JP2014234675A - Flow rate prediction device, flow rate prediction method, flow rate prediction program and flow rate prediction system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、流量予測装置、流量予測方法、流量予測プログラム、および流量予測システムに関する。 Embodiments described herein relate generally to a flow prediction device, a flow prediction method, a flow prediction program, and a flow prediction system.
従来、降雨レーダによる降雨状況の観測結果を用いて、雨水処理場への雨水流入量を予測する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for predicting the amount of rainwater inflow into a rainwater treatment plant using the observation result of a rainfall situation by a rain radar is known (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、従来の雨水流入量の予測技術では、予測精度が十分ではなく、この予測精度を高めるためには、詳細なモデリングを行う等の多大なエンジニアリング作業を要していた。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、エンジニアリング作業量を少なく抑えた簡便な方法によって雨水流量の予測を精度よく行うことができる、流量予測装置、流量予測方法、流量予測プログラム、および流量予測システムを提供することである。
However, the conventional rainwater inflow prediction technology does not have sufficient prediction accuracy, and enormous engineering work such as detailed modeling is required to improve the prediction accuracy.
Therefore, the problem to be solved by the present invention is that a flow rate prediction device, a flow rate prediction method, a flow rate prediction program, and a flow rate prediction that can accurately predict a rainwater flow rate by a simple method with a small amount of engineering work. Is to provide a system.
上記の課題を解決するため、本発明の実施形態である流量予測装置は、降雨強度値取得部と、流量値取得部と、流量値推定部とを備える。降雨強度値取得部は、対象領域を区分した複数の区分領域それぞれにおいて、降雨イベントにおける降雨強度値をあらかじめ一定時間ごとに取得する。流量値取得部は、前記対象領域から流出する雨水の流量値を、前記降雨強度値取得部による取得のタイミングに同期させて取得する。流量値推定部は、前記降雨強度値取得部が取得した降雨強度値と前記流量値取得部が取得した流量値とに基づいて、前記対象領域から流出する雨水の未来時刻における流量値を推定する。 In order to solve the above problems, a flow rate prediction apparatus according to an embodiment of the present invention includes a rainfall intensity value acquisition unit, a flow rate value acquisition unit, and a flow rate value estimation unit. The rainfall intensity value acquisition unit acquires the rainfall intensity value in the rain event for each predetermined time in advance in each of the plurality of divided areas obtained by dividing the target area. The flow value acquisition unit acquires the flow value of rainwater flowing out from the target area in synchronization with the acquisition timing by the rainfall intensity value acquisition unit. The flow rate estimation unit estimates a flow rate value at a future time of rainwater flowing out from the target region based on the rainfall intensity value acquired by the rainfall intensity value acquisition unit and the flow rate value acquired by the flow rate value acquisition unit. .
以下、実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
[第1の実施形態]
図1は、第1実施形態である流量予測装置を適用した雨水排水管理システムの全体構成を模式的に示す図である。同図に示すように、雨水排水の対象となる地上の対象領域には、雨水管10(集水溝も含む。)が敷設されている。ただし、同図における雨水管10は、簡略化して表されている。雨水管10の排出口側には雨水排水施設80が設けられている。雨水排水施設80には、排水ポンプ20が雨水管10の排水口を接続して設置されている。よって、対象領域に降った雨は、その地表から雨水管10に流入または浸入して雨水排水施設80に集められる。雨水排水施設80の排水ポンプ20は、集水した雨水を、例えば河川や海に排出する。
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an overall configuration of a rainwater drainage management system to which a flow rate prediction apparatus according to the first embodiment is applied. As shown in the figure, a rainwater pipe 10 (including a water collecting groove) is laid in a target area on the ground that is a target of rainwater drainage. However, the
