画像引用元：三信電気株式会社「AI水位計測カメラ」（https://www.sanshin.co.jp/solution/iot/camera-ai/）
近年、集中豪雨などによる冠水・浸水への備えとして、IoTを活用した対策システムが注目されています。本記事では、IoTセンサ・ゲートウェイ・AIカメラなどを活用した冠水・浸水対策システムの仕組みやメリット、導入時のポイントを解説します。
冠水・浸水対策システムとは？
画像引用元：三信電気株式会社「河川の防災対策 『危機管理型水位計』」（https://www.sanshin.co.jp/solution/iot/water-level-gauge/）
冠水・浸水対策システムとは、IoTセンサ・ゲートウェイ・AIカメラなどを利用して水位や冠水・浸水状況を把握し、管理者の対応を支援するシステムです。道路や河川だけでなく、工場や店舗、住宅などの幅広い場所で活用できます。
必要性
冠水・浸水が発生するリスクのある場所では、状況を速やかに把握できる仕組みが必要です。大雨による冠水・浸水は広い範囲で発生することがあり、管理者がすべての場所を現地で確認するには時間や人手がかかります。
IoTセンサやAIカメラなどを設置しておけば、離れた場所から浸水の発生を把握し、現地確認や避難、設備保護などの対応がしやすくなります。国土交通省でも、迅速な災害対応や情報発信を目的として、浸水センサによって状況をリアルタイムに把握する実証実験を進めています。
※参照元：国土交通省「ワンコイン浸水センサ実証実験」（https://www.mlit.go.jp/river/gijutsu/wankoinsensa/index.html）
基本的な仕組み
冠水・浸水対策システムは、IoTセンサやAIカメラで現地の状況を取得し、通信ネットワークを通じて管理側へ情報を送る仕組みです。例えば、浸水センサが水の到達を検知すると、データを通信によって収集し、管理画面などで状況を確認できます。
システムによっては、IoTゲートウェイによるデータの中継やクラウドでの可視化、異常時の通知などを組み合わせることも可能です。現地の情報を収集・送信・確認できる仕組みを構築することで、冠水や浸水への対応を支援します。
主な設置場所（道路・アンダーパス・地下通路・駐車場・河川・工場・倉庫・店舗・施設・駅・工事現場・住宅など）
冠水・浸水対策システムは、水が流れ込みやすい場所や浸水による影響を把握したい場所に設置されています。具体的には、道路・アンダーパス・地下通路・駐車場・河川のほか、工場・倉庫・店舗・各種施設・駅・工事現場・住宅などです。
設置場所によって監視対象は異なるため、道路では冠水状況、建物では内部への水の侵入、河川では水位など、目的に応じた監視方法を検討してください。国土交通省の実証実験でも、道路や家屋、自動販売機などに浸水センサが設置されました。
参照元：国土交通省「ワンコイン浸水センサ実証実験の参加者を決定しました」（https://www.mlit.go.jp/report/press/mizukokudo03_hh_001110.html）
冠水・浸水対策システムに活用される技術
画像引用元：三信電気株式会社「LoRaWAN産業用IoTセンサ」（https://www.sanshin.co.jp/solution/iot/lorawan/）
冠水・浸水対策システムには、IoTセンサやAIカメラ、IoTゲートウェイ、クラウドなどの技術が活用されます。それぞれの役割を組み合わせることで現地の状況を把握し、離れた場所から監視・管理できる仕組みを構築できます。
IoTセンサによる水位・冠水・浸水の検知
IoTセンサは、水位の変化や冠水・浸水の発生を現地で検知する役割を担います。例えば、水位を測定するセンサや水が一定の位置まで到達したことを検知する浸水センサなどがあります。
人が現地を巡回して確認する方法とは異なり、IoTセンサを設置しておけば離れた場所から状況を把握することが可能です。国土交通省でも、浸水センサから送信される情報を活用し、浸水状況をリアルタイムに把握する実証実験を行っています。
