JP2021196330A - Diffusion source position estimation device and diffusion source position estimation method - Google Patents

Diffusion source position estimation device and diffusion source position estimation method Download PDF

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Abstract

To provide a diffusion source position estimation device capable of accurately estimating a position of a diffusion source of a diffusion substance.SOLUTION: A diffusion source position estimation device 100 for estimating a position of a diffusion source of a diffusion substance diffused in the air in a predetermined area includes a data acquisition part 33 for acquiring concentration information of the diffusion substance from a plurality of observation devices arranged in the predetermined area, and a processing part 10 for processing the acquired data. The processing part 10 constructs a virtual space stimulating a predetermined area; arranges virtual observation points corresponding to the observation devices and a plurality of virtual diffusion sources diffusing the virtual diffusion substance into the virtual space, in the virtual space; determines diffusion source estimation indices indicating the magnitude of an influence degree given to the virtual observation points by the virtual diffusion substance, for each of the virtual diffusion sources, by a statistical method; repeats processing of rearranging an arrangement position of the virtual diffusion source until the diffusion source estimation index is maximized, and calculating the diffusion source estimation indices; and estimates the position where the diffusion source estimation index is maximized as the diffusion resource.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、拡散源位置推定装置および拡散源位置推定方法に関する。 The present invention relates to a diffusion source position estimation device and a diffusion source position estimation method.

工場や化学プラント等に敷設された配管の亀裂等の事故により、人体等に有害な物質(拡散物質)が大気中に放出されたとき、その敷地内の何れのところで配管に亀裂等(拡散源)が生じたのかを速やかに推定し、必要な処置を施して被害の拡大を防がなければならない。 When a substance (diffusing substance) that is harmful to the human body is released into the atmosphere due to an accident such as a crack in a pipe laid in a factory or chemical plant, the pipe is cracked (diffusion source) anywhere in the site. ) Must occur promptly and necessary measures must be taken to prevent the damage from spreading.

特許文献1では、複数の仮想拡散源を設定し、実観測点(測定装置)における実測濃度(濃度情報)と実観測点に対応する仮想観測点上における仮想拡散源からの影響関数値との残差ノルムが最小となる仮想拡散源を拡散源の位置として推定することが開示されている。 In Patent Document 1, a plurality of virtual diffusion sources are set, and the measured concentration (concentration information) at the actual observation point (measuring device) and the influence function value from the virtual diffusion source on the virtual observation point corresponding to the actual observation point are set. It is disclosed to estimate the virtual diffusion source with the smallest residual norm as the location of the diffusion source.

特許第5433559号公報Japanese Patent No. 5433559

特許文献1は、いわゆる最小残差法を用いて拡散源の位置を推定しようとするものである。この方法は、その定式化から、拡散源位置からの影響関数と実観測点(測定装置)における実測濃度(濃度情報)の所定エリア内全域での分布傾向が異なっていても、所定エリア内で相対的に大きくなる箇所のみがおおよそ一致した場合に残差が小さくなりやすい。従って、この場合に、拡散源位置として推定されやすく、拡散源位置として適切でない場合があるという課題がある。 Patent Document 1 attempts to estimate the position of the diffusion source by using the so-called minimum residual method. From the formulation of this method, even if the influence function from the diffusion source position and the distribution tendency of the measured concentration (concentration information) at the actual observation point (measurement device) are different in the entire predetermined area, the distribution tendency is different within the predetermined area. The residual tends to be small when only the relatively large parts roughly match. Therefore, in this case, there is a problem that the position of the diffusion source is easily estimated and may not be appropriate as the position of the diffusion source.

本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、拡散物質の拡散源の位置を精度よく推定することができる拡散源位置推定装置および拡散源位置推定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a diffusion source position estimation device and a diffusion source position estimation method capable of accurately estimating the position of a diffusion source of a diffuser. And.

前記目的を達成するため、本発明の拡散源位置推定装置は、所定のエリアにおいて大気中に拡散した拡散物質の拡散源の位置を推定する拡散源位置推定装置であって、所定エリアに配置された複数の観測装置から拡散物質の濃度情報を取得する情報取得部(例えば、データ取得部33)と、取得した情報を処理する情報処理部(例えば、処理部10)と、を備え、情報処理部は、所定のエリアを模擬した仮想空間を構築し、仮想空間内において、仮想空間内に観測装置に対応する仮想観測点と仮想拡散物質を拡散させる複数の仮想拡散源と、を配置し、統計的手法により、仮想拡散物質の現況再現性の高さを示す拡散源推定指標を仮想拡散源ごとに求め、拡散源推定指標が最大化されるまで、仮想拡散源の配置位置を再配置して拡散源推定指標を算出する処理を繰返し、拡散源推定指標が最大化された位置を拡散源として推定することを特徴とする。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。 In order to achieve the above object, the diffusion source position estimation device of the present invention is a diffusion source position estimation device that estimates the position of the diffusion source of the diffusion substance diffused in the atmosphere in a predetermined area, and is arranged in the predetermined area. Information processing is provided with an information acquisition unit (for example, data acquisition unit 33) that acquires concentration information of diffused substances from a plurality of observation devices, and an information processing unit (for example, processing unit 10) that processes the acquired information. The department constructs a virtual space that simulates a predetermined area, and in the virtual space, arranges a virtual observation point corresponding to the observation device and a plurality of virtual diffusion sources that diffuse the virtual diffusion substance in the virtual space. Using a statistical method, a diffusion source estimation index indicating the high degree of reproducibility of the current state of the virtual diffusion material is obtained for each virtual diffusion source, and the placement position of the virtual diffusion source is rearranged until the diffusion source estimation index is maximized. The process of calculating the diffusion source estimation index is repeated, and the position where the diffusion source estimation index is maximized is estimated as the diffusion source. Other aspects of the invention will be described in embodiments described below.

本発明によれば、拡散物質の拡散源の位置を精度よく推定することができる。 According to the present invention, the position of the diffusion source of the diffusing substance can be estimated accurately.

実施形態に係る拡散源位置推定装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the diffusion source position estimation apparatus which concerns on embodiment. 第1の推定モードにおける実際の所定のエリアに対応する仮想空間の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the virtual space corresponding to the actual predetermined area in the 1st estimation mode. 仮想空間における拡散源候補の設定の例を示す図である。It is a figure which shows the example of setting of the diffusion source candidate in a virtual space. 拡散源位置推定装置の第1の推定モードの処理(その1)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process (the 1) of the 1st estimation mode of the diffusion source position estimation apparatus. 拡散源位置推定装置の第1の推定モードの処理(その2)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing (the 2) of the 1st estimation mode of the diffusion source position estimation apparatus. 第2の推定モードにおける拡散源候補の設定の例を示す図である。It is a figure which shows the example of setting of the diffusion source candidate in the 2nd estimation mode. 第2の推定モードにおける拡散源候補の再設定の例を示す図である。It is a figure which shows the example of resetting the diffusion source candidate in the 2nd estimation mode. 第2の推定モードにおける拡散源位置と推定した例を示す図である。It is a figure which shows the example estimated as the diffusion source position in the 2nd estimation mode. 拡散源位置推定装置の第2の推定モードの処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing of the 2nd estimation mode of the diffusion source position estimation apparatus. 複雑気流場における拡散物質の到達範囲の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the reach of the diffusing material in a complex airflow field. 所定エリア内の仮想拡散源の位置を示す図である。It is a figure which shows the position of the virtual diffusion source in a predetermined area. 実観測点、筑波山山頂、拡散実験における実際の拡散源の位置を示す配置構成図である。It is a layout configuration diagram showing the actual observation point, the summit of Mt. Tsukuba, and the position of the actual diffusion source in the diffusion experiment. 比較例の仮想放出地点の設定(その1)を示す配置図である。It is a layout drawing which shows the setting (the 1) of the virtual emission point of the comparative example. 比較例の仮想放出地点の設定(その2)を示す配置図である。It is a layout drawing which shows the setting (the 2) of the virtual emission point of a comparative example. 比較例の仮想放出地点の設定(その3)を示す配置図である。It is a layout drawing which shows the setting (the 3) of the virtual emission point of the comparative example. 比較例の仮想放出地点の設定(その4)を示す配置図である。It is a layout drawing which shows the setting (the 4) of the virtual emission point of the comparative example. 比較例の仮想放出地点の設定(その5)を示す配置図である。It is a layout drawing which shows the setting (the 5) of the virtual emission point of the comparative example. 実施形態に係る拡散源位置の推定に至るまでに設定された仮想拡散源の位置を示す配置図である。It is a layout drawing which shows the position of the virtual diffusion source set up to the estimation of the diffusion source position which concerns on embodiment. 図18の四角太線部分の領域を拡大し、かつ拡散源候補の推移を示した説明図である。It is explanatory drawing which enlarged the area of the square thick line part of FIG. 18, and showed the transition of a diffusion source candidate.

最初に、本発明の特徴を説明する。
拡散源位置の実運用上での推定対象となる工場や化学プラント等は障害物や地形等の影響により分岐、合流、及び渦等が存在する気流場環境となる場合が一般的であり、そのような気流場環境の下では所定エリア内全域での拡散物質の分布傾向(拡散物質の到達範囲の形状や到達範囲内での拡散物質の濃淡)は拡散源位置に強く依存する。このため、所定エリア内全域での拡散物質の分布傾向は拡散源位置を推定する上での重要な情報となる。拡散物質の分布傾向の例を図10に示す。
First, the features of the present invention will be described.
Factories, chemical plants, etc. that are the targets of estimation in actual operation of the diffusion source location generally have an airflow field environment in which branches, mergers, vortices, etc. exist due to the influence of obstacles, topography, etc. Under such an airflow field environment, the distribution tendency of the diffuser over the entire predetermined area (the shape of the reach of the diffuser and the shade of the diffuser within the reach) strongly depends on the position of the diffuser. Therefore, the distribution tendency of the diffusing substance in the entire predetermined area is important information for estimating the position of the diffusing source. An example of the distribution tendency of the diffuser is shown in FIG.

