JP2024068121A - Prediction method, prediction device, and prediction program - Google Patents

Prediction method, prediction device, and prediction program Download PDF

Info

Publication number
JP2024068121A
JP2024068121A JP2023175455A JP2023175455A JP2024068121A JP 2024068121 A JP2024068121 A JP 2024068121A JP 2023175455 A JP2023175455 A JP 2023175455A JP 2023175455 A JP2023175455 A JP 2023175455A JP 2024068121 A JP2024068121 A JP 2024068121A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
prediction
time
reservoir
amount
predetermined time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2023175455A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
相潤 李
宏 吉迫
創 小嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Agriculture and Food Research Organization
Original Assignee
National Agriculture and Food Research Organization
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Agriculture and Food Research Organization filed Critical National Agriculture and Food Research Organization
Publication of JP2024068121A publication Critical patent/JP2024068121A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

【課題】数日先の貯水池の貯水量を予測することができる技術を実現する。【解決手段】予測方法(S1)は、現在時刻から所定時間経過後の日時までの貯水池における貯水量の変動に影響する変数を示す情報を取得する取得工程(S11)と、取得工程(S11)において取得された貯水量の変動に影響する変数を示す情報を学習済みモデルに入力することによって、所定時間経過後の日時における貯水池の貯水量を予測する予測工程(S12)と、を含む。【選択図】図1[Problem] To realize a technology that can predict the amount of water stored in a reservoir several days in advance. [Solution] A prediction method (S1) includes an acquisition step (S11) of acquiring information indicating variables that will affect the fluctuation of the amount of water stored in the reservoir from the current time to a date and time a predetermined time has elapsed, and a prediction step (S12) of predicting the amount of water stored in the reservoir at a date and time a predetermined time has elapsed by inputting the information indicating the variables that will affect the fluctuation of the amount of water acquired in the acquisition step (S11) into a trained model. [Selected Figure] Figure 1

Description

新規性喪失の例外適用申請有り Application for exception to loss of novelty has been filed

本発明は、貯水池における貯水量を予測する予測方法、予測装置および予測プログラムに関する。 The present invention relates to a prediction method, a prediction device, and a prediction program for predicting the amount of water stored in a reservoir.

近年、局地的な集中豪雨に伴う洪水が多発している。そこで、洪水による被害を軽減するために、河川、ならびにダムおよびため池といった貯水池における水位を予測するための技術が知られている。特許文献1には、機械学習を用いて河川における水位を予測する技術が記載されている。 In recent years, floods caused by localized heavy rains have become more frequent. To mitigate damage caused by floods, there are known techniques for predicting water levels in rivers and reservoirs such as dams and reservoirs. Patent Document 1 describes a technique for predicting water levels in rivers using machine learning.

特開2022-40882号JP 2022-40882 A

しかしながら、上述のような従来技術は、6時間以内の短時間の予測を前提とし、また、水位の増減に影響する流入出が考慮されていない。そのため、1~数日先の水位予測する必要があり、農業用途として頻繁に取水されるため池における水位の予測には適さないという問題がある。 However, the conventional techniques described above are based on short-term predictions of up to six hours, and do not take into account inflows and outflows that affect water levels. As a result, it is necessary to predict water levels one to several days in advance, which poses the problem that they are not suitable for predicting water levels in reservoirs where water is frequently taken for agricultural purposes.

本発明の一態様は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、数日先の貯水池の貯水量(水位)を予測することができる技術を実現することにある。 One aspect of the present invention was made in consideration of the above problems, and its purpose is to realize a technology that can predict the amount of water (water level) in a reservoir several days in advance.

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る予測方法は、貯水池における貯水量を予測する予測方法であって、現在時刻から所定時間経過後の日時までの前記貯水池における貯水量の変動に影響する変数を示す情報を取得する取得工程と、前記貯水池における貯水量の変動に影響する変数を示す情報を入力情報として、前記所定時間経過後の日時における前記貯水池の貯水量の予測結果を出力するように学習された学習済みモデルに、前記取得工程において取得された前記情報を入力することによって、前記所定時間経過後の日時における前記貯水池の貯水量を予測する予測工程と、を含む。 In order to solve the above problem, a prediction method according to one embodiment of the present invention is a prediction method for predicting the amount of water stored in a reservoir, and includes an acquisition step of acquiring information indicating variables that affect fluctuations in the amount of water stored in the reservoir from the current time to a date and time after a predetermined time has elapsed, and a prediction step of predicting the amount of water stored in the reservoir at a date and time after the predetermined time has elapsed by inputting the information acquired in the acquisition step into a trained model that is trained to use the information indicating the variables that affect fluctuations in the amount of water stored in the reservoir as input information and output a prediction result of the amount of water stored in the reservoir at a date and time after the predetermined time has elapsed.

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る予測装置は、貯水池における貯水量を予測する予測装置であって、現在時刻から所定時間経過後の日時までの前記貯水池における貯水量の変動に影響する変数を示す情報を取得する取得部と、前記貯水池における貯水量の変動に影響する変数を示す情報を入力情報として、前記所定時間経過後の日時における前記貯水池の貯水量の予測結果を出力するように学習された学習済みモデルに、前記取得部が取得した前記情報を入力することによって、前記所定時間経過後の日時における前記貯水池の貯水量を予測する予測部と、を備える。 In order to solve the above problem, a prediction device according to one aspect of the present invention is a prediction device that predicts the amount of water stored in a reservoir, and includes an acquisition unit that acquires information indicating variables that affect fluctuations in the amount of water stored in the reservoir from the current time to a date and time after a predetermined time has elapsed, and a prediction unit that predicts the amount of water stored in the reservoir at a date and time after the predetermined time has elapsed by inputting the information acquired by the acquisition unit into a trained model that is trained to use the information indicating the variables that affect fluctuations in the amount of water stored in the reservoir as input information and output a prediction result of the amount of water stored in the reservoir at a date and time after the predetermined time has elapsed.

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る予測プログラムは、上述の予測装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、上記各部としてコンピュータを機能させる。 To solve the above problems, a prediction program according to one aspect of the present invention is a program for causing a computer to function as the above-mentioned prediction device, and causes the computer to function as each of the above-mentioned parts.

本発明の一態様によれば、貯水池における数日先の貯水量を予測することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to predict the amount of water stored in a reservoir several days in advance.

本発明の一実施形態に係る予測システムの構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a prediction system according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る予測システムの構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a prediction system according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る予測装置が実施する予測方法の流れを示すフロー図である。1 is a flow diagram showing the flow of a prediction method implemented by a prediction device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る予測装置が実施する予測方法を具体的に説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for specifically explaining a prediction method implemented by a prediction device according to an embodiment of the present invention. 本発明の変形例に係る予測装置の構成を説明するためのブロック図である。FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of a prediction device according to a modified example of the present invention. 本発明の一実施形態に係る学習済みモデルの一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a trained model according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例の結果の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of the results of an embodiment of the present invention. 本発明の実施例の結果の他の例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing another example of the results of an embodiment of the present invention. 本発明の実施例をまとめた表である。1 is a table summarizing examples of the present invention.

[予測方法の概要]
本発明の一実施形態に係る予測方法について、図1~図6を参照しながら詳細に説明する。当該予測方法は、貯水池における貯水量の変動に影響する変数を示す情報に基づいて、数日先の貯水池における貯水量を予測する方法である。
[Outline of forecasting method]
A prediction method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to Figures 1 to 6. The prediction method is a method for predicting the amount of water stored in a reservoir several days ahead based on information indicating variables that affect fluctuations in the amount of water stored in the reservoir.

