ADVNET2017@東京大学福武ホール 	  臨時地震観測への	  IoTキャラバンシステム適用の検討 	

○内田直希・平原聡・河野俊夫（東北大学理学研究科）	  佐藤剛至・天間克宏・鷹取耕治（NICT）		  	  熊本地震の余震分布と地震動予測地図	

地震調査研究推進本部「平成28年(2016年）熊本地震の評価 」	
災害の軽減に貢献するために地震火山観測研究パンフレット	「熊本地震のおける研究者たちの活動」	

広域即時展開型地震観測システムの必要性	
(臨時余震観測の目的)	
①	

余震分布	

地表	
深さ	  5km	

地下の断層形状・すべり域・未すべり域の把握	

すべり域	
余震	

②	

地震	  発生層	

余震位置・走時	

地下構造（速度・減衰）	
③	

微小余震活動	深さ	  30km	
地震後変動	  ・今後の地震活動予測	

広域即時展開型地震観測システムの必要性	
(現在の定常地震観測網)	
観測点	

20km	

深さ	  5km	
余震	地震	  発生層	深さ	  30km	

広域即時展開型地震観測システムの必要性	
(現在の定常地震観測網)	
観測点	
深さ	  5km	

観測点配置と震源決定誤差	

20km	
45°	
余震	

地震	  発生層	

深さ	  30km	

定常観測網による	  地震正常検知範囲	

直上に観測点がない場
所の浅い地
震は精度よ
く深さを決めることができない	(防災科学技術研究所webページ)	

広域即時展開型地震観測システムの必要性	
(臨時観測点の効果)	
5km	

深さ	  5km	

熊本地震の余震臨時観測点（赤点：60ヶ所）と定常地震観測点（黒点）	

臨時観測点	45°	
余震	

地震	  発生層	

深さ	  30km	

定常＋臨時観測網による	  地震正常検知範囲	

余震域	

(作成：松本聡)	

h?p://www.jishin.go.jp/resource/column/16spr_p12/	

新潟県中越地震(2004年,	  M5.9）の場合	
臨時観測なし	

臨時観測あり	

観測点	

深さ	

深さ	

臨時余震観測の効果（余震分布）	

深さ	[東京大学地震研究所作成]	

2007 年以降の合同余震観測	（災害の軽減に貢献するための地震火山
観測研究計画・科研費特別研究促進費）	
年	

地震名	

マグニ 観測点
チュード	 数	

2007	

能登半島地震	

M6.9	

2007	

新潟県中越沖地震	

M6.7	

2008	

2011	

岩手・宮城内陸地震 	

東北地方太M9.0	
平洋沖地震 	

長野県北部
2014	
地震 	
鳥取県中部
地震 	

2016	
2016	

M7.2	

熊本地震			

参加機関	

人的被害	

備考	

東京大学, 北海道大学, 東北大学, 名古屋
死	  1, 負	  大学, 金沢大学, 京都大学防災研究所, 九79	州大学, 鹿児島大学, 防災科学技術研究所,356	
産業技術総合研究所	
東京大学、北海道大学、弘前大学、東北大
死	  1547	 学、名古屋大学、京都大防災研、九州大学、
負	  2,346	
鹿児島大学	

これらのほとんどがオフライン観測	

東北大学, 北海道大学，弘前大学，東京大 死 17 不明6124	 学，名古屋大学，京都大学，高知大学，九州大学，鹿児島大学，防災科学技術研究所	 負 426	-	

東京大学・東北大学・北海道大学・弘前大
学・千葉大学・名古屋大学・京都大学・高知大学・九州大学・鹿児島大学	

死 19,533不明
2,585
負 6,230	

M6.7	

東京大学・北海道大学・九州大学・東北大
17	
学	

前震段階
負	  46	 で4観測点設置	

M6.6	

69	 京都大学・九州大学・東京大学	

負	  31	

M7.0	

九州大学、北海道大学、弘前大学、東北大
死	  228, 負	  60	 学、東京大学、名古屋大学、京都大学、鹿2,753	
児島大学		

なぜオンライン観測ができないか？	
• 時間がない	  • 電源がない	  • ネットワーク	  がない	  阪神大震災後の余震推移	

通常の地震観測点設置手順	
• 土地契約	  • 建柱	  • 電気・通信	  引き込み工事	  • 電気契約	  最短でも	  2ヶ月	  • NTT契約	  • 機器設置調整	  • データ送出	
地震計は人工ノイズに弱い	

