(57)【要約】【課題】エンジニアリング作業量を少なく抑えた簡便な方法によって雨水流量の予測を精度よく行うことができる、流量予測装置、流量予測方法、流量予測プログラム、および流量予測システムを提供することである。【解決手段】実施形態である流量予測装置は、降雨強度値取得部と、流量値取得部と、流量値推定部とを備える。降雨強度値取得部は、対象領域を区分した複数の区分領域それぞれにおいて、降雨イベントにおける降雨強度値をあらかじめ一定時間ごとに取得する。流量値取得部は、前記対象領域から流出する雨水の流量値を、前記降雨強度値取得部による取得のタイミングに同期させて取得する。流量値推定部は、前記降雨強度値取得部が取得した降雨強度値と前記流量値取得部が取得した流量値とに基づいて、前記対象領域から流出する雨水の未来時刻における流量値を推定する。【選択図】図２
2014234675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象領域を区分した複数の区分領域それぞれにおいて、降雨イベントにおける降雨強度値をあらかじめ一定時間ごとに取得する降雨強度値取得部と、
前記対象領域から流出する雨水の流量値を、前記降雨強度値取得部による取得のタイミングに同期させて取得する流量値取得部と、
前記降雨強度値取得部が取得した降雨強度値と前記流量値取得部が取得した流量値とに基づいて、前記対象領域から流出する雨水の未来時刻における流量値を推定する流量値推定部と、
を備える流量予測装置。
【請求項２】
前記流量値推定部は、重回帰分析処理を実行することによって前記複数の区分領域における降雨強度値に対する流量値の予測式の係数を算出し、前記係数を適用した前記予測式を計算することによって前記未来時刻における流量値を推定する、
請求項１記載の流量予測装置。
【請求項３】
前記降雨強度値取得部は、取得した降雨強度値を、降雨強度に応じて区分した複数のレンジに対応させて正規化する、
請求項１または請求項２いずれか記載の流量予測装置。
【請求項４】
前記流量値推定部は、降雨強度に応じて区分した複数のレンジそれぞれについて前記予測式における係数を算出し、レンジごとに前記予測式を計算する、
請求項２または請求項３いずれか記載の流量予測装置。
【請求項５】
前記流量値推定部は、前記降雨イベントにおける経過時間が長いほど、前記対象領域における流出箇所から離れた区分領域における降雨強度値に対する係数をも算出する、
請求項２から請求項４いずれか一項記載の流量予測装置。
【請求項６】
前記流量値推定部が算出する係数を所定のタイミングで更新する係数更新部、
をさらに備える請求項２から請求項５いずれか一項記載の流量予測装置。
【請求項７】
降雨強度値取得部が、対象領域を区分した複数の区分領域それぞれにおいて、降雨イベントにおける降雨強度値をあらかじめ一定時間ごとに取得する降雨強度値取得ステップと、
流量値取得部が、前記対象領域から流出する雨水の流量値を、前記降雨強度値取得ステップにおける取得のタイミングに同期させて取得する流量値取得ステップと、
前記降雨強度値取得ステップにおいて取得された降雨強度値と前記流量値取得ステップにおいて取得された流量値とに基づいて、流量値推定部が、前記対象領域から流出する雨水の未来時刻における流量値を推定する流量値推定ステップと、
を有する流量予測方法。
【請求項８】
コンピュータを、
対象領域を区分した複数の区分領域それぞれにおいて、降雨イベントにおける降雨強度値をあらかじめ一定時間ごとに取得する降雨強度値取得部と、
前記対象領域から流出する雨水の流量値を、前記降雨強度値取得部による取得のタイミングに同期させて取得する流量値取得部と、
前記降雨強度値取得部が取得した降雨強度値と前記流量値取得部が取得した流量値とに基づいて、前記対象領域から流出する雨水の未来時刻における流量値を推定する流量値推定部と、
として機能させるための流量予測プログラム。
【請求項９】
対象領域を区分した複数の区分領域それぞれにおいて、降雨イベントにおける降雨強度値をあらかじめ一定時間ごとに取得する降雨強度値取得装置と、
前記対象領域から流出する雨水の流量値を、前記降雨強度値取得装置による取得のタイミングに同期させて取得する流量値取得装置と、
前記降雨強度値取得装置が取得した降雨強度値と前記流量値取得装置が取得した流量値とに基づいて、前記対象領域から流出する雨水の未来時刻における流量値を推定する流量値推定装置と、
