JP2013253469A - 注水制御装置及び注水制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーソンの区画毎に注水制御のパラメータを決定する仕組みを提供すること。
【解決手段】注水制御装置２０は、ケーソン１の傾斜角が閾値を越えた場合に、水位の分布の傾向を特定する。注水制御装置２０は、特定された傾向に基づいて、傾斜角を小さくするために各々の区画に注水する水量、各々の区画に注水する時間の長さ、又は、各々の区画に注水する単位時間当たりの水量のうち、少なくとも１つのパラメータを決定する。注水制御装置２０は、決定されたパラメータに従って各々の区画に注水を行うように注水ポンプ１０を制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ケーソンへの注水を制御する技術に関する。

防波堤築造工事などにおけるケーソンの設置は、水に浮かべたケーソンの内部へ注水してケーソンを沈めることによって行われる。ケーソンの内部は複数の区画に区切られているため、区画毎にポンプで注水することになるが、区画間で水位差が生じると、ケーソンが傾斜する原因となり得る。ケーソンが傾斜したまま注水を続けると、傾斜したケーソンの底部がマウンドに接触することによってマウンドが損傷するおそれがある。また、マウンドが損傷した場合、ケーソンを水平に設置することが困難になる。このような事態を防ぐには、ケーソンの傾斜が大きくなり過ぎないように注水を制御する必要がある。
特許文献１、２には、ケーソンの各区画に水位センサを設置し、各水位センサによる計測値を監視し、ケーソンの姿勢に異常が発生した場合に注水又は排水によってケーソンの姿勢を制御する技術が記載されている。

特開平９−１７７０８６号公報 特開２００９−２９９４１３号公報

ケーソンの注水制御においては、区画毎に注水量などのパラメータとして適切な値を決定する必要がある。
そこで、本発明は、ケーソンの区画毎に注水制御を行うときに用いるパラメータを適切に決定することを目的とする。

本発明は、隔壁によって互いに区切られた区画群を有するケーソンへの注水を制御する注水制御装置であって、水に浮かべられた前記ケーソンの傾斜角を取得する傾斜角取得手段と、各々の前記区画の水位を取得する水位取得手段と、前記傾斜角取得手段によって取得された傾斜角が閾値を越えた場合に、前記水位取得手段によって取得された水位の分布の傾向を特定する傾向特定手段と、前記傾向特定手段によって特定された傾向に基づいて、前記傾斜角を小さくするために各々の前記区画に注水する水量、各々の前記区画に注水する時間の長さ、又は、各々の前記区画に注水する単位時間当たりの水量のうち、少なくとも１つのパラメータを決定する決定手段と、前記決定手段によって決定されたパラメータに従って各々の前記区画に注水を行うように注水ポンプを制御する注水制御手段とを備える注水制御装置を提供する。

前記傾向特定手段は、前記区画群における各区画の水位の分布に対応する、２次元平面上の一次回帰線を特定し、前記決定手段は、前記２次元平面上において、前記傾向特定手段によって特定された一次回帰線の低水位側を当該一次回帰線の高水位側に対して相対的に上昇させるように、当該一次回帰線を予め定められた量だけ回転させ、前記水位取得手段によって取得された水位が最大である区画の水面に対応する位置まで回転後の当該一次回帰線を平行移動させ、平行移動後の当該一次回帰線と前記水位取得手段によって取得された各々の前記区画の水位との差に基づいて、前記パラメータを決定するようにしてもよい。

また、各々の前記区画は、隔壁によって互いに区切られた隔室群を有し、前記隔壁は、各々の前記区画内の互いに隣り合う隔室間で水が流動する開口部を有し、前記水位取得手段は、各々の前記区画の水位として、当該区画内の隔室群の水位の平均値を取得するようにしてもよい。
また、各々の前記区画は、隔壁によって互いに区切られた隔室群を有し、前記隔壁は、各々の前記区画内の互いに隣り合う隔室間で水が流動する開口部を有し、前記決定手段は、目標水位がそれぞれ定められた各ステップにおいて、同一の区画内の隔室間の水位差が第１閾値以上になった場合には、当該水位差が前記第１閾値よりも小さい第２閾値以下になるまでは、当該区画に対する注水を停止せずに間欠的な注水又は単位時間当たりの注水量を少なくした注水を行うように、前記パラメータを決定するようにしてもよい。