防災科研webページ	
h?p://www.hinet.bosai.go.jp/
about_earthquake/part1.html	

※そもそも被災地では	  復旧が優先	

現在の対応例１（衛星通信）	
• 時間がない	  （建柱なし、土地・電気・通信契約なし）	
• 電源がない	  （ソーラーパネル）	
• ネットワークがない	  （衛星通信）		
ただし・・・	
設置が大掛かりで大変	  消費電力大きい(~30W)	  各大学常備は2台程度	  衛星通信	

ソーラーパネル	

3.11後の金華山観測点（離島）での地震データ
衛星通信システム(VSAT)の設置例 	

現在の対応例２（携帯網）	
• 時間がない	  （建柱なし、土地・電気・通信契約なし）	
• 電源がない	  （ソーラーパネル）	
• ネットワークがない	  （携帯網）	
ただし・・ 未カバー域広い	

ソーラーパネル	

携帯電話	

例：岩手県釜石市付近に計画中の	  観測点とFOMAエリア	

熊本地震でのオンライン余震観測	現状まとめ	

様々な箇所の地震観測データを定期的にサーバに収集し解析に⽤用いている

従来の地震観測システム

専⾨門家による精査

気象庁

解析結果

⼤大学

国研究機関

地震調査委員会	
地震予知連絡会	  火山噴火予知連絡会	  国⺠民■従来のスタンドアロンな観測システム
JGN/SINET
インターネット

安上がりかつ即時展開に向くがランニングコスト
圏外FOMA128Kbps	

■従来の災害発⽣生直後のオンライン観測技術

地震観測⽤用機器

定期的に現地まで赴きデータを回収する必要がある

⾼高コスト
衛星通信

地震観測⽤用機器設置が⼤大掛かり

地震観測⽤用機器
データ回収作業

1. 衛星通信で観測点展開

設置が⼤大掛かりで⼤大変
消費電⼒力力も⼤大きい

保有可能な衛星端末数の関係で観測点を増やしにくい

2.  災害発⽣生直後にFOMA網で展開
設置箇所・被災の関係で圏外も多い箇所が増えると待機・ランニングコスト増IoTキャラバンシステム テストベッド	
• IoT環境が構築できる可搬型システム一式 のテストベッド	  – 多様なセンサデバイス	  – 通信デバイス （WiFi/	  LPWA	  /	  LTE	  /	  衛星）	  – 可搬式サーバ ・ エッジノード	  – 非常用電源 ・ 大容量バッテリ	  • 利用期限は最大でも3か月	  – 年に3か所（移設に1か月）をキャラバンして利用	  – 移設（設置・撤去）の訓練も兼ねられる	  • 災害時には、災害対応データ収集ステーションとして活用	  – 通常時と災害時のデュアルユースを前提	  – 複数セット稼働させることによって、ロバストに運用可能	（スマートIoT推進フォーラム テストベッド分科会河口会長資料）	

キャラバンテストベッドの特徴	
IoT環境が簡単に構築できる可搬型システム	  	・臨時で素早く立ちあがるテストベッド。	  
	   • 防災訓練・災害時情報共有	  	  • 大地震後の臨時地震観測	  	  	   	  ・地域IoT実装を推進するために必要なもの	  (通信基盤、情報基盤)を手軽に利用でき	  るテストベッド。	
• 観光・農業・教育・地域ビジネス等地域課題	  への適用	  総務省 地域IoT実装推進ロードマップ

IoTキャラバンシステムを用いた臨時観測	
従来の地震観測システムにより実現される地震観測システム

気象庁

⼤大学

観測機器は常にオンライン状態
観測者はより迅速に地震観測データを閲覧したり解析したりすることが可能となる

国研究機関

JGN/SINET
インターネット

JGN/SINET
インターネット■迅速展開可能・観測機器同⼠士を可搬型NerveNetによるメッシュネットワークで接続ランニングコスト
圏外FOMA
128Kbps	■観測範囲の広域・柔軟化