を備える流量予測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、流量予測装置、流量予測方法、流量予測プログラム、および流量予測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、降雨レーダによる降雨状況の観測結果を用いて、雨水処理場への雨水流入量を予測する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１８４７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の雨水流入量の予測技術では、予測精度が十分ではなく、この予測精度を高めるためには、詳細なモデリングを行う等の多大なエンジニアリング作業を要していた。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、エンジニアリング作業量を少なく抑えた簡便な方法によって雨水流量の予測を精度よく行うことができる、流量予測装置、流量予測方法、流量予測プログラム、および流量予測システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するため、本発明の実施形態である流量予測装置は、降雨強度値取得部と、流量値取得部と、流量値推定部とを備える。降雨強度値取得部は、対象領域を区分した複数の区分領域それぞれにおいて、降雨イベントにおける降雨強度値をあらかじめ一定時間ごとに取得する。流量値取得部は、前記対象領域から流出する雨水の流量値を、前記降雨強度値取得部による取得のタイミングに同期させて取得する。流量値推定部は、前記降雨強度値取得部が取得した降雨強度値と前記流量値取得部が取得した流量値とに基づいて、前記対象領域から流出する雨水の未来時刻における流量値を推定する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態である流量予測装置を適用した雨水排水管理システムの全体構成を模式的に示す図である。
【図２】同実施形態において、流量予測装置の機能構成を示すブロック図である。
【図３】同実施形態において、対象領域を区分した複数の区分領域それぞれに対応する降雨強度値と、当該対象領域から流出する雨水の流量値とを模式的に表した図である。
【図４】同実施形態において、流量予測装置が取り込む降雨イベントデータの具体例を示すデータ構成図である。
【図５】同実施形態において、流量予測装置の処理を示すフローチャートである。
【図６】同実施形態において、流量値推定部に記憶された係数のうち、ｋ番目の区分領域（メッシュｋ）における各係数の値を示したグラフである。
【図７】同実施形態において、流量予測装置が生成した二次元データ上で、同一または同等の遅れ時間を対応付けることによって得た等到達時間曲線を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１は、第１実施形態である流量予測装置を適用した雨水排水管理システムの全体構成を模式的に示す図である。同図に示すように、雨水排水の対象となる地上の対象領域には、雨水管１０（集水溝も含む。）が敷設されている。ただし、同図における雨水管１０は、簡略化して表されている。雨水管１０の排出口側には雨水排水施設８０が設けられている。雨水排水施設８０には、排水ポンプ２０が雨水管１０の排水口を接続して設置されている。よって、対象領域に降った雨は、その地表から雨水管１０に流入または浸入して雨水排水施設８０に集められる。雨水排水施設８０の排水ポンプ２０は、集水した雨水を、例えば河川や海に排出する。
【０００８】
図１において、雨水排水管理システムは、降雨レーダ３０と、信号処理装置４０と、配信装置５０と、流量予測装置６０と、流量測定装置７０とを含んでいる。
【０００９】
降雨レーダ３０は、少なくとも上記の対象領域を観測範囲に含めて降雨の状況を観測する降雨観測装置である。具体的に、降雨レーダ３０は、空中に向けて電波を発信し、雨滴等から反射される電波を受信することによって降雨の状況を示す信号を生成する。降雨レーダ３０は、生成した信号を信号処理装置４０に供給する。
【００１０】
信号処理装置４０は、降雨レーダ３０が供給する信号を受信し、この信号を信号処理することによって、対象領域を区分した複数の区分領域（メッシュ）それぞれにおける降雨の強度を表す降雨強度値のデータ（降雨強度値データ）を生成する。ある時刻における降雨強度値は、当該時刻に降っている雨が１時間降り続いたときに得られる雨量の値である。降雨強度値の単位は、（ｍｍ／ｈ）である。図１には、雨水管１０が敷設された地上に、降雨レーダ３０の観測範囲内にある対象領域を区分した複数の区分領域Ｍを図示してある。各区分領域は、例えば、６２５００（２５０×２５０）（ｍ２）の面積を有する正方形領域である。なお、区分領域の形状は矩形に限られない。例えば、区分領域は、三角形、六角形、円形等による領域であってもよい。信号処理装置４０は、各区分領域における降雨強度値データを配信装置５０に供給する。
【００１１】