また、前記決定手段は、目標水位がそれぞれ定められた各ステップにおいて、互いに隣り合う２つの区画の水位差が前記第１閾値以上になった場合には、当該水位差が前記第２閾値以下になるまでは、当該２つの区画のうち高水位側の区画に対する注水を停止せずに間欠的な注水又は単位時間当たりの注水量を少なくした注水を行うように、前記パラメータを決定するようにしてもよい。

また、本発明は、隔壁によって互いに区切られた区画群を有するケーソンへの注水を制御する注水制御方法であって、水に浮かべられた前記ケーソンの傾斜角を取得する傾斜角取得ステップと、各々の前記区画の水位を取得する水位取得ステップと、前記傾斜角取得ステップにおいて取得された傾斜角が閾値を越えた場合に、前記水位取得ステップにおいて取得された水位の分布の傾向を特定する傾向特定ステップと、前記傾向特定ステップにおいて特定された傾向に基づいて、前記傾斜角を小さくするために各々の前記区画に注水する水量、各々の前記区画に注水する時間の長さ、又は、各々の前記区画に注水する単位時間当たりの水量のうち、少なくとも１つのパラメータを決定する決定ステップと、前記決定ステップにおいて決定されたパラメータに従って各々の前記区画に注水を行うように注水ポンプを制御する注水制御ステップとを備える注水制御方法を提供する。

本発明によれば、ケーソンの区画毎に注水制御を行うときに用いるパラメータを適切に決定することができる。

側方から見たケーソン１の断面図。 図１のI−I線におけるケーソン１の断面図。 図１のII−II線におけるケーソン１の断面図。 実施形態の電気的な構成を示す図。 注水制御装置２０のハードウェア構成を示す図。 注水制御プログラムに従った注水制御の手順を示すフローチャート。 区画間水位調整処理の詳細な手順を示すフローチャート。 傾斜調整処理の詳細な手順を示すフローチャート。 トリム角の調整処理の手順を示す図。 トリム角の調整処理の手順を示す図。 トリム角の調整処理の手順を示す図。 トリム角の調整処理の手順を示す図。 トリム角の調整処理の手順を示す図。 トリム角の調整処理の手順を示す図。 上部斜面提として構成されたケーソン１Ａの断面図。 図１５のIII−III線におけるケーソン１Ａの断面図。 上部斜面提のヒール角の調整処理の手順を示す図。 上部斜面提のヒール角の調整処理の手順を示す図。 上部斜面提のヒール角の調整処理の手順を示す図。 上部斜面提のヒール角の調整処理の手順を示す図。 上部斜面提のヒール角の調整処理の手順を示す図。 上部斜面提のヒール角の調整処理の手順を示す図。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。
図１は、側方から見たケーソン１の断面図である。図２は、図１のI−I線におけるケ
ーソン１の断面図である。図３は、図１のII−II線におけるケーソン１の断面図である。
ケーソン１は、防波堤などの水中構造物として使用されるコンクリート製又は鋼製の箱状の構造物である。このケーソン１は、矩形の底版２と、底版２の四辺から立ち上げられた側壁３とを有し、底版２と側壁３とで囲われた内部空間は、隔壁４によって複数の区画（この例では、６つの区画）に区切られている。さらに、各区画の内部空間は、隔壁５によって複数の隔室（この例では、１区画当たり４つの隔室）に区切られており、隔壁５の下端付近には、各区画内の互いに隣り合う隔室間で水の移動を可能にするための開口部６が設けられている。

側壁３の外面には、区画毎に注水ポンプ１０が設けられており、各注水ポンプ１０から延びる注水管１１は、側壁３の上端からケーソン１の内部空間へ回り込むように設けられている。これらの注水ポンプ１０及び注水管１１により、区画毎に注水が行われる。底版２の上面には、各々の隔室に対応した水位計１２が設けられており、隔室毎に水位が計測される。

ケーソン１の上部には、上蓋９が設けられている。上蓋９の上面には傾斜計１３が設けられており、ケーソン１の傾斜角が計測される。本実施形態では、説明の便宜上、図１における底版２の水平に対する傾斜角をトリム角と呼び、図２における底版２の水平に対する傾斜角をヒール角と呼ぶ。傾斜計１３は、２軸の傾斜計であり、ケーソン１のトリム角とヒール角とを計測する。

