ＩＳＳＮ１３４６－７８４０

港湾空港技術研究所
資料
TECHNICAL NOTEOFTHE PORT AND AIRPORT RESEARCH INSTITUTE

No.1310

September 2015

港湾地域地震観測におけるデータ伝送方法の改良－地震動情報即時伝達システムの開発－
若井
野津
菅野
長坂

国立研究開発法人

淳
厚
高弘
陽介

港湾空港技術研究所

National Research and Development Agency,

Port and Airport Research Institute, Japan

目

要

旨

次

‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 3

1．はじめに ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 42．地震動情報即時伝達システムの概要 ‥‥････････････････････‥‥‥‥‥‥‥‥･･‥‥‥‥ 4
3．強震計の波形データが情報収集・処理サーバに送られるまで ･････････････････････‥･････ 8
3.1

地震検知情報が出力されるシリアル接続の強震計の場合･････････‥‥‥‥‥‥･‥･････ 9

3.2

地震検知情報が出力されないシリアル接続の強震計の場合･････････････‥‥‥‥･････ 10

3.3LAN接続の強震計の場合････････‥‥‥‥‥‥‥‥････････････････････････････････ 11

4．情報収集・処理サーバの機能 ･･･････････････････････････････････････････････････････ 11
5．利用者が受信できる情報 ･･･････････････････････････････････････････････････････････ 13
5.1

地震情報･･････････････････････････････････････････････････････････････････････ 13

5.2

PSI値と計測震度相当値･････････････････････････････････････････････････････････ 13

5.3

波形とフーリエスペクトル･･････････････････････････････････････････････････････ 16

6．その他の機能 ･････････････････････････････････････････････････････････････････････ 16
6.1

通信状況確認機能･･････････････････････････････････････････････････････････････ 16

6.2

遠隔操作機能･･････････････････････････････････････････････････････････････････ 17

6.3

ルータ再起動機能･･････････････････････････････････････････････････････････････ 17

7．まとめと今後の課題 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥･ 17
謝辞‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥･‥‥ 18

参考文献‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥･‥‥ 18-1-

Development of Immediate Transmission System ofStrong Ground Motion Data in Japanese Ports
Atsushi WAKAI*
Atsushi NOZU**
Takahiro SUGANO***
Yosuke NAGASAKA****

Synopsis
This article describes the outline of a newly developed system to quickly retrieve data from
Strong-Motion Earthquake Observation in Japanese Ports and to provide strong motion data to the
Regional Development Bureaus of the Japanese government, etc. The system is mainly composedof three elements, namely, (1) the devices including a small-sized PC and a router located in thestrong motion stations, (2) the software on the PC and (3) the software on a server located in our
research institute. Once the seismometer is triggered, the software on the PC retrieves the record
and transmits it to the server in our research institute. Then the software on the server calculates
such ground motion indices as the peak ground acceleration, the JMA seismic intensity and the PSI
value and sends them to the Regional Development Bureaus, etc. via email. The information
appearing on the email is carefully designed so that they can contribute to the post-earthquake
actions of the bureaus.
Compared to the conventional data transmission system based on a dial-up approach, the new
system is advantageous in a sense that it can distribute strong motion data even at night when themembers of the research institute is not present at the office. In addition, after the 2011 Tohoku
earthquake, it is important to retrieve strong motion data as quickly as possible after a greatearthquake before the tsunami hit the strong motion station. The newly developed system is also
appropriate for this purpose because it can transmit strong motion data from the port to our research
institute in approximately ten minutes as long as all the elements of the system perform just as
intended.
The system has already been installed at 80 out of 136 strong motion observation sites, partly
because the system is applicable to all kinds of seismometers currently used in the observation and
it is easy to install the system.
There are, however, many issues remaining associated with the system and the authors will focus
on those issues in the future work.
Key Words: strong ground motion, Strong-Motion Earthquake Observation in Japanese Ports,
transmission system, PSI value, tsunami* Former Postdoctoral Fellow, Engineering Seismology Group, Earthquake Disaster Prevention Engineering Division** Director, Earthquake Disaster Prevention Engineering Division*** Director for Special Research**** Research Engineer, Engineering Seismology Group, Earthquake Disaster Prevention Engineering Division
3-1-1 Nagase, Yokosuka, 239-0826 Japan
Phone：+81-46-844-5058
Fax：+81-46-844-0839
e-mail:nozu@pari.go.jp-2-港湾地域強震観測におけるデータ伝送方式の改良－地震動情報即時伝達システムの開発－
若井