図1において、雨水排水管理システムは、降雨レーダ30と、信号処理装置40と、配信装置50と、流量予測装置60と、流量測定装置70とを含んでいる。
In FIG. 1, the stormwater drainage management system includes a
降雨レーダ30は、少なくとも上記の対象領域を観測範囲に含めて降雨の状況を観測する降雨観測装置である。具体的に、降雨レーダ30は、空中に向けて電波を発信し、雨滴等から反射される電波を受信することによって降雨の状況を示す信号を生成する。降雨レーダ30は、生成した信号を信号処理装置40に供給する。
The
信号処理装置40は、降雨レーダ30が供給する信号を受信し、この信号を信号処理することによって、対象領域を区分した複数の区分領域(メッシュ)それぞれにおける降雨の強度を表す降雨強度値のデータ(降雨強度値データ)を生成する。ある時刻における降雨強度値は、当該時刻に降っている雨が1時間降り続いたときに得られる雨量の値である。降雨強度値の単位は、(mm/h)である。図1には、雨水管10が敷設された地上に、降雨レーダ30の観測範囲内にある対象領域を区分した複数の区分領域Mを図示してある。各区分領域は、例えば、62500(250×250)(m2)の面積を有する正方形領域である。なお、区分領域の形状は矩形に限られない。例えば、区分領域は、三角形、六角形、円形等による領域であってもよい。信号処理装置40は、各区分領域における降雨強度値データを配信装置50に供給する。
The
配信装置50は、信号処理装置40が供給する複数の区分領域それぞれに対応する降雨強度値データを取り込み、各降雨強度値データを外部に配信するためのデータフォーマットに変換する。そして、配信装置50は、フォーマット変換後の各降雨強度値データを流量予測装置60に供給する。
The
流量測定装置70は、雨水管10の排出口もしくは排出口付近、または雨水排水施設80の入水口付近に設けられ、雨水排水施設80に流入する雨水の流量を測定する装置である。流量測定装置70は、流量を表す流量値のデータ(流量値データ)を流量予測装置60に供給する。流量値は、単位時間(例えば、1秒)当たりに流れる水量である。流量値の単位は、(m3/s)である。
The flow
流量予測装置60は、一または複数の降雨イベントにおいて、配信装置50が供給する降雨強度値データと、流量測定装置70が供給する流量値データとを、一定時間ごと(例えば、1分または5分ごと)に取り込んで記憶する。言い換えると、流量予測装置60は、対象領域を区分した複数の区分領域それぞれに対応する降雨強度値データと、当該対象領域から流出する雨水の流量値データとを、一または複数の降雨イベントにおける一定時間ごとに取り込み、複数の区分領域分の降雨強度値データ(降雨強度値データセット)と流量値データとを関係付けて時系列に記憶する。これら記憶される時系列データを降雨イベントデータともいう。降雨イベントとは、対象地域の地表に雨が降り始める時点から降り止む時点までの一連の降雨の事象である。ただし、一旦雨が降り止んでから再び降り始めるまでの無降雨時間が所定時間(例えば、4時間)未満である場合は、その無降雨時間前後の降雨を一連の降雨とみなして降雨イベントを区別しない。
The flow
流量予測装置60は、記憶された、一または複数の降雨イベントにおける、降雨強度値データセットと流量値データとを有する時系列データを用いて、流量測定装置70からの未来時刻における雨水の流量値を推定し、推定結果として推定流量値を出力する。流量予測装置60が出力する推定流量値は、例えば、雨水排水施設80における排水ポンプ20、その他の機器の運用状態の監視に利用される。
The flow
次に、第1実施形態である流量予測装置60の構成について説明する。
図2は、流量予測装置60の機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、流量予測装置60は、降雨強度値取得部61と、流量値取得部62と、記憶部63と、流量値推定部64と、係数更新部65とを備える。
Next, the structure of the flow
FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the flow
降雨強度値取得部61は、配信装置50が供給する降雨強度値データを取り込む。具体的に、降雨強度値取得部61は、対象領域を区分した複数の区分領域それぞれ(各メッシュ)において、一または複数の降雨イベントにおける降雨強度値データを一定時間ごとに取得する。つまり、降雨強度値取得部61は、降雨強度値データセットを時系列に取り込む。降雨強度値取得部61は、取り込んだ降雨強度値データセットを記憶部63に記憶させる。
The rainfall intensity
流量値取得部62は、流量測定装置70が供給する流量値データを取り込む。具体的に、流量値取得部62は、流量値データを、降雨強度値取得部61による取得のタイミングに同期させて取得する。ただし、タイミングに同期させることは、同一の時刻とすることも含む。流量値取得部62は、取り込んだ流量値データを記憶部63に記憶させる。
The flow
記憶部63は、降雨強度値取得部61が供給する降雨強度値データセットと、流量値取得部62が供給する流量値データとを関係付けて、順次記憶する。つまり、記憶部63は、一または複数の降雨イベントにおいて一定時間ごとに取り込まれた、複数の区分領域それぞれに対応する降雨強度値データと、対象領域から流出する雨水の流量値データとを関係付けて時系列に記憶する。記憶部63は、例えば、磁気ハードディスク装置、または半導体記憶装置により実現される。
The
流量値推定部64は、記憶部63に記憶された、一または複数の降雨イベントにおける降雨強度値データセットおよび流量値データの時系列データ(つまり、過去の降雨イベントデータ)に基づいて、対象領域から流出する雨水の未来時刻における流量値を推定する。具体的に、流量値推定部64は、一または複数の降雨イベントにおける、降雨強度値データセットおよび流量値データの時系列データを記憶部63から読み込む。そして、流量値推定部64は、読み込んだ時系列データに基づいて、重回帰分析処理を実行することによって複数の区分領域における降雨強度値に対する流量値の予測式(流量推定式)の係数(回帰係数)を算出し、これら係数を内蔵する記憶部に記憶させる。なお、ここでは、係数は切片および誤差も含む。流量値推定部64は、記憶した係数を適用した予測式の計算処理を実行することによって、未来時刻における流量値(推定流量値)を推定する。流量値推定部64は、算出した推定流量値のデータ(推定流量値データ)を出力する。
The flow
係数更新部65は、流量値推定部64が算出した係数で、流量値推定部64の記憶部に記憶している係数を所定のタイミングで更新する。例えば、係数更新部65は、流量値推定部64が係数を算出するたびに、算出された係数で記憶部に記憶された係数を書き換える(更新する)。または、係数更新部65は、更新後一定時間(例えば、数時間または数日等)が経過してから更新する。または、係数更新部65は、内蔵した時計の計時結果に応じて、あらかじめ決められた日時を経過してから更新する。
The
次に、流量予測装置60が取り込む降雨イベントデータについて説明する。
図3は、対象領域を区分した複数の区分領域それぞれに対応する降雨強度値と、当該対象領域から流出する雨水の流量値とを模式的に表した図である。同図は、ある時刻における、対象領域を区分したn個(nは、2以上の整数)の区分領域に対応した降雨強度値r1,r2,・・・,rnと、当該対象領域から流出する雨水の流量値Qとを表す。流量予測装置60は、一または複数の降雨イベントにおいて、同図に示す降雨イベントデータを一定時間ごとに取り込んで記憶する。
