環境・防災監視系システム
環境・防災監視系システム(1)，(2)の
自治体への適用イメージを図１に示し
ます．このシステムは，いつでもどこ
でも簡単に無線ブロードバンドネット
ワークを構築可能なマルチホップ無線
LAN＊を活用した臨時仮設ネットワー
クシステム，ネットワークを支えるク
リーンでハイパワーな防災用バック
アップ電源，およびネットワークを利
用した各種アプリケーションから構成
されます．
このシステムは，災害などの非常時
において現場映像配信や情報収集・
連絡に活用できるほか，平常時にも環
境調査や不法投棄監視などさまざまな
方面で活用できることを特徴としてお
り，普段から使い慣れたシステムでこ
災害対策実現への取り組み
NTT技術ジャーナル 2005.98
環境・防災監視系システム
図１ 環境・防災監視系システム�
自営網�
自営網�
・携帯電話サービスエリ� ア外地域へのIP携帯電� 話導入�・不法投棄の監視�・河川の監視�・環境調査，環境学習�・地域イベント など�
平常時の活用例�
公民館�
公衆網�
インターネット�
地域イント�ラネット�
地域情報ハイウェイ�
Ａ町�Ｂ村�
Ｃ市�
Ｄ市�
県庁�
情報センタ�
防災センタ�学校�
臨時仮設ネット�ワークシステム�
災害現場�
防災用バック�アップ電源�
映像配信�
IP携帯電話�
車載およびバイク搭載例�
可搬型無線スイッチ�
通信エリア�半径約500 m
約2 km間隔で連続中継�
オンサイト情報�収集システム�
ネットワークが未整備な山中や災害現場などで，仮設的に無線LANネットワークを敷設して，現場映像配信や連絡手段などの災害対策活動に活用できるとともに，平常時にも環境監視や環境学習等に活用できる環境・防災監視系システムについて紹介します．
ま え だ ゆ う じ しょうだい たかひさ
前田 裕二 /正代 尊久
NTT第三部門
マルチホップ無線LAN IP携帯電話 バックアップ電源
＊マルチホップ無線LAN：無線LANの通信方式で，相互に非常に近い範囲（半径100 m程度）に存在する複数の任意携帯端末の間で直接通信すること，あるいは２つの端末がほかの端末を中継して通信し複数端末相互間で無線ネットワークを形成することです．本システムでは，後者の技術を用いています．
特集
NTT技術ジャーナル 2005.9 9
そ災害時に活用できるというコンセプ
トのもとに実用化したシステムです．
ここでは，環境・防災監視系システ
ムを構成する各種プロダクトについて
説明するとともに，これらの活用事例
について説明します．
臨時仮設ネットワークシステム
臨時仮設ネットワークシステムは，
ネットワークインフラのない山間地や
災害現場などと地域イントラネットを
無線LANネットワークでつなぐことが
できるシステムで，約２km間隔で連
続中継しながら，地域イントラネット
周辺の約10,km圏内をカバーします．
中継機となる可搬型無線スイッチ周辺
は，半径約500,mの子機網通信エリ
アとなり，無線LAN機能のついたPC，
PDA，カメラ，IP携帯電話などが利
用できます．
本システムは可搬型無線スイッチ，
アンテナから構成され，自動車やオー
トバイに搭載可能なほか，電柱などへ
の常時設置も可能です．
可搬型無線スイッチの構成を図２(a)
に示します．可搬型無線スイッチには，
中継網用と子機網用の無線LAN装
置が別々に入っており，それらの間を
ルータでつないでいます．中継網用に
は，２方向に向けた指向性アンテナを
つなぎ，子機網用には無指向性アンテ
ナをつなぎます．図２(b)に外観を示す
可搬型無線スイッチは重さ約20,kgで
すが，筐体を変更することで縦横
30,cm，重さ約10,kgまで小さくする
ことができます．この可搬型無線ス
イッチに電源は内蔵しておらず，仮設
的に使用する際にはバッテリーを，常
設する場合には商用電源やソーラ・風
力発電などの自立電源システムを使用
するように設計しています．
本システムの主な仕様は，無線規格
IEEE802.11b/g，周波数2.4,GHz
帯，通信速度（最高実測値）は未中
継時に約22,Mbit/s，３段中継時に
約５Mbit/sとなっています．
また本システムの特徴として次の３
点が挙げられます．
① 煩雑なネットワーク設定を専用
アプリケーションにより簡単，迅
速に実行可能．
② 可搬型無線スイッチを中継地ま
で運び，アンテナ方向を合わせる
だけの簡単設営．
③ 独自のルーチング方法により，
従来システムの約４倍の高速化を
実現．
①については，「無線LAN管理シス
テム」という独自のソフトウェアによ
り，無線チャネル，ネットワーク接続
形態，無線LANセキュリティ設定な
