JP2002322727A - 運転支援システム - Google Patents
運転支援システムInfo
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- JP2002322727A JP2002322727A JP2001129012A JP2001129012A JP2002322727A JP 2002322727 A JP2002322727 A JP 2002322727A JP 2001129012 A JP2001129012 A JP 2001129012A JP 2001129012 A JP2001129012 A JP 2001129012A JP 2002322727 A JP2002322727 A JP 2002322727A
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- Sewage (AREA)
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ポンプ場へ流入する雨水・汚水の流入量を高精
度で予測する運転支援システムを得る。 【解決手段】本発明の運転支援システムは、降雨情報を
収集する雨量情報収集部1と、雨水・汚水ポンプ23の送
水量、水位、降雨量を蓄積する計測値蓄積部2と、降雨
時のデータを抽出し、降雨時のデータ列を作成するデー
タ作成処理部3と、ポンプ場への流入量の予測を行う予
測処理部5と、ポンプへの運転指令を出力するポンプ運
転指令処理部7と、降雨量を予測する降雨量予測処理部
とを備え、データ作成処理部で作成したデータをもと
に、直近数時間の積算降雨量をチェックし、降雨量毎に
降雨時のデータ列を作成し、予測処理部へ出力する降雨
データ作成処理部4と、予測処理部の結果をもとに、ポ
ンプ井の上昇水位を予測し、ポンプ運転指令処理部へ出
力する水位予測演算処理部6を備えた構成である。
度で予測する運転支援システムを得る。 【解決手段】本発明の運転支援システムは、降雨情報を
収集する雨量情報収集部1と、雨水・汚水ポンプ23の送
水量、水位、降雨量を蓄積する計測値蓄積部2と、降雨
時のデータを抽出し、降雨時のデータ列を作成するデー
タ作成処理部3と、ポンプ場への流入量の予測を行う予
測処理部5と、ポンプへの運転指令を出力するポンプ運
転指令処理部7と、降雨量を予測する降雨量予測処理部
とを備え、データ作成処理部で作成したデータをもと
に、直近数時間の積算降雨量をチェックし、降雨量毎に
降雨時のデータ列を作成し、予測処理部へ出力する降雨
データ作成処理部4と、予測処理部の結果をもとに、ポ
ンプ井の上昇水位を予測し、ポンプ運転指令処理部へ出
力する水位予測演算処理部6を備えた構成である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポンプ場、下水処
理場への水位、流入量予測を精度良く行う運転支援シス
テムに関する。
理場への水位、流入量予測を精度良く行う運転支援シス
テムに関する。
【０００２】
【従来の技術】浸水防除のためには雨水排水施設の拡
大、既存施設を生かした施設運用が必要である。特に、
既存施設の運用では、降雨量からポンプ井への流入量を
予測し、その値に見合ったポンプ制御を行うことがあげ
られる。このような流入量を予測する装置として、図3
に示すものがある(特開200１32353)。図3は、従来の運
転支援システムを示すブロック図である。図において、
１は地上雨量計１１等で計測した雨量を収集する雨量情
報収集部、２はポンプ送水流量とポンプ井水位と雨量情
報収集部で収集された雨量情報を収集し蓄積する計測値
蓄積部、３はデータ作成処理部、５は予測処理部、７は
ポンプ運転指令処理部、８は降雨量予測処理部、２４は
Ａポンプ場である。Ａポンプ場２４には、ポンプ井の水
位を計測する水位計２１、ポンプ井の下水または雨水を
川や処理場へ送水するためのポンプの送水量を測定する
流量計２２、ポンプ井に貯留した雨水・汚水を貯留量に
応じて川や処理場へ送水する汚水・雨水ポンプ２３が設
置されている。データ作成処理部３は直近データ作成処
理部３１、天候抽出処理部３２、データ加工処理部３２
からなる。また、予測処理部５は流入量予測値データ作
成処理部、５４流入量予測値演算処理部５５および自己
回帰モデル作成処理部５６からなる。つぎに、この運転
支援システムの動作について説明する。 計測値蓄積部２から入力されたデータをデータ作成処
理部３によって、自己回帰モデルに適用するためのデー
タ加工する。まず、直近データ作成処理部３１によっ
て、計測値蓄積部２に蓄積された降雨量と、ポンプ井水
位、ポンプ送水量から計算したポンプ場への流入量の直
近数十分のデータ列を作成し、天候抽出処理部３２へ出
力する。天候抽出処理部３２によって、計測値蓄積部２
に蓄積された降雨量から直近数十分間、降雨量が観測さ
れたかどうかをチェックし、その結果をデータ加工処理
部３３へ出力する。データ加工処理部３３によって、天
候抽出処理部３２のデータをもとに、予測処理部５に入
力するデータ列を作成する。天候抽出処理部３２におい
て抽出された結果が晴天日の時はデータ列の加工を行わ
ない。雨天日の時は、直近に計測された降雨量、流入量
のみをデータ列に追加する。このようにしてデータの加
工を行い、降雨量、流入量の関係を明確にモデル化でき
るようにした。しかし、雨天期間が終了しても、しばら
く雨の影響を受けるため雨天期間終了後、数十分間はデ
ータの追加を行う。 予測処理部５によって、データ作成処理部３で作成さ
