(57)【要約】      （修正有）【課題】排水路に設置された複数の排水ポンプの排水量を制御して排水路の決壊、氾濫を予防できるようにした排水路監視システムおよび排水路監視方法並びに排水路監視プログラムを提供する。【解決手段】排水路監視システム１は、排水路に設けられた、該排水路から排水を汲み上げる複数の排水ポンプ１００と、複数の排水ポンプの少なくとも一つ以上の排水ポンプの位置情報を取得する位置情報取得部１１と、位置情報に基づき、気象情報を取得する気象情報取得部１２と、気象情報及び位置情報から演出される排出異常情報を生成する生成部１３と、排出異常情報に基づき、複数の排水ポンプのいずれか一つ以上の排水ポンプの排水量を制御する制御部１４と、を備える。【選択図】図１
2020122326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水路に設けられた、該排水路から排水を汲み上げる複数の排水ポンプと、
前記複数の排水ポンプの少なくとも二以上の排水ポンプの位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記位置情報に基づき、気象情報を取得する気象情報取得部と、
前記気象情報及び前記位置情報に基づいて排出異常情報を生成する生成部と、
前記排出異常情報に基づき、前記複数の排水ポンプのいずれか一以上の排水ポンプの排水量を制御する制御部と、
を備える排水路監視システム。
【請求項２】
前記排水路の水面の写真画像データを取得する画像データ取得部を備え、
前記制御部は、前記画像データ取得部が取得した前記排水路の水面の写真画像データに基づき測定した前記排水路の水位に基づいて前記排水ポンプの排水量を制御することを特徴とする請求項1に記載の排水路監視システム。
【請求項３】
前記生成部は、前記排水路の流域の３Ｄマップを用いて流路を特定し、前記気象情報及び前記位置情報と組み合わせて前記排出異常情報を補正することを特徴とする請求項1又は2に記載の排水路監視システム。
【請求項４】
前記位置情報取得部が取得した位置情報を管理者に報知する報知部を備え、
前記報知部は、前記排出異常情報に基づき前記排水ポンプを制御した後に、管理者に当該制御の対象となった前記排水ポンプの前記位置情報を報知することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の排水路監視システム。
【請求項５】
前記制御部の動作のログデータを蓄積するログデータ蓄積部を備え、
前記生成部は前記ログデータに基づいて前記排出異常情報を補正することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の排水路監視システム。
【請求項６】
排水路に設けられ該排水路から排水を汲み上げる複数の排水ポンプを備えた排水ポンプの排水路監視方法であって、
前記複数の排水ポンプの少なくとも一以上の排水ポンプの位置情報を取得する位置情報取得ステップと、
前記位置情報に基づき、気象情報を取得する気象情報取得ステップと、
前記気象情報及び前記位置情報に基づいて排出異常情報を生成する生成ステップと、
前記排出異常情報に基づき、前記複数の排水ポンプのいずれか一以上の排水ポンプの排水量を制御する制御ステップと、
を備える排水路監視方法。
【請求項７】
排水路に設けられ該排水路から排水を汲み上げる複数の排水ポンプを備えた排水ポンプの排水路監視プログラムであって、
コンピュータに、
前記複数の排水ポンプの少なくとも一以上の排水ポンプの位置情報を取得する位置情報取得機能と、
前記位置情報に基づき、気象情報を取得する気象情報取得機能と、
前記気象情報及び前記位置情報に基づいて排出異常情報を生成する生成機能と、
前記排出異常情報に基づき、前記複数の排水ポンプのいずれか一以上の排水ポンプの排水量を制御する制御機能を実現させるための排水路監視プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水路監視システムおよび排水路監視方法並びに排水路監視プログラムに関するものであって、特に、排水路の水位の監視を実施することにより、排水制御する排水路監視システムおよび排水路監視方法並びに排水路監視プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、海抜0ｍ地帯の集落では雨水などを排水するために排水路が整備されている。この排水路には排水ポンプが備えられる。降雨などの影響により排水路の水位が上昇したとき、排水路の水は排水ポンプにより汲み上げられて近くの放水河川に放水される。このことにより排水路の水位の上昇を抑制していた。
【０００３】
