(57)【要約】【課題】下水処理場が不明水を含む下水に容易に対応することができる不明水量予測装置及び不明水予測システムを提供する。【解決手段】不明水予測システム１は、降雨レーダ２と、降雨量情報処理装置３と、下水量測定装置４と、不明水量算出装置５と、不明水量予測装置６とを備えている。不明水量予測装置６は、処理対象領域６１の複数地点の降雨量ｒ１〜ｒｎと不明水量Ｑｒとを、主成分分析することによって算出された不明水量予測式（１）に代入して、下水処理場５２に流入する不明水量Ｑｕを算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分分析することによって算出された不明水量予測式に、処理対象領域の複数地点の降雨量を代入して、下水処理場に流入する不明水量を予測値として算出することを特徴とする不明水量予測装置。
【請求項２】
過去の複数地点の降雨量及び過去の測定値に基づく不明水量を要素として主成分分析することにより、前記不明水量予測式を算出することを特徴とする請求項１に記載の不明水量予測装置。
【請求項３】
前記不明水量予測式は、主成分分析することによって算出された複数の主成分式のうち、寄与率の最も高い第１主成分式に基づいて設定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の不明水量予測装置。
【請求項４】
前記不明水量予測式は、前記降雨量の高次の要素を主成分分析することによって算出されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の不明水量予測装置。
【請求項５】
前記降雨量と前記不明水量との相関の高い遅れ時間を算出し、その遅れ時間を考慮した降雨量と不明水量とを主成分分析することによって、前記不明水量予測式を算出することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の不明水量予測装置。
【請求項６】
降雨量を複数の降雨量領域にクラスタリングして、
前記クラスタリングされた降雨量領域ごとに主成分分析を行って、前記降雨量領域ごとに不明水量予測式を算出することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の不明水量予測装置。
【請求項７】
主成分分析によって算出された複数の主成分式から算出された各不明水量に、対応する主成分式の寄与率を掛け、複数の前記不明水量と寄与率との積を足し合せた和を、前記寄与率の和で割ることにより予測値としての不明水量を算出することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の不明水量予測装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の不明水量予測装置と、
前記不明水量予測装置から送信される予測値としての不明水量に基づいて、下水処理場に流入する下水の水質を演算する水質演算装置とを備えていることを特徴とする不明水予測システム。
【請求項９】
前記水質演算装置は、ニューラルネットワーク技術を利用して学習することによって構築された予測モデルによって、水質を演算して予測することを特徴とする請求項８に記載の不明水予測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水処理場に流入する不明水量を予測するための不明水量予測装置及び不明水予測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、下水道の方式として、合流式下水道と分流式下水道とが一般に知られている。
【０００３】
合流式下水道は、汚水と雨水とを同一管渠によって流下させて、下水処理及び雨水排水処理を行うものである。
【０００４】
近年では、分流式下水道の整備が進んでいる。分流式下水道は、汚水と雨水とを別々の管渠を流下させて、下水処理及び雨水排水処理を別々に行う。
【０００５】
しかしながら、分流式下水道では、汚水用の管渠の損傷、及び、汚水用の管渠と雨水用の管渠との誤接続等を起因とする汚水用の管渠への雨水の流入といった問題が生じている。尚、汚水用の管渠に流入する雨水を不明水という。これにより、下水処理場の汚水処理能力を超える下水が下水処理場に流入することにより運用への影響や処理コストの増大等といった問題が、生じる。
【０００６】