れたデータ列を入力し、流入量の予測値を演算する。自
己回帰モデル作成処理部５６は、データ加工処理部３３
で作成したデータを入力して自己回帰モデルを作成す
る。いま、時刻nにおけるプロセスの状態をk次元の全変
数ベクトルX(n)、時刻n よりm時点前の全変数ベクトル
をX(n-m)、白色ノイズベクトルをU(n)、自己回帰モデル
の回帰係数をA(m)、自己回帰モデルの最適次数をMで表
すと、その自己回帰表現は、(1)式で表される。 ・・・・(1) 従って自己回帰モデルの作成とは、自己回帰係数、白色
ノイズベクトルの分散および自己回帰モデルの最適次数
の決定に帰結される。自己回帰係数A(m)は、要素をAij
(m)とし、次の連立方程式をi=1,2,3,・・・・,kについて解
くことにより求められる。但し、Xi、Xjの相互分散をRi
j(l)、自己回帰係数の要素をAij(m)とする(2)式と ・・・・(2) という連立一次方程式をi=1,2,...,kについて解けばAij
(m)が求められる。白色ノイズベクトルU(n)の要素をεi
(n)とすると、その残差分散値σi2は(３)のようにな
る。 ・・・・(３) なお、モデルの最適次数Ｍは予測誤差を表す(４)式のMF
PE(M)を最小にする値である。
大、既存施設を生かした施設運用が必要である。特に、
既存施設の運用では、降雨量からポンプ井への流入量を
予測し、その値に見合ったポンプ制御を行うことがあげ
られる。このような流入量を予測する装置として、図3
に示すものがある(特開200１32353)。図3は、従来の運
転支援システムを示すブロック図である。図において、
１は地上雨量計１１等で計測した雨量を収集する雨量情
報収集部、２はポンプ送水流量とポンプ井水位と雨量情
報収集部で収集された雨量情報を収集し蓄積する計測値
蓄積部、３はデータ作成処理部、５は予測処理部、７は
ポンプ運転指令処理部、８は降雨量予測処理部、２４は
Ａポンプ場である。Ａポンプ場２４には、ポンプ井の水
位を計測する水位計２１、ポンプ井の下水または雨水を
川や処理場へ送水するためのポンプの送水量を測定する
流量計２２、ポンプ井に貯留した雨水・汚水を貯留量に
応じて川や処理場へ送水する汚水・雨水ポンプ２３が設
置されている。データ作成処理部３は直近データ作成処
理部３１、天候抽出処理部３２、データ加工処理部３２
からなる。また、予測処理部５は流入量予測値データ作
成処理部、５４流入量予測値演算処理部５５および自己
回帰モデル作成処理部５６からなる。つぎに、この運転
支援システムの動作について説明する。 計測値蓄積部２から入力されたデータをデータ作成処
理部３によって、自己回帰モデルに適用するためのデー
タ加工する。まず、直近データ作成処理部３１によっ
て、計測値蓄積部２に蓄積された降雨量と、ポンプ井水
位、ポンプ送水量から計算したポンプ場への流入量の直
近数十分のデータ列を作成し、天候抽出処理部３２へ出
力する。天候抽出処理部３２によって、計測値蓄積部２
に蓄積された降雨量から直近数十分間、降雨量が観測さ
れたかどうかをチェックし、その結果をデータ加工処理
部３３へ出力する。データ加工処理部３３によって、天
候抽出処理部３２のデータをもとに、予測処理部５に入
力するデータ列を作成する。天候抽出処理部３２におい
て抽出された結果が晴天日の時はデータ列の加工を行わ
ない。雨天日の時は、直近に計測された降雨量、流入量
のみをデータ列に追加する。このようにしてデータの加
工を行い、降雨量、流入量の関係を明確にモデル化でき
るようにした。しかし、雨天期間が終了しても、しばら
く雨の影響を受けるため雨天期間終了後、数十分間はデ
ータの追加を行う。 予測処理部５によって、データ作成処理部３で作成さ
れたデータ列を入力し、流入量の予測値を演算する。自
己回帰モデル作成処理部５６は、データ加工処理部３３
で作成したデータを入力して自己回帰モデルを作成す
る。いま、時刻nにおけるプロセスの状態をk次元の全変
数ベクトルX(n)、時刻n よりm時点前の全変数ベクトル
をX(n-m)、白色ノイズベクトルをU(n)、自己回帰モデル
の回帰係数をA(m)、自己回帰モデルの最適次数をMで表
すと、その自己回帰表現は、(1)式で表される。 ・・・・(1) 従って自己回帰モデルの作成とは、自己回帰係数、白色
ノイズベクトルの分散および自己回帰モデルの最適次数
の決定に帰結される。自己回帰係数A(m)は、要素をAij
(m)とし、次の連立方程式をi=1,2,3,・・・・,kについて解
くことにより求められる。但し、Xi、Xjの相互分散をRi
j(l)、自己回帰係数の要素をAij(m)とする(2)式と ・・・・(2) という連立一次方程式をi=1,2,...,kについて解けばAij
(m)が求められる。白色ノイズベクトルU(n)の要素をεi
(n)とすると、その残差分散値σi2は(３)のようにな
る。 ・・・・(３) なお、モデルの最適次数Ｍは予測誤差を表す(４)式のMF
PE(M)を最小にする値である。
【０００３】
【数１】
【０００４】但し、Nはデータ数、‖dM‖はU(n)の分散
共分散行列推定値、MFPEはMultipleFinal Prediction E
rrorの略である。このようにして自己回帰係数、白色ノ
イズの分散および最適モデル次数が求められ、自己回帰
モデルが作成される。従って、流入量の予測を行うため
に必要な、流入量と降雨量との関係式を自己回帰モデル
から求めることができる。自己回帰 モデルの更新は、
直近のデータを使用することを目的に１日１回行う。流
