超えたと判断される場合には前記落雷予測警報を生成して出力させ、
前記落雷予測警報を出力させてから所定時間経過したことを確認して前記落雷予測警報を解除することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載した落雷警報装置において、前記落雷予測警報を音声出力し、または表示出力し、もしくは外部に送信出力する手段、あるいは、ネットワークを介して利用者に電子メールにて配信出力する手段、を更に備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、装置の設置場所における静電界値と周辺の雷活動度とを所定の閾値と比較することにより近い将来の落雷可能性を予測し、これを落雷予測警報として出力することができる。
ここで、閾値と比較されるデータは静電界値と雷活動度だけであるから、閾値との比較判定処理に必要なデータ量や演算負荷、演算時間も少なくて済み、落雷可能性判定手段等に用いる演算処理装置や記憶装置に安価な素子を使用可能として装置全体の低コスト化に寄与することができる。
また、閾値の数も少なく、これらの組み合わせを考慮する必要も特にないため、特許文献１のように大域最適解に到達するまでに多くの時間がかかる等の問題もなく、演算効率や予測精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態の落雷警報装置を含む落雷警報システムのブロック図である。
【図２】図１の落雷警報システムの動作を示すフローチャートである。
【図３】特許文献１に記載された落雷予報装置のブロック図である。
【図４】特許文献２に記載された落雷警報システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態の落雷警報装置１を含む落雷警報システムのブロック図である。
落雷警報装置１は、装置の設置場所における落雷の可能性を予測して落雷予測警報を生成する機能を有し、静電界値取得手段１Ａ、雷活動度取得手段１Ｂ、落雷可能性判定手段１Ｄ、警報送信手段１Ｃ、及び警報出力手段１Ｅを備えている。また、落雷警報装置１の外部には、静電界計２と、インターネット等からなるネットワーク３とが設けられている。
落雷警報装置１を構成する上記の各手段１Ａ〜１Ｅは、ＣＰＵやディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）等の演算処理装置、入出力装置、記憶装置を含むハードウェアと、これらのハードウェアが実行するソフトウェアを機能ブロックとして示したものである。
【００１４】
図１における静電界計２は、例えば、ビルや送電鉄塔、風力発電用の鉄塔など、各種の建造物の高所や近傍に設置され、接近する雷雲による大地を基準とした静電界値を測定する。
また、ネットワーク３は、落雷警報装置１との間で、アプリケーションプログラミングインターフェース（ＡＰＩ）を介して接続されている。ここで、ＡＰＩとしては、例えばＧｏｏｇｌｅ（登録商標）等のＷｅｂ ＡＰＩを利用することができる。
【００１５】
上記のネットワーク３は、例えば、気象庁の気象予報システムであるナウキャスト（登録商標）による雷ナウキャストデータ（１ｋｍ格子による１０分ごとの雷活動度に関するテキストデータや画像データ）や降水ナウキャストデータを落雷警報装置１に提供するＷｅｂサーバと、上記雷ナウキャストデータデータ及び静電界値に基づいて生成した落雷予測警報を予め登録された利用者に配信するためのメールサーバ（何れも図示せず）と、を備えている。