そこで、不明水の影響を低減するためには、不明水の発生している地点を把握して、その地点を改修していく必要がある。しかしながら、管渠は地下に埋設されているため、その地点を把握することは非常に困難である。不明水の発生個所の調査においては、管渠の埋設状況、下水処理場の運用データ、調査用の流量計測データ等を収集及び解析する。これにより、不明水の発生個所の絞り込みを行うが、この絞込みには多くの労力、時間、コストが必要とされる。従って、不明水の発生個所をできる限り短時間に、且つ、簡便な方法で絞り込む技術が求められている。このような不明水の発生個所を絞り込む技術として、例えば、特許文献１に不明水発生分布推定装置が知られている。
【特許文献１】特許第３８５７６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術により不明水個所の絞り込みができても、不明水の発生個所を特定して、改修するには相当の時間を必要とする。従って、不明水の発生個所を改修するまでの長い間、不明水を含む大量の下水が下水処理場に流入する。このため、下水処理場では、流入する汚水量に対応することが困難であるといった課題がある。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、下水処理場が不明水を含む下水に容易に対応することができる不明水量予測装置及び不明水予測システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る発明は、主成分分析することによって算出された不明水量予測式に、処理対象領域の複数地点の降雨量を代入して、下水処理場に流入する不明水量を予測値として算出することを特徴とする不明水量予測装置である。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、過去の複数地点の降雨量及び過去の測定値に基づく不明水量を要素として主成分分析することにより、前記不明水量予測式を算出することを特徴とする請求項１に記載の不明水量予測装置である。
【００１１】
また、請求項３に係る発明は、前記不明水量予測式は、主成分分析することによって算出された複数の主成分式のうち、寄与率の最も高い第１主成分式に基づいて設定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の不明水量予測装置である。
【００１２】
また、請求項４に係る発明は、前記不明水量予測式は、前記降雨量の高次の要素を主成分分析することによって算出されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の不明水量予測装置である。
【００１３】
また、請求項５に係る発明は、前記降雨量と前記不明水量との相関の高い遅れ時間を算出し、その遅れ時間を考慮した降雨量と不明水量とを主成分分析することによって、前記不明水量予測式を算出することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の不明水量予測装置である。
【００１４】
また、請求項６に係る発明は、降雨量を複数の降雨量領域にクラスタリングして、前記クラスタリングされた降雨量領域ごとに主成分分析を行って、前記降雨量領域ごとに不明水量予測式を算出することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の不明水量予測装置である。
【００１５】
また、請求項７に係る発明は、主成分分析によって算出された複数の主成分式から算出された各不明水量に、対応する主成分式の寄与率を掛け、複数の前記不明水量と寄与率との積を足し合せた和を、前記寄与率の和で割ることにより予測値としての不明水量を算出することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の不明水量予測装置である。
【００１６】
また、請求項８に係る発明は、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の不明水量予測装置と、前記不明水量予測装置から送信される予測値としての不明水量に基づいて、下水処理場に流入する下水の水質を演算する水質演算装置とを備えていることを特徴とする不明水予測システムである。
【００１７】
