JP2023009541A - Rainwater inflow amount prediction device, rainwater inflow amount prediction method, and computer program - Google Patents

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理 山中
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啓太 鳴海
Keita Narumi
由紀夫 平岡
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Abstract

To provide a rainwater inflow amount prediction device that accurately predicts a rainwater inflow amount.SOLUTION: A rainwater inflow amount prediction device according to one embodiment comprises: calculating main line flow velocity and a main line flow amount at multiple points; calculating a flow time from the multiple points to a pump well 14 from the main line flow velocity at the multiple points and main line extension from the multiple points to the pump well 14; calculating a rainwater inflow amount flowing into the pump well 14 using a water level measured by one of multiple water level gauges and an inflow culvert water gauge installed in the pump well; recording the main line inflow amount and the flow time corresponding to the main line inflow amount in association with each other to calculate an actual flow time corresponding to the main line inflow amount from the rainwater inflow amount and the main line inflow amount; compensating the flow time using a measured flow time corresponding to the main line flow rate; and calculating a predicted value of the rainwater inflow amount using the main line inflow amount, a corrected flow time, and a predicted time required for controlling a rainwater pump installed in the pump well 14.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明の実施形態は、雨水流入量予測装置、雨水流入量予測方法、および、コンピュータプログラムに関する。 TECHNICAL FIELD Embodiments of the present invention relate to a rainwater inflow prediction device, a rainwater inflow prediction method, and a computer program.

近年、集中豪雨や局所的な大雨(いわゆるゲリラ豪雨)が増加しており、浸水被害を回避するための対策が求められている。この状況に対して国土交通省は、浸水対策施設の整備等のハード対策に加えて、雨量情報等の観測データの活用といったソフト対策による浸水対策事業を推進中である。このような背景のもと、ソフト対策として主に浸水リスクの低減を目的とした雨水ポンプ所への雨水流入量予測に基づく雨水ポンプダイナミック制御技術が開発されている。雨水ポンプダイナミック制御技術は、雨水ポンプ所へ流入される雨水流入量を予測し、雨水流入量予測値に応じて、雨水排水ポンプの起動水位と停止水位とを変化させる。起動水位と停止水位とを変化させることで雨水排水ポンプの起動と停止とを効率的に行い、浸水リスクや雨水排水ポンプの起動停止回数の低減を目指している。 In recent years, torrential rains and localized heavy rains (so-called guerrilla rainstorms) have increased, and measures to avoid flood damage are required. In response to this situation, the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism is promoting inundation countermeasure projects through soft countermeasures such as utilization of observation data such as rainfall information, in addition to hard countermeasures such as the development of inundation countermeasure facilities. Against this background, rainwater pump dynamic control technology based on forecasting rainwater inflow to rainwater pumping stations has been developed as a non-structural measure, mainly aimed at reducing the risk of inundation. The rainwater pump dynamic control technology predicts the amount of rainwater flowing into the rainwater pumping station, and changes the start water level and stop water level of the rainwater drainage pump according to the estimated rainwater inflow amount. By changing the starting water level and stopping water level, the rainwater drainage pump can be started and stopped efficiently, aiming to reduce the risk of flooding and the number of times the rainwater drainage pump is started and stopped.

例えば急激な雨水の雨水ポンプ所への流入がある場合に、雨水ポンプ井の水位が起動水位に到達するまで雨水排水ポンプが起動しないため、浸水リスクが高まる可能性があった。また、例えば雨水ポンプ井の水位が低下してきたものの雨水ポンプ井への新たな雨水の流入があるため駆動中の雨水排水ポンプを停止させたくない場合に、雨水ポンプ井の水位が停止水位を下回ってしまい雨水排水ポンプが停止してしまう可能性があった。 For example, if there is a sudden inflow of rainwater into a rainwater pump station, the rainwater drainage pump will not start until the water level of the rainwater pump well reaches the starting water level, which may increase the risk of flooding. In addition, for example, when the water level of the rainwater pump well has decreased but the rainwater drainage pump in operation does not need to be stopped due to the inflow of new rainwater into the rainwater pump well, the water level of the rainwater pump well falls below the stop water level. There was a possibility that the rainwater drainage pump would stop.

雨水ポンプダイナミック制御の効果を十分に発揮させるために、雨水流入量予測値を高い精度で算出することが望ましい。 In order to fully exhibit the effect of the rainwater pump dynamic control, it is desirable to calculate the rainwater inflow prediction value with high accuracy.

特開2021-95711号公報(特願2019-226417)Japanese Patent Application Laid-Open No. 2021-95711 (Patent Application 2019-226417)

従来、各地点での幹線水位から、マニング式を基に、幹線流速、幹線流量、さらに各地点からポンプ場までの流下時間を求めて、雨水ポンプダイナミック制御に必要な予測時間と同じ流下時間となる地点の幹線流量を雨水流入量予測値としている。しかし、流下時間は、幹線やポンプ場の設計情報を基に算出されるため、実測値と異なる可能性があった。また、流下時間は、管渠内の流量に応じて変化するため、設計情報に基づいて雨水流入量予測値を精度よく算出することが難しかった。 Conventionally, from the main water level at each point, based on Manning's formula, the main flow speed, main flow rate, and the flow time from each point to the pump station are calculated, and the flow time is the same as the predicted time required for dynamic control of the rainwater pump. The flow rate of the main line at the point where the rainwater inflow is predicted is used as the predicted value. However, since the flow time is calculated based on the design information of the main line and pump station, there was a possibility that it differed from the actual measurement value. In addition, since the run-down time changes according to the flow rate in the pipe, it was difficult to accurately calculate the rainwater inflow amount prediction value based on the design information.

本発明の実施形態は上記事情を鑑みて成されたものであって、精度よく雨水流入量予測を行う雨水流入量予測装置、雨水流入量予測方法、および、コンピュータプログラムを提供することを目的とする。 The embodiments of the present invention have been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a rainwater inflow prediction device, a rainwater inflow prediction method, and a computer program for accurately predicting rainwater inflow. do.

実施形態による雨水流入量予測装置は、幹線の複数の地点に設置された複数の水位計の各々で測定された水位を用いて、前記地点における幹線流速と幹線流量とを算出する幹線流速幹線流量算出部と、複数の前記地点における前記幹線流速と、複数の前記地点からポンプ井までの幹線延長とから、複数の前記地点から前記ポンプ井までの流下時間を算出する流下時間算出部と、複数の前記水位計および前記ポンプ井に設置された流入渠水位計のいずれかで測定された水位を用いて、前記ポンプ井に流入する雨水流入量を算出する雨水流入量算出部と、前記幹線流量と前記幹線流量に対応した前記流下時間とを関連付けて記録するとともに、前記雨水流入量と前記幹線流量とから、前記幹線流量に対応する実測流下時間を算出し、前記幹線流量に対応する前記実測流下時間を用いて前記流下時間を補正する流下時間補正部と、前記幹線流量と、補正後の前記流下時間と、前記ポンプ井に設置された雨水ポンプ制御に必要な予測時間と、を用いて、前記雨水流入量の予測値を算出する雨水流入量予測値決定部と、を備える。 The rainwater inflow prediction device according to the embodiment uses the water levels measured by each of a plurality of water level gauges installed at a plurality of points on the trunk line to calculate the trunk flow velocity and trunk flow rate at the points. a flow time calculation unit configured to calculate a flow time from the plurality of points to the pump well based on the trunk flow velocity at the plurality of points and the extension of the main line from the plurality of points to the pump well; a rainwater inflow calculation unit for calculating the amount of rainwater flowing into the pump well using the water level measured by either the water level gauge of or the inflow culvert water level gauge installed in the pump well; and the flow time corresponding to the main flow rate are recorded in association with each other, and the measured flow time corresponding to the main flow rate is calculated from the rainwater inflow amount and the main flow rate, and the measured flow time corresponding to the main flow rate is calculated. Using a flow time correction unit that corrects the flow time using the flow time, the main flow rate, the corrected flow time, and the predicted time required for controlling the rainwater pump installed in the pump well , and a rainwater inflow predicted value determining unit for calculating a predicted value of the rainwater inflow.