淳*・野津

厚**・菅野高弘***・長坂要

陽介****

旨

本稿では，港湾地域強震観測のデータをより迅速に回収し，地方整備局等への地震動情報の提供をより迅速に行うために新たに開発したシステム（地震動情報即時伝達システム）の紹介を行った．
開発したシステムは，現地の強震観測小屋に設置された周辺機器（小型 PC，ルータ等）と，小型 PC上で稼働するソフトウエア，および，当所に設置されたサーバ上で稼働するソフトウエアからなる．
強震計が地震を検知すると，小型 PC 上のソフトウエアが強震計から波形データを吸い上げ，当所サーバに転送する．当所サーバでは，受信した記録から最大加速度，計測震度相当値，PSI 値等の値を読みとり，メールで配信する．メールの文面の作成にあたっては，利用者が受信した情報を活用しやすくなるよう，細心の注意を払っている．
従来用いられてきたデータ回収方法であるダイアルアップ方式と比較すると，当所の職員が出勤していない夜間等であっても，地方整備局等へ地震動情報を迅速に届けられるメリットがある．また，2011 年東北地方太平洋沖地震の発生を踏まえ，津波を伴うような大地震の発生が予想される地域においては，地震動の終了から津波の到達までの短い時間に記録の回収を行うことが重要な課題
であるが，今回開発したシステムでは，システムの各要素が期待通りに機能すれば，地震後おおむ
ね 10 分程度の間に強震計の波形ファイルのコピーが当所サーバ内に作成されることになるため，記録の回収がより確実になると期待できる．
本システムは，港湾地域強震観測で使用されている既存の強震計のうち，通信機能を有するもの全てに対応しており，また，現地の強震観測小屋に周辺機器を設置しソフトウエアをインストール
するだけで比較的簡単に導入できることもあり，2011 年の最初の導入以降着実に普及しており，2014
年末の時点では 136 地点中 80 地点に導入されている．
ただし本システムに関しては残された課題も数多く存在しており，引き続きそれらの解決に取り組んでいきたいと考えている．
キーワード：地震動，港湾地域強震観測，伝達システム，PSI 値，津波
* 前 地震防災研究領域 地震動研究チーム 特別研究員** 地震防災研究領域長*** 特別研究官**** 地震防災研究領域 地震動研究チーム 研究官〒239-0826 横須賀市長瀬3-1-1 港湾空港技術研究所
電話：046-844-5058 Fax：046-844-0839
e-mail:nozu@pari.go.jp-3-

1. はじめに地震動の終了から津波の到達までの短い時間（地震によっても異なるが東北地方太平洋沖地震の場合短いところで1)

港湾地域強震観測網 は全国 61 港湾の 136 地点に設置さ30 分程度）に記録の回収を行う必要があることをこの事例

れた強震計からなる強震観測網である（数字は 2014 年末現は示している．ダイアルアップ方式はこうした目的には不在，図-1）．当所は観測網の運用開始当初から観測データの向きである．すなわち，ダイアルアップ方式は記録回収の一元的な管理を行ってきている．図-1 には観測網を構成す

確実性と迅速性の双方において課題を抱えている．

る強震計の機種も示されているが，これについては文献 1)

そこで，当所においては，地震直後に強震計から当所サで詳しく述べられている．

ーバまで波形データを自動で転送し，さらに地方整備局等

この観測の最大の目的は，文献 1)でも述べられているよへのメールによる情報提供を自動で行うための新しいシス

うに，港湾に被害をもたらすような大地震が発生した場合

テム（地震動情報即時伝達システム）の開発を行った．

に，その揺れを記録して，これを被害メカニズムの解明や新たに開発したシステムは，港湾地域強震観測で使用さ適切な復旧工法の選定に利用することである．そのためにれている既存の強震計のうち，通信機能を有するもの全て

は，大地震時の記録を確実に回収することが最も重要であに対応しているため，現地の強震観測小屋に周辺機器（小る．ただし，近年では，取得された記録を災害対応に活用

型 PC，ルータ，データ通信端末，および無停電電源装置）

する観点から，記録回収の確実性のみならず，迅速性につを設置しソフトウエアをインストールするだけで比較的簡いても，従来以上に求められるようになってきている．本

単に導入することができる．本システムは，2011 年の最初稿では，記録回収の確実性と迅速性の双方の向上を目指しの導入以降，
着実に普及しており，2014 年末の時点では 136て新たに開発したデータ伝送方式について紹介を行う．

地点中 80 地点に導入されている（図-1）．

現在，観測網を構成する強震計の大半は通信機能を有し本システムの最初の導入以降，当所では，細かな問題にており，観測点から当所への通信回線を通じたデータ転送対処するための改良を断続的に行ってきたが，現時点ではが可能となっている．通信回線によるデータ転送が可能な

本システムは一定の完成度に達していると考えられるため，

地点は，2014 年末の時点では，136 の強震観測地点のうち開発したシステムに関する詳細な報告を本稿において行う

129 地点である．ただし，従来用いられてきた通信方式は次第である．

ダイアルアップ方式，すなわち，当所の職員がパソコンか

以下，第 2 章では開発したシステムの概要について述べ

ら現地の強震計に電話をかけ，通信を行う方式であり，近る．第 3 章では強震計から情報収集・処理サーバへの波形

年の情報通信技術の進歩からすれば，やや陳腐な方法であ

データの転送について述べ，第 4 章では情報収集・処理サーバの機能について述べる．さらに第 5 章では利用者が受ることは否めなかった．
ダイアルアップ方式の不都合な点は，当所の職員が電話信できる情報について説明し，第 6 章ではその他の機能にをかけない限り通信ができないという点である．
その結果，ついて述べる．最後に第 7 章でまとめと今後の課題につい当所の職員が出勤していない夜間や休日に大地震が起これて述べる．

ば，観測データの収集と地方整備局等への情報提供に時間

2. 地震動情報即時伝達システムの概要を要してしまう恐れがある．大地震発生時には，当所の担当職員はマニュアルに従って非常参集を行うが，それでも，地震動情報即時伝達システム（図-2）は，現地の強震観情報提供が遅れる可能性は否定できない．多くの既往研究
例えば 2)

測小屋に設置された周辺機器（小型 PC，ルータ，データ通で示されているように，港湾とその背後ではサイト特性の影響で地震動の特性が大幅に異なる場合がある．従信端末，および無停電電源装置）と，小型 PC 上で稼働すって，近年大きく進展した情報通信技術を活用し，港湾でるソフトウエア，および，当所に設置された情報収集・処の地震動情報をより迅速に収集し提供することは重要な課

