JP2023054936A - 放流量の算出装置、算出方法、および算出プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】放流設備の開度データが欠測となってもダム管理に必要な放流量や流入量の欠測を防止する。【解決手段】ダム貯水池の貯水位の計測値を取得する貯水位取得部３１と、ダム貯水池の放流設備５のゲート・バルブの開度の計測値を取得する開度取得部３２と、放流設備５からの放流量を算出する放流量算出部３３と、ゲート・バルブの開度の最新の値を開度の保存値として記憶する開度記憶部２８２と、を有し、放流量算出部３３が、開度取得部３２から開度の計測値が供給されるときは、貯水位取得部３１から供給される貯水位の計測値と開度取得部３２から供給される開度の計測値とを用いて放流量を算出し、開度取得部３２から開度の計測値が供給されないときは、貯水位取得部３１から供給される貯水位の計測値と開度記憶部２８２に記憶されている開度の保存値とを用いて放流量を算出する。【選択図】図１

Description

この発明は、放流量の算出装置、算出方法、および算出プログラムに関し、例えばダム管理用制御処理設備へと組み込まれたりダム管理用制御処理設備と連携したりして用いられて好適な技術に関する。

放流設備を操作規則等に基づき確実かつ容易に操作するためにダムの流水管理に関わる演算処理や放流設備の操作ならびに操作の支援を行うための設備として、種々の計測機器などが収集した情報を用いてダム水文量の演算を行うダム管理用制御処理設備が知られている（非特許文献１参照）。

国土交通省「ダム管理用制御処理設備 標準設計仕様書」，平成２８年８月

ところで、従来のダム管理用制御処理設備では、ダム貯水池への流入量は貯水位と放流量とが用いられて算出されるとともに放流量は貯水位と放流設備の開度とが用いられて算出され、また、放流設備の開度データは一般的に機側操作盤から入力されるところ、開度計や機側操作盤が故障すると開度データが不明となり、放流量を算出することができず、したがって流入量も算出することができない、という問題がある。

そこでこの発明は、放流設備の開度データが欠測となってもダム管理に必要な放流量や流入量の欠測を防止することが可能な、放流量の算出装置、算出方法、および算出プログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明に係る放流量の算出装置は、ダム貯水池の貯水位の計測値を取得する貯水位取得部と、前記ダム貯水池の放流設備のゲート・バルブの開度の計測値を取得する開度取得部と、前記放流設備からの放流量を算出する放流量算出部と、前記ゲート・バルブの開度の最新の値を開度の保存値として記憶する開度記憶部と、を有し、前記放流量算出部が、前記開度取得部から前記開度の計測値が供給されるときは、前記貯水位取得部から供給される前記貯水位の計測値と前記開度取得部から供給される前記開度の計測値とを用いて前記放流量を算出し、前記開度取得部から前記開度の計測値が供給されないときは、前記貯水位取得部から供給される前記貯水位の計測値と前記開度記憶部に記憶されている前記開度の保存値とを用いて前記放流量を算出する、ことを特徴とする。

この発明に係る放流量の算出装置は、前記放流設備の開度を計算する開度計算部をさらに有し、前記開度取得部から前記開度の計測値が供給されていないときに前記放流設備の放流操作が行われる場合に、前記開度計算部が、同一のまたは同じ種別の放流設備での過去の放流操作に関する実績データが用いられて機械学習された、前記ゲート・バルブの操作前開度，前記放流設備の開閉の向き，および前記放流設備の放流操作の操作時間を入力とするとともに前記ゲート・バルブの操作後開度を出力とする学習済みモデルに、放流操作が行われる際に前記開度記憶部に記憶されている前記開度の保存値を前記ゲート・バルブの操作前開度として入力するとともに、前記放流操作に関する前記放流設備の開閉の向きおよび前記放流設備の放流操作の操作時間を入力し、前記学習済みモデルから出力される前記ゲート・バルブの操作後開度を前記開度の保存値として前記開度記憶部に記憶させる、ようにしてもよい。

この発明に係る放流量の算出装置は、前記放流量算出部が、貯水位～開度～放流量対応表を用いて前記放流量を算出する、ようにしてもよい。

また、この発明に係る放流量の算出方法は、ダム貯水池の貯水位の計測値を取得する処理と、前記ダム貯水池の放流設備のゲート・バルブの開度の計測値を取得する処理と、前記放流設備からの放流量を算出する処理と、前記ゲート・バルブの開度の最新の値を開度の保存値として記憶する処理と、を有し、前記開度の計測値が供給されるときは、前記貯水位の計測値と前記開度の計測値とを用いて前記放流量を算出し、前記開度の計測値が供給されないときは、前記貯水位の計測値と前記開度の保存値とを用いて前記放流量を算出する、ことを特徴とする。

