消防活動用ＵＡＶ（無人航空機）「マルチコプター」を導入

１

世界遺産のあるまち

田辺市消防本部消防総務課長

安 田浩 二ＮＰＯ法人情報セキュリティ研究所

臼 井義 美田辺市

平成17年５月１日、５市町村の合併により誕生した田辺

た、強風の影響で活動中の部隊の背後に飛び火し、退避が少しでも遅れていれば炎に取り囲まれ非常に危険な状況となる場面もあった。
イ

平成23年台風12号豪雨災害

市は、紀伊半島の南西側、和歌山県の南部に位置し、みな平成23年９月に本市を襲った台風12号の記録的な豪雨

べ町、印南町、日高川町、有田川町、奈良県野迫川村、十は、市内各地で河川氾濫による水害や山腹の深層崩壊をは津川村、新宮市、古座川町、上富田町、白浜町にそれぞれじめとする土砂災害等の甚大な被害をもたらした。
９月４日未明に発生した伏菟野（ふどの）地区の深層崩隣接しています。
海岸部に都市的地域を形成するほかは、森林が大半を占壊による土砂災害では、９世帯27人が罹災し、うち６人がめる中山間地域が広がり、主な水系としては日高川水系、生き埋めとなった。10日までの活動により１人を生存救出

富田川水系、日置川水系、熊野川水系の４水系を抱える、したものの残る５人については救出後死亡が確認された。

近畿最大の行政区域を有するまちです。気候は海岸部の温同じく９月４日早朝に熊野（いや）地区の深層崩壊によ

暖多雨な太平洋型気候から、山間地における内陸型の気候

る土石流では、11棟が全壊、全流出し、３人が行方不明とまで広範囲にわたっています。

なった。８日までに２人の遺体を発見したが残る１人につまた、平成16年７月、「紀伊山地の霊場と参詣道」がユいては発見に至っていない。

ネスコの世界遺産として登録されました。和歌山県、奈良どちらの現場も、災害発生の第１報を受け消防職団員が県、三重県にまたがる３つの霊場（熊野三山、高野山、吉直ちに現場へ臨場したが、深層崩壊した山腹は依然不安定野・大峯）とそこに至る参詣道（熊野参詣道・高野山町石な状態であった。現場指揮本部では、山腹全体の状況を把道・大峯奥駈道）及びそれらを取り巻く文化的景観が主役握する手段がなかったため、二次災害の危険と隣り合わせです。田辺市は、この世界遺産の中心に位置する市です。の中、監視員を配置して活動を継続した。

２ 「マルチコプター」導入の経緯となった災害

ウ

平成24年富田川増水による中州での水難事故
平成24年７月12日正午頃、梅雨前線による大雨により富田川が増水し、建設会社作業員５人が中州へ取り残された。天候不良のため防災ヘリコプターと連携した救助活動⑴

過去の災害における課題が行えず、地上部隊単独で救助ボートにより約１時間後にア

平成20年新庄町山林火災

全員無事に救出を完了した。

平成20年８月22日13時50分頃、新庄町地内の山林から出活動準備中、河川は一段と増水し中洲崩壊の危険が高ま

火、折からの強風にあおられ延焼拡大した。消防職団員約る中で、最悪の事態に備えて要救助者に素早く確実に救命600名が出動、防災ヘリコプターも消火にあたった結果、具を届けられれば、なお最善であった。

雑木林約13haを焼損し出火から約20時間後に鎮火した。

⑵

ＮＰＯ法人情報セキュリティ研究所との共同研究

ア

ＮＰＯ法人情報セキュリティ研究所の概要

火災の最盛期には、延焼拡大する火の手が風下側の住宅にも迫ったことから、現場指揮本部において延焼阻止ライ

情報セキュリティ分野で地方自治体などと連携し、住民ンを設定し、消防隊を集中配置して住宅地方面への延焼阻の安心と安全のためにＩＣＴの利活用コンサルタントやシ止を主眼とした活動を下命したが、火災現場が山中であステム構築支援など、公益に資する活動を行っている。