理サーバ上で稼働するソフトウエアからなる．強震計が地題である．

震を検知すると，小型 PC 上のソフトウエアが強震計から

一方，2011 年東北地方太平洋沖地震の発生は，ダイアル

波形データを吸い上げ，ルータとデータ通信端末を介してアップ方式の別の問題点を浮き彫りにした．強震観測年報

情報収集・処理サーバに転送する．情報収集・処理サーバ（2011）2)で報告しているように，この地震では宮古港とでは，受信した記録と気象庁震源情報との紐付けを行うと相馬港で強震計と観測小屋が津波により流失し，記録の回ともに，受信した記録から最大加速度，計測震度相当値 3)，

収ができなかった．今後発生が懸念される津波を伴うよう

PSI 値 4)等の値を読みとり，それらの値をあらかじめ登録

な大地震においても，確実に記録の回収を行うためには，しておいたメールアドレスに送信する．計測震度相当値や

-4-

図-1

港湾地域強震観測網

-5-

図-2
表-1

地震動情報即時伝達システムの概要

地震動情報即時伝達システムに接続可能な強震計の時間帯においては，パケット通信サービスを利用するこ

通信方式
シリアル接続とにより，より確実にデータの転送が可能になると考えらLAN 接続機種
ERS-G
SMAC-MDU
Datol-100
Omni
BASALT
CV-374JU210れるため，極力，データ通信端末を利用した図-2 のハードウエア構成とすることが望ましい．また，図-2 には当所のパソコンから強震計を遠隔操作する機能についても示して
いるが，これについては第 6 章で述べる．
地震動情報即時伝達システムは，現在，表-1 に示す強震計に対応している．表-1 に示す「通信方式」とは強震計と表-2

地震動情報即時伝達システムに用いられる強震計の小型 PC の間の通信方式のことで，シリアル接続（RS-232C

周辺機器の仕様
機器名称
小型 PC

ルータ
無停電電源装置

ケーブルによる接続）と LAN 接続がある．通信方式の違仕様
CPU：400MHz 以上
メモリ：128MB 以上
Flash ROM：32MB 以上
OS：Linux（Kernel 2.6.23）相当
LAN ポート：1 ポート以上
USB ポート：1 ポート以上
小型 PC およびルータの機能を 30分以上維持できること

いにより，強震計と小型 PC の間でのデータのやりとりのタイミング等が異なってくるが，この点については第 3 章
で詳述する．
地震動情報即時伝達システムに用いられる強震計の周
辺機器の仕様を表-2 に示す．一般に大地震発生時には停電が予想されるため，強震計は停電後も 3 時間以上全機能を維持できる内蔵バッテリ（ときに外付けバッテリ）を備えていることが普通である．しかし，仮に大地震時に停電がPSI 値の意義を含め，利用者が受信できる情報については

発生し，その後，津波の到達までの間にサーバへのデータ

第 5 章で詳述する．

転送を行うためには，停電時に周辺機器の機能も維持され

なお，図-2 では，データ通信端末を利用し，携帯電話会なければならない．従って，表-2 に示すように，無停電電社の提供するパケット通信サービスを利用することを前提

源装置により周辺機器の機能を 30 分以上維持することとにフローが描かれているが，固定回線を利用する方法でもしている．

本システムの動作は可能である．ただし，大地震発生直後

-6-

小型PC
遠隔操作機能（シリアル接続時のみ）
観測記録

強震計

強震計通信機能

（参照）

遠隔操作

情報収集・処理
サーバ

情報アップロード機能

制御

・強震計観測記録
・強震計状態情報（書き出し）
・波形ファイル
・通信記録

設定機能(Web画面)ブラウザ経由の操作

ログ出力機能港湾地域強震観測点
図-3
表-3
通信方式

小型 PC アプリケーション機能関連図

地震動情報即時伝達システムに接続可能な強震計の詳細情報

ERS-G

シリアル接続

地 震 検
知 情 報
の出力
あり

データ収録

データ形式

設定変更

コマンドによるやりとり

独自の記録形式で出力

シリアル接続でコマンドを送信して変更する
シリアル接続でコマンドを送信して変更する
シリアル接続でコマンドを送信して変更
する
設定ファイルを ftp
でアップロード．その後，telnet でログイ
ンしてリスタート．
各種設定ファイルが別ファイルになっている．
Web 画面から行う

SMAC-MDU

シリアル接続あり

コマンドによるやりとり

独自の記録形式で出力

Datol-100

シリアル接続なし

コマンドによるやりとり

独自の記録形式で出力

Omni

LAN 接続

あるが，
本 シ ス
テ ム で
は 使 用
せず

強震計が FTP サーバ，
小型 PC が FTP クライ
アントとなりデータ
をダウンロード/home/omniuser/date/events/yy
yyMM/に保存される．
ヘッダファイル：***.head
データファイル：***.ccc（ccc はチャンネル No.）からなる．
WIN フォーマット．

BASALT

LAN 接続なし/data/events に***.win として保存される．
WIN ファイル．

CV-374

LAN 接続なし

JU210

LAN 接続なし

強震計が FTP サーバ，
小型 PC が FTP クライ
アントとなりデータ
をダウンロード
強震計が FTP サーバ，
小型 PC が FTP クライ
アントとなりデータ
をダウンロード
強震計が FTP サーバ，
小型 PC が FTP クライ
アントとなりデータ
をダウンロード-7-/mnt/wave に保存される．
パラメータ設定ソフ
1024byte の ヘ ッ ダ の 後 に トを使う
WIN32 の波形データが続く．
/Data/SHORT/yyMMdd/yyMM
ddHH/yyMMddHH.mm
1 分毎の WIN ファイルとして保存される．