年間の降水量は季節ごとに異なる。そこで、その季節に適した排水ポンプの運転が中長期的な計画のもと行われる。この計画により排水路の水位は一定の範囲内に収まるように制御されてきた。
【０００４】
しかし、排水路の流域の上空で発生する積乱雲により局地的大雨や集中豪雨が発生する場合がある。このような大雨が降った場合、排水路の水位の上昇をセンサーなどが検知した際に排水ポンプが起動されフィードバック制御が行われていた。しかしながら、排水路の水位の上昇を検知した後の排水ポンプの起動では遅すぎであり、排水路の決壊、氾濫への予防に対して必ずしも十分ではない場合があった。
【０００５】
特許文献１に記載の技術では、管理対象となる地域内の雨水を貯留タンクに貯留する際に、インターネットを介して入手した予測降雨量の情報に基づいて、予め貯留タンクの水位を下げるために排水ポンプを起動し排水量を制御していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２２７８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の技術では、排水路の水位の調整を目的として、排水路の流域という広範囲を管理対象とすることは出来なかった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、従来技術の問題点に鑑みて、排水路に設置された複数の排水ポンプの排水量を制御して排水路の決壊、氾濫の可能性を予見して予防できるようにした排水路監視システムおよび排水路監視方法並びに排水路監視プログラムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る排水路監視システムは、排水路に設けられた、排水路から排水を汲み上げる複数の排水ポンプと、複数の排水ポンプの少なくとも二以上の排水ポンプの位置情報を取得する位置情報取得部と、位置情報に基づき、気象情報を取得する気象情報取得部と、気象情報及び位置情報に基づいて排出異常情報を生成する生成部と、
排出異常情報に基づき、複数の排水ポンプのいずれか一以上の排水ポンプの排水量を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る排水路監視方法は、排水路に設けられ排水路から排水を汲み上げる複数の排水ポンプを備えた排水ポンプの排水路監視方法であって、複数の排水ポンプの少なくとも一以上の排水ポンプの位置情報を取得する位置情報取得ステップと、位置情報に基づき、気象情報を取得する気象情報取得ステップと、気象情報及び位置情報に基づいて排出異常情報を生成する生成ステップと、排出異常情報に基づき、複数の排水ポンプのいずれか一以上の排水ポンプの排水量を制御する制御ステップと、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る排水路監視プログラムは、排水路に設けられ排水路から排水を汲み上げる複数の排水ポンプを備えた排水ポンプの排水路監視プログラムであって、コンピュータに、複数の排水ポンプの少なくとも一以上の排水ポンプの位置情報を取得する位置情報取得機能と、位置情報に基づき、気象情報を取得する気象情報取得機能と、気象情報及び位置情報に基づいて排出異常情報を生成する生成機能と、排出異常情報に基づき、複数の排水ポンプのいずれか一以上の排水ポンプの排水量を制御する制御機能を実現させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る排水路監視システム、排水路監視方法、あるいは排水路監視プログラムは、排水路に設置された複数の排水ポンプのそれぞれに対して、排水ポンプの位置情報を取得し、その位置情報に係る気象情報を取得し、複数の排水ポンプに対してそれぞれの排水量を制御するので、排水路の決壊、氾濫の可能性を予見して予防することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】排水路を監視する排水路監視システムの全体構成図である。
【図２】河川と排水路との間に設置された排水ポンプの位置関係の一例を示す第一模式図である。
【図３】河川と排水路との間に設置された排水ポンプの位置関係の一例を示す第二模式図である。
【図４】排水路を監視する排水路監視システムの制御に係るフローチャートである。
【図５】制御対象となる流域の水位上昇に寄与する度合い（寄与度）の分布図である。
【図６】制御対象となる流域の所定時間の総降水量の予測分布図である。
【発明の実施の形態】
【００１４】
以下に本発明に係る排水路監視システム１の実施の形態について図１から図４を参照して説明する。なお、本発明は以下に詳述する本発明の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