この発明に係る放流量の算出方法は、前記放流設備の開度を計算する処理をさらに有し、前記開度の計測値が供給されていないときに前記放流設備の放流操作が行われる場合に、同一のまたは同じ種別の放流設備での過去の放流操作に関する実績データが用いられて機械学習された、前記ゲート・バルブの操作前開度，前記放流設備の開閉の向き，および前記放流設備の放流操作の操作時間を入力とするとともに前記ゲート・バルブの操作後開度を出力とする学習済みモデルに、放流操作が行われる際の前記開度の保存値を前記ゲート・バルブの操作前開度として入力するとともに、前記放流操作に関する前記放流設備の開閉の向きおよび前記放流設備の放流操作の操作時間を入力し、前記学習済みモデルから出力される前記ゲート・バルブの操作後開度を前記開度の保存値として記憶させる、ようにしてもよい。

この発明に係る放流量の算出方法は、貯水位～開度～放流量対応表を用いて前記放流量を算出する、ようにしてもよい。

また、この発明に係る放流量の算出プログラムは、コンピュータを、ダム貯水池の貯水位の計測値を取得する貯水位取得部、前記ダム貯水池の放流設備のゲート・バルブの開度の計測値を取得する開度取得部、前記放流設備からの放流量を算出する放流量算出部、および、前記ゲート・バルブの開度の最新の値を開度の保存値として記憶する開度記憶部、として機能させ、前記放流量算出部が、前記開度取得部から前記開度の計測値が供給されるときは、前記貯水位取得部から供給される前記貯水位の計測値と前記開度取得部から供給される前記開度の計測値とを用いて前記放流量を算出し、前記開度取得部から前記開度の計測値が供給されないときは、前記貯水位取得部から供給される前記貯水位の計測値と前記開度記憶部に記憶されている前記開度の保存値とを用いて前記放流量を算出する、ことを特徴とする。

この発明に係る放流量の算出プログラムは、コンピュータを、前記放流設備の開度を計算する開度計算部としてさらに機能させ、前記開度取得部から前記開度の計測値が供給されていないときに前記放流設備の放流操作が行われる場合に、前記開度計算部が、同一のまたは同じ種別の放流設備での過去の放流操作に関する実績データが用いられて機械学習された、前記ゲート・バルブの操作前開度，前記放流設備の開閉の向き，および前記放流設備の放流操作の操作時間を入力とするとともに前記ゲート・バルブの操作後開度を出力とする学習済みモデルに、放流操作が行われる際に前記開度記憶部に記憶されている前記開度の保存値を前記ゲート・バルブの操作前開度として入力するとともに、前記放流操作に関する前記放流設備の開閉の向きおよび前記放流設備の放流操作の操作時間を入力し、
前記学習済みモデルから出力される前記ゲート・バルブの操作後開度を前記開度の保存値として前記開度記憶部に記憶させる、ようにしてもよい。

この発明に係る放流量の算出プログラムは、前記放流量算出部が、貯水位～開度～放流量対応表を用いて前記放流量を算出する、ようにしてもよい。

この発明に係る放流量の算出装置，放流量の算出方法，放流量の算出プログラムによれば、ゲート・バルブの開度の計測値が欠測となって開度取得部からゲート・バルブの開度の計測値が供給されないときには開度記憶部に記憶されているゲート・バルブの開度の保存値を用いて放流量が算出されるようにしているので、ゲート・バルブの開度の計測値が欠測となっていても放流量を算出することが可能となり、また、ダム貯水池への流入量も算出することが可能となり、延いては、適切な放流操作を行うことが可能となる。

この発明に係る放流量の算出装置，放流量の算出方法，放流量の算出プログラムによれば、過去の放流操作での放流設備のゲート・バルブの操作前開度，放流設備の開閉の向き，放流設備の放流操作の操作時間，および放流設備のゲート・バルブの操作後開度の関係の実績データが考慮されて放流設備のゲート・バルブの操作後開度が計算されるようにした場合には、ゲート・バルブの開度の計測値が欠測となっていても放流設備の放流操作を行った後のゲート・バルブの開度を計算することができ、これによって放流量を算出することが可能となり、また、ダム貯水池への流入量も算出することが可能となり、延いては、適切な放流操作を継続して行うことが可能となる。

この発明の実施の形態１に係る放流量の算出装置を含むダム管理システムの概略構成を示す機能ブロック図である。 図１のうちの放流量の算出装置の概略構成を示す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態２に係る放流量の算出装置を含むダム管理システムの概略構成を示す機能ブロック図である。 図３のうちの放流量の算出装置の概略構成を示す機能ブロック図である。 ニューラルネットワークの例を説明する図である。

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に係る放流量の算出装置３Ａを含むダム管理システム１の概略構成を示す機能ブロック図である。

ダム制御設備２は、放流設備を操作する際のダムの流水管理に関わる演算処理や放流設備の操作ならびに操作の支援を行うためにダムに設置される機序であり、例えば、「ダム管理用制御処理設備 標準設計仕様書（国土交通省，平成２８年８月）」および「ダム管理用制御処理設備 標準設計仕様書・同解説（国土交通省，平成２８年８月）」（前記２つをまとめて「標準設計仕様書等」と呼ぶ）に規定されている設計仕様に従う構成や機能を備える機序である。

ダム制御設備２は、例えば、ＦＡパソコン（即ち、産業用コンピュータ）などのコンピュータに所定のプログラムがインストールされて実行されることによって実現される。ダム制御設備２は、複数のコンピュータが連携することによって構成され実現されるようにしてもよい。

