(57)【要約】【課題】  下水処理場への下水の流入量の予測について、容易に実施及び保守運用を行う。【解決手段】  降水量当たりの下水処理場への下水の流入量に関する情報を格納した降水分データベース１１を有する流入量予測装置１０において当該流入量を予測する流入量予測方法であって、予測降水量入力受付部１３が時間帯に応じた予測降水量の入力を受け付ける予測降水量入力受付ステップ（Ｓ１１）と、降水分算出部１４が降水分データベース１１を参照して、予測降水量入力受付ステップにおいて入力を受け付けられた予測降水量と時間帯に応じて予め設定されたパラメータとに基づいて、降水により下水処理場に流入する下水の時間帯に応じた降水分予測流入量を算出する降水分算出ステップ（Ｓ１２）と、を備える。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
降水量当たりの下水処理場への下水の流入量に関する情報を格納した降水分データベースを有する流入量予測装置において当該流入量を予測する流入量予測方法であって、
時間帯に応じた予測降水量の入力を受け付ける予測降水量入力受付ステップと、
前記降水分データベースを参照して、前記予測降水量入力受付ステップにおいて入力を受け付けられた予測降水量と時間帯に応じて予め設定されたパラメータとに基づいて、降水により前記下水処理場に流入する下水の時間帯に応じた降水分予測流入量を算出する降水分算出ステップと、
を備える流入量予測方法。
【請求項２】
前記降水分算出ステップにおいて、前記予測降水量入力受付ステップにおいて入力を受け付けられた予測降水量を、前記パラメータとの積を算出することにより所定の時間帯に割り振り、当該割り振られた予測降水量に基づいて前記降水分予測流入量を算出することを特徴とする請求項１に記載の流入量予測方法。
【請求項３】
前記流入量予測装置は更に、時間帯に応じた、降水によらない前記流入量の情報を格納した基本分データベースを有し、
前記流入量予測方法は、
前記基本分データベースを参照して、降水によらず前記下水処理場に流入する下水の時間帯に応じた基本分予測流入量を取得する基本分取得ステップと、
前記基本分取得ステップにおいて取得された前記基本分予測流入量と、前記降水分算出ステップにおいて算出された前記降水分予測流入量とを合算することにより、前記流入量全体の時間帯に応じた予測流入量情報を作成する予測流入量情報作成ステップと、
を更に備える請求項１又は２に記載の流入量予測方法。
【請求項４】
下水処理場への下水の流入量を予測する流入量予測装置であって、
降水量当たりの前記流入量に関する情報を格納した降水分データベースと、
時間帯に応じた予測降水量の入力を受け付ける予測降水量入力受付手段と、
前記降水分データベースを参照して、前記予測降水量入力受付手段により入力を受け付けられた予測降水量と予め設定された時間帯に応じたパラメータとに基づいて、降水により前記下水処理場に流入する下水の時間帯に応じた降水分予測流入量を算出する降水分算出手段と、
を備える流入量予測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水処理場への下水の流入量を予測する流入量予測装置及び当該装置における流入量予測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場において、生活廃水等の汚水と雨水とを同一管渠にて下水処理場に流入させる方式を合流式と称している。合流式の下水処理場においては、降雨時等に下水の流入量が急激に増大する現象が生起する。
【０００３】
下水処理場において、時間最大処理能力以上の水量の下水が流入すると、下水処理に大きな影響を与え、処理不能な状態になる場合がある。流入する下水の量によっては、ポンプを予め運転させておく等の事前準備作業が必要であり、簡易処理して下水を放流せざるを得ない事態が発生することもある。
【０００４】
そのため、下水処理場において降雨時等における下水の流入量予測が重要となっており、従来から、気象データ及び流入量データの履歴データから作成されるモデルを用いた下水の流入量予測の技術が提案されている（例えば、下記の特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２７５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１記載の方法においては、複雑なモデルが必要となり、実施が容易な予測方法であるとはいえない。また、モデルの複雑さから保守運用が容易ではないという問題もある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、実施及び保守運用が容易な流入量予測方法及び流入量予測装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る流入量予測方法は、降水量当たりの下水処理場への下水の流入量に関する情報を格納した降水分データベースを有する流入量予測装置において当該流入量を予測する流入量予測方法であって、時間帯に応じた予測降水量の入力を受け付ける予測降水量入力受付ステップと、降水分データベースを参照して、予測降水量入力受付ステップにおいて入力を受け付けられた予測降水量と時間帯に応じて予め設定されたパラメータとに基づいて、降水により下水処理場に流入する下水の時間帯に応じた降水分予測流入量を算出する降水分算出ステップと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この流入量予測方法では、入力される予測降水量と、降水量当たりの流入量に関する情報と、パラメータとが用いられ、時間帯に応じた降水分予測流入量が算出される。従って予めパラメータを適切に設定しておき、簡易な算出方法を用いることとすれば、容易な実施及び保守運用が可能となる。