図10は、複雑気流場における拡散物質の到達範囲の例を示す図である。分岐、合流、及び渦などが存在する気流場の下では拡散源位置が少し変わることで拡散物質の分布傾向が大きく異なる。図10(a)の場合、拡散源の風下において、障害物の片側に拡散物質が到達しており、図10(b)の場合、拡散源の風下において、障害物の両側に拡散物質が到達している。拡散源の位置は、図10(a)の場合よりも図10(b)の場合の方が若干風上に位置し、かつ、拡散源の位置は、図10(b)の場合は障害物の軸線の延長線上に位置している。 FIG. 10 is a diagram showing an example of the reach of a diffuser in a complex airflow field. Under the airflow field where branching, merging, and vortices exist, the distribution tendency of the diffusing material is greatly different due to the slight change in the position of the diffusing source. In the case of FIG. 10A, the diffusing material reaches one side of the obstacle in the leeward of the diffusion source, and in the case of FIG. 10B, the diffusing material reaches both sides of the obstacle in the leeward of the diffusion source. is doing. The position of the diffusion source is slightly upwind in the case of FIG. 10 (b) than in the case of FIG. 10 (a), and the position of the diffusion source is an obstacle in the case of FIG. 10 (b). It is located on the extension of the axis of.

本発明では、実観測点(測定装置)における実測濃度(濃度情報)とそれぞれの実観測点に対応する仮想観測点における仮想拡散源からの影響関数値との比較から、拡散物質の到達範囲の形状、および到達範囲内での拡散物質の相対的な濃淡の一致度を定量化し考慮することとしている。このため、本発明では、拡散物質の拡散源の位置を精度よく推定することができる。 In the present invention, the range of reach of the diffusing material is obtained from the comparison between the measured concentration (concentration information) at the actual observation point (measuring device) and the influence function value from the virtual diffusion source at the virtual observation point corresponding to each actual observation point. The shape and the degree of matching of the relative shades of the diffuser within the reach are quantified and considered. Therefore, in the present invention, the position of the diffusion source of the diffusing substance can be estimated accurately.

本発明を実施するための実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、実施形態に係る拡散源位置推定装置100の構成を示す図である。拡散源位置推定装置100は、処理部(情報処理部)10、記憶部20、入力部31、出力部32、データ取得部33を含んで構成されている。処理部10は、データ取得部(情報取得部)33を介して観測情報を入手する観測情報入手部11、所定のエリアに仮想拡散源を設定する仮想拡散源設定部12、仮想格子設定部13、影響関数算出部14、拡散源推定指標算出部15、拡散源位置推定部16を含んでいる。
Embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a diffusion source position estimation device 100 according to an embodiment. The diffusion source position estimation device 100 includes a processing unit (information processing unit) 10, a storage unit 20, an input unit 31, an output unit 32, and a data acquisition unit 33. The processing unit 10 is an observation information acquisition unit 11 that acquires observation information via a data acquisition unit (information acquisition unit) 33, a virtual diffusion source setting unit 12 that sets a virtual diffusion source in a predetermined area, and a virtual grid setting unit 13. , The influence function calculation unit 14, the diffusion source estimation index calculation unit 15, and the diffusion source position estimation unit 16.

記憶部20には、観測点における情報21(濃度情報及び位置情報)、仮想拡散源の位置情報22、仮想観測点に与える影響関数23、仮想拡散源ごとの第1の拡散源推定指標24(指標P)、仮想拡散源ごとの第2の拡散源推定指標25(指標V)、指標Pおよび指標Vに基づく拡散源推定指標26(指標Z)等が記憶されている。 The storage unit 20 contains information 21 (concentration information and position information) at the observation point, position information 22 of the virtual diffusion source, an influence function 23 on the virtual observation point, and a first diffusion source estimation index 24 for each virtual diffusion source ( The index P m ), the second diffusion source estimation index 25 (index V m ) for each virtual diffusion source, the diffusion source estimation index 26 based on the index P m and the index V m (index Z m ), and the like are stored.

観測情報入手部11は、データ取得部33を介して、各観測装置の測定データを、有線または無線のネットワークを通じて入手し、入手した測定データを記憶部20の観測点における情報21に記憶する。 The observation information acquisition unit 11 acquires the measurement data of each observation device through the wired or wireless network via the data acquisition unit 33, and stores the acquired measurement data in the information 21 at the observation point of the storage unit 20.

仮想拡散源設定部12は、仮想空間の所定のエリア内の任意位置に、仮想拡散源を複数設定し、設定した位置を記憶部20の仮想拡散源の位置情報22に記憶する。 The virtual diffusion source setting unit 12 sets a plurality of virtual diffusion sources at arbitrary positions in a predetermined area of the virtual space, and stores the set positions in the position information 22 of the virtual diffusion source of the storage unit 20.

仮想格子設定部13は、後記する第2の推定モードにおいて、後記する第1の推定モードで特定された、「拡散源候補」を中心とする、格子点が配される矩形格子を構築し、それぞれの格子点に「仮想拡散源」を設定し、これを記憶部20の仮想拡散源の位置情報22に記憶する。 In the second estimation mode described later, the virtual grid setting unit 13 constructs a rectangular grid in which grid points are arranged centered on the "diffusion source candidate" specified in the first estimation mode described later. A "virtual diffusion source" is set for each grid point, and this is stored in the position information 22 of the virtual diffusion source of the storage unit 20.

影響関数算出部14は、影響関数値を算出し、これを記憶部20の仮想観測点に与える影響関数値23に記憶する。影響関数値は、仮想拡散源の位置情報および仮想空間内における観測点の位置情報(観測装置の位置情報)と、仮想拡散源から拡散物質が仮想拡散を開始してからの経過時間とから算出される。詳細な影響関数値の算出方法は後記する。 The influence function calculation unit 14 calculates the influence function value and stores it in the influence function value 23 that gives the virtual observation point of the storage unit 20. The influence function value is calculated from the position information of the virtual diffusion source, the position information of the observation point in the virtual space (position information of the observation device), and the elapsed time since the diffuser started virtual diffusion from the virtual diffusion source. Will be done. The detailed calculation method of the influence function value will be described later.

拡散源推定指標算出部15は、それぞれの仮想観測点に与える影響関数値23と、それぞれの仮想観測点における濃度情報と、を用いて、統計的手法により仮想拡散源ごとに、仮想拡散物質の到達範囲の一致度を示す指標Pと仮想拡散物質の相対的な濃淡の一致度を示す指標Vと、を算出し、これを記憶部20の第1の拡散源推定指標24、第2の拡散源推定指標25に記憶する。そして、拡散源推定指標算出部15は、第1の拡散源推定指標24から第2の拡散源推定指標25を該当計算ステップで評価対象となる仮想拡散源における値同士で正規化した上で減算して指標Zを算出し、これを記憶部20の拡散源推定指標26に記憶する。 The diffusion source estimation index calculation unit 15 uses the influence function value 23 on each virtual observation point and the concentration information at each virtual observation point to obtain a virtual diffusion substance for each virtual diffusion source by a statistical method. An index P m indicating the degree of agreement of the reach range and an index V m indicating the degree of agreement of the relative shades of the virtual diffuser are calculated, and these are used as the first diffusion source estimation index 24 and the second of the storage unit 20. It is stored in the diffusion source estimation index 25 of. Then, the diffusion source estimation index calculation unit 15 subtracts the second diffusion source estimation index 25 from the first diffusion source estimation index 24 after normalizing the values in the virtual diffusion source to be evaluated in the corresponding calculation step. Then, the index Z m is calculated, and this is stored in the diffusion source estimation index 26 of the storage unit 20.

拡散源位置推定部16は、拡散源推定指標26が最大となる仮想拡散源を特定する。 The diffusion source position estimation unit 16 identifies a virtual diffusion source that maximizes the diffusion source estimation index 26.

以上の構成において、処理部10は、所定のエリアを模擬した仮想空間を構築し、仮想空間内において、仮想空間内に観測装置に対応する仮想観測点と仮想拡散物質を拡散する複数の仮想拡散源と、を配置する。配置後、統計的手法により、仮想拡散物質が仮想観測点に与える影響度の大きさを示す拡散源推定指標(指標Z)を仮想拡散源ごとに求め、拡散源推定指標が最大化されるまで、仮想拡散源の配置位置を再配置して拡散源推定指標を算出する処理を繰返し、拡散源推定指標が最大化された位置を拡散源として推定する。 In the above configuration, the processing unit 10 constructs a virtual space simulating a predetermined area, and in the virtual space, a plurality of virtual diffusions that diffuse a virtual observation point corresponding to an observation device and a virtual diffusion substance in the virtual space. Place the source and. After placement, a diffusion source estimation index (index Z m ) indicating the magnitude of the influence of the virtual diffusion substance on the virtual observation point is obtained for each virtual diffusion source by a statistical method, and the diffusion source estimation index is maximized. Until then, the process of rearranging the placement position of the virtual diffusion source and calculating the diffusion source estimation index is repeated, and the position where the diffusion source estimation index is maximized is estimated as the diffusion source.

すなわち、本実施形態では、仮想空間内に、実在する観測装置と、拡散物質を仮想的に拡散する仮想拡散源と、を配置する。配置後、統計的手法に基づいて仮想拡散源と観測地点における濃度情報とに基づいて拡散源候補を求め、仮想拡散源を再配置して再度拡散源候補を求めて拡散源候補の値が大きくなっていく方向が拡散源の存在する方向と仮定する。そして、拡散源候補の値が更新されなくなるまでこの処理を繰返し、更新されなくなった際の拡散源候補の位置を拡散源(拡散源位置)として推定する。これにより、拡散物質の拡散源位置を精度よく推定することができる。 That is, in the present embodiment, an existing observation device and a virtual diffusion source that virtually diffuses a diffusing substance are arranged in the virtual space. After placement, the diffusion source candidate is obtained based on the virtual diffusion source and the concentration information at the observation point based on the statistical method, the virtual diffusion source is rearranged, the diffusion source candidate is obtained again, and the value of the diffusion source candidate is large. It is assumed that the direction of becoming is the direction in which the diffusion source exists. Then, this process is repeated until the value of the diffusion source candidate is not updated, and the position of the diffusion source candidate when the value is not updated is estimated as the diffusion source (diffusion source position). This makes it possible to accurately estimate the position of the diffusion source of the diffusing substance.