なお、雷活動度に関するデータは、ネットワーク３経由でなく手入力により落雷警報装置１に入力しても良いし、ＣＳＶ（Comma Separated Value）ファイルを外部から入力し、あるいは、ＲＰＡ（Robotics Process Automation）を用いて外部から自動的に入力しても良い。
【００１６】
静電界値取得手段１Ａは、設置場所における大地を基準として静電界計２が測定した静電界値（その値をＥＦＭとする）を所定の形式及びレベルの信号に変換し、落雷可能性判定手段１Ｄに送る。
雷活動度取得手段１Ｂは、外部から提供されるナウキャストデータ等から雷活動度Ａを抽出し、これを所定の形式及びレベルの信号に変換して落雷可能性判定手段１Ｄに送る。ここで、雷活動度Ａは、表１に示すごとく、現在または近い将来の雷の状況を解析して簡略または詳細に解説した情報を、例えば４段階（Ａ＝１〜４）に区分して表示した値である。
【表１】
0006937874.tif 000002
【００１７】
落雷可能性判定手段１Ｄは、後に詳述するが、静電界値ＥＦＭを第１の閾値としての最小値Ｅｍｉｎ及び第２の閾値としての最大値Ｅｍａｘ（言うまでもなくＥｍｉｎ＜Ｅｍａｘ）と比較すると共に雷活動度Ａを所定の閾値と比較し、これらの比較結果に基づいて、設置場所における落雷可能性を予測してその結果に応じて落雷予測警報を生成する。
【００１８】
警報送信手段１Ｃは、落雷可能性判定手段１Ｄが生成した落雷予測警報をネットワーク３に向けて送信し、予め登録された利用者に電子メール等により配信する。
警報出力手段１Ｅは、落雷可能性判定手段１Ｄが生成した警報をスピーカにより音声出力し、またはディスプレイにより表示出力する。あるいは、上記警報の出力信号を遠方の表示装置に送信して所定のパターンや色によって点滅（点灯）表示させたり、携帯電話やタブレット端末を振動させる等の手段により報知しても良い。
【００１９】
次に、この実施形態の動作を、図２のフローチャートに従って説明する。
まず、始めに落雷可能性判定手段１Ｄは、警報解除カウント値Ｔｏｆｆが０になっているか否かを判断する（ステップＳ１）。この警報解除カウント値Ｔｏｆｆは、既に発生した警報を解除するべき時間相当の所定値ＴＭ（後述する）に達したことを確認するための値である。また、警報の内容は、本システムの設置場所に雷雲が接近していて近い将来に落雷の可能性があること、または、既に落雷が発生していることを知らせるものである。
Ｔｏｆｆが０であれば（Ｓ１ Ｙｅｓ）警報を解除し（Ｓ２）、Ｔｏｆｆが０でなければ（Ｓ１ Ｎｏ）ステップＳ３に移行する。
【００２０】
次に、雷活動度取得手段１Ｂが雷活動度Ａを取得し（ステップＳ３）、静電界値取得手段１Ａが静電界値ＥＦＭを取得する（ステップＳ４）。
その後、落雷可能性判定手段１Ｄは、静電界値ＥＦＭが最小値Ｅｍｉｎ以上であって最大値Ｅｍａｘ以下であり、かつ、雷活動度Ａが予め設定された閾値Ａｒｅｆ以上であるか否かを判断する（ステップＳ５）。なお、閾値Ａｒｅｆは、雷活動度Ａに対応させて１〜４の何れかの整数値に設定されており、この閾値Ａｒｅｆの選び方によって警報出力の感度を調整することが可能である。
【００２１】
ＥＦＭがＥｍｉｎ以上であってＥｍａｘ以下であり、かつ、ＡがＡｒｅｆ以上である場合（Ｓ５ Ｙｅｓ）、落雷可能性判定手段１Ｄは、「本システムの設置場所に雷雲が接近していて近い将来に落雷の可能性がある」と判断し、これを落雷予測警報の内容として生成すると共に、警報出力手段１Ｅにより出力させ、警報送信手段１Ｃ及びネットワーク３を介してメール配信させる（ステップＳ６）。
次いで、警報解除カウント値Ｔｏｆｆを所定値ＴＭにセットする（ステップＳ７）。前述したように、警報解除カウント値Ｔｏｆｆは、発生した警報を解除するまでの時間（警報の継続時間）に相当し、警報出力後に所定値ＴＭから０になるまで逐次、デクリメントされるようになっている。
【００２２】
