The System and the Products of the Forest Fire Fighting
P
G
SI
I
E
4
THE SYSTEM AND THE PRODUCTS OF THE FOREST FIRE FIGHTING moduralized extinguishing wildfire system
A work produced in the 4th year as the graduation study for which I spent one whole year for from investigation to the presentation session. To improve efficiency and diversity with regard to the firefighting activity of the forests and fields fire of Japan, I had a presentation of a system to solve the problems concerning things and humans involved and their roles, which followed by the products with modularization.
Existing firefighting activity and its apparatus are for ordinary fire, but not for the firefighting activities in forests
PROBLEM
Mountainous country, Japan. Forest fire is still one of the existing serious disesters though we do not feel it close. Despite the difficulty in approaching of fire engines caused by geographical reasons, their equipment remains the same as those used for the fire in town. Firefighting helicopters are employed, but they cannot fully contribute to minimize damage as their extinguishing method has its own systematic and functional limitations. The analysis on current methods and its apparatus used is going to be deployed here followed by the presentation of the research of the appropriate solutions.
BACKGROUND   The present situation of the forest fires in Japan The forest fire, which occurs in all parts of the world, led by Europe and the United States, is natural or sometimes artificial disaster. The number of case in Japan, where there lies special circumstances, is about 2000. That is, 5.4 cases per day with a calculation disregarding their size. The disappearance area is over approximately 1,000ha (for approximately 60 Yahoo Auctions baseball domes), damage of approximately 480 million yen. According to the statistics on the outbreak of forest fire of 2011, Fukuoka prefecture is the twelfth in whole country. Forest fire and the house fire of the city area have significant difference in their combustion dynamics and extinguishing method.
Combustion dynamics Combustion speed
Sudden changes of current of air causing rapid changes of the force of fire Bad conditions on traffic and water supply
Extinguishing method Difficult approach for fire engines
Remaining firelight disposal of very large ruins after fire Aerial extinguishing with helicopters
Are the existing firefighting activity and its apparatus for ordinary fire, but not for the firefighting activities in forests?
S
Study on the precedent examples I investigated the Japanese firefighting, disaster prevention copter currently in operation and the concept fire engine specially designed for forest fire by Morita.
CAFS unit
LED light tower mounted with a going up and down-type camera
Water cannon(capable of discharging while running)
Pump operation monitor
Gull-wing door, moving rack
Operation deck
LED door ↑MORITA fire engine specialized for forest fire “Wild fire track”
Hoist
Main rotor
Tail rotor Vertical stabilizer
Radome
Picture transmitting
Infrared camera
antenna for copter TV Step ladder device ↑General Japanese firefighting helicopter
EXTRACT PROBLEMS
P a
Problem analysis and problem extraction I extracted problems from the correspondence manual of the local government, an example report, an investigation into fieldwork. Then I made problems maps on every work stage to analyze and extracted the problems to work on.