以下、具体例を用いて説明する。
拡散源位置推定装置100は、第1の推定モードと第2の推定モードとを有する。
<第1の推定モード>
第1の推定モードは、所定のエリア内において拡散源位置がどの辺りにあるかを絞り込むモードである。
Hereinafter, a specific example will be described.
The diffusion source position estimation device 100 has a first estimation mode and a second estimation mode.
<First estimation mode>
The first estimation mode is a mode for narrowing down where the diffusion source position is located in a predetermined area.

図2は、第1の推定モードにおける実際の所定のエリアに対応する仮想空間の例を示す図である。適宜図1を参照して説明する。実空間の所定のエリア内において、ある地点から大気中に拡散される拡散物質が放出されているとする。しかし、最初は所定のエリア内のどこから拡散物質が放出されているか、つまり拡散源位置がわからない状況である。 FIG. 2 is a diagram showing an example of a virtual space corresponding to an actual predetermined area in the first estimation mode. This will be described with reference to FIG. 1 as appropriate. It is assumed that a diffusing substance diffused into the atmosphere is released from a certain point in a predetermined area of real space. However, at first, it is not known from where in the predetermined area the diffusing substance is released, that is, the position of the diffusing source.

(S1)所定のエリア内の任意の位置に、実際の観測情報(大気中の拡散物質の濃度情報)を測定するための観測装置を設置する。観測装置の設置数は、最低2個以上とする。
図2の例では、5個の観測装置(観測装置1〜観測装置5)が所定のエリア内に設置されている。観測情報入手部11が、各観測装置の測定データを、有線または無線のネットワークを通じて、入手する。
(S1) An observation device for measuring actual observation information (concentration information of diffusing substances in the atmosphere) is installed at an arbitrary position in a predetermined area. The number of observation devices installed shall be at least two.
In the example of FIG. 2, five observation devices (observation devices 1 to 5) are installed in a predetermined area. The observation information acquisition unit 11 acquires the measurement data of each observation device through a wired or wireless network.

(S2)実際の所定のエリアに対応する仮想空間を構築する。その際、図2に示すように、所定のエリア内の特定位置を原点(0,0)として設定し、実際の所定のエリア内に設置する。各観測装置の位置情報(原点からのX軸、Y軸の位置情報)を仮想空間内に設定する。すなわち、処理部10は、所定エリアを模擬した仮想空間を構築する。仮想空間は、周囲枠の横軸と縦軸が交わる1点を原点として、横軸方向をX軸、縦軸をY軸方向、として示す座標軸情報を有する。 (S2) A virtual space corresponding to an actual predetermined area is constructed. At that time, as shown in FIG. 2, a specific position in a predetermined area is set as an origin (0,0), and the device is installed in an actual predetermined area. The position information (X-axis and Y-axis position information from the origin) of each observation device is set in the virtual space. That is, the processing unit 10 constructs a virtual space simulating a predetermined area. The virtual space has coordinate axis information indicating that one point where the horizontal axis and the vertical axis of the surrounding frame intersect is the origin, the horizontal axis direction is the X axis, and the vertical axis is the Y axis direction.

(S3)仮想拡散源設定部12は、仮想空間の所定のエリア内の任意位置に、仮想拡散源を複数設定する。図2に示す例では、所定のエリア内に4個の仮想拡散源(仮想拡散源1〜4)が設定されている。すなわち、処理部10は、仮想空間内に、観測装置に相当する仮想観測点と、任意の位置に拡散物質に相当する仮想拡散物質を拡散させる複数の仮想拡散源を配置する。 (S3) The virtual diffusion source setting unit 12 sets a plurality of virtual diffusion sources at arbitrary positions in a predetermined area of the virtual space. In the example shown in FIG. 2, four virtual diffusion sources (virtual diffusion sources 1 to 4) are set in a predetermined area. That is, the processing unit 10 arranges a virtual observation point corresponding to the observation device and a plurality of virtual diffusion sources for diffusing the virtual diffuser corresponding to the diffuser at an arbitrary position in the virtual space.

影響関数算出部14は、それぞれの仮想拡散源における影響関数値を算出する。影響関数値は、前記したように、仮想拡散源の位置情報および仮想観測点の位置情報と、仮想拡散源から前記拡散物質が仮想拡散を開始してからの経過時間から算出される。図2において、例えば仮想拡散源1に対して、観測装置1〜5上における影響関数値がそれぞれ算出される。 The influence function calculation unit 14 calculates the influence function value in each virtual diffusion source. As described above, the influence function value is calculated from the position information of the virtual diffusion source and the position information of the virtual observation point, and the elapsed time from the start of virtual diffusion of the diffuser from the virtual diffusion source. In FIG. 2, for example, the influence function values on the observation devices 1 to 5 are calculated for the virtual diffusion source 1.

すなわち、処理部10は、大気拡散計算モデルを用いて、仮想拡散源から拡散した仮想拡散物質に関して、仮想観測点における濃度情報を求めるものである。影響関数値を求めるためには、その計算条件として地形情報および気象情報に加えて、拡散源情報(位置および排出量)が必要となる。ただし、拡散源情報については分かっていないので、拡散源情報(位置および排出量)については仮の値を用いる。なお、前記大気拡散計算モデルには、プルーム・パフモデルや、セル内粒子法、ラグランジュ型粒子モデルなどが知られている。 That is, the processing unit 10 obtains the concentration information at the virtual observation point with respect to the virtual diffusion substance diffused from the virtual diffusion source by using the atmospheric diffusion calculation model. In order to obtain the influence function value, diffusion source information (position and emission amount) is required in addition to topographical information and meteorological information as the calculation conditions. However, since the diffusion source information is not known, tentative values are used for the diffusion source information (position and emission amount). As the atmospheric dispersion calculation model, a plume puff model, an in-cell particle method, a Lagrangian particle model, and the like are known.

なお、仮想拡散物質が拡散開始してから仮想空間内で仮想拡散物質の濃度(影響関数)が時間変化している段階においては、仮想拡散物が拡散開始してからの経過時間を考慮した非定常モデルを使用し、仮想空間内で気象条件や仮想拡散物質の放出量などが変化しない状況で仮想拡散物質の濃度(影響関数)が時間変化しないようになるまで拡散開始してから十分に時間が経過したとみなせる段階においては、経過時間を必要としない定常モデルを使用する。 At the stage where the concentration (influence function) of the virtual diffuser changes with time in the virtual space after the virtual diffuser starts diffusing, the elapsed time from the start of diffusion of the virtual diffuser is not taken into consideration. Using a stationary model, it is sufficient time after the start of diffusion until the concentration (influence function) of the virtual diffuser does not change over time in the situation where the weather conditions and the amount of the virtual diffuser released do not change in the virtual space. Use a stationary model that does not require elapsed time at the stage where it can be considered that has elapsed.

(S4)(S1)で得られた計測した各観測装置の濃度情報と、前記(S3)で得られた影響関数値を用いて、それぞれの仮想拡散源において拡散源推定指標算出部15は、拡散源推定指標を算出する。拡散源推定指標は、以下の2つの量(指標P、指標V)を求めて、それらの値を主成分分析という統計学の計算手法を用いることで求める。指標P、指標Vを以下に示す。 (S4) Using the concentration information of each observation device measured in (S1) and the influence function value obtained in (S3) above, the diffusion source estimation index calculation unit 15 in each virtual diffusion source uses the diffusion source estimation index calculation unit 15. Calculate the diffusion source estimation index. The diffusion source estimation index is obtained by obtaining the following two quantities (index P m and index V m ) and using a statistical calculation method called principal component analysis to obtain these values. The index P m and the index V m are shown below.

観測装置の濃度情報≠0、かつ、前記濃度情報の位置に対応した影響関数値≠0となる観測点数と、観測装置の濃度情報=0、かつ、前記濃度情報の位置に対応した影響関数の値=0となる観測点数との和を全観測点数で除した値:指標P
さらに、現在のステップ(第1の推定モード)で設定された仮想拡散源における指標Pの集合全体での平均0、分散1となるように正規化したPm*を求める。ここで、指標Pおよび指標Pm*は、拡散物質および仮想拡散物質の到達範囲の一致度を示す指標である。
The number of observation points where the concentration information of the observation device ≠ 0 and the influence function value ≠ 0 corresponding to the position of the concentration information, and the concentration information of the observation device = 0 and the influence function corresponding to the position of the concentration information Value obtained by dividing the sum of the number of observation points where the value = 0 by the total number of observation points: index P m
Further, P m * normalized so that the average 0 and the variance 1 in the entire set of the indexes P m in the virtual diffusion source set in the current step (first estimation mode) is obtained. Here, the index P m and the index P m * are indexes indicating the degree of agreement between the reach of the diffusing substance and the virtual diffusing substance.

観測装置の濃度情報≠0、かつ、濃度情報の位置に対応した影響関数の値≠0となる影響関数値を対応する濃度情報で除した値を必要に応じて常用対数などで変換した値の集合の分散:指標V
さらに、現在のステップ(第1の推定モード)で設定された仮想拡散源における指標Vの集合全体での平均0、分散1となるように正規化したVm*を求める。ここで、指標Vおよび指標Vm*は、拡散物質および仮想拡散物質の相対的な濃淡の一致度を示す指標である。
The value obtained by dividing the influence function value in which the concentration information of the observation device ≠ 0 and the value of the influence function corresponding to the position of the concentration information ≠ 0 by the corresponding concentration information is converted by the common logarithm as necessary. Set dispersion: index V m
Further, V m * normalized so that the average 0 and the variance 1 in the entire set of the index V m in the virtual diffusion source set in the current step (first estimation mode) is obtained. Here, the index V m and the index V m * are indexes indicating the degree of matching of the relative shades of the diffusing substance and the virtual diffusing substance.