Next, the rain event data captured by the flow
FIG. 3 is a diagram schematically showing the rainfall intensity value corresponding to each of a plurality of divided areas obtained by dividing the target area and the flow value of rainwater flowing out from the target area. The figure, at a certain time, (the n, 2 or more integer) n number obtained by dividing the target area rainfall intensity value corresponding to the segmented region of the r 1, r 2, · · ·, and r n, the target area Represents the flow rate value Q of rainwater flowing out from the water. The flow
図4は、流量予測装置60が取り込む降雨イベントデータの具体例を示すデータ構成図である。同図によれば、流量予測装置60は、降雨強度値データセット(r1,r2,・・・,rn)および流量値Qを、1分ごとに取り込んでいることを示している。
FIG. 4 is a data configuration diagram illustrating a specific example of the rain event data captured by the flow
次に、流量予測装置60における流量値推定部64が実行する重回帰分析処理について説明する。重回帰分析処理においては、区分領域(メッシュ)の数量をn、対象とする時間範囲を現在時刻からm(単位は分であるとする。)前までの時間とすると、n×(m+1)よりも多いデータ数が必要である。例えば、20個の区分領域に区分される対象領域で、現在時刻から20分前までの降雨イベントデータを用いて重回帰分析処理を実行するためには、20×(20+1)=420個以上のデータが必要である。
Next, the multiple regression analysis process executed by the flow
流量値推定部64は、記憶部64に記憶された、時刻(t−m)から時刻tまでの降雨イベントデータを読み込んで重回帰分析処理を実行することにより、下記の式(1)に示す回帰式における係数ai,j、切片a0、および誤差εを算出する。式(1)において、ri(t−j)は、時刻(t−j)におけるi番目のメッシュに対応する降雨強度値である。ただし、(i=1,2,・・・,n)、(j=0,1,2,・・・,m)である。また、Q(ハット)(t+1)は、時刻(t+1)における推定流量値である。なお、“(ハット)”は、その直前の文字“Q”の上部に付される“^”のことである。
The flow
流量値推定部64は、算出した係数ai,j、切片a0、および誤差εを適用した(1)式による回帰式に、時刻(t−m)から時刻tまでの降雨強度値データセットを代入して計算することにより、時刻(t+1)における対象領域からの推定流量値Q(ハット)(t+1)を得る。
The flow
次に、第1実施形態である流量予測装置60の動作について説明する。
図5は、流量予測装置60の処理を示すフローチャートである。
ステップS1において、流量予測装置60は、降雨イベントが開始されるまで待機している(ステップS1:NO)。具体的に、流量予測装置60は、無降雨時間が所定時間(例えば、4時間)以上経過したか否かを判定する。無降雨時間が所定時間以上経過して雨が降り始めた場合、流量予測装置60は、降雨イベントが開始したと判定する。降雨イベントが開始したと流量予測装置60が判定した場合(ステップS1:YES)、ステップS2の処理に移す。
Next, operation | movement of the flow
FIG. 5 is a flowchart showing the process of the flow
In step S1, the flow
ステップS2において、降雨強度値取得部61は、配信装置50が供給する降雨強度値データセットを取り込み、この降雨強度値データセットを記憶部64に記憶させる。また、流量値取得部62は、流量測定装置70が供給する流量値データを、降雨強度値取得部61による取得のタイミングに同期させて取り込み、その流量値データを降雨強度値データセットに関係付けて記憶部64に記憶させる。
In step S <b> 2, the rainfall intensity
次に、ステップS3において、流量予測装置60は、降雨イベントデータの取り込みを終了するか否かを判定する。例えば、流量予測装置60は、ある一定の降雨量以上の降雨となる一または複数の降雨イベントにおいて降雨イベントデータを取得したか否かを判定する。流量予測装置60は、降雨イベントデータの取り込みを終了しないと判定した場合(ステップS3:NO)、ステップS1の処理に戻す。一方、流量予測装置60は、降雨イベントデータの取り込みを終了すると判定した場合(ステップS3:YES)、ステップS4の処理に移す。
Next, in step S <b> 3, the flow
ステップS4において、流量値推定部64は、一または複数の降雨イベントにおける、降雨強度値データセットおよび流量値データの時系列データを記憶部63から読み込む。次に、流量値推定部64は、読み込んだ時系列データに基づいて、重回帰分析処理を実行することによって複数の区分領域における降雨強度値に対する流量値の予測式の係数を算出し、これら係数を内蔵する記憶部に記憶させる。
In step S <b> 4, the flow
次に、ステップS5において、流量値推定部64は、記憶した係数を適用した予測式の計算処理を実行することによって、未来時刻における推定流量値を算出する。次に、流量値推定部64は、算出した推定流量値のデータである推定流量値データを出力する。
Next, in step S <b> 5, the flow
次に、ステップS6において、係数更新部65は、流量値推定部64が算出した係数で、流量値推定部64に記憶された係数を更新するか否かを判定する。例えば、係数更新部65は、流量値推定部64が係数を算出したら必ず更新すると判定する。または、係数更新部65は、前回の更新から一定時間が経過したか否かを判定する。ただし、未だ更新されたことがない場合は、必ず更新すると判定する。または、係数更新部65は、内蔵する時計により、あらかじめ決定された日時(例えば、6月1日午前0時0分)になったか否かを判定する。そして、係数更新部65は、更新すると判定した場合(ステップS6:YES)、ステップS7の処理に移し、更新しないと判定した場合(ステップS6:NO)、ステップS1の処理に戻す。
Next, in step S <b> 6, the
ステップS7において、係数更新部65は、ステップS5の処理において流量値推定部64が算出した係数で、流量値推定部64に記憶している係数を更新する。次に、流量予測装置60は、ステップS1の処理に戻す。
In step S7, the
次に、流量予測装置60による、対象領域における等到達時間曲線の取得方法について説明する。
図6は、流量値推定部64に記憶された係数のうち、k番目の区分領域(メッシュk)における各係数の値を示したグラフである。同図において、横軸はメッシュkにおける係数、縦軸は係数の値である。なお、0≦l(エル)≦mである。同図に示すように、メッシュkにおける係数ak,0から係数ak,mまでのうち、係数ak,lが、係数の値として最大となる係数である。よって、メッシュkに対応する降雨強度値の取得時点から、対象領域からの雨水の流量時点までの間には、時間l(エル)分の遅れ時間があるといえる。