図1は、一実施形態の雨水流入量予測装置を設置した雨水ポンプ所システムの構成を概略的に示す図である。Drawing 1 is a figure showing roughly composition of a rainwater pumping station system which installed a rainwater inflow prediction device of one embodiment. 図2は、第1実施形態の雨水流入量予測装置の一構成例を概略的に示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram schematically showing one configuration example of the rainwater inflow prediction device of the first embodiment. 図3は、マニング式で用いる変数を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining variables used in the Manning formula. 図4は、一実施形態の雨水流入量予測装置の流下時間補正部が備えるテーブルの一例を概略的に示す図である。FIG. 4 : is a figure which shows roughly an example of the table with which the flow-down time correction|amendment part of the rainwater inflow prediction apparatus of one Embodiment is provided. 図5は、一実施形態の雨水流入量予測装置の流下時間補正部が備える時系列データの一例を概略的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of time-series data included in the flow-down time correction unit of the rainwater inflow prediction device of one embodiment. 図6は、一実施形態の雨水流入量予測装置の流下時間補正部の動作の一例を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining an example of the operation of the rainwater inflow prediction device of the embodiment. 図7は、一実施形態の雨水流入量予測装置の流下時間補正部による流下時間の補正の一例について説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining an example of correction of the flow time by the flow time correction unit of the rainwater inflow prediction device of one embodiment. 図8は、第2実施形態の雨水流入量予測装置の一構成例を概略的に示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram schematically showing one configuration example of the rainwater inflow prediction device of the second embodiment. 図9は、第2実施形態の雨水流入量予測装置の流下時間分布生成部で生成した流下時間分布データセットの一例を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining an example of the time-flow distribution data set generated by the time-flow distribution generator of the rainwater inflow prediction apparatus of the second embodiment. 図10は、第2実施形態の雨水流入量予測装置の流下時間補正部の動作の一例を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining an example of the operation of the rainwater inflow prediction device of the second embodiment.

以下、実施形態の雨水流入量予測装置、雨水流入量予測方法、および、コンピュータプログラムについて、図面を参照して説明する。
図1は、一実施形態の雨水流入量予測装置を設置した雨水ポンプ所システムの構成を概略的に示す図である。
雨水ポンプ所システムは、幹線(例えば下水管)10に設けられた水位計G0~GNと、流入渠12と、ポンプ井14と、雨水流入量予測装置100と、を備える。
Hereinafter, a rainwater inflow prediction device, a rainwater inflow prediction method, and a computer program according to embodiments will be described with reference to the drawings.
Drawing 1 is a figure showing roughly composition of a rainwater pumping station system which installed a rainwater inflow prediction device of one embodiment.
The rainwater pumping station system includes water level gauges G0 to GN provided in a main line (for example, a sewage pipe) 10, an inflow culvert 12, a pump well 14, and a rainwater inflow prediction device 100.

幹線10は、流入渠12およびポンプ井14へとつながる下水管渠である。降雨に伴って雨水を含む下水は幹線10を通ってポンプ井14へと流入する。
水位計G0~GNは、幹線10の流下方向に沿って複数設置されており、幹線10の雨水の水位を取得する。本実施形態において、「雨水」は、雨水を含む下水という意味でも用いられる。
流入渠12は、幹線10からポンプ井14へとつながる排水管であり、幹線10からの雨水は流入渠12を通過してポンプ井14へと流入する。
The main line 10 is a sewer culvert leading to an inflow culvert 12 and a pump well 14 . Sewage containing rainwater flows through the main line 10 into the pump well 14 as it rains.
A plurality of water level gauges G0 to GN are installed along the downstream direction of the main line 10 to obtain the water level of rainwater on the main line 10 . In this embodiment, "rainwater" is also used in the sense of sewage containing rainwater.
The inflow culvert 12 is a drainage pipe leading from the main line 10 to the pump well 14 , and rainwater from the main line 10 passes through the inflow culvert 12 and flows into the pump well 14 .

ポンプ井14は、雨水ポンプ所の最も下流側に設置されており、流入渠12から流入した雨水を貯留する。ポンプ井14では、図示しない複数の雨水排水ポンプによって雨水が揚水され、河川へ排出される。 The pump well 14 is installed at the most downstream side of the rainwater pumping station, and stores rainwater flowing in from the inflow culvert 12 . In the pump well 14, rainwater is pumped up by a plurality of rainwater drainage pumps (not shown) and discharged into a river.

複数の雨水排水ポンプは、雨水ポンプ制御システム(図示せず)により起動と停止との制御が成される。複数の雨水排水ポンプは、例えば、ポンプ井14から河川へ雨水を排出する際に最初に起動するポンプと、流入する(又は流入が予測される)流量に応じて選択的に起動されるポンプとを含む。 A plurality of stormwater drainage pumps are controlled to start and stop by a stormwater pump control system (not shown). The plurality of rainwater drainage pumps are, for example, a pump that is activated first when rainwater is discharged from the pump well 14 to the river, and a pump that is selectively activated according to the flow rate of inflow (or expected inflow). including.

雨水流入量予測装置100は、雨水ポンプ制御システムに含まれ得る。雨水流入量予測装置100は、水位計G0~GNからの水位の信号を取得し、取得した信号に基づき、流入する雨水の量の予測値を演算して出力する。なお、雨水流入量予測装置100は、雨水ポンプ制御システムの操作者もしくは管理者が、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル等の操作手段を操作したこと基づく操作信号を取得し、操作信号に応じた処理を行うことも可能である。 The rainwater inflow predictor 100 may be included in a rainwater pump control system. The rainwater inflow predicting device 100 acquires water level signals from the water level gauges G0 to GN, and based on the acquired signals, calculates and outputs a predicted value of the amount of inflowing rainwater. In addition, the rainwater inflow prediction device 100 acquires an operation signal based on the operation of an operation means such as a keyboard, a mouse, a touch panel, etc. by an operator or administrator of the rainwater pump control system, and performs processing according to the operation signal. It is also possible to

幹線水位計G1~Gnは、幹線10の複数の地点に設置され、設置された地点の幹線水位をそれぞれ測定する。
流入渠水位計G0は、流入渠12に設置され、設置された地点の水位を測定する。なお、流入渠12に水位計G0が設置されていない場合には、流入渠12に最も近い幹線水位計を水位計G0の代わりに用いてもよい。この場合、最も近い幹線水位計からポンプ井14までの流下時間は、例えば、後述する流下時間(初期値)を使用する。さらには、流入渠水位計G0は、ポンプ井14への雨水流入量を算出するためのセンサであればよく、上記以外の構成であっても構わない。
The main line water level gauges G1 to Gn are installed at a plurality of points on the main line 10, and measure the main line water level at each of the installed points.
The inflow culvert water level gauge G0 is installed in the inflow culvert 12 and measures the water level at the installed point. In addition, when the water level gauge G0 is not installed in the inflow culvert 12, the trunk water level gauge closest to the inflow culvert 12 may be used instead of the water level gauge G0. In this case, the flow-down time from the nearest main water level gauge to the pump well 14 uses, for example, the flow-down time (initial value) described later. Furthermore, the inflow culvert water level gauge G0 may be a sensor for calculating the amount of rainwater flowing into the pump well 14, and may have a configuration other than the above.

図2は、第1実施形態の雨水流入量予測装置の一構成例を概略的に示すブロック図である。
本実施形態の雨水流入量予測装置100は、例えば、少なくとも1つのプロセッサと、プロセッサにより実行されるプログラムが記録されたメモリと、を備え、ソフトウエアにより種々の機能を実現するように構成されてもよく、ソフトウエアとハードウエアとの組み合わせにより種々の機能を実現するように構成されてもよい。また、雨水流入量予測装置100において実行されるプログラムは、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録されて提供され得る。
FIG. 2 is a block diagram schematically showing one configuration example of the rainwater inflow prediction device of the first embodiment.
The rainwater inflow prediction device 100 of this embodiment includes, for example, at least one processor and a memory in which a program executed by the processor is recorded, and is configured to implement various functions by software. Alternatively, it may be configured to implement various functions by a combination of software and hardware. In addition, the program executed by the rainwater inflow prediction device 100 may be recorded in a computer-readable recording medium and provided.