入量予測値データ作成処理部５４によって、自己回帰モ
デル作成処理部５６で作成した自己回帰モデルに入力す
るためのデータ列を作成する。流入量予測値演算処理部
５５によって、自己回帰モデル作成処理部５６で作成し
た自己回帰モデルと流入量予測値データ作成処理部５４
で作成したデータ列から統計的に類推可能な流入量の数
十分先の予測値を演算する。自己回帰モデルを用いた時
の数十分先の予測は(５)式のように表される。 ・・・(５) 但し、 Ｑ(i)p：時刻iにおける流入量の予測値 Ｑ(i) ：時刻iにおける流入量の計測値 Rain(i) ：時刻iにおけるの降雨量 A11(m) ：流入量の予測値に対する残差部分の自己回帰
係数 A12(m) ：流入量の予測値に対する降雨量の自己回帰係
数 しかし、１点先以上の予測が必要なため、１点先以上の
予測には、流入量は予測値を使用し、降雨量は前回の降
雨量を使用する。また、数時間先まで予測した降雨量デ
ータがあれば、流入量の予測にそれを利用し、数時間先
の流入量も予測することができる。このようにして得ら
れた流入量の予測値Ｑ(0)p,Ｑ(1)p・・・をポンプ運転指令
装置７に出力する。 ポンプ運転指令装置７によって、流入量予測値演算処
理部５４で演算された流入量から最適なポンプ運転指令
を雨水・汚水ポンプ２３に出力する。 降雨量予測処理部８によって、気象庁、気象レーダな
どのデータを基に計算された数時間先までの降雨量を数
十分間隔で予測し、蓄積する。
共分散行列推定値、MFPEはMultipleFinal Prediction E
rrorの略である。このようにして自己回帰係数、白色ノ
イズの分散および最適モデル次数が求められ、自己回帰
モデルが作成される。従って、流入量の予測を行うため
に必要な、流入量と降雨量との関係式を自己回帰モデル
から求めることができる。自己回帰 モデルの更新は、
直近のデータを使用することを目的に１日１回行う。流
入量予測値データ作成処理部５４によって、自己回帰モ
デル作成処理部５６で作成した自己回帰モデルに入力す
るためのデータ列を作成する。流入量予測値演算処理部
５５によって、自己回帰モデル作成処理部５６で作成し
た自己回帰モデルと流入量予測値データ作成処理部５４
で作成したデータ列から統計的に類推可能な流入量の数
十分先の予測値を演算する。自己回帰モデルを用いた時
の数十分先の予測は(５)式のように表される。 ・・・(５) 但し、 Ｑ(i)p：時刻iにおける流入量の予測値 Ｑ(i) ：時刻iにおける流入量の計測値 Rain(i) ：時刻iにおけるの降雨量 A11(m) ：流入量の予測値に対する残差部分の自己回帰
係数 A12(m) ：流入量の予測値に対する降雨量の自己回帰係
数 しかし、１点先以上の予測が必要なため、１点先以上の
予測には、流入量は予測値を使用し、降雨量は前回の降
雨量を使用する。また、数時間先まで予測した降雨量デ
ータがあれば、流入量の予測にそれを利用し、数時間先
の流入量も予測することができる。このようにして得ら
れた流入量の予測値Ｑ(0)p,Ｑ(1)p・・・をポンプ運転指令
装置７に出力する。 ポンプ運転指令装置７によって、流入量予測値演算処
理部５４で演算された流入量から最適なポンプ運転指令
を雨水・汚水ポンプ２３に出力する。 降雨量予測処理部８によって、気象庁、気象レーダな
どのデータを基に計算された数時間先までの降雨量を数
十分間隔で予測し、蓄積する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の流入
量予測装置は、ポンプ場のポンプ自動運転可能な予測誤
差であるが、降雨時のポンプ井水位、送水量、降雨量な
どのデータを抽出し、そのデータから降雨量の多少にか
かわらずに同じ自己回帰モデルを作成していた。したが
って、雨が少ない時のデータでモデルを作成し、雨が多
い時の流入量を予測するとモデル作成データと予測デー
タに大きな差異を生じ予測の精度が悪いという問題があ
った。そこで、本発明は、モデルを小降雨時と多降雨時
で別に作成し、適用する自己回帰モデルを使い分け、か
つ、ポンプ井の水位予測を行うことにより、ポンプ場へ
流入する雨水・汚水の流入量を高精度で予測する運転支
援システムを提供することを目的とする。
量予測装置は、ポンプ場のポンプ自動運転可能な予測誤
差であるが、降雨時のポンプ井水位、送水量、降雨量な
どのデータを抽出し、そのデータから降雨量の多少にか
かわらずに同じ自己回帰モデルを作成していた。したが
って、雨が少ない時のデータでモデルを作成し、雨が多
い時の流入量を予測するとモデル作成データと予測デー
タに大きな差異を生じ予測の精度が悪いという問題があ
った。そこで、本発明は、モデルを小降雨時と多降雨時
で別に作成し、適用する自己回帰モデルを使い分け、か
つ、ポンプ井の水位予測を行うことにより、ポンプ場へ
流入する雨水・汚水の流入量を高精度で予測する運転支
援システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の運転支援
システムは、降雨情報を収集する雨量情報収集部と雨水
・汚水ポンプの送水量、水位、降雨量を蓄積する計測値
蓄積部と、降雨時のデータを抽出し降雨時のデータ列を
作成するデータ作成処理部と、ポンプ場への流入量の予
測を行う予測処理部とポンプへの運転指令を出力するポ
ンプ運転指令処理部と、降雨量を予測する降雨量予測処
理部とを備えた運転支援システムにおいて、前記データ
作成処理部で作成したデータをもとに、直近数時間の積
算降雨量をチェックし、降雨量毎に降雨時のデータ列を