Next, the acquisition method of the equal arrival time curve in the target region by the flow
FIG. 6 is a graph showing the value of each coefficient in the kth segmented area (mesh k) among the coefficients stored in the flow
流量予測装置60は、対象領域における全ての区分領域それぞれについて、係数の値が最大となる係数を検出し、検出した係数から遅れ時間を取得する。そして、流量予測装置60は、対象領域の全ての区分領域における遅れ時間を区分領域に対応させた二次元データを生成し、この二次元データにおいて同一または同等の遅れ時間を相互に対応付けることにより、等到達時間を得る。
The flow
図7は、流量予測装置60が生成した二次元データ上で、同一または同等の遅れ時間を対応付けることによって得た等到達時間曲線を表した図である。同図では、視覚的に見やすくするよう、等到達時間を線で表したが、例えば、メッシュを色分けしたり、三次元方向の長さを変えたりして、等到達時間を表してもよい。
等到達時間を求めることにより、対象領域における流下特性を視覚的にとらえることができる。
FIG. 7 is a diagram showing an equal arrival time curve obtained by associating the same or equivalent delay times on the two-dimensional data generated by the flow
By obtaining the equal arrival time, it is possible to visually grasp the flow characteristics in the target region.
第1実施形態である流量予測装置は、対象領域を区分した複数の区分領域それぞれにおいて、降雨イベントにおける降雨強度値をあらかじめ一定時間ごとに取得する降雨強度値取得部を備える。また、この流量予測装置は、対象領域から流出する雨水の流量値を、降雨強度値取得部による取得のタイミングに同期させて取得する流量値取得部を備える。また、この流量予測装置は、降雨強度値取得部が取得した降雨強度値と流量値取得部が取得した流量値とに基づいて、対象領域から流出する雨水の未来時刻における流量値を推定する流量値推定部を備える。 The flow rate prediction apparatus according to the first embodiment includes a rainfall intensity value acquisition unit that acquires, in advance, a rainfall intensity value in a rain event every predetermined time in each of a plurality of divided areas obtained by dividing the target area. In addition, the flow rate prediction apparatus includes a flow value acquisition unit that acquires the flow value of rainwater flowing out from the target region in synchronization with the acquisition timing of the rainfall intensity value acquisition unit. In addition, the flow rate predicting apparatus estimates a flow rate value at a future time of rainwater flowing out from the target area based on the rainfall intensity value acquired by the rainfall intensity value acquiring unit and the flow rate value acquired by the flow rate acquiring unit. A value estimation unit is provided.
第1実施形態である流量予測装置は、降雨イベントについて一定時間ごとに計測した、対象領域における降雨強度値および流量値に基づいて、未来時刻における当該対象領域からの雨水の流量を推定する。よって、第1実施形態である流量予測装置によれば、エンジニアリング作業量を少なく抑えた簡便な方法によって雨水流量の予測を行うことができる。 The flow rate predicting apparatus according to the first embodiment estimates the flow rate of rainwater from the target region at a future time based on the rainfall intensity value and the flow rate value in the target region measured at regular intervals for the rain event. Therefore, according to the flow volume prediction apparatus which is 1st Embodiment, the rainwater flow volume can be estimated with the simple method which restrained the engineering work amount small.
また、第1実施形態である流量予測装置における流量値推定部は、それぞれ取得した降雨強度値および流量値に基づいて、重回帰分析処理を実行することによって複数の区分領域における降雨強度値に対する流量値の予測式の係数を算出し、これら係数を適用した予測式を計算することによって未来時刻における流量値を推定する。 In addition, the flow rate estimation unit in the flow prediction device according to the first embodiment performs a multiple regression analysis process on the basis of the acquired rainfall intensity value and the flow rate value, and thereby the flow rate for the rainfall intensity value in the plurality of segmented regions. A coefficient of a value prediction formula is calculated, and a flow rate value at a future time is estimated by calculating a prediction formula to which these coefficients are applied.