配信装置５０は、信号処理装置４０が供給する複数の区分領域それぞれに対応する降雨強度値データを取り込み、各降雨強度値データを外部に配信するためのデータフォーマットに変換する。そして、配信装置５０は、フォーマット変換後の各降雨強度値データを流量予測装置６０に供給する。
【００１２】
流量測定装置７０は、雨水管１０の排出口もしくは排出口付近、または雨水排水施設８０の入水口付近に設けられ、雨水排水施設８０に流入する雨水の流量を測定する装置である。流量測定装置７０は、流量を表す流量値のデータ（流量値データ）を流量予測装置６０に供給する。流量値は、単位時間（例えば、１秒）当たりに流れる水量である。流量値の単位は、（ｍ３／ｓ）である。
【００１３】
流量予測装置６０は、一または複数の降雨イベントにおいて、配信装置５０が供給する降雨強度値データと、流量測定装置７０が供給する流量値データとを、一定時間ごと（例えば、１分または５分ごと）に取り込んで記憶する。言い換えると、流量予測装置６０は、対象領域を区分した複数の区分領域それぞれに対応する降雨強度値データと、当該対象領域から流出する雨水の流量値データとを、一または複数の降雨イベントにおける一定時間ごとに取り込み、複数の区分領域分の降雨強度値データ（降雨強度値データセット）と流量値データとを関係付けて時系列に記憶する。これら記憶される時系列データを降雨イベントデータともいう。降雨イベントとは、対象地域の地表に雨が降り始める時点から降り止む時点までの一連の降雨の事象である。ただし、一旦雨が降り止んでから再び降り始めるまでの無降雨時間が所定時間（例えば、４時間）未満である場合は、その無降雨時間前後の降雨を一連の降雨とみなして降雨イベントを区別しない。
【００１４】
流量予測装置６０は、記憶された、一または複数の降雨イベントにおける、降雨強度値データセットと流量値データとを有する時系列データを用いて、流量測定装置７０からの未来時刻における雨水の流量値を推定し、推定結果として推定流量値を出力する。流量予測装置６０が出力する推定流量値は、例えば、雨水排水施設８０における排水ポンプ２０、その他の機器の運用状態の監視に利用される。
【００１５】
次に、第１実施形態である流量予測装置６０の構成について説明する。
図２は、流量予測装置６０の機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、流量予測装置６０は、降雨強度値取得部６１と、流量値取得部６２と、記憶部６３と、流量値推定部６４と、係数更新部６５とを備える。
【００１６】
降雨強度値取得部６１は、配信装置５０が供給する降雨強度値データを取り込む。具体的に、降雨強度値取得部６１は、対象領域を区分した複数の区分領域それぞれ（各メッシュ）において、一または複数の降雨イベントにおける降雨強度値データを一定時間ごとに取得する。つまり、降雨強度値取得部６１は、降雨強度値データセットを時系列に取り込む。降雨強度値取得部６１は、取り込んだ降雨強度値データセットを記憶部６３に記憶させる。
【００１７】
流量値取得部６２は、流量測定装置７０が供給する流量値データを取り込む。具体的に、流量値取得部６２は、流量値データを、降雨強度値取得部６１による取得のタイミングに同期させて取得する。ただし、タイミングに同期させることは、同一の時刻とすることも含む。流量値取得部６２は、取り込んだ流量値データを記憶部６３に記憶させる。
【００１８】
記憶部６３は、降雨強度値取得部６１が供給する降雨強度値データセットと、流量値取得部６２が供給する流量値データとを関係付けて、順次記憶する。つまり、記憶部６３は、一または複数の降雨イベントにおいて一定時間ごとに取り込まれた、複数の区分領域それぞれに対応する降雨強度値データと、対象領域から流出する雨水の流量値データとを関係付けて時系列に記憶する。記憶部６３は、例えば、磁気ハードディスク装置、または半導体記憶装置により実現される。
【００１９】
流量値推定部６４は、記憶部６３に記憶された、一または複数の降雨イベントにおける降雨強度値データセットおよび流量値データの時系列データ（つまり、過去の降雨イベントデータ）に基づいて、対象領域から流出する雨水の未来時刻における流量値を推定する。具体的に、流量値推定部６４は、一または複数の降雨イベントにおける、降雨強度値データセットおよび流量値データの時系列データを記憶部６３から読み込む。そして、流量値推定部６４は、読み込んだ時系列データに基づいて、重回帰分析処理を実行することによって複数の区分領域における降雨強度値に対する流量値の予測式（流量推定式）の係数（回帰係数）を算出し、これら係数を内蔵する記憶部に記憶させる。なお、ここでは、係数は切片および誤差も含む。流量値推定部６４は、記憶した係数を適用した予測式の計算処理を実行することによって、未来時刻における流量値（推定流量値）を推定する。流量値推定部６４は、算出した推定流量値のデータ（推定流量値データ）を出力する。