そして、拡散源推定指標算出部15は、次式で指標Zを求める。
=Pm*−Vm*
図2に示す例では、仮想拡散源1〜4のそれぞれにおいて、前記拡散源推定指標を算出する。その中で、拡散源推定指標の値が最大となるものを特定し、次ステップの拡散源位置候補である「拡散源候補」として設定する。
Then, the diffusion source estimation index calculation unit 15 obtains the index Z m by the following equation.
Z m = P m * -V m *
In the example shown in FIG. 2, the diffusion source estimation index is calculated for each of the virtual diffusion sources 1 to 4. Among them, the one having the maximum value of the diffusion source estimation index is specified, and it is set as the "diffusion source candidate" which is the diffusion source position candidate in the next step.

図3は、仮想空間における拡散源候補の設定の例を示す図である。図3の例では、仮想拡散源1の拡散源推定指標が最大の値を示したとする。 FIG. 3 is a diagram showing an example of setting a diffusion source candidate in a virtual space. In the example of FIG. 3, it is assumed that the diffusion source estimation index of the virtual diffusion source 1 shows the maximum value.

(S5)拡散源位置推定部16は、それ以外の仮想拡散源(図3に示す仮想拡散源2〜4)は、拡散源位置候補から除外する。
以上説明した第1の推定モードの処理について、図4を参照してさらに説明する。
(S5) The diffusion source position estimation unit 16 excludes other virtual diffusion sources (virtual diffusion sources 2 to 4 shown in FIG. 3) from the diffusion source position candidates.
The processing of the first estimation mode described above will be further described with reference to FIG.

図4は、拡散源位置推定装置の第1の推定モードの処理(その1)を示すフローチャートである。処理部10は、観測情報を入手し(S11)、所定エリアを模擬した仮想空間を構築し(S12)、仮想拡散源を設定する(S13)。そして、処理部10は、仮想拡散源ごとに影響関数値を算出し(S14)、仮想拡散源ごとに拡散源推定指標である指標Zを算出する(S15)。 FIG. 4 is a flowchart showing processing (No. 1) of the first estimation mode of the diffusion source position estimation device. The processing unit 10 obtains observation information (S11), constructs a virtual space simulating a predetermined area (S12), and sets a virtual diffusion source (S13). Then, the processing unit 10 calculates an influence function value for each virtual diffusion source (S14), and calculates an index Z m which is a diffusion source estimation index for each virtual diffusion source (S15).

処理部10は、算出した拡散源推定指標の内、最大のものを「拡散源候補」として設定し(S16)、「拡散源候補」以外の仮想拡散源を「拡散源位置」の候補から除外する(S17)し、第1の推定モードの処理を終了する。 The processing unit 10 sets the largest of the calculated diffusion source estimation indexes as the “diffusion source candidate” (S16), and excludes virtual diffusion sources other than the “diffusion source candidate” from the “diffusion source position” candidates. (S17), and the processing of the first estimation mode is terminated.

図5は、拡散源位置推定装置の第1の推定モードの処理(その2)を示すフローチャートである。図5は、第1の推定モードの処理の変形例である。図5に示すように、処理部10は、観測情報を入手後(S11)、観測濃度が最大となる観測点の位置を「拡散源候補」として設定してもよい(S16A)。これにより、処理時間の短縮を図ることができる。 FIG. 5 is a flowchart showing the processing (No. 2) of the first estimation mode of the diffusion source position estimation device. FIG. 5 is a modified example of the processing of the first estimation mode. As shown in FIG. 5, after obtaining the observation information (S11), the processing unit 10 may set the position of the observation point where the observation concentration is maximum as the “diffusion source candidate” (S16A). As a result, the processing time can be shortened.

<第2の推定モード>
第2の推定モードは、第1の推定モードでの「拡散源候補」に基づいて、さらに所定エリア内の拡散源位置を推定するモードである。
<Second estimation mode>
The second estimation mode is a mode for further estimating the diffusion source position in a predetermined area based on the "diffusion source candidate" in the first estimation mode.

図6は、第2の推定モードにおける拡散源候補の設定の例を示す図である。
(S1A)仮想格子設定部13は、第1の推定モードで特定された、「拡散源候補」を中心とする、格子点が配される矩形格子を構築し、それぞれの前記格子点に「仮想拡散源」を設定する。次に、影響関数算出部14は、それぞれの仮想拡散源における影響関数値を算出する。そして、拡散源推定指標算出部15は、それぞれの前記仮想拡散源において拡散源推定指標を算出する。
FIG. 6 is a diagram showing an example of setting a diffusion source candidate in the second estimation mode.
(S1A) The virtual grid setting unit 13 constructs a rectangular grid in which grid points are arranged centered on the "diffusion source candidate" specified in the first estimation mode, and "virtual" is assigned to each of the grid points. Set the "diffusion source". Next, the influence function calculation unit 14 calculates the influence function value in each virtual diffusion source. Then, the diffusion source estimation index calculation unit 15 calculates the diffusion source estimation index in each of the virtual diffusion sources.

(S2A)拡散源位置推定部16は、算出された第2の仮想発生源全てにおける拡散源推定指標および拡散源候補の拡散源推定指標を比較して、拡散源推定指標が最大となる仮想拡散源の位置を特定する。図6に示す例においては、右上の仮想拡散源3における拡散源推定指標が最大(最大仮想拡散源)であったとする。 (S2A) The diffusion source position estimation unit 16 compares the diffusion source estimation index and the diffusion source estimation index of the diffusion source candidate in all the calculated second virtual sources, and the virtual diffusion in which the diffusion source estimation index is maximized. Identify the location of the source. In the example shown in FIG. 6, it is assumed that the diffusion source estimation index in the virtual diffusion source 3 on the upper right is the maximum (maximum virtual diffusion source).

ここで、図6においては拡散源候補と最大仮想拡散源が一致しない場合の例であるが、この場合は、拡散源候補と最大仮想拡散源が一致するまで、最大仮想拡散源を拡散源候補に置き換えて、拡散源候補が中心となるように仮想格子および仮想拡散源を再設定し、再設定した拡散源候補および仮想拡散源を評価対象として拡散源推定指標を求めるステップを繰り返し、拡散源候補と最大仮想拡散源が一致した位置を「拡散源位置」として推定することになる。図6においては、前記の関係となり、右上の仮想拡散源3における拡散源推定指標が最大となったため、仮想拡散源3が中心となるように仮想格子を再設定する(図7参照)。 Here, FIG. 6 is an example in which the diffusion source candidate and the maximum virtual diffusion source do not match. In this case, the maximum virtual diffusion source is selected as the diffusion source candidate until the diffusion source candidate and the maximum virtual diffusion source match. By replacing with, the virtual lattice and the virtual diffusion source are reset so that the diffusion source candidate becomes the center, and the step of obtaining the diffusion source estimation index with the reset diffusion source candidate and the virtual diffusion source as the evaluation target is repeated, and the diffusion source is repeated. The position where the candidate and the maximum virtual diffusion source match is estimated as the "diffusion source position". In FIG. 6, due to the above relationship, the diffusion source estimation index in the virtual diffusion source 3 on the upper right is maximized, so the virtual grid is reset so that the virtual diffusion source 3 is at the center (see FIG. 7).

図7は、第2の推定モードにおける拡散源候補の再設定の例を示す図である。
(S3A)仮想拡散源設定部12は、前記(S2A)で拡散源推定指標が最大となった「仮想拡散源(=最大仮想拡散源)」を、「拡散源候補」に置換する。それ以外の仮想拡散源および再設定前の拡散源候補は、拡散源位置候補から除外する。以後の拡散源推定指標の算出において、前記拡散源位置候補から除外された仮想拡散源および置換前の拡散源候補は、拡散源推定指標の計算対象外とする。
FIG. 7 is a diagram showing an example of resetting the diffusion source candidate in the second estimation mode.
(S3A) The virtual diffusion source setting unit 12 replaces the “virtual diffusion source (= maximum virtual diffusion source)” with the maximum diffusion source estimation index in (S2A) with a “diffusion source candidate”. Other virtual diffusion sources and diffusion source candidates before resetting are excluded from the diffusion source location candidates. In the subsequent calculation of the diffusion source estimation index, the virtual diffusion source excluded from the diffusion source position candidates and the diffusion source candidate before replacement are excluded from the calculation target of the diffusion source estimation index.

この(S1A)〜(S3A)の流れを繰返す。以下のループ脱出条件が成立するまで、「最大仮想拡散源」を「拡散源候補」に置換して、この流れを繰返す。
(ループ脱出条件):「拡散源候補」と「最大仮想拡散源」が一致する。
図7においては、図6と同様に、右上の仮想拡散源3における拡散源推定指標が最大(最大仮想拡散源)であったとする。
The flow of (S1A) to (S3A) is repeated. Until the following loop escape condition is satisfied, the "maximum virtual diffusion source" is replaced with the "diffusion source candidate", and this flow is repeated.
(Loop escape condition): "Diffusion source candidate" and "Maximum virtual diffusion source" match.
In FIG. 7, it is assumed that the diffusion source estimation index in the virtual diffusion source 3 on the upper right is the maximum (maximum virtual diffusion source) as in FIG.

図8は、第2の推定モードにおける拡散源位置と推定した例を示す図である。
(S4A)図8において、置換された拡散源候補における拡散源推定指標が最大となったとき、つまり、ループ脱出条件が成立したとき、拡散源位置推定部16は、この位置が拡散物質の「拡散源位置」であると推定し、第2の推定モードの処理を終了する。
以上説明した第2の推定モードの処理について、図9を参照してさらに説明する。
FIG. 8 is a diagram showing an example of estimating the diffusion source position in the second estimation mode.
(S4A) In FIG. 8, when the diffusion source estimation index in the replaced diffusion source candidate becomes maximum, that is, when the loop escape condition is satisfied, the diffusion source position estimation unit 16 determines that this position is the “diffusion substance”. It is presumed to be the "diffusion source position", and the processing of the second estimation mode is terminated.
The processing of the second estimation mode described above will be further described with reference to FIG.

