(57)【要約】【課題】  低コストでかつ精度良く雨水流入量を予測することができる雨水流入量予測システムを提供する。【解決手段】  雨水流入量予測システム１０は、流入量予測モデル作成機能１２と、流入量予測機能１３とを有するサーバ計算機１１と、地理情報、雨水レーダの観測メッシュ情報、気象情報の履歴を保持するデータベース１５と、入力機能１７と表示機能１８とを有する端末１７とを備えている。ユーザーは端末１７の入力機能１８から雨水レーダの観測メッシュを選択して入力して、流入量予測モデルを作成する。またユーザーは流入量予測モデル作成機能がもつパラメータ・デフォルト値を補正する。流入量予測モデルは、気象情報に基づいて流入量予測モデルに基づいて雨水流入量を予測する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
雨天時流入量予測モデルを作成する流入量予測モデル作成機能と、作成された流入量予測モデルを用いて気象情報を受け取り、予測流入量を計算する流入量予測機能とを有するサーバ計算機と、
地理情報、雨量レーダの観測メッシュ情報、気象情報の履歴を保持するデータベースと、
流入量予測モデル作成のための入力機能と、予測流入量の計算結果の表示機能とを有し、ローカルプラントを監視する監視制御系と信号のやりとりが可能な端末とを備え、
流入量予測モデル作成機能は、各種パラメータを含む基本演算モデルと、地理情報および雨量レーダの観測メッシュ情報から求められた基本演算モデルのパラメータ・デフォルト値を予め内蔵し、
ユーザーは端末の入力機能から雨水流入量に関連する雨量レーダの観測メッシュを選択して入力するとともに、あらかじめ流入予測モデル作成機能がもつパラメータ・デフォルト値を任意に補正することを特徴とする雨水流入量予測システム。
【請求項２】
前記端末は、表示機能中において、流入量予測値の現在の計算結果に対し、振幅を大きくしたい場合や小さくしたい場合は、それに対応するボタンを押下することで流入量予測値の波形を調整することができる機能と、現在より流入量予測値の波形の位相を進めたい場合や遅らせたい場合は、それに対応するボタンを押下することで、流入量予測値の波形を調整することができる機能とを有する請求項１記載の雨水流入量予測システム。
【請求項３】
前記端末の表示機能は、対象流域とレーダ雨量観測メッシュとを表示し、表示機能で表示された対象流域とレーダ雨量観測メッシュに対して選択した観測メッシュに相当する地域の下水管の管径の大きさを段階的に変えたい場合は、それに対応するボタンを押下することで、流下時間を調整することができる機能と、
選択した観測メッシュに相当する地域の下水管の勾配の大きさを段階的に変えたい場合は、それに対応するボタンを押下することで、流下時間を調整することができる機能と、を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の雨水流入量予測システム。
【請求項４】
前記流入量予測モデル作成機能の基本演算モデルは、表示機能中で押されたボタンの回数でその値が段階的に変わって流入量予測値波形の振幅を調整するためのパラメータと、
前記表示機能中で押されたボタンの回数でその値が段階的に変わって流入量予測値波形の位相を調整するためのパラメータとを有することを特徴とする請求項２記載の雨水流入量予測システム。
【請求項５】
前記流入量予測モデル作成機能の基本演算モデルは、表示機能で選択したレーダ雨量観測メッシュの雨量波形の位相をずらして足し合わせたものからなり、
基本演算モデルは前記表示機能において押されたボタンの回数でその値が段階的に変わる下水管の管径の大きさを調整するためのパラメータと、
前記表示機能において押されたボタンの回数でその値が段階的に変わる下水管の勾配の大きさを調整するためのパラメータとを有することを特徴とする請求項３記載の雨水流入量予測システム。
【請求項６】
前記データベースに保存されている気象情報履歴を利用して、ユーザーが任意の時点の降雨状況での雨水流入量を再現し、流入量予測モデルのパラメータの調整を行う機能を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の雨水流入量予測システム。
【請求項７】
流入量予測モデル作成機能のパラメータのデフォルト値は、流入量予測値波形の振幅を調整するためのものであり、このパラメータデフォルト値は、一般化された地理情報から得られる土地利用データにより予め決められていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の雨水流入量予測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は雨水流入量予測システムに係り、容易に流入量予測モデルを作成することができる雨水流入量予測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