どを誰にでも簡単に実行できるように
なっています．このため，無線やネッ
トワークの知識がなくても，本システ
ムの設定が可能です．
しかも，この設定は毎回行う必要は
なく，使用開始前に１回設定しておけ
ば十分なため，実際の使用時には②の
ような簡単設営が可能になります．防
災訓練を通した実証実験では，災害発
生から約40分（車での移動時間含む）
で，３段中継させたネットワークを構
築し，現場映像を災害対策本部に配
信することができました．
従来のマルチホップ無線システムと
本システムの通信方法の違いを図３に
示します．図３(a)に示すように，従来
の無線LANでは，上りと下りが独立
していない半二重通信であるため，送
信元から受信している間は宛先に送信
できず，中継処理を行うたびに遅延が
図２ 可搬型無線スイッチの構成�
バッテリー等�
ルータ�
中継網用�無線装置�
子機網用�無線装置�
中継網用�指向性�アンテナ�
子機網用�無指向性アンテナ�
（a） 構成例� （b） 外観�
W50×H50×D32 cm�重さ約20 kg�消費電力約45 W
生じるほか，無線チャネルが同一であ
るため電波干渉も合わせて生じ，これ
も遅延の一因となっていました．
しかし，本システムでは，中継用の
２方向に別々の無線装置を割り当て
るとともに子機網用にも別の無線装置
を割り当て，さらに中継網と子機網を
ルータで切り分けています．また電波
干渉が生じないようにそれぞれの無線
チャネルも別々に割り当てているため，
図３(b)に示すように双方向に同時通信
可能となっています．このため，図４
に示すように，３段中継時の通信速度
は従来システムの４倍高速になります．
ただし，実際のフィールドではこの
ほかに距離減衰や他システムとの電波
干渉などが発生してしまうため，実質
的な通信速度は遅くなります．このた
め，一般的な従来システムでは２段中
継が限界となっています．一方，本シ
ステムでは５段中継以上拡張すること
も可能ですが，運用上の理由から４段
中継程度が上限と考えています．
防災用バックアップ電源
「Cubic Power」
実際の災害時には，電源の確保も
大きな問題になります．このため，
NTTではさまざまな災害対策システム
を駆動するための防災用バックアップ
電源「Cubic Power」(3)も併せて開
発しました．防災用バックアップ電源
に要求される仕様は，①災害時，停電
が発生しても直ちに防災関連の重要機
器に電力を供給できること，②電源が
確保できない屋外でも使用でき，可搬
性に優れること，③できるだけ長時間
電力を重要機器に供給でき，かつ操作
やメンテナンスが容易であること，な
どです．
従来は，鉛蓄電池を用いたUPS
（無停電電源）がありましたが，これ
は，停電時にPCやサーバを安全に
シャットダウンさせることを目的として
いるため，動作時間が10～20分と短
く，災害時の長時間停電には不向き
でした．逆に，長時間バックアップを
可能にするために電池容量を積み増し
すると，重くて場所を取り，可搬性が
失われるという問題がありました．
NTTで開発した防災用バックアッ
プ電源は，大容量（100,Ah）ニッケ
ル水素蓄電池と制御システムを搭載し
ています．図５に写真を，表に仕様諸
元を示します．また鉛蓄電池システム
との比較を図６に示します．
ニッケル水素蓄電池は，図６に示す
災害対策実現への取り組み
NTT技術ジャーナル 2005.910
図４ 中継数とスループットの関係（実測値）�
スループット比�
100
80
（％）�
1 2 3 4中継数�
60
40
20
0
本システム�
従来システム�
図３ 従来システムとの通信方法の違い�
無線装置� 無線装置� 無線装置�
無線�スイッチ�
無線�スイッチ�
無線�スイッチ�
片方向ずつ通信�
双方向同時通信�
（a） 従来システムの通信イメージ��
（b） 本システムの通信イメージ�
特集
NTT技術ジャーナル 2005.9 11
ように，鉛蓄電池に比べエネルギー密
度が２倍以上も高いため，鉛蓄電池と
同じ容量を搭載しても体積や重量を半
分以下にすることができ，可搬性の向
上や省スペース化が可能になります．
特に，タイプAの場合，重量はオートバ
イで運搬することも可能な30,kgです．
また電池容量も1,140,Whを搭載して
いるため，これ１台で消費電力が約
45,Wの可搬型無線スイッチを20時間
以上連続運転させることが可能です．
鉛蓄電池システムと比較した際のデ
メリットとしては，イニシャルコストが
高いという点があります．しかし，電
池寿命が８年と鉛蓄電池の1.6倍も長
いほか，処分時に鉛蓄電池は廃棄料が