図４は、実施形態の電気的な構成を示す図である。上蓋９の上面には、通信装置１４が設けられている。ケーソン１に設けられた注水ポンプ１０、水位計１２及び傾斜計１３は、通信装置１４に接続されている。水位計１２、傾斜計１３は、それぞれ水位の計測値、傾斜角（トリム角とヒール角）の計測値を通信装置１４に出力する。制御室は、例えば、ケーソンの設置現場の事務所の一室であり、通信装置１５と注水制御装置２０が設けられている。通信装置１５は、通信装置１４との間で注水制御に関するデータ通信を無線通信によって行う。通信装置１４は、水位計１２と傾斜計１３から受け取った計測値を無線通信によって通信装置１５に送信する。

図５は、注水制御装置２０のハードウェア構成を示す図である。注水制御装置２０は、例えばパーソナルコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置とＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置とを備えた制御部２１と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶装置を備えた記憶部２２と、注水制御装置２０と通信装置１５との間の通信を仲介するインターフェースを備えた通信部２３と、液晶ディスプレイなどの表示装置を備えた表示部２４と、キーやタッチパネルなどの入力装置を備えた入力部２５とを備える。記憶部２２には、ＯＳ（Operating System）や、注水制御の手順を記述したアプリケーションプログラム（以下、注水制御プログラムという。）が記憶されている。制御部２１は、注水制御プログラムを実行することによって注水制御のパラメータを決定し、このパラメータに基づく制御信号を通信装置１５及び通信装置１４を介して各注水ポンプ１０に送信する。

図６は、注水制御プログラムに従った注水制御の手順を示すフローチャートである。制御部２１は、注水制御プログラムの実行を開始すると、まず、事前設定の画面を表示部２４に表示する（ステップＳ１０１）。事前設定の画面は、注水制御のための種々の設定値を設定するための画面であり、設定値の項目名と、設定値を指定するための入力欄（テキストボックスやリストボックスなど）とが対応付けて表示され、作業員がタッチパネルを操作して設定値を指定する。設定値の項目の一例を示すと、次のとおりである。

・区画の数
・１区画当たりの隔室の数
・注水ポンプを設置する隔室の番号
・区画間水位差の閾値α１、α２
・傾斜角の閾値θ１、θ２
・注水ステップ数
・各注水ステップの目標水位
・区画間水位調整処理のＯＮ／ＯＦＦ
・傾斜調整処理のＯＮ／ＯＦＦ

ここで、区画の数と１区画当たりの隔室の数が設定されると、制御部２１は、各区画と各隔室にそれぞれ区画番号、隔室番号を割り当て、区画番号と隔室番号とを対応付けた表を表示部２４に表示する。この表には、各隔室番号と対応付けてチェックボックスが表示されており、作業員がチェックボックスを選択することによって、注水ポンプを設置する隔室の隔室番号が設定される。

区画間水位調整処理とは、互いに隣り合う２つの区画間の水位差（以下、区画間水位差という。）を減少させるように注水を制御する処理である。閾値α１、α２（α２＜α１）は、区画間水位差の閾値であり、区画間水位調整処理の要否の判定に用いられる。閾値α１、α２は、ケーソン１の設置時にマウンド損傷などの問題が発生する可能性の高さを考慮して定められる。例えば、区画間水位差が閾値α１以上である場合には、ケーソン１の設置時にマウンド損傷などの問題が発生する可能性が高くなり、区画間水位差が閾値α２以下である場合には、ケーソン１の設置時にマウンド損傷などの問題が発生する可能性が無視できるほど低くなるというように、閾値α１、α２が定められる。

傾斜調整処理とは、ケーソン１の傾斜角を減少させるように注水を制御する処理である。閾値θ１、θ２（θ２＜θ１）は、傾斜角の閾値であり、傾斜調整処理の要否の判定に用いられる。閾値θ１、θ２は、ケーソン１の設置時にマウンド損傷などの問題が発生する可能性の高さを考慮して定められる。例えば、傾斜角が閾値θ１以上である場合には、ケーソン１の設置時にマウンド損傷などの問題が発生する可能性が高くなり、傾斜角が閾値θ２以下である場合には、ケーソン１の設置時にマウンド損傷などの問題が発生する可能性が無視できるほど低くなるというように、閾値θ１、θ２が定められる。

注水ステップ数は、注水制御を複数のステップに分割して実行する場合のステップ数であり、各注水ステップにおいて、設定された目標水位に達するまで注水が行われる。注水ステップ数は、１以上であればいくつでもよい。事前設定の画面上で注水ステップが指定されなかった場合には、注水ステップ数は１に設定される。
区画間水位調整処理及び傾斜調整処理のＯＮ／ＯＦＦは、当該処理を実行するか否かを示す設定値であり、実行する場合にはＯＮを、実行しない場合にはＯＦＦを設定する。
作業員が上記の設定値を指定すると、制御部２１は、指定された設定値を設定値の項目と対応付けて記憶部２２に記憶する。