データ回収作業Internet回線はどこか1箇所繋がっていれば良良いInternet回線	

⾼高コスト

・可搬型NerveNetのメッシュリンクをLPWA
地震観測
衛星通信
で構築することで⻑⾧長距離離化⽤用機器
地震観測・携帯電話網に依存しない柔軟な観測点追加
⽤用機器
・低消費電⼒力力な⾃自営網の形成
・観測点を増やすことが可能 設置が⼤大掛かり
地震観測⽤用機器

気象庁

⼤大学■迅速に観測データを取得可能

LPWA	

地震観測⽤用機器

LPWA	

地震観測⽤用機器

地震観測⽤用機器

NerveNet⾃自営網
メッシュネットワーク

LPWA	
LPWAによる⻑⾧長距離離通信

地震観測⽤用機器
地震観測⽤用機器

地震観測⽤用機器

低消費電⼒力力・低コスト
観測端末数増地震観測⽤用機器

テストベッドとユーザー設備の関係	
テストベッド	

仙台	
ユーザー拠点	

JGN	  

東北大サーバ	  凡例	テストベッド	
ユーザー設備	地理的な場所	

データ通信端末	  (FOMA)	  ユーザー	  観測装置	

ユーザー	  観測装置	

観測地点３	

観測地点４	

観測地点例	

観測地点１	

ユーザー	  観測装置		  	  ラスベリーパイ	  	地震波形	   固定回線	
データ	

他機関	  拠点	キャラバンテストベッド	

観測地点２		  	  ラスベリーパイ	  	地震波形データ	
データロガー	  LS-­‐7000XT	  時刻同期	

GPSアンテナ	  GP300	

サンプリング：100Hz	
分解能：24bit	  入力：±10V	  センサー	  （地震計）	  ユーザー観測装置	  キャラバンを可能にする可搬型NerveNet	
据え置きタイプ	  ラズベリーパイタイプ	  200mm	
IoT向けLPWA規格の⼀一つ
サブギガ帯を利利⽤用
最⼤大37.5Kbps程度度だが最⻑⾧長8km

100mm	

270mm	

20mm	

重量:	  約6kg	  消費電力：100W(最大)	

重量：100g程度	  消費電力：7W(最大)	

• 信頼性，耐久性は劣るが	  小型，省電力で軽く，ハードが安い	  • 大容量リチウムイオン電池＋ソーラーパネ• 防水・防塵，高信頼性・耐久性	  ルでオフグリッド運用も視野	  • 高出力で大型の無線機・アンテナ	  • 可搬性が重視される用途には適さない	   • 「低速だが長距離の通信」が可能な	  を用いて開発中	  検討の実施状況	

2018年	
M4.9前後	
最大震度３	  前後	

岩手県釜石市付近に計画中の観測点。背景はFOMAエリア	

臨時観測用機材	

観測点候補地調査（8/21,22実施）	  JDXnet

今後の展望：全国規模での運用	
地震データ交換・流通ネットワーク	
気象庁・防災科研	

TDX	

東大地震研	

キャラバンシステム	
海洋研究開発機構	

広島大学		

網2L域
広X
N
GJ/	5)t
Te
En
N
SI(JDX

長崎大学	

弘前大	
東北大	
名大	

高知大	
九州大学	

北大	

鹿児島大	

京大防災研	

キャラバン	システム	

地震データ集配信装置
構内専用光／VLAN
NTTフレッツグループ

震研和歌山
震研広島

高感度地震観測網
気象庁
国立大学
防災科学技術研究所
海洋研究開発機構、他

今後の展望：火山への適用	山本希氏提供	

有事の火山の監視強化 	  →火山活動推移把握	

火山の噴火前には観測網の構築の時間がある場合も多い。	  
必要な火山の周りにネットワーク環境を構築	  （場合によっては長期化・噴火に至らない場合も）	

気象庁「気象業務はいま」から引用

まとめ	（背景）	

• 臨時余震観測にIoTキャラバンのニーズがある	  • 省電力可搬型NerveNet/LPWAの開発・発展	  	  （現在の検討状況）	
• フィールド実証実験を含む広域即時展開型地震観測システムの研究開発	  • キャラバンシステムプロトタイプとして問題点の洗い出し	  （将来）	

• 全国合同余震観測への投入	  • IoTキャラバンシステムの稼働（火山等、多様なアプリケーション）	  謝辞：本研究は「東北大学－NICTマッチング研究支援事業」・「災害の軽減に貢献するための地震火山観測研究計画」による補助を受けました。