(57)【要約】【課題】海や河川の水位変化を予測して可動式堤防の開閉を制御することができる可動式堤防制御システムを実現する。【解決手段】入力された気象データに基づいて前記可動式堤防の内側または外側の水位を時間経過に対応させて予測する気象シミュレーションコンピュータ１１と、予測データを表示出力する表示部１３と、可動式防潮堤３１の開または閉の指示を入力する操作部１２と、該指示に従って可動式防潮堤３１の開閉を制御する制御信号を出力する開閉制御コンピュータ１４とを備えたことを特徴とする。【選択図】　　図１
2004060336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動式堤防の開閉を制御する可動式堤防制御システムであって、
入力された気象データに基づいて前記可動式堤防の内側または外側の水位を時間経過に対応させて予測する予測手段と、
前記予測データを出力する出力手段と、
前記可動式堤防の開または閉の指示を入力する入力手段と、
前記指示に従って前記可動式堤防の開閉を制御する制御信号を出力する開閉制御手段と、
を備えたことを特徴とする可動式堤防制御システム。
【請求項２】
前記気象データは、予め予測された気象予報データであることを特徴とする請求項１に記載の可動式堤防制御システム。
【請求項３】
前記気象データは、実時間観測された気象データであることを特徴とする請求項１に記載の可動式堤防制御システム。
【請求項４】
風向または風速が前記水位の変化に影響を及ぼす区域に設置された風向風速計測器と、
前記風向風速計測器の観測データを通信回線を介して実時間で前記予測手段へ送信する通信手段と、
を具備することを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかの項に記載の可動式堤防制御システム。
【請求項５】
前記水位を計測する水位計測器と、
前記水位計測器の観測データを通信回線を介して実時間で前記予測手段へ送信する通信手段と、
を備えたことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかの項に記載の可動式堤防制御システム。
【請求項６】
前記出力手段は表示装置であり、
前記可動式堤防の開閉によって影響を受ける区域の監視対象を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の撮像データを通信回線を介して実時間で前記表示装置へ送信する通信手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかの項に記載の可動式堤防制御システム。
【請求項７】
前記開閉制御手段は、前記可動式堤防の開閉の制御状況を示す制御状況報知データを通信回線を介して報知手段へ送信する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかの項に記載の可動式堤防制御システム。
【請求項８】
前記可動式堤防の開閉によって影響を受ける区域に設置された表示装置を前記報知手段として備えたことを特徴とする請求項７に記載の可動式堤防制御システム。
【請求項９】
可動式堤防の開閉を制御する可動式堤防制御方法であって、入力された気象データに基づいて前記可動式堤防の内側または外側の水位を時間経過に対応させて予測する過程と、
前記予測データを出力する過程と、
前記可動式堤防の開または閉の指示が入力される過程と、
前記指示に従って前記可動式堤防の開閉を制御する制御信号を出力する過程と、
を含むことを特徴とする可動式堤防制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動式の堤防の開閉を制御する可動式堤防制御システムおよび方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
台風接近時の高潮のような海面上昇から沿岸領域を保護するために、防潮堤が設けられている。この防潮堤は、航路に設置される場合、船舶の通過を許容する常態時には開いておき、一方、高潮により海面が川側水面より高くなる非常態時には閉じておく必要があるため、可動式に設計されているものがある。また、大規模な港湾にも対応できるよう、防潮堤の大型化が図られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の可動式防潮堤では、その規模が大きいために開閉に時間がかかるが、高潮時などの水位の変化が起こり得る場合には、前もって開閉作業を開始する必要があるものの、その判断を行い開閉作業を的確に開始することが困難であるという問題がある。一方、高潮発生の可能性がある全ての場合に前もって閉じることは、必要以上に航路を阻害するという弊害がある。また、河川に設置される可動式堤防の場合にも、突発的な集中豪雨等により水位が急激に上昇することがある。このような理由から、潮位（海の水位）や河川の水位の変化を予測して、開閉が必要な場合に限って、前もって防潮堤や防波堤、河川の堤防などの可動式堤防を開閉することが望まれている。