以上のようにして設定値の設定が完了したならば、制御部２１は、水位の監視を開始する（ステップＳ１０２）。具体的には、ケーソン１の各隔室に設けられた水位計１２から水位の計測値を定期的に受信する。
次に、制御部２１は、制御開始命令が入力されたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。制御開始命令とは、ステップＳ１０４以降の処理の実行を開始する命令であり、作業員が注水制御装置２０の画面上で入力する命令である。制御開始命令が入力されるまで、制御部２１は、ステップＳ１０３の判定を定期的に繰り返す。

制御開始命令が入力されたと判定したならば（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、制御部２１は、予め定められた注水速度（単位時間当たりの注水量）で注水を開始する（ステップＳ１０４）。
次に、制御部２１は、事前設定で区画間水位調整処理が選択されているか否かを判定する（ステップＳ１０５）。具体的には、制御部２１は、記憶部２２の記憶内容を参照し、区画間水位調整処理がＯＮになっているならば（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、ステップＳ１０６の処理に進み、ＯＦＦになっているならば（ステップＳ１０５：ＮＯ）、ステップＳ１０７の処理に進む。

図７は、ステップＳ１０６における区画間水位調整処理の詳細な手順を示すフローチャートである。最初に、制御部２１は、各隔室の水位を比較し、２つの隔室間の水位差（以下、隔室間水位差という。）がα１以上である隔室の組が存在するか否かを判定する（ステップＳ２０１）。隔室間水位差がα１以上である隔室の組が存在する場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）には、区画間水位差がα１以上、又は、同一区画内において隔室間水位差がα１以上であることになるから、ケーソン１の設置時に問題が発生する可能性が高い。そのため、区画間水位差又は隔室間水位差を減少させるために、制御部２１の処理はステップＳ２０２に進む。一方、水位差がα１以上である隔室の組が存在しない場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）には、ケーソン１の設置時に問題が発生する可能性が高くないことになるから、制御部２１の処理はステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０２では、制御部２１が、隔室間水位差がα１以上である隔室の組の隔室番号を記憶部２２に記憶する。
次に、ステップＳ２０３では、制御部２１が、記憶部２２に記憶されている隔室番号と区画番号との対応関係に基づいて、α１以上の隔室間水位差がある隔室の組が同一区画内であるか否かを判定する。α１以上の隔室間水位差がある隔室の組が同一区画内である場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）には、制御部２１の処理はステップＳ２０５に進み、同一区画内でない場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）には、制御部２１の処理はステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０５では、制御部２１が、α１以上の隔室間水位差がある隔室の組に対応する区画の注水ポンプを注水制御する。この注水制御の内容は、例えば、当該区画の注水ポンプを停止させてもよいし、間欠的に注水するように制御してもよいし、注水測度（単位時間当たりの注水量）を低下させてもよい。注水制御を行う時間の長さは、予め定められていてもよいし、注水制御による水位の変化を観測しながら作業員の判断により注水制御を終了するようにしてもよい。この注水制御により、当該区画内における水位の上昇が抑制されるとともに、当該区画内において開口部６を通じて高水位側の隔室から低水位側の隔室に水が移動することにより、当該区画内の各隔室の水位が平準化される。

ステップＳ２０６では、制御部２１は、区画間水位差がα１以上である区画の組のうち高水位側の区画において注水制御を行う。この注水制御においては、高水位側の区画の水位と低水位側の区画の水位との水位差が小さくなるように、高水位側の区画の注水ポンプを制御する。例えば、制御部２１は、高水位側の区画の注水ポンプを停止させてもよいし、間欠的に注水するように高水位側の区画の注水ポンプを制御してもよいし、高水位側の区画の注水ポンプの注水速度（単位時間当たりの注水量）を低下させてもよい。要するに、或る時間当たりの高水位側の区画の注水量が低水位側の区画の注水量よりも小さくなるようにする。このときの注水速度の制御には、例えば、比例制御、比例積分制御、比例積分微分制御など、いかなる方法を用いてもよい。注水制御を行う時間の長さは、予め定められていてもよいし、注水制御による水位の変化を観測しながら作業員の判断により注水制御を終了するようにしてもよい。

