"揚水ポンプ井から水を汲み上げる複数の揚水ポンプの運転計画を立案するポンプ運転計画装置であって、複数の第1区間の揚水量の変化を小さくする目的関数を設定し、前記第1区間の前記揚水ポンプ井への流入量予測値と、前記揚水ポンプ井の初期水位と、前記揚水ポンプ井の断面積と、前記揚水ポンプ井の上限水位および下限水位とを用いて、組合せ最適化により前記目的関数を満たす前記複数の揚水ポンプによる前記第1区間の揚水量を求める第1演算部と、前記第1区間に含まれる複数の第2区間の揚水量の変化を小さくする目的関数を設定し、前記第2区間の前記揚水ポンプ井への流入量予測値と、前記揚水ポンプ井の初期水位と、前記揚水ポンプ井の断面積と、前記揚水ポンプ井の上限水位および下限水位とを用いて、組合せ最適化により前記目的関数を満たす前記複数の揚水ポンプによる前記第2区間の揚水量を求める第2演算部と、を備えたポンプ運転計画装置。前記目的関数は初期関数を含むとともに、ある区間の揚水量と次の区間の揚水量との差を陽に含み、前記第1演算部は前記目的関数を最大化する前記第1区間の揚水量を演算し、前記第2演算部は前記目的関数を最大化する前記第2区間の揚水量を演算する請求項1記載のポンプ運用計画装置。前記第1演算部および前記第2演算部は、前記複数の揚水ポンプの定格揚水量に基づいて、前記揚水量を前記定格揚水量の組み合わせにより取りうる値とする請求項1または請求項2記載のポンプ運転計画装置。前記第2演算部は、複数の前記第2区間が含まれる前記第1区間の揚水量の第1演算部の演算結果を満たす、複数の前記第2区間における揚水量の組合せを予め解の候補とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載のポンプ運転計画装置。前記第2演算部で求められた複数の前記第2区間の揚水量に対して、前記第2区間において前記複数の揚水ポンプが運転あるいは停止とする計画を立てるポンプ運転計画部をさらに備える請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載のポンプ運転計画装置。しかし、ポンプの運転および停止の組合せは、ポンプの台数が多くなるほど、また計画時間が長くなるほど、非常に膨大な数になる。したがって、運転させるポンプの組合せを全て調べることは困難である。ポンプの運転計画を立てる手法としては、遺伝的アルゴリズムGeneticAlgorithmsを用いた手法や動的計画法DynamicProgrammingを用いた手法、分岐限定法BranchandBoundMethodを用いた手法等が提案されている。しかしながら、例えば遺伝的アルゴリズムを用いた手法では、繰り返し演算を行なうことにより収束演算を行うことから、収束するまでにある程度時間が必要となる可能性があり、また得られる解が局所解となる可能性があった。本発明は、ポンプの最適な運用を行う運転計画を立てることが可能なポンプ運転計画装置を提供することを目的とする。実施形態によるポンプ運転計画装置は、揚水ポンプ井から水を汲み上げる複数の揚水ポンプの運転計画を立案するポンプ運転計画装置であって、目的関数を設定し、時刻毎の前記揚水ポンプ井への流入量予測値と、前記揚水ポンプ井の初期水位と、前記揚水ポンプ井の断面積と、前記揚水ポンプ井の上限水位および下限水位とを用いて、組合せ最適化により前記目的関数を満たす前記複数の揚水ポンプによる時刻毎の揚水量を求める揚水量計画演算部を備える。以下、実施形態のポンプ運転計画装置について、図面を参照して説明する。図1は、対象となるプロセスの一例を説明するための図である。ある対象処理区域1において家庭や事業所等から発生した汚水4は、汚水管3を通じて下水処理施設2へ流入し、適切な処理を行われた後、河川等に放流される。なお、雨水管についてはここでは省略している。図2に、下水処理施設2の一構成例を概略的に示す。下水処理施設は、揚水設備2aと、最初沈殿池2bと、生物反応槽2cと、最終沈殿池2dと、揚水設備2aに設置された揚水ポンプ2eと、を備えている。揚水設備2aは、下水処理施設2へ流入する汚水4を水処理設備最初沈殿池2b、生物反応槽2c、および、最終沈殿池2dに入る前に一旦蓄える。その後、揚水設備2aに蓄えられた汚水4は、複数台の揚水ポンプ2eにより水処理設備の最初沈殿池2bに送られる。