また、請求項９に係る発明は、前記水質演算装置は、ニューラルネットワーク技術を利用して学習することによって構築された予測モデルによって、水質を演算して予測することを特徴とする請求項８に記載の不明水予測システムである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、主成分分析によって算出された不明水量予測式により、不明水量を算出して予測することができるので、下水処理場では、不明水を含む下水に容易に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態による不明水量予測装置を備えた不明水予測システムについて説明する。図１は、第１実施形態による不明水量予測システムの全体構成図である。
【００２０】
第１実施形態による不明水予測システム１は、降雨時の不明水量Ｑｕを算出することにより予測して、その不明水量Ｑｕを予測値として下水処理場５２に送信するためのものである。
【００２１】
まず、不明水予測システム１の処理対象である下水処理システム５１について説明する。下水処理システム５１は、分流式下水道方式である。図１に示すように、下水処理システム５１は、地中に埋設された汚水用の管渠５３と、下水処理場５２とを備えている。管渠５３には、処理対象の領域６１の家庭や事業所等から排出される汚水が排水される。尚、管渠５３とは別に、雨水用の管渠も地中に埋設されているが、図示及び説明は省略する。図１に示す楕円全体を下水処理システム５１の処理対象の領域６１とする。
【００２２】
管渠５３の一端は、下水処理場５２へと接続されている。即ち、汚水は、矢印５５方向へと管渠５３内を流れて、下水処理場５２へと送水される。ここで、管渠５３には、汚水のみが排水されるように設置されている。しかしながら、管渠５３には、管渠５３の破損や雨水用の管渠の誤接続等により雨等を起因とする不明水が流入することがある。
【００２３】
図１に示すように、第１実施形態による不明水予測システム１は、降雨レーダ２と、降雨量情報処理装置３と、下水量測定装置４と、不明水量算出装置５と、不明水量予測装置６とを備えている。各構成２〜６には、ＣＰＵ等の演算処理部、種々の情報及びプログラムを記憶可能な記憶部、それらを接続する接続部、外部と各情報を入出力するための入出力部等のハードウエアが設けられている（図示略）。
【００２４】
降雨レーダ２は、処理対象の領域６１の降雨の分布と強度を測定するためのものである。降雨レーダ２では、雨滴に当たって散乱して戻ってくる電波の強さや方向、電波の送受信時間を観測して、その情報を降雨量情報処理装置３へとオンラインで送信する。
【００２５】
降雨量情報処理装置３は、降雨レーダ２から送信された上述の観測情報を処理するものである。具体的には、降雨量情報処理装置３は、電波の強さや方向、送受信時間をもとに各区域６２１〜６２ｎ（複数地点）の降雨量ｒ１〜ｒｎに変換する。ここでいう区域６２１〜６２ｎとは、処理対象の領域６１をｎ個に分割したものである。降雨量情報処理装置３は、変換した降雨量ｒ１〜ｒｎを不明水量予測装置６へとオンラインで送信する。
【００２６】
下水量測定装置４は、管渠５３を流れ、下水処理場５２に送水される下水量Ｑｓを測定するものである。ここでいう下水量Ｑｓとは、降雨時には汚水量のみならず不明水量Ｑｒをも含んでいる。下水量測定装置４は、測定した下水量Ｑｓを不明水量算出装置５へとオンラインで送信する。
【００２７】
不明水量算出装置５は、下水量測定装置４によって測定された下水量Ｑｓから記憶手段（図示略）に記憶された晴天時の下水量Ｑｓｆを引いて、測定値としての不明水量Ｑｒ（＝Ｑｓ−Ｑｓｆ）を算出する。不明水量算出装置５は、測定値としての不明水量Ｑｒを不明水量予測装置６へとオンラインで送信する。
【００２８】
不明水量予測装置６は、主成分分析によって、下記の不明水量予測式（１）を設定して、その不明水量予測式（１）にｎ個の降雨量ｒ１〜ｒｎを代入して、予測値としての不明水量Ｑｕを算出するものである。尚、ｗ１ｍ（ｍ＝１、２・・・ｎ）は、重み係数である。
Ｑｕ＝ｗ１１・ｒ１＋ｗ１２・ｒ２＋・・・＋ｗ１ｎ・ｒｎ      ・・・（１）
【００２９】
まず、主成分分析による上述した不明水量予測式（１）の設定方法について、具体的に説明する。
【００３０】
まず、異なる時間の降雨量ｒ１〜ｒｎ及び測定値の不明水量Ｑｒのデータを少なくとも（ｎ＋１）個測定及び算出する。そして、これらの（ｎ＋１）個以上の過去の降雨量ｒ１〜ｒｎ及び過去の不明水量Ｑｒのデータを主成分分析することによって、第ｉ主成分の固有ベクトルａｉ１〜ａｉｎ、ｂｉ（ｉ＝１、２・・・ｎ＋１）を算出する。この結果、以下の（ｎ＋１）個の主成分式が算出される。これらを第１主成分式（１１）〜第（ｎ＋１）主成分式（１ｎ＋１）とする。尚、Ｚｉは、第ｉ主成分スコアとする。
