消防大学校発行「消防研修」第100号

「最先端技術紹介コーナー」

Ｇ空間情報の利活用による救助システムの開発とその先

（一財）日本消防設備安全センター　　佐藤　康雄

１　社会の変遷と消防活動上の課題

　２０２０年に日本でのオリンピック開催を迎えた今日、都市構造は高層化、深層化の度を深めている。「スカイツリー」や「虎ノ門ヒルズ」を始め、駅舎はデパートとも見間違う「エキナカ」へと変貌している。消防活動の制約を最も受ける閉鎖空間で、人々が生活する機会が増大している。
　先達の努力により、火災件数等は減少し、消防力も充実強化されてきた。しかし、地下や高層階等の閉鎖空間における消防活動に限定すると、私が消防に入った昭和５０年代とその装備、戦術は大きく変わっていない。消防隊員は、濃煙熱気や停電で視界が効かない中、限られた容量の空気ボンベと隊長の保持する命綱や周囲の壁を頼りに果敢に救助活動を行っている。まさに手探りで人命検索をしている状況である。
　最新の建造物の設計思想は、広大な商業空間(ゾーン)を連続することで顧客を誘導し、その営業効率を高めようとしている。建物を区画し、火煙を閉じ込めるという消防の安全思想の基本とは相反するような対象物が増えている。消防隊員が災害現場に到達するだけでも困難な高層化・深層化した広大な閉鎖空間で、壁伝いの進入も叶わないような救助活動をせざるを得ないような状況が出現している。残念ながら、高層化、深層化し、かつ、広大化した閉鎖空間での対応に救助技術が十分対応しているとは言い難い。
　幸いにしてICT等の技術の進展も目覚ましい。複雑化した社会環境に対応して要救助者の早期救出や、消防隊員の安全を確保するには、これらの最新技術を消防活動の施策に導入・反映することが肝要である。

２　「Ｇ空間×ＩＣＴ」技術を消防救助に活用するシステムの開発

G(地理)空間情報分野の動向

　時間情報を含んだ位置情報と地図などの地理情報は「地理空間情報」と呼ばれ、「地理」を意味する英語の「Geospatial」から「G空間情報」とも呼ばれている。「G空間」には世界のほとんどの情報を取り込み活用できると言われ、「G空間(地理空間)情報技術」は暮らしやすい社会を実現すると共に、様々なビジネスの効率化や高度化をもたらす技術として期待されている。
　このG空間情報の高度利用を促進する「地理空間情報活用推進基本法」が2007年５月に成立し、その具体化を推進するべく2008年に「地理空間情報活用推進計画」が閣議決定された。
　2013年6月には「世界最先端IT国家創造宣言」が閣議決定され、日本国内外どこからでもアクセス可能なプラットフォームを構築し、防災・減災情報をはじめとする公共データを自由に利活用できる社会を目指している。

G空間情報を利活用した救助システム開発の立ち上げ

　前記のような背景を元に日本消防設備安全センターでは、最新の「G空間×ICT」技術を活用して地下街やビル内等の閉鎖空間における個人の位置情報を把握し、消防の救助活動に活用することを企画した。要救助者と消防隊員の位置情報を把握できれば、逃げ遅れ者の早期救出と隊員の安全確保向上が期待できる。
　この具現化の為に、平成26年度に消防庁の指導の元、東京理科大学の小林恭一教授を委員長とする「Ｇ空間×ＩＣＴ技術を消防救助に活用するシステムの開発検討委員会」を立ち上げた。この委員会では、システムの開発を進めると共に、G空間インフラが整備され始める今の段階から国土交通省や総務省との連携を図った。これから日本全国で整備されていく「高精度測位システム」が、消防活動でも共通して使えるようにする為である。
　具体的な連携方策としては、国土交通省の実証事業として公募されたアイデアソンに「消防救助システムの基本構想」を提言し施策に盛り込んでもらった。さらに、総務省の実証事業「Ｇ空間防災シティ」の構築に携わられている立命館大学の西尾信彦教授や、NPO法人位置情報サービス研究機構Lisra（代表理事：名古屋大学　河口信夫教授）と共同して委員会等を進めている。この委員会の報告書も、西尾教授を介して総務省等に提出した。　