一方、ステップＳ２０４では、制御部２１が、停止中又は減速中の注水ポンプがあるか否かを判定する。停止中又は減速中の注水ポンプとは、ステップＳ２０３における注水制御が実行されている注水ポンプである。停止中又は減速中の注水ポンプがある場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）には、制御部２１の処理はステップＳ２０７に進み、停止中又は減速中の注水ポンプがない場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）には、制御部２１は区画間水位調整処理を終了する。

ステップＳ２０７では、制御部２１は、隔室間水位差がα２（α２＜α１）以上である隔室の組が存在するか否かを判定する。隔室間水位差がα２以上である隔室の組が存在する場合（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）には、ケーソン１の設置時に問題が発生する可能性が無視できないということになるから、隔室間水位差を減少させるために、制御部２１の処理はステップＳ２０１に戻る。一方、隔室間水位差がα２以上である隔室の組が存在しない場合（ステップＳ２０７：ＮＯ）には、ケーソン１の設置時に問題が発生する可能性が無視できるほど低いということになるから、制御部２１の処理はステップＳ２０８に進む。
ステップＳ２０８では、制御部２１は、注水制御を終了する。
ステップＳ２０９では、制御部２１は、注水制御を終了した隔室に対応する隔室番号の組を記憶部２２から消去する。

図６のフローチャートの説明に戻る。ステップＳ１０７では、制御部２１が、事前設定で傾斜調整処理が選択されているか否かを判定する。具体的には、制御部２１は、記憶部２２の記憶内容を参照し、傾斜調整処理がＯＮになっているならば（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、ステップＳ１０８の処理に進み、ＯＦＦになっているならば（ステップＳ１０７：ＮＯ）、ステップＳ１０９の処理に進む。

図８は、ステップＳ１０８における傾斜調整処理の詳細な手順を示すフローチャートである。なお、同図では、トリム角とヒール角を併記しているが、実際には、トリム角の傾斜調整処理とヒール角の傾斜調整処理とを別々に実行する。また、トリム角の傾斜調整処理においては、図３に示す６区画のうち、上段の３区画と下段の３区画とで別々に傾斜調整処理を実行する。また、ヒール角の傾斜調整処理においては、図３に示す６区画のうち、左端の２区画と中央の２区画と右端の２区画とで別々に傾斜調整処理を実行する。以下の説明では、トリム角の傾斜調整処置について述べる。

最初に、制御部２１は、傾斜計１３によって計測されたケーソン１のトリム角を受信する（ステップＳ３０１）。
次に、制御部２１は、受信したトリム角が閾値θ１以上か否かを判定する（ステップＳ３０２）。トリム角がθ１以上である場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）には、ケーソン１の設置時に問題が発生する可能性が高いということになるから、トリム角を減少させるために、制御部２１の処理はステップＳ３０３に進む。一方、トリム角がθ１未満である場合（ステップＳ３０２：ＮＯ）には、ケーソン１の設置時に問題が発生する可能性が高くないということになるから、制御部２１はトリム角の傾斜調整処理を終了する。

図９乃至１４は、トリム角の調整処理の手順を示す図である。なお、同図は、ケーソンの傾斜や水位差を、現実よりも大きく表現している。ステップＳ３０３では、制御部２１が、各区画の水位の分布に対応する一次回帰線を２次元平面上で特定する（図９参照）。一次回帰線は、例えば次のようにして特定される。制御部２１は、各区画について、１つの区画に含まれる４つの隔室の水位の平均値（以下、平均水位という。）を求める。次に、制御部２１は、ケーソン１の左下隅を原点とし、水平方向をｘ軸とし、鉛直方向をｙ軸とする直交座標系を定め、各区画の中央の隔壁５のｘ方向の位置をｘ座標とし、各区画内の平均水位をｙ座標とする３つの座標から最小二乗法によって一次回帰線Ｆ１を特定する。この一次回帰線Ｆ１は、各区画の水位の分布の全体的な傾向を表している。

次に、制御部２１は、ケーソン１の傾斜を修正する向きに一次回帰線を予め定められた量だけ変化させる（ステップＳ３０４、図１０参照）。例えば、制御部２１は、２次元平面上において、特定された一次回帰線Ｆ１の低水位側を一次回帰線Ｆ１の高水位側に対して相対的に上昇させるように、一次回帰線Ｆ１を予め定められた角度だけ回転させる。この回転角度が大きいほど、本傾斜調整処理によるトリム角の変化が大きくなるから、この回転角度は、本傾斜調整処理によるトリム角の変化が急激になり過ぎないような値が定められていることが望ましい。回転の中心のｘ座標は、どの位置でもよい。このようにして変化させた一次回帰線を直線Ｆ２とする。