【００３１】
【数１】
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【００３２】
ここで、第１主成分式（１１）の寄与率は、第２主成分式（１２）以下の寄与率に比べて非常に高い。また、第３主成分式（１３）以下は、更に寄与率が低くなる。このことから、第２主成分式（１２）以下を省略して、降雨量ｒ１〜ｒｎ及び不明水量Ｑｒの相関を最も表している第１主成分式（１１）のみを採用する。
【００３３】
ここで、各主成分軸は、降雨量ｒ１〜ｒｎ及び不明水量Ｑｒのデータの重心を通る。また、分散の大きい主成分軸から第１主成分軸、第２主成分軸の順にその主成分軸を通過することになる。第１主成分軸７１及び第２主成分軸７２を図２に図示する。図２において、縦軸は不明水量を示し、横軸は各区域の降雨量を示す（尚、実際には（ｎ＋１）次の空間となるが図示できないため、ここでは不明水量と降雨量との関係として模式的に示す）。また、各点は、各降雨量ｒ１〜ｒｎ及び不明水量Ｑｒのデータを示す。図２に示すように、主成分軸のうち、第１主成分軸７１の分散が最も大きく、第２主成分軸７２以下の分散は非常に小さくなる。このことから、主成分分析の要素である降雨量ｒ１〜ｒｎ及び不明水量Ｑｒのデータは、第１主成分軸７１の近傍に多く存在する。更に、降雨量ｒ１〜ｒｎ及び不明水量Ｑｒのデータは、重心の近傍に多く存在する。
【００３４】
ここで、重心とは、主成分スコアＺ１＝０となる点のことである。従って、第１主成分式（１１）に主成分スコアＺ１＝０を代入する。更に、重み係数ｗ１ｍ＝−（ａ１ｍ／ｂ１）とし、不明水量Ｑｒ１＝Ｑｕとする。この結果、過去の複数区域６２１〜６２ｎの降水量ｒ１〜ｒｎ及び過去の測定値である下水量Ｑｓに基づき算出された不明水量Ｑｒを要素として主成分分析した不明水量予測式（１）が導かれる。
【００３５】
不明水量予測装置６は、予測値である算出した不明水量Ｑｕを下水処理場５２にオンラインで送信する。
【００３６】
次に、上述した第１実施形態による不明水予測システム１の動作を説明する。
【００３７】
降雨が観測されると、降雨レーダ２により処理対象の領域６１全体の降雨の分布と強度が測定される。その後、降雨レーダ２が、その測定された観測情報を降雨量情報処理装置３へと送信する。
【００３８】
次に、降雨量情報処理装置３は、観測情報に基づいて、各区域６２１〜６２ｎの降雨量ｒ１〜ｒｎを算出する。その後、降雨量情報処理装置３は、これら複数地点の降雨量ｒ１〜ｒｎの情報を不明水量予測装置６へと送信する。
【００３９】
一方、下水量測定装置４は、管渠５３を流れ、下水処理場５２へと送水される下水量Ｑｓを測定する。この後、下水量測定装置４は、測定した下水量Ｑｓの情報を不明水量算出装置５へと送信する。
【００４０】
不明水量算出装置５は、送信された降雨時の下水量Ｑｓから記憶手段に記憶されている晴天時の下水量Ｑｓｆを引くことによって、測定値としての不明水量Ｑｒを算出する。この後、不明水量算出装置５は、算出した不明水量Ｑｒの情報を不明水量予測装置６へと送信する。
【００４１】
上述したこれらの処理を少なくとも（ｎ＋１）回行って、降雨量ｒ１〜ｒｎ及び測定値の不明水量Ｑｒを不明水量予測装置６へと（ｎ＋１）回以上送信する。
【００４２】
次に、不明水量予測装置６は、降雨量ｒ１〜ｒｎ及び測定値の不明水量Ｑｒが、（ｎ＋１）個以上送信された後、主成分分析を行う。これにより、不明水量予測装置６は、重み係数ｗ１ｍを算出して、不明水量予測式（１）を算出する。
【００４３】
次に、不明水量予測装置６は、上述した主成分分析により算出された不明水量予測式（１）に、降雨量情報処理装置３から新たに送信された降雨量ｒ１〜ｒｎを代入して、予測値としての不明水量Ｑｕを算出する。
【００４４】
次に、不明水量予測装置６は、算出した不明水量Ｑｕを予測値として下水処理場５２に送信する。下水処理場５２では、この不明水量Ｑｕに基づいて、下水を処理するための機器の運用状態の監視やその制御が行われる。
【００４５】
上述したように、第１実施形態による不明水量予測装置６は、主成分分析によって設定された不明水量予測式（１）に、新たに送信された降雨量ｒ１〜ｒｎを代入することによって、予測値としての不明水量Ｑｕを算出することができる。そして、不明水量予測装置６が、この不明水量Ｑｕを下水処理場５２に送信することによって、下水処理場５２では、予測された不明水量Ｑｕに基づいて、下水を処理することができる。この結果、下水処理場５２は、不明水を含む下水に容易に対応することができる。