作成し、前記予測処理部へ出力する降雨データ作成処理
部と、前記予測処理部の結果をもとに、ポンプ井の上昇
水位を予測し、前記ポンプ運転指令処理部へ出力する水
位予測演算処理部を備えた構成のものである。請求項１
記載の運転支援システムによれば、オンラインデータか
ら積算降雨量によってデータ列を作成し、それをもとに
流入量を予測することにより、流入量の予測精度の向上
が可能となる。請求項２記載の運転支援システムは、前
記データ作成処理部のデータをもとに、直近数時間の積
算降雨量をチェックする降雨量判定処理部と、小降雨時
に、前記降雨量判定処理部の結果をもとに、小降雨時の
データ列を作成し、前記予測処理部へ出力する小降雨時
データ作成処理部と、多降雨時に、前記降雨量判定処理
部の結果をもとに、多降雨時のデータ列を作成し、前記
予測処理部へ出力する多降雨時データ作成処理部とを備
えた構成の降雨データ作成処理部からなるものである。
請求項２記載の運転支援システムによれば、積算降雨量
によって自己回帰モデルへ入力するデータ列を作成し、
それをもとに流入量を予測することにより、流入量の予
測精度の向上が可能となる。請求項３記載の運転支援シ
ステムは、流入量を予測するためのデータ列を作成する
流入量予測値データ作成処理部と、流入量を予測する流
入量予測値演算処理部を備えた前記予測処理部におい
て、前記降雨データ作成処理部のデータをもとに、小降
雨時のデータ列から小降雨時の自己回帰モデルを作成す
る小降雨時自己回帰モデル作成処理部と、前記降雨デー
タ作成処理部のデータをもとに、多降雨時のデータ列か
ら多降雨時の自己回帰モデルを作成する多降雨時自己回
帰モデル作成処理部と、前記計測値蓄積部に蓄積された
データと前記小降雨時自己回帰モデル作成処理部のデー
タと前記多降雨時自己回帰モデル作成処理部のデータか
ら、流入量の予測に使用する自己回帰モデルを選択する
ための基準である積算降雨量を判定する予測時降雨量判
定処理部とを備えた構成のものである。請求項３記載の
運転支援システムによれば、前記降雨データ作成処理部
で作成したデータ列をもとに、積算降雨量によって自己
回帰モデルを使い分けることにより、精度の高い流入量
予測が可能となる。請求項４記載の運転支援システム
は、気象庁の降雨量予測データを入力し、長期の予測を
行えるようにした構成のものである。請求項４記載の運
転支援システムによれば、数時間先の降雨予測データが
得られるため、長期の流入量予測において精度が向上す
る。請求項５記載の運転支援システムの雨量情報収集部
は、地上雨量計、レーダ雨量計、気象庁雨量計のいずれ
か１つを備えた構成のものである。請求項５記載の運転
支援システムによれば、より詳細な降雨データが得られ
るため流入量の予測精度が向上する。請求項６記載の運
転支援システムのサーバ処理部は、複数のポンプ場など
で計測されたデータを収集・蓄積し、前記計測値蓄積部
へ出力する構成のものである。請求項６記載の運転支援
システムによれば、他のポンプ場からのデータが得られ
るため、他のポンプ場からのデータを考慮に入れた的確
なデータ補正ができ、流入量の予測精度の向上が可能と
なる。上記手段により、本発明の運転支援システムで
は、小降雨時と多降雨時のそれぞれのデータ列を作成
し、それぞれ自己回帰モデルを作成することにより、降
雨の影響を表すことが可能なため流入量の予測精度が向
上することができる。
システムは、降雨情報を収集する雨量情報収集部と雨水
・汚水ポンプの送水量、水位、降雨量を蓄積する計測値
蓄積部と、降雨時のデータを抽出し降雨時のデータ列を
作成するデータ作成処理部と、ポンプ場への流入量の予
測を行う予測処理部とポンプへの運転指令を出力するポ
ンプ運転指令処理部と、降雨量を予測する降雨量予測処
理部とを備えた運転支援システムにおいて、前記データ
作成処理部で作成したデータをもとに、直近数時間の積
算降雨量をチェックし、降雨量毎に降雨時のデータ列を
作成し、前記予測処理部へ出力する降雨データ作成処理
部と、前記予測処理部の結果をもとに、ポンプ井の上昇
水位を予測し、前記ポンプ運転指令処理部へ出力する水
位予測演算処理部を備えた構成のものである。請求項１
記載の運転支援システムによれば、オンラインデータか
ら積算降雨量によってデータ列を作成し、それをもとに
流入量を予測することにより、流入量の予測精度の向上
が可能となる。請求項２記載の運転支援システムは、前
記データ作成処理部のデータをもとに、直近数時間の積
算降雨量をチェックする降雨量判定処理部と、小降雨時
に、前記降雨量判定処理部の結果をもとに、小降雨時の
データ列を作成し、前記予測処理部へ出力する小降雨時
データ作成処理部と、多降雨時に、前記降雨量判定処理
部の結果をもとに、多降雨時のデータ列を作成し、前記
予測処理部へ出力する多降雨時データ作成処理部とを備
えた構成の降雨データ作成処理部からなるものである。
請求項２記載の運転支援システムによれば、積算降雨量
によって自己回帰モデルへ入力するデータ列を作成し、
それをもとに流入量を予測することにより、流入量の予
測精度の向上が可能となる。請求項３記載の運転支援シ
ステムは、流入量を予測するためのデータ列を作成する
流入量予測値データ作成処理部と、流入量を予測する流
入量予測値演算処理部を備えた前記予測処理部におい
て、前記降雨データ作成処理部のデータをもとに、小降
雨時のデータ列から小降雨時の自己回帰モデルを作成す
る小降雨時自己回帰モデル作成処理部と、前記降雨デー
タ作成処理部のデータをもとに、多降雨時のデータ列か