貯水量の変動に影響する変数の例として、所定時刻から所定時間経過後の日時までの貯水池における降水量の積算値を示す変数(以下、当該変数を「LT〇〇_Rsum」(〇〇は、複数のLT〇〇_Rsumのそれぞれを識別するための識別番号が入る)とも称する)が挙げられる。また、貯水量の変動に影響する変数の他の例として、所定時刻から所定時間経過後の日時までの所定の間隔毎の降水量を示す変数(以下、当該変数を「LT〇_Rsum」(〇は、複数のLT〇_Rsumのそれぞれを識別するための識別番号が入る)とも称する)が挙げられる。さらに、貯水量の変動に影響する変数のさらに他の例として、貯水池において、現在時刻の所定時間前における貯水量を示す変数(以下、当該変数を「SV」とも称する)、現在時刻の貯水量を示す変数(以下、当該変数を「EV」とも称する)、および現在時刻の所定時間前の貯水量との差を示す変数(以下、当該変数を「InOut」とも称する)が挙げられる。さらに、貯水量の変動に影響する変数のさらに他の例として、貯水池において、現在時刻の所定時間前から現在時刻までにおける貯水量の最大値を示す変数(以下、当該変数を「Max」とも称する)および最小値を示す変数(以下、当該変数を「Min」とも称する)が挙げられる。さらに、貯水量の変動に影響する変数のさらに他の例として、貯水池において、現在時刻の所定時間前から現在時刻までにおける降水量の積算値を示す変数(以下、当該変数を「Rsum」とも称する)が挙げられる。 An example of a variable that affects the fluctuation of the stored water volume is a variable that indicates the cumulative amount of precipitation in the reservoir from a specified time to a date and time a specified time later (hereinafter, the variable is also referred to as "LT XX_Rsum" (XX is an identification number for identifying each of the multiple LT XX_Rsum)). Another example of a variable that affects the fluctuation of the stored water volume is a variable that indicates the amount of precipitation at a specified interval from a specified time to a date and time a specified time later (hereinafter, the variable is also referred to as "LT XX_Rsum" (XX is an identification number for identifying each of the multiple LT XX_Rsum)). Still other examples of variables that affect the fluctuation of the stored water volume are a variable that indicates the amount of water stored in the reservoir a specified time before the current time (hereinafter, the variable is also referred to as "SV"), a variable that indicates the amount of water stored at the current time (hereinafter, the variable is also referred to as "EV"), and a variable that indicates the difference between the amount of water stored at the current time and a specified time before the current time (hereinafter, the variable is also referred to as "InOut"). Yet another example of a variable that affects the fluctuation of the stored water volume is a variable that indicates the maximum value of the stored water volume from a predetermined time before the current time to the current time (hereinafter, this variable is also referred to as "Max") and a variable that indicates the minimum value (hereinafter, this variable is also referred to as "Min") in the reservoir. Yet another example of a variable that affects the fluctuation of the stored water volume is a variable that indicates the accumulated value of the precipitation from a predetermined time before the current time to the current time in the reservoir (hereinafter, this variable is also referred to as "Rsum").

貯水量の変動に影響する変数のさらに他の例として、貯水池において、所定時刻から所定時間経過後の日時までの放流量の積算値を示す変数(以下、当該変数を「LT〇〇_Ssum」(〇〇は、複数のLT〇〇_Ssumのそれぞれを識別するための識別番号が入る)とも称する)が挙げられる。また、貯水量の変動に影響する変数のさらに他の例として、貯水池において、現在時刻から所定時間経過後の日時までの所定の間隔毎の放流量の積算値を示す変数(以下、当該変数を「LT〇_Ssum」(〇は、複数のLT〇_Ssumのそれぞれを識別するための識別番号が入る)とも称する)が挙げられる。また、貯水量の変動に影響する変数のさらに他の例として、貯水池において、現在時刻から所定時間経過後の仮の貯水量を示す変数(以下、当該変数を「LT〇〇_EV」(〇〇は、複数のLT〇〇_EVのそれぞれを識別するための識別番号が入る)とも称する)が挙げられる。また、貯水量の変動に影響する変数のさらに他の例として、貯水池において、現在時刻の貯水量(上述した「EV」)と、所定時間経過後の仮の貯水量(上述した「LT〇〇_EV」)との差を示す変数(以下、当該変数を「LT〇〇_InOut」(〇〇は、複数のLT〇〇_InOutのそれぞれを識別するための識別番号が入る)とも称する)が挙げられる。LT〇〇_Ssum、LT〇_Ssum、LT〇〇_EV、およびLT〇〇_InOutの算出方法については、後述する。 Yet another example of a variable that affects fluctuations in stored water volume is a variable that indicates the cumulative amount of discharge from a given time to a date and time a given time later in a reservoir (hereinafter, this variable is also referred to as "LTxxx_Ssum" (xxx is an identification number for identifying each of the multiple LTxxx_Ssums)). Yet another example of a variable that affects fluctuations in stored water volume is a variable that indicates the cumulative amount of discharge from a given time interval from the current time to a date and time a given time later in a reservoir (hereinafter, this variable is also referred to as "LTxxx_Ssum" (xxx is an identification number for identifying each of the multiple LTxxx_Ssums)). Yet another example of a variable that affects fluctuations in stored water volume is a variable that indicates a tentative amount of stored water a given time later from the current time in a reservoir (hereinafter, this variable is also referred to as "LTxxx_EV" (xxx is an identification number for identifying each of the multiple LTxxx_EVs)). Yet another example of a variable that affects fluctuations in the amount of stored water is a variable that indicates the difference between the amount of stored water at the current time in a reservoir (the above-mentioned "EV") and the provisional amount of stored water after a certain period of time has passed (the above-mentioned "LTXXX_EV") (hereinafter, this variable will also be referred to as "LTXXX_InOut" (XXX is an identification number for identifying each of the multiple LTXXX_InOuts)). The calculation methods for LTXXX_Ssum, LTXXX_Ssum, LTXXX_EV, and LTXXX_InOut will be described later.

[予測システムの構成]
本発明の一実施形態に係る予測システム100の構成について、図1を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る予測システムの構成を示す模式図である。
[Configuration of prediction system]
The configuration of a prediction system 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the prediction system according to this embodiment.

予測システム100は、図1に示すように、予測装置1と、センサ2と、降水量データベース3と、ユーザー端末4と、を備えている。センサ2、降水量データベース3およびユーザー端末4は、ネットワーク5を介し予測装置1と通信可能に構成されている。なお、1つの予測装置1に対して、通信可能に構成されているセンサ、降水量データベースおよびユーザー端末の数はそれぞれ1つであってもよいし、複数であってもよい。 As shown in FIG. 1, the prediction system 100 includes a prediction device 1, a sensor 2, a precipitation database 3, and a user terminal 4. The sensor 2, the precipitation database 3, and the user terminal 4 are configured to be able to communicate with the prediction device 1 via a network 5. Note that the number of sensors, precipitation databases, and user terminals each configured to be able to communicate with one prediction device 1 may be one or more.

また、予測システム100は、上述した予測方法を実行するシステムである。より具体的には、予測システム100では、予測装置1は、センサ2および降水量データベース3から取得した情報に基づき、数日先の貯水池における貯水量を予測する。また、予測装置1は、予測結果を表示するための信号をユーザー端末4に送信する。ユーザー端末4は、受信した信号に基づき、数日先の貯水量の予測結果を表示する。そのため、予測システム100では、管理者Uaに対して数日先の貯水量の予測結果を表示するので、放流等の必要な策を管理者Uaに事前に講じさせることができる。 The prediction system 100 is a system that executes the prediction method described above. More specifically, in the prediction system 100, the prediction device 1 predicts the amount of water stored in the reservoir several days ahead based on information acquired from the sensor 2 and the precipitation database 3. The prediction device 1 also transmits a signal to the user terminal 4 to display the prediction result. The user terminal 4 displays the prediction result of the amount of stored water several days ahead based on the received signal. Therefore, the prediction system 100 displays the prediction result of the amount of stored water several days ahead to the administrator Ua, so that the administrator Ua can take necessary measures such as releasing water in advance.

上述した予測システム100を構成する、予測装置1、センサ2、降水量データベース3およびユーザー端末4について図2を参照して詳細に説明する。図2は、本実施形態に係る予測システム100の構成を示すブロック図である。 The prediction device 1, the sensor 2, the precipitation database 3, and the user terminal 4 that constitute the above-mentioned prediction system 100 will be described in detail with reference to FIG. 2. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the prediction system 100 according to this embodiment.

<予測装置>
予測装置1は、本発明の一実施形態に係る予測方法を実施する装置である。予測方法の流れについては、参照する図面を変えて後述する。
<Prediction device>
The prediction device 1 is a device that implements a prediction method according to an embodiment of the present invention. The flow of the prediction method will be described later with reference to different drawings.