【００４６】
また、不明水量予測装置６では、不明水量予測式（１）によって不明水量Ｑｕを予測できるので、演算処理装置等によって複雑な処理をすることなく、上述した効果を容易に得ることができる。更に、不明水量予測装置６は、降雨量ｒ１〜ｒｎや測定値の不明水量Ｑｒの情報をオンラインで得ることができるので、不明水量Ｑｕをより容易に算出して予測することができる。
【００４７】
（第２実施形態）
次に、上述した実施形態の降雨レーダを変更した第２実施形態について説明する。図３は、第２実施形態による不明水量予測システムの全体構成図である。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。
【００４８】
図３に示すように、第２実施形態による不明水予測システム１Ａは、異なる地点に設置された複数の雨量計６３１〜６３ｎを備えている。雨量計６３１〜６３ｎは、設置された地点の降雨量ｒ１〜ｒｎを測定して、不明水量予測装置６へと送信する。雨量計６３ｍ（ｍ＝１、２・・・ｎ）は、所定量の雨が入ると回転する枡を備えている。尚、雨量計６３ｍの構成は、特に限定されるものではない。
【００４９】
第２実施形態による不明水予測システム１Ａでは、複数の地点に雨量計６３ｍを設置することによって、第１実施形態における降雨量情報処理装置３を省略することができる。
【００５０】
（第３実施形態）
次に、上述した実施形態の不明水量予測式を変更した第３実施形態について説明する。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。
【００５１】
第３実施形態による不明水量予測装置６では、各降雨量ｒ１〜ｒｎと予測値の不明水量Ｑｕとの相関が、より高くなるように遅れ時間ｔ１〜ｔｎを考慮した降雨量ｒ１〜ｒｎを主成分分析することによって不明水量予測式（１）を設定する。更に、不明水量予測式（１）に遅れ時間ｔ１〜ｔｎを考慮した降雨量ｒ１〜ｒｎを代入するように不明水量予測装置６を構成してもよい。
【００５２】
ここで、遅れ時間ｔｍとは、不明水が降雨量ｒｍに対応する区域６２ｍから下水処理場５２に達するまでの時間、雨が地表まで達する時間、雨が地表から管渠５３に達するまでの時間、管渠５３を流れる汚水の流速等を考慮して決定することができる。
【００５３】
例えば、降雨量ｒ１に対応する不明水が、降雨量ｒ２に対応する不明水よりも遅れ時間ｔだけ遅れて下水処理場５２に達するとすると、降雨量ｒ１よりも遅れ時間ｔ前の降雨量ｒ２を主成分分析することによって不明水量予測式（１）を設定する。そして、その不明水量予測式（１）には、遅れ時間ｔｍを考慮した降雨量ｒ１〜ｒｎを代入する。これにより、不明水量Ｑｕの予測精度をより向上させることができる。
【００５４】
（第４実施形態）
次に、上述した実施形態の不明水量予測式を変更した第４実施形態について説明する。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。
【００５５】
第４実施形態による不明水量予測装置６では、降雨量ｒ１〜ｒｎの二乗成分を加味して主成分分析を行って後述する不明水量予測式（２）を設定する。具体的には、降雨量ｒ１〜ｒｎ及び測定値の不明水量Ｑｒを主成分分析することによって、以下に示すように（２ｎ＋１）個の主成分式（２１）〜（２２ｎ＋１）を生成する。
【００５６】
【数２】
2010121298.tif 000004
【００５７】
次に、各主成分式（２１）〜（２２ｎ＋１）の寄与率を考慮する。ここでも第１主成分式（２１）の寄与率が非常に高いことを考慮して、第１主成分式（２１）のみを採用する。更に、主成分スコアＺ’１＝０及びＱｕ１＝Ｑｕを代入して変形すると、以下の式（２）になる。これを不明水量予測式（２）とする。但し、重み係数ｗ１ｍ＝−（ａ１ｍ／ｂ１）、重み係数ｗ’１ｍ＝−（ａ’１ｍ／ｂ１）とする。
【００５８】
【数３】
2010121298.tif 000005
【００５９】
第４実施形態による不明水量予測装置６では、降雨量ｒ１〜ｒｎの二乗を考慮した不明水量予測式（２）を採用しているので、非線型要素を加味したより精度の高い不明水量Ｑｕの予測を実現することができる。
【００６０】
上述した第４実施形態による不明水量予測装置６では、二乗の降雨量ｒ１２〜ｒｎ２を加味して、不明水量予測式（２）を算出したが、三乗以上の高次の降雨量ｒ１３〜ｒｎ３等を加味して、不明水量予測式を算出してもよい。
【００６１】
（第５実施形態）