これにより、第1実施形態である流量予測装置によれば、エンジニアリング作業量を少なく抑えた簡便な方法によって雨水流量の予測を精度よく行うことができる。 Thereby, according to the flow volume prediction apparatus which is 1st Embodiment, the rainwater flow volume can be accurately estimated by the simple method which restrained the engineering work amount small.
また、第1実施形態である流量予測装置は、流量値推定部が算出する係数を所定のタイミングで更新する係数更新部を備える。更新のタイミングは、常に最新の算出結果である係数を保つように制御されてもよいし、あらかじめ決められたときに更新されるよう制御されてもよい。 In addition, the flow rate prediction apparatus according to the first embodiment includes a coefficient update unit that updates a coefficient calculated by the flow value estimation unit at a predetermined timing. The update timing may be controlled so as to always keep the coefficient which is the latest calculation result, or may be controlled to be updated when determined in advance.
これにより、第1実施形態である流量予測装置は、適切な係数を用いることによって、雨水流量の予測を精度よく行うことができる。 Thereby, the flow volume prediction apparatus which is 1st Embodiment can predict a rainwater flow volume accurately by using a suitable coefficient.
[第2の実施形態]
第1実施形態における降雨強度値取得部61は、配信装置50から取り込んだ降雨強度値データの降雨強度値をそのままの値として記憶部63に記憶させた。すなわち、第1実施形態では、降雨レーダ30が生成した信号に基づき信号処理装置40が生成した区分領域ごとの降雨強度値データをそのまま利用していたため、地形変化に起因したノイズや信号の減衰による降雨強度値への影響が考慮されていなかった。第2実施形態は、降雨強度値取得部が、取得した降雨強度値データを、降雨強度に応じて区分した複数のレンジに対応させて正規化する例である。
[Second Embodiment]
The rainfall intensity
第2実施形態である流量予測装置の機能構成図は、第1実施形態である流量予測装置60の機能構成を示した図2を用いることとする。第2実施形態においては、第1実施形態と相違する部分について説明し、共通する部分についての説明を省略する。
As the functional configuration diagram of the flow rate prediction apparatus according to the second embodiment, FIG. 2 showing the functional configuration of the flow
第2実施形態における降雨強度値取得部61は、第1実施形態と同様に、配信装置50が供給する降雨強度値データを取り込む。そして、降雨強度値取得部61は、取得した降雨強度値データを、降雨強度に応じて区分した複数のレンジに対応させて正規化する。
The rainfall intensity
具体的に、降雨強度値取得部61は、複数のレンジを示すレンジデータを、内蔵する記憶部にあらかじめ記憶させておく。降雨強度値が200(mm/h)以下である場合の例として、降雨強度値取得部61の記憶部は、例えば、0(mm/h)、0(mm/h)より大きく1(mm/h)以下、1(mm/h)より大きく5(mm/h)以下、5(mm/h)より大きく10(mm/h)以下、10(mm/h)より大きく20(mm/h)以下、20(mm/h)より大きく50(mm/h)以下、50(mm/h)より大きく100(mm/h)以下、および100(mm/h)より大きく200(mm/h)以下を示すレンジデータをあらかじめ記憶する。
Specifically, the rainfall intensity
降雨強度値取得部61は、取り込んだ降雨強度値データを記憶されたレンジデータにおけるレンジに応じて、該当するレンジの中央値に換算することによって正規化する。つまり、降雨強度値取得部61は、取り込んだ降雨強度値データを、下記の表1のように換算する。
The rainfall intensity
第2実施形態における降雨強度値取得部61は、取得した降雨強度値データを、降雨強度に応じて区分した複数のレンジに対応させて正規化することにより、簡易な構成により正規化前の降雨強度値データに含まれる誤差を吸収して、雨水流量の予測を精度よく行うことができる。
The rainfall intensity
[第3の実施形態]
第3実施形態は、降雨強度値取得部が、取得した降雨強度値データを、降雨強度に応じて区分した複数のレンジに対応させて正規化する例であり、第2の実施形態の変形例である。
[Third Embodiment]
The third embodiment is an example in which the rainfall intensity value acquisition unit normalizes the acquired rainfall intensity value data corresponding to a plurality of ranges divided according to the rainfall intensity, and is a modification of the second embodiment. It is.