XML ファイルを設定し ftp でアップロード．その後 telnet
でログインしてリス
タート．

図-4

地震検知時における小型 PC アプリケーションのシーケンス（地震検知情報が出力されるシリアル接続の強震計の場合）

3. 強震計の波形データが情報収集・処理サーバに送図-3 は小型 PC 上で稼働するアプリケーションの機能をられるまで示したものである．小型 PC 上のアプリケーションは互いに独立に実行されるいくつかの実行単位（スレッドという）本章では，地震動情報即時伝達システムの機能のうち，からなっており，アプリケーションの起動と同時に起動さ強震計から情報収集・処理サーバへの波形データの転送にれる「メインスレッド」の他に，図-3 に示すように，「強ついて述べる．

震計通信機能」「情報アップロード機能」「遠隔操作機能」

表-3 に示すように強震計にはシリアル接続（RS-232C ケ「ログ出力機能」の各スレッドがある．これらのうち，強ーブルによる接続）と LAN 接続のものがあり，さらに，震計から情報収集・処理サーバへの波形データの転送に主シリアル接続の強震計には，地震検知情報をシリアルケーに関与するのは「メインスレッド」「強震計通信機能」「情

ブルを通じて強震計の外部に出力する機能をもともと有す

報アップロード機能」であるため，本章では主にこれらのるものと，そうでないものがある．こうした強震計の種類

動作について述べる．

に応じて小型 PC 上で稼働するアプリケーションの動作がなお，「遠隔操作機能」はシリアル接続の強震計を当所の異なるため，以下においては強震計の種類に応じた説明をパソコンから遠隔操作するために必要となる機能であり，行う．

これについては第 6 章で述べる．

-8-

図-5

地震検知時における小型 PC アプリケーションのシーケンス（地震検知情報が出力されないシリアル接続の強震計の場合）
3.1

地震検知情報が出力されるシリアル接続の強震計②シリアル接続されている強震計が地震を検知すると，強の場合震計から地震検知通知が送信される．

地震検知情報が出力されるシリアル接続の強震計③強震計から地震検知通知を受信した強震計通信機能は，（ERS-G，SMAC-MDU）の場合，地震検知情報をトリガー

地震検知通知をメインスレッドに送る．

として波形データの取得とサーバへのアップロードが開始④メインスレッドでは状態確認タイマーを停止する．

される．小型 PC アプリケーションが起動中で，強震計か⑤強震計通信機能は強震計から波形データを受信してファら地震検知情報を受信した時の一連の動作（以下，シーケ

イルに保存する．

ンスという）は以下の通りである（図-4）．

⑥強震計通信機能はメインスレッドに対して波形ファイル①初期状態：メインスレッドでは状態確認タイマーが動作のダウンロードが終了したことを通知する．

中である．遠隔操作機能は遠隔操作ユーザからの接続要⑦メインスレッドは状態確認タイマーを再開させる．

求を待ち受ける状態である（遠隔モードではない）．強⑧メインスレッドは情報アップロード機能に対して情報収震計通信機能は強震計とのシリアル接続が保持された集・処理サーバへ波形ファイルをアップロードするよう状態である．

命令する．

-9-

図-6

地震検知時における小型 PC アプリケーションのシーケンス（LAN 接続の強震計の場合）⑨情報アップロード機能は波形ファイルを情報収集・処理（図-5）．

サーバへアップロードする．

①初期状態：メインスレッドでは状態確認タイマーが動作中である．遠隔操作機能は遠隔操作ユーザからの接続要

3.2

地震検知情報が出力されないシリアル接続の強震求を待ち受ける状態である（遠隔モードではない）．強計の場合

震計通信機能は強震計とのシリアル接続が保持された

地震検知情報が出力されないシリアル接続の強震計状態である．

（Datol-100）の場合，3.1 で述べた「地震検知情報が出力②状態確認タイマーは指定した間隔（現時点の設定では原されるシリアル接続の強震計」の場合と異なり，小型 PC

則 300 秒）ごとに状態確認を開始する．

が強震計に定期的にコマンドを送り，新しい記録の有無を③メインスレッドから強震計通信機能に対して状態確認要チェックする．小型 PC アプリケーションが起動中で，状求をする．

態確認タイマーをトリガーとして強震計にコマンドを送り，④強震計通信機能はシリアル接続されている強震計に対し新しい記録を発見した時のシーケンスは以下の通りであるて記録一覧取得コマンドを送信し，強震計からの応答を- 10 -

受信する．強震計と強震計通信機能の間で送受信するコ⑧強震計通信機能は強震計から波形データを受信してファイルに保存する．

マンド・応答は強震計の種類により異なる．
⑤強震計通信機能は小型 PC が既に取得している記録のリ⑨強震計通信機能はメインスレッドに対して波形ファイルのダウンロードが終了したことを通知する．