次に、上述した実施形態の不明水量予測式を変更した第５実施形態について説明する。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。
【００６２】
第５実施形態による不明水量予測装置６では、各主成分式の寄与率を考慮して、不明水量予測式を設定している。
【００６３】
以下、具体的に不明水量予測式（３）の設定方法について説明する。まず、第１実施形態と同様に、主成分分析によって、（ｎ＋１）個の主成分式（１１）〜（１ｎ＋１）を算出する。次に、第ｍ主成分式（１ｍ）にＺｍ＝０を代入した後、降雨量ｒ１〜ｒｍを代入する。尚、ｍ＝１、２・・・ｎとする。これにより、各主成分式（１ｍ）から不明水量Ｑｕｍを算出する。
【００６４】
ここで、第ｍ主成分式（１ｍ）の寄与率をＣｍとする。次に、各不明水量Ｑｕｍとそれに対応する寄与率Ｃｍとを掛ける。これにより算出された全ての積（＝Ｑｕｍ・Ｃｍ）を足し合わせた和を、全ての寄与率Ｃｍを足し合せた和によって割る。この結果、不明水量予測式は、以下の式（３）になる。不明水量予測装置６は、不明水量予測式（３）によって予測値としての不明水量Ｑｕを算出する。
【００６５】
【数４】
2010121298.tif 000006
【００６６】
このように寄与率Ｃｍを考慮して不明水量Ｑｕを算出することにより、より精度の高い不明水量Ｑｕの予測を実現できる。
【００６７】
尚、寄与率Ｃｍを考慮して、例えば、第３主成分式（１３）以下は省略してもよい。また、第４実施形態に本実施形態を適用してもよい。
【００６８】
（第６実施形態）
次に、上述した実施形態の不明水量予測式を変更した第６実施形態について説明する。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。
【００６９】
第６実施形態による不明水量予測装置６では、図４に示すように、降雨量ｒ１〜ｒｎを２つの降雨量領域７４１及び降雨量領域７４２にクラスタリングして、それぞれに第１主成分軸７１１、７１２及び第２主成分軸７２１、７２２を設定してもよい。そして、各領域７４１、７４２に対応した各第１主成分式から、各領域７４１、７４２の不明水量予測式を設定する。そして、降雨量ｒ１〜ｒｎをそれぞれの不明水量予測式に代入することによって、予測値の不明水量Ｑｕが算出される。
【００７０】
ここで、降雨量ｒ１〜ｒｎをクラスタリングする分割線７３の決定方法は、特に限定されるものではない。例えば、分割線７３の決定方法として、ｋ−ｍｅａｎｓ法等をあげることができる。尚、ｋ−ｍｅａｎｓ法とは、適当にクラスタを形成して要素を割り当てた後、クラスタごとに要素の重心を算出する。その後、各要素を最も近い重心のクラスタに割り当てる。この後、クラスタに割り当てられる要素の変化しなくなるまで、これらの処理を繰り返す手法がｋ−ｍｅａｎｓ法である。
【００７１】
また、別の決定方法としては、降雨量ｒ１〜ｒｎの重心を中心とする円であって、所定の割り合い（例えば、８０％）の降雨量ｒ１〜ｒｎが、その円内に入るように円の直径を決定する。そして、この円の接線のうち、縦軸（Ｑ軸）と平行な接線を分割線７３としてもよい。
【００７２】
これにより、不明水量予測装置６では、降雨量ｒ１〜ｒｎに対応した、不明水量Ｑｕを予測することができるので、予測の精度をより向上させることができる。
【００７３】
また、上述した実施形態では、主成分スコアＺ１＝０と近似して、不明水量予測式を算出したが、複数の主成分スコアによって主成分分析の対象要素を降雨量ごとに場合分けして（クラスタリング）、各主成分スコアに対応する降雨量領域について不明水量予測式を算出してもよい。これにより、Ｚ１＝０から離れた要素についても、不明水量の予測精度を向上させることができる。
【００７４】
（第７実施形態）
次に、上述した実施形態の不明水予測システムを変更した第７実施形態について説明する。図５は、第７実施形態による不明水量予測システムの全体構成図である。図６は、第７実施形態における水質演算装置の構成図である。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。
【００７５】
第７実施形態による不明水予測システム１Ｂは、水質演算装置７を、更に、備えている。
【００７６】
水質演算装置７は、ニューラルネットワーク技術を利用して学習することにより構築された予測モデルによって、不明水により変化する下水の水質ＳＳｕを演算して予測するものである。尚、ここでの水質とは、ＳＳ濃度（懸濁物質濃度）のことである。
【００７７】