最初沈殿池2bでは、下水中の有機分を主体とする比重の浮遊物質SS:SuspendedSolidsを沈殿除去した後、下水を生物反応槽2cへと送る。生物反応槽2cでは、最初沈殿池2bを通過した下水と活性汚泥とを混合させ、空気を接触させて、微生物反応により生物学的に処理した後、下水を最終沈殿池2dに送る。最終沈殿池2dでは、生物反応槽2cを通過した下水の汚泥と処理水とを分離し、その処理水を、河川等に放流する。このように、下水処理施設2では生物学的な処理を行うため、できるだけ流入する汚水量を平滑化し、処理負荷をできるだけ安定させることが望ましい。そこで、今後下水処理施設2に流入すると予想される汚水4に対して、水処理設備に流入する量を平滑化させるためにどのように揚水ポンプ2eを運転させるかを計画することが求められる。以下では、揚水設備2aに設置された揚水ポンプ2eの運転計画を立てるポンプ運転計画装置について説明する。本実施形態のポンプ運転計画装置では、揚水ポンプ2eの運転計画を立てるために、最適化手法を利用してつぎのように処理や演算を行う。図3に、本実施形態のポンプ運転計画装置において扱うプロセスモデルの一例を説明する図を示す。なお、ここでは、1日分の計画を行うこととして記述している。揚水ポンプ井には、今後1日0時~23時に汚水量流入量予測値Qinii=0,...,23[m3]の流入が予測されている。本実施形態に係るポンプ運転計画装置は、その汚水量Qini[m3]の流入に対して、水処理設備に送水揚水する汚水量をできるだけ平滑化するための、揚水ポンプの揚水量Qoutii=0,...,23[m3]を計画する。汚水量Qini[m3]の値については、過去の実績等にもとづいて、計画を行う前にあらかじめ与えられるものである。なお、時刻iの汚水量流入量予測値Qiniは時刻iとなってから時刻i1までi≦t<i1に揚水ポンプ井に流入する汚水量の予測値であって、時刻iの揚水量Qoutiは時刻iとなってから時刻i1までの間ti≦t<i1に揚水ポンプ2eにより揚水ポンプ井から汲み上げられる水の量である。揚水ポンプ井の運用上の制約として、揚水ポンプ井の上限水位Hhigh[m]および下限水位Hlow[m]が定められており、ポンプ井水位は汚水の流入変動に対しても、水位Hii=0,...,23[m]がその上下限範囲の中で運用される必要がある。揚水ポンプ井の水位Hi[m]は、初期水位H0[m]と揚水ポンプ井断面積S[m2]と汚水量Qini[m3]と、揚水量Qouti[m3]とから算出することができる。図4は、本実施形態のポンプ運転計画装置の一構成例を概略的に示す図である。本実施形態のポンプ運転計画装置は、揚水量計画演算部11とポンプ運転計画部12とを備えている。揚水量計画演算部11は、図3に示すプロセスモデルの一例に対して、実現したい要求を記述した関数目的関数を定め、この目的関数を最適化手法により解くことで、揚水量計画となる揚水量Qouti[m3]を求める。揚水量計画演算部11は、それぞれ所定期間の最適化を行う第1演算部111と、第2演算部112とを備えている。ポンプ運転計画部12は、揚水量計画演算部11で求められた揚水量計画Qouti[m3]に対して、複数の揚水ポンプ2eの運転あるいは停止状態として表現するポンプ運転計画Pkii=0,...,23、k=1,,nを求める。複数の揚水ポンプ2eの揚水量Qouti[m3]は、揚水ポンプ2eの定格容量吐出量を考慮して、ある有限の離散値Qouti={Q1,...,Qm}[m3]というm段階の値を取ると仮定する。例えば、1時間単位で1日分24時間分ポンプの運転計画を行うとした場合、揚水ポンプの揚水量の組合せはm24通りあり、これらの組合せを全て調べて、最適な運転計画を求めることは、現状では極めて困難である。そこで、揚水量計画演算部11は、二段階の組合せ最適化により揚水量計画Qouti[m3]を求めてポンプ運転計画を行う。揚水量計画演算部11は、期間全体を複数の第1区間に分割して最適化を行う第1演算部111と、第1演算部111で分割された各第1区間をさらに複数の第2区間に分割して最適化を行う第2演算部112とを備え、それぞれ組合せ最適化問題により揚水量計画を求める。第1演算部111と第2演算部112とは、それぞれ所定の期間において、揚水量計画が有限の離散値Qouti={Q1,...,Qm}[m3]を取る場合に、下記目的関数を最大化する。