り、延焼範囲も広範であったことから、活動中の消防隊かイ

マルチコプター共同研究のきっかけ

らの無線情報や上空を飛行するヘリコプターからの情報のＮＰＯ法人情報セキュリティ研究所と当消防本部とは、みでは火災の全体状況を把握するのに時間を要した。ま

情報セキュリティに関する支援のみでなく、防災関連シス’15.0565

消防研究センターとの実証検証

ＮＰＯ法人情報セキュリティとの検討会「マルチコプター」の開発状況

テムの開発等においても協力関係にあった。そうした中、究所と同クラブとの間で開発委託契約が締結された。

新庄町での山林火災や台風12号災害において課題となった⑸「災害現場における早期情報収集手段の研究」が話題とな

当消防本部が１号機に求めた機能及び性能
１号機の製作に際し、当消防本部が求めた機能及び性能

り、ＮＰＯ法人情報セキュリティ研究所から無人航空機は下記のとおり。

（以下「ＵＡＶ」という）の可能性について紹介があった。

ア①

マルチコプターやドローンと呼ばれるいわゆるＵＡＶベースの機体については、消防防災活動上で支障を来は急激に進歩し、価格も安価となった。

たさない機種を選定すること。
イ

カメラを取り付け、ハイビジョン動画を撮影し、ＦＰ・強力なブラシレスモーター

Ｖシステム（電波法適合）によりリアルタイムで画像を・大容量リチウムポリマーバッテリー伝送し、受信機で画像を見ることができること。

・加速度センサーとジャイロによる姿勢制御

ウ

パソコン等を用い、地図上で飛行経路等を表示させる

・ＧＰＳ、ジャイロ等による位置制御
・高解像度カメラと３軸ジンバルによる空撮ことができこと。
エ・ＦＰＶ（リアルタイム映像伝送装置）システムによるリ救命具（１㎏未満）を搭載又は吊り下げて飛行でき、アルタイム画像伝送及び任意の地点で投下できること。
オ スピーカを搭載し、飛行中に十分な音量で放送できること。

②

初心者でも操縦が容易である。

⑹

ＮＰＯ法人情報セキュリティ研究所での開発状況③

ＮＰＯ法人情報セキュリティ研究所で機能追加が可能

ア

基礎的研究

である。

汎用型のＵＡＶ（ＤＪＩ社製Phantom2）を購入し、基・物品搬送・投下機能本的な機能検討を行うとともに、消防本部が求めた機能及・無線スピーカ機能び性能についての検討を行った。また、消防隊員とともに④操縦訓練を実施して、機体の操作性等についての検討を加ＮＰＯ法人情報セキュリティ研究所でメンテナンスや操縦指導が可能である。
⑶

えた。なお、この機体は現在サブ機として活用している。

消防研究センターとの情報交換

イ

消防大学校消防研究センターにおいて、防災活動現場で機体製作基礎的研究結果を踏まえ、機体製作に取り掛かった。

ＵＡＶを利用し俯瞰的情報を得る技術開発が進められてい機体のベースについては、ることを知り連絡を取ったところ、同センターではすでに・目的の機能を実現する機器の搭載を可能とするペイロー機体及びシステムが完成し、実際の現場で実証検証を行っている状況であった。

ド（可搬重量）１㎏～１.５㎏の確保
・現場への搬送が容易なサイズ

当消防本部においても消防活動用ＵＡＶの共同研究を進・Phantom２と操縦方法が類似めていることを伝えアドバイスをお願いしたところ快諾い・ＦＰＶシステムが電波法に適合

ただき、同センター研究官３名が当市へ機体を持ち込み、試・開発経費や維持経費が安価

験飛行を行いながら研究開発に係る情報交換会を開催した。
⑷

紀伊田辺ライオンズクラブの協力

消防活動用ＵＡＶの共同研究が進み、１号機を製作するなどについて検討した結果、タロット社製の機器をベースに自作することとした。
ウ

カメラ及びＦＰＶシステムこととなった。１号機にあっては、「地域防災に役立ててカメラはGoPro社製Hero３、空撮装置はタロット社製をもらう」との趣旨により紀伊田辺ライオンズクラブから寄用いた。また、ＦＰＶシステムは、海外仕様の５.８GHzか贈いただけることになり、ＮＰＯ法人情報セキュリティ研ら国内仕様の２.４GHz仕様に変更した。