下水道におけるポンプ場や下水処理場への雨水時流入量を予測する公知技術としては、ＲＲＬ法（特許文献１参照）、ニューラルネットワークを用いる方法（特許文献２参照）、Block・Orientedモデル等が知られている（特許文献３参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の方法は、土地の舗装状態や下水管の敷設状態のデータから水理学・水文学に基づく予測モデルを作成する方法であり、特許文献２および３に記載の方法は、過去に計測された雨量と流入量の入出力データの組を基にして予測モデルを作成する方法である。
【０００４】
また、予測流入量の計算や、計算結果を提供するシステムについては、機場に設置してある監視制御システムを利用する方法の他に、インターネット等の通信網を介して、ＷＷＷサーバで計算した結果をＷcb端末に配信するシステムがある（特許文献４および５参照）。
【特許文献１】特開平６−３２２８０８号公報
【特許文献２】特開２０００−２５７１４０号公報
【特許文献３】特開２０００−５６８３５号公報
【特許文献４】特開２００３−６７５１４号公報
【特許文献５】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】
前記公知文献１−５に記載のいずれの流入量予測技術も、予測モデル構築のために下水管の敷設状態や寸法、機場の土木構造などのデータ、あるいは入出力の履歴データなどの対象機場特有のデータを用いたモデル作成、実データを用いたパラメータ調整など、対象機場ごとのモデルの作り込みを必要としたものである。その場合、次のような問題点から、雨天時流入量予測を広範囲に事業展開することに困難があった。
（１）対象流域や対象機場の土木データ等をモデルに組み込む場合は、モデル作成に工数がかかる。
（２）流域や機場のデータ、入出力データは通常、地域や対象機場によって様々な媒体、データフォーマットであり、統一的に扱うことが困難である。
【０００６】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、下水道におけるポンプ場や処理場への雨天時流入量予測を、低コストで広範囲に事業展開するために、一般化されたデータを用い、かつ流入量予測モデルの作り込みの手間を省くことができる雨水流入量予測システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、雨天時流入量予測モデルを作成する流入量予測モデル作成機能と、作成された流入量予測モデルを用いて気象情報を受け取り、予測流入量を計算する流入量予測機能とを有するサーバ計算機と、地理情報、雨量レーダの観測メッシュ情報、気象情報の履歴を保持するデータベースと、流入量予測モデル作成のための入力機能と、予測流入量の計算結果の表示機能とを有し、ローカルプラントを監視する監視制御系と信号のやりとりが可能な端末とを備え、流入量予測モデル作成機能は、各種パラメータを含む基本演算モデルと、地理情報および雨量レーダの観測メッシュ情報から求められた基本演算モデルのパラメータ・デフォルト値を予め内蔵し、ユーザーは端末の入力機能から雨水流入量に関連する雨量レーダの観測メッシュを選択して入力するとともに、あらかじめ流入予測モデル作成機能がもつパラメータ・デフォルト値を任意に補正することを特徴とする雨水流入量予測システムである。
【０００８】
本発明は、前記端末は、表示機能中において、流入量予測値の現在の計算結果に対し、振幅を大きくしたい場合や小さくしたい場合は、それに対応するボタンを押下することで流入量予測値の波形を調整することができる機能と、現在より流入量予測値の波形の位相を進めたい場合や遅らせたい場合は、それに対応するボタンを押下することで、流入量予測値の波形を調整することができる機能とを有する雨水流入量予測システムである。
【０００９】
本発明は、前記端末の表示機能は、対象流域とレーダ雨量観測メッシュとを表示し、表示機能で表示された対象流域とレーダ雨量観測メッシュに対して選択した観測メッシュに相当する地域の下水管の管径の大きさを段階的に変えたい場合は、それに対応するボタンを押下することで、流下時間を調整することができる機能と、選択した観測メッシュに相当する地域の下水管の勾配の大きさを段階的に変えたい場合は、それに対応するボタンを押下することで、流下時間を調整することができる機能と、を更に備えたことを特徴とする雨水流入量予測システムである。