【００２０】
係数更新部６５は、流量値推定部６４が算出した係数で、流量値推定部６４の記憶部に記憶している係数を所定のタイミングで更新する。例えば、係数更新部６５は、流量値推定部６４が係数を算出するたびに、算出された係数で記憶部に記憶された係数を書き換える（更新する）。または、係数更新部６５は、更新後一定時間（例えば、数時間または数日等）が経過してから更新する。または、係数更新部６５は、内蔵した時計の計時結果に応じて、あらかじめ決められた日時を経過してから更新する。
【００２１】
次に、流量予測装置６０が取り込む降雨イベントデータについて説明する。
図３は、対象領域を区分した複数の区分領域それぞれに対応する降雨強度値と、当該対象領域から流出する雨水の流量値とを模式的に表した図である。同図は、ある時刻における、対象領域を区分したｎ個（ｎは、２以上の整数）の区分領域に対応した降雨強度値ｒ１，ｒ２，・・・，ｒｎと、当該対象領域から流出する雨水の流量値Ｑとを表す。流量予測装置６０は、一または複数の降雨イベントにおいて、同図に示す降雨イベントデータを一定時間ごとに取り込んで記憶する。
【００２２】
図４は、流量予測装置６０が取り込む降雨イベントデータの具体例を示すデータ構成図である。同図によれば、流量予測装置６０は、降雨強度値データセット（ｒ１，ｒ２，・・・，ｒｎ）および流量値Ｑを、１分ごとに取り込んでいることを示している。
【００２３】
次に、流量予測装置６０における流量値推定部６４が実行する重回帰分析処理について説明する。重回帰分析処理においては、区分領域（メッシュ）の数量をｎ、対象とする時間範囲を現在時刻からｍ（単位は分であるとする。）前までの時間とすると、ｎ×（ｍ＋１）よりも多いデータ数が必要である。例えば、２０個の区分領域に区分される対象領域で、現在時刻から２０分前までの降雨イベントデータを用いて重回帰分析処理を実行するためには、２０×（２０＋１）＝４２０個以上のデータが必要である。
【００２４】
流量値推定部６４は、記憶部６４に記憶された、時刻（ｔ−ｍ）から時刻ｔまでの降雨イベントデータを読み込んで重回帰分析処理を実行することにより、下記の式（１）に示す回帰式における係数ａｉ，ｊ、切片ａ０、および誤差εを算出する。式（１）において、ｒｉ（ｔ−ｊ）は、時刻（ｔ−ｊ）におけるｉ番目のメッシュに対応する降雨強度値である。ただし、（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）、（ｊ＝０，１，２，・・・，ｍ）である。また、Ｑ（ハット）（ｔ＋１）は、時刻（ｔ＋１）における推定流量値である。なお、“（ハット）”は、その直前の文字“Ｑ”の上部に付される“＾”のことである。
【００２５】
【数１】
2014234675.tif 000003
【００２６】
流量値推定部６４は、算出した係数ａｉ，ｊ、切片ａ０、および誤差εを適用した（１）式による回帰式に、時刻（ｔ−ｍ）から時刻ｔまでの降雨強度値データセットを代入して計算することにより、時刻（ｔ＋１）における対象領域からの推定流量値Ｑ（ハット）（ｔ＋１）を得る。
【００２７】
次に、第１実施形態である流量予測装置６０の動作について説明する。
図５は、流量予測装置６０の処理を示すフローチャートである。
ステップＳ１において、流量予測装置６０は、降雨イベントが開始されるまで待機している（ステップＳ１：ＮＯ）。具体的に、流量予測装置６０は、無降雨時間が所定時間（例えば、４時間）以上経過したか否かを判定する。無降雨時間が所定時間以上経過して雨が降り始めた場合、流量予測装置６０は、降雨イベントが開始したと判定する。降雨イベントが開始したと流量予測装置６０が判定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、ステップＳ２の処理に移す。
【００２８】
ステップＳ２において、降雨強度値取得部６１は、配信装置５０が供給する降雨強度値データセットを取り込み、この降雨強度値データセットを記憶部６４に記憶させる。また、流量値取得部６２は、流量測定装置７０が供給する流量値データを、降雨強度値取得部６１による取得のタイミングに同期させて取り込み、その流量値データを降雨強度値データセットに関係付けて記憶部６４に記憶させる。
【００２９】
次に、ステップＳ３において、流量予測装置６０は、降雨イベントデータの取り込みを終了するか否かを判定する。例えば、流量予測装置６０は、ある一定の降雨量以上の降雨となる一または複数の降雨イベントにおいて降雨イベントデータを取得したか否かを判定する。流量予測装置６０は、降雨イベントデータの取り込みを終了しないと判定した場合（ステップＳ３：ＮＯ）、ステップＳ１の処理に戻す。一方、流量予測装置６０は、降雨イベントデータの取り込みを終了すると判定した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、ステップＳ４の処理に移す。