【０００４】
また、可動式堤防を開閉する際には、航行中の船舶等、周辺への影響を考慮することが必要である。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、海や河川の水位変化を予測して可動式堤防の開閉を制御することができる可動式堤防制御システムおよび方法を提供することにある。
【０００６】
また、本発明は、航行中の船舶等、周辺への影響を考慮して可動式堤防を開閉することができる可動式堤防制御システムおよび方法を提供することも目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の可動式堤防制御システムは、可動式堤防の開閉を制御する可動式堤防制御システムであって、入力された気象データに基づいて前記可動式堤防の内側または外側の水位を時間経過に対応させて予測する予測手段と、前記予測データを出力する出力手段と、前記可動式堤防の開または閉の指示を入力する入力手段と、前記指示に従って前記可動式堤防の開閉を制御する制御信号を出力する開閉制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載の可動式堤防制御システムにおいては、前記気象データは、予め予測された気象予報データであることを特徴とする。
請求項３に記載の可動式堤防制御システムにおいては、前記気象データは、実時間観測された気象データであることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の可動式堤防制御システムにおいては、風向または風速が前記水位の変化に影響を及ぼす区域に設置された風向風速計測器と、前記風向風速計測器の観測データを通信回線を介して実時間で前記予測手段へ送信する通信手段と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の可動式堤防制御システムにおいては、前記水位を計測する水位計測器と、前記水位計測器の観測データを通信回線を介して実時間で前記予測手段へ送信する通信手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の可動式堤防制御システムにおいては、前記出力手段は表示装置であり、前記可動式堤防の開閉によって影響を受ける区域の監視対象を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の撮像データを通信回線を介して実時間で前記表示装置へ送信する通信手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載の可動式堤防制御システムにおいては、前記開閉制御手段は、前記可動式堤防の開閉の制御状況を示す制御状況報知データを通信回線を介して報知手段へ送信することを特徴とする。
【００１３】
請求項８に記載の可動式堤防制御システムにおいては、前記可動式堤防の開閉によって影響を受ける区域に設置された表示装置を前記報知手段として備えたことを特徴とする。
【００１４】
上記の課題を解決するために、請求項９に記載の可動式堤防制御方法は、可動式堤防の開閉を制御する可動式堤防制御方法であって、入力された気象データに基づいて前記可動式堤防の内側または外側の水位を時間経過に対応させて予測する過程と、前記予測データを出力する過程と、前記可動式堤防の開または閉の指示が入力される過程と、前記指示に従って前記可動式堤防の開閉を制御する制御信号を出力する過程と、を含むことを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による可動式堤防制御システムの構成を示すブロック図である。図１において、制御センタ１は、気象シミュレーションコンピュータ１１（予測手段）と、操作部１２（入力手段）と、表示部１３（出力手段）と、開閉制御コンピュータ１４（開閉制御手段）とから構成されている。この制御センタ１は、入出港口に設けられている可動式防潮堤３１の開閉を制御するためのものである。
【００１６】
風向風速計測器２１は、風向または風速が可動式防潮堤３１の内側（港内側）または外側（港外側）の潮位の変化に影響を及ぼす区域に設置され、風向と風速の観測データを出力する。さらに、この風向風速計測器２１の観測データを通信回線を介して実時間で気象シミュレーションコンピュータ１１へ送信する通信装置（図示せず）が設けられている。
【００１７】
潮位計測器２２（水位計測器）は、可動式防潮堤３１の周辺に設置され、港内側または港外側の潮位（海の水位）の観測データを出力する。さらに、この潮位計測器２２の観測データを通信回線を介して実時間で気象シミュレーションコンピュータ１１へ送信する通信装置（図示せず）が設けられている。
【００１８】