【０００９】
流入量予測方法は、より具体的には、降水分算出ステップにおいて、予測降水量入力受付ステップにおいて入力を受け付けられた予測降水量を、パラメータとの積を算出することにより所定の時間帯に割り振り、当該割り振られた予測降水量に基づいて降水分予測流入量を算出することを特徴としてもよい。
【００１０】
流入量予測方法において、流入量予測装置は更に、時間帯に応じた、降水によらない流入量の情報を格納した基本分データベースを有し、流入量予測方法は、基本分データベースを参照して、降水によらず下水処理場に流入する下水の時間帯に応じた基本分予測流入量を取得する基本分取得ステップと、基本分取得ステップにおいて取得された基本分予測流入量と、降水分算出ステップにおいて算出された降水分予測流入量とを合算することにより、流入量全体の時間帯に応じた予測流入量情報を作成する予測流入量情報作成ステップと、を更に備えることを特徴としてもよい。この構成によれば、流入量全体の予測が可能となる。
【００１１】
本発明は、上記のように方法の発明として記述できる他に、以下のように流入量予測装置の発明としても記述することができる。これはカテゴリーが異なるだけで、実質的に同一の発明であり、同様の作用及び効果を奏する。
【００１２】
本発明に係る流入量予測装置は、下水処理場への下水の流入量を予測する流入量予測装置であって、降水量当たりの流入量に関する情報を格納した降水分データベースと、時間帯に応じた予測降水量の入力を受け付ける予測降水量入力受付手段と、降水分データベースを参照して、予測降水量入力受付手段により入力を受け付けられた予測降水量と予め設定された時間帯に応じたパラメータとに基づいて、降水により下水処理場に流入する下水の時間帯に応じた降水分予測流入量を算出する降水分算出手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、予めパラメータを適切に設定しておき、簡易な算出方法を用いることとすれば、容易な実施及び保守運用が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１に本実施形態に係る流入量予測方法が実行される流入量予測装置１０の構成図を示す。流入量予測装置１０は、下水処理場への下水の流入量を予測する装置であり、降水分データベース１１と、基本分データベース１２と、予測降水量入力受付部１３と、降水分算出部１４と、基本分取得部１５と、予測流入量情報作成部１６と、予測降水量入力部１７とを備える。流入量予測装置１０は、具体的には例えば、ＣＰＵ、メモリ、記憶装置、入力装置及びモニタ等から構成されるパーソナルコンピュータ等の情報処理装置を用いるのが好ましい。
【００１６】
降水分データベース１１は、降水量当たりの下水処理場への下水の流入量に関する情報を予め格納している。降水量当たりの流入量とは、降水があったときにその降水量に応じて、下水処理場へ流入する下水の量のことである。降水分データベース１１は、具体的には例えば、１ｍｍの降水量があったときに下水処理場へ流入する水量が何ｍ３であるか等の容積単位のデータを保持している。このデータは、例えば、年間降水量に関するデータ、下水処理場に降水が流れ込む地域の面積のデータ、降水により年間に下水処理場に流入する水量のデータ等の履歴データから算出される。なお、ここで示す降水量には、降雨によるものと降雪によるものを含む。
【００１７】
基本分データベース１２は、時間帯に応じた降水によらない下水処理場への下水の流入量の情報を予め格納している。ここで降水によらない流入量とは、例えば生活排水や工場排水など、降水がない場合でも下水処理場へ流入する下水の量のことである。また、ここでいう時間帯は、月日及び時刻から特定されるものが好ましい。また、時間帯を特定する要素として季節等を用いてもよい。情報の格納は、具体的には例えば、図２に示すテーブルを保持しておき、曜日、月及び時刻により時間帯を特定し、テーブルの当該特定された時間帯に対応した流入量のデータを格納することにより行われる。なお、図２に示すテーブルにおいて、時刻の“１”は、１日のうちの０時〜１時を表し、“２”は、１時〜２時を表している（以下同様）。例えば、図２における１行目のデータは、４月〜１１月の平日の各時間帯における流入量を表しており、左からそれぞれ、０時〜１時は２０００ｍ３、１時〜２時は２２００ｍ３であることをあらわしている。
【００１８】