なお、雨水流入量予測装置100の少なくとも一部の機能若しくは全ての機能は、幹線10、流入渠12、ポンプ井14などの設備に設けられてもよく、遠隔に設けられてもよい。雨水流入量予測装置100がポンプ井14等の遠隔に設けられる場合には、雨水流入量予測装置100は、例えば、ネットワークを介してセンサから得られる情報や操作者若しくは管理者の入力情報に基づいて雨水流入量予測値を演算してもよい。この場合、雨水流入量予測装置100で演算された雨水流入量予測値は、例えば、ネットワークを介して雨水ポンプ制御システムに供給され、ポンプ制御のために用いられる。 At least some functions or all functions of the rainwater inflow prediction device 100 may be provided in facilities such as the main line 10, the inflow culvert 12, and the pump well 14, or may be provided remotely. When the rainwater inflow prediction device 100 is installed remotely such as the pump well 14, the rainwater inflow prediction device 100 is based on, for example, information obtained from a sensor via a network or information input by an operator or administrator. may be used to calculate the rainwater inflow prediction value. In this case, the rainwater inflow prediction value calculated by the rainwater inflow prediction device 100 is supplied to the rainwater pump control system via a network, for example, and used for pump control.

本実施形態の雨水流入量予測装置100は、幹線流速幹線流量算出部101と、流下時間算出部102と、雨水流入量算出部103と、流下時間補正部104と、雨水流入量予測値決定部105と、を備える。 The rainwater inflow prediction device 100 of this embodiment includes a main flow velocity main flow rate calculation unit 101, a flow time calculation unit 102, a rainwater inflow calculation unit 103, a flow time correction unit 104, and a rainwater inflow prediction value determination unit. 105 and.

幹線流速幹線流量算出部101は、幹線水位計G1~Gnで測定された幹線水位h1~hnを入力とし、下記式(1)のマニング式より、幹線水位計G1~Gnが設置された地点の幹線流速V1~Vnを算出する。
下記式(1)において、Vは流速(m/sec)、nは粗度係数(sec/m1/3)、Rは径深(m)、Iはエネルギー勾配(-)≒物理勾配(-)である。
V=1/n × R2/3 × I1/2 …(1)
The trunk flow velocity trunk flow rate calculation unit 101 receives as input the trunk water levels h1 to hn measured by the trunk water level gauges G1 to Gn, and from the Manning formula of formula (1) below, the points where the trunk line water level gauges G1 to Gn are installed are calculated. Calculate the trunk flow velocities V1 to Vn.
In the following formula (1), V is the flow velocity (m/sec), n is the roughness coefficient (sec/m 1/3 ), R is the radial depth (m), I is the energy gradient (-) ≈ physical gradient (- ).
V=1/n×R2/ 3 × I1/2 (1)

図3は、マニング式で用いる変数を説明するための図である。
Aは流積(m)、Sは潤辺(m)である。またhは水位計で測定した水位である。
図3に示すように、幹線10の形状により、水位h1~hnに基づいて流積A(m)及び潤辺S(m)を導出可能となる。
径深、流積及び潤辺の関係を示す式を、式(2)に示す。
R=A/S …(2)
上記に示す式(1)、式(2)より、幹線流速幹線流量算出部101は、水位h1~hnから幹線水位計G1~GNが設置された地点における雨水の流速V1~Vnを演算する。
FIG. 3 is a diagram for explaining variables used in the Manning formula.
A is flow volume (m 2 ) and S is wetted area (m). Moreover, h is the water level measured with the water level gauge.
As shown in FIG. 3, the shape of the main line 10 makes it possible to derive the flow volume A (m 2 ) and wet side S (m) based on the water levels h1 to hn.
Equation (2) shows the relationship between the diameter depth, the flow volume, and the wetted side.
R=A/S (2)
From the formulas (1) and (2) shown above, the main flow velocity main flow rate calculation unit 101 calculates the rainwater flow velocities V1 to Vn at the points where the main water level gauges G1 to GN are installed from the water levels h1 to hn.

幹線流速幹線流量算出部101は、雨水の流速V1~Vnと取得された水位h1~hnとに基づいて、幹線水位計G1~Gnが設置された地点おける幹線流量Q1~Qnをそれぞれ出力する手段である。式(1)により算出された幹線水位計G1~Gnが設置された地点の流速V1~Vnと、幹線水位計G1~Gnが設置された地点の流積A1~Anとから、後述する式(3)を用いて幹線流量Q1~Qnを算出する。
Q=V×A …(3)
A trunk flow velocity trunk flow rate calculation unit 101 is means for outputting trunk flow rates Q1 to Qn at points where the trunk water level gauges G1 to Gn are installed, based on the rainwater flow velocities V1 to Vn and the acquired water levels h1 to hn. is. From the flow velocities V1 to Vn at the points where the main water level gauges G1 to Gn are installed calculated by the formula (1) and the flow volumes A1 to An at the points where the main water level gauges G1 to Gn are installed, the formula ( 3) is used to calculate the trunk flow rates Q1 to Qn.
Q=V×A (3)

流下時間算出部102は、幹線流速幹線流量算出部101で算出された幹線流速V1~Vnと、幹線延長L1~Lnとを入力とし、幹線水位計G1~Gnが設置された地点からポンプ井14までの流下時間t1~tnを、下記式(4)により算出する。流下時間算出部102は、算出した流下時間t1~tnを流下時間補正部104に出力する。
t=L/V …(4)
t:流下時間(sec) L:幹線延長(m)
The flow-down time calculation unit 102 receives the main line flow velocities V1 to Vn calculated by the main line flow velocity/main flow rate calculation unit 101 and the main line extensions L1 to Ln. Flow times t1 to tn up to are calculated by the following formula (4). The flow time calculation unit 102 outputs the calculated flow times t1 to tn to the flow time correction unit 104. FIG.
t=L/V (4)
t: flow time (sec) L: length of main line (m)

雨水流入量算出部103は、流入渠水位計G0で測定された水位h0を入力とし、幹線流速幹線流量算出部101と同様に、ポンプ井14に流入する雨水流入量Q0を算出する。また、ポンプ動作により流入渠12の雨水流入量が大きく変化する場合には、雨水流入量算出部103は、ポンプ動作のログを合わせて使用することにより雨水流入量Q0を算出しても良い。なお、流入渠水位計G0が設置されていない場合には、ポンプ井14に最も近い地点での幹線流量を代用して雨水流入量Q0を算出してもよい。また、ポンプ井14に設置されたポンプの吐出量の情報を取得可能である場合には、雨水流入量算出部103は、ポンプの動作ログと合わせて、実質的な流入量を算出してもよい。
雨水流入量Q0は、雨水流入量予測装置100に外部から入力されてもよく、この場合には、雨水流入量予測装置100の雨水流入量算出部103を省略することができる。
The rainwater inflow calculation unit 103 receives the water level h0 measured by the inflow culvert water level gauge G0, and calculates the rainwater inflow Q0 flowing into the pump well 14 in the same manner as the main line velocity/main flow rate calculation unit 101 does. Further, when the rainwater inflow of the inflow culvert 12 greatly changes due to the pump operation, the rainwater inflow calculation unit 103 may calculate the rainwater inflow Q0 by also using the log of the pump operation. If the inflow culvert water level gauge G0 is not installed, the main line flow rate at the point closest to the pump well 14 may be substituted to calculate the rainwater inflow Q0. Further, when information on the discharge amount of the pump installed in the pump well 14 can be acquired, the rainwater inflow amount calculation unit 103 calculates the substantial inflow amount together with the operation log of the pump. good.
The rainwater inflow Q0 may be input to the rainwater inflow prediction device 100 from the outside, and in this case, the rainwater inflow calculation unit 103 of the rainwater inflow prediction device 100 can be omitted.

流下時間補正部104は、流下時間算出部102で算出した流下時間t1~tnと、幹線流速幹線流量算出部101で算出した幹線流量Q1~Qnと、雨水流入量算出部103で算出した雨水流入量Q0とを入力とする。流下時間補正部104は、各地点での幹線流量Q1~Qnと雨水流入量Q0との時間変化から、各地点からポンプ井14までの実際の流下時間(実測流下時間)tr1~trnを算出し、実測流下時間tr1~trnを用いて流下時間t1~tnを補正し、補正後の流下時間t1~tnを雨水流入量予測値決定部105に出力する。 The flow time correction unit 104 calculates the flow time t1 to tn calculated by the flow time calculation unit 102, the main flow rate Q1 to Qn calculated by the main flow velocity main flow calculation unit 101, and the rainwater inflow calculated by the rainwater inflow calculation unit 103. Quantities Q0 are input. The flow time correction unit 104 calculates the actual flow times (measured flow times) tr1 to trn from each point to the pump well 14 based on the temporal changes in the main line flow rates Q1 to Qn and the rainwater inflow amount Q0 at each point. , corrects the flow times t1 to tn using the actually measured flow times tr1 to trn, and outputs the corrected flow times t1 to tn to the rainwater inflow prediction value determination unit 105 .