図9は、拡散源位置推定装置の第2の推定モードの処理を示すフローチャートである。処理部10は、観測情報を入手し(S21)、拡散源候補を中心に格子点が配される矩形格子を構築し(S22)、矩形格子のそれぞれの格子点に仮想拡散源を再配置する(S23)。 FIG. 9 is a flowchart showing the processing of the second estimation mode of the diffusion source position estimation device. The processing unit 10 obtains the observation information (S21), constructs a rectangular grid in which grid points are arranged around the diffusion source candidates (S22), and rearranges the virtual diffusion source at each grid point of the rectangular grid. (S23).

処理部10は、全ての仮想拡散源ごとに影響関数値を算出し(S24)、拡散源候補および全ての仮想拡散源における拡散源推定指標を算出し(S25)、仮想拡散源のうち、算出された拡散源推定指標が最大のものを「最大仮想拡散源」として推定する(S26)。 The processing unit 10 calculates the influence function value for each virtual diffusion source (S24), calculates the diffusion source candidate and the diffusion source estimation index for all the virtual diffusion sources (S25), and calculates among the virtual diffusion sources. The one with the largest diffusion source estimation index is estimated as the "maximum virtual diffusion source" (S26).

処理部10は、「拡散源候補」と「最大仮想拡散源」が一致するか否かを判定し(S27)、一致しない場合(S27,No)、「最大仮想拡散源」を「拡散源候補」に置換し(S29)、S22に戻る。一方、「拡散源候補」と「最大仮想拡散源」が一致する場合(S27,Yes)、「拡散源候補」の位置を「拡散源位置」と推定し(S28)、第2の推定モードを終了する。 The processing unit 10 determines whether or not the "diffusion source candidate" and the "maximum virtual diffusion source" match (S27), and if they do not match (S27, No), the "maximum virtual diffusion source" is selected as the "diffusion source candidate". (S29), and the process returns to S22. On the other hand, when the "diffusion source candidate" and the "maximum virtual diffusion source" match (S27, Yes), the position of the "diffusion source candidate" is estimated to be the "diffusion source position" (S28), and the second estimation mode is set. finish.

以上、拡散源位置推定装置100について説明したが、計算例について次に示す。
(計算例)
図11は、所定エリア内の仮想拡散源の位置を示す図である。図11には、仮想拡散源を4つ配置し、その周辺に観測点1〜15を配置している。各観測点での
計測した各観測点の濃度情報と、影響関数値を用いて、それぞれの仮想拡散源において拡散源推定指標算出部15は、拡散源推定指標を算出する。表1には、各観測点(ガス濃度センサ)の配置座標一覧と観測値を示す。表2には、各観測点の位置座標一覧を示す。
The diffusion source position estimation device 100 has been described above, but a calculation example will be shown below.
(Calculation example)
FIG. 11 is a diagram showing the position of the virtual diffusion source in the predetermined area. In FIG. 11, four virtual diffusion sources are arranged, and observation points 1 to 15 are arranged around them. Using the concentration information of each observation point measured at each observation point and the influence function value, the diffusion source estimation index calculation unit 15 calculates the diffusion source estimation index at each virtual diffusion source. Table 1 shows a list of arrangement coordinates of each observation point (gas concentration sensor) and observation values. Table 2 shows a list of position coordinates of each observation point.

Figure 2021196330
Figure 2021196330

Figure 2021196330
Figure 2021196330

そして、各仮想拡散源における各観測点上における影響関数の値を求め、求めた影響関数値の一覧を表3に示す。

Figure 2021196330
Then, the value of the influence function on each observation point in each virtual diffusion source is obtained, and the list of the obtained influence function values is shown in Table 3.
Figure 2021196330

次に、各仮想拡散源番号m(ここでは1〜4)について、3つの量(指標P,V,Z)を求めて、それらの値を主成分分析という統計学の計算手法を用いることで拡散源推定指標を求める手順について示す。 Next, for each virtual diffusion source number m (here, 1 to 4), three quantities (indexes P m , V m , Z m ) are obtained, and these values are used as a statistical calculation method called principal component analysis. The procedure for obtaining the diffusion source estimation index by using it is shown.

指標Pは、前記したように、観測装置の濃度情報≠0、かつ、前記濃度情報の位置に対応した影響関数値≠0となる観測点数と、観測装置の濃度情報=0、かつ、前記濃度情報の位置に対応した影響関数の値=0となる観測点数との和を、全観測点数で除した値である。ここで、指標Pは、拡散物質および仮想拡散物質の到達範囲の一致度を示す指標である。 As described above, the index P m is the number of observation points where the concentration information of the observation device is ≠ 0 and the influence function value corresponding to the position of the concentration information is ≠ 0, and the concentration information of the observation device is 0 and the index P m is described above. It is a value obtained by dividing the sum of the number of observation points at which the value of the influence function corresponding to the position of the concentration information = 0 by the total number of observation points. Here, the index P m is an index indicating the degree of agreement between the reach of the diffusing substance and the virtual diffusing substance.

指標Vは、前記したように、ある仮想拡散源において、観測装置の濃度情報≠0、かつ、濃度情報の位置に対応した影響関数の値≠0となる影響関数値を対応する濃度情報で除した値を常用対数で変換した値の集合の分散である。ここで、指標Vは、拡散物質および仮想拡散物質の相対的な濃淡の一致度を示す指標である。 As described above, the index V m is the concentration information corresponding to the concentration information ≠ 0 of the observation device and the influence function value ≠ 0 corresponding to the position of the concentration information in a certain virtual diffusion source. It is the concentration of the set of values obtained by converting the divided values by the common logarithm. Here, the index V m is an index indicating the degree of matching of the relative shades of the diffusing substance and the virtual diffusing substance.

(指標P,Vの算出)
ここでは、仮想拡散源1(仮想拡散源番号m=1)についてP,Vを求める例を示す。表1から観測値を、表3から仮想拡散源1の影響関数の値を抜き出したものを表4に示す。

Figure 2021196330
(Calculation of indicators P m and V m)
Here, an example of obtaining P 1 and V 1 for the virtual diffusion source 1 (virtual diffusion source number m = 1) is shown. Table 4 shows the observed values extracted from Table 1 and the values of the influence function of the virtual diffusion source 1 extracted from Table 3.
Figure 2021196330

については、単純に表4の値を比較して、数え上げて全観測点数で除することで、求めることができる。観測値=0かつ、影響関数の値=0を満たす観測点は、観測点1,5,10,および13の4点であり、観測値≠0かつ、影響関数の値≠0を満たす観測点数は、観測点3,4,7,8,9,11,12,および14の8点となる。
従って、P=(4+8)/15=12/15となる。
P 1 can be obtained by simply comparing the values in Table 4, counting up, and dividing by the total number of observation points. There are four observation points, observation points 1, 5, 10, and 13, which satisfy the observation value = 0 and the value of the influence function = 0, and the number of observation points satisfying the observation value ≠ 0 and the value of the influence function ≠ 0. Is 8 points of observation points 3, 4, 7, 8, 9, 11, 12, and 14.
Therefore, P 1 = (4 + 8) / 15 = 12/15.

については、まず、観測値≠0かつ、影響関数の値≠0となるのは、Pを導出した際に見たように、観測点3,4,7,8,9,11,12,および14の8点である。これらの観測点における影響関数の値/観測値を常用対数変換した値の集合を調べ、その分散(統計学の指標)がVになる。集合は以下となる。
(0.380,-0.332,0.020,-0.568,-0.418,-0.368,1.959,0.247)
For V 1 , first, the observed value ≠ 0 and the value of the influence function ≠ 0 are the observation points 3, 4, 7, 8, 9, 11, as seen when P 1 was derived. There are 8 points of 12 and 14. Values / observations of influence function at these observation points examined a set of common logarithm converted value, the variance (indicative of statistics) becomes V 1. The set is as follows.
(0.380, -0.332, 0.020, -0.568, -0.418, -0.386, 1.959, 0.247)

集合の分散Vは、式(1)で示される。

Figure 2021196330
ここで、nは要素数、μは集合の平均値である。 The variance V of the set is represented by equation (1).
Figure 2021196330
Here, n is the number of elements and μ is the average value of the set.

従って、V=0.585となる。
なお、n=8であり、μ=0.115である。
以上より、仮想拡散源1についてP,Vが求められた。
Therefore, V 1 = 0.585.
It should be noted that n = 8 and μ = 0.115.
Thus, the virtual diffusion source 1 is P 1, V 1 was calculated.

以下、他の仮想拡散源についても同様に求めると
現在のステップで評価対象の仮想拡散源である仮想拡散源1〜4までのPの集合である(P,P,P,P)は、
(12/15,13/15,13/15,14/15)
である。
現在のステップで評価対象の仮想拡散源である仮想拡散源1〜4までのVの集合である(V,V,V,V)は、
(0.585,0.780,1.489,0.692)
である。
Hereinafter, when the other virtual diffusion sources are obtained in the same manner, they are a set of P m from the virtual diffusion sources 1 to 4 which are the virtual diffusion sources to be evaluated in the current step (P 1 , P 2 , P 3 , P). 4 ) is
(12/15, 13/15, 13/15, 14/15)
Is.
The set of V m (V 1 , V 2 , V 3 , V 4 ) from the virtual diffusion sources 1 to 4, which are the virtual diffusion sources to be evaluated in the current step, is
(0.585, 0.780, 1.489, 0.692)
Is.

次に、集合を分散1、平均0の集合となるように正規化し、(P1*,P2*,P3*,P4*)、(V1*,V2*,V3*,V4*)を、式(2)、式(3)より求める。

Figure 2021196330
Next, the set is normalized so that it becomes a set with a variance of 1 and a mean of 0, and (P 1 * , P 2 * , P 3 * , P 4 * ), (V 1 * , V 2 * , V 3 * , V 4 * ) is obtained from the equations (2) and (3).
Figure 2021196330

Figure 2021196330
Figure 2021196330

以上より、具体的な数値を当てはめると、
現在のステップで評価対象の仮想拡散源である仮想拡散源1〜4までの指標Pm*の集合である(P1*,P2*,P3*,P4*)は、
(-1.414,0.0000,0.0000,1.414)
である。
現在のステップで評価対象の仮想拡散源である仮想拡散源1〜4までの指標Vm*の集合である(V1*,V2*,V3*,V4*)は、
(-0.850,-0.300,1.699,-0.549)
である。
From the above, if you apply specific numerical values,
The set of indexes P m * (P 1 * , P 2 * , P 3 * , P 4 * ) from the virtual diffusion sources 1 to 4, which are the virtual diffusion sources to be evaluated in the current step, is
(-1.414, 0.0000, 0.0000, 1.414)
Is.
The set of indexes V m * (V 1 * , V 2 * , V 3 * , V 4 * ) from the virtual diffusion sources 1 to 4, which are the virtual diffusion sources to be evaluated in the current step, is
(-0.850, -0.300, 1.699, -0.549)
Is.