ダム制御設備２は、例えば標準設計仕様書等に規定されている設計仕様のうちこの発明に特に関係する構成として、放流操作装置２１，貯水位計測装置２２，入出力装置２３，情報入力・提供装置２４，表示装置２５，制御系ＬＡＮ２６，および情報系ＬＡＮ２７を有する。

放流操作装置２１は、例えば下記の処理を行う。なお、放流設備５は、具体的には例えば、１つ若しくは複数のゲートやバルブである。

１）ダム水文量演算処理
ダムに設置されている貯水位計４ならびに放流設備５の開度計５１および流量計５２などの計測値をもとに各種の演算処理を行い、貯水池諸量（別言すると、ダム諸量）として、貯水位，流入量（尚、ダム貯水池への全流入量を含む），および放流量に纏わる諸量を計算する。

２）操作演算処理
ア）各ダムの操作規則等に従い、ダムから放流を行うための放流方式に基づいてダムから放流すべき水量の目標値（「目標全放流量」と呼ぶ）を算出する。
イ）目標全放流量を使用する放流設備に配分し、放流設備１門ごとの目標放流量を算出する。
ウ）各ゲート・バルブに配分された放流設備１門ごとの目標放流量を現在の貯水位で放流するためのゲート・バルブ開度（「ゲート・バルブ目標開度」と呼ぶ）を計算する。

放流操作装置２１は、放流設備５の操作に関する処理として、ゲート・バルブ目標開度で放流設備５を操作するための起動指令（別言すると、開閉信号）を生成し、前記起動指令（開閉信号）を制御系ＬＡＮ２６を介して入出力装置２３へと送信する。

貯水位計測装置２２は、貯水位計４によって計測される計測データ信号の入力を受け、必要に応じて所定の処理を施したうえで、前記計測データ信号に基づくダム貯水池の貯水位の計測値を制御系ＬＡＮ２６を介して放流操作装置２１へと送信する。

入出力装置２３は、放流設備５の操作に関する処理として、放流操作装置２１から送信される起動指令（開閉信号）の入力を受け、前記起動指令（開閉信号）を例えば光ケーブルを介して放流設備５へと送信する。

入出力装置２３は、また、放流設備５の開度計５１および流量計５２などによって計測／取得される計測データ信号や状態情報信号の入力を受け、必要に応じて所定の処理を施したうえで、前記計測データ信号や状態情報信号に基づく計測値や状態情報を制御系ＬＡＮ２６を介して放流操作装置２１へと送信する。

入出力装置２３は、具体的には例えば、放流設備５の開度計５１によって計測されるゲート・バルブの開度（具体的には、鉛直開度，円弧開度）の計測値、放流設備５の流量計５２によって計測されるゲート・バルブにおける流量の計測値、放流設備５から出力されるゲート・バルブの状態信号、および、放流設備５から出力されるゲート・バルブが所定のゲート・バルブ目標開度に達したことを表す信号を制御系ＬＡＮ２６を介して放流操作装置２１へと送信する。

情報入力・提供装置２４は、例えば下記の処理を行う。

１）通信処理
関連設備６からの情報の入力を受け、また、関連設備６へと情報を出力する。情報入力・提供装置２４が情報の入力を受ける元の関連設備６は、具体的にはテレメータ装置や種々の観測装置などである。また、情報入力・提供装置２４が情報を出力する先の関連設備６は、具体的には上位局向け通信装置，電話応答通報装置，および種々の観測装置などである。

２）流域水文量の演算処理
雨量・水位観測設備からテレメータで伝送される観測値をもとに各種の演算処理を行って雨量諸量（具体的には、局別雨量，流域平均雨量）および河川諸量（具体的には、局別河川水位，局別河川流量）を算出する。

表示装置２５は、一覧表，グラフ，および模式図などにより下記の情報を表示する。
１）ダム状況に関する情報
現在のダム状況を把握するための貯水位，流入量，および放流量などのダム水文量情報。
２）流域状況に関する情報
現在の流域状況を把握するための雨量，河川水位・流量などの流域水文量情報。
３）操作に関する情報
ゲート・バルブを操作するために必要となる現在の放流量および開度，目標放流量，ならびにゲート・バルブ目標開度の情報。
４）警報通報に関する情報
ダム状況が注意すべき状態であることを操作員に周知するための警報通報情報。

制御系ＬＡＮ２６（ＬＡＮ：Ｌocal Ａrea Ｎetwork の略）は、ＦＬ－ｎｅｔによって標準化されたオープンＰＬＣネットワークとして構成される。放流操作装置２１，貯水位計測装置２２，および入出力装置２３は、制御系ＬＡＮ２６を介して通信を行う。

情報系ＬＡＮ２７は、ＴＣＰ／ＩＰに従った接続が可能なネットワークとして構成される。放流操作装置２１，情報入力・提供装置２４，および表示装置２５は、情報系ＬＡＮ２７を介して通信を行う。