雨水流入量予測値決定部105は、流下時間補正部104で算出された補正後の流下時間t1~tnと、雨水ポンプ制御に必要な予測時間とを比較して、予測時間と同等の流下時間となる幹線水位計k(1≦k≦n)が設置された地点の幹線流量Qkを、ポンプ井14へ流入する雨水流入量の予測値として採用し、雨水流入量予測値を決定する。 The rainwater inflow predicted value determination unit 105 compares the corrected flow times t1 to tn calculated by the flow time correction unit 104 with the predicted time required for rainwater pump control, and determines a flow time equivalent to the predicted time. The main flow rate Qk at the point where the main water level gauge k (1≤k≤n) is installed is adopted as the predicted value of the rainwater inflow into the pump well 14, and the predicted rainwater inflow is determined.

なお、雨水ポンプ制御に必要な予測時間は、例えば、ポンプ井14の雨水排水ポンプ(図示せず)の起動時間である。予め操作者もしくは管理者は、操作部から予測時間(起動時間)を雨水流入量予測装置100へ入力することができる。雨水流入量予測装置100に入力された予測時間は、例えば図示しない記憶部に記録され得、記憶部に入力された起動時間を含む情報を、雨水流入量予測値決定部105が取得する。本実施形態では、ポンプ井14には複数の雨水排水ポンプが設置され、例えば、複数の雨水排水ポンプの起動時間はすべて同じであるとする。本実施形態の「予測時間」とは、例えば、雨水排水ポンプが動作を開始させてから定常動作状態になるまでの時間である。また、雨水排水ポンプの起動時間に制御周期を足し合わせた時間を、予測時間としてもよい。 The predicted time required for rainwater pump control is, for example, the start-up time of the rainwater drainage pump (not shown) of the pump well 14 . The operator or administrator can input the predicted time (startup time) to the rainwater inflow prediction device 100 in advance from the operation unit. The predicted time input to the rainwater inflow prediction device 100 can be recorded, for example, in a storage unit (not shown), and the rainwater inflow prediction value determination unit 105 acquires information including the activation time input to the storage unit. In this embodiment, it is assumed that a plurality of rainwater drainage pumps are installed in the pump well 14 and, for example, the start-up times of the plurality of rainwater drainage pumps are all the same. The "estimated time" in this embodiment is, for example, the time from when the rainwater drainage pump starts operating until it reaches a steady operating state. Also, the time obtained by adding the control period to the startup time of the rainwater drainage pump may be used as the predicted time.

なお、雨水流入量予測値決定部105は、幹線水位計G1~Gnが設置された地点の幹線流量Q1~Qnと実測流下時間tr1~trnとのデータセットから、機械学習等により雨水流入量予測モデルを作成し、雨水流入量予測モデルを用いて得られた値を雨水流入量予測値としても良い。 The predicted rainwater inflow amount determination unit 105 predicts the rainwater inflow amount by machine learning or the like from a data set of the main line flow rate Q1 to Qn and the measured flow time tr1 to trn at the points where the main water level gauges G1 to Gn are installed. A model may be created and a value obtained using a rainwater inflow prediction model may be used as the rainwater inflow prediction value.

次に、本実施形態の雨水流入量予測装置100の動作の一例について説明する。
幹線水位計G1~Gnおよび流入渠水位計G0は、周期的に、幹線水位h1~hnおよび流入渠水位h0を測定する。
続いて、幹線流速幹線流量算出部101は、幹線水位h1~hnの測定値を取得し、例えば上述のマニング式等を用いて、幹線流速V1~Vn、幹線流量Q1~Qnを算出する。
Next, an example of the operation of the rainwater inflow prediction device 100 of this embodiment will be described.
The trunk water level gauges G1 to Gn and the inflow culvert water level gauge G0 periodically measure the trunk water levels h1 to hn and the inflow culvert water level h0.
Subsequently, the trunk flow velocity trunk flow rate calculation unit 101 obtains the measured values of the trunk water levels h1 to hn, and calculates the trunk flow velocities V1 to Vn and the trunk flow rates Q1 to Qn using, for example, the Manning formula described above.

雨水流入量算出部103は、流入渠水位h0の測定値を取得し、例えば上述のマニング式等を用いて、雨水流入量Q0を算出する。
流下時間算出部102は、幹線流量Q1~Qnと、外部から入力される幹線延長L1~Lnとを取得し、流下時間(初期値)t1~tnを算出する。
The rainwater inflow calculation unit 103 acquires the measured value of the inflow culvert water level h0, and calculates the rainwater inflow Q0 using, for example, the Manning equation described above.
The flow time calculation unit 102 acquires the trunk line flow rates Q1 to Qn and the trunk line extensions L1 to Ln input from the outside, and calculates the flow times (initial values) t1 to tn.

流下時間補正部104は、幹線水位計G1~Gnが設置された地点ごとに幹線流量に対する流下時間t1~tnを格納したテーブルを備えている。
図4は、一実施形態の雨水流入量予測装置の流下時間補正部が備えるテーブルの一例を概略的に示す図である。
The flow time correction unit 104 has a table storing the flow times t1 to tn with respect to the main flow rate for each point where the main water level gauges G1 to Gn are installed.
FIG. 4 : is a figure which shows roughly an example of the table with which the flow-down time correction|amendment part of the rainwater inflow prediction apparatus of one Embodiment is provided.

流下時間補正部104は、幹線水位計G1~Gnが設置された地点ごとに、幹線流量Q1~Qnと流下時間(初期値)t1~tnとのデータを対応させて、テーブル(図示せず)に記録する。この際、流下時間補正部104は、テーブルに記録するデータは離散化してもよく、連続値で記録してもよい。また、流下時間補正部104は、幹線水位計G1~Gnが設置された地点ごとに、幹線流量Q1~Qnと流下時間t1~tnとの関係を表す関数を同定し、テーブルに代えて関数を記録してもよい。流下時間補正部104は、テーブル又は関数を図示しない記憶部に記録することができる。 The flow time correction unit 104 associates the data of the main flow rate Q1 to Qn with the flow time (initial value) t1 to tn for each point where the main water level gauges G1 to Gn are installed, and creates a table (not shown). to record. At this time, the flow time correction unit 104 may discretize the data recorded in the table, or may record the data as continuous values. In addition, the flow time correction unit 104 identifies a function representing the relationship between the main flow rate Q1 to Qn and the flow time t1 to tn for each point where the main water level gauges G1 to Gn are installed, and replaces the table with the function. may be recorded. The flow time correction unit 104 can record a table or function in a storage unit (not shown).

図5は、一実施形態の雨水流入量予測装置の流下時間補正部が備える時系列データの一例を概略的に示す図である。
流下時間補正部104は、時刻と、例えば幹線水位計G1~Gnが設置された地点それぞれの幹線流量と、雨水流入量算出部103で算出した雨水流入量等とを関連付けた時系列データとして記録する。流下時間補正部104は、時系列データのサンプリング間隔は任意の時間間隔とすることができる。
FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of time-series data included in the flow-down time correction unit of the rainwater inflow prediction device of one embodiment.
The flow time correction unit 104 records as time-series data that associates the time, the main flow rate at each point where the main water level gauges G1 to Gn are installed, and the rainwater inflow calculated by the rainwater inflow calculation unit 103. do. The flow time correction unit 104 can set the time series data sampling interval to any time interval.