監視カメラ２３（撮像手段）は、可動式防潮堤３１の開閉によって影響を受ける区域の監視対象（船舶航路等）を撮像する。さらに、この監視カメラ２３の撮像データを通信回線を介して実時間で制御センタ１の表示部１３へ送信する通信装置（図示せず）が設けられている。
【００１９】
可動式防潮堤３１は、駆動装置３２を備える。駆動装置３２は、開閉制御コンピュータ１４から通信回線を介して制御信号を受信し、この制御信号に基づいて防潮堤を開閉する。
【００２０】
開閉状況表示システム４１は、可動式防潮堤３１の開閉によって影響を受ける区域に設置されている。そして、開閉制御コンピュータ１４から通信回線を介して可動式防潮堤３１の開閉の制御状況を示す制御状況報知データを受信して表示する。この表示により可動式防潮堤３１の開閉状況を報知し、可動式防潮堤３１の周辺区域に対する周知を行う。
【００２１】
放送局等のマスメディア関係機関４２は、開閉制御コンピュータ１４から通信回線を介して可動式防潮堤３１の開閉の制御状況を示す制御状況報知データを受信し、この制御状況報知データに基づいて可動式防潮堤３１の開閉状況を一般向けに報知する。これにより、可動式防潮堤３１の開閉状況をマスメディアを使って一般に周知させることができる。
【００２２】
制御センタ１において、気象シミュレーションコンピュータ１１は、入力された気象データ１０１に基づいて、シミュレーション計算により時間経過に対応した予測潮位を求める。そして、この予測潮位を表示部１３に出力して表示させる。
上記気象データ１０１は、台風の存在位置や進路、気圧配置、気温、湿度、水温、雨量、風向風速、満潮干潮時間などであり、予め予測された気象予報データや実時間観測された気象データが利用可能である。但し、予測精度を高める上で気象予報データを用いるのが望ましい。気象予報データは、気象庁発表のものを気象関係機関（日本気象協会等）を介して通信により取得することができる。また、実時間観測された気象データとしては、地球観測衛星（気象衛星）や地上側観測所から時々刻々に変化する気象データを通信回線を介して受信し取得することができる。
【００２３】
また、気象シミュレーションコンピュータ１１は、風向風速計測器２１の実時間観測データまたは潮位計測器２２の実時間観測データを、上記気象データ１０１に含めて予測潮位の計算に使用したり、あるいは参考データとして使用することができる。これにより、実際の開閉現場の気象条件を加味して予測精度を向上させることが可能となる。
【００２４】
操作部１２は、キーボード、マウス等の入力デバイスから構成されている。制御センタ１の操作員は、操作部１２により、気象シミュレーションコンピュータ１１に対する各種データや指示の入力、及び開閉制御コンピュータ１４に対する各種データや指示（開閉指示等）の入力を行うことができる。操作部１２は、操作員により開閉指示の入力がなされると、この入力内容（開もしくは閉）を示す開閉指令信号を開閉制御コンピュータ１４へ出力する。
【００２５】
表示部１３は、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ）や液晶表示装置等の表示装置から構成されている。この表示部１３は、気象シミュレーションコンピュータ１１で得られた時間経過に対応した予測潮位や、開閉制御コンピュータ１４による可動式防潮堤３１の開閉の制御状況、通信回線を介して受信した監視カメラ２３の撮像データを実時間で表示する。
これにより、操作員は、時間経過に対応した予測潮位に基づいて可動式防潮堤３１の開閉指示の判断を行うことができる。また、監視カメラ２３による監視対象（船舶航路等）の映像を開閉指示の判断材料として使用することができる。また、可動式防潮堤３１の開閉の制御状況を把握することができる。
【００２６】
開閉制御コンピュータ１４は、操作員の開閉指示入力により操作部１２から開閉指令信号を受け取ると、この開閉指令信号に基づいて可動式防潮堤３１の開閉を制御する制御信号を出力する。この制御信号は通信回線を介して可動式防潮堤３１の駆動装置３２へ送信される。駆動装置３２は、受信した制御信号に従って可動式防潮堤３１を開閉する。
【００２７】
上述したように、本実施形態によれば、気象データに基づいて潮位を予測し、この予測潮位に基づいて操作員が可動式防潮堤３１の開閉指示の判断を行う。ここで、操作員は、必要に応じて当該可動式防潮堤３１を管轄する行政の長の開閉許可を得る。そして、操作員は最終的な判断結果として操作部１２により開閉指示を入力する。この開閉指示に従って開閉制御コンピュータ１４が可動式防潮堤３１の開閉の制御信号を出力し、可動式防潮堤３１の開閉が行われる。これにより、潮位の変化を予測して可動式防潮堤３１の開閉を制御することが可能となる。
【００２８】
また、操作員は、監視カメラ２３による映像によって開閉現場の状況を視認し、安全等の確認を行うことができる。これにより、航行中の船舶等、周辺への影響を考慮して可動式防潮堤３１を開閉することができる。