予測装置1は、図2に示すように、装置制御部11、装置通信部12および装置記憶部13を備えている。また、予測装置1は、図2に示すように、センサ2と、降水量データベース3と、ユーザー端末4と、ネットワーク5を介し通信可能に構成されている。 As shown in FIG. 2, the prediction device 1 includes a device control unit 11, a device communication unit 12, and a device storage unit 13. As shown in FIG. 2, the prediction device 1 is also configured to be able to communicate with a sensor 2, a precipitation database 3, and a user terminal 4 via a network 5.

(装置通信部)
装置通信部12は、センサ2、降水量データベース3およびユーザー端末4と通信を行う。一例として、装置通信部12は、センサ2から貯水池における貯水量の測定結果を示す情報を受信する。また、装置通信部12は、降水量データベース3から降水量データを示す情報を受信する。さらに、装置通信部12は、現在時刻tから所定時間経過後の日時(以下、現在時刻tから所定時間経過後の日時を「t+Δt時点」と記載する)における貯水池の貯水量を予測した予測結果をユーザー端末4に送信する。
(Device communication unit)
The device communication unit 12 communicates with the sensor 2, the precipitation database 3, and the user terminal 4. As an example, the device communication unit 12 receives information indicating the measurement results of the amount of water stored in the reservoir from the sensor 2. The device communication unit 12 also receives information indicating precipitation data from the precipitation database 3. Furthermore, the device communication unit 12 transmits to the user terminal 4 a prediction result of the amount of water stored in the reservoir at a date and time a predetermined time after the current time t (hereinafter, the date and time a predetermined time after the current time t is referred to as "time t+Δt").

装置通信部12は、当該予測結果を、予測が終了する度に送信してもよいし、任意に設定され得る所定時間毎(例えば、24時間毎)に送信してもよいし、ユーザー端末4からの送信要求に応じて送信してもよい。 The device communication unit 12 may transmit the prediction result each time a prediction is completed, may transmit it at a predetermined time interval that can be set arbitrarily (e.g., every 24 hours), or may transmit it in response to a transmission request from the user terminal 4.

(装置制御部)
装置制御部11は、予測装置1が備える各構成要素を制御する。また、装置制御部11は、取得部111および予測部112を備えている。
(Device Control Unit)
The device control unit 11 controls each of the components included in the prediction device 1. The device control unit 11 also includes an acquisition unit 111 and a prediction unit 112.

取得部111は、装置通信部12を介して情報を取得する。一例として、取得部111は、貯水池における貯水量の予測に必要な情報を取得する。取得部111が取得する情報の一例として、装置通信部12がセンサ2および降水量データベース3からそれぞれ受信した貯水量の測定結果を示す情報および降水量データを示す情報が挙げられる。貯水量の測定結果を示す情報および降水量データを示す情報には、上述した貯水池における貯水量の変動に影響する変数が含まれる。そのため、取得部111は、現在時刻tからt+Δt時点までの貯水池における貯水量の変動に影響する変数を示す情報を取得するとも言える。 The acquisition unit 111 acquires information via the device communication unit 12. As an example, the acquisition unit 111 acquires information necessary for predicting the amount of water stored in the reservoir. One example of the information acquired by the acquisition unit 111 is information indicating the measurement results of the amount of stored water and information indicating precipitation data received by the device communication unit 12 from the sensor 2 and the precipitation database 3, respectively. The information indicating the measurement results of the amount of stored water and the information indicating the precipitation data include variables that affect the fluctuations in the amount of stored water in the reservoir described above. Therefore, it can also be said that the acquisition unit 111 acquires information indicating variables that affect the fluctuations in the amount of stored water in the reservoir from the current time t to the time t+Δt.

予測部112は、貯水池における貯水量を予測する。一例として、予測部112は、取得部111が取得した情報に基づいて、t+Δt時点における貯水池の貯水量を予測する。 The prediction unit 112 predicts the amount of water stored in the reservoir. As an example, the prediction unit 112 predicts the amount of water stored in the reservoir at time t+Δt based on the information acquired by the acquisition unit 111.

予測部112が実行する予測方法の一例として、学習済みモデルを用いた予測方法が挙げられる。具体的には、予測部112は、貯水量の変動に影響する変数を示す情報を入力情報として、t+Δt時点における貯水池の貯水量の予測結果を出力するように学習された学習済みモデルに、取得部111が取得した情報を入力することにより、t+Δt時点における貯水池の貯水量の予測結果を得る。 An example of a prediction method executed by the prediction unit 112 is a prediction method using a trained model. Specifically, the prediction unit 112 obtains a prediction result of the reservoir's water storage volume at time t + Δt by inputting the information acquired by the acquisition unit 111 into a trained model that has been trained to output a prediction result of the reservoir's water storage volume at time t + Δt using information indicating variables that affect fluctuations in the reservoir's water storage volume as input information.

なお、予測部112が学習済みモデルの機能を備えていてもよいし、予測装置1とは異なる装置が学習済みモデルの機能を備え、予測部112が当該装置に貯水量の変動に影響する変数を示す情報を出力し、当該装置から予測結果を取得してもよい。 The prediction unit 112 may have the function of a trained model, or a device different from the prediction device 1 may have the function of a trained model, and the prediction unit 112 may output information indicating variables that affect fluctuations in the water volume to the device, and obtain prediction results from the device.

(学習済みモデル1)
本実施形態における学習済みモデルは、貯水池における貯水量の変動に影響する変数を示す情報を入力情報として、t+Δt時点における貯水池の貯水量の予測結果を出力するように学習されたモデルである。貯水池における貯水量の変動に影響する変数については、上述した通りである。
(Trained model 1)
The trained model in this embodiment is a model trained to output a prediction result of the water volume of the reservoir at time t+Δt using information indicating variables that affect the fluctuation of the water volume in the reservoir as input information. The variables that affect the fluctuation of the water volume in the reservoir are as described above.

学習済みモデルは、貯水量の変動に影響する変数を示す情報が入力されると、t+Δt時点における貯水池の貯水量の予測結果を出力する。なお、学習済みモデルは、深層学習により生成されたモデルであってもよいし、深層学習以外の機械学習により生成されたモデルであってもよい。 When information indicating variables that affect fluctuations in the amount of stored water is input, the trained model outputs a prediction result for the amount of water stored in the reservoir at time t + Δt. Note that the trained model may be a model generated by deep learning, or a model generated by machine learning other than deep learning.

(学習済みモデル2)
また、本実施形態における学習済みモデルは、スタッキングアンサンブル手法により学習された学習済みモデルであってもよい。スタッキングアンサンブル手法は、複数の予測モデル(学習済みモデル)による複数の予測結果を効果的に結合させて、最終予測を導出(出力)する手法である。このようなスタッキングアンサンブル手法により学習された学習済みモデルの一例である学習済みモデルMについて、図6を参照して説明する。図6は、学習済みモデルMの構成を示す図である。
(Trained model 2)
The trained model in this embodiment may be a trained model trained by a stacking ensemble method. The stacking ensemble method is a method for effectively combining multiple prediction results by multiple prediction models (trained models) to derive (output) a final prediction. A trained model M, which is an example of a trained model trained by such a stacking ensemble method, will be described with reference to FIG. 6. FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the trained model M.

図6に示すように、学習済みモデルMは、互いに異なる変数の組み合わせが入力される複数の学習済みモデル(図6におけるModel1~Model4)によるt+Δt時点における貯水池の貯水量の各予測結果を組み合わせることにより、t+Δt時点における貯水池の貯水量の予測結果を最終出力するように学習されたモデルである。すなわち、複数の学習済みモデルModel1~Model4のそれぞれは、互いに異なる変数の組み合わせを入力として、t+Δt時点における貯水池の貯水量の予測結果を出力するように学習されたモデルである。学習済みモデルMは、Model1~Model4のそれぞれから出力された複数の予測結果をスタッキングアンサンブル手法により処理して、t+Δt時点における貯水池の貯水量の最終予測結果を出力する。図6では、学習済みモデルMに含まれる複数の学習済みモデルはModel1~Model4の4つであるが、学習済みモデルMに含まれ、互いに異なる変数の組み合わせが入力されるモデルの数は限定されない。 As shown in FIG. 6, the trained model M is a model trained to combine the prediction results of the reservoir's water volume at time t + Δt by multiple trained models (Model 1 to Model 4 in FIG. 6) to which different combinations of variables are input, and to output the final prediction result of the reservoir's water volume at time t + Δt. That is, each of the multiple trained models Model 1 to Model 4 is a model trained to input a different combination of variables and output a prediction result of the reservoir's water volume at time t + Δt. The trained model M processes the multiple prediction results output from each of Model 1 to Model 4 using a stacking ensemble method, and outputs the final prediction result of the reservoir's water volume at time t + Δt. In FIG. 6, the multiple trained models included in the trained model M are four, Model 1 to Model 4, but the number of models included in the trained model M to which different combinations of variables are input is not limited.