また、ステップＳ５の判断が否定される場合（Ｓ５ Ｎｏ）、ＥＦＭがＥｍａｘより大きいか否かを判断する（ステップＳ８）。ＥＦＭがＥｍａｘより大きい場合（Ｓ８ Ｙｅｓ）は、例えば、ゲリラ豪雨のように大きな電荷量を持つ雷雲が急激に発生したケースであり、次のステップＳ９に移行する。なお、ＥＦＭがＥｍａｘより大きくない場合（Ｓ８ Ｎｏ）、例えば晴天時の如く落雷の可能性がない場合には、警報解除カウント値Ｔｏｆｆをデクリメント（−１）してから（ステップＳ１２）、ステップＳ１に戻る。
【００２３】
ステップＳ９では、雷活動度Ａが閾値Ａｒｅｆ以上であるか否かを判断する。
ＡがＡｒｅｆ以上である場合（Ｓ９ Ｙｅｓ）は、前述した如く大きな電荷量を持つ雷雲が急激に発生したケースと想定されるので、Ｅｍａｘを超えるＥＦＭの継続時間に相当するカウント値Ｔｃｏｎｔを０にし（ステップＳ１０）、その後、ステップＳ６により警報出力及びメール配信を行う。
なお、この時点ではＥＦＭがＥｍａｘより大きくなっているので（Ｓ８においてＹｅｓ側に分岐しているので）、既に落雷が発生している場合もあるが、前記ステップＳ５でＹｅｓ側に分岐した時の「本システムの設置場所に雷雲が接近していて近い将来に落雷の可能性がある」場合に準じて、警報出力等を行う。
【００２４】
更に、ステップＳ９においてＡがＡｒｅｆより小さい場合（Ｓ９ Ｎｏ）には、前記カウント値Ｔｃｏｎｔをインクリメント（＋１）してから（ステップＳ１１）、ステップＳ１３に移行する。
ステップＳ１３では、カウント値Ｔｃｏｎｔを設定時間ＴＮと比較し、Ｔｃｏｎｔ＞ＴＮであれば（Ｓ１３ Ｙｅｓ）、ＥＦＭがＥｍａｘより大きい状態が設定時間ＴＮを超えて継続しているため、ステップＳ６により警報出力及びメール配信を行う。この場合も、既に落雷が発生している可能性があるが、前記ステップＳ５でＹｅｓ側に分岐した時の「本システムの設置場所に雷雲が接近していて近い将来に落雷の可能性がある」場合に準じて、警報出力等を行う。
なお、Ｔｃｏｎｔ≦ＴＮである場合には（Ｓ１３ Ｎｏ）、ステップＳ１に戻って上述した一連の処理を繰り返す。
【００２５】
以上説明したように、この実施形態によれば、静電界計２により測定したシステム設置場所における静電界値と外部から取得した雷活動度とに基づいて、近い将来の落雷可能性を予測して落雷予測警報を生成し、この警報を様々な形で外部に通報することができる。
このため、建造物に対する落雷を事前に予測して適切な安全策をとることが可能になる。
【符号の説明】
【００２６】
１：落雷警報装置
１Ａ：静電界値取得手段
１Ｂ：雷活動度取得手段
１Ｃ：警報送信手段
１Ｄ：落雷可能性判定手段
１Ｅ：警報出力手段
２：静電界計
３：ネットワーク
【要約】
【課題】装置の設置場所における静電界値及び雷活動度に基づいて落雷可能性を予測し、警報を出力可能にした落雷警報装置を提供する。
【解決手段】設置場所における静電界値を取得する静電界値取得手段１Ａと、設置場所近傍の雷雲の活動度を取得する雷活動度取得手段１Ｂと、静電界値取得手段１Ａにより取得した静電界値を閾値としての最小値及び最大値と比較した結果と雷活動度取得手段１Ｂにより取得した雷活動度を他の閾値と比較した結果とに基づいて設置場所における落雷可能性を予測すると共に、その予測結果に応じて落雷予測警報を生成する落雷可能性判定手段１Ｄと、を備える。
【選択図】図１【図１】
0006937874.tif 000003
【図２】
0006937874.tif 000004
【図３】
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【図４】
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