ら多降雨時の自己回帰モデルを作成する多降雨時自己回
帰モデル作成処理部と、前記計測値蓄積部に蓄積された
データと前記小降雨時自己回帰モデル作成処理部のデー
タと前記多降雨時自己回帰モデル作成処理部のデータか
ら、流入量の予測に使用する自己回帰モデルを選択する
ための基準である積算降雨量を判定する予測時降雨量判
定処理部とを備えた構成のものである。請求項３記載の
運転支援システムによれば、前記降雨データ作成処理部
で作成したデータ列をもとに、積算降雨量によって自己
回帰モデルを使い分けることにより、精度の高い流入量
予測が可能となる。請求項４記載の運転支援システム
は、気象庁の降雨量予測データを入力し、長期の予測を
行えるようにした構成のものである。請求項４記載の運
転支援システムによれば、数時間先の降雨予測データが
得られるため、長期の流入量予測において精度が向上す
る。請求項５記載の運転支援システムの雨量情報収集部
は、地上雨量計、レーダ雨量計、気象庁雨量計のいずれ
か１つを備えた構成のものである。請求項５記載の運転
支援システムによれば、より詳細な降雨データが得られ
るため流入量の予測精度が向上する。請求項６記載の運
転支援システムのサーバ処理部は、複数のポンプ場など
で計測されたデータを収集・蓄積し、前記計測値蓄積部
へ出力する構成のものである。請求項６記載の運転支援
システムによれば、他のポンプ場からのデータが得られ
るため、他のポンプ場からのデータを考慮に入れた的確
なデータ補正ができ、流入量の予測精度の向上が可能と
なる。上記手段により、本発明の運転支援システムで
は、小降雨時と多降雨時のそれぞれのデータ列を作成
し、それぞれ自己回帰モデルを作成することにより、降
雨の影響を表すことが可能なため流入量の予測精度が向
上することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
１を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の流入量
予測装置を示すブロック図である。図において、４は、
計測値蓄積部から入力されたデータを自己回帰モデルに
適用させるためのデータ作成を行う降雨データ作成処理
部、６は流入量予測値演算処理部５５で演算された流入
量を入力し、数十分先の水位予測を行う水位予測値演算
処理部、９は気象庁が配信している数時間先までの降雨
量を予測する気象庁降雨量予測データ、１０はサーバ処
理部である。なお、雨量情報収集部１は、地上雨量計１
１の他にレーダ雨量計１２、気象庁雨量計１３を備えて
おり、これらから得られたデータを収集する。降雨デー
タ作成処理部４は、降雨量判定処理部４１、小降雨量時
のデータ作成処理部４２および多降雨量時のデータ作成
処理部４３からなる。予測処理部５は従来の流入量予測
値データ作成処理部５４、流入量予測値演算処理部５５
に加え、小降雨時自己回帰モデル作成処理部５１と多降
雨時自己回帰デル作成処理部５２と予測時降雨量判定処
理部５３とを備えている。２５、２６は他の複数のポン
プ場であり、流入した下水を下水処理場や川へ送水す
る。つぎに、本発明の運転支援システムの動作について
説明する。 従来と同じくデータ作成処理部３により、自己回帰
モデルに適用するためのデータを加工する。 データ加工処理部３３からのデータを降雨量データ作
成処理部４によりさらに加工する。数十分の降雨期間の
積算降雨量を、降雨量判定処理部４１により判定する。
直近数十分の積算降雨量が判定基準値を超えていれば多
降雨量とし、判定基準値を超えていなければ、小降雨量
と判定する。降雨期間において数十分間の積算降雨量が
基準値以下の場合、小降雨量時データ作成処理部４２に
より、そのデータについて計測値蓄積部２に蓄積された
降雨量、流入量からデータ列を作成または追加する。降
雨期間において数十分間の積算降雨量が基準値以上の場
合、多降雨量時のデータ作成処理部４３により、そのデ
ータについて計測値蓄積部２に蓄積された降雨量、流入
量からデータ列を作成または追加する。 降雨データ作成処理部４で作成されたデータをもと
に、予測処理部５により、小降雨時と多降雨時のそれぞ
れにおいて自己回帰モデルを作成し、直近のデータとモ
デルからポンプ場への流入量を予測する。小降雨量時の
場合、小降雨時データ作成処理部４２で作成したデータ
を小降雨時自己回帰モデル作成処理部５１に入力して自
己回帰モデルを作成し、予測時降雨量判定処理部５３へ
出力する。自己回帰モデルの詳細については従来技術で
述べているので省略する。自己回帰モデルの更新は、直
近のデータを使用することを目的に１日１回行う。多降
雨時の場合、多降雨時データ作成処理部４３で作成した
データを多降雨時自己回帰デル作成処理部５２に入力し
て自己回帰モデルを作成し、予測時降雨量判定処理部５
３へ出力する 予測時降雨量判定処理部５３は、計測値蓄積部２で蓄積
された降雨量から直近数十分の積算降雨量をチェックす
る。積算降雨量が基準値以下であれば小降雨量時モデル
作成処理部５１で作成したモデルを選択し、基準値以上
であれば多降雨量時モデル作成処理部５２で作成したモ
デルを選択し、流入量予測値演算処理部５５へ出力す
る。流入量予測値データ作成処理部５４は、計測値蓄積
部２に蓄積されたデータを使用し、予測時降雨量判定処
理部５３で選択された自己回帰モデルに入力するための
データ列を作成する。データ列は、直近数時間の流入量
と降雨量である。流入量予測値演算処理部５５は、予測
時降雨量判定処理部５３で選択した自己回帰モデルと流