図6において、Model1には、SV、InOut、LT〇〇_Ssum、およびLT〇〇_Rsumが入力される。また、Model1から、t+Δt時点における貯水池の貯水量の予測結果としてModel1 Outputが出力される。 In Figure 6, SV, InOut, LTXXX_Ssum, and LTXXX_Rsum are input to Model1. Model1 also outputs Model1 Output as the predicted water volume of the reservoir at time t+Δt.

また、図6において、Model4には、SV、LT〇〇_EV0.5~3、およびLT〇〇_InOut0.5~3が入力される。また、Model4からは、t+Δt時点における貯水池の貯水量の予測結果としてModel4 Outputが出力される。なお、LT〇〇_EV0.5~3、およびLT〇〇_InOut0.5~3は、それぞれ以下を示す変数である。
・LT〇〇_EV0.5~3:後述する係数を0.5~3まで、0.5きざみで増加させた場合における現在時刻から所定時間経過後の仮の貯水量を示す変数
・LT〇〇_InOut0.5~3:現在時刻の貯水量と、所定時間経過後の仮の貯水量(LT〇〇_EV0.5~3)との差を示す変数
学習済みモデルMでは、Model1~Model4から出力されたModel1 Output~Model4 Outputが、AIアルゴリズムのInput Dataとして利用される。Input Dataとして利用されたModel1 Output~Model4 Outputは、AIアルゴリズムにより、t+Δt時点における貯水池の貯水量の予測結果がOutputとして出力される。なお、スタッキングアンサンブル手法に用いられたAIのアルゴリズムは、深層学習のアルゴリズムであってもよいし、深層学習以外の機械学習のアルゴリズムであってもよい。
6, SV, LTXXX_EV0.5-3, and LTXXX_InOut0.5-3 are input to Model4. Model4 Output is output from Model4 as a prediction result of the water volume of the reservoir at time t+Δt. LTXXX_EV0.5-3 and LTXXX_InOut0.5-3 are variables that indicate the following, respectively.
・LT〇〇_EV0.5-3: A variable indicating the provisional water storage volume after a predetermined time has elapsed from the current time when the coefficient described later is increased from 0.5 to 3 in increments of 0.5 ・LT〇〇_InOut0.5-3: A variable indicating the difference between the water storage volume at the current time and the provisional water storage volume after a predetermined time has elapsed (LT〇〇_EV0.5-3) In the trained model M, Model1 Output to Model4 Output output from Model1 to Model4 are used as Input Data for the AI algorithm. Model1 Output to Model4 Output used as Input Data are output as Output by the AI algorithm, which is the predicted result of the water storage volume of the reservoir at the time t + Δt. In addition, the AI algorithm used in the stacking ensemble method may be a deep learning algorithm, or a machine learning algorithm other than deep learning.

(変数の算出方法の例1)
変数算出方法の一例として、LT〇〇_Ssum(所定時刻から所定時間経過後の日時までの放流量の積算値を示す変数)およびLT〇_Ssum(所定時刻から所定時間経過後の日時までの所定の間隔毎の放流量の積算値を示す変数)の算出方法の例について説明する。放流量は、灌漑期間および灌漑時間といった、灌漑のための放流量であってもよい。
(Example 1 of variable calculation method)
As an example of a variable calculation method, an example of a calculation method of LT00_Ssum (a variable indicating an integrated value of the discharge amount from a predetermined time to a date and time after a predetermined time has elapsed) and LT0_Ssum (a variable indicating an integrated value of the discharge amount at a predetermined interval from a predetermined time to a date and time after a predetermined time has elapsed) will be described. The discharge amount may be a discharge amount for irrigation, such as an irrigation period and an irrigation time.

一例として、放流量は、上述した変数InOutと、灌漑田面積および放流時間とに基づいて、灌漑のために必要な水量として設定されてもよい。この場合、LT〇〇_RsumまたはLT〇_Rsumが示す値を参照し、所定時間までの降水量が所定の雨量を超える場合は、放流はなし(放流量はゼロ)に設定されてもよい。さらに、放流量は、上述した変数InOutと、農作業のパターンとに基づいて設定されてもよい。例えば、毎年の灌漑開始前後の所定の曜日(例えば土曜日)に代かき期間に対応する量を1回放流し、代かき期間以後は、前記所定の曜日とは異なる曜日(例えば日曜日)に毎週放流するように設定されてもよい。さらに、中干し期間は、灌漑のための放流はしないと設定してもよい。 As an example, the discharge amount may be set as the amount of water required for irrigation based on the above-mentioned variable InOut, the irrigated field area, and the discharge time. In this case, the value indicated by LT〇〇_Rsum or LT〇_Rsum may be referenced, and if the amount of precipitation up to a specified time exceeds a specified amount of rainfall, no discharge (discharge amount is set to zero) may be set. Furthermore, the discharge amount may be set based on the above-mentioned variable InOut and the pattern of agricultural work. For example, the amount corresponding to the plowing period may be discharged once on a specified day of the week (e.g. Saturday) before and after the start of irrigation every year, and after the plowing period, the amount may be set to be discharged every week on a day of the week other than the specified day of the week (e.g. Sunday). Furthermore, it may be set so that no discharge for irrigation is performed during the mid-drying period.

(変数の算出方法の例2)
変数算出方法の他の例として、LT〇〇_EV(現在時刻から所定時間経過後の仮の貯水量を示す変数)の算出方法について説明する。
(Example 2 of variable calculation method)
As another example of a variable calculation method, a calculation method of LTOO_EV (a variable indicating a provisional amount of stored water after a predetermined time has elapsed from the current time) will be described.

まず、貯水池からの放流は農作業と水稲の生育過程(灌漑、代かき、中干し)に合わせて、受益水田へ放流することを想定し、非灌漑期間は、貯水池からの放流がない(放流量はゼロ)に設定する。なお、非灌漑期間における貯水池の低水位管理に関するデータがあれば、当該データを参照する。 First, it is assumed that water will be released from the reservoir into the beneficiary paddy fields in accordance with agricultural work and the rice growth process (irrigation, plowing, inter-seasonal drainage), and that no water will be released from the reservoir during non-irrigation periods (discharge volume is set to zero). If there is data on low water level management of the reservoir during non-irrigation periods, that data will be referenced.

次に、LT〇〇_EVとして、所定時刻における貯水量(SVまたはEV)に、「LT期間において貯水池に直接降る降水量」-「LT期間中における貯水池からの放流量」を加えたものを算出する。当該算出が、対象期間の最後まで行われる。 Next, LT__EV is calculated by adding the amount of water stored at the specified time (SV or EV) to the amount of precipitation that falls directly on the reservoir during the LT period minus the amount of water discharged from the reservoir during the LT period. This calculation is continued until the end of the target period.