流下時間補正部104は、時系列データを参照し、幹線水位計G1~Gnが設置された各地点の幹線流量Q1~Qnの波形と、雨水流入量Q0の波形との時間差に基づいて、実測流下時間tr1~trnを算出する。なお、実測流下時間tr1~trnは流量に依存するため、単純に波形の時間差から実測流下時間tr1~trnを求めることはできない。そこで、流下時間補正部104は、例えば、それぞれ地点における流量Q1~Qnの波形の最大値(極大値)を抽出し、雨水流入量Q0の波形の最大値(極大値)を抽出し、流量Q1~Qnが最大値となる時間と雨水流入量Q0が最大値となる時間との差を実測流下時間tr1~trnとして算出する。 The flow time correction unit 104 refers to the time series data, and based on the time difference between the waveforms of the main water flow Q1 to Qn at each point where the main water level gauges G1 to Gn are installed and the waveform of the rainwater inflow Q0. Flow times tr1 to trn are calculated. Since the measured flow times tr1 to trn depend on the flow rate, the measured flow times tr1 to trn cannot be obtained simply from the time difference between the waveforms. Therefore, the flow time correction unit 104, for example, extracts the maximum value (maximum value) of the waveforms of the flow rates Q1 to Qn at each point, extracts the maximum value (maximum value) of the waveform of the rainwater inflow Q0, and extracts the flow rate Q1 The difference between the time at which ~Qn reaches its maximum value and the time at which the rainwater inflow amount Q0 reaches its maximum value is calculated as actually measured run-down times tr1 to trn.

図6は、一実施形態の雨水流入量予測装置の流下時間補正部の動作の一例を説明するための図である。
流下時間補正部104は、例えば、幹線水位計G1~Gnが設置された各地点の幹線流量Q1~Qn、および、雨水流入量Q0のそれぞれに、最大値(極大値)と判定するための変化量の閾値を設定しても良い。これは、流下時間補正部104が、時系列データの微小な変動を捉えると精度が悪化するためである。それぞれの地点での平均的な変動を考慮して、時系列データの変化量の閾値を設定することにより、流下時間補正部104は、精度よく最大値(極大値)を算出することができる。例えば、流下時間補正部104は、XRAIN(高性能レーダ雨量計ネットワーク)等で観測された降雨強度が1mm/hの時の単位時間当たりの幹線流量Q1~Qnの変化量を記録しておき、この変化量を閾値とすることにより、幹線流量Q1~Qnおよび雨水流入量Q0を計測する流量計の感度として使用することができる。
FIG. 6 is a diagram for explaining an example of the operation of the rainwater inflow prediction device of the embodiment.
The flow-down time correction unit 104, for example, determines the maximum value (local maximum value) in each of the trunk flow rates Q1 to Qn at the points where the trunk water level gauges G1 to Gn are installed and the rainwater inflow Q0. A quantity threshold may be set. This is because the accuracy deteriorates when the flow time correction unit 104 catches minute fluctuations in the time-series data. By setting the threshold value of the amount of change in the time-series data in consideration of the average variation at each point, the flow time correction unit 104 can accurately calculate the maximum value (local maximum value). For example, the flow time correction unit 104 records the amount of change in the main line flow rate Q1 to Qn per unit time when the rainfall intensity is 1 mm/h observed by XRAIN (High Performance Radar Rain Gauge Network) or the like, By using this amount of change as a threshold, it can be used as the sensitivity of the flowmeter for measuring the trunk flow rates Q1 to Qn and the rainwater inflow rate Q0.

また、流下時間補正部104は、時系列データの最大値(極大値)ではなく、各地点の幹線流量Q1~Qnと雨水流入量Q0との波形を、特徴的な波形(流下時間が既知である波形)と比較して、波形が一致する特徴的な波形に対応する流下時間を実測流下時間tr1~trnとしてもよい。流下時間補正部104は、例えば動的時間伸縮法(DTW)により波形間の距離を計算し、計算した距離と閾値との比較により、波形が一致するか否か判定できる。流下時間補正部104には、特徴的な波形に対応する流下時間が予め記録され、波形が一致すると判定されたときに、特徴的な波形に対応する流下時間を実測流下時間tr1~trnとしてもよい。 In addition, the flow time correction unit 104 corrects the waveforms of the main line flow Q1 to Qn and the rainwater inflow Q0 at each point, instead of the maximum value (local maximum) of the time-series data, using a characteristic waveform (flow time is known). Measured flow times tr1 to trn may be set as the flow times corresponding to characteristic waveforms that match each other in comparison with a certain waveform). The flow time correction unit 104 calculates the distance between waveforms by, for example, dynamic time warping (DTW), and can determine whether or not the waveforms match by comparing the calculated distance with a threshold value. The flow time corresponding to the characteristic waveform is recorded in advance in the flow time correction unit 104, and when it is determined that the waveforms match, the flow time corresponding to the characteristic waveform may be set as the measured flow time tr1 to trn. good.

流下時間補正部104は、実測流下時間tr1~trnを算出したときに、各地点の流量Q1~Qnと実測流下時間tr1~trnとを関連付けて、例えばテーブルに記録されている流下時間(初期値)t1~tn(若しくは既に補正された更新後の流下時間t1~tn)を実測流下時間tr1~trnで補正する。 When the measured flow times tr1 to trn are calculated, the flow time correction unit 104 associates the flow rates Q1 to Qn at each point with the measured flow times tr1 to trn, and calculates the flow times recorded in the table (initial value ) t1 to tn (or already corrected updated flow times t1 to tn) are corrected with the actually measured flow times tr1 to trn.

図7は、一実施形態の雨水流入量予測装置の流下時間補正部による流下時間の補正の一例について説明するための図である。
例えば、流下時間補正部104は、実測流下時間tr1~trnのいずれかを算出できたときに、テーブルに記録された流下時間t1~tnの対応する値を補正してテーブルを更新する。
FIG. 7 is a diagram for explaining an example of correction of the flow time by the flow time correction unit of the rainwater inflow prediction device of one embodiment.
For example, when any one of the measured flow times tr1 to trn can be calculated, the flow time correction unit 104 corrects the corresponding values of the flow times t1 to tn recorded in the table and updates the table.

図7に示す例では、幹線水位計G1にて幹線流量が5(m/sec)のときの実測流下時間が4(sec)、幹線水位計Gnにて幹線流量が3(m/sec)のときの実測流下時間が2(sec)であると算出されている。 In the example shown in FIG. 7, when the trunk flow rate is 5 (m 3 /sec) at the trunk water level gauge G1, the measured flow time is 4 (sec), and at the trunk water level gauge Gn, the trunk flow rate is 3 (m 3 /sec). ) is calculated to be 2 (sec).

流下時間補正部104は、テーブルに記録された値を補正する際に、補正対象の流下時間の初期値と実測流下時間との平均値を算出し、平均値を対応する幹線流量時の流下時間として補正してもよい。この場合、幹線水位計G1にて幹線流量が5(m/sec)のときの補正後の流下時間が5(sec)、幹線水位計Gnにて幹線流量が3(m/sec)のときの補正後の流下時間が3(sec)となる。 When correcting the values recorded in the table, the flow time correction unit 104 calculates the average value of the initial value of the flow time to be corrected and the measured flow time, and calculates the average value as the flow time at the corresponding trunk flow rate. can be corrected as In this case, when the trunk flow rate is 5 (m 3 /sec) at the trunk water level gauge G1, the flow time after correction is 5 (sec), and at the trunk water level gauge Gn, the trunk flow rate is 3 (m 3 /sec). The flow time after the correction is 3 (sec).

なお、流下時間の補正値の算出方法は上記に限定されるものではなく、例えば、流下時間t1~tnと実測流下時間tr1~trnとのそれぞれに重み付をした値の和を用いてテーブルを補正してもよく、さらにロバスト性向上のために、カルマンフィルタを用いて流下時間t1~tnの補正を行ってもよい。 Note that the method of calculating the correction value of the flow time is not limited to the above. Further, in order to improve robustness, the flow times t1 to tn may be corrected using a Kalman filter.

また、流下時間補正部104は、該当する時刻の気温等の気象条件やXRAIN等により観測された雨量データ、該当地域のイベント情報などを変数として合わせて使用した回帰式を作成し、補正値を算出してもよい。また流下時間補正部104は、図示しない表示部において補正値をユーザに提示し、ユーザに補正の承認を求め、ユーザの承認後に補正値を採用する方式としても良い。 In addition, the flow time correction unit 104 creates a regression equation that uses weather conditions such as temperature at the relevant time, rainfall data observed by XRAIN, etc., event information of the relevant area, etc. as variables, and calculates the correction value. can be calculated. Alternatively, the flow time correction unit 104 may present the correction value to the user on a display unit (not shown), ask the user for approval of the correction, and adopt the correction value after the user's approval.