必要なのに対し，ニッケル水素蓄電池
は逆に資源としての費用を回収できる
ことから，トータルコストは同等とな
ります．
技術的には，長時間充電された状態
で放置しても劣化しにくいバックアッ
プ用途向けに最適化するため，電極材
料に添加剤を加えたほか，電解液の濃
度を最適化しました．また電池の残容
量や電源システムの故障状態を検知
し，充電や放電を自動的に行う制御シ
ステムも開発し，信頼性が高い電源を
実現しました．さらに，電池部分を10
本単位でまとめたカセット式にして，
電池交換時の面倒な配線作業を不要
とし，電池交換の操作性を改善しまし
た．このため，電池容量が空になって
も，別の場所から満充電の電池カセッ
トを運んで交換すれば，継続的に使用
することもできます．
このような鉛を使用しない環境に
優しくクリーンな防災用バックアップ
電源は，これからの時代を担うバック
アップ電源ということができます．用
途としては，タイプA，Bを臨時仮設
ネットワークシステムと組み合わせた可
搬用，タイプCを防災センタなどにお
ける大型装置のバックアップ電源とし
て考えています．
各種アプリケーション
臨時仮設ネットワークシステムを活
用する代表的なアプリケーションとし
図６ 鉛蓄電池システムとの比較�
大きい�
0.5
1.0
1.5
2.0
高い�
高い�
長い�
長い�
重い�
重量�
電池部体積（ ）�
鉛蓄電池システム�
バックアップ時間�
電池寿命（年）��
鉛蓄電池システムを�すべて1 とした場合�
トータルコスト（万円）�
イニシャルコスト（万円）�
防災用バック�アップ電源�
「Cubic Power」�
表 防災用バックアップ電源「Cubic Power」の仕様諸元
タイプ
定格容量
出力電圧
定格出力
寸法（W×D×H）
重量
バックアップ時間負荷100 W時負荷50 W時
コンセント口数
備考
Ａ Ｂ Ｃ
1 140 Wh 4 560 Wh 9 120 Wh
AC100 V AC100 V AC100 V, DC48 V
500 W 1 500 W 3 000 W
250×500×350 470×500×545 600×700×1 885
30 kg 100 kg 380 kg
４口 ８口 ４口
無瞬断機能付き
10時間 40時間 80時間20時間 80時間 160時間
図５ 防災用バックアップ電源
「Cubic Power」
タイプＣ タイプＢ
タイプＡ
災害対策実現への取り組み
NTT技術ジャーナル 2005.912
ては，IP携帯電話と映像配信があり
ます．
IP携帯電話については，Vo I P
（Voice over IP）を使った内線電話
を現場まで拡張できるほか，IP電話と
して公衆網と直接つなぐことも可能で
す．また無線LAN網を経由すること
で，IP携帯電話端末上で高速なWeb
閲覧，情報登録・確認，あるいは
メッセージのやり取りなど，音声通話
以外にもさまざまな面で活用できます．
映像配信では，例えば災害現場の
映像を災害対策本部まで配信して意
思決定支援に活用することができるほ
か，復旧状況のライブ中継などに利用
できます．一例として無線LAN，バッ
テリー，Webカメラを一体化した映像
配信装置を図７に示します．この装置
に子機網接続用指向性アンテナを接続
することで，可搬型無線スイッチより
約１km離れた場所からの映像をライ
ブ中継することができるほか，遠隔で
ズームやパンなどの操作もできます．
災害現場，環境調査現場あるいは
不法投棄現場などで利用可能なGIS
（Geographic Information System）
を利用したオンサイト情報収集システ
ムを図８に示します．このシステムは，
GPS（Global Positioning System）
を搭載したPC，PDAや携帯電話など
の携帯端末を利用します．
まず，現地において携帯端末内の地
図上にデータ登録や写真登録を行いま
す．データ登録方法は，小学校での環
境学習などを通して得たノウハウか
ら，誰でも簡単に実行できるようなイ
ンタフェースになっています．登録メ
ニューは，災害対策用や環境学習用な
どさまざまな内容に簡単に変更するこ
とができます．
登録したデータは，臨時仮設ネット
ワークシステムを使えばそのまま現場
から無線通信で収集サーバに登録で
きます．また無線通信を使えない場合
でも，収集サーバと端末を直接有線
でつないでデータ登録することができ
ます．
収集サーバはWebサーバになってい
るため，登録されたデータを地図上に
マッピングさせたうえで，そのままイン
トラネットやインターネットを介して公
開することが可能です．臨時仮設ネッ
トワークを使用すれば，さまざまな現