【００１５】
図１を参照して、本実施形態の排水路監視システム１の全体構成について説明する。
本実施形態の排水路監視システム１は、排水路２２０に設けられた、排水路２２０から排水を汲み上げる複数の排水ポンプ１００と、情報処理部１０、全地球測位システム装置（GPS装置）１５、気象情報処理サーバ５０、無線ルーター６０、制御ユニット１１０、電磁接触器１２０、電源１３０、運転スイッチ１５０、及び水位センサー１６０を備える。
【００１６】
情報処理部１０は、受信部１９、位置情報取得部１１、気象情報取得部１２、生成部１３、制御部１４、画像データ取得部１６、報知部１７、ログデータ蓄積部１８、送信部２１、表示部２２、及びメモリ２３を備え、これらの機能を実現する個々の部は図示しない中央処理演算装置により実現され内部で一本のバス２４を介して相互に接続されているコンピュータシステムを構成している。本発明に係る排水路監視プログラムは、メモリ２３に記憶され前記中央演算装置が実行するものである。
【００１７】
位置情報取得部１１は複数の排水ポンプ１００の少なくとも二以上の排水ポンプ１００の位置情報を取得する。気象情報取得部１２は前記位置情報に基づき気象情報をインターネット２０を介して取得する。生成部１３は前記気象情報及び前記位置情報に基づいて排出異常情報を生成する。制御部１４は、前記排出異常情報に基づき、複数の排水ポンプ１００のいずれか一以上の排水ポンプ１００の排水量を制御する。
【００１８】
本実施形態の排水路監視システム１は、中央に情報処理部１０と無線ルーター６０を備え、ここに、無線ルーター６０、気象情報処理サーバ５０が接続される。そして、情報処理部１０に複数台の制御ユニット１１０が有線または無線により接続される。各制御ユニット１１０には排水ポンプ１００（そのモータ４０）が接続される。
【００１９】
情報処理部１０は、インターネット２０を介して気象データ配信会社３０から入手した気象データに基づいて気象を予測し、排水ポンプ１００のモーター４０を制御する。
【００２０】
気象データ配信会社３０から所定時間毎に配信される気象データは、所定の範囲内の多数の地点で観測された気象に基づく情報である。地点毎に観測され取得された気象データは所定時間毎（例えば、５分毎）にインターネット２０を介して利用者の元へ配信される。気象情報処理サーバ５０は、所定時間毎に配信される最新の気象データを蓄積する。気象データとは、観測地点毎の気温、降水量、日照時間、風向風速、積雪の深さなどをいう。
【００２１】
情報処理部１０は、位置情報取得部１１、気象情報取得部１２、生成部１３、制御部１４、画像データ取得部１６、報知部１７、ログデータ蓄積部１８、受信部１９、送信部２１、及び表示部２２を備えている。さらに、情報処理部１０はその外部の全地球測位システム装置（以下、GPS装置）１５、無線ルーター６０、制御ユニット１１０に接続されている。
【００２２】
情報処理部１０は、公知の制御機器である。情報処理部１０は、一例として、携帯可能なノートパソコン、タブレットパソコン、スマートフォンなどにより実現されてよい。情報処理部１０を既存の排水ポンプの制御装置に接続することにより、情報処理部１０は制御対象となる排水ポンプ１００の位置情報や気象情報を取得する。
【００２３】
無線ルーター６０は、情報処理部１０の受信部１９と気象情報処理サーバ５０とを無線で接続し、さらに気象情報処理サーバ５０はインターネット２０に接続されている。情報処理部１０の送信部２１は制御ユニット１１０に接続されている。制御ユニット１１０は、情報処理部１０、電磁接触器１２０、運転スイッチ１５０、及び水位センサー１６０と接続されている。
【００２４】
排水路２２０の管理者が手動で排水ポンプ１００を制御する場合は運転スイッチ１５０を操作する。運転スイッチ１５０が「ＯＮ」された場合、制御ユニット１１０を介して電磁接触器１２０を「ＯＮ」にする。これにより、排水ポンプ１００のモーター４０に電源１３０からの電力が供給されてモーター４０は起動する。
【００２５】
一方、運転スイッチ１５０が「ＯＦＦ」された場合、制御ユニット１１０を介して電磁接触器１２０をＯＦＦにする。これにより、排水ポンプ１００のモーター４０に電源１３０からの電力の供給が停止されてモーター４０は停止する。
【００２６】
水位センサー１６０は排水路２２０の水位が予め設定された水位に達したときにセンサーが作動する。本実施形態では排水路２２０の水位が危険水位に達したときに水位センサー１６０が作動し「ＯＮ」信号が制御ユニット１１０を介して電磁接触器１２０に伝達される。水位センサー１６０の「ＯＮ」信号を受けた電磁接触器１２０も「ＯＮ」して、電源１３０の電力が排水ポンプ１００のモーター４０に供給され排水ポンプ１００は起動する。
