日本产综研开发基于AI的泥石流监测系统

抗灾与防灾 2018年10月19日
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日本国立产业技术综合研究所与日本国土交通省国土技术政策综合研究所携手,开发出了利用AI(人工智能)的新一代泥石流监测传感系统。

该系统通过在泥石流多发地区全面且大量地配置采用通用零部件的廉价传感器,运用AI解析这些传感器的振动波形,可以仅检测出真正的泥石流。该研发项目2017年用了约一个月时间在泥石流频发的樱岛收集了大量传感器的振动数据,生成学习数据,并利用学习数据开发了泥石流判定AI软件。然后利用樱岛的实际数据对该软件进行了交叉验证,未出现误检测的情况,预计能检测到所有的泥石流。而以往的方法的误报率高达95%左右,此次新开发的基于AI的系统的有效性已被确认。

日本产综研开发基于AI的泥石流监测系统

图1:AI泥石流监测传感系统的概略图

此次开发的泥石流监测传感系统以“全面”传感为基础,如果单个振动传感器的价格过高就无望普及。因此,研究人员组合市售的通用零部件,制作了由MEMS振动传感器、无线通信装置、光伏板和锂离子电池构成的无线传感器。零部件价格总额约为一万日元。利用最大输出功率为1.5W的光伏板为驱动传感器的锂离子电池充电,传感器整体的耗电量只有约0.13W,充满电后即使光伏板不再发电,通常情况下,振动传感器也能运行近2周时间。

研发小组在樱岛野尻川的防砂坝上游以10m或20m的间隔,在图2白色圆点所示的合计17个位置配置了无线传感器,通过大量配置廉价的传感器,在2017年6月3日至7月4日期间获得了全面的振动波形数据。

日本产综研开发基于AI的泥石流监测系统

图2:在樱岛设置的传感器及信息接收和数据收集部(上图中的白色圆点为实际设置的场所)

文 客观日本编辑部

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