参照元：国土交通省「浸水センサ表示システムを初めて公開します」（https://www.mlit.go.jp/report/press/mizukokudo03_hh_001273.html）
AIカメラによる冠水・浸水状況の監視・解析
AIカメラを活用すると、現地の映像を確認するだけでなく、画像解析によって状況を判定する仕組みを構築できます。センサが特定地点の水位や浸水を検知するのに対し、カメラは撮影範囲の様子を映像として把握できる点が特徴です。
AIによる画像解析を組み合わせれば、冠水・浸水の有無などを自動的に判定し、監視業務を支援できます。ただし、解析できる内容や精度は使用するAIやカメラ、設置環境によって異なるため、目的に合わせたシステム設計が必要です。AIカメラの仕組みや選び方については、以下のページをご覧ください。
IoTゲートウェイによるデータの収集・中継
IoTゲートウェイは、現地に設置したIoTセンサなどからデータを集め、ネットワークを通じてクラウドやサーバへ中継する役割を担います。いわば、現場のデバイスと上位システムをつなぐ「橋渡し役」です。
例えば、複数の浸水センサから情報を集め、中継装置からLTE-Mやインターネットを介してクラウド側へ送る仕組みがあります。IoTゲートウェイを活用することで、センサーから取得したデータを遠隔監視システムへ届けることが可能になります。
クラウドによるデータの可視化・遠隔監視
クラウドは、IoTセンサなどから送られてきたデータを集約し、管理画面などで確認できるようにする役割を担います。水位や浸水の有無を地図や画面上で可視化すれば、管理者が現地へ行かなくても複数地点の状況を確認できます。
実際に国土交通省の浸水センサ表示システムでは、現地の浸水センサから送信された情報を地図上で確認できる仕組みが採用されています。クラウドを活用することで、データの蓄積や遠隔監視などにつなげられます。
参照元：国土交通省「浸水センサ表示システム」（https://c-sensor.river.go.jp/map/index）
AIを活用した遠隔監視システムについては、以下のページをご覧ください。
冠水・浸水対策システムを導入するメリット
画像引用元：三信電気株式会社「センサゲートウェイ」（https://www.sanshin.co.jp/solution/iot/gateway/）
冠水・浸水対策システムを導入すると、現地の水位や浸水状況を継続的に監視し、異常の把握や対応に役立てられます。ここでは、IoTセンサやカメラ、クラウドなどを活用したシステムを導入する主なメリットを解説します。
冠水・浸水の発生を早期に検知できる
冠水・浸水対策システムを導入するメリットの一つは、冠水や浸水の発生を早い段階で把握しやすくなることです。例えば、浸水センサを設置しておけば、水がセンサの設置地点に到達した際に検知し、管理者側へ情報を送信できます。
国土交通省でも、浸水センサを活用して浸水状況をリアルタイムに把握し、災害対応や情報発信に役立てる取り組みを進めています。早期に状況を把握できれば、現地確認や設備保護など、次の対応を判断するための情報として活用できるのです。
参照元：国土交通省「ワンコイン浸水センサ実証実験」（https://www.mlit.go.jp/river/gijutsu/wankoinsensa/index.html）
現地の状況をリアルタイムで把握できる
IoTセンサやカメラを活用することで、現地から離れた場所でも冠水・浸水の状況をリアルタイムに把握しやすくなります。センサから送られる情報をクラウドなどに集約すれば、水位や浸水の有無を管理画面から確認できます。
また、カメラを組み合わせることで、数値だけでは判断しにくい周辺の様子を映像で確認することも可能です。現地へ到着する前に状況を把握できれば、巡回や応急対応の優先順位を判断するための情報として役立ちます。
遠隔監視によって管理業務の負担を軽減できる
冠水・浸水対策システムによる遠隔監視は、管理者の巡回や現地確認にかかる負担の軽減につながります。複数の道路や施設を管理している場合、大雨のたびにすべての地点を人が確認するには時間と人手が必要です。