開発のポイント

　一般的に「G空間×ICT」技術の導入には、二つの整備しなければならないポイントがある。
　一つは、個人の位置を把握する「測位機器(センサー)」等のインフラをどう整備するか、そしてその測位したG空間情報(地理空間、位置)をプロットして表示する「電子地図」をどう整備するかということである。
　二つめは、この測位するセンサーと測位情報の表示が、「屋外」使用か「屋内」使用かということである。「屋外」使用では、センサーとして我が国独自に打ち上げた「準天頂衛星」が使え、表示する「地図」データもカーナビ利用のようにかなり整備されている。一方「屋内」使用では衛星電波が届かないので、それに代わる様々な「センサーを建物等に設置」する必要があり、表示する地下通路や建物内部等の「地図や図面」も整備していく必要がある。
　さらに、屋外から屋内へとシームレスに活用できるよう整備する必要もある。

システム整備の困難性

　システム整備の困難性も、大きく二つに分けられる。
　一つは、屋内「図面」整備の困難性である。屋外の「地図」は、国土地理院等で既に整備されている。また、地下の公共通路のような地図情報を取得することは比較的易しい。しかし、地下の公共通路に接する、或いは市街地のほとんどを構成する建物内部の「図面」を取得・整備することは、権利関係やプライバシー等の問題もあり難しい。
　二つめは、G空間情報取得のためのセンサーの設置である。新設のビルであればセンサーの設置位置や電源線、情報線等を比較的自由に設計・敷設することができる。しかし、建物街区のほとんどを構成する既存ビルに後付けでセンサーを設けることは、美観、配線工事、設置後の保守点検等の確実さやコストを考慮すると難しい。

困難性解決の鍵

　10階建て程度の中規模のビルでは、G空間情報の為に新たに図面を起こすには数千万円のコストがかかるといわれる。コストや手間を考えると、初期段階で建物図面を整備することも難しいが、建物をリニューアルした時に建物図面を更新することと、更新内容の検証を行うことはさらに難しい。
消防活動で使うG空間情報には「図面の信頼性」が重要で、極限状態での人命救助や消防隊員の安全確保に大きく影響する。
　大規模なビルには自動火災報知設備等を含む総合操作盤の設置が義務付けられている。この自動火災報知設備には、各階の平面図を備えることが消防法で規定されており、建物をリニューアルした時には消防用設備等の変更箇所と共に建物図面も見直される。この為、建物区画を構成する壁や出入り口等に変更があれば適時図面に反映される。さらに、消防の査察や警防調査等で変更箇所の確認も実施されている。消防法第7条の建築同意における建物の確認は、消防機関が行い建築主事に報告している。このように消防機関には、建物図面の変更を確認できる態勢や機動力が既に存在している。
　G空間システムの導入を進めている国土交通省や総務省テレコム部局では、積極的に「高精度測位ビル」や「G空間シティ」の構築事業を展開している。現在は、既存のビルや地下街を対象にした実証事業ということもあり、使われるセンサー(iBeaconやWiFi等)は、電池を電源としたセンサーを貼り付けている。人命に係る消防・救助活動では、センサーの電源が電池駆動で、場所を特定する為のセンサーが確実に固定されていないのでは、いざという時に信頼して使えない。センサーの場所が特定され、電源も確保され、かつ、定期的に点検されていなければ消防・救助活動の用には適さない。
　私は、防災センターの総合操作盤に備わる各階の平面図(電子図面)を活用して測位した位置情報を表示することで、効率的、かつ、安価に「電子地図」の整備がでること。さらに、感知器や誘導灯、非常用放送設備等の消防用設備等に、その本来機能を阻害することなくセンサーを組み込むことができれば、既存建物から新設建物までのセンサーの設置・維持・管理が安価、かつ、効率的にできるのではと考えた。
　屋内の地図や図面は、近い将来国土交通省が一括して管理する第三者機関を作る構想がある。消防は、建物図面の審査、管理等を行ってきた機動性や態勢を生かしてG空間図面の整備部門を担えるのではないか。また、G空間システムの設置・普及に消防用設備等との連携を図ることで、既存のビルを安価に信頼性ある高精度測位ビルに転換でき、定期的な点検も可能となる。
　国土交通省や総務省テレコム部局が推進しているG空間の実証事業は、現状では地下の公共空間が網の目状に高精度測位できるが、それに接する建物等の街区部分はブラックボックスの状況にある。これに周囲の建物図面が取り込まれて初めて、その地域全体の明示と地下や閉鎖空間のシームレスな活用が可能となる。人命安全に係る消防活動のシステムは、火煙の流動や避難者の動向を考慮すると、災害現場周囲の全ての地図や図面が明らかにならなくては使用に耐えない。
　建物火災等の災害は、要救助者の検索・救助が全て完了して完結したことになる。災害初期の避難誘導までのシステムは他省庁で構築できても、災害対応を完結する救助完了までのシステム構築は消防の知見がなくては難しい。G空間事業はコストもかかるが、その投資効果として国民が最も期待するのは安全向上への寄与である。消防こそ、衛星電波の届かない屋内での「G空間×ICT」事業への貢献が求められている。