【００１０】
本発明は、前記流入量予測モデル作成機能の基本演算モデルは、表示機能中で押されたボタンの回数でその値が段階的に変わって流入量予測値波形の振幅を調整するためのパラメータと、前記表示機能中で押されたボタンの回数でその値が段階的に変わって流入量予測値波形の位相を調整するためのパラメータとを有することを特徴とする雨水流入量予測システムである。
【００１１】
本発明は、前記流入量予測モデル作成機能の基本演算モデルは、表示機能で選択したレーダ雨量観測メッシュの雨量波形の位相をずらして足し合わせたものからなり、基本演算モデルは前記表示機能において押されたボタンの回数でその値が段階的に変わる下水管の管径の大きさを調整するためのパラメータと、前記表示機能において押されたボタンの回数でその値が段階的に変わる下水管の勾配の大きさを調整するためのパラメータとを有することを特徴とする雨水流入量予測システムである。
【００１２】
本発明は、前記データベースに保存されている気象情報履歴を利用して、ユーザーが任意の時点の降雨状況での雨水流入量を再現し、流入量予測モデルのパラメータの調整を行う機能を更に備えたことを特徴とする雨水流入量予測システムである。
【００１３】
本発明は、流入量予測モデル作成機能のパラメータのデフォルト値は、流入量予測値波形の振幅を調整するためのものであり、このパラメータデフォルト値は、一般化された地理情報から得られる土地利用データにより予め決められていることを特徴とする雨水流入量予測システムである。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明によれば、低コストで精度の良好な雨天時流入量予測モデルを作成して、流入量予測を行うことができる雨水流入量予測システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明による雨水流入量予測システムの実施の形態について説明する。図１乃至図５は本発明による雨水流入量予測システムの一実施の形態を示す図である。
【００１６】
図１に示すように、雨水流入量予測システム１０は、雨天時流入量予測モデルを作成する流入量予測モデル作成機能１２と、作成された流入量予測モデルを用いて気象情報を受け取り予測流入量を計算する流入量予測機能１３とを有するサーバ計算機１１と、ＧＩＳ等の一般化された地理情報、雨量レーダの観測メッシュ情報、気象情報の履歴を保持するデータベース１５と、流入量予測モデル作成のための入力機能１８と予測流入量の計算結果の表示機能１９とを有する端末１７とを備えている。
【００１７】
このうち、端末１７はローカルプラント２１を監視する監視制御系２０と流入量等の信号のやりとりを行うようになっている。
【００１８】
流入量予測モデル作成機能１２には、各種パラメータを含む基本演算モデルと、ＧＩＳ等の一般化された地理情報および雨量レーダの観測メッシュ情報から求められた基本演算モデルのパラメータ・デフォルト値が予め内蔵されている。
【００１９】
ユーザは端末１７の入力機能１８から雨水流入量に関する雨量データの観測メッシュを選択して入力し、あらかじめ流入量予測モデル作成機能１２がもつパラメータ・デフォルト値を補正することができる。
【００２０】
図２は端末１７の表示機能１９におけるパラメータ補正画面を示す。ユーザは流入量予測値の計算結果を見ながら、流入量予測値の現在の計算結果に対し、振幅を大きくしたい場合や、小さくしたい場合にそれに対応するボタンを押下することで、流入量予測値の波形を調整することができる。
【００２１】
また、流入量予測値の波形の位相を現在より進めたい場合や、遅らせたい場合には、それに対応するボタンを押下することで、流入量予測値の波形を調整することができる。
【００２２】
図３は端末１７の表示機能１９における他のパラメータ補正画面を示す。
【００２３】
図３において、ユーザーは、該当する領域における下水管の管径と勾配を考慮して、それに大きく影響を受ける流下時間を調整することができる。流域の中で管径の大きさを変えたい場合は、それに対応するボタンを押下することで、流下時間を調整することができる。また、勾配の大きさを変えたい場合は、それに対応するボタンを押下することで、流下時間を調整することができる。
【００２４】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００２５】