次に、制御部２１は、直線Ｆ２を最大水位まで平行移動させて注水目標値を定める（ステップＳ３０５、図１１参照）。本実施形態では、排水を行わずに注水のみによって傾斜調整処理を行うからである。この例では、左端の隔室の水位が最大であるから、直線Ｆ２をこの水位まで平行移動させる。平行移動後の直線をＦ３とする。

次に、制御部２１は、各区画の水位と注水目標値との水位差を求める（ステップＳ３０６、図１２参照）。具体的には、各区画ｎ（ｎ＝１、２、３）において隔室毎に水位と注水目標値との水位差を求め、当該区画における各隔室の水位差の平均値を算出する。この平均値を、各区画の水位と注水目標値との水位差Ｌｎとする。
次に、制御部２１は、各区画の水位上昇速度を求める（ステップＳ３０７）。制御部２１は、水位計１２で定期的に計測される水位と計測の時間間隔とから水位上昇速度Ｖｎを算出する。

次に、制御部２１は、区画間の水位差が最大である区画の組の低水位側の区画における注水目標値までの注水時間を算出する（ステップＳ３０８）。この例では、区画１と区画２との水位差が最大であるから、低水位側である区画２における注水時間を次式で算出する。
Ｔｍａｘ＝Ｌｍａｘ／Ｖｍｉｎ
Ｔｍａｘ：注水時間、Ｌｍａｘ：区画間の最大水位差、Ｖｍｉｎ：低水位側の水位上昇速度

次に、制御部２１は、各区画の注水速度比Ｌｎ／Ｌｍａｘを算出する（ステップＳ３０９）。
次に、制御部２１は、注水制御のパラメータとして、各区画への注水間欠間隔又は注水速度を算出する（ステップＳ３１０）。注水間欠間隔は、運転時間（注水する時間の長さ）と休止時間（注水を停止している時間の長さ）の比で表され、運転時間：休止時間＝Ｌｎ／Ｌｍａｘ：１−Ｌｎ／Ｌｍａｘとなる。注水速度は、Ｖｎ×Ｌｎ／Ｌｍａｘとなる。

次に、制御部２１は、ステップＳ３１０で算出した注水間欠間隔又は注水速度に従って、注水目標値まで注水するように、注水ポンプを制御する（ステップＳ３１１）。この注水によって、例えば図１３に示すように、区画間水位差が減少する。
次に、制御部２１は、傾斜計１３によって計測されたケーソン１のトリム角を受信する（ステップＳ３１２）。

次に、制御部２１は、トリム角がθ２以内か否かを判定する（ステップＳ３１３）。トリム角がθ２以内でない場合（ステップＳ３１３：ＮＯ）には、ケーソン１の設置時に問題が発生する可能性が無視できないということであるから、制御部２１の処理はステップＳ３０４に戻る。トリム角がθ２以内である場合（ステップＳ３１３：ＹＥＳ）には、ケーソン１の設置時に問題が発生する可能性が無視できるほど低いということであるから、制御部２１は傾斜調整処理を終了する。
なお、ヒール角の調整処理の手順はトリム角の場合と同じであるから、ヒール角の調整処理の手順の説明は省略する。

図６のフローチャートの説明に戻る。ステップＳ１０９では、制御部２１が、各区画の水位が当該ステップの目標水位に達したか否かを判定する。目標水位に達した場合（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）には、制御部２１の処理はステップＳ１１０に進み、目標水位に達しなかった場合（ステップＳ１０９：ＮＯ）には、制御部２１の処理はステップＳ１０５に戻る。
ステップＳ１１０では、制御部２１は、各注水ポンプ１０を停止させる。

次に、制御部２１は、事前設定で設定された全ステップが完了したか否かを判定する（ステップＳ１１１）。全ステップが完了した場合（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）には、注水制御を終了する。全ステップが完了すると、例えば図１４に示すように、ケーソン１が水平に設置される。未実行のステップが残っている場合（ステップＳ１１１：ＮＯ）には、制御部２１の処理はステップＳ１１２に進む。

ステップＳ１１２では、制御部２１が、待機状態に入ったことを表示部に表示する。
待機状態において、制御部２１は、次のステップを開始する命令が入力されたか否かを定期的に判定し（ステップＳ１１３）、命令が入力されたならば（ステップＳ１１３：ＹＥＳ）、ステップＳ１０５の処理に戻る。