入量予測値データ作成処理部５４で作成したデータ列と
降雨量予測値(後述する)から統計的に類推可能な流入量
の数十分先の予測値を演算する。自己回帰モデルを用い
た時の数十分先の予測は、従来と同じく（５）式で表さ
れる。 流入量予測値演算処理部５５で演算された流入量を、
水位予測値演算処理部６に入力し、数十分先の水位予測
を行う。水位予測は（６）式で計算することができる。
１を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の流入量
予測装置を示すブロック図である。図において、４は、
計測値蓄積部から入力されたデータを自己回帰モデルに
適用させるためのデータ作成を行う降雨データ作成処理
部、６は流入量予測値演算処理部５５で演算された流入
量を入力し、数十分先の水位予測を行う水位予測値演算
処理部、９は気象庁が配信している数時間先までの降雨
量を予測する気象庁降雨量予測データ、１０はサーバ処
理部である。なお、雨量情報収集部１は、地上雨量計１
１の他にレーダ雨量計１２、気象庁雨量計１３を備えて
おり、これらから得られたデータを収集する。降雨デー
タ作成処理部４は、降雨量判定処理部４１、小降雨量時
のデータ作成処理部４２および多降雨量時のデータ作成
処理部４３からなる。予測処理部５は従来の流入量予測
値データ作成処理部５４、流入量予測値演算処理部５５
に加え、小降雨時自己回帰モデル作成処理部５１と多降
雨時自己回帰デル作成処理部５２と予測時降雨量判定処
理部５３とを備えている。２５、２６は他の複数のポン
プ場であり、流入した下水を下水処理場や川へ送水す
る。つぎに、本発明の運転支援システムの動作について
説明する。 従来と同じくデータ作成処理部３により、自己回帰
モデルに適用するためのデータを加工する。 データ加工処理部３３からのデータを降雨量データ作
成処理部４によりさらに加工する。数十分の降雨期間の
積算降雨量を、降雨量判定処理部４１により判定する。
直近数十分の積算降雨量が判定基準値を超えていれば多
降雨量とし、判定基準値を超えていなければ、小降雨量
と判定する。降雨期間において数十分間の積算降雨量が
基準値以下の場合、小降雨量時データ作成処理部４２に
より、そのデータについて計測値蓄積部２に蓄積された
降雨量、流入量からデータ列を作成または追加する。降
雨期間において数十分間の積算降雨量が基準値以上の場
合、多降雨量時のデータ作成処理部４３により、そのデ
ータについて計測値蓄積部２に蓄積された降雨量、流入
量からデータ列を作成または追加する。 降雨データ作成処理部４で作成されたデータをもと
に、予測処理部５により、小降雨時と多降雨時のそれぞ
れにおいて自己回帰モデルを作成し、直近のデータとモ
デルからポンプ場への流入量を予測する。小降雨量時の
場合、小降雨時データ作成処理部４２で作成したデータ
を小降雨時自己回帰モデル作成処理部５１に入力して自
己回帰モデルを作成し、予測時降雨量判定処理部５３へ
出力する。自己回帰モデルの詳細については従来技術で
述べているので省略する。自己回帰モデルの更新は、直
近のデータを使用することを目的に１日１回行う。多降
雨時の場合、多降雨時データ作成処理部４３で作成した
データを多降雨時自己回帰デル作成処理部５２に入力し
て自己回帰モデルを作成し、予測時降雨量判定処理部５
３へ出力する 予測時降雨量判定処理部５３は、計測値蓄積部２で蓄積
された降雨量から直近数十分の積算降雨量をチェックす
る。積算降雨量が基準値以下であれば小降雨量時モデル
作成処理部５１で作成したモデルを選択し、基準値以上
であれば多降雨量時モデル作成処理部５２で作成したモ
デルを選択し、流入量予測値演算処理部５５へ出力す
る。流入量予測値データ作成処理部５４は、計測値蓄積
部２に蓄積されたデータを使用し、予測時降雨量判定処
理部５３で選択された自己回帰モデルに入力するための
データ列を作成する。データ列は、直近数時間の流入量
と降雨量である。流入量予測値演算処理部５５は、予測
時降雨量判定処理部５３で選択した自己回帰モデルと流
入量予測値データ作成処理部５４で作成したデータ列と
降雨量予測値(後述する)から統計的に類推可能な流入量
の数十分先の予測値を演算する。自己回帰モデルを用い
た時の数十分先の予測は、従来と同じく（５）式で表さ
れる。 流入量予測値演算処理部５５で演算された流入量を、
水位予測値演算処理部６に入力し、数十分先の水位予測
を行う。水位予測は（６）式で計算することができる。
【０００８】
【数２】
【０００９】但し、 H(i)：時刻iにおける水位予測値 Ｑ(i)p：時刻iにおける流入量の予測値 A ：時刻iにおける流入量の計測値 このようにして得られた水位の予測値Ｈ(0)p、Ｈ(1)p・・
・をポンプ運転指令処理部７に出力する。 従来と同じく、ポンプ運転指令処理部７により、水位
予測演算処理部６で予測された水位から最適なポンプ運
転計画を計算機またはオペレータが行い、その指令を２
３の雨水・汚水ポンプに出力する。 以上説明した、本発明による流入量予測方法を適用し
て、実データを用いてシミュレーションを行った。図2
はその結果を示すグラフである。実測値(実線)とシミュ
レーションによる予測値(点線)を示している。シミュレ
ーションの実施に際しては、直近数日のデータを使用し
ただけであるが、図に示すように流入量の実測値と予測
値がよく一致している。
・をポンプ運転指令処理部７に出力する。 従来と同じく、ポンプ運転指令処理部７により、水位
予測演算処理部６で予測された水位から最適なポンプ運
転計画を計算機またはオペレータが行い、その指令を２