【００３０】
ステップＳ４において、流量値推定部６４は、一または複数の降雨イベントにおける、降雨強度値データセットおよび流量値データの時系列データを記憶部６３から読み込む。次に、流量値推定部６４は、読み込んだ時系列データに基づいて、重回帰分析処理を実行することによって複数の区分領域における降雨強度値に対する流量値の予測式の係数を算出し、これら係数を内蔵する記憶部に記憶させる。
【００３１】
次に、ステップＳ５において、流量値推定部６４は、記憶した係数を適用した予測式の計算処理を実行することによって、未来時刻における推定流量値を算出する。次に、流量値推定部６４は、算出した推定流量値のデータである推定流量値データを出力する。
【００３２】
次に、ステップＳ６において、係数更新部６５は、流量値推定部６４が算出した係数で、流量値推定部６４に記憶された係数を更新するか否かを判定する。例えば、係数更新部６５は、流量値推定部６４が係数を算出したら必ず更新すると判定する。または、係数更新部６５は、前回の更新から一定時間が経過したか否かを判定する。ただし、未だ更新されたことがない場合は、必ず更新すると判定する。または、係数更新部６５は、内蔵する時計により、あらかじめ決定された日時（例えば、６月１日午前０時０分）になったか否かを判定する。そして、係数更新部６５は、更新すると判定した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、ステップＳ７の処理に移し、更新しないと判定した場合（ステップＳ６：ＮＯ）、ステップＳ１の処理に戻す。
【００３３】
ステップＳ７において、係数更新部６５は、ステップＳ５の処理において流量値推定部６４が算出した係数で、流量値推定部６４に記憶している係数を更新する。次に、流量予測装置６０は、ステップＳ１の処理に戻す。
【００３４】
次に、流量予測装置６０による、対象領域における等到達時間曲線の取得方法について説明する。
図６は、流量値推定部６４に記憶された係数のうち、ｋ番目の区分領域（メッシュｋ）における各係数の値を示したグラフである。同図において、横軸はメッシュｋにおける係数、縦軸は係数の値である。なお、０≦ｌ（エル）≦ｍである。同図に示すように、メッシュｋにおける係数ａｋ，０から係数ａｋ，ｍまでのうち、係数ａｋ，ｌが、係数の値として最大となる係数である。よって、メッシュｋに対応する降雨強度値の取得時点から、対象領域からの雨水の流量時点までの間には、時間ｌ（エル）分の遅れ時間があるといえる。
【００３５】
流量予測装置６０は、対象領域における全ての区分領域それぞれについて、係数の値が最大となる係数を検出し、検出した係数から遅れ時間を取得する。そして、流量予測装置６０は、対象領域の全ての区分領域における遅れ時間を区分領域に対応させた二次元データを生成し、この二次元データにおいて同一または同等の遅れ時間を相互に対応付けることにより、等到達時間を得る。
【００３６】
図７は、流量予測装置６０が生成した二次元データ上で、同一または同等の遅れ時間を対応付けることによって得た等到達時間曲線を表した図である。同図では、視覚的に見やすくするよう、等到達時間を線で表したが、例えば、メッシュを色分けしたり、三次元方向の長さを変えたりして、等到達時間を表してもよい。
等到達時間を求めることにより、対象領域における流下特性を視覚的にとらえることができる。
【００３７】
第１実施形態である流量予測装置は、対象領域を区分した複数の区分領域それぞれにおいて、降雨イベントにおける降雨強度値をあらかじめ一定時間ごとに取得する降雨強度値取得部を備える。また、この流量予測装置は、対象領域から流出する雨水の流量値を、降雨強度値取得部による取得のタイミングに同期させて取得する流量値取得部を備える。また、この流量予測装置は、降雨強度値取得部が取得した降雨強度値と流量値取得部が取得した流量値とに基づいて、対象領域から流出する雨水の未来時刻における流量値を推定する流量値推定部を備える。
【００３８】
第１実施形態である流量予測装置は、降雨イベントについて一定時間ごとに計測した、対象領域における降雨強度値および流量値に基づいて、未来時刻における当該対象領域からの雨水の流量を推定する。よって、第１実施形態である流量予測装置によれば、エンジニアリング作業量を少なく抑えた簡便な方法によって雨水流量の予測を行うことができる。
【００３９】
また、第１実施形態である流量予測装置における流量値推定部は、それぞれ取得した降雨強度値および流量値に基づいて、重回帰分析処理を実行することによって複数の区分領域における降雨強度値に対する流量値の予測式の係数を算出し、これら係数を適用した予測式を計算することによって未来時刻における流量値を推定する。