(指標Zの算出)
指標Zを、式(4)より求める。

Figure 2021196330
式(4)において、指標Pm*がより大きいほど、拡散物質および仮想拡散物質の到達範囲の一致度が高いことを示し、指標Vm*がより小さいほど、拡散物質と仮想拡散物質の相対的な濃淡の一致度が高いことを示す。従って、指標Pm*が大きく、かつ、指標Vm*が小さいほど、拡散源推定指標である指標Zは大きくなり、指標Zが大きいほど、対応する仮想拡散源が拡散源位置に近いことを示す。 (Calculation of index Z m)
The index Z m is obtained from the equation (4).
Figure 2021196330
In the formula (4), the larger the index P m *, the higher the degree of agreement between the reach of the diffusing substance and the virtual diffusing substance, and the smaller the index V m *, the relative the diffusing substance and the virtual diffusing substance. It shows that the degree of matching of shades is high. Therefore, the larger the index P m * and the smaller the index V m * , the larger the index Z m, which is the diffusion source estimation index, and the larger the index Z m , the closer the corresponding virtual diffusion source is to the diffusion source position. Show that.

式(4)に具体的な数値を当てはめると、
現在のステップで評価対象の仮想拡散源である仮想拡散源1〜4までの指標Zの集合である(Z,Z,Z,Z)は、
(-0.565,0.300,-1.699,1.964)
である。
指標Zの集合の中で拡散源推定指標が最大となるものを、次ステップ(例えば、第2の推定モード)の格子設定の中心格子(拡散源候補)として定める。前記の拡散源推定指標の中で最大となるものはZであるので、仮想拡散源4が拡散源候補として定められる。
Applying a specific numerical value to equation (4),
The set of indexes Z m (Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 ) from the virtual diffusion sources 1 to 4, which are the virtual diffusion sources to be evaluated in the current step, is
(-0.565, 0.300, -1.699, 1.964)
Is.
The one having the largest diffusion source estimation index in the set of indexes Z m is defined as the central grid (diffusion source candidate) of the grid setting in the next step (for example, the second estimation mode). Since what the maximum among the diffusion source estimation indicators of the is a Z 4, virtual diffusion source 4 is defined as a diffusion source candidate.

(六フッ化硫黄の拡散実験を用いた検証)
次に、非特許文献1に示す日本原子力研究所によって1985年11月6日15:00-16:30に実施された筑波山周辺域での六フッ化硫黄の拡散実験(筑波山東麓で気流分岐発生)における観測値を使用した、実施形態に係る拡散源位置推定装置100による拡散源位置を示す計算例を、比較例とともに説明する。比較例の推定方式は、特許文献1に示す最小残差法を用いて拡散源の位置を推定する方式である。なお、本実施形態の手法および比較例の手法は、ともに、影響関数値の算出に、「かくさんすけっと」(登録商標)詳細数値計算機能((株)日立パワーソリューションズ)を用いた。
(Verification using diffusion experiment of sulfur hexafluoride)
Next, a diffusion experiment of sulfur hexafluoride in the area around Mt. Tsukuba conducted by the Japan Atomic Energy Research Institute on November 6, 1985 from 15:00 to 16:30 (airflow at the eastern foot of Mt. Tsukuba) shown in Non-Patent Document 1. A calculation example showing the diffusion source position by the diffusion source position estimation device 100 according to the embodiment using the observed value in (branch generation) will be described together with a comparative example. The estimation method of the comparative example is a method of estimating the position of the diffusion source by using the minimum residual method shown in Patent Document 1. In both the method of this embodiment and the method of the comparative example, "Kakusansuket" (registered trademark) detailed numerical calculation function (Hitachi Power Solutions Co., Ltd.) was used to calculate the influence function value.

[非特許文献1]角田道夫,林隆,安達隆史 共著,“大気拡散実験データVol.3 TSUKUBA84,TSUKUBA85”日本原子力研究所,(1988年) [Non-Patent Document 1] Michio Tsunoda, Takashi Hayashi, Takashi Adachi, "Atmospheric Dispersion Experiment Data Vol.3 TSUKUBA84, TSUKUBA85" Japan Atomic Energy Research Institute, (1988)

図12は、実観測点(〇および●)、筑波山山頂(▲)、拡散実験における実際の拡散源の位置(◇)を示す配置構成図である。拡散実験の所定エリアは、筑波山山頂を中心点に東西方向および南北方向それぞれが15000mの領域である。便宜的に東西方向をX座標(正の方向を東とする)として、南北方向をY座標(正の方向を北とする)として設定した。本拡散実験においては、所定エリア内に実観測点は41点存在し、41点ある実観測点のうち実測濃度が最大となる実測点を●で、それ以外の実観測点を〇で示した。 FIG. 12 is an arrangement configuration diagram showing actual observation points (〇 and ●), the summit of Mt. Tsukuba (▲), and the actual position of the diffusion source (◇) in the diffusion experiment. The predetermined area of the diffusion experiment is an area of 15,000 m in each of the east-west direction and the north-south direction with the summit of Mt. Tsukuba as the center point. For convenience, the east-west direction is set as the X coordinate (the positive direction is the east), and the north-south direction is set as the Y coordinate (the positive direction is the north). In this diffusion experiment, there are 41 actual observation points in the predetermined area, and among the 41 actual observation points, the actual observation point with the maximum actual concentration is indicated by ●, and the other actual observation points are indicated by 〇. ..

図13は、比較例の仮想放出地点の設定(その1)を示す配置図である。図14は、比較例の仮想放出地点の設定(その2)を示す配置図である。図15は、比較例の仮想放出地点の設定(その3)を示す配置図である。図16は、比較例の仮想拡散源の設定(その4)を示す配置図である。図17は、比較例の仮想放出地点の設定(その5)を示す配置図である。図13から図17を参照して、仮想放出地点の絞り込みについて説明する。なお、図13から図17において仮想放出地点は×で示す。また、特許文献1の「仮想放出地点」は、「仮想拡散源」に対応する。 FIG. 13 is a layout diagram showing the setting (No. 1) of the virtual emission point of the comparative example. FIG. 14 is a layout diagram showing the setting (No. 2) of the virtual emission point of the comparative example. FIG. 15 is a layout diagram showing the setting (No. 3) of the virtual emission point of the comparative example. FIG. 16 is a layout diagram showing the setting (No. 4) of the virtual diffusion source of the comparative example. FIG. 17 is a layout diagram showing the setting (No. 5) of the virtual emission point of the comparative example. With reference to FIGS. 13 to 17, the narrowing down of virtual emission points will be described. The virtual emission points are indicated by x in FIGS. 13 to 17. Further, the "virtual emission point" of Patent Document 1 corresponds to the "virtual diffusion source".

図13に示すように、実際の拡散源の位置は不明であるので、実観測点を網羅するように、筑波山山頂を中心に南北・東西それぞれ4500m間隔で1段目(その1)の仮想格子を設定し、格子点上に9点の仮想放出地点を設定した。それぞれの仮想放出地点において、実観測点上での影響関数値を求める。実測濃度(濃度情報)と実観測点に対応する仮想観測点上における仮想拡散源からの影響関数値との残差ノルムが最小となる仮想放出地点を中心に、南北・東西それぞれが1段目の半分の大きさ(2250m)となるように仮想放出地点を設定し(図14参照、その2)、この施行を5段目の仮想格子の設定まで繰り返し、5段目の仮想格子上において設定される仮想放出地点(図17参照、その5)のうち残差ノルムが最小となる仮想放出地点を放出地点として推定した。 As shown in Fig. 13, the actual position of the diffusion source is unknown, so to cover the actual observation points, the first stage (No. 1) is virtual at intervals of 4500 m from north to south and east to west around the summit of Mt. Tsukuba. A grid was set, and 9 virtual emission points were set on the grid points. At each virtual emission point, the effect function value on the actual observation point is obtained. The north, south, east and west are the first stage, centering on the virtual emission point where the residual norm between the measured concentration (concentration information) and the influence function value from the virtual diffusion source on the virtual observation point corresponding to the actual observation point is minimized. The virtual emission point is set so that it is half the size (2250 m) (see Fig. 14, Part 2), and this enforcement is repeated until the setting of the 5th stage virtual grid, and the setting is made on the 5th stage virtual grid. Of the virtual emission points (see FIG. 17, No. 5), the virtual emission point with the smallest residual norm was estimated as the emission point.

比較例における実施例では2段目(その2)の試行で実際の拡散源の近傍の仮想放出地点で残差が最小となったものの、3段目(その3)の施行以降で残差が最小となる仮想放出地点の位置は実際の拡散源から離れていき、最終的には実測濃度が最大となる実観測点の近傍の仮想放出地点で残差が最小となり、この位置が放出地点として推定された。 In the example of the comparative example, the residual was minimized at the virtual emission point near the actual diffusion source in the trial of the second stage (No. 2), but the residual was after the implementation of the third stage (No. 3). The position of the virtual emission point that becomes the minimum moves away from the actual diffusion source, and finally the residual becomes the minimum at the virtual emission point near the actual observation point where the measured concentration becomes the maximum, and this position is used as the emission point. Estimated.

その結果、筑波山東麓盆地の北側にある山脈の山頂付近を発生源位置と推定した。その推定位置は、実際の発生源(拡散源位置)から2416m離れた位置であった。 As a result, it was estimated that the source location was near the summit of the mountain range on the north side of the eastern foot basin of Mt. Tsukuba. The estimated position was 2416 m away from the actual source (diffusion source position).