図２に示すテーブルにおいて、月を４月〜１１月と１２月〜３月とに分けているのは、１２月〜３月は融雪による下水の流入があるため、それ以外の月と流入量のパターンが異なるためである。また、曜日を、平日、土曜日及び日曜日に分けているのは、例えば工場排水が曜日によって異なるためである。
【００１９】
基本分データベース１２に格納されるこれらのデータは、例えば、晴天時の下水処理場の流入量を測定し、測定したデータの平均を取る等して算出することができる。
【００２０】
予測降水量入力受付部１３は、予測降水量入力部１７からの時間帯に応じた予測降水量の入力を受け付け、当該データを取得する。
【００２１】
降水分算出部１４は、降水分データベース１１を参照して、予測降水量入力受付部１３により取得された予測降水量のデータと、時間帯に応じて予め設定されたパラメータとに基づいて、降水により前記下水処理場に流入する下水の時間帯に応じた降水分予測流入量を算出する。降水分算出部１４は、予めパラメータ及び算出のためのロジックを保持しておく。パラメータは、図３に示すテーブルにより保持されることが好ましい。図３のテーブルにおいて、左の列はパラメータのインデックス、右の列はパラメータ本体（値）である。
【００２２】
これらのパラメータは、ある時間帯における降水量が流入量に与える影響の割合を、相対的な時間に応じて示すものである。例えば、図３のテーブルにおける“ｋ１”は、ある時間帯における降水量の、その時間帯の１０時間後の時間帯における流入量への影響の割合を表している。“ｋ１”の値は“０．０２”であるが、これは、ある時間帯における降水量を１００とすると、２の降水量がその時間帯の１０時間後の時間帯における流入量に影響することを示している。“ｋ２”は、９時間後の時間帯における流入量への影響の割合を表し、以下同様に、“ｋ１１”は、その時間帯における流入量への影響の割合を表している。“ｋ１”〜“ｋ１１”は割合を表すので、それらの値を全て合計すると１となる。ここで、パラメータの数は１１であるが、それ以外の適当な個数に設定されていてもよい。
【００２３】
これらのパラメータは、流入量予測の対象である下水処理場の処理区域や流入経路、その区域の地形、地質等を総合的に勘案して決定されることが好ましい。また、時間帯毎の降水量及び流入量の過去の履歴データに基づいて、統計や最適化の技術を用いて決定されることとしてもよい。このように、決定されたパラメータは、結果として、降水があってから、下水処理場へ流入するまでの時間的な遅れを考慮するためのものとなっている。
【００２４】
なお、降水分算出部１４における、降水分予測流入量算出のためのロジック及び算出方法の具体的な内容は後述する。
【００２５】
基本分取得部１５は、予測対象の月、曜日及び時間帯に基づいて、基本分データベース１２から流入量データを取得する。取得された流入量データは、降水によらず下水処理場に流入する下水の時間帯に応じた基本分予測流入量として扱われる。
【００２６】
予測流入量情報作成部１６は、基本分取得部１５により取得された基本分予測流入量と、降水分算出部１４により算出された降水分予測流入量とを合算することにより、予測対象の時間帯に応じた流入量全体の予測流入量情報を作成する。
【００２７】
予測降水量入力部１７は、流入量の予測に必要となる予測降水量を入力するための機能であり、具体的には例えば、オペレータが用いるキーボード等の入力のためのインターフェース、及び当該入力インターフェースにより入力が可能なスプレッドシートやＷｅｂフォームを用いるのがよい。また、それ以外にも、ソフトウェアの機能によりインターネット等の通信網における予測降水量が取得可能なサイトから、自動的に取得するものであってもよい。
【００２８】
なお、上記のデータベース機能及び演算処理機能等は、情報処理装置上で動作するスプレッドシート等のアプリケーションにより実現されることが好ましい。
【００２９】
以下、図４のフローチャートを用いて、本実施形態における流入量予測装置１０により実行される処理の過程を説明する。
【００３０】
流入量予測装置１０ではまず、例えば、オペレータにより予測降水量入力部１７から、時間帯毎の予測降水量が入力されることにより処理が開始される。入力は、例えば、情報処理装置のモニタに表示される図５に示すようなスプレッドシートによるテーブル１８の予測降水量部分１８ａに、オペレータがキーボードから数値を打ち込むことによって行われる。なお、流入量の予測には、パラメータの数、及び予測ロジックの関係上、予測対象の１０時間前の予測降水量から予測対象時間の最後の時間までの予測降水量が必要となる。例えば、図５の表に示すように、予測対象が５／７の１時間毎の流入量であるとすると、５／６の１４時から５／７の２４時までの３４時間の１時間毎の予測降水量を入力する必要がある。
【００３１】
予測降水量は、上記のようなオペレータからの入力以外でも、例えば、予測降水量を取得するプログラムが実行されることにより、自動的に取得し、入力されることとしてもよい。
【００３２】
入力されるこれらの予測降水量は、例えば地域の気象データの提供サービスを行っているものから入手したり、インターネットにおける予測降水量が取得可能なＷｅｂサイト（例えば、気象庁のサイト等）から入手したりされることが好ましい。また、それ以外でも降水量測定装置や気象レーダ等により独自に降水量の予測を行うことにより入手してもよい。