J=fQout0,...,Qout23→最大化...式1ただし、制約条件として、Hlow≦Hi≦Hhighi=1,...,nとする。目的関数の具体的な例として、例えば揚水量をできるだけ平滑化したいという観点から、ある時刻iの揚水量Qoutiと次時刻i1の揚水量Qouti1[m3]との差をできるだけ小さくし、また流入量の平均値を基準とし、その値からの差ができるだけ小さくなるような下記目的関数を定める。J=Σ|Qouti1-Qouti|Σ|Qouti1-Qinave|→最小化...式2ここで、||は絶対値を表す。また、Qinaveはi=0,...,23における流入量予測の平均値であり、Qinave={Qin0Qin1...Qin23}/24となる。式1は目的関数を最大化する式であるのに対して、式2は目的関数を最小化する式となっていることから、ある定数Cを導入して、下記のようにすることもできる。J=C-Σ|Qouti1-Qouti|-Σ|Qouti1-Qinave|→最大化...式3前述したとおり、揚水ポンプの揚水量の組合せはm24個あり、これらの組合せを全て調べて、最適な運転計画を求めることは、現状では極めて困難である。そこで、本実施形態では、まず第1演算部111において、期間全体を1日とした場合に、例えば6時間を一つの第1区間として、4つの第1区間を有する期間全体について以下の組合せ最適化を行う。J=fQout0-5,Qout6-11,Qout12-17,Qout18-23→最大化...式7ただし、制約条件として、Hlow≦Hi≦Hhighi=6,12,18,24とする。ここで、Qout0...Qout5=Qout0-5Qout6...Qout11=Qout6-11Qout12...Qout17=Qout12-17Qout18...Qout23=Qout18-23また、最適化を行う際の汚水の流入量は、下記とする。Qin0...Qin5=Qin0-5Qin6...Qin11=Qin6-11Qin12...Qin17=Qin12-17Qin18...Qin23=Qin18-23であり、Qinave={Qin0-5Qin6-11Qin12-17Qin18-23}/4である。例えば、第1揚水ポンプP1,第2揚水ポンプP2,第3揚水ポンプP3,および第4揚水ポンプP4の定格揚水量をそれぞれ、1,500[m3/h]、1,500[m3/h]、500[m3/h]、500[m3/h]とすると、Qout0-5,Qout6-11,Qout12-17,Qout18-23の取りうる値は、500[m3/h]~24,000[m3/h]において500[m3/h]刻みの48段階となる。これにより、各組合せに対して、目的関数の算出と、制約条件の確認を行い、最適な組合せを求めることで、計画期間全体に対する最適化を実現する。つぎに、第2演算部112は、第1演算部111で最適化された後、各第1区間をさらに1時間の第2区間に分割して6つの第2区間について最適化を行う。第2演算部112は、例えば、0時~6時の第1区間を例にとると、下記の演算を行う。J0-5=fQout0,...,Qout5→最大化...式1 ́ただし、制約条件として、Hlow≦Hi≦Hhighi=1,...,5Qout0...Qout5=Qout0-5例えば、第1揚水ポンプP1,第2揚水ポンプP2,第3揚水ポンプP3,および第4揚水ポンプP4の定格揚水量をそれぞれ、1,500[m3/h]、1,500[m3/h]、500[m3/h]、500[m3/h]とすると、各区間における揚水量Qouti=500、1,000、1,500、2,000、2,500、3,000、3,500、4,000[m3/h]の8段階となる。これにより、各組合せに対して、目的関数の算出と、制約条件の確認を行い、最適な組合せを求めることで、0時~6時の期間に対する最適化を実現する。続いて、第1演算部111は同様に、6時~12時、12時~18時、18時~24時についても、それぞれ最適化を行う。すなわち、第2演算部112では、4つの第1区間それぞれについて6つの揚水量Qout0~Qout5を演算する。以上により、第1演算部111、および第2演算部112における最適化を通して実行することにより、Qout0,...,Qout23のポンプ揚水計画が求まることになる。