From the example reports
月日 時間 経過 経過 時間 4/27 13:13 0h0m 覚知、10 分後岩手県に防災ヘリ出動要請
Disaster measures activity manual
Fieldwork in the
14:20fire 1h7m departments, etc.. by 災害警戒本部設置、1 時間後、自衛隊派遣要請
16:20 2h7m 災害対策本部に移行。災害対策本部員会議
of the local government
Tokyo firefighting Museum
Sequential activity investigation 19:10 4h57m 17:00 2h47m 避難勧告発令 ( 対象：11 地区、109 世帯、333 人 避難指示発令 ( 対象：3 地区、34 世帯、100 人）
4/28 9:00 14h47m 災害対策本部員会議 月日 時間 経過 災害対策本部員会議経過 16:30 22h27m 時間 覚知、10 分後岩手県に防災ヘリ出動要請 4/27 17:00 13:13 22h57m 0h0m 避難勧告を解除 (8 地区、76 世帯、250 人） 14:20 1h7m 災害警戒本部設置、1 時間後、自衛隊派遣要請 16:20 2h7m 災害対策本部に移行。災害対策本部員会議 避難勧告発令 ( 対象：11 地区、109 世帯、333 人 4/29 17:00 9:00 38h47m 2h47m 災害対策本部員会議、自衛隊撤収要請 避難指示発令 ( 対象：3 地区、34 世帯、100 人） 12:00 19:10 41h47m 4h57m 盛岡消防本部、鎮圧状態を確認 災害対策本部員会議 4/28 9:00 14h47m →ヘリに地熱計測器をつけ残火調査 災害対策本部員会議 16:30 41h57m 22h27m 避難勧告、避難指示ともに完全解除 12:10 17:00 22h57m 避難勧告を解除 (8 地区、76 世帯、250 人）
4/30 14:30 66h17m 災害対策本部から災害警戒本部に移行 4/29
9:00 38h47m 災害対策本部員会議、自衛隊撤収要請 12:00 41h47m 盛岡消防本部、鎮圧状態を確認 →ヘリに地熱計測器をつけ残火調査
12:10 41h57m 避難勧告、避難指示ともに完全解除
5/1
4/30 14:30 66h17m 災害対策本部から災害警戒本部に移行
5/2 5/1
5/3 5/2
5/4 5/3
5/5
14:30
161h 災害警戒本部を廃止 47m
5/4 4
離着陸場、給水地点、 活動エリアの分割 が必要
消防、民間、行政 などの機関間と
各機関のヘリの運用が
地上、航空の部隊間の
統合的に行われにくい
各機関のヘリの運用を
作業に重複が生じる
個々で行う
無線チャンネルの違い
5/5
14:30
161h 災害警戒本部を廃止 47m
ヘリの騒音
ヘリの性能、
適切な消火方法の
指揮系統が
搭載推量、残念量を
選定と変更の判断が
明白でないことがある
考慮した役割分担が
難しい
不十分
ヘリの連携 システム
気象台、電力会社、 道路管理機関など
消火作業が非効率
運行に詳しくない
ヘリが飛ぶ環境
限定
障害物の存在
指揮者がヘリの
定めるのは不正確
飛ぶコースの
高圧送電線等の
各種機関の参画や 連絡体制が整っていない
言質指揮本部の
目視で散水点を
防御活動や、濃煙
消火が後手後手に 空中部隊と地上部隊 の連携が不十分
ヘリ運用
ヘリなどの消火
コスト
装備不足
警戒活動の範囲は 管轄内のみ
関係者の情報共有による 予報、警報の広報体制 が不十分
住民避難のための
住民への
必要情報提供不足
情報伝達システム
住民の不安感が増す
窓口に
火災対応に
住民への災害対応
問い合わせが殺到
専念できない
システム
なってしまう
空中からだけでは
散水地点までの
散水地点が
誘導精度が不十分
正確に把握できない
夜間作業の危険性
作業時間の限界
ヒト
延焼拡大の
への負荷
危険性増加
1
森林管理局の
自治体間の
参画不十分
連携不足
（機器や情報の提供）
危険度が高いとき
危険度が高いとき
警戒活動の範囲は 植生型による危険度が
林野火災
ハザードマップ等に
ハザードマップが
反映されていない
普及不十分
避難勧告通達の遅れ
のみ警戒出動
のみ警戒出動
ヘリの出動回数
管轄内のみ
システム
作業装備の重量が
24 時間体制の
作業服の
モノ
人体への心身的
避難が無駄になる
大きい
監視
ヒートストレス
（消火のための装備）
高負荷
1
消火活動が
ヘリの運用
被害予測の誤差により
シミュレーション 技術
後手後手に 回ってしまう
地方での シミュレーション
ヘリテレが使用
計測･計算機器の
シミュレーションに
シミュレーションの
スペックが低い
必要なモノ
精度が低い
システムの有無
できない
山地という
森林内の防火林道や
消防の進入ルートと 避難者の避難ルートの