そして、実施の形態では、ダム制御設備２に備えられているＨＤＤ（Ｈard Ｄisk Ｄrive の略）やメモリなどによって構成される記憶装置２８に記憶されて格納されている放流量の算出プログラム２８１が実行されることにより、ダム制御設備２の放流操作装置２１内に、当該放流操作装置２１の機能のうちの操作演算処理の１つとして現状におけるゲート・バルブ１門毎放流量を算出する機能を含むものとして放流量の算出装置３Ａが構成される。なお、放流量の算出プログラム２８１は、記憶装置２８に格納される態様に限定されるものではなく、例えば、放流操作装置２１に格納されるようにしてもよく、或いは他の記憶装置・記憶媒体に格納されるようにしてもよい。

実施の形態１の放流量の算出装置３Ａは、ダム貯水池の貯水位の計測値を取得する貯水位取得部３１と、ダム貯水池の放流設備５のゲート・バルブの開度の計測値を取得する開度取得部３２と、放流設備５からの放流量を算出する放流量算出部３３と、ゲート・バルブの開度の最新の値を開度の保存値として記憶する開度記憶部２８２と、を有し、放流量算出部３３が、開度取得部３２から開度の計測値が供給されるときは、貯水位取得部３１から供給される貯水位の計測値と開度取得部３２から供給される開度の計測値とを用いて放流量を算出し、開度取得部３２から開度の計測値が供給されないときは、貯水位取得部３１から供給される貯水位の計測値と開度記憶部２８２に記憶されている開度の保存値とを用いて放流量を算出する、ようにしている（図１，図２参照）。

また、放流量の算出方法は、ダム貯水池の貯水位の計測値を取得する処理と、ダム貯水池の放流設備５のゲート・バルブの開度の計測値を取得する処理と、放流設備５からの放流量を算出する処理と、ゲート・バルブの開度の最新の値を開度の保存値として記憶する処理と、を有し、開度の計測値が供給されるときは、貯水位の計測値と開度の計測値とを用いて放流量を算出し、開度の計測値が供給されないときは、貯水位の計測値と開度の保存値とを用いて放流量を算出する、ようにしている。

また、放流量の算出プログラム２８１は、コンピュータを、ダム貯水池の貯水位の計測値を取得する貯水位取得部３１、ダム貯水池の放流設備５のゲート・バルブの開度の計測値を取得する開度取得部３２、放流設備５からの放流量を算出する放流量算出部３３、および、ゲート・バルブの開度の最新の値を開度の保存値として記憶する開度記憶部２８２、として機能させ、放流量算出部３３が、開度取得部３２から開度の計測値が供給されるときは、貯水位取得部３１から供給される貯水位の計測値と開度取得部３２から供給される開度の計測値とを用いて放流量を算出し、開度取得部３２から開度の計測値が供給されないときは、貯水位取得部３１から供給される貯水位の計測値と開度記憶部２８２に記憶されている開度の保存値とを用いて放流量を算出する、ようにしている。

貯水位取得部３１は、貯水位計測装置２２から制御系ＬＡＮ２６を介して放流操作装置２１へと送信されるダム貯水池の貯水位の計測値の入力を受ける（言い換えると、取得する）。

開度取得部３２は、入出力装置２３から制御系ＬＡＮ２６を介して放流操作装置２１へと送信されるゲート・バルブの開度の計測値の入力を受ける（言い換えると、取得する）。

開度取得部３２は、入力されるゲート・バルブの開度の計測値を記憶装置２８に記憶させる。図に示す例では、記憶装置２８内に形成される開度記憶部２８２に前記ゲート・バルブの開度の計測値が記憶される。開度記憶部２８２は、開度取得部３２から伝送されるゲート・バルブの開度の計測値のうちの最新の値を記憶してゲート・バルブの開度の保存値として保持する。なお、開度記憶部２８２は、放流量の算出装置３Ａの一部として機能し、また、放流操作装置２１内に形成されるようにしてもよい。

放流量算出部３３は、ダム貯水池の貯水位とゲート・バルブの開度とを用いるとともに貯水位～開度～放流量対応表を用いて、現状におけるゲート・バルブ１門毎放流量〔ｍ³／秒〕を算出する。

放流量算出部３３は、例えば、正分毎にゲート・バルブ１門毎放流量を算出するようにしてもよく、或いは、所定の時間間隔でゲート・バルブ１門毎放流量を算出するようにしてもよい。放流量算出部３３は、また、貯水位～開度～放流量対応表を用いることなく、他の仕法によってゲート・バルブ１門毎放流量を算出するようにしてもよい。

放流量算出部３３は、入出力装置２３からゲート・バルブの開度の計測値が正常に送信されて開度取得部３２へと入力されているとき（そして、開度取得部３２からゲート・バルブの開度の計測値が供給されるとき）は、貯水位取得部３１へと入力されるダム貯水池の貯水位の計測値と、開度取得部３２へと入力されるゲート・バルブの開度の計測値とを用いて、現状におけるゲート・バルブ１門毎放流量を算出する。

一方、例えば放流設備５の開度計５１の不調／不具合などによって入出力装置２３からゲート・バルブの開度の計測値が送信されず欠測となっているとき（そして、開度取得部３２からゲート・バルブの開度の計測値が供給されないとき）は、放流量算出部３３は、貯水位取得部３１へと入力されるダム貯水池の貯水位の計測値と、開度記憶部２８２に記憶されて保持されているゲート・バルブの開度の保存値とを用いて、現状におけるゲート・バルブ１門毎放流量を算出する。

