機械・電気設備部門 PROFILE

機械電気設備の建設コンサルタント
当社は河川に特⾊のある総合コンサルタントとして、機械電気設備部⾨に特⾊を持っています。
機械設備・電気設備・ICT 設備の建設コンサルタントとして、社会インフラの維持と、より良い社会・環境のために、⽼朽化対策、地球規模の環境変化に伴う防災・減災に取り組んでいます。

機械電気設備における防災・減災の取り組み
近年、⽔害・地震・津波による⾃然災害が多発し、地球温暖化による海⾯上昇、降⾬量の増⼤による災害も懸念されています。このようななか、防災・減災のために⼟⽊施設と連携しポンプ等機電設備が⼤きな役割を担っています。台⾵や梅⾬前線による⼤⾬の浸⽔被害から⽣命・財産を守るために、河川・ダムではポンプ、ゲート、ICT 設備が活躍しており、津波対策としてゲートや遠隔制御システムが活躍し津波対策・河川ゲートています。このような機電設備や ICT の計画、設計、開発を通して防災・減災に貢献しています。

社会インフラにおける機電設備の老朽化対策(出典:河川維持管理の現状と課題

H30.1.31 国土交通省)

防災・減災を⽀えるインフラ設備として河川ポンプ、ダムゲートや、それらを広域管理・遠隔制御するシステムが戦後の⾼度成⻑期以降に多数整備されてきました。国の直轄河川管理施設は現在 40%が設置から 40 年経過し、10 年後には 70%に達し、これまでの防災・減災機能を維持するために⽼朽化対策が国内における課題となっています。この対策のために、国や⾃治体のパートナーとして、設備の⻑寿命化計画の策定、ポンプ、ゲート、システムを更新する設計を⾏っており、これからも⻑期的に取組みます。

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これからの社会インフラにおける機電設備の取り組み〇老朽化対策これから継続的に取組むテーマであり、予防保全の最適化によるインフラメンテナンスにおけるライフサイクルコストの削減に取り組みます。

〇グリーンインフラ
より良い社会環境、持続可能な開発のために世界、国が⽬指す 2050 年カーボンニュートラ
ルに向けた省エネルギー化計画・設計に取り組みます。(省エネルギー化ポンプ、揚⽔ポンプの最適化による電⼒消費削減、⾃然エネルギーとして⽔⼒発電活⽤)〇地球環境変化の対応
降⾬量増、海⾯上昇に伴う、既存のポンプ、ゲートの能⼒増をインフラコスト最少に実現する計画・設計に取り組みます。
フラップゲート模型実験〇開発設計
あらたな社会インフラに課せられた課題を解決するためには、従来の計画・設計⼿法では限界があります。そのため、新規構造ゲートの流れの模型実験や、最新デジタル技術の応⽤、流れや構造の解析、IoT・AI を活⽤した診断技術を応⽤した計画・設計⼿法の開発に取り組んでいます。

これまでの取り組みの紹介
ダム放流・貯⽔量を管理するゲート設備の計画・設計
横川ダムの洪⽔時における、放流を制御するためのクレストゲートを設計しました。
特徴として、油圧モータ駆動のリングにより回転する⽅式を採⽤し、構造をコンパクト化しダム本体の構造をコスト縮減しました。
ダムの上部に設置するゲートでこの構造を採⽤するのは、本ダムが国内発であり、⼀般的なゲート技術基準だけでは設計できないた
め、FEM 解析を⾏い構造を決定しました。
(ダム⼯学会技術賞、事務所⻑表彰)
国⼟交通省北陸地⽅整備局横川ダム⼯事事務所
横川ダムクレストゲート設備実施設計業務

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洪⽔時の浸⽔被害を防ぐ河川排⽔機場の設計・技術開発
小貝川

戸田井排水機場 外観ポンプ駆動ディーゼルエンジン

国⼟交通省利根川下流河川事務所
⼾⽥井排⽔機場詳細設計
洪⽔時に浸⽔被害を防ぐための河川排⽔機場の設計を⾏いました。排⽔機場は洪⽔時に確実に機能する必要があるため、停電対策として発電機により電源供給し、⼤型の主ポンプを船舶に使⽤している⼤型ディーポンプ設備の中央監視操作装置ゼル機関により駆動しています。これらが機械システ
ムとして機能するための、燃料系統、冷却⽔系統、換気設備系統、⼤量の塵芥を処理する装置や河川の流を切り替えるゲート、監視操作制御設備を⼀体的に設計します。
排⽔機場は平常時無⼈で洪⽔時の時に機場で操作を⾏いますが、超過洪⽔の発⽣による機場からの避難や、ゲリラ豪⾬により機場への到達が遅れる場合の危機管理対応として、離れた管理所から操作するための遠制操作設備の設計も⾏っています。
また、機場は 40 年から 60 年間の⻑期間使⽤するため、信頼性を確保した状態に維持するメンテナンスが重要になります。技術開発の⼀例として IoT センサーによるデータ取集、ビックデー
タ、AI 活⽤により不具合を予兆し診断する事を⽬指し、市販されている安価な無線振動センサーの実証試験を⾏い適⽤評価を⾏っています。