第3実施形態である流量予測装置の機能構成図は、第1実施形態における流量予測装置60の機能構成を示した図2を用いることとする。第3実施形態においては、第2実施形態と相違する構成について説明し、第1実施形態および第2実施形態と共通する構成についての説明を省略する。
As the functional configuration diagram of the flow rate prediction apparatus according to the third embodiment, FIG. 2 showing the functional configuration of the flow
第3実施形態における降雨強度値取得部61は、第1実施形態と同様に、配信装置50が供給する降雨強度値データセットを時系列に取り込む。そして、降雨強度値取得部61は、取得した降雨強度値データセットを、降雨強度に応じて区分した複数のレンジに対応させて正規化する。
As in the first embodiment, the rainfall intensity
具体的に、降雨強度値取得部61は、第2実施形態と同様に、複数のレンジを示すレンジデータを、内蔵する記憶部にあらかじめ記憶させておく。ここでのレンジデータの内容は、第2実施形態と同一の例とする。
Specifically, the rainfall intensity
降雨強度値取得部61は、取り込んだ降雨強度値データセットにおいて、降雨強度値が最大となる降雨強度値データについては換算せず、その他の降雨強度値データを、記憶されたレンジデータにおけるレンジに応じて、該当するレンジの中央値に換算することによって正規化する。例えば、降雨強度値データセットに最大値として40(mm/h)の降雨強度値データが含まれている場合、降雨強度値取得部61は、取り込んだ降雨強度値データセットを、下記の表2のように換算する。
The rainfall intensity
第3実施形態における降雨強度値取得部61は、取得した降雨強度値データセットを、降雨強度値が最大となる降雨強度値データを除き、降雨強度に応じて区分した複数のレンジに対応させて正規化することにより、簡易な構成により正規化前の降雨強度値データに含まれる誤差を吸収して、雨水流量の予測を精度よく行うことができる。
The rainfall intensity
[第4の実施形態]
第4実施形態は、降雨強度値取得部が、取得した降雨強度値データを、降雨強度に応じて区分した複数のレンジに対応させて正規化する例であり、第3の実施形態の変形例である。
[Fourth Embodiment]
The fourth embodiment is an example in which the rainfall intensity value acquisition unit normalizes the acquired rainfall intensity value data in association with a plurality of ranges divided according to the rainfall intensity, and is a modification of the third embodiment. It is.
第4実施形態である流量予測装置の機能構成図は、第1実施形態における流量予測装置60の機能構成を示した図2を用いることとする。第4実施形態においては、第3実施形態と相違する構成について説明し、第1実施形態から第3実施形態までと共通する構成についての説明を省略する。
As the functional configuration diagram of the flow rate prediction apparatus according to the fourth embodiment, FIG. 2 showing the functional configuration of the flow
第4実施形態における降雨強度値取得部61は、第1実施形態と同様に、配信装置50が供給する降雨強度値データセットを時系列に取り込む。そして、降雨強度値取得部61は、取得した降雨強度値データセットを、降雨強度に応じて区分した複数のレンジに対応させて正規化する。
The rainfall intensity
具体的に、降雨強度値取得部61は、第2実施形態と同様に、複数のレンジを示すレンジデータを、内蔵する記憶部にあらかじめ記憶させておく。ここでのレンジデータの内容は、第2実施形態と同一の例とする。
Specifically, the rainfall intensity
降雨強度値取得部61は、取り込んだ降雨強度値データセットにおいて、降雨強度値が最大となる降雨強度値データ(最大降雨強度値データ)については換算しない。そして、降雨強度値取得部61は、その他の降雨強度値データを、最大降雨強度値データが含まれるレンジ内での最大降雨強度値の割合を基準に、最少レンジまでの間の各レンジにおいて一定の割合で増加または減少する割合に対応した値に換算することによって正規化する。例えば、降雨強度値データセットに最大値として75(mm/h)の降雨強度値データが含まれている場合、降雨強度値取得部61は、取り込んだ降雨強度値データセットを、下記の表3のように換算する。
The rainfall intensity
第4実施形態における降雨強度値取得部61は、取得した降雨強度値データセットを、降雨強度値が最大となる降雨強度値データを除き、降雨強度に応じて区分した複数のレンジに対応させて正規化することにより、簡易な構成により正規化前の降雨強度値データに含まれる誤差を吸収して、雨水流量の予測を精度よく行うことができる。
The rainfall intensity
[第5の実施形態]
第5実施形態は、流量値推定部が、降雨強度に応じて区分した複数のレンジそれぞれについて予測式における係数を算出し、レンジごとに予測式を計算する例である。
[Fifth Embodiment]
The fifth embodiment is an example in which the flow value estimation unit calculates a coefficient in a prediction formula for each of a plurality of ranges divided according to rainfall intensity, and calculates the prediction formula for each range.
第5実施形態である流量予測装置の機能構成図は、第1実施形態である流量予測装置60の機能構成を示した図2を用いることとする。第5実施形態においては、第1実施形態と相違する部分について説明し、共通する部分についての説明を省略する。
The functional configuration diagram of the flow rate predicting apparatus according to the fifth embodiment uses FIG. 2 showing the functional configuration of the flow
流量値推定部64は、降雨強度に応じて区分した複数のレンジそれぞれに対応させて、一または複数の降雨イベントにおける、降雨強度値データセットおよび流量値データの時系列データを記憶部63から読み込む。降雨強度値が200(mm/h)以下である場合の例として、レンジは、例えば、0(mm/h)、0(mm/h)より大きく1(mm/h)以下、1(mm/h)より大きく5(mm/h)以下、5(mm/h)より大きく10(mm/h)以下、10(mm/h)より大きく20(mm/h)以下、20(mm/h)より大きく50(mm/h)以下、50(mm/h)より大きく100(mm/h)以下、および100(mm/h)より大きく200(mm/h)以下である。
The flow
そして、レンジごとに、流量値推定部64は、読み込んだ時系列データに基づいて、重回帰分析処理を実行することによって複数の区分領域における降雨強度値に対する流量値の予測式の係数を算出し、これら係数を記憶する。なお、係数は、切片および誤差も含む。そして、レンジごとに、流量値推定部64は、記憶した係数を適用した予測式を計算することによって未来時刻における流量値を推定する。流量値推定部64は、算出した推定流量値の推定流量値データを出力する。すなわち、流量値推定部64は、降雨強度に応じて区分した複数のレンジそれぞれについて予測式における係数を算出し、レンジごとに予測式を計算することによって、未来時刻における流量値をレンジごとに推定する。
Then, for each range, the flow
これにより、対象領域への降雨の度合いによって対象領域からの雨水の流量の度合いが変わる場合、言い換えると、降雨の度合いに応じて予測式の係数が変わる場合にも、雨水流量の予測を精度よく行うことができる。 As a result, when the degree of rainwater flow from the target area changes depending on the degree of rainfall in the target area, in other words, even when the coefficient of the prediction formula changes according to the degree of rain, the prediction of the rainwater flow rate is accurate. It can be carried out.