まずユーザーが流入量予測モデルを作成する。この際ユーザーは、対象エリアを選んで自機場への雨水流入に関する雨水レーダの観測メッシュを選択し、この観測メッシュを末端１７の入力機能１８から入力する。入力機能１８からの信号はインターネットを介して流入量予測モデル作成機能１２に送られる。さらに、ユーザーは入力機能１８を用いてデフォルト・パラメータの値を任意に補正することができる。このようにして、ユーザーが自機場への流入量予測モデルをカスタマイズにより作成することができる。また、データベース等に保存されている気象情報履歴を利用して、例えば晴天時などに、ユーザーが任意の時点の降雨状況における雨水流入量を再現し、流入量予測モデルのパラメータの調整を行うことができる。
【００２６】
ここで、時刻ｔにおける流入量予測値Ｑ（ｔ）の基本演算モデルの１つを式（１．１）に示す。Ｑｒ（ｔ）は補正前の流入量予測値であり、式（１．２）で表される。
Ｑ（ｔ）＝Δａ  Ｑｒ（ｔ−Δｄ）          （１．１）
式（１．１）において、Δａは流入量予測値波形の振幅を調整するボタンが一度押下される度に段階的に変化するパラメータであり、Δｄは流入量予測値波形の位相を調整するボタンが一度押下される度に段階的に変化するパラメータである。
【００２７】
例えば図２に示すパラメータ補正画面において、“大きく”ボタンが押されたらΔａが一段階大きくなり、“早く”ボタンが押されたらΔｄが一段階小さくなる。
【００２８】
【数１】
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式（１．２）において、Δｌは下水管の管径を調整するボタンが一度押下される度に段階的に変化するパラメータであり、Δｓは下水管の勾配を調整するボタンが一度押下される度に段階的に変化するパラメータである。例えば図３に示すパラメータ表示画面において、“太く”ボタンが押されたらΔｌが一段階小さくなり、“急勾配”ボタンが押されたらΔｓが一段階大きくなる。
【００２９】
式（１．２）において、ｄｉｓｔ（ｉ，ｊ）はメッシュ（ｉ，ｊ）と対象機場との間の距離であり、ａｉｊは該当するメッシュ直下の土地の不浸透係数である。Ｒ（  ）は観測メッシュ（ｉ，ｊ）の雨量である。またｖは速度である。
【００３０】
ａｉｊの値は、図４に示すように、ＧＩＳ等の一般化された地理情報から得られる土地利用状況に対して、予め決められている。
【００３１】
ここで図４は、レーダ雨量観測メッシュと対象流域の関連を示す図である。
【００３２】
式（１．２）は、メッシュ雨量に土地の不浸透係数を掛け合わせたものを、対象機場への流下時間を遅れ時間とみなして時間方向にシフトし、ユーザが選択した全てのメッシュに対して足し合わせたものである。
【００３３】
次に図５により、サーバ計算機１１の流入量予測機能１３による予測流入量の計算について説明する。流入量予測機能１３は作成された流入量予測モデルを用いて、気象情報を受け取り予測流入量を計算する。この場合、気象情報はレーダ雨量計からのレーダ雨量、地上雨量計からの地上雨量、気象情報配信サーバ、気象情報履歴等からなる。
【００３４】
このように流入量予測機能１３は、雨量レーダにより観測される雨量あるいは地上雨量を入力として、数十分から数時間先までのポンプ場や処理場への雨水流入量を予測する。また、取得する気象情報として、雨量計測値の他に降雨量予測値がある場合は、数時間から十数時間先までの流入量予測も可能となる。また、入力雨量データとして、リアルタイムの観測値だけでなく、再生した履歴データを用いることにより流入量シミュレーションも行うことができる。
【００３５】
以上のように本実施の形態によれば、対象流域に特化したモデル作り込みが不要となり、メンテナンスフリーとなる雨水流入量予測システムを提供することができる。この雨水流入予測予測システムは広範囲に事業展開可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による雨水流入量予測システムの一実施の形態を示す概略構成図。
【図２】流入量予測モデルのパラメータ補正画面の一例を示す図。
【図３】流入量予測モデルのパラメータ補正画面の他の例を示す図。
【図４】レーダ雨量観測メッシュと対象領域の関連を表す図。
【図５】下水道の流入量予測機能による流入量予測作用を示す図。
【符号の説明】
【００３７】
１０  雨水流入量予測システム
１１  サーバ計算機
１２  流入量予測モデル作成機能
１３  流入量予測機能
１５  データベース
１７  端末
１８  入力機能
１９  表示機能
２０  監視制御系
２１  ローカルプラント
【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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