【００４０】
これにより、第１実施形態である流量予測装置によれば、エンジニアリング作業量を少なく抑えた簡便な方法によって雨水流量の予測を精度よく行うことができる。
【００４１】
また、第１実施形態である流量予測装置は、流量値推定部が算出する係数を所定のタイミングで更新する係数更新部を備える。更新のタイミングは、常に最新の算出結果である係数を保つように制御されてもよいし、あらかじめ決められたときに更新されるよう制御されてもよい。
【００４２】
これにより、第１実施形態である流量予測装置は、適切な係数を用いることによって、雨水流量の予測を精度よく行うことができる。
【００４３】
［第２の実施形態］
第１実施形態における降雨強度値取得部６１は、配信装置５０から取り込んだ降雨強度値データの降雨強度値をそのままの値として記憶部６３に記憶させた。すなわち、第１実施形態では、降雨レーダ３０が生成した信号に基づき信号処理装置４０が生成した区分領域ごとの降雨強度値データをそのまま利用していたため、地形変化に起因したノイズや信号の減衰による降雨強度値への影響が考慮されていなかった。第２実施形態は、降雨強度値取得部が、取得した降雨強度値データを、降雨強度に応じて区分した複数のレンジに対応させて正規化する例である。
【００４４】
第２実施形態である流量予測装置の機能構成図は、第１実施形態である流量予測装置６０の機能構成を示した図２を用いることとする。第２実施形態においては、第１実施形態と相違する部分について説明し、共通する部分についての説明を省略する。
【００４５】
第２実施形態における降雨強度値取得部６１は、第１実施形態と同様に、配信装置５０が供給する降雨強度値データを取り込む。そして、降雨強度値取得部６１は、取得した降雨強度値データを、降雨強度に応じて区分した複数のレンジに対応させて正規化する。
【００４６】
具体的に、降雨強度値取得部６１は、複数のレンジを示すレンジデータを、内蔵する記憶部にあらかじめ記憶させておく。降雨強度値が２００（ｍｍ／ｈ）以下である場合の例として、降雨強度値取得部６１の記憶部は、例えば、０（ｍｍ／ｈ）、０（ｍｍ／ｈ）より大きく１（ｍｍ／ｈ）以下、１（ｍｍ／ｈ）より大きく５（ｍｍ／ｈ）以下、５（ｍｍ／ｈ）より大きく１０（ｍｍ／ｈ）以下、１０（ｍｍ／ｈ）より大きく２０（ｍｍ／ｈ）以下、２０（ｍｍ／ｈ）より大きく５０（ｍｍ／ｈ）以下、５０（ｍｍ／ｈ）より大きく１００（ｍｍ／ｈ）以下、および１００（ｍｍ／ｈ）より大きく２００（ｍｍ／ｈ）以下を示すレンジデータをあらかじめ記憶する。
【００４７】
降雨強度値取得部６１は、取り込んだ降雨強度値データを記憶されたレンジデータにおけるレンジに応じて、該当するレンジの中央値に換算することによって正規化する。つまり、降雨強度値取得部６１は、取り込んだ降雨強度値データを、下記の表１のように換算する。
【００４８】
【表１】
2014234675.tif 000004
【００４９】
第２実施形態における降雨強度値取得部６１は、取得した降雨強度値データを、降雨強度に応じて区分した複数のレンジに対応させて正規化することにより、簡易な構成により正規化前の降雨強度値データに含まれる誤差を吸収して、雨水流量の予測を精度よく行うことができる。
【００５０】
［第３の実施形態］
第３実施形態は、降雨強度値取得部が、取得した降雨強度値データを、降雨強度に応じて区分した複数のレンジに対応させて正規化する例であり、第２の実施形態の変形例である。
【００５１】
第３実施形態である流量予測装置の機能構成図は、第１実施形態における流量予測装置６０の機能構成を示した図２を用いることとする。第３実施形態においては、第２実施形態と相違する構成について説明し、第１実施形態および第２実施形態と共通する構成についての説明を省略する。
【００５２】
第３実施形態における降雨強度値取得部６１は、第１実施形態と同様に、配信装置５０が供給する降雨強度値データセットを時系列に取り込む。そして、降雨強度値取得部６１は、取得した降雨強度値データセットを、降雨強度に応じて区分した複数のレンジに対応させて正規化する。
【００５３】
具体的に、降雨強度値取得部６１は、第２実施形態と同様に、複数のレンジを示すレンジデータを、内蔵する記憶部にあらかじめ記憶させておく。ここでのレンジデータの内容は、第２実施形態と同一の例とする。
【００５４】
降雨強度値取得部６１は、取り込んだ降雨強度値データセットにおいて、降雨強度値が最大となる降雨強度値データについては換算せず、その他の降雨強度値データを、記憶されたレンジデータにおけるレンジに応じて、該当するレンジの中央値に換算することによって正規化する。例えば、降雨強度値データセットに最大値として４０（ｍｍ／ｈ）の降雨強度値データが含まれている場合、降雨強度値取得部６１は、取り込んだ降雨強度値データセットを、下記の表２のように換算する。