システムの位置づけ

　開発するシステムは、政府の「G空間×ICT」戦略に基づき、衛星電波の届かない地下や屋内の「空間情報インフラ」を活用して避難や救助に活用しようというものである。その為のインフラの設置、維持は、規制によるのでなく、社会の利便性を高めることで自主的に普及を促進することが望ましい。
　このことから、図－1のように建物に整備されたセンサー等のインフラを、普段は「商用利用(BtoC)」のアプリ※で使い、災害発生時には「自主避難、避難誘導(BtoB)」のアプリで使う、さらに災害が進展して逃げ遅れ等を救出する時には「消防隊による救助活動(BtoG)」のアプリで共通して効率的に活用しようというものである。

[図－1]

システムの目的と名称

　本システムの目的は大きく二つある。
　一つは、G空間情報を活用することで、災害状況を自衛消防隊員や出場する消防部隊員が瞬時に情報を共有し、効率的な活動をすることである。
　二つめは、ビルや地下街等のように停電や濃煙で視界が効かない災害現場でも、このシステムを使うことで要救助者の位置や建物状況を把握し、あたかも透けて見えるように救助活動ができることである。
　このことから、システムを「建物透視救助システム:略称STAR Rescue System」(See-Through Argument Reality Rescue Systemの略)と名付けた。
STAR Rescue Systemの構成と運用
　本システムは「携帯端末」、「タブレット」、「スマートマスク」とその情報を統括処理する「サーバー」等の機器で構成される。その運用は、図－2のように災害状況をサーバー介したタブレットや携帯端末に表示して、防災センターや消防機関で共有する。また、救助隊員は現場情報等が表示されるスマートマスクと呼ぶ面体を装着して活動する。

[図－2]

スマートマスク

　STAR Rescue Systemでは、救助活動に従事する職員が煙の中でも各種情報を視認できるように、装着する面体の視界部に専用のウェアラブルグラスを組み込んだモデル(「スマートマスク」と呼称)を開発している。
(試作マスクは写真1及び写真2を参照)
　スマートマスクには、検索員自らの位置情報や検索軌跡が表示され、さらに空気残量、周囲の温度等の他、赤外線映像や脱出方向を示すジャイロ等を表示することで、救助効率及び安全管理の向上を図るアプリケーションを開発している。

STAR Rescue System導入の効果

　本システム導入時の消防活動上の効果は次のような点が挙げられる。

1. ①現在は音声のみで災害状況を共有しているが、通報の瞬間から災害状況を画像や文字情報で共有することができる。
2. ②防災センターの自衛消防隊は、災害状況の動向をリアルタイムに把握しながら初期消火、避難誘導ができる。また、オンタイムで消防本部と情報共有できるので、公設消防隊からの適切な指導の元で活動できる。
3. ③現在は音声のみで災害状況を共有しているが、通報の瞬間から災害状況を画像や文字情報で共有することができる。
4. ④指揮隊や各隊長は、「タブレット」端末で各種災害情報や活動状況を共有しつつ指揮活動ができる。
5. ⑤救助隊員は、内部に情報を表示する端末を内蔵した面体「スマートマスク」からの情報を元に、隊員自身の状況を把握しながら安心感を持って効率的な救助活動ができる。また、「スマートマスク」の情報は指揮者も同時に確認できるので、救助活動の具体的な指示と安全確保が図れる。
6. ⑥「活動状況の見える化」により、隊長のみならず消防組織全体で、救助活動を含む消防活動全般の安全をオンタイムで管理できる。
7. ⑦団塊の世代が退職して、どの業界も技術の伝承が大きな課題となっている。
8. ⑧消防でも火災件数が減少し、現場経験の豊富なベテラン消防職員が退職していく中で、消防技術の伝承と災害時の隊員の安全確保は大きな課題である。
9. ⑨過去の殉職事故は、隊長が部下消防職員の行動を把握し損ねた時に発生している例がほとんどである。このSTAR Rescue Systemは、救助活動の合理化・効率化を図るために開発するものである。しかし、社会構造が複雑化し消防技能の伝承や保持が難しい中で、「災害活動全体を見える化」することにより、活動隊員本人や現場指揮者の技量に委ねざるを得ない現行の安全管理体制をシステムとして補完し、消防組織全体で安全管理する体制を構築できることにこそ本システムの大きな意義がある。
10. ⑩このSTAR Rescue Systemは、消防を取り巻く社会環境の変化への対応は勿論のこと、消防内部の状況変化への対応としても構築するものである。
11. ⑪このシステムは消防活動のみならず、プラントや原子力発電所、テロ警戒等の人の立ち入りが困難な業務やベテランが不足しがちな業務等、社会全体の多くの業務にも転用・応用が可能である。このシステムが他分野でも使用されることで、システム自体のコスト削減になり普及の促進が期待される。