【００３３】
予測降水量の入力がなされると、予測降水量入力受付部１３が、当該入力を受け付け、入力されたデータを取得する（Ｓ１１、予測降水量入力受付ステップ）。
【００３４】
続いて、降水分算出部１４が、上記取得された予測降水量データを読出し、流入量の予測対象の期間における時間毎の降水分予測流入量を、以下のように算出する（Ｓ１２、降水分算出ステップ）。予測対象は、上述したように５／７の１時間毎の流入量であるものとする。まず、降水分算出部１４は、各時間帯における流入量に影響を与える降水量を計算する。例えば５／７の０時〜１時の流入量に影響を与える降水量を求めるには次のように行う。降水分算出部１４は、その時間帯から１０時間前の５／６の１４時〜１５時の予測降水量に、その時間帯の１０時間後の時間帯における流入量への影響の割合を表したパラメータ“ｋ１”の値を掛ける。このように算出された値は、１０時間前の時間帯の予測降水量のうち、予測対象の時間帯の流入量に影響を与える降水量である。同様に、９時間前の時間帯から予測対象の時間帯までの流入量に影響を与える降水量を算出し、それらすべてを合算することにより予測対象の時間帯に影響を与えるトータル降水量として算出する。
【００３５】
トータル降水量が算出されると、降水分算出部１４は、降水分データベース１１にアクセスし、降水量当たりの流入量を参照し、トータル降水量に基づいて、時間帯毎の降水分流入予測量を算出する。具体的には例えば、トータル降水量が０.８ｍｍであり、降水量１ｍｍ当たりの流入量が１５００ｍ３であるとすると、降水分流入予測量は１２００ｍ３となる。
【００３６】
続いて、基本分取得部１５が、基本分データベース１２を参照して、予測対象の期間の時間帯毎の基本分予測流入量を取得する（Ｓ１３、基本分取得ステップ）。基本分データベース１２は、曜日、月及び時間帯毎に基本流入量を格納しているので、予測対象の曜日、月及び時間帯をキーとして、各時間帯の基本流入量のデータを取得する。予測対象が上述したように５／７の１時間毎の流入量であるとし、５／７が平日であるとすると、基本分取得部１５は、図２に示した基本データベース１２のテーブルにおける、“平日”、“４〜１１月”の行の各時間帯のデータを取得する。なお、基本分取得部１５は、日付と曜日とを対応付けたデータベースを別途参照しているものとする。
【００３７】
続いて、予測流入量情報作成部１６が、予測対象の時間帯毎に、基本分取得ステップ（Ｓ１３）により取得された基本分予測流入量と、降水分算出ステップ（Ｓ１２）により算出された降水分予測流入量とをそれぞれ読み出し、合算することにより、予測対象の時間帯毎の流入量全体の予測流入量情報を作成する（Ｓ１４、予測量情報作成ステップ）。
【００３８】
このように、作成された時間帯毎の予測流入量情報は、例えば、情報処理装置のモニタに表示される図５に示すようなスプレッドシートによるテーブル１８の全体予測流入量部分１８ｅへの表示に用いられる。このような表示により、オペレータが下水処理場への予測流入量を知ることができ、その流入に対する対処が可能となる。また、降水分算出ステップにより求められた降水分予測流入量や、基本分取得ステップにより求められた基本分予測流入量等もテーブル１８に表示することにより、流入量のより細かい分析が可能となる。
【００３９】
また、実降水量や全体実流入量を取得し、テーブル１８に表示したり、図６に示すようにグラフ化したりすることにより、分析の精度の検証等を行うことができる。また、実降水量や全体実流入量に基づいて、パラメータの調整を行うこととしてもよい。
【００４０】
本実施形態によれば、降水が何時間後にどれだけの割合で流入量に影響を及ぼすかというパラメータを適切に設定しておき、上述のような簡易な算出方法を用いることにより流入量の予測が可能となる。従って、流入量予測の容易な実施及び保守運用が可能となる。
【００４１】
また、本実施形態のように、基本分予測流入量を取得することとすれば、流入量全体の予測が可能となる。
【００４２】
また、上述したように、パラメータにより降水が下水処理場に流入するまでの時間が考慮されているので、より実際に即した流入量予測が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係る流入量予測装置の構成図である。
【図２】降水分データベースに保持されるテーブルの例である。
【図３】降水分算出に保持されるパラメータの例である。
【図４】実施形態における流入量予測方法を示すフローチャートである。
【図５】降水量及び流入量の予測値及び実測値の入出力を行うためのテーブルである。
【図６】降水量及び流入量の予測値と実測値とを示したグラフである。
【符号の説明】
【００４４】
１０…流入量予測装置、１１…降水分データベース、１２…基本分データベース、１３…予測降水量入力受付部、１４…降水分算出部、１５…基本分取得部、１６…予測流入量情報作成部、１７…予測降水量入力部。
【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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