放流設備５の放流操作が行われなければ、ゲート・バルブの開度は、変化しないので、開度記憶部２８２に記憶されて保持されているゲート・バルブの開度の保存値のままである。このため、入出力装置２３からゲート・バルブの開度の計測値が送信されず欠測となっているときでも、放流設備５の放流操作が行われるまでは、放流量算出部３３は、開度記憶部２８２に記憶されて保持されているゲート・バルブの開度の保存値を用いて、現状におけるゲート・バルブ１門毎放流量を算出する。

放流量算出部３３によって算出されるゲート・バルブ１門毎放流量は、例えば、表示装置２５に表示されたり、ダム貯水池への流入量の算出に用いられたりする。

（実施の形態２）
図３は、この発明の実施の形態２に係る放流量の算出装置３Ｂを含むダム管理システム１の概略構成を示す機能ブロック図である。

この実施の形態は開度計算部３４，学習装置７，学習済みモデル２８３，および実績データベース２８４を有する点において上記の実施の形態１と構成が異なるものの、その他の構成は上記の実施の形態１と同等であるので、上記の実施の形態１と同等の構成については同一符号を付することでその説明を省略する。

実施の形態２の放流量の算出装置３Ｂは、上記の実施の形態１の放流量の算出装置３Ａの構成に加えて、放流設備５の開度を計算する開度計算部３４をさらに有し、開度取得部３２から開度の計測値が供給されていないときに放流設備５の放流操作が行われる場合に、開度計算部３４が、同一のまたは同じ種別の放流設備での過去の放流操作に関する実績データが用いられて機械学習された、ゲート・バルブの操作前開度，放流設備５の開閉の向き，および放流設備５の放流操作の操作時間を入力とするとともにゲート・バルブの操作後開度を出力とする学習済みモデル２８３に、放流操作が行われる際に開度記憶部２８２に記憶されている開度の保存値をゲート・バルブの操作前開度として入力するとともに、放流操作に関する放流設備５の開閉の向きおよび放流設備５の放流操作の操作時間を入力し、学習済みモデル２８３から出力されるゲート・バルブの操作後開度を開度の保存値として開度記憶部２８２に記憶させる、ようにしている（図３，図４参照）。

また、実施の形態２の放流量の算出方法は、上記の実施の形態１の放流量の算出方法の構成に加えて、放流設備５の開度を計算する処理をさらに有し、開度の計測値が供給されていないときに放流設備５の放流操作が行われる場合に、同一のまたは同じ種別の放流設備での過去の放流操作に関する実績データが用いられて機械学習された、ゲート・バルブの操作前開度，放流設備５の開閉の向き，および放流設備５の放流操作の操作時間を入力とするとともにゲート・バルブの操作後開度を出力とする学習済みモデル２８３に、放流操作が行われる際の開度の保存値をゲート・バルブの操作前開度として入力するとともに、放流操作に関する放流設備５の開閉の向きおよび放流設備５の放流操作の操作時間を入力し、学習済みモデル２８３から出力されるゲート・バルブの操作後開度を開度の保存値として記憶させる、ようにしている。

また、実施の形態２の放流量の算出プログラム２８１は、上記の実施の形態１の放流量の算出プログラムの構成に加えて、コンピュータを、放流設備５の開度を計算する開度計算部３４としてさらに機能させ、開度取得部３２から開度の計測値が供給されていないときに放流設備５の放流操作が行われる場合に、開度計算部３４が、同一のまたは同じ種別の放流設備での過去の放流操作に関する実績データが用いられて機械学習された、ゲート・バルブの操作前開度，放流設備５の開閉の向き，および放流設備５の放流操作の操作時間を入力とするとともにゲート・バルブの操作後開度を出力とする学習済みモデル２８３に、放流操作が行われる際に開度記憶部２８２に記憶されている開度の保存値をゲート・バルブの操作前開度として入力するとともに、放流操作に関する放流設備５の開閉の向きおよび放流設備５の放流操作の操作時間を入力し、学習済みモデル２８３から出力されるゲート・バルブの操作後開度を開度の保存値として開度記憶部２８２に記憶させる、ようにしている。

開度計算部３４は、例えば放流設備５の開度計５１の不調／不具合などによって入出力装置２３からゲート・バルブの開度の計測値が送信されず欠測となっているとき（そして、開度取得部３２からゲート・バルブの開度の計測値が供給されないとき）に放流設備５の放流操作が行われる場合に、前記放流設備５のゲート・バルブの開度を計算する。

開度計算部３４は、開度記憶部２８２に記憶されて保持されているゲート・バルブの開度の保存値と、放流設備５の開閉の向きと、放流設備５の放流操作の操作時間とを用いて、放流操作が行われた後の放流設備５のゲート・バルブの開度（「ゲート・バルブの操作後開度」と呼ぶ）を計算する。放流設備５の開閉の向きは、具体的には、放流設備５（具体的には、ゲート・バルブ）を「開ける向き」または「閉める向き」である。放流設備５の放流操作の操作時間は、具体的には、放流設備５（具体的には、ゲート・バルブ）を「開ける操作の開始から終了までの時間長さ」や「閉める操作の開始から終了までの時間長さ」である。