一例として、1日先(24時間経過後)のLT〇〇_EVは、以下の式(1)~(4)を用いて、算出されてもよい。以下における「係数」は、貯水池の流域面積に対応する降水量などによる計算の誤差を補正するための係数である。一例として、係数を0.5から3まで、0.5きざみで増加させた場合のそれぞれを、上述した「LT〇〇_EV0.5~3」と称する。
・SV<=満水貯水量、LT〇〇_Rsum<5(mm)の場合
LT〇〇_EV=SV-LT〇〇_Ssum+(LT〇〇_Rsum×係数)・・・(1)
・SV<=満水貯水量、LT〇〇_Rsum>=5(mm)の場合
LT〇〇_EV=SV+(LT〇〇_Rsum×係数)・・・(2)
・SV>満水貯水量、LT〇〇_Rsum<5(mm)の場合
LT〇〇_EV=満水貯水量-LT〇〇_Ssum+(LT〇〇_Rsum×係数)・・・(3)
・SV>満水貯水量、LT〇〇_Rsum>=5(mm)の場合
LT〇〇_EV=満水貯水量+(LT〇〇_Rsum×係数)・・・(4)
(変数の算出方法の例3)
変数算出方法のさらに他の例として、LT〇〇_InOut(現在時刻の貯水量を示す変数と、所定時間経過後の仮の貯水量との差を示す変数)の算出方法について説明する。
As an example, LT XX_EV one day ahead (after 24 hours have passed) may be calculated using the following formulas (1) to (4). The "coefficients" below are coefficients for correcting calculation errors due to precipitation amounts corresponding to the catchment area of a reservoir. As an example, the coefficients increased in increments of 0.5 from 0.5 to 3 are referred to as the above-mentioned "LT XX_EV 0.5 to 3."
・When SV <= full water storage volume, LT〇〇_Rsum < 5 (mm), LT〇〇_EV = SV - LT〇〇_Ssum + (LT〇〇_Rsum × coefficient) ... (1)
・When SV <= full water storage volume, LT〇〇_Rsum >= 5 (mm), LT〇〇_EV = SV + (LT〇〇_Rsum × coefficient) ... (2)
・When SV>full water storage volume and LT〇〇_Rsum<5 (mm), LT〇〇_EV = full water storage volume - LT〇〇_Ssum + (LT〇〇_Rsum × coefficient) ... (3)
・When SV>full water storage volume and LT〇〇_Rsum>=5 (mm), LT〇〇_EV = full water storage volume + (LT〇〇_Rsum × coefficient) ... (4)
(Example 3 of variable calculation method)
As yet another example of a variable calculation method, a calculation method for LTOO_InOut (a variable indicating the difference between the amount of water stored at the current time and the provisional amount of water stored after a predetermined time has elapsed) will be described.

LT〇〇_InOutは、上述したEVと、LT〇〇_EVとの差を求めることにより、算出される。 LT〇〇_InOut is calculated by finding the difference between the above-mentioned EV and LT〇〇_EV.

(装置記憶部)
装置記憶部13には、各種情報が記録される。一例として、装置記憶部13には、降水量データベース3から受信した降水量データを示す情報である降水量データ131と、センサ2が測定した貯水量の測定結果を示す情報である貯水量データ132と、予測部112が予測した貯水量の予測結果を示す情報である予測結果133とが記録されている。
(Device Memory Unit)
Various information is recorded in the device storage unit 13. As an example, the device storage unit 13 records precipitation amount data 131 which is information indicating precipitation amount data received from the precipitation amount database 3, stored water amount data 132 which is information indicating the measurement result of the stored water amount measured by the sensor 2, and prediction result 133 which is information indicating the prediction result of the stored water amount predicted by the prediction unit 112.

<センサ>
センサ2は、貯水池における貯水量を測定する。一例として、センサ2は、所定時間毎(例えば、1時間毎)に貯水量の測定を行い、測定結果を予測装置1に送信する。センサ2は、当該予測結果を、測定の度に送信してもよいし、任意に設定され得る所定時間毎(例えば、24時間毎)に送信してもよい。
<Sensor>
The sensor 2 measures the amount of water stored in the reservoir. As an example, the sensor 2 measures the amount of water stored at predetermined time intervals (e.g., every hour) and transmits the measurement results to the prediction device 1. The sensor 2 may transmit the prediction results every time a measurement is performed, or may transmit the prediction results at predetermined time intervals (e.g., every 24 hours) that can be set arbitrarily.

<降水量データベース>
降水量データベース3には、貯水池を含む領域における降水量の予測データを含む降水量データを記録されている。なお、降水量データベース3は、気象庁または気象予報を提供する企業のウェブサイト等から取得したデータが記録されたデータベースであってもよい。また、降水量データベース3は、予測装置1に所定時間毎(例えば24時間毎)に降水量データを送信してもよいし、降水量データベース3が記録している情報が更新される度に送信してもよい。
<Precipitation Database>
The precipitation database 3 stores precipitation data including forecast data of precipitation in an area including the reservoir. The precipitation database 3 may be a database storing data acquired from the website of the Japan Meteorological Agency or a weather forecast provider. The precipitation database 3 may transmit precipitation data to the prediction device 1 at predetermined time intervals (e.g., every 24 hours) or may transmit the data every time the information stored in the precipitation database 3 is updated.

<ユーザー端末>
ユーザー端末4は、予測装置1が予測した貯水池における貯水量の結果を表示する装置である。本実施形態においては、ノート型PC(Personal Computer)をユーザー端末4として使用するが、これに限定されない。例えば、デスクトップ型PC、スマートフォンやタブレットPCをユーザー端末4として用いてもよい。また、ユーザー端末4は、入力部41、端末通信部42、端末制御部43、端末記憶部44および表示部45を備えている。
<User device>
The user terminal 4 is a device that displays the result of the water volume in the reservoir predicted by the prediction device 1. In this embodiment, a notebook PC (Personal Computer) is used as the user terminal 4, but is not limited to this. For example, a desktop PC, a smartphone, or a tablet PC may be used as the user terminal 4. The user terminal 4 also includes an input unit 41, a terminal communication unit 42, a terminal control unit 43, a terminal storage unit 44, and a display unit 45.

(入力部)
入力部41は、ユーザー端末4に対するユーザー操作の内容を示す指示信号を端末制御部43に送信する。当該指示信号の具体例としては、管理者Uaが指定する日時における貯水量の予測結果の閲覧要求を示す指示信号が挙げられる。入力部41の具体例としては、マウス、キーボード、およびタッチパネルが挙げられる。
(Input section)
The input unit 41 transmits an instruction signal indicating the content of a user operation on the user terminal 4 to the terminal control unit 43. A specific example of the instruction signal is an instruction signal indicating a request to view the prediction result of the water storage volume at the date and time specified by the administrator Ua. Specific examples of the input unit 41 are a mouse, a keyboard, and a touch panel.

(端末通信部)
端末通信部42は、ネットワーク5を介して予測装置1と通信を行う。一例として、端末通信部42は、予測装置1からt+Δt時点における貯水池の貯水量の予測結果を受信する。なお、端末通信部42は、当該予測結果の送信要求を予測装置1に送信しても良い。
(Terminal communication unit)
The terminal communication unit 42 communicates with the prediction device 1 via the network 5. As an example, the terminal communication unit 42 receives a prediction result of the water volume of the reservoir at time t+Δt from the prediction device 1. The terminal communication unit 42 may transmit a request to transmit the prediction result to the prediction device 1.

(端末制御部)
端末制御部43は、ユーザー端末4が備える各構成要素を制御する。また、端末制御部43は、入力受付部431および表示制御部432を備えている。
(Terminal control unit)
The terminal control unit 43 controls each component included in the user terminal 4. The terminal control unit 43 also includes an input receiving unit 431 and a display control unit 432.

入力受付部431は、入力部41が送信する指示信号を取得する。入力受付部431は、取得した指示信号を、端末通信部42を介して予測装置1に送信する。 The input reception unit 431 acquires the instruction signal transmitted by the input unit 41. The input reception unit 431 transmits the acquired instruction signal to the prediction device 1 via the device communication unit 42.

表示制御部432は、表示画像を表示部45に出力する。一例として、表示制御部432は、管理者Uaの閲覧要求に応じて、予測装置1が予測した予測結果を含む表示画像を表示部45に出力する。 The display control unit 432 outputs a display image to the display unit 45. As an example, in response to a viewing request from the administrator Ua, the display control unit 432 outputs a display image including the prediction result predicted by the prediction device 1 to the display unit 45.

(端末記憶部)
端末記憶部44には、各種情報が記憶される。一例として、端末記憶部44には、予測装置1から受信した貯水量の予測結果を示す情報が記憶される。
(Terminal storage unit)
Various types of information are stored in the terminal storage unit 44. As an example, information indicating the prediction result of the stored water volume received from the prediction device 1 is stored in the terminal storage unit 44.