水質演算装置７には、晴天時の汚水の流量Ｑｆと、晴天時の汚水の水質ＳＳｆと、前回降雨時からの経過期間である晴天期間Ｔｆと、実測された降雨時の汚水の水質ＳＳｒとが下水処理場５２の監視制御システムの記憶部５２ａから送信される。また、水質演算装置７には、不明水量予測装置６から予測された不明水量Ｑｕが送信される。
【００７８】
水質演算装置７は、入力層２１と、中間層２２と、出力層２３とを備えている。入力層２１と、中間層２２と、出力層２３とは、所定の重み係数によって接続されている。
【００７９】
入力層２１には、晴天時の汚水の流量Ｑｆと、晴天時の汚水の水質ＳＳｆと、晴天期間Ｔｆと、不明水量予測装置６によって予測された不明水量Ｑｕとが入力される。
【００８０】
中間層２２では、入力層２１に入力された情報と、出力層２３に入力された情報との誤差が小さくなるように重み係数を変更する。
【００８１】
出力層２３には、実測された降雨時の汚水の水質ＳＳｒが教示情報として入力される。
【００８２】
また、水質演算装置７は、予測した水質ＳＳｕを下水処理場５２へと送信する。下水処理場５２では、送信された水質ＳＳｕに基づいて、下水処理が行われる。
【００８３】
上述したように、不明水予測システム１Ｂでは、水質ＳＳｕを演算により予測して、下水処理場５２に予測した水質ＳＳｕを送信することができる。これにより、下水処理場５２では、不明水によって通常よりも薄くなることが予測される水質ＳＳｕに対応した処理を行うことができる。この結果、下水処理場５２では、下水処理のための機器の運用を効率よく行うことができる。
【００８４】
尚、水質演算装置７が、重み係数を用いた加重平均により水質を簡易に演算するように構成してもよい。また、水質の例として、ＳＳ濃度（懸濁物質濃度）を採用したが、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）、Ｔ−Ｎ（全窒素量）、Ｔ−Ｐ（全りん量）等による水質を採用してもよい。
【００８５】
以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。以下、上記実施形態を一部変更した変更形態について説明する。
【００８６】
上述した実施形態の構成に示した数値等は適宜変更可能である。
【００８７】
また、上述した実施形態では、不明水量予測装置、不明水量算出装置、水質演算装置等を下水処理場の外部に図示したが、これらの一部または全ての構成を下水処理場の監視制御システムの一部として構成してもよい。
【００８８】
また、降雨レーダや雨量計の代わりに気象情報から降雨量の情報を得てもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】第１実施形態による不明水量予測システムの全体構成図である。
【図２】主成分分析における主成分軸を説明する図である。
【図３】第２実施形態による不明水量予測システムの全体構成図である。
【図４】第６実施形態におけるクラスタリングを説明する図である。
【図５】第７実施形態による不明水量予測システムの全体構成図である。
【図６】第７実施形態における水質演算装置の構成図である。
【符号の説明】
【００９０】
１、１Ａ、１Ｂ             不明水予測システム
２     降雨レーダ
３     降雨量情報処理装置
４     下水量測定装置
５     不明水量算出装置
６     不明水量予測装置
７     水質演算装置
２１   入力層
２２   中間層
２３   出力層
５１   下水処理システム
５２   下水処理場
５２ａ 監視制御システムの記憶部
５３   管渠
６１   処理対象領域
６２１〜６２ｎ  区域
６３１〜６３ｎ  雨量計
７１   第１主成分軸
７２   第２主成分軸
７３   分割線
７１１、７１２  第１主成分軸
７２１、７２２  第２主成分軸
７４１  降雨量領域
７４２  降雨量領域
Ｃ1〜Ｃｎ      寄与率
Ｑｆ   流量
Ｑｒ   不明水量（測定値）
Ｑｕ   不明水量（予測値）
Ｑｕ１〜Ｑｕｎ  不明水量
Ｑｓ   下水量
Ｑｓｆ 下水量
ｒ１〜ｒｎ      降雨量
ＳＳｆ 水質
ＳＳｒ 水質
ＳＳｕ 水質
ｔ     遅れ時間
Ｔｆ   晴天期間
ｗ１１〜ｗ１ｎ    重み係数  
Ｚ１〜Ｚｎ＋１    主成分スコア
【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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