IoTセンサなどから取得した情報を一元的に確認できれば、管理拠点から各地点の状況を把握し、必要性の高い場所を優先して現地確認できます。システムによる監視と人による確認を組み合わせることで、管理業務の効率化につなげられます。
蓄積したデータを防災対策や設備管理に活用できる
冠水・浸水対策システムで収集したデータは現場の監視だけでなく、今後の防災対策や設備管理にも活用できます。例えば、水位や浸水発生の履歴を蓄積しておけば、どのような状況で水位が上昇したのかを振り返るための資料になります。
蓄積したデータを雨量などの情報と組み合わせて分析することで、監視方法や設備運用を検討する際の参考になります。継続的にデータを収集・分析することは、冠水・浸水リスクを踏まえた管理体制を検討するために役立つのです。
冠水・浸水対策システムを導入するときのポイント
画像引用元：三信電気株式会社「AI水位計測カメラ」（https://www.sanshin.co.jp/solution/iot/camera-ai/）
冠水・浸水対策システムを導入する際は、監視したい場所や目的を明確にしたうえで、機器や通信環境を検討することが大切です。IoTセンサやゲートウェイの選定だけでなく、既存設備との連携や非常時の運用方法まで確認しましょう。
設置場所や目的に適したIoTセンサを選定する
IoTセンサを選定する際は、「何を検知したいのか」「どのような場所に設置するのか」を踏まえることが重要です。例えば、水位の変化を継続的に測定したい場合と水が特定の高さまで到達したことを検知したい場合では、適したセンサが異なります。
また、屋外に設置する場合は、雨やほこり、気温などの環境条件も考慮しなければなりません。道路や河川、工場といった設置環境と監視目的を整理してから必要な性能や仕様を検討しましょう。IoTセンサの種類や選び方については、以下のページをご覧ください。
通信環境に適したIoTゲートウェイを選定する
IoTゲートウェイの選定では、設置場所の通信環境や接続する機器に合わせる必要があります。冠水・浸水対策システムでは屋外や離れた場所にセンサを設置するケースもあるため、有線ネットワークを利用できるとは限りません。
LTEなどのモバイル通信やLPWAを利用する方法もあり、通信距離や通信量、消費電力などの条件によって適した方式は変わります。使用するセンサとの接続方式も確認し、現場から必要なデータを安定して送信できる構成を検討しましょう。IoTゲートウェイの選び方については、以下のページをご覧ください。
既存の監視・警報システムとの連携を検討する
すでに監視設備や警報設備を運用している場合は、新しい冠水・浸水対策システムとの連携を検討しましょう。例えば、センサが一定の水位や浸水を検知した際に、管理画面へ表示したり、既存の警報設備へ情報を渡したりできれば、複数の仕組みを活用した監視体制を構築できます。
ただし、連携の可否は既存システムの通信方式やインターフェースなどによって異なります。導入前に既存設備の仕様を確認し、どこまで連携できるかを整理しておくことが大切です。
停電・通信障害を想定した運用体制を整える
冠水・浸水対策システムは、停電や通信障害が発生した場合も想定して運用方法を決めておくことが重要です。大雨や災害時には、電源や通信回線に影響が生じ、センサからデータを取得できなくなる可能性があります。
そのため、非常用電源の確保や通信が途絶えた場合の対応、現地確認へ切り替える条件などを事前に検討しましょう。システムだけに頼るのではなく、障害発生時の連絡方法や担当者の役割まで決めておくことで、非常時にも対応しやすい運用体制を構築できます。
冠水・浸水対策システムなら三信電気株式会社にご相談ください。
冠水・浸水対策システムでは、設置環境や監視目的に応じて、IoTセンサやゲートウェイ、AIカメラなどを組み合わせることが重要です。IoTやAIの技術を活用することで、冠水・浸水の早期検知やリアルタイムでの状況把握、遠隔監視などにつなげられます。
三信電気株式会社では、IoTセンサ・ゲートウェイやAIカメラ、危機管理型水位計などの導入や運用をご支援しています。
IoT・AIなどを活用したシステムの開発や導入、運用をご検討の際は、ぜひお気軽に三信電気株式会社にご相談ください。