流下時間補正部104は、幹線流量Q1~Qnに対する補正後の流下時間t1~tnを雨水流入量予測値決定部105へ出力する。
雨水流入量予測値決定部105は、流下時間補正部104で算出された補正後の流下時間t1~tnと、雨水ポンプ制御に必要な予測時間とを比較して、予測時間と同等の流下時間となる幹線水位計が設置された地点の幹線流量を、雨水ポンプ場へ流入する雨水流入量の予測値として採用し、雨水流入量予測値を決定する。
The flow time corrector 104 outputs the corrected flow times t1 to tn for the trunk flow rates Q1 to Qn to the rainwater inflow prediction value determiner 105. FIG.
The rainwater inflow predicted value determination unit 105 compares the corrected flow times t1 to tn calculated by the flow time correction unit 104 with the predicted time required for rainwater pump control, and determines a flow time equivalent to the predicted time. The main flow rate at the point where the main water level gauge is installed is adopted as the predicted value of the rainwater inflow to the rainwater pumping station, and the predicted value of the rainwater inflow is determined.

なお、予測時間と同等の流下時間t1~tnとなる幹線水位計が設置された地点が存在しない場合には、雨水流入量予測値決定部105は、幹線水位計が設置された地点の幹線流量Q1~Qnと補正後の流下時間t1~tnとのデータセットから機械学習等により雨水流入量予測モデルを作成し、雨水流入量予測値としても良い。 Note that if there is no point where the main water level gauge is installed and the flow time t1 to tn is equal to the predicted time, the rainwater inflow prediction value determination unit 105 determines the main flow rate of the point where the main water level gauge is installed. A rainwater inflow prediction model may be created by machine learning or the like from a data set of Q1 to Qn and corrected flow times t1 to tn, and used as rainwater inflow prediction values.

上記のように、本実施形態によれば、幹線水位計G1~Gnが設置された地点で計測された幹線流量Q1~Qnと、設計情報とを基に算出した各地点の流下時間t1~tnを、実測した流下時間tr1~trnを使用して補正することにより、テーブルに記録された流下時間t1~tnの精度を向上させることができる。更には、テーブルに記録された流下時間t1~tnの精度が向上することにより、雨水流入量の予測精度を向上させることが可能となる。また、実測した流下時間tr1~trnはノイズ等を含むためにロバストな値ではないが、補正処理として適用することにより、ロバストな補正後の流下時間t12~tnを得ることができる。すなわち、流下時間(初期値)t1~tnを補正する際に、メディアン値や、平均値や、回帰式や、ユーザ承認等の形式を採用することにより、補正値のロバスト性を向上させることが可能となり、雨水流入量の予測精度を向上させることが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, the main line flow rates Q1 to Qn measured at the points where the main line water level gauges G1 to Gn are installed, and the flow times t1 to tn at each point calculated based on the design information is corrected using the actually measured flow times tr1 to trn, the accuracy of the flow times t1 to tn recorded in the table can be improved. Furthermore, by improving the accuracy of the flow times t1 to tn recorded in the table, it is possible to improve the prediction accuracy of the rainwater inflow amount. Also, although the actually measured flow times tr1 to trn contain noise and the like, they are not robust values, but by applying them as a correction process, robust corrected flow times t12 to tn can be obtained. That is, when correcting the flow times (initial values) t1 to tn, it is possible to improve the robustness of the correction value by adopting a format such as a median value, an average value, a regression equation, or user approval. This makes it possible to improve the prediction accuracy of rainwater inflow.

すなわち、本実施形態によれば、精度よく雨水流入量予測を行う雨水流入量予測装置、雨水流入量予測方法、および、コンピュータプログラムを提供することができる。 That is, according to the present embodiment, it is possible to provide a rainwater inflow prediction device, a rainwater inflow prediction method, and a computer program for accurately predicting rainwater inflow.

次に、第2実施形態の雨水流入量予測装置、雨水流入量予測方法、および、コンピュータプログラムについて図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明において上述の第1実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
Next, the rainwater inflow prediction device, rainwater inflow prediction method, and computer program of the second embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
In addition, in the following description, the same reference numerals are given to the same configurations as those of the above-described first embodiment, and the description thereof will be omitted.

図8は、第2実施形態の雨水流入量予測装置の一構成例を概略的に示すブロック図である。
本実施形態の雨水流入量予測装置100は、流下時間分布生成部106を備え、流下時間分布および流下時間の補正方策を用いて流下時間の補正を行う点において、上述の第1実施形態と異なっている。
FIG. 8 is a block diagram schematically showing one configuration example of the rainwater inflow prediction device of the second embodiment.
The rainwater inflow prediction device 100 of this embodiment is different from the above-described first embodiment in that it includes a flow time distribution generation unit 106 and corrects the flow time using the flow time distribution and the flow time correction policy. ing.

流下時間分布生成部106は、幹線流速幹線流量算出部101で算出した各地点での幹線流量Q1~Qnと、雨水流入量算出部103で算出した雨水流入量Q0とを入力とし、各地点での幹線流量Q1~Qnと雨水流入量Q0との時間変化から、各地点での実際の流下時間(実測流下時間tr1~trn)を算出する。なお、実測流下時間tr1~trnの算出方法は上述の第1実施形態と同様である。 The flow time distribution generation unit 106 receives as inputs the main line flow rates Q1 to Qn calculated by the main line velocity main line flow rate calculation unit 101 and the rainwater inflow amount Q0 calculated by the rainwater inflow amount calculation unit 103. Actual flow times (measured flow times tr1 to trn) at each point are calculated from changes over time in the main line flow rates Q1 to Qn and rainwater inflow Q0. Note that the method of calculating the actually measured run-down times tr1 to trn is the same as that of the above-described first embodiment.

さらに、流下時間分布生成部106は、外部より入力される蓄積期間情報を用いて、一定期間(蓄積期間)における、各地点での幹線流量Q1~Qnと実測流下時間tr1~trnとの流下時間分布データセットを記録する。流下時間分布データセットは、幹線水位計G1~Gnが設置された地点ごとに生成され、図示しない記憶部に例えばテーブルとして記録され得る。 Furthermore, the flow time distribution generation unit 106 uses the accumulation period information input from the outside to determine the flow times of the trunk line flow rates Q1 to Qn and the measured flow times tr1 to trn at each point during a certain period (accumulation period). Record the distribution dataset. The flow-down time distribution data set can be generated for each point where the main water level gauges G1 to Gn are installed, and recorded as a table, for example, in a storage unit (not shown).

蓄積期間情報は、期間を指定する情報であってもよく、期間の開始信号と期間の終了信号とでリアルタイムに蓄積期間を指定する情報であってもよい。蓄積期間情報により、例えば、豪雨予測が出ている期間を指定することにより、特定の条件下における実測流下時間tr1~trnを蓄積することができる。 The accumulation period information may be information specifying a period, or may be information specifying an accumulation period in real time with a period start signal and a period end signal. For example, by designating a period in which a heavy rain forecast is issued based on the accumulation period information, it is possible to accumulate actually measured run-down times tr1 to trn under specific conditions.

図9は、第2実施形態の雨水流入量予測装置の流下時間分布生成部で生成した流下時間分布データセットの一例を説明するための図である。
ここでは、流下時間分布データセットの幹線流量Q1~Qnと実測流下時間tr1~trnとをヒストグラムで表している。
FIG. 9 is a diagram for explaining an example of the time-flow distribution data set generated by the time-flow distribution generator of the rainwater inflow prediction apparatus of the second embodiment.
Here, the main line flow rates Q1 to Qn and the measured flow times tr1 to trn of the flow time distribution data set are represented by histograms.

流下時間分布生成部106は、幹線水位計G1~Gnが設置された各地点における、各幹線流量Q1~Qnと実測流下時間tr1~trnとの分布(流下時間分布)を、流下時間補正部104に出力する。流下時間分布生成部106は、流下時間分布の個々のデータをすべて流下時間補正部104に出力してもよいし、分布を同定し、平均、分散等の分布パラメータを流下時間補正部104に出力してもよい。なお、流下時間分布生成部106は、例えば外部から与えられた閾値を用いて、外れ値を省いた流下時間分布データセットを生成してもよい。 The flow time distribution generation unit 106 generates the distribution (flow time distribution) of each main line flow rate Q1 to Qn and the measured flow time tr1 to trn at each point where the main water level gauges G1 to Gn are installed, to the flow time correction unit 104. output to The flow time distribution generation unit 106 may output all individual data of the flow time distribution to the flow time correction unit 104, or may identify the distribution and output distribution parameters such as mean and variance to the flow time correction unit 104. You may The flow time distribution generation unit 106 may generate a flow time distribution data set excluding outliers, for example, using an externally given threshold value.