【００２９】
なお、上述した実施形態では、気象シミュレーションコンピュータ１１で得られた時間経過に対応した予測潮位や、開閉制御コンピュータ１４による可動式防潮堤３１の開閉の制御状況を表示装置により表示出力するようにしたが、他の出力装置、例えば印刷装置で印字出力するようにしてもよい。
【００３０】
次に、気象シミュレーションコンピュータ１１が行う予測処理について説明する。気象シミュレーションコンピュータ１１は、入力された気象データ１０１（風向風速または潮位の実時間観測データを含んでもよい）に基づいて、高潮発生の動態を時間の関数として計算により求める。高潮発生の動態は、潮位Ｈ（ｔ）を含んでいる。これにより、港外側の予測水位が時間経過に対応して求められる。又は、気象シミュレーションコンピュータ１１は、入力された気象データ１０１（風向風速または潮位の実時間観測データを含んでもよい）に基づいて、河川流域の降雨量Ｑ（ｘ，ｙ）を計算し、その降雨量Ｑ（ｘ，ｙ）に基づいて、可動式防潮堤３１が存在する場所の水位Ｈ（ｔ）を計算する。これにより、港内側の予測水位が時間経過に対応して求められる。なお、港内側の予測水位は必須ではないが、操作者の開閉指示の判断材料として使用できるので、港内側の予測水位も求めるのがより好ましい。
【００３１】
図２は、上記気象シミュレーションコンピュータ１１の構成例を示すブロック図である。この気象シミュレーションコンピュータ１１は、入力された気象観測データ（例えば気象ＧＰＶ（Ｇｒｉｄ　Ｐｏｉｎｔ　Ｖａｌｕｅ）データ）から、子格子点位置の気象データを求めるため、大気現象を解析する偏微分方程式であるＲＡＭＳ（Ｒｅｇｉｏｎａｌ　Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）コードで示されている風速場解析の基本方程式（（１）〜（６）の式）を、複数の演算装置を備えた並列計算機により演算するものであって、演算期間を分割し、分割した各分割演算期間の演算を複数の演算装置により振り分けて同時並行して進めるものである。この気象予測方法については、本出願人が特願２００１−３２１４５５において既に提案している。
【００３２】
【数１】
2004060336.tif 000003
【００３３】
上記（１）〜（６）の式に示すＲＡＭＳコードで示されている風速場解析の基本方程式は、運動方程式，熱エネルギ方程式，水分の拡散方程式及び連続の式からなる。このＲＡＭＳコードで示されている風速場解析の基本方程式は、コロラド州立大学とＭｉｓｓｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ社で開発されたものとして知られている。
【００３４】
図２において、気象シミュレーションコンピュータ１１は、４台の演算装置（ＣＰＵ）＃１〜＃４から構成されている。計算領域には、相互の離間距離が２Ｋｍとなっている親格子点位置と、相互の離間距離が５０ｍとなっている子格子点位置が設定されている。また、ここでは、演算開始時点から１２時間先までの演算時間（ｔ＝０〜１２時間先）において、１０分間隔毎（一定時間刻み毎）の子格子点位置の気象データを演算する。
【００３５】
この気象シミュレーションコンピュータ１１では、気象ＧＰＶデータを時間内挿補間演算と空間内挿補間演算をすることにより、計算領域の境界条件を求める。また、気象ＧＰＶデータを時間内挿補間演算と空間内挿補間演算をすることにより、演算開始時点，演算開始から３時間先、演算開始から６時間先、演算開始から９時間先の各時点における初期条件を求める。
【００３６】
更に演算期間（１２時間）を、４分割する。そして、ＲＡＭＳコードで示されている風速場解析の基本方程式（上記（１）〜（６）の式）の演算を、４台のＣＰＵ＃１〜＃４により行う演算期間を、下記（Ａ）〜（Ｄ）のように振り分け、４台のＣＰＵ＃１〜＃４の演算を同時並行して行う。
（Ａ）演算開始時点から３時間先までの第１の分割演算期間における演算は、第１のＣＰＵ＃１で行い、第１の演算期間における１０分時間刻み毎の各子格子点位置の気象データを求める。
（Ｂ）演算開始時点から３時間先の時点と、演算開始時点から６時間先の時点との間の第２の分割演算期間における演算は、第２のＣＰＵ＃２で行い、第２の演算期間における１０分時間刻み毎の各子格子点位置の気象データを求める。
（Ｃ）演算開始時点から６時間先の時点と、演算開始時点から９時間先の時点との間の第３の分割演算期間における演算は、第３のＣＰＵ＃３で行い、第３の演算期間における１０分時間刻み毎の各子格子点位置の気象データを求める。
（Ｄ）演算開始時点から９時間先の時点と、演算開始時点から１２時間先の時点との間の第４の分割演算期間における演算は、第４のＣＰＵ＃４で行い、第４の演算期間における１０分時間刻み毎の各子格子点位置の気象データを求める。
【００３７】