図5に、揚水量Qout0,...,Qout23の取りうる値が上記8段階である場合に、求められた揚水量計画の一例を示す。なお、第1演算部111では複数の揚水量Qoutを含む各区間について別々の最適化問題を解いているため、各区間の最後の揚水量Qout5,Qout11,Qout17と最初の揚水量Qout6,Qout12,Qout18の間で揚水量が平滑化されず、比較的大きな差が生じる可能性がある。そこで、揚水量平滑化の観点から、制約を逸脱しない範囲で、揚水量の補正を行うことも可能である。つぎに、ポンプ運転計画部12について説明する。求められた揚水量計画Qout0~Qout23に対して、複数の揚水ポンプの運転、停止状態として表現するポンプ運転計画Pi0~Pi23i=1,,nを求める必要がある。基本的に揚水量に応じて、該当するポンプの運転、停止状態を表現すればよいが、例えば、同容量のポンプを起動する場合は、最も停止時間の長いポンプから起動する、同容量のポンプを停止する場合は、最も運転時間の長いポンプから停止する、等のルールを定め、これに応じてポンプ運転計画を求めることになる。図6に、図5にて求められた揚水量計画に対して求められたポンプ運転計画の一例を示す。なお、揚水量計画に対してそのままポンプ運転計画を立てた場合には、ある一区間だけポンプの運転を行ったり、あるいは停止したりすることが発生する場合がある。この場合には、目的関数の値が変わらない場合に限って、これを解消するような補正を行うことも可能である。揚水量計画演算を演算の回数で比較すると、例えば、期間全体を1時間の区間に分割して1回の組合せ最適化により揚水量Qout0,...,Qout23を求める場合には、824回≒4.7×102122桁という膨大な回数の演算が必要となる。これに対し、本実施形態によれば、第1演算部111で484回約531万回、第2演算部112で4×86回約105万回、合わせて約636万回7桁の演算回数で済むことになり、演算負荷が大幅に軽減される。上記のように、本実施形態のポンプ運転計画装置によれば、ポンプの最適な運用を行う運転計画を立てることが可能なポンプ運転計画装置を提供することができる。また、第2演算部112では、例えばQout0...Qout5=Qout0-5を満たさない揚水量の組合せはその時点で解の候補にはなり得ないため、Qout0...Qout5=Qout0-5を満たすものを解の候補として予め求めて、この解の候補に対してのみ、目的関数による評価を行えば、さらに演算負荷は軽減され、効率的に解を求めることが可能となる。なお、本実施形態では、計画期間をある日の0時~24時の1日間とし、区間を6時間として分割するという例で記述したが、計画期間、計画の開始時刻、揚水量の段階等は各機場のより異なるため、各機場の状況に合わせて、計画期間、計画期間の開始時刻、計画期間の区分数、区分した区間の長さ、揚水量の段階を適宜変更しても良い。例えば、計画期間を10時から翌日の10時の1日間、区間は、10~14時の4時間、14時~22時の8時間、22~翌日4時の6時間、翌日4~10時の6時間というように可変にしても良い。また、本実施形態のポンプ運転計画装置に揚水量実績を収集および保存する機能を設けることにより、揚水量計画と揚水量実績との比較が可能となる。このときに、例えば、揚水量実績値と揚水量計画値との間に一定値以上の差が発生した場合、あるいは揚水設備におけるポンプ井水位と揚水計画に基づく水位との間に一定値以上の差が生じた場合には、ポンプ運転計画の再計画を行うことも可能である。この場合も、例えば、その差が発生した時刻から当初の計画期間の終了時刻までを再計画期間として、前述した方法により、再計画を行うことが可能である。本実施形態におけるポンプ運転計画装置は、下水道における揚水ポンプの運転計画を例に記述したが、上水道における送水系の運転計画やそれに類するものに適用することが可能である。また、複数の中継ポンプ場の中継ポンプと下水処理場の揚水設備の揚水ポンプとにおいて、各ポンプ設備との関係を適切に記述し、また目的関数や制約関数を与えることで、これらの複数のポンプの運転計画を同時に計画することも可能である。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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。"