３の雨水・汚水ポンプに出力する。 以上説明した、本発明による流入量予測方法を適用し
て、実データを用いてシミュレーションを行った。図2
はその結果を示すグラフである。実測値(実線)とシミュ
レーションによる予測値(点線)を示している。シミュレ
ーションの実施に際しては、直近数日のデータを使用し
ただけであるが、図に示すように流入量の実測値と予測
値がよく一致している。
【００１０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、つ
ぎの効果かある。 (1)オンラインデータから積算降雨量によってデータ列
を作成し、それをもとに流入量を予測するので、流入量
の予測精度の向上が可能となる。 (2)積算降雨量によって自己回帰モデルへ入力するデー
タ列を作成し、それをもとに流入量を予測することにし
たので、流入量の予測精度の向上が可能となる。 (3)降雨データ作成処理部で作成したデータ列をもと
に、積算降雨量によって自己回帰モデルを使い分けるこ
とにしたので、精度の高い流入量予測が可能となる。 (4)数時間先の降雨予測データを得るようにしたので、
長期の流入量予測において精度が向上する。 (5)詳細な降雨データを得るようにしたので、流入量の
予測精度が向上する。 (6)他のポンプ場からのデータを得るようにしたので、
他のポンプ場からのデータを考慮に入れた的確なデータ
補正ができ、流入量の予測精度の向上が可能となる。
ぎの効果かある。 (1)オンラインデータから積算降雨量によってデータ列
を作成し、それをもとに流入量を予測するので、流入量
の予測精度の向上が可能となる。 (2)積算降雨量によって自己回帰モデルへ入力するデー
タ列を作成し、それをもとに流入量を予測することにし
たので、流入量の予測精度の向上が可能となる。 (3)降雨データ作成処理部で作成したデータ列をもと
に、積算降雨量によって自己回帰モデルを使い分けるこ
とにしたので、精度の高い流入量予測が可能となる。 (4)数時間先の降雨予測データを得るようにしたので、
長期の流入量予測において精度が向上する。 (5)詳細な降雨データを得るようにしたので、流入量の
予測精度が向上する。 (6)他のポンプ場からのデータを得るようにしたので、
他のポンプ場からのデータを考慮に入れた的確なデータ
補正ができ、流入量の予測精度の向上が可能となる。
【図１】図１は本発明の運転支援システムの構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】本発明の運転支援システムの流入量の予測値と
実測値とを示すグラフである。
実測値とを示すグラフである。
【図３】従来の運転支援システムの構成を示すブロック
図である。
図である。
１ 雨量情報収集部 １１ 地上雨量計 １２ レーダ雨量計 １３ 気象庁雨量計 ２ 計測値蓄積部 ３ データ作成処理部 ３１ 直近データ作成処理部 ３２ 天候抽出処理部 ３２ データ加工処理部 ４ 降雨データ作成処理部 ４１ 降雨量判定処理部 ４２ 小降雨時データ作成処理部 ４２ 多降雨時データ作成処理部 ５ 予測処理部 ５１ 小降雨時自己回帰モデル作成処理部 ５２ 多降雨時自己回帰モデル作成処理部 ５３ 予測時降雨量判定処理部 ５４ 流入量予測値データ作成処理部 ５５ 流入量予測値演算処理部 ５６ 自己回帰モデル作成処理部 ６ 水位予測演算処理部 ７ ポンプ運転指令処理部 ８ 降雨量予想処理部 ９ 気象庁の降雨量予測データ １０ サーバ処理部 ２１ 水位計 ２２ 流量計 ２３ 汚水・雨水ポンプ ２４ Ａポンプ場 ２５ Ｂポンプ場 ２６ Ｃポンプ場
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D063 AA09 3H020 AA05 BA08 CA00 CA04 CA07 DA01 DA22 EA03 EA04 EA12 3H045 AA06 AA09 AA16 AA23 BA25 CA00 CA06 CA16 DA01 DA32 DA47 EA04 EA38 5H223 AA20 BB01 CC01 EE06 FF02 FF05
Claims (6)
- 【請求項１】 降雨情報を収集する雨量情報収集部と、
雨水・汚水ポンプの送水量、水位、降雨量を蓄積する計
測値蓄積部と、降雨時のデータを抽出し、降雨時のデー
タ列を作成するデータ作成処理部と、ポンプ場への流入
量の予測を行う予測処理部と、ポンプへの運転指令を出
力するポンプ運転指令処理部と、降雨量を予測する降雨
量予測処理部とを備えた運転支援システムにおいて、 前記データ作成処理部で作成したデータを基に、直近数
時間の積算降雨量をチェックし、降雨量毎に降雨時のデ
ータ列を作成し、前記予測処理部へ出力する降雨データ
作成処理部と、前記予測処理部の結果をもとに、ポンプ
井の上昇水位を予測し、前記ポンプ運転指令処理部へ出
力する水位予測演算処理部を備えたことを特徴とする運
転支援システム。 - 【請求項２】 前記降雨データ作成処理部は、前記デー
タ作成処理部のデータをもとに、直近数時間の積算降雨
量をチェックする降雨量判定処理部と、小降雨の時、前
記降雨量判定処理部の結果をもとに、小降雨時のデータ
列を作成し、前記予測処理部へ出力する小降雨時データ
作成処理部と、多降雨の時、前記降雨量判定処理部の結
果をもとに、多降雨時のデータ列を作成し、前記予測処
理部へ出力する多降雨時データ作成処理部とを備えたこ
とを特徴とする請求項１記載の運転支援システム。 - 【請求項３】 前記予測処理部は、流入量を予測するた