開度計算部３４は、放流操作が行われる前の（言い換えると、放流操作を行おうとする時の）放流設備５のゲート・バルブの開度（「ゲート・バルブの操作前開度」と呼ぶ）と放流設備５の開閉の向きと放流設備５の放流操作の操作時間との組み合わせが入力されるとゲート・バルブの操作後開度を出力するように過去の実績データに基づいて機械学習された学習済みモデル２８３を用いてゲート・バルブの操作後開度を計算する。学習済みモデル２８３は、学習装置７によって作成されて、記憶装置２８に記憶されて格納される。

学習装置７は、記憶装置２８に記憶されて格納されている放流量の算出プログラム２８１が実行されることにより、放流操作装置２１内に構成される。

学習装置７は、実績データベース２８４に記録・蓄積されている過去の実績データを用いて、ニューラルネットワークなどの公知の機械学習アルゴリズムによって学習済みモデル２８３を作成する。

実績データベース２８４は、学習用データとして、同一のまたは同じ種別の放流設備での過去の放流操作に関する（言い換えると、過去の放流操作において収集された）ゲート・バルブの操作前開度の計測値，放流設備５の開閉の向き，放流設備５の放流操作の操作時間，およびゲート・バルブの操作後開度の計測値の組み合わせを含む実績データが記録・蓄積されているデータベースである。前記組み合わせのうち、ゲート・バルブの操作前開度の計測値，放流設備５の開閉の向き，および放流設備５の放流操作の操作時間は入力データとして利用され、ゲート・バルブの操作後開度の計測値は教師データとして利用される。実績データベース２８４は、記憶装置２８に格納される。

なお、ゲート・バルブの操作前開度の計測値およびゲート・バルブの操作後開度の計測値は、放流設備５の放流操作が行われる前および行われた後に、開度計５１によって計測されて入出力装置２３を介して収集される。

また、放流設備５の開閉の向きおよび放流操作の操作時間は、放流設備５の放流操作が行われる際に、ダム制御設備２（具体的には例えば、放流操作装置２１）に備えられているキーボード（図示省略）などを介して入力されて収集される。

実績データベース２８４は、複数時点のそれぞれにおける（言い換えると、過去の放流操作ごとの）ゲート・バルブの操作前開度の計測値，放流設備５の開閉の向き，放流設備５の放流操作の操作時間，およびゲート・バルブの操作後開度の計測値の組み合わせを含む実績データの集合であり、つまり、ゲート・バルブの操作前開度の計測値，放流設備５の開閉の向き，放流設備５の放流操作の操作時間，およびゲート・バルブの操作後開度の計測値が時系列的に対応づけられている時系列データとして構成される。

学習装置７は、ゲート・バルブの操作前開度，放流設備５の開閉の向き，および放流設備５の放流操作の操作時間の組み合わせデータが入力されるとゲート・バルブの操作後開度を出力するようにし、出力されるゲート・バルブの操作後開度と教師データとを比較することによって学習済みモデル２８３を学習させる。

学習装置７は、例えば、ニューラルネットワークを利用した機械学習・深層学習によってモデルの作成を行い、これにより、学習済みモデル２８３は、ニューラルネットワークによって構成される。

ニューラルネットワークＮは、図５に示すように、入力層Ｘ，中間層Ｙ（「隠れ層」とも呼ばれる），および出力層Ｚを有する。入力層Ｘは複数個のノードｘ１，ｘ２，ｘ３，・・・を有し、中間層Ｙは複数個のノードｙ１，ｙ２，ｙ３，・・・を有し、出力層Ｚは複数個のノードｚ１，ｚ２，ｚ３，・・・（または、１個のノード）を有する。なお、図５に示す例では１つの中間層Ｙを有するようにしているが、ニューラルネットワークＮは、複数の中間層を有するように構成されてもよい。

入力層Ｘと中間層Ｙとの間にあるノード間の結合は各々が重みを持っており、また、中間層Ｙと出力層Ｚとの間にあるノード間の結合は各々が重みを持っている。

学習装置７は、例えば、ゲート・バルブの操作前開度の計測値，放流設備５の開閉の向き，および放流設備５の放流操作の操作時間を入力層Ｘとするとともにゲート・バルブの操作後開度の計測値を出力層Ｚとし、実績データベース２８４に記録・蓄積されている実績データを学習用データとして用いて中間層Ｙに関する各種パラメータ（尚、ノード間の結合それぞれの重みを含む）について学習を行ってニューラルネットワークＮを作成する。学習装置７は、すなわち、ゲート・バルブの操作前開度と放流設備５の開閉の向きと放流設備５の放流操作の操作時間との組み合わせから精度よくゲート・バルブの操作後開度が計算されるように中間層Ｙに関する各種パラメータの学習を行って学習済みモデル２８３を作成する。