[第6の実施形態]
対象領域を区分した複数の区分領域において、雨水排水施設80が設置された場所から離れた区分領域ほど、当該対象領域からの流量に寄与するまでには時間がかかる。そこで、第6実施形態は、流量値推定部が、降雨イベントにおける経過時間が長いほど、対象領域における流出箇所から離れた区分領域における降雨強度値に対する係数をも算出する例である。言い換えると、第6実施形態における流量値推定部は、降雨イベントにおける経過時間が短いときは、対象領域における流出箇所に近い区分領域における降雨強度値に対する係数を算出し、経過時間が長くなるほど、流出箇所側から区分領域を広げるように算出する係数を増やしていく。
[Sixth Embodiment]
In a plurality of divided areas obtained by dividing the target area, it takes time to contribute to the flow rate from the target area as the divided area is farther from the place where the
第6実施形態である流量予測装置の機能構成図は、第1実施形態である流量予測装置60の機能構成を示した図2を用いることとする。第6実施形態においては、第1実施形態と相違する部分について説明し、共通する部分についての説明を省略する。
As the functional configuration diagram of the flow rate prediction apparatus according to the sixth embodiment, FIG. 2 showing the functional configuration of the flow
流量値推定部64は、一または複数の降雨イベントにおける、降雨強度値データセットおよび流量値データの時系列データを記憶部63から読み込む。そして、流量値推定部64は、係数を算出する際に、降雨イベントにおける経過時間が長いほど、対象領域における流出箇所から離れた区分領域における降雨強度値に対する係数をも算出する。
The flow
これにより、雨水流量の予測精度を落とすことなく、係数算出の負荷を軽くし、また処理時間を短縮させることができる。 Thereby, the load of coefficient calculation can be reduced and the processing time can be shortened without reducing the prediction accuracy of the rainwater flow rate.
なお、各実施形態である流量予測装置における降雨強度値取得部、流量値取得部、記憶部、流量値推定部、および係数更新部における少なくとも一つの構成を装置として、分離させて流量予測システムとして構成してもよい。 In addition, at least one configuration in the rainfall intensity value acquisition unit, the flow value acquisition unit, the storage unit, the flow value estimation unit, and the coefficient update unit in the flow rate prediction device according to each embodiment is separated as a device and used as a flow rate prediction system. It may be configured.
また、上述した実施形態である流量予測装置60の一部の機能をコンピュータで実現するようにしてもよい。この場合、その機能を実現するための流量予測プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録された流量予測プログラムをコンピュータシステムに読み込ませて、このコンピュータシステムが実行することによって実現してもよい。なお、このコンピュータシステムとは、オペレーティング・システム(Operating System;OS)や周辺装置のハードウェアを含むものである。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、光ディスク、メモリカード等の可搬型記録媒体、コンピュータシステムに備えられる磁気ハードディスクやソリッドステートドライブ等の記憶装置のことをいう。さらに、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、インターネット等のコンピュータネットワーク、および電話回線や携帯電話網を介してプログラムを送信する場合の通信回線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、さらには、その場合のサーバ装置やクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持するものを含んでもよい。また上記の流量予測プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせにより実現するものであってもよい。
Moreover, you may make it implement | achieve a part of function of the flow
以上、詳述したとおり、各実施形態における流量予測装置によれば、対象領域において降雨イベントについて一定時間ごとに計測した降雨強度値および流量値に基づいて、未来時刻における当該対象領域からの雨水の流量を推定する流量推定部を有していることにより、エンジニアリング作業量を少なく抑えた簡便な方法によって、雨水流量の予測を精度よく行うことができる。 As described above in detail, according to the flow rate prediction device in each embodiment, rainwater from the target region at a future time based on the rainfall intensity value and the flow rate value measured at regular intervals for a rain event in the target region. By having the flow rate estimation unit for estimating the flow rate, the rainwater flow rate can be predicted with high accuracy by a simple method with a small amount of engineering work.