として林道不足
不十分
森林の設備
2
モノ
山中に運び込める
ホース運び
ホースの長さの限界
人海戦術（地上）
既存の設備では消火が
の限界
困難な箇所の存在
なってしまう
考慮した防火林
水利等の施設設備が
水利のための
地理的条件
消火が後手後手に
消防力が予測できない
植生や気象条件を
ヘリの強度、耐熱、
モノ
耐火、速度等の
（ヘリのスペック）
確保が難しい
スペックの限界
ヘリの消火能力の
空中消火戦術の
限界
限界
情報収集
住民の
システム
シミュレーションの
リスクマネジメント
延焼拡大の
消防力計算が甘い
への参画不足
2
危険性増加 ヘリの価格
4 住民の火災への
森林保全に関わる
意識低下
ボランティア不足
延焼阻止剤
シミュレーションに
日常的予防活動、 復旧活動に関わる
ヒト
住民の参画
情報交換や
森林の
延焼危険度
管理不足
の増加
に毒性があり、
必要なバラメータの 不正確さ
ボランティアの不足
活用しにくい
シミュレーションシステムが
被害予測や作業における
無い場合気象条件や地形から
シミュレーションに
消火には海水を
経験と研究の差
経験に基づき判断
必要な情報
モノ （水利）
消火剤、バケットの
4
気象要素と林野火災の 関係の研究結果の
パラメータの情報不足
未応用
消火方法に関わる モノ
使用できない
種類が限定される
1
余計な火気使用制限や
警報発令や
タンクローリー等の
警報はコストがかかる
発表日数を抑える
移動式水利がアクセス しにくい現場 ヘリが受ける風、
飛行コースが
ヘリの運行
飛ぶコースの
生み出す風
限定される
方法 システム
限定
気象台、電力会社、 道路管理機関など 各種機関の参画や 山林内に設けられた
連絡体制が整っていない
索道がヘリの 障害物に
1
Publicity and evacuation Level
Collect information Level
Warning Level
Preparation Level
複数機を用いた
多数のヘリが
ローテーションによる
報道ヘリの安全確保
活動するときの
消火活動
情報提が不十分
安全対策が不十分
複数機を用いた
Remaining firelight processing and fire investigation Level
Extinguishing Level
多数のヘリが
ローテーションによる
活動するときの
消火活動
安全対策が不十分
報道ヘリの安全確保 情報提が不十分
5
3
消防、民間、行政 5
1
悪天候における 悪天候における
ヘリとの同時飛行 最新技術が
ヘリとの同時飛行
が困難 導入されていない
が困難
離着陸場の条件から
などの機関間と
3 機が限界
機数制限あり
地上、航空の部隊間の 消防、民間、行政 無線チャンネルの違い などの機関間と
給水場所は 1 箇所に
離着陸場の条件から
3 機が限界
機数制限あり
情報技術
延焼動態シミュレーションや
消防ヘリと
最新技術が
離着陸場、給水地点、
自衛隊ヘリとでは
活動エリアの分割
スペックが異なる 消防ヘリと
延焼状況の効率的な 情報共有が不十分
が必要 離着陸場、給水地点、
自衛隊ヘリとでは
ヘリを要請するための
ヘリを要請するための 延焼状況の効率的な 正確な情報を収集する 情報共有が不十分 ためにヘリが必要
UAV の
非効率
移動式水利がアクセス
大きい
応用できていない
しにくい現場 タンクローリー等の
道路管理機関など
道路管理機関など
各種機関の参画や
各種機関の参画や
連絡体制が整っていない 連絡体制が整っていない
システム
のための具体的 だけでは火災地点の
手段不足
手段不足 状況把握が困難
災状況を取りまとめ
情報通信システム わかりやすく
情報収集の遅延 情報収集の遅延
消防隊員の
消火が後手後手に
延焼拡大の
判断の遅れ
なってしまう
危険性増加
1
表現できていない
事前連絡・早期要請 全国消防の を望む40％が
発生状態、鎮火状態
画像情報の送信経路
の誤認
がまわりくどい
消防力が予測できない
活動状況を詳細に 各種関係機関の 把握することが困難 必要情報提供が不十分
徒歩で残火処理を行う
残火処理の非効率さ
人体への心身的高負荷
時間
方法
なってしまう 消火が後手後手に
3
なってしまう
システム
24 時間体制で行われる 消防力が予測できない
難しい 必要機数の判断が 難しい
消防防災航空隊に早期 事前連絡・申請が 消防防災航空隊に早期 できない 事前連絡・申請が できない
ヘリ要請
応援要請に
システム ヘリ運用
時間ロス 応援要請に
システム
時間ロス
大型バケットを 保有する県が少ない 大型バケットを
モノ モノ
保有する県が少ない
延焼拡大の 危険性増加 延焼拡大の 危険性増加
残火処理のための 適切方法、機材の不足
火災発見地点の 位置特定の精度を 向上させる統合化手段 が不十分
ヘリの低空飛行の 限界
ヘリの低空飛行の 延焼観察のための 限界
機材不足
