－IoT－チェックバック③　完成　

【 技術士 二次試験対策】

今回お届けするのは、「IoT」のチェックバック③完成になります。ご投稿いただいた内容を拝見すると、新たにスマートコミュニティについて言及しています。建設部門で言うとスマートシティが馴染みやすいと思います。双方の用語はとてもよく似ており、基本的な理念は持続可能な社会の構築ということで共通しています。しかし、スマートコミュニテーは、エネルギーマネジメントに傾倒している印象があり、スマートシティはエネルギーのみならず、幅広くマネジメントする感じですね。

内閣府において、スマートシティは、ICT 等の新技術を活用しつつ、マネジメント(計画、整備、管理・運営等)の高度化により、都市や地域の抱える諸課題の解決を行い、また新たな価値を創出し続ける、持続可能な都市や地域であり、Society 5.0の先行的な実現の場と定義されています。

また、国土交通省では、全国の牽引役となるモデルプロジェクトとして、地域のスマートシティ実行計画に基づき、データや新技術を活用した先進的な都市サービスの実装に向けて取り組む実証事業を支援しています。この補助メニューの資料では、以下の通りスマートシティのイメージが示されています。

図のように、都市空間はセンシング技術や、MaaS、ビッグデータなど様々なICT技術を駆使して、まちづくりを進めていきます。また、サイバー空間として３D都市モデルを活用して様々なシミュレーションを可能にする取り組みも並行して進められています。オープンデータ化プロジェクト「PLATEAU」なんかは、まさにコレですよね。さらに、BIM/CIMは都市空間とサイバー空間を繋ぐツールになりつつあります。

このように、リアルとサイバー空間を上手に連携させることが重要ですよね。図の中央にある「都市OS」が今後重要になってくることが想像されます。都市OSとはじめとしたプラットフォームは、今後様々な場面で求められますし、その先駆者は膨大な利益を生む可能性もあり、ビジネスとしての可能性も無限大ですよね。私も、技術士 の口頭試験で都市ＯＳについて熱く語ってきた記憶があります。みなさんもパワーワードとして押さえてみてはいかがですか。

それでは、論文をみてみましょう。
※赤字は、修正した箇所になります。

1.IoE社会の広域的な早期実現に向けた課題
1.1ワイヤレス電力伝送技術の確立（伝送技術の観点）
　IoE社会実現のため、エネルギー高速変換・伝送システムのイネベーション達成に向けた研究開発を実施し、社会実装する必要がある。特に、ワイヤレス伝送は、超スマートで強靭なIoE社会構築に不可欠である。
　以上より、エネルギー伝送の多様化の観点から、ワイヤレス電力伝送技術の確立が課題である。

1.2需給バランスの維持（仕組み面の観点）
　日本の再生可能エネルギー（再エネ）電力比率は約20％（2022年度）であり、IoE社会実現のためには、再エネの主力電源化が求められている。
　一方、電力供給網には電力需要と供給量を一致させる同時同量制御が難しい。しかし、発電量が気象条件により時間変動する再エネのみで同時同量制御することは難しい。そのため、仕組み面の観点から、電力需給のバランスを維持することが課題である。

1.3互換性のあるIoT機器の開発（互換性の観点）
　IoE社会実現にあたっては、既存機器とIoEシステムが不具合無く接続する必要がある。しかし、全て新機種へ更新する場合、多額なコストを要する。
　そのため、互換性の観点から、多種多様な既存機器が接続するために、ユニバーサルスマートパワーモジュール機器開発が課題である。

2.最も重要と考える課題
　「再エネ変動の最適制御」が、最も重要な課題と考える。なぜなら、他課題と比較し早期に達成でき効果が大きいからである。

2.1スマートコミュニティ化
　地域単位で、分散型電源（再エネ、蓄電池、電気自動車）を電力系統に接続する。分散型電源の余剰電力を電力需要の高い商業地区へ融通するなど、地域全体でエネルギーマネジメントを行う。
　これにより、スマートコミュニティ化を実現し地域に点在する小規模発電設備からの電力供給量と、地域の電力需要のバランスを調整する。

2.2 VPP（ﾊﾞｰﾁｬﾙﾊﾟﾜｰﾌﾟﾗﾝﾄ）の導入
　IoTを活用したEMS技術により小規模な分散型電源を束ね、一つの大きな発電所（VPP）のように遠隔統合制御し電力需給バランスを調整する。
　また、需要家においても電力使用量を制御するディマンドリスポンス（DR）により、電力需要パターンを変化させる。DR促進のため、アグリゲーターや需要家にインセンティブを与える仕組みづくりを進める

2.3 エッジサーバの導入
　再エネ変動の最適制御には、安定した通信環境が必要である。そのため、IoT端末の近くにサーバを分散配置するエッジサーバを導入する。例えば、工場の各センサーデータ（温度、圧力、振動等）をエッジサーバにてリアルタイムで収集分析し、稼働状況のみを中央サーバに送信する。
　これにより、中央サーバへのデータ負荷や通信遅延を抑えることができ、安定した通信環境を構築できる。

3.解決策による波及効果及び懸念事項とその対応策
3.1波及効果
　解決策により、電力の自給自足が可能となり、災害時のレジリエンス強化といった波及効果が生じる。
3.2.1懸念事項
　VPPやIoT端末設置に伴う通信ネットワーク化により、サイバー攻撃を受けるリスクが高まる。これにより、①システムに連携する公共の安全に直結する重要設備（病院、防災設備）の停止、②各家庭の個人情報や企業情報の流出が懸念される。
3.2.2懸念事項への対応策
　セキュリティ対策として、①ファイアーウォールによるウィルス侵入防止、②システム基幹部分におけるDMZ領域の保護、③サーバ冗長化を実施する。

4.業務遂行における必要な要件
4.1技術者としての倫理
　公共の安全を最優先する。システム構築において、データが流出漏れしない様、管理徹底していく。
4.2社会の持続可能性
　解決策に用いる機器は、３Rやライフサイクルコストなど、業務の各段階で常に環境に配慮した計画設計施工を実施していく。　　　　　　　　　　　　以上