IoT 振動センサー

センサー実証試験モニタリング
3広域防災情報ネットワークシステムの設計
防災行政無線
中継局

防災行政無線
中継局

防災行政無線
中継局

ヘリテレ
画像

多重無線装置ダム管理事務所

県庁

多重無線装置

L3-SW

防災行政無線中継局

防災行政無線
中継局

多重無線装置

防災行政無線
中継局

多重無線装置

広域監視多重無線装置

L3-SW

L3-SW

多重無線装置ダム管理用
制御処理設備

通信サーバ

ファイルサーバ

ダム
監視カメラ

共有
ストレージ
IPテレメータ
監視装置

ローカル
監視装置

多重無線装置

副統制局(〇〇土木事務所)

FAX/音声ユニット
テキスト ボックスの高さとそのボックスに付いている波かっこが、テキストの入力に従って増減します。ボックスの幅を変更するには、横側のハンドルをドラッグします。

洪水予測・予報イントラネ ットWeb

タイムサーバ

情報処理サーバ

FAX/音声ユニット

L3-SW

ファイルサーバ
共有
ストレージ

水位観測局

雨量観測局

直接観測 〇局

直接観測 〇局

アドレス変換中継局

V-V中継局

水位観測局

イントラネ ットWeb

情報処理サーバ

画像収集装置VPNルータ〇局
雨量観測局
中継経由 〇局

水位観測局 計〇局

雨量観測局 計〇局

市町村向け
Webサーバポーリング方式↓
変更無し

イベント方式↓
ポーリング方式

地方気象台

ｲﾝﾀｰﾈｯﾄ公開
webサーバインターネット

負荷分散装置
携帯電話※洪水予警報等作成システム

ファイアウォール

光回線(自営線)

FWA

監視カメラ

パソコン

光ファイバー
ネットワーク

土木事務所

FTTH
ADSL

NTT西日本地域網
フレ ッツグループ

画像蓄積再生装置

待機サーバ(ブレードサーバ)

FTTH

〇局

カメラ監視制御装置
コンテンツ
提供サーバ

中継経由 〇局

雨量観測局

通信処理装置(ブレードサーバ)

画像配信装置

〇局

総合防災
情報端末
大型表示
パネル

UPS

待機サーバ

ダム情報管理サーバ

多重無線装置

L3-SW

通信サーバ

他機関接続用
L3-SW

国土交通省
〇〇事務所

震度情報
ネットワーク

ルータ
FWA

国土交通省
(〇〇整備局)

各市町村

大型表示
パネル(河川系)

多重無線装置※統一河川情報システム

大型表示
パネル

国土交通省
(〇〇整備局)

L3-SW

総合防災情報端末

国土交通省(〇〇事務所)

中継局

大型表示

多重無線装置パネル(砂防系)

処理サーバ

雨量観測局

(システム構成はイメージ)図

広域防災情報ネットワーク(雨量・ダム情報・河川水位)

洪⽔・津波・地震による⾃然災害時に国・⾃治体では、住⺠の⽣命を守るための警報や、災害発⽣時の対応のため、広域の⾬量、河川⽔位、ダム情報をリアルタイムに把握必要があります。
そのためのシステムの再構築、改良、更新の設計を⾏っています。⾃然災害時に確実に機能する必要があるため⼆重化、冗⻑化、危険分散、3 ⽇間の予備電源確保により⾼い信頼性のシステムを設計しました。

解析技術を活⽤した設計・インフラメンテナンス
ポンプ設備において、吸込み側の流れは性能に⼤きく影響するため、技術基準に適⽤できないない施設設計を⾏う場合には、3 次元流れ解析を⾏い、評価、対策検討を⾏っています。
ゲートが⽼朽化し、扉体が腐⾷により減⾁した際に、どの場所の減⾁が制⽔機能にポンプ水槽 CFD(流体解析)影響するかを調査するため、FEM 解析を⾏い、メンテナンスに役⽴てるために、メンテナンスポイントの提案を⾏っています。
ゲート FEM 解析
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DX(デジタルトランスフォーメーション)の活⽤3 次元モデルを構築する事で、施⼯時の搬⼊⼿スペース、点検時のスペース操作性、関連する建築、⼟⽊構造との取合いを検討し、設計作業の合理化、メンテナンス性の向上を図った設計⾏っています。

点検スペース検討

ポンプ施設の 3 次元モデル
近年、洪⽔の多発化、操作員の⾼齢化が課題となってゲート VR 画面います。そのため、洪⽔時における確実なゲート操作の訓練を AR、VR 技術を活⽤して⾏う、訓練システムの開発設計を⾏いました。
ゲートに故障が発⽣した場合や、外的な要因により、流⽊がゲートにつまり、全閉することができないような不具合発⽣状態をシミュレーションにより模擬的に発⽣させる事ができます。そして、対応⽅法をトレーニングして、いざという時に役⽴てるトレーニン具メニューも作成しました。
制御ソフト

⾼い評価を受けた業務・H31 排水機場の操作制御方法標準化に関する調査業務ゲート訓練操作盤
国土交通省関東地方整備局長表彰
・利根川河口堰ゲート設備総合評価及び詳細設計業務
・馬路川排水機場他機械設備詳細設計業務

水資源機構表彰

国土交通省姫路河川国道事務所長表彰

・平成２９年度湖尻水門扉体設備設計業務委託 神奈川県県西土木事務所小田原土木センター長表彰
機械系、電気系の学生と経験豊富な技術者の方へのメッセージページ
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