【００２７】
表示部２２は、情報処理部１０の制御部１４の動作状況を排水路２２０の管理人に示す液晶モニターなどの表示装置である。管理人は表示部２２を見ながら情報処理部１０の操作をしたり、排水ポンプ１００の運転状況を監視したりすることができる。
【００２８】
位置情報取得部１１は、GPS装置１５から複数の排水ポンプ１００のそれぞれの位置情報を取得する。GPS装置１５とは、上空にある数個の衛星からの信号をGPS受信機で受け取り、受信者が自身の現在位置を知るシステムである。複数の排水ポンプ１００のそれぞれに対応付けられたGPS装置１５が備えられている。
【００２９】
位置情報は各排水ポンプ１００の個別の緯度および経度である。気象情報取得部１２は、位置情報取得部１１が取得した複数の排水ポンプ１００のそれぞれの位置情報に基づき、排水ポンプ１００毎の気象情報を取得する。この気象情報は、前出の気象情報処理サーバ５０に蓄積された気象データ配信会社３０から所定時間毎に配信される気象データである。
【００３０】
生成部１３では、位置情報取得部１１が取得した位置情報及び気象情報取得部１２が取得した気象情報に基づいた排出異常情報を生成する。排出異常情報とは、所定時間後（例えば、３０分後）に、排水路２２０の水位が危険水位に達することを予測した情報をいう。所定時間後に排水路２２０の水位が危険水位に達すると予測された場合、排出異常有りとして制御対象となる排水ポンプ１００の駆動が決定される。
【００３１】
排出異常有りとして制御対象となる排水ポンプ１００の駆動が決定されると、生成部１３より排出異常有りの信号が制御部１４に伝達される。制御部１４は送信部２１より制御対象となる排水ポンプ１００に接続された制御ユニット１１０に向けて「ＯＮ」信号を出力する。制御ユニット１１０は送信部２１より受けた「ＯＮ」信号により電磁接触器１２０を「ＯＮ」することで、上述の通り排水ポンプ１００のモーター４０は起動する。
【００３２】
制御部１４は所定時間後に排水路２２０の水位が危険水位に達するとの予測が継続される間、排出異常有りとして送信部２１より制御対象となる排水ポンプ１００に接続された制御ユニット１１０に向けて「ＯＮ」信号の出力が継続され、排水ポンプ１００のモーター４０は駆動を続ける。
【００３３】
一方、制御部１４は所定時間後に排水路２２０の水位が危険水位ではないと予測すると、排出異常無しとして送信部２１より制御対象となる排水ポンプ１００に継続された制御ユニット１１０に向けた「ＯＮ」信号の出力は停止され、排水ポンプ１００のモーター４０の駆動は停止される。
【００３４】
排水路１００と分水界２１０の地形を考慮した有限要素モデルを構築し、雨水排水の動きを解析することもできる。この有限要素モデルでは、排水路１００の流域２００の雨水の流路を予測し、制御対象となる排水路１００の水位を予測することが可能となる。
【００３５】
さらに、有限要素法に替えて境界要素法を用いて排水路１００と分水界２１０の地形を考慮した境界要素モデルを構築することも可能である。有限要素モデルでは、その演算対象の領域を三角形のメッシュで分割して行うもので、地形データを演算の対象にした場合は排水路１００や分水界２１０の内部についても三角形のメッシュで分割し、その内部も演算の対象としなければならず、膨大な計算量が必要とされていた。
【００３６】
一方、境界要素法を用い地形データを演算の対象とした場合、排水路１００や分水界２１０の境界についてだけ演算の対象とすればよいでの、有限要素モデルと比較して計算規模は小さくてよい。
【００３７】
ここで、図２の第一模式図および図３の第二模式図を用いて生成部１３により生成される排出異常情報について詳しく説明する。図２の第一模式図は一の河川の流域を示し、図３の第二模式図は二の河川の流域を示す。複数の流域２００が接する境界を分水界２１０という。この分水界２１０付近に降った雨水は地形の状況に沿っていずれかの流域２００に入る。この地形の状況は３Dマップの地形データから判別する。流域とは、降水がその川に集まる区域のことをいう。
【００３８】
具体的には、生成部１３は、制御対象となる排水ポンプ１００毎にその排水ポンプ１００より上流側に位置する排水路２２０の流域を形成する分水界２１０を３Ｄマップの地形データによって特定する。３Ｄマップは予め情報処理部１０に内蔵されているか、あるいはインターネット２０を介して入手可能である。
【００３９】
排水ポンプ１００毎に特定された分水界２１０の内側に降った雨水は全てその流域２００の先にある排水ポンプ１００より上流側に位置する排水路２２０に流れ込む。従って、制御部１４は、制御対象となる排水ポンプ１００の内側に降った降水量に基づいて排水路２２０の水位を予測し、排水ポンプ１００を制御する。