以上、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同様に、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ものである。 As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10…雨水管、20…排水ポンプ、30…降雨レーダ、40…信号処理装置、50…配信装置、60…流量予測装置、61…降雨強度値取得部、62…流量値取得部、63…記憶部、64…流量値推定部、65…係数更新部、70…流量測定装置、80…雨水排水施設
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記対象領域から流出する雨水の流量値を、前記降雨強度値取得部による取得のタイミングに同期させて取得する流量値取得部と、
前記降雨強度値取得部が取得した降雨強度値と前記流量値取得部が取得した流量値とに基づいて、前記対象領域から流出する雨水の未来時刻における流量値を推定する流量値推定部と、
を備える流量予測装置。 In each of a plurality of divided areas that divide the target area, a rainfall intensity value acquisition unit that acquires a rainfall intensity value in a rain event every predetermined time in advance,
A flow value acquisition unit that acquires a flow value of rainwater flowing out of the target area in synchronization with an acquisition timing by the rainfall intensity value acquisition unit;
Based on the rainfall intensity value acquired by the rainfall intensity value acquisition unit and the flow rate value acquired by the flow rate acquisition unit, a flow value estimation unit that estimates a flow value at a future time of rainwater flowing out from the target area;
A flow rate prediction apparatus comprising:
請求項1記載の流量予測装置。 The flow value estimation unit calculates a coefficient of a prediction formula of a flow value with respect to a rainfall intensity value in the plurality of divided areas by executing a multiple regression analysis process, and calculates the prediction formula to which the coefficient is applied. Estimating a flow value at the future time;
The flow rate prediction apparatus according to claim 1.
請求項1または請求項2いずれか記載の流量予測装置。 The rainfall intensity value acquisition unit normalizes the acquired rainfall intensity value corresponding to a plurality of ranges divided according to the rainfall intensity,
The flow rate prediction apparatus according to claim 1 or 2.
請求項2または請求項3いずれか記載の流量予測装置。 The flow rate estimation unit calculates a coefficient in the prediction formula for each of a plurality of ranges divided according to rainfall intensity, and calculates the prediction formula for each range.
The flow volume prediction apparatus in any one of Claim 2 or Claim 3.
請求項2から請求項4いずれか一項記載の流量予測装置。 The flow rate estimation unit also calculates a coefficient for a rain intensity value in a segmented area away from an outflow location in the target area, as the elapsed time in the rain event is longer.
The flow volume prediction apparatus as described in any one of Claims 2-4.
をさらに備える請求項2から請求項5いずれか一項記載の流量予測装置。 A coefficient updating unit that updates the coefficient calculated by the flow rate estimation unit at a predetermined timing;
The flow rate prediction apparatus according to claim 2, further comprising:
流量値取得部が、前記対象領域から流出する雨水の流量値を、前記降雨強度値取得ステップにおける取得のタイミングに同期させて取得する流量値取得ステップと、
前記降雨強度値取得ステップにおいて取得された降雨強度値と前記流量値取得ステップにおいて取得された流量値とに基づいて、流量値推定部が、前記対象領域から流出する雨水の未来時刻における流量値を推定する流量値推定ステップと、
を有する流量予測方法。 A rainfall intensity value acquisition step in which a rainfall intensity value acquisition unit acquires a rainfall intensity value in a rain event in advance every predetermined time in each of a plurality of divided areas into which the target area has been divided,
A flow value acquisition unit acquires a flow value of rainwater flowing out of the target area in synchronization with an acquisition timing in the rainfall intensity value acquisition step, and
Based on the rainfall intensity value acquired in the rainfall intensity value acquisition step and the flow rate value acquired in the flow value acquisition step, the flow value estimation unit calculates a flow value at a future time of rainwater flowing out from the target area. A flow value estimation step to be estimated;
A flow rate prediction method comprising:
対象領域を区分した複数の区分領域それぞれにおいて、降雨イベントにおける降雨強度値をあらかじめ一定時間ごとに取得する降雨強度値取得部と、
前記対象領域から流出する雨水の流量値を、前記降雨強度値取得部による取得のタイミングに同期させて取得する流量値取得部と、
前記降雨強度値取得部が取得した降雨強度値と前記流量値取得部が取得した流量値とに基づいて、前記対象領域から流出する雨水の未来時刻における流量値を推定する流量値推定部と、
として機能させるための流量予測プログラム。 Computer
In each of a plurality of divided areas that divide the target area, a rainfall intensity value acquisition unit that acquires a rainfall intensity value in a rain event every predetermined time in advance,
A flow value acquisition unit that acquires a flow value of rainwater flowing out of the target area in synchronization with an acquisition timing by the rainfall intensity value acquisition unit;
Based on the rainfall intensity value acquired by the rainfall intensity value acquisition unit and the flow rate value acquired by the flow rate acquisition unit, a flow value estimation unit that estimates a flow value at a future time of rainwater flowing out from the target area;
Flow prediction program to function as.
前記対象領域から流出する雨水の流量値を、前記降雨強度値取得装置による取得のタイミングに同期させて取得する流量値取得装置と、
前記降雨強度値取得装置が取得した降雨強度値と前記流量値取得装置が取得した流量値とに基づいて、前記対象領域から流出する雨水の未来時刻における流量値を推定する流量値推定装置と、
を備える流量予測システム。 In each of a plurality of divided areas into which the target area is divided, a rainfall intensity value acquisition device that acquires a rainfall intensity value in a rain event every predetermined time in advance,
A flow value acquisition device that acquires the flow value of rainwater flowing out of the target area in synchronization with the acquisition timing by the rainfall intensity value acquisition device;
A flow value estimation device that estimates a flow value at a future time of rainwater flowing out from the target area, based on a rainfall intensity value acquired by the rainfall intensity value acquisition device and a flow value acquired by the flow value acquisition device;
A flow rate prediction system comprising:
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