開度計算部３４は、入出力装置２３からゲート・バルブの開度の計測値が送信されず欠測となっているとき（そして、開度取得部３２からゲート・バルブの開度の計測値が供給されないとき）に放流設備５の放流操作が行われる際に、開度記憶部２８２に記憶されて保持されているゲート・バルブの開度の保存値をゲート・バルブの操作前開度として用い、また、ダム制御設備２（具体的には例えば、放流操作装置２１）に備えられているキーボード（図示省略）などを介して入力される放流設備５の開閉の向きおよび放流操作の操作時間を用いるとともに、記憶装置２８に記憶されている学習済みモデル２８３を用いてゲート・バルブの操作後開度を計算する。

開度計算部３４は、上記で計算されるゲート・バルブの操作後開度の値を、ゲート・バルブの開度の最新の値であるゲート・バルブの開度の保存値として開度記憶部２８２に記憶させる。

そして、放流量算出部３３は、入出力装置２３からゲート・バルブの開度の計測値が送信されず欠測となっているとき（そして、開度取得部３２からゲート・バルブの開度の計測値が供給されないとき）であるので、貯水位取得部３１へと入力されるダム貯水池の貯水位の計測値と、（開度計算部３４によって計算されて）開度記憶部２８２に記憶されて保持されているゲート・バルブの開度の保存値とを用いて、現状におけるゲート・バルブ１門毎放流量を算出する。

実施の形態に係る放流量の算出装置３Ａ／３Ｂ，放流量の算出方法，放流量の算出プログラム２８１によれば、ゲート・バルブの開度の計測値が欠測となっているとき（そして、開度取得部３２からゲート・バルブの開度の計測値が供給されないとき）には開度記憶部２８２に記憶されて保持されているゲート・バルブの開度の保存値を用いてゲート・バルブ１門毎放流量が算出されるようにしているので、ゲート・バルブの開度の計測値が欠測となっていてもゲート・バルブ１門毎放流量を算出することが可能となり、また、ダム貯水池への流入量も算出することが可能となり、延いては、適切な放流操作を行うことが可能となる。

ここで、入出力装置２３からゲート・バルブの開度の計測値が送信されず欠測となっているとき、放流設備５の放流操作が行われなければゲート・バルブの開度は変化しないので開度記憶部２８２に記憶されて保持されているゲート・バルブの開度の保存値のままであるものの、ダムの適切な運用のために放流設備５の放流操作を行ってゲート・バルブの開度の調節を行う必要が生じる場合がある。この場合、放流操作が行われた後の放流設備５のゲート・バルブの開度が不明となるので、放流量を算出することができない、という問題がある。

上記の問題に対し、実施の形態２に係る放流量の算出装置３Ｂ，放流量の算出方法，放流量の算出プログラム２８１によれば、過去の放流操作での放流設備５のゲート・バルブの操作前開度の計測値，放流設備５の開閉の向き，放流設備５の放流操作の操作時間，および放流設備５のゲート・バルブの操作後開度の計測値の関係の実績データが考慮されて放流設備５のゲート・バルブの操作後開度が計算されるようにしているので、ゲート・バルブの開度の計測値が欠測となっていても放流設備５の放流操作を行った後のゲート・バルブの開度を計算することができ、これによってゲート・バルブ１門毎放流量を算出することが可能となり、また、ダム貯水池への流入量も算出することが可能となり、延いては、適切な放流操作を継続して行うことが可能となる。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。

具体的には、上記の実施の形態では図１に概略構成を示すダム制御設備２（特に、標準設計仕様書等に規定されている設計仕様に従う構成や機能を備える機序であり、具体的には例えば、ダム管理用制御処理設備）に対してこの発明に係る放流量の算出装置３Ａ／３Ｂが組み込まれるようにしているが、この発明に係る放流量の算出装置３Ａ／３Ｂが組み込まれるダム制御設備は図１に概略構成を示すダム制御設備２に限定されるものではなく、他の構成を備えるダム制御設備に対してこの発明に係る放流量の算出装置３Ａ／３Ｂが組み込まれるようにしてもよい。

１ ダム管理システム
２ ダム制御設備
２１ 放流操作装置
２２ 貯水位計測装置
２３ 入出力装置
２４ 情報入力・提供装置
２５ 表示装置
２６ 制御系ＬＡＮ
２７ 情報系ＬＡＮ
２８ 記憶装置
２８１ 放流量の算出プログラム
２８２ 開度記憶部
２８３ 学習済みモデル
２８４ 実績データベース
３Ａ 放流量の算出装置（実施の形態１）
３Ｂ 放流量の算出装置（実施の形態２）
３１ 貯水位取得部
３２ 開度取得部
３３ 放流量算出部
３４ 開度計算部
４ 貯水位計
５ 放流設備
５１ 開度計
５２ 流量計
６ 関連設備
７ 学習装置

Claims (9)