【００４０】
具体的には、生成部１３は、制御対象となる排水路２２０の分水界２１０の内側であって排水ポンプ１００の位置情報の標高より高い標高の範囲内の雨水の総和が制御対象となる排水ポンプ１００の上流側に流れ込むと予測する。
【００４１】
分水界２１０の付近で降ると予測される降水量について、生成部１３は、その降水量のうちの何割がどの流域２００に入り、他の降水量の何割がどの流域２００に入るかを３Dマップの地形データに基づいて判別する。そして、生成部１３は、それぞれの流域２００の先にある排水路２２０の水位を予測する。
【００４２】
排水路監視システム１は、生成部１３が排水路２２０の流域２００の３Ｄマップを用いて流路を特定し、気象情報及び位置情報と組み合わせて排出異常情報を補正する。
【００４３】
3Ｄマップの地形データである数値地形モデルとは、標高、勾配、斜面、方位、水系などの地形の特徴を三次元座標でデジタル表現するモデルをいう。数値地形モデルは、標高、等高線、勾配および傾斜方向、水系、流域面積などの特徴あるいは地形情報を抽出するのに利用される。排水路監視システム1の制御対象となる地域の数値地形モデルに基づいて抽出された地形情報に基づいて排水路２２０の流域２００、分水界２１０を特定する。
【００４４】
排水路監視システム１の制御対象となる地域の数値地形モデルを平面視して、この地域に方形メッシュをかける。そして、方形メッシュの内側の雨水は方形メッシュの４つの角のうち標高が一番低い角に集まる。全ての方形メッシュの標高が一番低い角を繋ぎ合わせることで制御対象となる地域の雨水の流れる道筋を推測することできる。
【００４５】
制御部１４は、生成部１３で生成された排出異常情報に基づいて制御信号を生成して、各排水ポンプ１００の制御ユニット１１０へ当該制御信号を出力する。例えば、当該制御信号が「ON」の場合、制御ユニット１１０は、電磁接触器（リレースイッチ）１２０の一次側接触子を二次側回路に接続し、二次側へ電力が供給される。これにより排水ポンプ１００のモーター４０は起動する。
【００４６】
当該制御信号が「ＯＮ」から「ＯＦＦ」になった場合、電磁接触器１２０の一次側接触子は二次側回路から離されて、二次側への電源供給を切断する。
【００４７】
制御ユニット１１０には、電磁接触器１２０の他に運転スイッチ１５０と水位センサー１６０とが接続されている。運転スイッチ１５０は、排水路２２０の管理者による手動での排水ポンプ１００の操作の際にも用いられる。管理者からの入力（スイッチ操作）を受け付けて対応する排水ポンプ１００を運転する。
【００４８】
水位センサー１６０は排水路２２０の水位を検出する。水位センサー１６０は排水ポンプ１００毎に設置される。水位センサーには公知品が用いられる。例えば、浮きを用いた水位センサー１６０では水面に浮く浮きの位置から水位の異常を検知する。
【００４９】
排水路２２０の水位を検出する方法として、水位センサー１６０を用いる方法に代えて、排水路２２０の水面の写真画像データに基づいて水位を検出可能である。情報処理部１０は画像データ取得部１６を備えている。排水路２２０には図示しないカメラが設けられている。
【００５０】
排水路監視システム１は、排水路２２０の水面付近の写真画像データを取得する画像データ取得部１６を備え、制御部１４は、画像データ取得部１６が取得した排水路２２０の水面の写真画像データに基づき測定した排水路２２０の水位に基づいて排水ポンプ１００の排水量を制御する。
【００５１】
画像データ取得部１６は前記カメラから排水路２２０の水面を撮像した写真画像データを取得する。情報処理部１０は、予め、排水路２２０の平時の水位（増水時ではない水位）のパターン画像をいくつか記憶している。情報処理部１０は、取得した写真画像データと予め記憶しているパターン画像とのパターンマッチング（画像同士の比較）から排水路２２０の水位を推定する。
【００５２】
この場合、排水路２００内の排水の水面を含む排水路２２０の写真画像データを取得し、この写真画像データに基づいて、例えば、ディープラーニングによる画像認識により排水路２２０の水位を測定することが可能となる。個々の排水路２２０の水位を検出するために、排水ポンプ１００毎に水位センサー１６０を設置する必要がない。
【００５３】
排水路監視システム１は、位置情報取得部１１が取得した位置情報を管理者に報知する報知部１７を備え、報知部１７は、排出異常情報に基づき排水ポンプ１００を制御した後に、管理者に制御の対象となった排水ポンプ１００の位置情報を報知する。
【００５４】