延焼観察のための 目視による現況観察・ 機材不足 把握の限界、負荷
目視による現況観察・ 地上と空中の
地上と空中の
把握の限界、負荷 情報の誤差
情報の誤差 原因究明の方法が
火災調査が不正確、
未発達
大雑把
消費消防力の記録が
各種関係機関の
位置特定の精度を
精度が不十分
必要情報提供が不十分
向上させる統合化手段 が不十分
1
不十分
原因調査の
火災発見地点の 気候予測モデルの
2 次火災
残火処理の
消火が後手後手に
残火処理
必要機数の判断が
現地指揮本部で 空中・地上部隊の
精度が不十分
時間ロス
時間
3
2 次火災
消防力が予測できない
気候予測モデルの
ヘリ要請
時間ロス 調整・準備に
3
ヘリテレからの映像・
ヘリテレからの映像・ ヘリテレが使用 画像情報の送信経路 できない がまわりくどい
起伏があるなどの 山地という地理条件
システム ヘリ運用
を望む
計測機器の ヘリテレが使用 熱感知距離の限界 できない
時間
足場が悪い、
調整・準備に
行う規則
事前連絡・早期要請
計測機器の 熱感知距離の限界
残火処理にかかる
片付け
2
環境
準備を要請側が
現地指揮本部で 活動状況を詳細に 把握することが困難
毎日の長時間の
資機材の重量が
自衛隊のヘリの 行う規則
全国消防の 40％が
空中・地上部隊の
1
パラメータの情報不足
環境 ヘリの離陸
準備を要請側が
リアルタイムな
リアルタイムな 現地指揮本部から 災状況を取りまとめ だけでは火災地点の わかりやすく 状況把握が困難 表現できていない
システム システム
ヘリの離陸
自衛隊のヘリの
しにくい現場
火災情報収集・共有 現地指揮本部から
植生の変化
4
ヘリ運用 ヘリ運用
大きい
情報を火災対策へ
のための具体的
複数ヘリの運用が
複数ヘリの運用が
分断されている
最低限必要な離着陸上が
各関係機関の連携
火災による地形や
自衛隊大型ヘリに 大きい 自衛隊大型ヘリに
タンクローリー等の
移動式水利がアクセス
気象台、電力会社、
現地指揮本部による 非効率 現地指揮本部による
各ヘリの指揮所が
が必要
算出の難しさ 算出の難しさ
ためにヘリが必要
人工衛星による
火災情報収集・共有 気象台、電力会社、
現地指揮本部と 各ヘリの指揮所が 分断されている 現地指揮本部と
活動エリアの分割
スペックが異なる
必要消防力の 必要消防力の
正確な情報を収集する
最低限必要な離着陸上が
飛行高度限界
延焼拡大
片付け
1
導入されていない
技術の未導入
人工衛星による UAV の 情報を火災対策へ 飛行高度限界 応用できていない
山地を下りながらの
掃除する手間
地上、航空の部隊間の 無線チャンネルの違い
情報収集の難しさ 情報収集の難しさ UAV の操作や 延焼動態シミュレーションや
UAV の操作や
給水場所は 1 箇所に
山地という地理的条件
情報収集のための 山地という地理的条件 移動負担
情報収集のための 消費カロリーが
現地指揮本部への 現地指揮本部への 各機関の指揮者の
消費カロリーが
移動負担 家屋火災より大きい
各機関の指揮者の 参画が不十分 参画が不十分
家屋火災より大きい
方法・システム
現地指揮本部と 現地指揮本部と 各機関の一貫した 各機関の一貫した 防御活動体制が
ヘリ要請後に到着まで ヘリ要請後に到着まで 最低 40 分かかる 最低 40 分かかる
防御活動体制が 不十分 不十分
同時多発的に 同時多発的に 火災が発生 火災が発生
応援申請不可能 応援申請不可能
警戒やシミュレーション に生かされない
火災原因が 不明瞭
1
消防の進入ルートと 避難者の避難ルートの 確保が難しい
確保が難しい
各自治体が単独で 各自治体が単独で 現地指揮本部を設置、 現地指揮本部を設置、 活動してしまう 活動してしまう
空中部隊と地上部隊
空中部隊と地上部隊 消防の進入ルートと の連携が不十分 避難者の避難ルートの
の連携が不十分
5
行政 行政
受入の際、要請側と 受入の際、要請側と 応援側の情報交換や 応援側の情報交換や 共有が不十分 共有が不十分
消火には海水を 消火には海水を 使用できない 使用できない
現地と水利の 現地と水利の 距離が遠い 距離が遠い
環境 環境
5
現地指揮本部と 現地指揮本部と 災害対策本部の 災害対策本部の
山地という 山地という 地理的条件 地理的条件
資機材運び、 資機材運び、 準備の手間、負担 準備の手間、負担
連携不足 連携不足
資機材の重量が 資機材の重量が 大きい 大きい
地理的情報の 地理的情報の 把握不足 把握不足
11 ヘリの消防利用と ヘリの消防利用と 救助・物資運搬の両立が 救助・物資運搬の両立が 困難 困難
日常的予防活動、 日常的予防活動、 復旧活動に関わる 復旧活動に関わる 情報交換や 情報交換や ボランティアの不足 ボランティアの不足
情報 情報
アクセスしやすい
情報
調査結果の公表が不十分
のまとめ方
住民の リスクマネジメント への参画不足