(表示部)
表示部45は、端末制御部43から出力された表示画像を表示する。一例として、表示部45は、予測装置1が予測した貯水量の予測結果を含む表示画像を表示する。当該画像には、貯水量の予測結果の他に、予測結果に基づく必要な対策(例えば、事前放流)の実行を推奨する文字等が含まれていてよい。表示部45としては、コンピュータのディスプレイなどが挙げられる。
(Display)
The display unit 45 displays the display image output from the terminal control unit 43. As an example, the display unit 45 displays a display image including the predicted result of the stored water volume predicted by the prediction device 1. In addition to the predicted result of the stored water volume, the image may include text or the like recommending the implementation of necessary measures based on the predicted result (e.g., prior release). An example of the display unit 45 is a computer display.

[予測方法S1の流れ]
予測方法S1は、予測装置1がt+Δt時点における貯水池の貯水量を予測するために実施する方法である。当該予測方法S1について、図3を参照して説明する。図3は、予測方法S1の流れを示すフロー図である。
[Flow of prediction method S1]
The prediction method S1 is a method that the prediction device 1 executes to predict the water volume of the reservoir at time t+Δt. The prediction method S1 will be described with reference to Fig. 3. Fig. 3 is a flow chart showing the flow of the prediction method S1.

予測方法S1は、図3に示すように、取得工程S11と、予測工程S12と、を含んでいる。予測装置1が予測方法S1を実施するタイミングは、任意に設定され得る。例えば、予測装置1は、センサ2および降水量データベース3から情報を受信する度に予測方法S1を実施してもよいし、ユーザー端末4からt+Δt時点における予測結果の送信要求を受信する度に予測方法S1を実施してもよい。 As shown in FIG. 3, the prediction method S1 includes an acquisition step S11 and a prediction step S12. The timing at which the prediction device 1 performs the prediction method S1 can be set arbitrarily. For example, the prediction device 1 may perform the prediction method S1 each time it receives information from the sensor 2 and the precipitation database 3, or may perform the prediction method S1 each time it receives a request from the user terminal 4 to send the prediction result at time t+Δt.

<取得工程S11>
取得工程S11は、取得部111がセンサ2から受信した貯水池における貯水量の測定結果を示す情報および降水量データベース3から受信した降水量データを示す情報を取得する工程である。すなわち、取得工程S11は、取得部111が現在時刻tからt+Δt時点までの貯水池における貯水量の変動に影響する変数を示す情報を取得する工程である。
<Acquisition process S11>
The acquisition step S11 is a step in which the acquisition unit 111 acquires information indicating the measurement result of the amount of water stored in the reservoir received from the sensor 2 and information indicating the precipitation data received from the precipitation database 3. That is, the acquisition step S11 is a step in which the acquisition unit 111 acquires information indicating variables that affect the fluctuation of the amount of water stored in the reservoir from the current time t to the time t+Δt.

<予測工程S12>
予測工程S12は、予測部112が、取得工程S11において取得された現在時刻tからt+Δt時点までの貯水池における貯水量の変動に影響する変数を示す情報を学習済みモデルに入力することによってt+Δt時点における貯水池の貯水量を予測する工程である。
<Prediction step S12>
The prediction process S12 is a process in which the prediction unit 112 predicts the water storage volume of the reservoir at time t + Δt by inputting information indicating variables that affect the fluctuation in the water storage volume in the reservoir from the current time t to time t + Δt, which was acquired in the acquisition process S11, into the trained model.

予測工程S12において予測されたt+Δt時点における貯水池の貯水量の予測結果を示す情報は、装置記憶部13またはユーザー端末4に送信する。 Information indicating the predicted result of the water volume of the reservoir at time t+Δt predicted in the prediction step S12 is transmitted to the device memory unit 13 or the user terminal 4.

以下では、図4を参照して、学習済みモデルに入力される変数について詳しく説明する。図4は、予測装置1が実施する予測方法を具体的に説明するための図である。 Below, the variables input to the trained model will be described in detail with reference to Figure 4. Figure 4 is a diagram for specifically explaining the prediction method implemented by the prediction device 1.

(例1)
一例として、予測工程S12において、予測部112は、所定時刻からΔt経過後の日時までの貯水池における降水量の積算値を示す変数を学習済みモデルに入力する。所定時刻は、図4に示すように現在時刻tであってもよいし、現在時刻tより前の時点(例えば、t-24h)であってもよい。図4に示すように、所定時刻が現在時刻t、Δt(所定時間)が「72h」の場合、予測部112は、現在時刻tから、72時間経過後のt+72h時点の貯水池における降水量の積算値を示す変数を、学習済みモデルに入力する。予測部112は、所定時刻からΔt経過後の日時までの貯水池における降水量の積算値を、降水量データベース3から取得した情報に基づき算出する。
(Example 1)
As an example, in the prediction step S12, the prediction unit 112 inputs a variable indicating an integrated value of the amount of precipitation in the reservoir from the predetermined time to a date and time Δt after the predetermined time to the trained model. The predetermined time may be the current time t as shown in FIG. 4, or may be a time point prior to the current time t (for example, t-24h). As shown in FIG. 4, when the predetermined time is the current time t and Δt (predetermined time) is "72h", the prediction unit 112 inputs a variable indicating an integrated value of the amount of precipitation in the reservoir at a time point t+72h after 72 hours have elapsed from the current time t to the trained model. The prediction unit 112 calculates the integrated value of the amount of precipitation in the reservoir from the predetermined time to a date and time Δt after the predetermined time based on information acquired from the precipitation database 3.

(例2)
他の例として、予測工程S12において、予測部112は、所定時刻からΔt経過後の日時までの所定の間隔毎の降水量を示す変数を学習済みモデルに入力する。所定時刻は、図4に示すように現在時刻tであってもよいし、現在時刻tより前の時点(例えば、t-24h)であってもよい。図4に示すように、所定時刻が現在時刻t、Δt(所定時間)が「72h」、所定の間隔が「24h」の場合、予測部112は、現在時刻tから72時間経過後のt+72h時点までの24h間隔毎の降水量を示す変数を学習済みモデルに入力する。より具体的には、予測部112は、現在時刻tからt+24hまでの降水量、t+24hからt+48hまでの降水量、およびt+48hからt+72hまでの降水量のそれぞれを示す変数を、学習済みモデルに入力する。予測部112は、所定時刻からΔt経過後の日時までの所定の間隔毎の降水量を、降水量データベース3から取得した情報に基づき算出する。
(Example 2)
As another example, in the prediction step S12, the prediction unit 112 inputs variables indicating the amount of precipitation at each predetermined interval from the predetermined time to the date and time after Δt has elapsed to the trained model. The predetermined time may be the current time t as shown in FIG. 4, or may be a time point before the current time t (for example, t-24h). As shown in FIG. 4, when the predetermined time is the current time t, Δt (predetermined time) is "72h", and the predetermined interval is "24h", the prediction unit 112 inputs variables indicating the amount of precipitation at each 24h interval from the current time t to the time point t+72h after 72 hours have elapsed to the trained model. More specifically, the prediction unit 112 inputs variables indicating the amount of precipitation from the current time t to t+24h, the amount of precipitation from t+24h to t+48h, and the amount of precipitation from t+48h to t+72h to the trained model. The prediction unit 112 calculates the amount of precipitation for each predetermined interval from a predetermined time to a date and time after Δt based on information acquired from the precipitation database 3 .