めのデータ列を作成する流入量予測値データ作成処理部
と、前記流入量予測値データ作成処理部からのデータを
基に流入量を予測する流入量予測値演算処理部とを備
え、前記降雨データ作成処理部のデータをもとに、小降
雨時のデータ列から小降雨時の自己回帰モデルを作成す
る小降雨時自己回帰モデル作成処理部と、前記降雨デー
タ作成処理部のデータをもとに、多降雨時のデータ列か
ら多降雨時の自己回帰モデルを作成する多降雨時自己回
帰モデル作成処理部と、前記計測値蓄積部に蓄積された
データと前記小降雨時自己回帰モデル作成処理部のデー
タと前記多降雨時自己回帰モデル作成処理部のデータか
ら、流入量の予測に使用する自己回帰モデルを選択する
ための基準である積算降雨量を判定する予測時降雨量判
定処理部とを備えたことを特徴とする請求項１または２
記載の運転支援システム。 - 【請求項４】 前記予測処理部は、気象庁の降雨量予測
データを入力し、長期の予測を行えるようにしたことを
特徴とする請求項１〜３記載の運転支援システム。 - 【請求項５】 前記雨量情報収集部は、地上雨量計、レ
ーダ雨量計、気象庁雨量計の少なくとも１つを備えたこ
とを特徴とする請求項１〜４記載の運転支援システム。 - 【請求項６】 前記計測値蓄積部の前段に、複数のポン
プ場などで計測されたデータを収集・蓄積するサーバ処
理部を設けたことを特徴とする請求項１〜５記載の運転
支援システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001129012A JP2002322727A (ja) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | 運転支援システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001129012A JP2002322727A (ja) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | 運転支援システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002322727A true JP2002322727A (ja) | 2002-11-08 |
Family
ID=18977606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001129012A Pending JP2002322727A (ja) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | 運転支援システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002322727A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006274786A (ja) * | 2005-02-25 | 2006-10-12 | Toshiba Corp | 雨水排水支援制御装置 |
| JP2015094322A (ja) * | 2013-11-13 | 2015-05-18 | 株式会社東芝 | 雨水排水ポンプ制御装置、雨水排水システム、および雨水排水ポンプ制御プログラム |
| JP2017020787A (ja) * | 2015-07-07 | 2017-01-26 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 流入量評価式導出方法及び流入量評価式導出装置、流入量導出方法及び流入量導出装置、機器のフラジリティ評価方法及び機器のフラジリティ評価装置、津波の確率論的リスク評価方法及び津波の確率論的リスク評価装置 |
| KR102243057B1 (ko) * | 2020-11-03 | 2021-04-21 | 조영재 | 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템과 그 동작 방법 |
-
2001
- 2001-04-26 JP JP2001129012A patent/JP2002322727A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006274786A (ja) * | 2005-02-25 | 2006-10-12 | Toshiba Corp | 雨水排水支援制御装置 |
| JP2015094322A (ja) * | 2013-11-13 | 2015-05-18 | 株式会社東芝 | 雨水排水ポンプ制御装置、雨水排水システム、および雨水排水ポンプ制御プログラム |
| JP2017020787A (ja) * | 2015-07-07 | 2017-01-26 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 流入量評価式導出方法及び流入量評価式導出装置、流入量導出方法及び流入量導出装置、機器のフラジリティ評価方法及び機器のフラジリティ評価装置、津波の確率論的リスク評価方法及び津波の確率論的リスク評価装置 |
| KR102243057B1 (ko) * | 2020-11-03 | 2021-04-21 | 조영재 | 인텔리전트 IoT 수중 펌프 시스템과 그 동작 방법 |
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