ストと強震計から取得した記録一覧を照合し，未収集記録の有無をチェックする（以下では未収集記録が存在し⑩メインスレッドは状態確認タイマーを再開させる．

たとする）．

⑪メインスレッドは情報アップロード機能に対して情報収集・処理サーバへ波形ファイルをアップロードするよう⑥強震計通信機能は地震検知通知をメインスレッドに送る．

命令する．

⑦メインスレッドでは状態確認タイマーを停止する．

⑫情報アップロード機能は波形ファイルを情報収集・処理⑧強震計通信機能は強震計から波形データを受信してファサーバへアップロードする．

イルに保存する．
⑨強震計通信機能はメインスレッドに対して波形ファイル

4. 情報収集・処理サーバの機能のダウンロードが終了したことを通知する．
⑩メインスレッドは状態確認タイマーを再開させる．
⑪メインスレッドは情報アップロード機能に対して情報収第 3 章では強震計から情報収集・処理サーバへの波形デ集・処理サーバへ波形ファイルをアップロードするようータの転送について説明した．続いて本章では情報収集・命令する．

処理サーバの機能について述べる．
情報収集・処理サーバ上のソフトウエアは互いに独立に⑫情報アップロード機能は波形ファイルを情報収集・処理実行されるいくつかの実行単位（スレッドという）からな

サーバへアップロードする．

っている．それらは「記録処理機能」「メール送信機能」「地
3.3

震情報取得機能」の三者である（図-7）．以下，観測記録受LAN 接続の強震計の場合

LAN 接続の強震計（Omni，BASALT，CV-374，JU210）の場合，小型 PC アプリケーションの動作は 3.2 で述べた

信時における情報収集・処理サーバ上のソフトウエアのシーケンスを図-7 に即して説明する．

「地震検知情報が出力されないシリアル接続の強震計」の先ず，小型 PC からの観測記録の受信と同時に記録処理場合と似ているが，小型 PC が FTP クライアントになり，機能が起動する．記録処理機能は「地震情報取得機能」を強震計に定期的にアクセスして，新しいファイルが作られ起動する（すでに起動中なら起動しない）．

たかどうかチェックする点が異なる．小型 PC アプリケー

地震情報取得機能は，起動後，2 分間隔で 6 回，気象庁

ションが起動中で，状態確認タイマーをトリガーとして強地震情報を取得する．このとき取得する地震情報は地震の震計にアクセスし，新しい記録を発見した時のシーケンス

発生時刻と震源の東経・北緯・深さ，それにマグニチュー

は以下の通りである（図-6）．

ドである．そして，取得した地震情報をサーバ内のデータ①初期状態：メインスレッドでは状態確認タイマーが動作ベースに登録する．なお，ここで取得の対象とする地震情中である．強震計通信機能は起動した状態である．

報は，地震情報取得機能を起動した観測記録のトリガー時②状態確認タイマーは指定した間隔（現時点の設定では原刻の 10 分前よりも後に発生した地震の情報である（トリガ

則 300 秒）ごとに状態確認を開始する．

ー時刻より後に発生した地震の情報も取得の対象となり得る）．

③メインスレッドから強震計通信機能に対して状態確認要

一方，記録処理機能は，記録 ID の発行を行うとともに，求をする．
④強震計通信機能は LAN 接続されている強震計に対して波形データのフォーマット変換を行い，統一フォーマット

FTP でログインし，記録一覧取得コマンドを送信し，強としたものを所定のフォルダに保存する．また，計器特性

震計からの応答を受信する．記録の保存場所，ディレクに関する補正 1)を行い，その結果を所定のフォルダに保存

トリ構造は強震計の種類により異なる（表-3）．

する．つづいてフーリエ解析を行い，フーリエスペクトル⑤強震計通信機能は小型 PC が既に取得している記録のリの算定を行うとともに，計測震度相当値 3)，PSI 値 4)の算定

ストと強震計から取得した記録一覧を照合し，未収集記も行う．また加速度波形とフーリエスペクトルについては録の有無をチェックする（以下では未収録記録が存在し作図を行い所定のフォルダに保存する．計測震度相当値とたとする）．

PSI 値については第 5 章で説明を行う．
次に，記録処理機能はメール送信予約を行う．これは，⑥強震計通信機能は地震検知通知をメインスレッドに送る．
⑦メインスレッドでは状態確認タイマーを停止する．

後に第 5 章で説明するようなメールを送信するための準備- 11 -

図-7

観測記録受信時における情報収集・処理サーバ上のソフトウエアのシーケンス

として，最大加速度，計測震度相当値，PSI 値の情報を記－2.0 ≦ （計測震度相当値）－（推計震度） ≦ 2.0

録 ID とともにデータベースに登録する作業である．この

地中の観測地点では

とき，計測震度相当値がある閾値を超えた記録だけを送信－3.0 ≦ （計測震度相当値）－（推計震度） ≦ 2.0

すべき記録として登録する機能があり，この閾値は利用者

一般にはこれらの条件を満足する地震が複数存在する場合のグループ毎に設定できる．

があり得る．その場合は，発生時刻がより新しい地震と紐次いで，記録処理機能は「メール送信機能」を起動する付けを行う．

（すでに起動中なら起動しない）．メール送信機能は起動後，紐付けの結果は，上述のメール送信待ち情報（記録 ID，

指定時間だけ待機する（現時点での設定は 450 秒）．これは，最大加速度，計測震度相当値，PSI 値）に書き加えられる．
メール送信機能は，指定時間（現時点での設定は 450 秒）