1. ダム貯水池の貯水位の計測値を取得する貯水位取得部と、
   前記ダム貯水池の放流設備のゲート・バルブの開度の計測値を取得する開度取得部と、
   前記放流設備からの放流量を算出する放流量算出部と、
   前記ゲート・バルブの開度の最新の値を開度の保存値として記憶する開度記憶部と、を有し、
   前記放流量算出部が、
   前記開度取得部から前記開度の計測値が供給されるときは、前記貯水位取得部から供給される前記貯水位の計測値と前記開度取得部から供給される前記開度の計測値とを用いて前記放流量を算出し、
   前記開度取得部から前記開度の計測値が供給されないときは、前記貯水位取得部から供給される前記貯水位の計測値と前記開度記憶部に記憶されている前記開度の保存値とを用いて前記放流量を算出する、
   ことを特徴とする放流量の算出装置。
2. 前記放流設備の開度を計算する開度計算部をさらに有し、
   前記開度取得部から前記開度の計測値が供給されていないときに前記放流設備の放流操作が行われる場合に、
   前記開度計算部が、
   同一のまたは同じ種別の放流設備での過去の放流操作に関する実績データが用いられて機械学習された、前記ゲート・バルブの操作前開度，前記放流設備の開閉の向き，および前記放流設備の放流操作の操作時間を入力とするとともに前記ゲート・バルブの操作後開度を出力とする学習済みモデルに、
   放流操作が行われる際に前記開度記憶部に記憶されている前記開度の保存値を前記ゲート・バルブの操作前開度として入力するとともに、前記放流操作に関する前記放流設備の開閉の向きおよび前記放流設備の放流操作の操作時間を入力し、
   前記学習済みモデルから出力される前記ゲート・バルブの操作後開度を前記開度の保存値として前記開度記憶部に記憶させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の放流量の算出装置。
3. 前記放流量算出部が、
   貯水位～開度～放流量対応表を用いて前記放流量を算出する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の放流量の算出装置。
4. ダム貯水池の貯水位の計測値を取得する処理と、
   前記ダム貯水池の放流設備のゲート・バルブの開度の計測値を取得する処理と、
   前記放流設備からの放流量を算出する処理と、
   前記ゲート・バルブの開度の最新の値を開度の保存値として記憶する処理と、を有し、
   前記開度の計測値が供給されるときは、前記貯水位の計測値と前記開度の計測値とを用いて前記放流量を算出し、
   前記開度の計測値が供給されないときは、前記貯水位の計測値と前記開度の保存値とを用いて前記放流量を算出する、
   ことを特徴とする放流量の算出方法。
5. 前記放流設備の開度を計算する処理をさらに有し、
   前記開度の計測値が供給されていないときに前記放流設備の放流操作が行われる場合に、
   同一のまたは同じ種別の放流設備での過去の放流操作に関する実績データが用いられて機械学習された、前記ゲート・バルブの操作前開度，前記放流設備の開閉の向き，および前記放流設備の放流操作の操作時間を入力とするとともに前記ゲート・バルブの操作後開度を出力とする学習済みモデルに、
   放流操作が行われる際の前記開度の保存値を前記ゲート・バルブの操作前開度として入力するとともに、前記放流操作に関する前記放流設備の開閉の向きおよび前記放流設備の放流操作の操作時間を入力し、
   前記学習済みモデルから出力される前記ゲート・バルブの操作後開度を前記開度の保存値として記憶させる、
   ことを特徴とする請求項４に記載の放流量の算出方法。
6. 貯水位～開度～放流量対応表を用いて前記放流量を算出する、
   ことを特徴とする請求項４または５に記載の放流量の算出方法。
7. コンピュータを、
   ダム貯水池の貯水位の計測値を取得する貯水位取得部、
   前記ダム貯水池の放流設備のゲート・バルブの開度の計測値を取得する開度取得部、
   前記放流設備からの放流量を算出する放流量算出部、および、
   前記ゲート・バルブの開度の最新の値を開度の保存値として記憶する開度記憶部、として機能させ、
   前記放流量算出部が、
   前記開度取得部から前記開度の計測値が供給されるときは、前記貯水位取得部から供給される前記貯水位の計測値と前記開度取得部から供給される前記開度の計測値とを用いて前記放流量を算出し、
   前記開度取得部から前記開度の計測値が供給されないときは、前記貯水位取得部から供給される前記貯水位の計測値と前記開度記憶部に記憶されている前記開度の保存値とを用いて前記放流量を算出する、
   ことを特徴とする放流量の算出プログラム。
8. コンピュータを、前記放流設備の開度を計算する開度計算部としてさらに機能させ、
   前記開度取得部から前記開度の計測値が供給されていないときに前記放流設備の放流操作が行われる場合に、
   前記開度計算部が、
   同一のまたは同じ種別の放流設備での過去の放流操作に関する実績データが用いられて機械学習された、前記ゲート・バルブの操作前開度，前記放流設備の開閉の向き，および前記放流設備の放流操作の操作時間を入力とするとともに前記ゲート・バルブの操作後開度を出力とする学習済みモデルに、
   放流操作が行われる際に前記開度記憶部に記憶されている前記開度の保存値を前記ゲート・バルブの操作前開度として入力するとともに、前記放流操作に関する前記放流設備の開閉の向きおよび前記放流設備の放流操作の操作時間を入力し、
   前記学習済みモデルから出力される前記ゲート・バルブの操作後開度を前記開度の保存値として前記開度記憶部に記憶させる、
   ことを特徴とする請求項７に記載の放流量の算出プログラム。
9. 前記放流量算出部が、
   貯水位～開度～放流量対応表を用いて前記放流量を算出する、
   ことを特徴とする請求項７または８に記載の放流量の算出プログラム。

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