vol.25
 Academy Users Report
 教育用户介绍/第25回
大分工业高级职业学校
城市环境工学专业 前研究室

长期使用Multiframe研究构造物并对其构架进行分析
以参加灾害思想教育为契机,引入UC-win/Road和泥石流模拟

大分工业高级职业学校
城市环境工学科 前研究室
URL http://www.oita-ct.ac.jp
所在地 大分县大分市
研究内容 : 算法设计,制作智能手机应用程序教材,侧重于标志和颜色的景观模拟

“因为工学系专业软件价格都很高,我们平时都很难接触到,因此当接触到此类软件的时候,就会觉得还是要慢慢开始尝试接触这类软件更好。”

实验实习的学科是由多位教员来担任的。从让学生在进入社会之前体验i-Construction的角度出发,我们正在努力集中精力于各种先进的信息和通信技术(ICT)。因此,在大分国立技术大学城市与环境工程系的前稔文副教授讲授了FORUM8的3D实时VR“ UC-win / Road”和“泥石流模拟插件选项”的使用方法并提及其中包含的意义。“通过这次实习,我希望学生们可以将ICT作为自己的武器利用起来。”

前研究室在2018年引入了UC-win/Road以及泥石流模拟插件作为大分技校处理灾害思想教育的一环。此外该高职还在2014年通过其他途径导入了三维构造分析软件“Multiframe”。另一方面,在此期间,他们还在2016年获得了我公司举办的在构造分析、岩土工学、水工学、防灾等领域的日本国土强韧化的第三届National Resilience Design 比赛中获得评委特别奖。获奖作品为洪水回溯模拟(使用xpswmm软件)。


 以独特的方式参加高职机构的支援项目

大分高职是在1963年由机械工学专业和电气工学专业两个专业构成并创立的。在之后分别于1967年和2003年增加了土木工程专业和专业学院(机械环境系统工学专业和电气电子信息工学专业),并在此基础上进行了学校组织改组改名和体制扩充。现阶段,该高职有四个学科(机械工学专业、电气电子工学专业、信息工学专业和城市环境工学专业)和上述的两个专业学院。其中学科生1-5年级共计798名,学院生1-2年级共计51名。(数据均截止到2019年5月)


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第三届National Resilience Design
大分工业高等职业学校评委特别奖颁奖仪式
大分工业高等职业学校
城市环境工学专业 前 稔文 副教授

独立行政法人国立高等职业学校机构(2004年成立)在全日本设立了包括大分高职在内的全国51所国立高职学校,以人才培养,地区贡献和国际化为主发挥各个高职的特色,提出了“KOSEN(高职)4.0倡议”(2019年开始的5年间)。同时,该组织将2019年的前两年定位为实现倡议的准备期,并且会支持该倡议的启动费用。对于大分高职来说,1)“农业工程教育”,旨在通过2018财年的农业工程合作来培养具有农艺知识的工程师,以及2)培育2019财年既具有防灾减灾基础知识又具有防灾思想的工程师,两个项目均被该倡议计划采用,目前正在进行中。而其中的第二个项目与前副教授有着很深的联系。

此外,从2020年起,该组织与其他技术学院在材料领域进行合作,并被“促进未来技术的社会实施教育(GEAR5.0)”采纳,作为一个新的教育研究项目。

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基于浅水长浪方程式使用软件进行防灾应用的 洪水回溯模拟


使用ICT进行构造物分析、环境景观设计等多种举措
本次采访的的前副教授所属的城市环境工程专业旨在根据土木工程知识创建安全、舒适和便捷的社会基础设施。因此,前副教授将,1)处理材料,结构,土壤,地面等的“结构系统”,2)处理河流,水和污水处理系统,水资源,港口,海岸等的“环境系统”,以及3)城市,建筑,公园等的“计划建筑系统”定位为实现专业目的的基础。前副教授说:“我最初是建筑学专业,而土木工程学的常见之处是结构(现在涉及的专业)。 20多年前,当我在东京电机大学,东京工业大学和京都工业大学(山口实验室)读研究生时。 作为助教,我参加了设计练习,该练习是通过连接和协作网络进行的。我记得我是第一个练习适用于当今远程工作的技术的人。”
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画面统一后的实施画面 显示了象形图的地图