66’15.05

消防活動用ＵＡＶ（無人航空機）「マルチコプター」を導入

メイン機（タロット社製ベースの自作機）

デジタルカメラエサブ機（ＤＪＩ社製Phantom２）

スピーカシステム

デジタル簡易無線機

スピーカシステム

デジタル簡易無線

既製品のスピーカ及びデジタル簡易無線を搭載した。

スピーカ

・スピーカ：重 量190ｇ、出力17Ｗ、音声到達範囲50ｍ程
度、バッテリーで15時間程度運用可能
・デジタル簡易無線：重量200ｇ、出力５Ｗ、通話可能範囲

投下装置
対応業務

災害現場での情報収集
上空からの捜索４㎞程度
オ

プロポ（無線操縦装置）

物資（軽量）搬送等

投下装置
プロポ（無線操縦装置）の空きチャンネルを使用して制⑵サブ機（ＤＪＩ社製Phantom２）御できる小型軽量な既製品を搭載した。

対角（プロペラの両端まで）

350㎜

カ

高さ
（カバー頭頂部から接地面まで）

180㎜

プロペラガード
機体の安全性を確保するため、高い強度を有するポリカ

ーボネート製プロペラガードを自作した。

重量約１㎏

飛行可能時間（バッテリー１本）

最大25分

３

ペイロード

約300ｇ（バッテリーを含む）

最大操作範囲約１㎞

搭載装置

デジタルカメラ
災害現場での情報収集
上空からの捜索⑴

消防活動用ＵＡＶの性能及び機能
メイン機（タロット社製ベースの自作機）

対角（プロペラの両端まで）

1,100㎜

対応業務

高さ（カバー頭頂部から接地面まで）400㎜

現場運用及び操縦訓練のため、メイン機とサブ機を同時

重量約３㎏

飛行可能時間（バッテリー１本）

最大15分

ペイロード

約1.2㎏

最大操作範囲約１㎞

搭載装置

デジタルカメラに配備し２機運用体制とした。

４⑴

ＵＡＶ運用における安全対策等
安全運用要領の制定

当消防本部において消防活動用ＵＡＶを運用するに当た’15.0567

「マルチコプター」の操縦訓練する消防隊員

り重要視した課題のひとつに「安全対策」がある。
ドローンやマルチコプターと呼ばれるＵＡＶは、近年、性能がめざましく向上し、高解像度カメラの性能向上と相「マルチコプター」で中州に取り残された人に救命具を投下

着陸は離陸よりも細やかな操作が必要となり、離着陸地
点は広く開けた場所であれば操縦が容易でなおかつ安全である。

まって比較的容易に空撮が行えることから、多方面で利用並行移動（前進後退と左右移動）は、機体が操縦員と同されるようになったが、それに比例してＵＡＶが墜落する

じ方向を向いていれば、エレベータースティックやエルロことなどによる事故も多く報告されるようになった。墜落

ンスティックを倒す方向と一致するので操作しやすいが、事故の原因としては、バッテリー切れ、風の影響、操縦ミ機体と操縦員が対面している場合ではスティック操作が逆ス、電波障害などが考えられるところであるが、いずれにになるので混乱する。また、ラダースティックを操作し左しても飛行物体であることから墜落する可能性を完全に排右に旋回する場合も同様である。

除することは不可能であるといえる。

ＦＰＶシステムを使用すれば、搭載カメラの画像を見な消防活動用ＵＡＶは、人命危険が発生している現場で運がら飛行させることが可能となり、目視飛行では不可能な用するものであるが、墜落事故等の２次的被害の発生を可遠方までの飛行や建物等の障害物に近づいての飛行も可能

能な限り排除することが必要であることから、当消防本部となる。また、目視飛行では機体と操縦員が対面したときにおいては、安全対策を主眼とした「安全運用要領」を制にスティック操作が逆になるがＦＰＶを使用すれば画像と定し、山林、河川、海岸等周囲に人が居ない場所での運用スティック操作が同方向となり操作が容易である。

を基本としている。
⑵

次に飛行開始時の注意点としては、離着陸させるために事故発生時における損害賠償責任保険

10ｍ×10ｍ程度以上の範囲で障害物がなく上空が開けた場

事故発生時には、現在すでに加入している（一財）全国所が必要となる。これは、離陸時にはＧＰＳ衛星を捕捉す消防協会の消防業務賠償責任保険で対応可能であることをることが必要であることと、非常時に自動帰還機能（※確認した。

１）での帰還を想定し、安全な空間を確保しておく必要が５⑴あるためである。

現場訓練による検証

飛行中の注意点としては、バッテリー残量を常に確認しておくことが挙げられる。特にＦＰＶシステムを使用して操縦訓練による検証

遠方まで飛行させている場合には、帰還に必要な電力を十当消防本部で運用している消防活動用ＵＡＶは２機とも分確保しておくことが重要である。また、バッテリーパッＧＰＳ飛行制御装置を搭載しており、操縦は初心者でも容ク１本で15分程度の飛行時間となるので、予備バッテリー易である。飛行開始時にはコントローラーの表示部に表示を４本～５本は確保しておく必要がある。

されるＧＰＳの捕捉状況を確認する。

※１

自動帰還機能：自動操縦により離陸場所へ帰還させる機能の離陸、上昇、下降はスロットルスティックの上下で行ことで、スイッチ操作によって電源投入後最初に記憶したＧＰＳい、スロットルスティックを中位に保てばその場でホバリ位置座標地点へ自動的に帰還させることができる。また、操縦電ング状態となる。常にＧＰＳ位置情報により機体が自動制波が届かなくなったときも自動帰還機能が働く。

御されているため、風等の影響があっても安定した飛行が⑵行える。

搬送・投下）による検証

68’15.05河川の中州へ取り残されたこと想定した訓練（救命具消防活動用ＵＡＶ（無人航空機）「マルチコプター」を導入
当消防本部の消防活動用ＵＡＶの特徴的な機能として、に山林地図上で捜索飛行範囲をメッシュに区切り、メッシ１.２kg程度までの物品を搬送し、現場上空から投下できるュごとの捜索順と捜索飛行ルートを決定する。捜索開始時仕様となっている。には、バッテリー１本あたりの飛行可能時間が長いサブ機