以下に述べる紐付け作業の進展を待つ意味合いがある．
一方，記録処理機能は地震情報の紐付けを行う．紐付けの待機後，メールの文章を作成し，実際にメールを送信す

は，メール送信機能の起動後，1 分間隔で 10 回，サーバ内る．送信されるメールの内容については第 5 章で説明する．

のデータベースに登録された地震情報を参照して行う．こなお，複数の観測情報がメール送信待ちとなっている場合，のとき，次の二つの条件を満足する地震を紐付けの対象と現状のシステムでは，それらをまとめて一つのメールとしする．

て送信する．その際，現状のシステムでは，先頭の観測情①観測記録のトリガー時刻の 10 分前からトリガー時刻ま報に紐付けられた地震情報がメールの文章の作成に利用さでの間に発生した地震であること．

れる．

②当該地震の震源情報から算出した観測地点の地表面での複数の記録が相次いで到着した場合，複数の「記録処理推計震度と実際に観測した計測震度相当値との誤差が機能」が立ち上がる．しかし，その場合でも，「地震情報取次式の範囲であること．

得機能」と「メール送信機能」は複数は立ち上がらない．

地上の観測地点では- 12 -

5. 利用者が受信できる情報

国や米国・台湾などの当時の主要な強震記録から 31 波を選択して用いている．そして，得られた水平変位と，入力し地震動情報即時伝達システムは，取得された記録から最た地震波の地震動指標との相関を調べたところ，背後地盤

大加速度，計測震度相当値，PSI 値等の値を読みとり，そおよび基礎地盤で過剰間隙水圧の発生を許すケース（図-12

れらの値をあらかじめ登録しておいたメールアドレスに送の With Liquefaction）と許さないケース（図-12 の Without

信する機能を有している．本章では，メール配信サービス

Liquefaction）のいずれにおいても，水平変位と最大加速度の利用者が受信できる情報について説明する．

の相関係数は 0.3 程度と低かった．一方，水平変位と PSI
値との相関係数はいずれのケースにおいても 0.9 程度と比港湾における地震動情報の伝達にあたっては，利用者が受信した情報を被害の概略的な推定に活用できることが重較的高かった．

要である．そこで，メールの配信にあたっては，港湾構造

この結果から，もしも本システムが配信するメールにお物の被害程度と相関の良い地震動指標である PSI 値を含め

いて最大加速度の値のみが提示され，それに基づいて港湾るなどの工夫を行っている．また，送信された情報につい構造物の被害程度の推定が行われたならば，その推定結果ての理解を助けるための補足的な情報をメールの中に含めはミスリーディングなものとなる恐れがある．そこで本シている．これらについても以下に説明する．

ステムが配信するメールでは，他の地震動指標と併せて，被害との相関がよいと考えられる PSI 値を示している．

図-8～図-11 に利用者が実際に受信できる情報の例を示す．ここでは，2013 年 2 月 25 日 16 時 23 分頃に栃木県北また，以上の事情について利用者の理解を促すため，メ部で発生した M6.2 の地震による小名浜港での記録の例をールの中に以下の注釈を加えている（図-8）．

示している．以下，この例に則して説明する．
「PSI 値は速度波形の二乗積分値の平方根として定義され5.1

る量で，湾構造物の被害程度と良い相関を示します」

地震情報「最大加速度は港湾施設の被害の大小と結びつかない場合

まず，メール（図-8）の先頭には「2013 年 2 月 25 日 16 時 23 分頃地震がありました．震源が多いので御注意下さい」

地は栃木県北部(北緯 36.900 度，東経 139.400 度)で震源のさらに，新たに観測された地震動の PSI 値が送信される深さは約 10km，地震の規模(マグニチュード)は 6.2 と推定されています」だけでは，その地震動が港湾構造物にどの程度の被害をもと記載されている．このように，記録と地震情報との紐付たらし得るものか，利用者が理解しづらいと考えられる．

けがなされた場合は，気象庁の地震情報をもとに，発生時そこで，過去に港湾構造物に大きな被害をもたらした地震

刻，震源の東経，北緯，深さ，マグニチュードに関する情として知られている 1983 年日本海中部地震と 1995 年兵庫報が提示される．なお，記録と震源情報との紐付けがなさ

県南部地震の際に港湾で観測された地震動の PSI 値を必ずれなかった場合は，この部分の記述は併記し，新たに得られた地震動がどの程度の被害をもたら「2013 年 2 月 25 日 16 時 23 分頃地震がありました．

し得るものか，利用者がイメージしやすいように配慮して

震源情報は取得中です」

いる．具体的にはメールの中に次のような記載を行っていとなる．

る（図-8）．

5.2「参考までに，1995 年兵庫県南部地震の際，神戸港工事事

PSI 値と計測震度相当値

務所では PSI=99cm/s0.5，1983 年日本海中部地震の際，秋田

図-8 の例では，地震情報につづいて，小名浜港の地中観

港工事事務所では PSI=61cm/s0.5 です」

測点（小名浜事-OB）と地表観測点（小名浜事-O）における PSI 値，計測震度相当値，最大加速度が記載されている．
このうち PSI 値は，速度波形の二乗積分値の平方根としさて，メール配信される情報には最大加速度と PSI 値以て定義される量で，港湾構造物の被害程度と良い相関を示

外に計測震度相当値がある．計測震度相当値は，気象庁の4)発表する震度のもとになる計測震度 3)と同一の計算式で計すことが確認されている ．
図-12 は文献 4)の解析結果のうち重要なものを再掲した算を行っており，また，一般に港湾地域強震観測で使用さ5)ものである．文献 4)では，有限要素法プログラム FLIP をれている強震計は十分なスペックを有しているため，メー用いて，種々の地震波に対するモデル岸壁（前面水深-14m，