(例3)
さらに他の例として、予測工程S12において、予測部112は、上述した例に加えて(または替えて)、貯水池において、現在時刻tの所定時間前(以下、現在時刻tの所定時間前を「t-Δt1」と記載する)における貯水量を示す変数、および、現在時刻tの貯水量と、現在時刻tの所定時間前の貯水量との差を示す変数を学習済みモデルに入力する。図4に示すように、Δt1(所定時間)が「24h」の場合、予測部112は、現在時刻tの24h前のt-24hにおける貯水量を示す変数、および、現在時刻tの貯水量と、t-24hの貯水量との差を示す変数を学習済みモデルに入力する。予測部112は、t-Δt1における貯水量を示す変数、および、現在時刻tの貯水量と、現在時刻tの所定時間前の貯水量との差を示す変数を、センサ2から取得した情報に基づき算出する。
(Example 3)
As yet another example, in the prediction step S12, in addition to (or instead of) the above example, the prediction unit 112 inputs a variable indicating the amount of water stored in the reservoir at a predetermined time before the current time t (hereinafter, the predetermined time before the current time t will be referred to as "t-Δt1") and a variable indicating the difference between the amount of water stored at the current time t and the amount of water stored at a predetermined time before the current time t into the trained model. As shown in FIG. 4, when Δt1 (the predetermined time) is "24h", the prediction unit 112 inputs a variable indicating the amount of water stored at t-24h, which is 24h before the current time t, and a variable indicating the difference between the amount of water stored at the current time t and the amount of water stored at t-24h into the trained model. The prediction unit 112 calculates the variable indicating the amount of water stored at t-Δt1 and the variable indicating the difference between the amount of water stored at the current time t and the amount of water stored at a predetermined time before the current time t based on information acquired from the sensor 2.

(例4)
さらに他の例として、予測工程S12において、予測部112は、上述した例に加えて(または替えて)、貯水池において、t-Δt1から現在時刻tまでにおける貯水量の最大値および最小値を示す変数を学習済みモデルに入力する。図4に示すように、Δt1(所定時間)が「24h」の場合、予測部112は、t-24hから現在時刻tまでにおける貯水量の最大値および最小値を示す変数を学習済みモデルに入力する。予測部112は、t-Δt1から現在時刻tまでにおける貯水量の最大値および最小値を示す変数を、センサ2から取得した情報に基づき算出する。
(Example 4)
As yet another example, in the prediction step S12, in addition to (or instead of) the above example, the prediction unit 112 inputs variables indicating the maximum and minimum values of the water volume in the reservoir from t-Δt1 to the current time t into the trained model. As shown in FIG. 4, when Δt1 (predetermined time) is "24h", the prediction unit 112 inputs variables indicating the maximum and minimum values of the water volume from t-24h to the current time t into the trained model. The prediction unit 112 calculates the variables indicating the maximum and minimum values of the water volume from t-Δt1 to the current time t based on the information acquired from the sensor 2.

(例5)
さらに他の例として、予測工程S12において、予測部112は、上述した例に加えて(または替えて)、貯水池において、t-Δt1から現在時刻tまでにおける降水量の積算値を示す変数を学習済みモデルに入力する。図4に示すように、Δt1(所定時間)が「24h」の場合、予測部112は、t-24hから現在時刻tまでにおける降水量の積算値を示す変数を学習済みモデルに入力する。予測部112は、t-Δt1から現在時刻tまでにおける降水量の積算値を示す変数を、降水量データベース3から取得した情報に基づき算出する。
(Example 5)
As yet another example, in the prediction step S12, in addition to (or instead of) the above-mentioned example, the prediction unit 112 inputs a variable indicating the integrated value of the amount of precipitation in the reservoir from t-Δt1 to the current time t into the trained model. As shown in FIG. 4, when Δt1 (a predetermined time) is "24 h", the prediction unit 112 inputs a variable indicating the integrated value of the amount of precipitation from t-24 h to the current time t into the trained model. The prediction unit 112 calculates the variable indicating the integrated value of the amount of precipitation from t-Δt1 to the current time t based on information acquired from the precipitation database 3.

(例6)
さらに他の例として、予測工程S12において、予測部112は、上述した例に加えて(または替えて)、上述したスタッキングアンサンブル手法により学習された学習済みモデルを用いて、t+Δt時点における貯水池の貯水量を予測する。一例として、図6に示すように、変数を上述した学習済みモデルMに入力する。予測部112は、降水量データベース3から取得した情報に基づき算出された変数(LT〇〇_Rsum、LT〇_Rsum、およびRsum)、センサ2から取得した情報に基づき計算された変数(SV、EV、InOut、Max、およびMin)、ならびに上述した方法によって算出された変数(LT〇〇_Ssum、LT〇_Ssum、LT〇〇_EV、およびLT〇〇_InOut)に基づき、所定時間経過後の日時における貯水池の貯水量を予測する。
(Example 6)
As yet another example, in the prediction step S12, in addition to (or instead of) the above example, the prediction unit 112 predicts the water volume of the reservoir at time t+Δt using a trained model trained by the stacking ensemble method described above. As an example, as shown in FIG. 6, variables are input to the trained model M described above. The prediction unit 112 predicts the water volume of the reservoir at a date and time after a predetermined time has elapsed based on variables (LTOO_Rsum, LTOO_Rsum, and Rsum) calculated based on information acquired from the precipitation database 3, variables (SV, EV, InOut, Max, and Min) calculated based on information acquired from the sensor 2, and variables (LTOO_Ssum, LTOO_Ssum, LTOO_EV, and LTOO_InOut) calculated by the above method.

例えば、灌漑期間においては、灌漑や低水位管理のための放流といった人為的な放流による大きな貯水量の変動が発生する。しかしながら、予測装置1は、灌漑期間の貯水量に影響を与える放流量に関する変数(LT〇〇_Ssum、LT〇_Ssum、LT〇〇_EV、およびLT〇〇_InOut)を学習済みモデルに入力することによって、貯水量を予測する。そのため、予測装置1は、灌漑期間であるか非灌漑期間であるかに関わらず、貯水量を精度よく予測することができる。 For example, during irrigation periods, large fluctuations in the water storage volume occur due to artificial discharges such as discharges for irrigation or low water level management. However, the prediction device 1 predicts the water storage volume by inputting variables related to the discharge amount that affect the water storage volume during the irrigation period (LTXXX_Ssum, LTXXX_Ssum, LTXXX_EV, and LTXXX_InOut) into the trained model. Therefore, the prediction device 1 can accurately predict the water storage volume regardless of whether it is an irrigation period or a non-irrigation period.

以下の例7~例10における「学習済みモデル」は、スタッキングアンサンブル手法によって機械学習された学習済モデルに限定されず、スタッキングアンサンブル手法以外の手法によって機械学習された学習済モデルであってもよい。 The "trained model" in Examples 7 to 10 below is not limited to a trained model machine-learned using the stacking ensemble method, but may be a trained model machine-learned using a method other than the stacking ensemble method.

(例7)
さらに他の例として、予測工程S12において、予測部112は、上述した例に加えて(または替えて)、貯水池において、所定時刻からΔt経過後の日時までの放流量の積算値を示す変数を学習済モデルに入力する。所定時刻は、図4に示すように現在時刻tであってもよいし、現在時刻tより前の時点(例えば、t-24h)であってもよい。図4に示すように、所定時刻が現在時刻t、Δt(所定時間)が「72h」の場合、予測部112は、現在時刻tから、72時間経過後のt+72h時点までの放流量の積算値を示す変数を、学習済モデルに入力する。所定時刻からΔt経過後の日時までの放流量の積算値を算出する方法は、上述した通りである。
(Example 7)
As yet another example, in the prediction step S12, in addition to (or instead of) the above-mentioned example, the prediction unit 112 inputs a variable indicating an integrated value of the discharge amount in the reservoir from a predetermined time to a date and time after Δt has elapsed into the trained model. The predetermined time may be the current time t as shown in FIG. 4, or may be a time point before the current time t (for example, t-24h). As shown in FIG. 4, when the predetermined time is the current time t and Δt (predetermined time) is "72h", the prediction unit 112 inputs a variable indicating an integrated value of the discharge amount from the current time t to a time point t+72h after 72 hours have elapsed into the trained model. The method of calculating the integrated value of the discharge amount from the predetermined time to a date and time after Δt has elapsed is as described above.