即ち、ＣＰＵ＃１には、演算開始時点の初期条件と、演算開始時点から３時間先までの第１の分割演算期間における１０分時間刻み毎の境界条件が入力される。そして、大気現象を解析する偏微分方程式であるＲＡＭＳコードで示されている風速場解析の基本方程式が、差分解演算され、変数（ｖｉ）を差分解（つまり、１０分時間刻み毎の各子格子点位置の気象データ）として出力する。
【００３８】
同様に、各ＣＰＵ＃２，＃３，＃４には、それぞれ演算開始から３時間先、演算開始から６時間先、演算開始から９時間先の各時点における初期条件と、第２〜第４の各分割演算期間における１０分時間刻み毎の境界条件が入力される。そして、大気現象を解析する偏微分方程式であるＲＡＭＳコードで示されている風速場解析の基本方程式が、差分解演算され、変数（ｖｉ）を差分解（つまり、第２〜第４の各分割演算期間における１０分時間刻み毎の各子格子点位置の気象データ）として出力する。
【００３９】
そして、各ＣＰＵ＃１〜＃４により得られた気象データを、結合して演算開始時点から１２時間先までの１２時間分の演算期間における、１０分時間刻み毎の各子格子点位置の気象データを求めることができる。
【００４０】
このように、演算期間をＣＰＵの設置台数に応じて４分割し、４分割した各分割演算期間の演算を複数のＣＰＵ＃１〜＃４に振り分けて同時並行して進めるため、１台のＣＰＵにより演算する時間に比べて、演算時間を１／４にすることができる。
【００４１】
勿論、ＣＰＵの設置台数を多くして、演算期間の分割数を多くすればするほど、演算時間が短くなる。例えばＣＰＵの設置台数をＭ台とし、演算期間の分割数をＭとして並列演算すれば、演算時間が１／Ｍとなる。
【００４２】
なお、気象観測データとしては、気象ＣＰＶデータの他に、ＡＭＥＤＡＳ等の他の気象観測データを採用することもできる。また、親格子点位置の相互の離間距離や、子格子点位置の相互の離間距離も、他の値に設定することができる。更に、大気現象を解析する偏微分方程式としては、ＲＡＭＳコードで示されている風速場解析の基本方程式の他に、他の偏微分方程式を採用することもできる。
【００４３】
なお、上述した気象シミュレーションコンピュータ１１のアルゴリズムは、本実施形態のような可動式堤防の開閉を制御する可動式堤防制御システムに限らず、他の一般的な気象予測に適用可能である。
【００４４】
なお、上述した実施形態においては、可動式堤防の一例として防潮堤を挙げて説明したが、防波堤や河川の堤防などの可動式堤防にも同様に適用することができる。
【００４５】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、気象データに基づき時間経過に対応させて予測された水位が出力されるので、操作員は、この予測水位に基づいて可動式堤防の開閉指示の判断を行うことができる。さらに、この判断結果として可動式堤防の開または閉の指示を入力して、可動式堤防の開閉を行うことができる。これにより、海や河川の水位変化を予測して可動式堤防の開閉を必要な場合に限って適切なタイミングで制御することができるという効果が得られる。さらに、操作員は、自らの入力操作によって可動式堤防の開閉を行うので、航行中の船舶等、周辺への影響を考慮して可動式堤防を開閉することが可能である。
【００４７】
また、気象データとして、予め予測された気象予報データを使用すれば、予測精度を向上させることができる。
【００４８】
また、開閉する可動式堤防周辺で実時間観測された風向または風速または水位を使用すれば、実際の開閉現場の気象条件を加味して予測精度を向上させることが可能となる。
【００４９】
また、可動式堤防周辺の状況を撮像して実時間で表示すれば、操作員はこの映像によって開閉現場の状況を視認し、安全等の確認を行うことができる。
【００５０】
また、可動式堤防の開閉の制御状況を示す制御状況報知データを通信回線を介して報知手段へ送信するようにすれば、例えば放送局等のマスメディア関係機関によって可動式堤防の開閉状況を一般に周知させることができる。
【００５１】
また、可動式堤防周辺に設置した表示装置で可動式堤防の開閉状況を報知するようにすれば、可動式堤防の周辺区域に対する周知を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による可動式堤防制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す気象シミュレーションコンピュータ１１の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…制御センタ、１１…気象シミュレーションコンピュータ、１２…操作部、１３…表示部、１４…開閉制御コンピュータ、２１…風向風速計測器、２２…潮位計測器、２３…監視カメラ、３１…可動式防潮堤、３２…駆動装置、４１…開閉状況表示システム、４２…マスメディア関係機関
【図１】
2004060336.tif 000004
【図２】
2004060336.tif 000005