流下時間補正部104は、流下時間算出部102で算出された流下時間(初期値)t1~tnと、流下時間分布生成部106で算出された幹線水位計G1~Gnが設置された各地点における幹線流量Q1~Qnと実測流下時間tr1~trnとの流下時間分布のデータとを使用し、外部から入力される流下時間の補正方策にしたがって、幹線水位計G1~Gnが設置された各地点での流下時間t1~tnを補正し、補正後の流下時間t1~tnとして、雨水流入量予測値決定部105に出力する。 The flow time correction unit 104 calculates the flow times (initial values) t1 to tn calculated by the flow time calculation unit 102 and the main water level gauges G1 to Gn calculated by the flow time distribution generation unit 106 at each point where the water level gauges G1 to Gn are installed. At each point where the main water level gauges G1 to Gn are installed, according to the flow time correction policy input from the outside, using the flow time distribution data of the main flow rate Q1 to Qn and the measured flow time tr1 to trn is corrected, and output to the rainwater inflow prediction value determination unit 105 as corrected flow times t1 to tn.

また、流下時間補正部104は、幹線流量Q1~Qnと実測流下時間tr1~trnとの分布データ、および、幹線流量Q1~Qnと補正後の流下時間t1~tnとの分布データを図示しない記憶部に記録してもよい。流下時間補正部104は、記憶部に記録された分布データを用いて、豪雨予測が出ている等の状況に合わせて補正後の流下時間t1~tnの特性(緊急、安全、通常等)を設定することができる。 In addition, the flow time correction unit 104 stores (not shown) distribution data of the main flow rates Q1 to Qn and the measured flow times tr1 to trn, and distribution data of the main flow rates Q1 to Qn and the corrected flow times t1 to tn. may be recorded in the section. The flow time correction unit 104 uses the distribution data recorded in the storage unit to adjust the characteristics (emergency, safe, normal, etc.) of the flow time t1 to tn after correction according to the situation such as heavy rain forecast. can be set.

上述の第1実施形態では、流下時間補正部104は、実測流下時間tr1~trnが入力されるたびに、流下時間の初期値t1~tnと実測流下時間tr1~trnとの平均値等により補正後流下時間t1~tnを算出し、流下時間(初期値)t1~tnを更新したが、本実施形態では、流下時間補正部104に入力される実測流下時間tr1~trnは分布データである。 In the above-described first embodiment, the flow time correction unit 104 corrects the flow time initial values t1 to tn and the average value of the measured flow times tr1 to trn each time the measured flow times tr1 to trn are input. The downstream times t1 to tn are calculated and the downstream times (initial values) t1 to tn are updated. In the present embodiment, the actually measured downstream times tr1 to trn input to the downstream time correction unit 104 are distribution data.

図10は、第2実施形態の雨水流入量予測装置の流下時間補正部の動作の一例を説明するための図である。ここでは、流下時間補正部104が、幹線水位計G1~Gnが設置された各地点での各幹線流量Q1~Qnと実測流下時間tr1~trnとの分布データを用いて、流下時間(初期値)t1~tnを補正する動作の一例について説明する。 FIG. 10 is a diagram for explaining an example of the operation of the rainwater inflow prediction device of the second embodiment. Here, the flow time correction unit 104 calculates the flow time (initial value ) An example of the operation for correcting t1 to tn will be described.

流下時間補正部104は、流下時間算出部102で算出した流下時間(初期値)t1~tnを、例えば、正規分布の平均値とし、分散を任意の値(例えば1)として、流下時間(初期値)t1~tnの分布データとする。流下時間補正部104は、流下時間分布生成部106から入力された実測流下時間tr1~trnの分布データにより、初期値の分布データを更新(補正)する。流下時間補正部104は、分布データを更新する方法として、例えばベイズ推定法を用いることができる。 The flow time correction unit 104 sets the flow times (initial values) t1 to tn calculated by the flow time calculation unit 102 to, for example, the average value of a normal distribution, and sets the variance to an arbitrary value (for example, 1) to determine the flow time (initial value) value) Distribution data of t1 to tn. The flow time correction unit 104 updates (corrects) the initial value distribution data based on the distribution data of the measured flow times tr1 to trn input from the flow time distribution generation unit 106 . The flow time correction unit 104 can use, for example, a Bayesian estimation method as a method of updating the distribution data.

続いて、流下時間補正部104は、更新後の分布データから、補正流下時間の補正方策に従い、補正後流下時間t1~tnを算出する。補正方策は、ポンプ井14の水位状態に対応させた分布の平均値、分散等の統計パラメータを用いて決定され得、例えば、通常であれば、平均値を補正後流下時間t1~tnとして算出し、ポンプ井の水位が危険な状態(水位が所定のしきい値を超えている状態等)であれば、平均値から1σ小さい値を補正後流下時間t1~tnとして算出する等の補正の方針情報を含む。外部から補正方策を入力することにより、気象条件や、イベント等のあらゆる条件を考慮した複雑な方策を指定することができる。 Subsequently, the flow time correction unit 104 calculates post-correction flow times t1 to tn from the updated distribution data in accordance with the corrected flow time correction policy. The correction policy can be determined using statistical parameters such as the average value and variance of the distribution corresponding to the water level state of the pump well 14. For example, if normal, the average value is calculated as the post-correction run-down time t1 to tn. However, if the water level of the pump well is in a dangerous state (the water level exceeds a predetermined threshold value, etc.), correction such as calculating a value that is 1σ smaller than the average value as the flow time t1 to tn after correction is performed. Contains policy information. By inputting a correction policy from the outside, it is possible to specify a complicated policy that takes into consideration all kinds of conditions such as weather conditions and events.

本実施形態の雨水流入量予測装置は上記以外の構成は上述の第1実施形態と同様である。本実施形態の雨水流入量予測装置によれば、実測流下時間tr1~trnの分布データを用いて、補正後流下時間t1~tnを算出することにより、補正値のロバスト性をさらに向上させることが可能となり、雨水流入量の予測精度を向上させることが可能となる。
すなわち、本実施形態によれば、精度よく雨水流入量予測を行う雨水流入量予測装置、雨水流入量予測方法、および、コンピュータプログラムを提供することができる。
The rainwater inflow prediction device of this embodiment is the same as that of the first embodiment described above except for the configuration described above. According to the rainwater inflow prediction device of the present embodiment, by calculating the post-correction flow times t1 to tn using the distribution data of the actually measured flow times tr1 to trn, it is possible to further improve the robustness of the correction values. This makes it possible to improve the prediction accuracy of rainwater inflow.
That is, according to the present embodiment, it is possible to provide a rainwater inflow prediction device, a rainwater inflow prediction method, and a computer program for accurately predicting rainwater inflow.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

10…幹線(下水管)、12…流入渠、14…ポンプ井、100…雨水流入量予測装置、101…幹線流速幹線流量算出部、102…流下時間算出部、103…雨水流入量算出部、104…流下時間補正部、105…雨水流入量予測値決定部、106…流下時間分布生成部、A1~An…流積、G0…流入渠水位計、G1~GN…幹線水位計、L1~Ln…幹線延長、Q0…雨水流入量、Q1~Qn…幹線流量、V1~Vn…幹線流速、h0…流入渠水位、h1~hn…幹線水位、t1~tn…流下時間(初期値)、補正後の流下時間、tr1~trn…実測流下時間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Main line (sewage pipe), 12... Inflow culvert, 14... Pump well, 100... Rainwater inflow prediction apparatus, 101... Main line velocity/main line flow rate calculation part, 102... Flow time calculation part, 103... Rainwater inflow calculation part, 104... Flow time correction unit, 105... Rainwater inflow prediction value determination unit, 106... Flow time distribution generation unit, A1 to An... Flow volume, G0... Inflow culvert water level gauge, G1 to GN... Trunk water level gauge, L1 to Ln Main line length Q0 Rainwater inflow Q1 to Qn Main line flow rate V1 to Vn Main line flow velocity h0 Inlet water level h1 to hn Main line water level t1 to tn Flow time (initial value) After correction flow time, tr1 to trn: measured flow time

Claims (8)