現場運用しては、まず、救命具を搭載（搭載はペイローを用い、要救助者を発見した場合には、ＧＰＳ位置座標をドの関係から１着のみとなる。
）し、要救助者の付近まで地上の救助隊に伝達するとともに、メイン機に飲料水など目視飛行を行い、接近時にはＦＰＶシステムにより飛行をを搭載し要救助者の位置まで飛行させ、物資の投下及びス行う。救命具の搭載により自重が増加するが操縦に関してピーカを用いての状況説明、行動指示、怪我の有無の確認は大きな影響を受けない。また、ＦＰＶシステムによる飛などを行った後、帰還する。

行では、要救助者に接近が可能となるが、風に流されるこ【メリット】とによる要救助者への接触を防止するため、上下方向に離・現場到着後すぐに捜索飛行を開始できる。

隔距離を保つことが大切である。接近後は、スピーカによ・防災ヘリコプター等よりも低空飛行で捜索ができる。

り消防隊の救助活動の状況説明を行うとともに、救命具の・騒音が少ないためスピーカからの呼びかけが鮮明に聞こ装着方法を伝える。スピーカの音量は十分で音質も明瞭であるため周囲から騒音等があってもまったく問題のないレベルである。
こちらの説明内容が理解できた場合には「○」、分からなければ「×」を手信号で表してもらい、カメラにより確える。
・怪我の有無などの状況が確認でき、飲料水などの搬送・投下ができる。
・発見位置のＧＰＳ位置座標により地上の救助隊を誘導できる。

認する。この意思伝達の方法については、スピーカマイク【デメリット】を利用して双方向通話が可能となればさらに有効となる・バッテリー１本あたりの飛行時間が短い。

が、 電 波 法 上、 デ ジ タ ル 簡 易 無 線（351.２MHz-

・山林内では離着陸場所（障害物がなく上空が開けている

351.38125MHzタイプ）は上空からの送信ができないため場所）を確保しにくい。

一方通話としている。手信号の「○」を確認後、要救助者

・主にＦＰＶシステムによる操縦となるので、立木等と接付近に救命具を投下し、要救助者が着装を完了すれば、着触させないため常に移動方向にカメラを向けた操縦技術

装状況をカメラで確認する。なお、救命具は、着装後に紐が必要となる。

を引けば内蔵ボンベから自動的にエアーが充填される。救命具の装着に問題なければ、その後の行動を指示した後、帰還する。
【メリット】
・投下装置を使って救命具を要救助者まで素早く届けることができる。

６

消防活動用ＵＡＶ（無人航空機）「マルチコプター」の課題と今後の展望

マルチコプターやドローンと呼ばれるＵＡＶは、近年の性能向上と価格低下により、消防分野だけでなく多方面で・スピーカを使って要救助者に救助隊の活動状況を説明す

急速に普及し活用されている。一方、システム異常や人為ることで落ち着かせ、取るべき行動の指示ができる。

的ミスなどによる事故も発生しており、今後の普及拡大に【デメリット】

比例し事故件数も増加すると予想され、機体そのものの安・機体が完全防水となっていないため、雨などにより水が全性や信頼性の向上だけでなく、運用面での操縦技術の向制御部へ浸入したときにノーコンとなる危険がある。

上や安全管理体制の強化、また保険加入など運用者側の姿・現行のバッテリー１本あたりの飛行時間は15分程度であ勢が問われることになると考える。また、国においても、るが、飛行時間を伸ばすために大容量バッテリーを搭載

ロボット戦略会議を設置し、平成27年１月には「ロボットしようとすれば重量が増加するというジレンマに陥る。

新戦略

・救命具を複数同時に搬送することができない（ペイロードの問題）。
⑶

山間部での捜索活動を想定した訓練による検証

Japan's Robot Strategy

ビジョン・戦略・アクションプラン」を策定し、その中で「災害現場等での利用に期待が高まる無人飛行型ロボット（ＵＡＶ）の具体的な運用ルール作り」が提言されたところでもある。

山間部での捜索活動では、消防活動用ＵＡＶの機能を生ＵＡＶは、今後さらに高性能化と低価格化が急速に進かし、上空からの捜索と要救助者への物資搬送が可能となみ、消防防災分野での活用範囲も広がるものと予想するとる。

ころであり、全国の消防防災機関において研究及び検証の現場運用としては、まず、入手できている情報から捜索飛行範囲を決定し、その近辺で離着陸場所を確保する。次取組が広がり、その情報を共有することで一層の有効かつ安全な利用が進むことを期待したい。

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