この理由として、拡散源位置からの影響関数値と実観測点(測定装置)における実測濃度(濃度情報)の所定エリア内全域での分布傾向が異なっていても、所定エリア内で相対的に大きくなる箇所のみがおおよそ一致した場合に残差が小さくなりやすいという先行技術の定式化に起因する課題点によるものと考えられる。 The reason for this is that even if the distribution tendency of the influence function value from the diffusion source position and the measured concentration (concentration information) at the actual observation point (measuring device) in the entire predetermined area is different, it is relatively large within the predetermined area. It is considered that this is due to the problem caused by the formulation of the prior art that the residual tends to be small when only the above-mentioned parts roughly match.

次に実施形態に係る拡散源位置推定装置100による拡散源位置を示す計算例である。
図18は、実施形態に係る拡散源位置の推定に至るまでに設定された仮想拡散源の位置を示す配置図である。図19は、図18の四角太線部分の領域(X,Y座標が6000mから12000mの領域)を拡大し、かつ拡散源候補の推移を示した説明図である。図18および図19において仮想拡散源は×で示されている。
Next, it is a calculation example which shows the diffusion source position by the diffusion source position estimation apparatus 100 which concerns on embodiment.
FIG. 18 is a layout diagram showing the positions of the virtual diffusion sources set up to the estimation of the diffusion source position according to the embodiment. FIG. 19 is an explanatory diagram showing the transition of diffusion source candidates while enlarging the region of the thick square line portion of FIG. 18 (the region where the X and Y coordinates are 6000 m to 12000 m). Virtual diffusion sources are indicated by x in FIGS. 18 and 19.

本実施形態において、図5に従い、実測濃度が最大となる実観測点の位置を拡散源候補として、図9に従い、東西・南北方向がそれぞれ400mの矩形格子を用いて計算を実施したところ、実際の拡散源の位置の近傍を拡散源位置として推定した。 In this embodiment, according to FIG. 5, the position of the actual observation point where the measured concentration is maximum is set as the diffusion source candidate, and the calculation is performed using a rectangular grid having 400 m in each of the east-west and north-south directions according to FIG. The vicinity of the position of the diffusion source was estimated as the diffusion source position.

その結果、筑波山東麓の盆地内を発生源位置と推定できた。実際の発生源から217m離れた位置を発生源位置として推定できた。このように、比較例の推定方式と比較して、本実施形態の拡散源位置推定装置100によれば、拡散物質の拡散源の位置を精度よく推定することができる。 As a result, it was possible to estimate the source location in the basin at the eastern foot of Mt. Tsukuba. A position 217 m away from the actual source could be estimated as the source position. As described above, according to the diffusion source position estimation device 100 of the present embodiment, the position of the diffusion source of the diffusing substance can be estimated accurately as compared with the estimation method of the comparative example.

図5に従うと、本願において最初に定義される拡散源候補は、比較例の実施例において放出地点として推定された位置の近傍であり、結果的に、比較例の2段目(その2)から5段目(その5)における残差ノルムが最小となる仮想拡散源の推移と本願の図9における各計算ステップにおける拡散源候補の推移は真逆の経路をとることで、本願においては実際の拡散源の位置の近傍を拡散源位置として推定したことになり、本実施例においては比較例における課題が解決されているものと考えられる。 According to FIG. 5, the diffusion source candidate first defined in the present application is in the vicinity of the position estimated as the emission point in the example of the comparative example, and as a result, from the second stage (No. 2) of the comparative example. The transition of the virtual diffusion source in which the residual norm is minimized in the fifth stage (No. 5) and the transition of the diffusion source candidate in each calculation step in FIG. 9 of the present application take the opposite path, and in the present application, they are actually It is considered that the vicinity of the position of the diffusion source is estimated as the position of the diffusion source, and the problem in the comparative example is solved in this embodiment.

以上説明した拡散源位置推定装置100は、次の特徴を有する。
所定のエリアにおいて大気中に拡散した拡散物質の拡散源の位置を推定する拡散源位置推定装置100であって、所定エリアに配置された複数の観測装置から拡散物質の濃度情報を取得するデータ取得部33と、処理部10と、を備える。
The diffusion source position estimation device 100 described above has the following features.
A diffusion source position estimation device 100 that estimates the position of a diffusion source of a diffuser that has diffused into the atmosphere in a predetermined area, and data acquisition that acquires concentration information of the diffuser from a plurality of observation devices arranged in the predetermined area. A unit 33 and a processing unit 10 are provided.

処理部10は、所定のエリアを模擬した仮想空間を構築し(S12)、仮想空間内において、仮想空間内に観測装置に対応する仮想観測点と仮想拡散物質を拡散させる複数の仮想拡散源と、を配置し(S13)、統計的手法により、仮想拡散物質の現況再現性の高さを示す拡散源推定指標(指標Z)を仮想拡散源ごとに求め(S15)、拡散源推定指標が最大化されるまで、仮想拡散源の配置位置を再配置して拡散源推定指標を算出する処理を繰返し(S22〜S27)、拡散源推定指標が最大化された位置を拡散源として推定する(S28)。これにより、拡散物質の拡散源の位置を精度よく推定することができる。 The processing unit 10 constructs a virtual space simulating a predetermined area (S12), and in the virtual space, a virtual observation point corresponding to an observation device and a plurality of virtual diffusion sources for diffusing a virtual diffusion substance in the virtual space. (S13), a diffusion source estimation index (index Z m ) indicating the high degree of reproducibility of the current state of the virtual diffusion substance is obtained for each virtual diffusion source (S15), and the diffusion source estimation index is used. Until it is maximized, the process of rearranging the placement position of the virtual diffusion source and calculating the diffusion source estimation index is repeated (S22 to S27), and the position where the diffusion source estimation index is maximized is estimated as the diffusion source (S22 to S27). S28). This makes it possible to accurately estimate the position of the diffusion source of the diffusing substance.

処理部10は、第1の推定モードにおいて、所定の方法により仮想拡散源の中の一つを拡散源候補として設定し(S16)、第2の推定モードにおいて、拡散源候補を中心とする矩形格子を構築し(S22)、それぞれの矩形格子の格子点に仮想拡散源を再配置し(S23)、拡散源候補における拡散源推定指標を再算出するとともに(S25)、再配置された仮想拡散源ごとに拡散源推定指標を算出して最大のものを最大仮想拡散源として推定し(S26)、最大仮想拡散源と拡散源候補が一致するまで、最大仮想拡散源を拡散源候補に置換して仮想拡散源の再配置処理から繰り返すことにより(S27)拡散源推定指標が最大化される位置を推定する(S28)。 In the first estimation mode, the processing unit 10 sets one of the virtual diffusion sources as a diffusion source candidate by a predetermined method (S16), and in the second estimation mode, a rectangle centered on the diffusion source candidate. A grid is constructed (S22), virtual diffusion sources are rearranged at the grid points of each rectangular grid (S23), the diffusion source estimation index in the diffusion source candidates is recalculated (S25), and the rearranged virtual diffusion is performed. The diffusion source estimation index is calculated for each source, the largest one is estimated as the maximum virtual diffusion source (S26), and the maximum virtual diffusion source is replaced with the diffusion source candidate until the maximum virtual diffusion source and the diffusion source candidate match. By repeating the process of rearranging the virtual diffusion source (S27), the position where the diffusion source estimation index is maximized is estimated (S28).

データ取得部33は、濃度情報を取得し、処理部10は、少なくとも仮想観測点における濃度情報及び位置情報(S11)と、仮想拡散源の位置情報と、を使用し、大気拡散計算モデルにより、それぞれの仮想拡散源がそれぞれの仮想観測点に与える影響関数値を算出し(S14)、それぞれの影響関数値と、それぞれの仮想観測点における濃度情報と、を用いて、統計的手法により仮想拡散源ごとに、仮想拡散物質の到達範囲の一致度を示す第1の拡散源推定指標(指標P)と仮想拡散物質の相対的な濃淡の一致度を示す第2の拡散源推定指標(指標V)と、を算出し、第1の拡散源推定指標から第2の拡散源推定指標を減算して拡散源推定指標(指標Z)を算出する(S15)。 The data acquisition unit 33 acquires concentration information, and the processing unit 10 uses at least the concentration information and position information (S11) at the virtual observation point and the position information of the virtual diffusion source, and uses an atmospheric diffusion calculation model. The influence function value that each virtual diffusion source gives to each virtual observation point is calculated (S14), and the virtual diffusion is performed by a statistical method using each influence function value and the concentration information at each virtual observation point. For each source, the first diffusion source estimation index (index Pm ) indicating the degree of agreement of the reach of the virtual diffuser and the second diffusion source estimation index (index) indicating the degree of agreement of the relative shades of the virtual diffuser. V m ) and is calculated, and the second diffusion source estimation index is subtracted from the first diffusion source estimation index to calculate the diffusion source estimation index (index Z m ) (S15).

拡散源位置推定装置100は、第1の推定モードにおいて、最も大きい濃度情報を示す仮想観測点を最初の拡散源候補として設定すること、又は、仮想拡散源ごとに拡散源推定指標を算出し、その中で最も大きい値を示す仮想拡散源を拡散源候補として設定する。 In the first estimation mode, the diffusion source position estimation device 100 sets a virtual observation point showing the largest concentration information as the first diffusion source candidate, or calculates a diffusion source estimation index for each virtual diffusion source. The virtual diffusion source showing the largest value among them is set as a diffusion source candidate.

仮想空間内における仮想観測点と仮想拡散源の位置情報は、仮想空間内の周囲枠の横軸と縦軸が交わる1点を原点として、横軸方向をX軸、縦軸をY軸方向、として示す座標軸情報である(図2参照)。 The position information of the virtual observation point and the virtual diffusion source in the virtual space has the origin at one point where the horizontal axis and the vertical axis of the surrounding frame in the virtual space intersect, the horizontal axis direction is the X axis direction, and the vertical axis is the Y axis direction. It is the coordinate axis information shown as (see FIG. 2).