幹線の複数の地点に設置された複数の水位計の各々で測定された水位を用いて、前記地点における幹線流速と幹線流量とを算出する幹線流速幹線流量算出部と、
複数の前記地点における前記幹線流速と、複数の前記地点からポンプ井までの幹線延長とから、複数の前記地点から前記ポンプ井までの流下時間を算出する流下時間算出部と、
複数の前記水位計および前記ポンプ井に設置された流入渠水位計のいずれかで測定された水位を用いて、前記ポンプ井に流入する雨水流入量を算出する雨水流入量算出部と、
前記幹線流量と前記幹線流量に対応した前記流下時間とを関連付けて記録するとともに、前記雨水流入量と前記幹線流量とから、前記幹線流量に対応する実測流下時間を算出し、前記幹線流量に対応する前記実測流下時間を用いて前記流下時間を補正する流下時間補正部と、
前記幹線流量と、補正後の前記流下時間と、前記ポンプ井に設置された雨水ポンプ制御に必要な予測時間と、を用いて、前記雨水流入量の予測値を算出する雨水流入量予測値決定部と、を備えた雨水流入量予測装置。
a trunk flow velocity and trunk flow rate calculation unit that calculates the trunk flow velocity and the trunk flow rate at a plurality of points on the trunk line using the water levels measured by each of a plurality of water level gauges installed at a plurality of points on the trunk line;
a flow-down time calculation unit that calculates the flow-down time from the plurality of points to the pump well based on the trunk flow velocity at the plurality of points and the extension of the main line from the plurality of points to the pump well;
a rainwater inflow amount calculation unit that calculates an inflow amount of rainwater flowing into the pump well using the water level measured by one of the plurality of water level gauges and an inflow culvert water level gauge installed in the pump well;
The main flow rate and the flow time corresponding to the main flow rate are recorded in association with each other, and the actually measured flow time corresponding to the main flow rate is calculated from the rainwater inflow amount and the main flow rate, and the flow time corresponding to the main flow rate is calculated. a flow-down time correction unit that corrects the flow-down time using the measured flow-down time;
Rainwater inflow predicted value determination for calculating the predicted value of the rainwater inflow using the trunk flow rate, the corrected flow time, and the predicted time required for controlling the rainwater pump installed in the pump well. A rainwater inflow prediction device comprising:
前記流下時間補正部は、前記雨水流入量が極大値となる時刻と、前記幹線流量が極大値となる時刻との差を前記実測流下時間として算出する、請求項1記載の雨水流入量予測装置。 2. The rainwater inflow prediction device according to claim 1, wherein said flow time correction unit calculates a difference between a time when said rainwater inflow reaches a maximum value and a time when said trunk flow rate reaches a maximum value as said measured flow time. . 前記流下時間補正部は、前記雨水流入量と前記幹線流量との極大値を判定するための条件を設定可能である、請求項2記載の雨水流入量予測装置。 3. The rainwater inflow predicting device according to claim 2, wherein said flow time correction unit can set conditions for determining a maximum value of said rainwater inflow and said trunk flow. 前記流下時間補正部は、前記流下時間と前記実測流下時間との平均値、又は、前記流下時間と前記実測流下時間のそれぞれに重み付をした値の和を、補正後の前記流下時間とする、請求項1記載の雨水流入量予測装置。 The flow time correction unit sets the flow time after correction to an average value of the flow time and the measured flow time, or a sum of weighted values of the flow time and the measured flow time. , The rainwater inflow predicting device according to claim 1. 前記雨水流入量と前記幹線流量とから前記実測流下時間を算出し、前記幹線流量と前記実測流下時間とを関連付けた、所定の蓄積期間分の分布データを生成する流下時間分布生成部を有し、
前記流下時間補正部は、前記分布データを用いて前記流下時間の分布を補正し、補正後の前記流下時間の分布を用いて補正後の前記流下時間を算出する、請求項1記載の雨水流入量予測装置。
a flow time distribution generating unit that calculates the measured flow time from the rainwater inflow amount and the main flow rate, and generates distribution data for a predetermined accumulation period in which the main flow rate and the measured flow time are associated. ,
2. The rainwater inflow according to claim 1, wherein the flow time correcting unit corrects the distribution of the flow time using the distribution data, and calculates the corrected flow time using the corrected flow time distribution. Quantity predictor.
前記流下時間補正部は、外部から入力された補正方策に従って、補正後の前記流下時間の分布から補正後の前記流下時間を算出し、
前記補正方策は、前記ポンプ井の水位状態に対応させた分布の平均値、分散等の統計パラメータを用いて決定される、請求項5記載の雨水流入量予測装置。
The flow time correction unit calculates the corrected flow time from the distribution of the corrected flow time according to a correction policy input from the outside,
6. The rainwater inflow prediction apparatus according to claim 5, wherein said correction measure is determined using statistical parameters such as an average value and variance of a distribution corresponding to the water level state of said pump well.
幹線の複数の地点に設置された複数の水位計の各々で測定された水位を用いて、前記地点における幹線流速と幹線流量とを算出し、
複数の前記地点における前記幹線流速と、複数の前記地点からポンプ井までの幹線延長とから、複数の前記地点から前記ポンプ井までの流下時間を算出し、
複数の前記水位計および前記ポンプ井に設置された流入渠水位計のいずれかで測定された水位を用いて、前記ポンプ井に流入する雨水流入量を算出し、
前記幹線流量と前記幹線流量に対応した前記流下時間とを関連付けて記録するとともに、前記雨水流入量と前記幹線流量とから、前記幹線流量に対応する実測流下時間を算出し、前記幹線流量に対応する前記実測流下時間を用いて前記流下時間を補正し、
前記幹線流量と、補正後の前記流下時間と、前記ポンプ井に設置された雨水ポンプ制御に必要な予測時間と、を用いて、前記雨水流入量の予測値を算出する、雨水流入量予測方法。
Using the water levels measured by each of a plurality of water level gauges installed at a plurality of points on the trunk line, calculate the trunk flow velocity and the trunk flow rate at the points,
calculating the flow time from the plurality of points to the pump well from the main line flow velocity at the plurality of points and the extension of the main line from the plurality of points to the pump well;
calculating the amount of rainwater flowing into the pump well using the water level measured by one of the plurality of water level gauges and the inflow culvert water level gauge installed in the pump well;
The main flow rate and the flow time corresponding to the main flow rate are recorded in association with each other, and the actually measured flow time corresponding to the main flow rate is calculated from the rainwater inflow amount and the main flow rate, and the flow time corresponding to the main flow rate is calculated. Correcting the flow time using the measured flow time,
A rainwater inflow prediction method, wherein the predicted value of the rainwater inflow is calculated using the main flow rate, the corrected flow time, and the predicted time required for controlling the rainwater pump installed in the pump well. .
コンピュータに、請求項7に記載の雨水流入量予測方法を実行させる、コンピュータプログラム。

A computer program that causes a computer to execute the rainwater inflow prediction method according to claim 7 .

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023054225A (en) * 2019-04-11 2023-04-13 株式会社三洋物産 game machine
JP2023054223A (en) * 2019-03-28 2023-04-13 株式会社三洋物産 game machine
JP2023054222A (en) * 2019-03-28 2023-04-13 株式会社三洋物産 game machine
JP2023054224A (en) * 2019-04-11 2023-04-13 株式会社三洋物産 game machine
JP2023105105A (en) * 2020-05-29 2023-07-28 株式会社三洋物産 game machine
JP2023105101A (en) * 2018-12-26 2023-07-28 株式会社三洋物産 game machine
KR102619596B1 (en) * 2023-09-27 2023-12-29 (주) 다츠 A flood risk warning system that can secure the time nessary for proactive response in case of flooding and a flood risk warning method using the same

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023105101A (en) * 2018-12-26 2023-07-28 株式会社三洋物産 game machine
JP2023054223A (en) * 2019-03-28 2023-04-13 株式会社三洋物産 game machine
JP2023054222A (en) * 2019-03-28 2023-04-13 株式会社三洋物産 game machine
JP2023054225A (en) * 2019-04-11 2023-04-13 株式会社三洋物産 game machine
JP2023054224A (en) * 2019-04-11 2023-04-13 株式会社三洋物産 game machine
JP2023105105A (en) * 2020-05-29 2023-07-28 株式会社三洋物産 game machine
KR102619596B1 (en) * 2023-09-27 2023-12-29 (주) 다츠 A flood risk warning system that can secure the time nessary for proactive response in case of flooding and a flood risk warning method using the same

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