【００５５】
【表２】
2014234675.tif 000005
【００５６】
第３実施形態における降雨強度値取得部６１は、取得した降雨強度値データセットを、降雨強度値が最大となる降雨強度値データを除き、降雨強度に応じて区分した複数のレンジに対応させて正規化することにより、簡易な構成により正規化前の降雨強度値データに含まれる誤差を吸収して、雨水流量の予測を精度よく行うことができる。
【００５７】
［第４の実施形態］
第４実施形態は、降雨強度値取得部が、取得した降雨強度値データを、降雨強度に応じて区分した複数のレンジに対応させて正規化する例であり、第３の実施形態の変形例である。
【００５８】
第４実施形態である流量予測装置の機能構成図は、第１実施形態における流量予測装置６０の機能構成を示した図２を用いることとする。第４実施形態においては、第３実施形態と相違する構成について説明し、第１実施形態から第３実施形態までと共通する構成についての説明を省略する。
【００５９】
第４実施形態における降雨強度値取得部６１は、第１実施形態と同様に、配信装置５０が供給する降雨強度値データセットを時系列に取り込む。そして、降雨強度値取得部６１は、取得した降雨強度値データセットを、降雨強度に応じて区分した複数のレンジに対応させて正規化する。
【００６０】
具体的に、降雨強度値取得部６１は、第２実施形態と同様に、複数のレンジを示すレンジデータを、内蔵する記憶部にあらかじめ記憶させておく。ここでのレンジデータの内容は、第２実施形態と同一の例とする。
【００６１】
降雨強度値取得部６１は、取り込んだ降雨強度値データセットにおいて、降雨強度値が最大となる降雨強度値データ（最大降雨強度値データ）については換算しない。そして、降雨強度値取得部６１は、その他の降雨強度値データを、最大降雨強度値データが含まれるレンジ内での最大降雨強度値の割合を基準に、最少レンジまでの間の各レンジにおいて一定の割合で増加または減少する割合に対応した値に換算することによって正規化する。例えば、降雨強度値データセットに最大値として７５（ｍｍ／ｈ）の降雨強度値データが含まれている場合、降雨強度値取得部６１は、取り込んだ降雨強度値データセットを、下記の表３のように換算する。
【００６２】
【表３】
2014234675.tif 000006
【００６３】
第４実施形態における降雨強度値取得部６１は、取得した降雨強度値データセットを、降雨強度値が最大となる降雨強度値データを除き、降雨強度に応じて区分した複数のレンジに対応させて正規化することにより、簡易な構成により正規化前の降雨強度値データに含まれる誤差を吸収して、雨水流量の予測を精度よく行うことができる。
【００６４】
［第５の実施形態］
第５実施形態は、流量値推定部が、降雨強度に応じて区分した複数のレンジそれぞれについて予測式における係数を算出し、レンジごとに予測式を計算する例である。
【００６５】
第５実施形態である流量予測装置の機能構成図は、第１実施形態である流量予測装置６０の機能構成を示した図２を用いることとする。第５実施形態においては、第１実施形態と相違する部分について説明し、共通する部分についての説明を省略する。
【００６６】
流量値推定部６４は、降雨強度に応じて区分した複数のレンジそれぞれに対応させて、一または複数の降雨イベントにおける、降雨強度値データセットおよび流量値データの時系列データを記憶部６３から読み込む。降雨強度値が２００（ｍｍ／ｈ）以下である場合の例として、レンジは、例えば、０（ｍｍ／ｈ）、０（ｍｍ／ｈ）より大きく１（ｍｍ／ｈ）以下、１（ｍｍ／ｈ）より大きく５（ｍｍ／ｈ）以下、５（ｍｍ／ｈ）より大きく１０（ｍｍ／ｈ）以下、１０（ｍｍ／ｈ）より大きく２０（ｍｍ／ｈ）以下、２０（ｍｍ／ｈ）より大きく５０（ｍｍ／ｈ）以下、５０（ｍｍ／ｈ）より大きく１００（ｍｍ／ｈ）以下、および１００（ｍｍ／ｈ）より大きく２００（ｍｍ／ｈ）以下である。
【００６７】
そして、レンジごとに、流量値推定部６４は、読み込んだ時系列データに基づいて、重回帰分析処理を実行することによって複数の区分領域における降雨強度値に対する流量値の予測式の係数を算出し、これら係数を記憶する。なお、係数は、切片および誤差も含む。そして、レンジごとに、流量値推定部６４は、記憶した係数を適用した予測式を計算することによって未来時刻における流量値を推定する。流量値推定部６４は、算出した推定流量値の推定流量値データを出力する。すなわち、流量値推定部６４は、降雨強度に応じて区分した複数のレンジそれぞれについて予測式における係数を算出し、レンジごとに予測式を計算することによって、未来時刻における流量値をレンジごとに推定する。
【００６８】
これにより、対象領域への降雨の度合いによって対象領域からの雨水の流量の度合いが変わる場合、言い換えると、降雨の度合いに応じて予測式の係数が変わる場合にも、雨水流量の予測を精度よく行うことができる。