在这样的背景下,前副教授担任了同专业的信息处理、结构力学、城市环境设计、实验实习等科目的老师。另一方面,在研究室中前副教授还在做1)将自然界中存在的形状和现象通过算法设计应用到建筑物中的提议; 2)研究和开发用于各种研究和演讲的智能手机应用程序; 3)通过ICT使用进行防灾和环境保护研究; 4)以标志和颜色为重点的景观模拟等各种内容。

在这种情况下,近年来引起人们注意的是智能手机应用程序的创建和检查,以期将其用作研究支持和教材。

例如,在进行实地考察以考虑签署计划时,我们创建了一个智能手机应用程序,该应用程序可以将象形图等粘贴(图像集成)到本地拍摄的照片中,并由相关各方轻松共享。 这些图像与位置信息一起粘贴在地图上,并且还添加了到站点的路线导航功能。 结果将在2019年11月在马来西亚举行的“ ICRP 2019(第四届重建地方国际会议)”上宣布。 我们还在考虑发展旅游业,进行景观研究和创建危险地图。 

此外,作为对冲绳县红土外流引起的环境问题的回应,我们还开发了一种智能手机应用程序,可以准确、轻松地测量诸如红土之类的悬浮水的污染水平。 已验证是否可以从智能手机中获取的颜色信息获取在沙池中的悬浮水以估算污染程度。 在将结果与现有测量方法进行比较的同时,我们正在努力改善实际应用的应用,例如提高精度。

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 收集在沙池中的悬浮水
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 申请执行画面(污染度3.0 g / L)  每个悬浮液的色散分布(图像像素)


 以UC-win/Road为主的我公司各产品的导入历程和主要的使用方法

对于这位前副教授来说,首次接触FORUM8的产品是2014年推出的Multiframe。当时,作为算法设计的一部分,有必要分析复杂且形状特殊的建筑物的构架,在此之前他也曾多次接触和评估了其可用性并正式采用。根据该软件得到的解析结果,他提出了一种高强度的形状构造并被证实。

另一方面,与UC-win/Road直接的连接点是那之后不久的2018年。如上所述,当时大分高职正准备实施防灾心理教育,以便被采纳为“ KOSEN 4.0”倡议支持措施项目。

培养需求:“当我们要在学校培养抗灾能力思想时,我们要模拟与防灾和减灾相关的泥石流。” 实现泥石流模拟是UC-win/Road的插件提供的,因此,在经过大学相关人员的检查后,决定将其引入。从2019年2月开始,他们开始使用该软件。 从那时起,它既被用于以前的实验室的研究中,又被用于同一所大学的课堂中。

首先,在2019年的实验室中,从事毕业研究的学生将学习UC-win/Road和泥石流模拟插件的操作。 利用这些,城市与环境工程系的一名5年级学生对危险地图的创建进行了研究,并以泥石流分析模拟为重点,重点是池塘的倒塌和溢出。

同时,在针对同一所大学四年级学生的“ IV实验培训”课程中,将六种先进的ICT应用设置为与i-Construction相关的主题。 那里,除了1)360度摄像头,2)无人机,3)激光测距仪,4)通过摄影图像生成点云数据之外,还有5)UC-win/Road,由前副教授负责, 6)定位通过泥石流模拟进行信息利用。 

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前研究室的人员

在2020年,虽然自年初以来受到新型冠状病毒的影响,准备毕业研究的5年级新生从上一年开始就学习了这两种工具以及使用它们的模拟。 此外,基于这种知识,他说他正在从事可远程处理的工作,同时尽可能与他保持联系。 此外,今年也计划自2019年以来首次将结合UC-win/Road和泥石流模拟的实验培训。 我们希望设计一种课程结构,例如使学生多样化,以实现上一年的学习效果。

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分析条件及结果
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基于SIPOND(试用版)分析结果的危害图
(此图是Mae先生设置自己的数值的模拟)
基于泥石流模拟分析结果的危害图
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UC-winRoad制作的可视化案例

 未来的研究方向和ICT支持

“不只是大分县的水库正在老化,其他地区的很多地方也是如此”

换句话说,除了水库老化之外,从上游流入的泥浆还会积聚在底部,并且坍塌和溢流的风险逐年增加。 这位前副教授描述了与积水池有关的防灾减灾及其维护的研究想法。

他表示:“关键在于如何应对新技术。并且考虑到新冠病毒的影响,采取自愿方法以广泛地改善ICT的使用非常重要。尤其是,ICT是学生可以在将来(任何地方)使用的一种武器,因此,我认为要对此保持激情和求知欲。”

作者:池野隆
(Up&Coming '20 盛夏号)



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