ル配信される計測震度相当値は気象庁の計測震度と（場所

設計震度 0.15）の水平変位を計算している．解析には我がが違うことを除けば）同等のものと考えて良い．従って計- 13 -

図-8

利用者が受信できる情報の例（メールの文面）

図-9

利用者が受信できる情報の例（個別地点の情報）- 14 -

図-10

図-11

利用者が受信できる情報の例（加速度波形）

利用者が受信できる情報の例（フーリエスペクトル）

測震度相当値を四捨五入すれば気象庁の震度に相当するもいるため，公表する場合は「計測震度相当値」と表現するのとなる（四捨五入にあたり 4.5～4.9 は 5 弱，5.0～5.4 は必要がある．このことについてもメールの中で注釈を加え

5 強，5.5～5.9 は 6 弱，6.0～6.5 は 6 強とする）．しかしなている（図-8）．

がら，公式には，気象庁の検定を受けた地震計で計測を行っていない場合は「震度」の表現を用いないこととなって- 15 -

程度を推定する上で有用な情報であるが，新たに観測された地震動のフーリエスペクトルが堤示されるだけでは，その地震動が港湾構造物にどの程度の被害をもたらし得るものか，利用者が理解しづらいと考えられる．そこで，過去に港湾構造物に大きな被害をもたらした地震として知られている 1983 年日本海中部地震と 1995 年兵庫県南部地震の際に港湾で観測された地震動のフーリエスペクトルをプロットし，新たに得られた地震動のフーリエスペクトルを重ね書きすることにより，新たに得られた地震動がどの程度の被害をもたらし得るものか，利用者がイメージしやすいように配慮している（図-11）．その際，地震動に含まれる
種々の周波数成分は，港湾構造物に対して同じように影響を及ぼすものではないため，一般的な港湾建造物に対して特に影響が大きいと考えられる周波数帯域（0.3-1Hz）をグ
レーの網掛けで示している．これにより，メール配信サー
ビスの利用者は，この帯域でのフーリエスペクトルの大小をもとに，港湾構造物の被害の大小を推定することができるものと考えられる．

6. その他の機能
本章では地震動情報即時伝達システムが有するその他の機能について説明する．
6.1

通信状況確認機能

強震計の種類（シリアル接続，LAN 接続）に関わらず，
小型 PC（図-2）上で稼働するアプリケーションは，強震計に対して指定した間隔（現時点の設定では原則 300 秒）ごとに接続を行っている．接続に成功した場合，その情報はルータ（図-2）を介して当所の情報収集・処理サーバ（図-2）へ送られる．従って，小型 PC と強震計との間の通信が正常であれば，その情報が定期的に当所サーバにアップ
図-12

岸壁の地震時水平変位と入力地震動の最大加速度

されることになる．

（a）および PSI 値（b）との関係（FLIP による解析
4)

逆に，小型 PC と強震計との間の通信に不具合がある場

結果） ．縦軸：岸壁の地震時水平変位．横軸：（a）
最大加速度，（b）PSI 値．

合，または，小型 PC から当所サーバまでの通信経路のいずれかの区間に不具合がある場合（小型 PC やルータそのものの不具合を含む）は，「正常」の情報が長時間にわたっ

5.3

波形とフーリエスペクトルてサーバに送られないことになる．

図-8 に示したメールの文面では赤枠の箇所に URL アド

従って，「正常」の情報がサーバに最後に送られてきたレスが記載されており，これをクリックすると個別地点の時刻をモニタリングすることで，強震計，小型 PC，ルータ

情報が表示される（図-9）．さらに，図-9 の赤枠の箇所に等の不具合の早期発見の一助とすることができる．

おいて，「波形」または「フーリエスペクトル」をクリック

ただし，この機能によって発見できる強震計の不具合は，

すると，加速度波形（図-10）またはフーリエスペクトル（図強震計に生じうる不具合のごく一部にすぎないという点に-11）がそれぞれ表示される．

注意する必要がある．

フーリエスペクトルは，地震動による港湾構造物の被災- 16 -

6.2

遠隔操作機能値，PSI 値等の値を読みとり，メールで配信する．メール

地震動情報即時伝達システムの開発以前には，強震計のの文面の作成にあたっては，利用者が受信した情報を活用

管理は，当所の PC から電話回線を通じて強震計に直接コしやすくなるよう，細心の注意を払っている．

マンドを送ることにより行われていた．地震動情報即時伝

従来用いられてきたデータ回収方法であるダイアルア

達システムの導入以降も，外部から強震計に直接コマンド

ップ方式と比較すると，当所の職員が出勤していない夜間を送る機能を残す必要があった．そこで，地震動情報即時等であっても，地方整備局等へ地震動情報を迅速に届けら

伝達システムでは，図-2 に示すように，当所の PC から強れるメリットがある．また，2011 年東北地方太平洋沖地震

震計に直接アクセスしてコマンドを送る機能を保持するこの発生を踏まえ，津波を伴うような大地震の発生が予想さととした．

れる地域においては，地震動の終了から津波の到達までのLAN 接続の強震計に対しては，通常の TCP/IP の機能に

短い時間に記録の回収を行うことが重要な課題であるが，より，当所の PC からルータにアクセスし，次いで強震計今回開発したシステムでは，システムの各要素が期待通りにアクセスすることで，強震計にコマンドを送ることがでに機能すれば，地震後おおむね 10 分程度の間に強震計の波きるため，特段のソフトウエア開発は行っていない．