開発経緯と今後の目標

　STAR Rescue Systemの開発は平成26年度に開始し、次のような経緯を経て、2020年度のオリンピックまでに社会実装する目標を設定している。
[平成26年度の実績]
産官学の参加を仰ぎ、国内の警防活動の実態確認とSTAR Rescue Systemを全国の消防で導入する上での留意点を抽出した。また、総務省の「G空間シティ」構築事業と共同して、閉鎖空間での人の測位の可能性を実証した。
[平成27年度の実績]
参加企業等の自主開発によりSTAR Rescue Systemの実験モデルを製作し、消防大学校や(一財)消防防災科学センター、東京、千葉、埼玉、大阪、北九州の消防本部等の協力を得て、実火災を想定した実証実験を行った。
[平成28年度以降: 今後の目標]
　実証実験の結果、参加消防本部の「スマートマスク」の評価が高く、早急な配備要望が多かった為、開発計画を次のような2段階で行うこととした。

1. ①[短期目標]　2018年のIFCAA TOKYO、国際消防防災展での展示、実演等を目標に、「スマートマスク」を含む消防情報の共有システムを、前記消防本部等の実証試験の協力を得て製品化する。
2. ②[中期目標]　2020年のオリンピックを目標に、センサーによる逃げ遅れ者等の把握も含めたSTAR Rescue Systemを社会実装する。

3　STAR Rescue Systemの将来展望

 　開発当初は、屋内の人の居場所を検知して救助に活用するなど夢物語という雰囲気が強かった。当面はSTAR Rescue Systemという基本モデルを製作し、救助活動に使えることを見える形で示すことが大切と考えている。
　このシステムの完成で、池に投げ込まれた小石の波動が広がるように、新しい技術や使い方が提言され発展していくことを期待している。最後に私個人が現在考えているSTAR Rescue Systemの将来展望について簡記したい。

1. ①現在は普及開発を考慮し、平面(2D)表示で開発しているが、立体(3D)表示により、暗闇の中でも昼間のように活動ができるシステムとする。
2. ②現在は閉鎖空間での使用を想定しているが、開放空間でも使えるようにヘルメットにウェアラブルグラスを装着したシステムも製作し、指揮者や屋外 での使用に供する。(震災での倒壊建物や土砂災害からの救助)
3. ③現在はキャリアの提供するWiFi等の公共電波を利用しているが、システムを搭載した隊員そのものにセンサーや送信機の機能(アドホック通信)を持たせ、広域災害等で無線が途絶しても使えるシステムとする。
4. ④現在は建物図面を事前に作成保存しなくてはならないが、災害現場で10cm程度の小型ドローンを複数機で編隊飛行させて、レーザーや超音波等で災害現場図面や逃げ遅れ位置をその場で作成・表示させる。

これはあくまでも一例であり、今後更に進化した新技術が付加され、消防活動の安全・効率がより一層充実し、救命率が向上することを期待している。

②最先端救助システム「Star Rescue System」の動画】　

(一財)日本消防設備安全センター事業として推進した「G空間情報を利活用した救助システム」の動画です。
この動画は、「東京国際消防防災展2018」に設営して展示ブースで流したものです。

③消防業界誌「J- Rescue 」で「東京国際消防防災展2018」の
Star Rescue Systemを紹介

消防業界誌「J- Rescue 」で「東京国際消防防災展2018」のStar Rescue Systemを紹介していただきました。「これは消防活動の革命だ」と高い期待を寄せていただきました。会場では展示ブースで実演を行い、1800人の方にこの最先端救助システムをご体験いただきました。
令和3年に入って、NEC等で製品化され、社会実装される見込みです。

【J-レスキュー　2018年9月号】

【東京国際消防防災展2018　展示ブース】

④令和2年版「消防白書」の「特集4　Society5.0時代におけるAI等の活用」で
Star Rescue Systemを紹介

令和2年版の「消防白書 」で「特集4　Society5.0時代におけるAI等の活用」としてStar Rescue Systemを紹介していただきました。
現在は、さいたま市消防局、千葉市消防局が中心となって消防庁からの委託事業として開発が継続されました。
https://www.fdma.go.jp/publication/hakusho/r2/56707.html