【００６９】
［第６の実施形態］
対象領域を区分した複数の区分領域において、雨水排水施設８０が設置された場所から離れた区分領域ほど、当該対象領域からの流量に寄与するまでには時間がかかる。そこで、第６実施形態は、流量値推定部が、降雨イベントにおける経過時間が長いほど、対象領域における流出箇所から離れた区分領域における降雨強度値に対する係数をも算出する例である。言い換えると、第６実施形態における流量値推定部は、降雨イベントにおける経過時間が短いときは、対象領域における流出箇所に近い区分領域における降雨強度値に対する係数を算出し、経過時間が長くなるほど、流出箇所側から区分領域を広げるように算出する係数を増やしていく。
【００７０】
第６実施形態である流量予測装置の機能構成図は、第１実施形態である流量予測装置６０の機能構成を示した図２を用いることとする。第６実施形態においては、第１実施形態と相違する部分について説明し、共通する部分についての説明を省略する。
【００７１】
流量値推定部６４は、一または複数の降雨イベントにおける、降雨強度値データセットおよび流量値データの時系列データを記憶部６３から読み込む。そして、流量値推定部６４は、係数を算出する際に、降雨イベントにおける経過時間が長いほど、対象領域における流出箇所から離れた区分領域における降雨強度値に対する係数をも算出する。
【００７２】
これにより、雨水流量の予測精度を落とすことなく、係数算出の負荷を軽くし、また処理時間を短縮させることができる。
【００７３】
なお、各実施形態である流量予測装置における降雨強度値取得部、流量値取得部、記憶部、流量値推定部、および係数更新部における少なくとも一つの構成を装置として、分離させて流量予測システムとして構成してもよい。
【００７４】
また、上述した実施形態である流量予測装置６０の一部の機能をコンピュータで実現するようにしてもよい。この場合、その機能を実現するための流量予測プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録された流量予測プログラムをコンピュータシステムに読み込ませて、このコンピュータシステムが実行することによって実現してもよい。なお、このコンピュータシステムとは、オペレーティング・システム（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ；ＯＳ）や周辺装置のハードウェアを含むものである。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、光ディスク、メモリカード等の可搬型記録媒体、コンピュータシステムに備えられる磁気ハードディスクやソリッドステートドライブ等の記憶装置のことをいう。さらに、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、インターネット等のコンピュータネットワーク、および電話回線や携帯電話網を介してプログラムを送信する場合の通信回線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、さらには、その場合のサーバ装置やクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持するものを含んでもよい。また上記の流量予測プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせにより実現するものであってもよい。
【００７５】
以上、詳述したとおり、各実施形態における流量予測装置によれば、対象領域において降雨イベントについて一定時間ごとに計測した降雨強度値および流量値に基づいて、未来時刻における当該対象領域からの雨水の流量を推定する流量推定部を有していることにより、エンジニアリング作業量を少なく抑えた簡便な方法によって、雨水流量の予測を精度よく行うことができる。
【００７６】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７７】
１０…雨水管、２０…排水ポンプ、３０…降雨レーダ、４０…信号処理装置、５０…配信装置、６０…流量予測装置、６１…降雨強度値取得部、６２…流量値取得部、６３…記憶部、６４…流量値推定部、６５…係数更新部、７０…流量測定装置、８０…雨水排水施設
【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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【図７】
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