場情報がリアルタイムで公開可能にな
るほか，現場では収集サーバのデー
図８ オンサイト情報収集システム�
フィールド調査� データ登録�
地図�データ�ベース�
属性�データ�ベース�
環境�データ�ベース�
その他�データ�ベース�
情報活用�
GPS機能付き�携帯端末�
無線通信で�遠隔登録�
有線通信で�直接登録�
サーバアプリ�
簡易GIS
収集サーバ�
イントラ�ネット�
インター�ネット�
災害対策本部�
住民への情報提供�
子機網接続用�指向性アンテナ�
バッテリ内蔵�無線LANカメラ�
図７ 映像配信装置
特集
NTT技術ジャーナル 2005.9 13
タベースを検索して過去情報を確認し
ながら現地調査することが可能になり
ます．
活用事例
これまで環境・防災監視系システム
は，各種防災訓練を通して災害時の
現場映像配信，情報収集などに活用
されてきたほか，NTTグループ内でも
緊急回線保守対策，災害対策などに
利用されています．
災害時の具体的な活用方法として
は，平常時，警戒期，災害発生直後
の初動期および復旧期で異なってきま
す．警戒期，初動期においては，災害
対策本部に対して，警戒現場あるいは
災害現場からの映像配信と情報収
集・連絡体制整備を第１と考え，
オートバイなどを使って臨時仮設ネッ
トワークシステムを構築し，内線電話
を使うIP携帯電話，映像配信装置，
被害情報収集用のオンサイト情報収集
システムを活用してリアルタイムで情
報収集を行います．このときの電源
は，防災用バックアップ電源であり，
最大で３日間程度の活用を想定して
います．
それ以降の復旧期に入ると，今度は
避難所における避難・安否確認活動，
避難生活などへの支援がメインになり
ます．避難所においては，車などを利
用して臨時仮設ネットワークシステム
を構築し，IP携帯電話や災害現場の
映像配信，避難生活支援用のオンサ
イト情報収集システムを活用して，長
期にわたって避難者を支援することが
必要です．このときの電源は，商用電
源あるいは大型の防災用バックアップ
電源を想定しています．
平常時の活用方法としては，携帯
電話サービスエリア外地域へのIP携帯
電話の安価な導入，不法投棄の監視，
地域イベント，環境学習での利用など
が考えられます．さらに，防災無線を
本システムで補完することで，音声同
報以外にもIP網を介して双方向の音
声，データ通信が可能となるため，安
否確認システムや，高齢者の見守り
サービスなどにも活用することが可能
になります．
環境・防災監視系システムを有効活
用するためには，防災マップなどの整
備が必須であるとともに，災害発生想
定個所まで無線ネットワークを延ばす
ためのルート設定や実地訓練などをあ
らかじめ実施しておく必要があります．
実際には，アンテナ設置に多くの稼
働が消費されるため，アンテナだけを
あらかじめ想定地域に網目状に設置し
ておき，災害発生時には必要なルート
を決定した後，必要な個所だけに可搬
型無線スイッチを取り付けるという運
用方法が実質的と考えています．もし
くは，高所作業ができるバケット車に
直接アンテナを取り付けて活用する方
法も有効と考えています．
今後の予定
今後は，本システムの事業展開を拡
大させるため，NTTグループ各社一体
となった展開をプロデュースしていきま
す．特に，災害時だけでなく，平常時
の活用方法にNTTグループの特徴を
生かすことができるようなビジネスモデ
ルの提案を行っていきます．
また臨時仮設ネットワークシステム
や防災用バックアップ電源などについ
ては，海外での展開も視野に入れた積
極的なプロデュース活動も行っていき
ます．
■参考文献(1) 岸本：“環境情報ビジネスの取り組み，”NTT技術ジャーナル，Vol.16，No.2，pp.19-22，2004．
(2) 前田・正代：“環境・エネルギー分野におけるプロデュース活動，”NTT技術ジャーナル，Vol.17，No.3，pp.30-33，2005.
(3) 正代・斎藤・若木・三野・大脇・金井：“クリーンエネルギー技術の取り組み，”NTT技術ジャーナル，Vol.16，No.2，pp.27-30，2004．
（左から）正代 尊久/ 前田 裕二
今後もNTTグループ各社と連携した体制で各種プロダクトの事業展開を推進するとともに，環境・エネルギーを活用した新たなビジネスシーンを創造していきます．
◆問い合わせ先NTT第三部門TEL 03-5205-5366FAX 03-5205-5369E-mail [email protected]
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