報知部１７は、生成部１３が生成した排出異常情報に基づき排水ポンプ１００を制御した後に、排水路２２０の管理者のメールアドレスに制御の対象となった排水ポンプ１００の位置情報を通知する。これにより、どの排水ポンプ１００が排水路監視システム１によって制御されたかを管理者に報知することができる。
【００５５】
更に、排水路監視システム１は、制御部１４の動作のログデータを蓄積するログデータ蓄積部１８を備え、生成部１３はログデータに基づいて排出異常情報を補正する。
【００５６】
情報処理部１０はログデータ蓄積部１８を備える。ログデータ蓄積部１８は、制御部１４の動作のログデータを蓄積することができる。ここで、ログデータとは、例えば、気象情報とそれに対応した排水ポンプ１００の制御量、排水効果などの過去の状況に対応した制御部１４の動作の全記録をいう。制御部１４の動作のログデータを蓄積することにより、記録された過去の状況と現時点での状況を比較して、状況が類似していれば、過去の制御部１４の動作パターンに基づいて現時点の制御パターンを決定することができる。
【００５７】
情報処理部１０は既存の排水ポンプ１００の制御装置に接続されると、先ず、ログデータ蓄積部１８に蓄積されている過去の状況の中から現時点の状況に一番近い過去の状況を抽出する。抽出された過去の状況に基づいて対応したポンプの排水制御の結果が十分な排水効果を発揮していた場合、この制御パターンを採用して排水ポンプ１００の制御を開始する。
【００５８】
例えば、或る排水ポンプ１００のログデータとして記録された過去の状況に基づいて対応したポンプの排水制御の結果が十分な排水効率を発揮できなかった場合、現時点が類似した状況であれば、当該排水ポンプ１００に関して過去に行ったポンプの排水制御の制御パターンを選択肢から排除することができる。
【００５９】
また、或る排水ポンプ１００のログデータとして記録された過去の状況に基づいて対応したポンプの排水制御の結果が十分な排水効率を発揮できた場合、現時点が類似した状況であれば、当該排水ポンプ１００に関して過去に行った制御パターンの一つの選択肢として採用（ログデータを残存）することが可能となる。
【００６０】
情報処理部１０は、ログデータ蓄積部１８に蓄積されている過去の状況、および、その時の排水制御と排水効果を学習する学習部を備えてもよい。学習とは、機械学習、深層学習等の機械による学習をいう。
【００６１】
当該学習部は、ログデータ蓄積部１８に蓄積されている過去の状況、および、その時の制御量の情報、その時の排水効果が足りたか、足りている場合に、制御量は多すぎないか、足りていない場合にどれだけ制御量が足りなかったかなどの情報に基づいて、排水制御のディープラーニングを行って、排水ポンプ１００の制御量を解とする制御モデルを生成する。
【００６２】
つまり、制御対象となる排水路２２０の分水界２１０の地形情報と、この分水界２１０での過去の気象データから生成部１３が生成した排水異常情報とに基づいて前記制御モデルを生成する。この生成モデルより、制御対象となる排水路の分水界の現時点での気象データ及び／または地形情報に基づいて生成部１３が排水異常情報を解として求めることができる。
【００６３】
具体的には、制御対象となる排水路２２０の分水界２１０の全範囲を方形メッシュによる分割する。そして、分水界２１０内の特定の方形メッシュの上空の気象データのうち、降水量について、特定のメッシュに対応した降水量を所定時間（例えば５分）毎に記録し、この記録した時点での生成部１３が生成した排水異常情報及び排水制御の結果をログデータとして蓄積する。
【００６４】
（処理フロー）
図４は、排水路監視システム１（情報処理部１０）が排水ポンプ１００の制御を行うときに実行する処理フローを示す図である。
【００６５】
ステップＳ１０：GPS装置１５から複数の排水ポンプ１００のそれぞれの位置情報を取得する。なお、予め、情報処理部１０に排水ポンプ１００のそれぞれの位置情報を記録しておくことで、ステップS１０を省略することができる。ステップＳ１０における位置情報の取得は位置情報取得部１１が実行する。
【００６６】
ステップＳ２０：ステップＳ１０で取得した複数の排水ポンプ１００のそれぞれの位置情報に基づき、排水ポンプ１００毎の気象情報を取得する。ステップＳ２０における気象情報の取得は気象情報取得部１２が実行する。
【００６７】
ステップＳ３０：ステップＳ１０で取得した位置情報及びステップＳ２０で取得した気象情報から演出される排出異常情報を生成する。ステップＳ３０における排出異常情報の生成は生成部１３が実行する。
【００６８】
ステップＳ４０：ステップＳ３０で生成した排出異常情報に基づいて制御信号を生成して、各排水ポンプ１００の制御ユニット１１０へ当該制御信号を出力する。ステップＳ４０における制御信号の出力は制御部１４が実行する。