本実施形態によれば、区画群の水位の分布の傾向が特定され、特定された傾向に基づいて区画毎の注水制御のパラメータが決定されるから、局所的な水位差などに左右されずにパラメータを決定することができる。また、水位の分布の傾向を比較的単純な近似手法である一次回帰線で表すから、パラメータを迅速に決定することがである。また、隔室毎に水位を計測するから、隔室間で水位差が生じていても、水位の分布の傾向を正確に特定することができる。また、区画間の水位差が過大になることを防ぐことができる。

（変形例）
上記の実施形態を次のように変形してもよい。また、複数の変形例を組み合わせもよい。
（変形例１）
実施形態では、傾斜調整処理において、注水制御のパラメータとして、各区画への注水間欠間隔又は注水速度を算出し、算出した注水間欠間隔又は注水速度に基づいて注水制御を行う例を示したが、各区画の水位と注水目標値との水位差（ステップＳ３０６で算出した水位差）に基づいて各区画に注水する水量を算出し、この水量の水を各区画に注水するようにしてもよい。また、この水量と、各注水ポンプの注水能力とに基づいて、各区画に注水する時間の長さを算出し、この時間の長さだけ各区画に注水するようにしてもよい。

（変形例２）
実施形態では、傾斜調整処理において、水位の分布に対応する一次回帰線によって水位の分布の傾向を特定する例を示したが、一次回帰線以外の近似曲線を用いてもよい。例えば、区画間の水位差が閾値を越えた場合には二次曲線を用い、閾値を下回ったならば一次回帰線を用いるようにしてもよい。この構成にすれば、一次回帰線だけを用いる場合と比べて、傾斜調整処理による水位の変化が緩やかになる。

（変形例３）
実施形態では、一次回帰線Ｆ１を予め定められた角度だけ回転させて直線Ｆ２を求める例を示したが、一次回帰線を回転させる量は、距離で定められていてもよい。例えば、回転中心から予め定められた距離だけ離れた一次回帰線Ｆ１上の点を鉛直方向に予め定められた距離だけ移動させ、移動後の点と回転中心とを通る直線をＦ２としてもよい。

（変形例４）
実施形態では、注水制御装置２０が表示部２４と入力部２５を備えた例を示したが、例えば、タブレット型のコンピュータと注水制御装置２０とを無線で接続し、作業員がタブレット型のコンピュータを操作するように構成されていてもよい。この構成によれば、例えば、作業員がケーソンの設置場所の近傍で注水の状況を目視で監視しながら注水制御の操作を行うといったように、作業の自由度が増える。

（変形例５）
実施形態では、隔室毎に水位計が設けられた例を示したが、水位計は各区画に少なくとも１つ設けられていればよい。

（変形例６）
本発明を上部斜面提の注水制御に適用してもよい。図１５は、上部斜面提として構成されたケーソン１Ａの断面図である。図１６は、図１５のIII−III線におけるケーソン１Ａの断面図である。実施形態と同じ構成要素には、実施形態と同じ符号が付与されている。側壁３の１つは、上端から或る長さに渡る部分が内部空間側に倒れ込んだ斜面部７を有する。上部斜面提の場合、斜面部７の下端よりも上の部分においては、斜面部７側の区画は他の区画と比べて容積が小さいため、同じ水位まで注水しても斜面部７側の区画の水の量が他の区画よりも少なくなるから、この差を補うためのバラスト８１、８２、８３が設置されている。図１７乃至２２は、上部斜面提のヒール角の調整処理の手順を示す図である。図１７は、一次回帰線Ｆ１を示す図であり、図１８は、ケーソン１の傾斜を修正する向きに一次回帰線Ｆ１を予め定められた量だけ変化させた直線Ｆ２を示す図であり、図１９は、注水目標値に対応する直線Ｆ３を示す図であり、図２０は、各区画の水位と注水目標値との水位差を示す図であり、図２１は、区画間水位差が減少した様子を示す図であり、図２２は、ケーソン１Ａが水平に設置された状態を示す図である。上部斜面提のトリム角、ヒール角の調整処理の手順は実施形態と同じであるから、手順の詳細な説明は省略する。