本実施形態の拡散源位置推定装置100によれば、仮想拡散源からの影響関数と実観測点(測定装置)における実測濃度(濃度情報)の拡散物質の到達範囲の形状、および到達範囲内での拡散物質の相対的な濃淡の一致度を定量化し考慮することで、拡散物質の拡散源の位置を精度よく推定することができる。 According to the diffusion source position estimation device 100 of the present embodiment, the shape of the reachable range of the diffuser of the measured concentration (concentration information) at the actual observation point (measurement device) and the influence function from the virtual diffusion source, and within the reachable range. By quantifying and considering the degree of matching of the relative shades of the diffusing material, the position of the diffusing source of the diffusing material can be estimated accurately.

10 処理部(情報処理部)
11 観測情報入手部
12 仮想拡散源設定部
13 仮想格子設定部
14 影響関数算出部
15 拡散源推定指標算出部
16 拡散源位置推定部
20 記憶部
21 観測点における情報(濃度情報及び位置情報)
22 仮想拡散源の位置情報
23 仮想観測点に与える影響関数
24 第1の拡散源推定指標(指標P
25 第2の拡散源推定指標(指標V
26 拡散源推定指標(指標Z
31 入力部
32 出力部
33 データ取得部(情報取得部)
100 拡散源位置推定装置(推定装置)
10 Processing unit (information processing unit)
11 Observation information acquisition unit 12 Virtual diffusion source setting unit 13 Virtual grid setting unit 14 Impact function calculation unit 15 Diffusion source estimation index calculation unit 16 Diffusion source position estimation unit 20 Storage unit 21 Information at the observation point (concentration information and position information)
22 Position information of virtual diffusion source 23 Effect function on virtual observation point 24 First diffusion source estimation index (index P m )
25 Second diffusion source estimation index (index V m )
26 Diffusion source estimation index (index Z m )
31 Input unit 32 Output unit 33 Data acquisition unit (information acquisition unit)
100 Diffusion source position estimation device (estimator)

Claims (6)

所定のエリアにおいて大気中に拡散した拡散物質の拡散源の位置を推定する拡散源位置推定装置であって、
前記所定エリアに配置された複数の観測装置から前記拡散物質の濃度情報を取得する情報取得部と、取得した情報を処理する情報処理部と、を備え、
前記情報処理部は、
前記所定のエリアを模擬した仮想空間を構築し、
前記仮想空間内において、前記仮想空間内に前記観測装置に対応する仮想観測点と仮想拡散物質を拡散させる複数の仮想拡散源と、を配置し、
統計的手法により、前記仮想拡散物質の現況再現性の高さを示す拡散源推定指標を前記仮想拡散源ごとに求め、
前記拡散源推定指標が最大化されるまで、前記仮想拡散源の配置位置を再配置して前記拡散源推定指標を算出する処理を繰返し、前記拡散源推定指標が最大化された位置を前記拡散源として推定する
ことを特徴とする拡散源位置推定装置。
A diffusion source position estimation device that estimates the position of the diffusion source of a diffuser that has diffused into the atmosphere in a predetermined area.
It is provided with an information acquisition unit that acquires concentration information of the diffuser from a plurality of observation devices arranged in the predetermined area, and an information processing unit that processes the acquired information.
The information processing unit
Build a virtual space that simulates the predetermined area,
In the virtual space, a virtual observation point corresponding to the observation device and a plurality of virtual diffusion sources for diffusing a virtual diffusing substance are arranged in the virtual space.
By a statistical method, a diffusion source estimation index indicating the high reproducibility of the current state of the virtual diffusion substance was obtained for each virtual diffusion source.
Until the diffusion source estimation index is maximized, the process of rearranging the placement position of the virtual diffusion source and calculating the diffusion source estimation index is repeated, and the position where the diffusion source estimation index is maximized is the diffusion. A diffusion source position estimator characterized by estimating as a source.
前記情報処理部は、
第1の推定モードにおいて、所定の方法により前記仮想拡散源の中の一つを拡散源候補として設定し、
第2の推定モードにおいて、前記拡散源候補を中心とする矩形格子を構築し、それぞれの前記矩形格子の格子点に前記仮想拡散源を再配置し、前記拡散源候補における前記拡散源推定指標を再算出するとともに、再配置された前記仮想拡散源ごとに前記拡散源推定指標を算出して最大のものを最大仮想拡散源として推定し、前記最大仮想拡散源と前記拡散源候補が一致するまで、前記最大仮想拡散源を前記拡散源候補に置換して前記仮想拡散源の再配置処理から繰り返すことにより前記拡散源推定指標が最大化される位置を推定する
ことを特徴とする請求項1に記載の拡散源位置推定装置。
The information processing unit
In the first estimation mode, one of the virtual diffusion sources is set as a diffusion source candidate by a predetermined method.
In the second estimation mode, a rectangular lattice centered on the diffusion source candidate is constructed, the virtual diffusion source is rearranged at each grid point of the rectangular lattice, and the diffusion source estimation index in the diffusion source candidate is set. While recalculating, the diffusion source estimation index is calculated for each of the rearranged virtual diffusion sources, and the largest one is estimated as the maximum virtual diffusion source until the maximum virtual diffusion source and the diffusion source candidate match. The first aspect of the present invention is to estimate the position where the diffusion source estimation index is maximized by replacing the maximum virtual diffusion source with the diffusion source candidate and repeating the process of rearranging the virtual diffusion source. The diffusion source position estimator described.
前記情報処理部は、
少なくとも前記仮想観測点における濃度情報及び位置情報と、前記仮想拡散源の位置情報と、を使用し、大気拡散計算モデルにより、それぞれの前記仮想拡散源がそれぞれの前記仮想観測点に与える影響関数を算出し、
それぞれの前記影響関数と、それぞれの前記仮想観測点における前記濃度情報と、を用いて、統計的手法により前記仮想拡散源ごとに、前記仮想拡散物質の到達範囲の一致度を示す第1の拡散源推定指標と前記仮想拡散物質の相対的な濃淡の一致度を示す第2の拡散源推定指標と、を算出し、前記第1の拡散源推定指標から前記第2の拡散源推定指標を減算して前記拡散源推定指標を算出する
ことを特徴とする請求項2に記載の拡散源位置推定装置。
The information processing unit
Using at least the concentration information and position information at the virtual observation point and the position information of the virtual diffusion source, the influence function of each virtual diffusion source on each virtual observation point is calculated by the atmospheric dispersion calculation model. Calculate and
A first diffusion indicating the degree of agreement of the reach of the virtual diffusion substance for each virtual diffusion source by a statistical method using each of the influence functions and the concentration information at each virtual observation point. A source estimation index and a second diffusion source estimation index indicating the degree of agreement between the relative shades of the virtual diffuser are calculated, and the second diffusion source estimation index is subtracted from the first diffusion source estimation index. The diffusion source position estimation device according to claim 2, wherein the diffusion source estimation index is calculated.
前記拡散源位置推定装置は、前記第1の推定モードにおいて、最も大きい前記濃度情報を示す前記仮想観測点を最初の前記拡散源候補として設定すること、又は、前記仮想拡散源ごとに前記拡散源推定指標を算出し、その中で最も大きい値を示す前記仮想拡散源を拡散源候補として設定する
ことを特徴とする請求項2に記載の拡散源位置推定装置。
In the first estimation mode, the diffusion source position estimation device sets the virtual observation point showing the largest concentration information as the first diffusion source candidate, or the diffusion source for each virtual diffusion source. The diffusion source position estimation device according to claim 2, wherein an estimation index is calculated and the virtual diffusion source showing the largest value among them is set as a diffusion source candidate.
前記仮想空間内における前記仮想観測点と前記仮想拡散源の位置情報は、前記仮想空間内の周囲枠の横軸と縦軸が交わる1点を原点として、横軸方向をX軸、縦軸をY軸方向、として示す座標軸情報である
ことを特徴とする請求項1に記載の拡散源位置推定装置。
The position information of the virtual observation point and the virtual diffusion source in the virtual space has the origin at one point where the horizontal axis and the vertical axis of the peripheral frame in the virtual space intersect, the horizontal axis direction is the X axis, and the vertical axis is the vertical axis. The diffusion source position estimation device according to claim 1, wherein the coordinate axis information is shown as the Y-axis direction.
所定のエリアにおいて大気中に拡散した拡散物質の拡散源の位置を推定する拡散源位置推定方法であって、
推定装置は、
前記所定エリアに配置された複数の観測装置から前記拡散物質の濃度情報を取得し、
前記所定のエリアを模擬した仮想空間を構築し、
前記仮想空間内において、前記仮想空間内に前記観測装置に対応する仮想観測点と仮想拡散物質を拡散させる複数の仮想拡散源と、を配置し、
統計的手法により、前記仮想拡散源の現況再現性の高さを示す拡散源推定指標を前記仮想拡散源ごとに求め、
前記拡散源推定指標が最大化されるまで、前記仮想拡散源の配置位置を再配置して前記拡散源推定指標を算出する処理を繰返し、前記拡散源推定指標が最大化された位置を前記拡散源として推定する
ことを特徴とする拡散源位置推定方法。
It is a diffusion source position estimation method that estimates the position of the diffusion source of a diffuser that has diffused into the atmosphere in a predetermined area.
The estimation device is
The concentration information of the diffuser is acquired from a plurality of observation devices arranged in the predetermined area, and the concentration information is obtained.
Build a virtual space that simulates the predetermined area,
In the virtual space, a virtual observation point corresponding to the observation device and a plurality of virtual diffusion sources for diffusing a virtual diffusing substance are arranged in the virtual space.
By a statistical method, a diffusion source estimation index indicating the high reproducibility of the current state of the virtual diffusion source is obtained for each virtual diffusion source.
Until the diffusion source estimation index is maximized, the process of rearranging the placement position of the virtual diffusion source and calculating the diffusion source estimation index is repeated, and the position where the diffusion source estimation index is maximized is the diffusion. A diffusion source location estimation method characterized by estimating as a source.
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