【００６９】
次に、制御対象となる排水路２２０の排水ポンプ１１０の制御量の算出方法について説明する。排水路２２０の流域２００について２ｋｍ四方メッシュの網をかけ、流域２００の各２ｋｍ四方メッシュにおける寄与度（％）を設定する。
【００７０】
寄与度（％）とは、各２ｋｍ四方メッシュの内側における所定時間（例えば３０分）の降水量の総和が制御対象となる排水路２２０の排水ポンプ１００における水位の上昇に寄与する度合い（％）をいう。
【００７１】
図５は制御対象となる排水路２２０の流域２００における寄与度（％）の分布図である。ここで寄与度（％）について詳細に説明する。例えば、観測対象となる２ｋｍ四方メッシュにおける３０分間の降水量が５０ｍｍであるとする。寄与度を３０％とした場合には１５ｍｍの降水量が排水ポンプ１００における水位の上昇に寄与することになる。降水量(mm)とは、雨や雨以外の雹やあられ、雪などを含めた体積をすべて水換算して単位面積で割った値である。
【００７２】
各２ｋｍ四方メッシュにおける降水量に寄与度を掛け合わせた値の流域２００の総和に基づいて、制御対象となる排水ポンプ１００の制御量が求められる。ここで制御量とは、排水ポンプ１００の運転継続時間をいう。
【００７３】
次に、寄与度（％）の算出方法について説明する。制御対象となる排水路２２０の流域２００の３Ｄマップの三次元地形データに基づき寄与度（％）を算出する。寄与度（％）の算出方法としては有限要素法、境界要素法、差分法を用いて行うことができるが、ここでは有限要素法を用いた寄与度（％）の算出方法について説明をする。
【００７４】
有限要素法を用いて寄与度（％）を算出する方法を以下に説明する。寄与度（％）の算出は２ｋｍ四方メッシュ毎に行う。算出対象となる２ｋｍ四方メッシュの外周上に１ｍ毎にノードを設定する。
【００７５】
次に算出対象となる２ｋｍ四方メッシュの中心から制御対象となる排水ポンプ１００までの距離を計測し、この距離をＲとする。そしてこのメッシュの中心から半径Ｒの円Ｐを描く。この半径Ｒの円Ｐの内側の全域において有限要素法の三角形要素のメッシュの網をかける。
【００７６】
次に、円Ｐの外周における排水路１００が横切る範囲を特定する。具体的には円Ｐの三次元地形データのｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のうち排水路１００が横切る範囲のｘ座標の範囲を三次元地図データ上から求める。
【００７７】
次に、ノードから有限要素法の三角形要素の辺を通り円Ｐの円周を横切る全てのルートについて、該三角形要素の頂点のｚ座標の総和を算出する。そして、ノード毎に前記総和が最小となるルートを特定する。このルートがノードから流出した雨水の円Ｐの円周までの流路とみなす。
【００７８】
次に、前ステップで特定されたルートが制御対象となる排水路１００に到達してるものが有る場合はこのルートの数を数え、算出対象となる２ｋｍ四方メッシュにおけるノードの総数で除した割合を寄与数（％）とする。
【００７９】
次に、制御対象となる排水路１００の領域２００における気象データから流域２００の所定時間の予測総降水量の分布を求める。図６は制御対象となる流域２００の所定時間（例えば３０分）の予測総降水量の２ｋｍ四方メッシュ毎の分布図である。
【００８０】
流域２００における２ｋｍ四方メッシュ毎の寄与数（％）と予測総降水量との積について算出し、この積（寄与度×予測総降水量）の総和に基づいて制御対象となる排水ポンプ１１０の制御量を算出する。この積の総和は所定時間（例えば３０分）に流入する雨水の総和であると仮定し、排水ポンプ１１０の単位時間（分）あたりの排出量で除した時間を排水ポンプ１１の制御量とする。
【００８１】
上述した本発明に係る実施の形態によれば以下のことが可能となる。
本発明の実施の形態によれば、排水路２２０の水位が現時点で上昇していなくても、その後の水位を予測して排水ポンプ１００を制御することができる。そこで、突発的な局地的大雨や集中豪雨に備えた排水ポンプ１００の運転が可能となり、排水路２２０の決壊、氾濫の予防に有効となる。
【００８２】
さらに、本発明の実施の形態によれば、排水路２２０の管理人が排水ポンプ１００の運転スイッチ１５０を操作するまでもなく、排水ポンプ１００の制御をすることができる。大雨の中で管理人が排水ポンプ１００の運転スイッチ１５０を操作するのは危険であり、思わぬ事故が起こるのを防止することができる。
【００８３】