形ファイルのコピーが当所サーバ内に作成されることにな

シリアル接続の強震計に対しては新たに「遠隔操作機

るため，記録の回収がより確実になると期待できる．

能」の開発を行った．この「遠隔操作機能」が当所 PC か本システムは，港湾地域強震観測で使用されている既存らの接続要求を受け付けた場合，小型 PC は遠隔モードにの強震計のうち，通信機能を有するもの全てに対応してお入り，当所 PC と強震計との間で直接データのやりとりがり，また，現地の強震観測小屋に周辺機器を設置しソフト

行われ，間に介在する小型 PC はそのやりとりに影響を与

ウエアをインストールするだけで比較的簡単に導入できる

えないようにソフトウエアが設計されている．

こともあり，2011 年の最初の導入以降着実に普及しており，
2014 年末の時点では 136 地点中 80 地点に導入されている．

6.3

ルータ再起動機能

ただし，本システムに関しては，残された課題も数多く

地震動情報即時伝達システムの運用の中では，何らかの存在している．ここではそれらの代表的なものについて述

原因によりルータ（図-2）がダウンし，通信に不具合の生

べる．

じる事例がいくつかの港湾で見られた．一旦この不具合が第一に，本システムを適切に運用していくためには，通発生すると，外部からルータおよび小型 PC にアクセスす信状態を常に良好に保つことなどが必要であり，当所と地ることはできなくなるため，対処方法としては現地事務所

方整備局との間において，従来よりも一層緊密な連携が必にルータの再起動を御願いするしか無く，現地事務所への要となってきている．この面での努力は従来以上に必要で負担が生じていた．

ある．

そこで，小型 PC（図-2）上のアプリケーションの機能に第二に，本システムは，システムの構成要素が全て期待

より定期的にルータを再起動するように改良を行った．こ通りに機能した場合にはたいへん有効な情報伝達手段であの改良によりルータのダウンによる障害は大幅に軽減されるが，実際に大地震が発生した場合の本システムの各要素

た．

およびシステム全体としての挙動は未検証である．大地震
発生時に生起しうる事象とそれへの対応を今後も継続的に

7. まとめと今後の課題

検討していく必要がある．例えば次のような点の検証が現状では不十分であると考えられる．①大地震発生時の通信

本稿では，港湾地域強震観測のデータをより迅速に回収条件の下でどの程度記録の回収ができるか．
②本震発生後，し，地方整備局等への地震動情報の提供をより迅速に行う

余震が断続的に発生するような場合に，小型 PC が強震計ために新たに開発したシステム（地震動情報即時伝達シスの記録を回収できない恐れはないか．③当所の情報収集・テム）の紹介を行った．開発したシステムは，現地の強震処理サーバ自体が被災した場合の対応はどうあるべきか．

観測小屋に設置された周辺機器（小型 PC，ルータ等）と，第三に，強震観測は息の長い作業であり，ある場所に強小型 PC 上で稼働するソフトウエア，および，当所に設置

震計を設置してから 15 年～20 年経ってようやく大地震のされたサーバ上で稼働するソフトウエアからなる．強震計

記録が得られるという場合も少なくない．それに対して，が地震を検知すると，小型 PC 上のソフトウエアが強震計

通信関連技術の変化は早い．このギャップが様々な問題をから波形データを吸い上げ，当所サーバに転送する．当所生んでいる．例えば，データ通信端末や小型 PC など，本サーバでは，受信した記録から最大加速度，計測震度相当

システム開発時に利用していたハードウエアが次々と製造- 17 -

中止になり，新しいものへと移行している．従って，新たなハードウエア上での動作確認や，場合によってはソフトの改修などを，常に繰り返すことが必要になっている．通信サービスの変化（mova→FOMA→Xi）についても同様である．よって，長期間継続利用できるようなハードウエア，
通信サービスを選択していくことが重要である．
以上のような課題の解決に今後も継続的に取り組んでいく必要がある．
（2015年5月1日受付）
謝辞
地震動情報即時伝達システムの開発と導入にあたっては国土交通省港湾局および各地方整備局からの多大なる御支援をいただきました．
（株）かなめ技術開発の浅原裕さん，
松本英明さんには本システムに係る具体的なソフトウエア
開発を担当していただきました．ここに記して謝意を表します．
参考文献
1）野津厚・長坂陽介：港湾地域強震観測年報（2013），港湾空港技術研究所資料 No.1302，2015 年．
2）野津厚・若井淳：港湾地域強震観測年報（2011），港湾空港技術研究所資料 No.1266，2013 年．
3）気象庁監修：震度を知る－基礎知識とその活用－，ぎょうせい，1996 年．
4）野津厚・井合進：岸壁の即時被害推定に用いる地震動

指標に関する一考察，第 28 回関東支部技術研究発表会
講演概要集，土木学会関東支部，2001 年，pp.18-19．
5）井合進・松永康男・亀岡知弘：ひずみ空間における塑性論に基づくサイクリックモビリティーのモデル，港湾技術研究所報告，Vol.29，No.4，1990 年，pp.27-56．

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港湾空港技術研究所資料

No.1310２０１５．９

編集兼発行人

国立研究開発法人港湾空港技術研究所

発

国立研究開発法人港湾空港技術研究所

行所

横 須 賀 市 長 瀬 ３ 丁 目 １ 番 １ 号

TEL. 046(844)5040 URL. http://www.pari.go.jp/

印

刷

所

株式会社 シーケン

C （2015）by PARI
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permission of the President of PARI
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