（変形例７）
実施形態では、トリム角の傾斜調整処理において、図３に示す６区画のうち、上段の３区画と下段の３区画とで別々に傾斜調整処理を実行する例を示したが、上段と下段の水位の平均値に基づいて上段と下段を一括して処理するようにしてもよい。また、実施形態は、ヒール角の傾斜調整処理において、図３に示す６区画のうち、左端の２区画と中央の２区画と右端の２区画とで別々に傾斜調整処理を実行する例を示したが、左端と中央と右端の平均値に基づいて左端と中央と右端を一括して処理するようにしてもよい。

１、１Ａ…ケーソン、２…底版、３…側壁、４…隔壁、５…隔壁、６…開口部、７…斜面部、８１、８２、８３…バラスト、９…上蓋、１０…注水ポンプ、１１…注水管、１２…水位計、１３…傾斜計、１４…通信装置、１５…通信装置、２０…注水制御装置、２１…制御部、２２…記憶部、２３…通信部、２４…表示部、２５…入力部

Claims (5)

1. 隔壁によって互いに区切られた区画群を有するケーソンへの注水を制御する注水制御装置であって、
   水に浮かべられた前記ケーソンの傾斜角を取得する傾斜角取得手段と、
   各々の前記区画の水位を取得する水位取得手段と、
   前記傾斜角取得手段によって取得された傾斜角が閾値を越えた場合に、前記水位取得手段によって取得された水位の分布の傾向を特定する傾向特定手段と、
   前記傾向特定手段によって特定された傾向に基づいて、前記傾斜角を小さくするために各々の前記区画に注水する水量、各々の前記区画に注水する時間の長さ、又は、各々の前記区画に注水する単位時間当たりの水量のうち、少なくとも１つのパラメータを決定する決定手段と、
   前記決定手段によって決定されたパラメータに従って各々の前記区画に注水を行うように注水ポンプを制御する注水制御手段と
   を備える注水制御装置。
2. 前記傾向特定手段は、前記区画群における各区画の水位の分布に対応する、２次元平面上の一次回帰線を特定し、
   前記決定手段は、前記２次元平面上において、前記傾向特定手段によって特定された一次回帰線の低水位側を当該一次回帰線の高水位側に対して相対的に上昇させるように、当該一次回帰線を予め定められた量だけ回転させ、前記水位取得手段によって取得された水位が最大である区画の水面に対応する位置まで回転後の当該一次回帰線を平行移動させ、平行移動後の当該一次回帰線と前記水位取得手段によって取得された各々の前記区画の水位との差に基づいて、前記パラメータを決定する
   請求項１に記載の注水制御装置。
3. 各々の前記区画は、隔壁によって互いに区切られた隔室群を有し、
   前記隔壁は、各々の前記区画内の互いに隣り合う隔室間で水が流動する開口部を有し、
   前記決定手段は、目標水位がそれぞれ定められた各ステップにおいて、同一の区画内の隔室間の水位差が第１閾値以上になった場合には、当該水位差が前記第１閾値よりも小さい第２閾値以下になるまでは、当該区画に対する注水を停止せずに間欠的な注水又は単位時間当たりの注水量を少なくした注水を行うように、前記パラメータを決定する
   請求項１又は２に記載の注水制御装置。
4. 前記決定手段は、目標水位がそれぞれ定められた各ステップにおいて、互いに隣り合う２つの区画の水位差が前記第１閾値以上になった場合には、当該水位差が前記第２閾値以下になるまでは、当該２つの区画のうち高水位側の区画に対する注水を停止せずに間欠的な注水又は単位時間当たりの注水量を少なくした注水を行うように、前記パラメータを決定する
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の注水制御装置。
5. 隔壁によって互いに区切られた区画群を有するケーソンへの注水を制御する注水制御方法であって、
   水に浮かべられた前記ケーソンの傾斜角を取得する傾斜角取得ステップと、
   各々の前記区画の水位を取得する水位取得ステップと、
   前記傾斜角取得ステップにおいて取得された傾斜角が閾値を越えた場合に、前記水位取得ステップにおいて取得された水位の分布の傾向を特定する傾向特定ステップと、
   前記傾向特定ステップにおいて特定された傾向に基づいて、前記傾斜角を小さくするために各々の前記区画に注水する水量、各々の前記区画に注水する時間の長さ、又は、各々の前記区画に注水する単位時間当たりの水量のうち、少なくとも１つのパラメータを決定する決定ステップと、
   前記決定ステップにおいて決定されたパラメータに従って各々の前記区画に注水を行うように注水ポンプを制御する注水制御ステップと
   を備える注水制御方法。

Images