さらに、本発明の実施の形態によれば、複数の排水ポンプ１００を同時に管理することが可能となる。このため、排水路２２０の流れる方向に沿って複数の排水ポンプ１００を設置することができ、この複数の排水ポンプ１００を一台の排水路監視システム１により集中管理することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１  排水路監視システム、１０  情報処理部、１１  位置情報取得部、１２  気象情報取得部、１３  生成部、１４  制御部、１５  全地球測位システム装置（GPS装置）、１６  画像データ取得部、１７  報知部、１８  ログデータ蓄積部、１９  受信部、２０  インターネット、２１  送信部、２２  表示部、２３  メモリ、２４  バス、３０  気象データ配信会社、４０  モーター、５０  気象情報処理サーバ、６０  無線ルーター、１００  排水ポンプ、１１０  制御ユニット、１２０  電磁接触器、１３０  電源、１５０  運転スイッチ、１６０  水位センサー、２００  流域、２１０  分水界、２２０  排水路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年5月20日(2019.5.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水路に設けられた、該排水路から排水を汲み上げる複数の排水ポンプと、
前記複数の排水ポンプの少なくとも二以上の排水ポンプの位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記位置情報に基づき、気象情報を取得する気象情報取得部と、
前記気象情報及び前記位置情報に基づいて、所定時間後に、前記排水路の水位が危険水位に達することを予測した情報である排出異常情報を生成する生成部と、
前記排出異常情報に基づき、前記複数の排水ポンプのいずれか一以上の排水ポンプの排水量を制御する制御部と、
を備え、
前記生成部は、前記排水路の流域の３Ｄマップを用いて流路を特定し、特定された該流路、前記気象情報及び前記位置情報を組み合わせて前記排出異常情報を補正することを特徴とする排水路監視システム。
【請求項２】
前記排水路の水面の写真画像データを取得する画像データ取得部を備え、
前記制御部は、前記画像データ取得部が取得した前記排水路の水面の写真画像データに基づき測定した前記排水路の水位に基づいて前記排水ポンプの排水量を制御することを特徴とする請求項１に記載の排水路監視システム。
【請求項３】
前記位置情報取得部が取得した位置情報を管理者に報知する報知部を備え、
前記報知部は、前記排出異常情報に基づき前記排水ポンプを制御した後に、管理者に当該制御の対象となった前記排水ポンプの前記位置情報を報知することを特徴とする請求項１乃至２の何れか１項に記載の排水路監視システム。
【請求項４】
前記制御部の動作のログデータを蓄積するログデータ蓄積部を備え、
前記生成部は前記ログデータに基づいて前記排出異常情報を補正することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の排水路監視システム。
【請求項５】
排水路に設けられ該排水路から排水を汲み上げる複数の排水ポンプを備えた排水ポンプの排水路監視方法であって、
前記複数の排水ポンプの少なくとも一以上の排水ポンプの位置情報を取得する位置情報取得ステップと、
前記位置情報に基づき、気象情報を取得する気象情報取得ステップと、
前記気象情報及び前記位置情報に基づいて、所定時間後に、前記排水路の水位が危険水位に達することを予測した情報である排出異常情報を生成する生成ステップと、
前記排出異常情報に基づき、前記複数の排水ポンプのいずれか一以上の排水ポンプの排水量を制御する制御ステップと、
を備え、
前記生成ステップは、前記排水路の流域の３Ｄマップを用いて流路を特定し、特定された該流路、前記気象情報及び前記位置情報を組み合わせて前記排出異常情報を補正することを特徴とする排水路監視方法。
【請求項６】
排水路に設けられ該排水路から排水を汲み上げる複数の排水ポンプを備えた排水ポンプの排水路監視プログラムであって、
コンピュータに、
前記複数の排水ポンプの少なくとも一以上の排水ポンプの位置情報を取得する位置情報取得機能と、
前記位置情報に基づき、気象情報を取得する気象情報取得機能と、
前記気象情報及び前記位置情報に基づいて、所定時間後に、前記排水路の水位が危険水位に達することを予測した情報である排出異常情報を生成する生成機能と、
前記排出異常情報に基づき、前記複数の排水ポンプのいずれか一以上の排水ポンプの排水量を制御する制御機能を実現させるためであって、
前記生成機能は、前記排水路の流域の３Ｄマップを用いて流路を特定し、特定された該流路、前記気象情報及び前記位置情報を組み合わせて前記排出異常情報を補正することを特徴とする排水路監視プログラム。