林野火災 ハザードマップが 普及不十分
Problem on things and organizations and their functions I extracted the problem about the relationship in which things and organizations used for forest fires and their functions overlap in two aspects as follows.
One thing charged with multiple functions;
Warning activity Collection of the Announce from air Evacuation support Rescue Fire extinguishing by the discharge water from the air Investigation of ruins after fire
Difficult to accomplish all of the above mentioned tasks with limited number of copters
Multiple parties charged with single function;
Collection of information on the situation of the fire
報不足
災
ップが
分
Physical exhaustion of members Unable to assign to the other tasks
APPROACH Modularization of things and functions in the fire fighting I designed a product and the system using approach of the modularization for the purpose of solving the problems in the firefighting in forests.
Modularization
“Modularization” means to compose the whole system of exchangeable parts with an independent function. The merits are that adjustments between the components are unnecessary, the maintenance is easy, and the versatility of the system can be secured easily.
Modularization in the fire extinguishing activity in forest fire
役割
Separation of functions
役割 役割 役割 役割
役割
Design of the firefighting activity with which the overlapped things and organizations and their functions are separated, and then reunited with integration
役割
役割
for the ideal integrated operation 役割
Integration of things
Designing procedure
Design of the activity of every stakeholder by the activity requirements list of the fire fighting
What kind of activity is to be carried out using a product (module) at each work stage? Design of the system called a function demanded to a module
nctions
hings
Design of the form and function of each module which can receive a role effectively
moduralized extinguishing wildfire system
Develop the flexibility of the system to carry out plural activities by using physically separated or unified modules and effectively carry out a role demanded to the firefighting of the forest fire at the same time.