(例8)
さらに他の例として、予測工程S12において、予測部112は、上述した例に加えて(または替えて)、貯水池において、所定時刻からΔt経過後の日時までの所定の間隔毎の放流量の積算値を示す変数を学習済みモデルに入力する。所定時刻は、図4に示すように現在時刻tであってもよいし、現在時刻tより前の時点(例えば、t-24h)であってもよい。図4に示すように、所定時刻が現在時刻t、Δt(所定時間)が「72h」、所定の間隔が「24h」の場合、予測部112は、現在時刻tから72時間経過後のt+72h時点までの24h間隔毎の放流量を学習済みモデルに入力する。より具体的には、予測部112は、現在時刻tからt+24hまでの放流量、t+24hからt+48hまでの放流量、およびt+48hからt+72hまでの放流量のそれぞれを示す変数を、学習済みモデルに入力する。所定時刻からΔt経過後の日時までの所定の間隔毎の放流量の積算値を算出する方法は、上述した通りである。
(Example 8)
As yet another example, in the prediction step S12, in addition to (or instead of) the above-mentioned example, the prediction unit 112 inputs a variable indicating an integrated value of the discharge amount at each predetermined interval from the predetermined time to the date and time after Δt has elapsed in the reservoir to the trained model. The predetermined time may be the current time t as shown in FIG. 4, or may be a time point before the current time t (for example, t-24h). As shown in FIG. 4, when the predetermined time is the current time t, Δt (predetermined time) is "72h", and the predetermined interval is "24h", the prediction unit 112 inputs the discharge amount at each 24h interval from the current time t to the time point t+72h after 72 hours have elapsed to the trained model. More specifically, the prediction unit 112 inputs variables indicating the discharge amount from the current time t to t+24h, the discharge amount from t+24h to t+48h, and the discharge amount from t+48h to t+72h to the trained model. The method for calculating the integrated value of the discharge amount at each predetermined interval from the predetermined time to the date and time after Δt has elapsed is as described above.

(例9)
さらに他の例として、予測工程S12において、予測部112は、上述した例に加えて(または替えて)、貯水池において、現在時刻tからΔt経過後までの仮の貯水量を示す変数を学習済みモデルに入力する。図4に示すように、現在時刻t、Δt(所定時間)が「72h」の場合、予測部112は、現在時刻tから、72時間経過後のt+72h時点における仮の貯水量を示す変数を学習済みモデルに入力する。現在時刻tからΔt経過後日時までの仮の貯水量を示す変数を算出する方法は、上述した通りである。
(Example 9)
As yet another example, in the prediction step S12, in addition to (or instead of) the above example, the prediction unit 112 inputs a variable indicating a provisional amount of water stored in the reservoir from the current time t until Δt has elapsed into the trained model. As shown in Fig. 4, when the current time t and Δt (predetermined time) are "72h", the prediction unit 112 inputs a variable indicating a provisional amount of water stored at t+72h, 72 hours after the current time t, into the trained model. The method of calculating the variable indicating the provisional amount of water stored from the current time t until Δt has elapsed is as described above.

(例10)
さらに他の例として、予測工程S12において、予測部112は、上述した例に加えて(または替えて)、貯水池において、現在時刻tの貯水量と、現在時刻tからΔt経過後の仮の貯水量との差を示す変数を学習済モデルに入力する。図4に示すように、現在時刻t、Δt(所定時間)が「72h」の場合、予測部112は、現在時刻tの貯水量と、72時間経過後のt+72h時点の仮の貯水量との差を示す変数を学習済みモデルに入力する。現在時刻の貯水量と、現在時刻から所定時間経過後の仮の貯水量との差を示す変数を算出する方法は、上述した通りである。
(Example 10)
As yet another example, in the prediction step S12, in addition to (or instead of) the above example, the prediction unit 112 inputs a variable indicating the difference between the water volume at the current time t and the provisional water volume after Δt has elapsed from the current time t in the reservoir to the trained model. As shown in FIG. 4, when the current time t and Δt (predetermined time) are "72h", the prediction unit 112 inputs a variable indicating the difference between the water volume at the current time t and the provisional water volume at t+72h after 72 hours have elapsed to the trained model. The method of calculating the variable indicating the difference between the water volume at the current time and the provisional water volume after the predetermined time has elapsed from the current time is as described above.

<予測方法S1の効果>
このように、予測方法S1では、現在時刻tからt+Δtまでの貯水池における貯水量の変動に影響する変数を示す情報を、t+Δtにおける貯水池の貯水量を予測する学習済みモデルに入力することにより、t+Δtにおける貯水池の貯水量を予測する。したがって、予測方法S1では、貯水池における数日先の貯水量を予測することができる。
<Effects of prediction method S1>
In this way, in the prediction method S1, the amount of water stored in the reservoir at t+Δt is predicted by inputting information indicating variables that affect the fluctuation in the amount of water stored in the reservoir from the current time t to t+Δt into a trained model that predicts the amount of water stored in the reservoir at t+Δt. Therefore, the prediction method S1 can predict the amount of water stored in the reservoir several days in advance.

[予測システムの変形例]
上述した予測システム100の変形例である予測システム100aについて、図5を参照して説明する。
[Modifications of prediction system]
A prediction system 100a, which is a modification of the prediction system 100 described above, will be described with reference to FIG.

予測システム100aは、図5に示すように、予測装置1aと、センサ2と、降水量データベース3とを備えている。予測システム100aでは、センサ2および降水量データベース3は、ネットワーク5を介し予測装置1aと通信可能に構成されている。なお、1つの予測装置1aに対して、通信可能に構成されているセンサ2および降水量データベース3の数はそれぞれ1つであってもよいし、複数であってもよい。センサ2および降水量データベース3については、実施形態1において説明した通りである。 As shown in FIG. 5, the prediction system 100a includes a prediction device 1a, a sensor 2, and a precipitation database 3. In the prediction system 100a, the sensor 2 and the precipitation database 3 are configured to be able to communicate with the prediction device 1a via a network 5. Note that the number of sensors 2 and precipitation databases 3 configured to be able to communicate with one prediction device 1a may be one or more. The sensor 2 and the precipitation database 3 are as described in the first embodiment.

予測システム100aでは、予測装置1aは、上述した予測システム100における予測装置1の機能に加えて、ユーザー端末4の機能を備えている。換言すると、予測装置1aは、センサ2および降水量データベース3から取得した情報に基づき、数日先の貯水池における貯水量を予測する。そして、予測装置1aは、予測結果に基づき、数日先の貯水量の予測結果を表示する。 In the prediction system 100a, the prediction device 1a has the functions of the prediction device 1 in the prediction system 100 described above, as well as the functions of the user terminal 4. In other words, the prediction device 1a predicts the amount of water stored in the reservoir several days ahead based on information acquired from the sensor 2 and the precipitation database 3. Then, the prediction device 1a displays the prediction results of the amount of water stored several days ahead based on the prediction results.

<予測装置>
予測装置1aは、本変形例において予測方法を実施する装置である。予測方法は、実施形態1において説明した通りである。
<Prediction device>
The prediction device 1a is a device that performs the prediction method in this modification. The prediction method is as described in the first embodiment.

予測装置1aは、図5に示すように、装置制御部11a、装置通信部12a、装置記憶部13a、入力部14a、および表示部15aを備えている。装置通信部12a、装置記憶部13a、入力部14a、および表示部15aについては、それぞれ、上述した実施形態における装置通信部12、装置記憶部13、入力部41、および端末記憶部44において説明した通りである。 As shown in Fig. 5, the prediction device 1a includes a device control unit 11a, a device communication unit 12a, a device storage unit 13a, an input unit 14a, and a display unit 15a. The device communication unit 12a, the device storage unit 13a, the input unit 14a, and the display unit 15a are as described in the device communication unit 12, the device storage unit 13, the input unit 41, and the terminal storage unit 44 in the above-mentioned embodiment, respectively.

(装置制御部)
装置制御部11aは、予測装置1aが備える各構成要素を制御する。また、装置制御部11aは、取得部111a、予測部112a、および表示制御部113aを備えている。取得部111a、予測部112a、および表示制御部113aについては、それぞれ、上述した実施形態における取得部111、予測部112、および表示制御部432において説明した通りである。
(Device Control Unit)
The device control unit 11a controls each component included in the prediction device 1a. The device control unit 11a also includes an acquisition unit 111a, a prediction unit 112a, and a display control unit 113a. The acquisition unit 111a, the prediction unit 112a, and the display control unit 113a are as described in the acquisition unit 111, the prediction unit 112, and the display control unit 432 in the above-mentioned embodiment, respectively.

このように、予測システム100aは、上述した実施形態における予測装置1の機能に加えて、ユーザー端末4の機能を備えた予測装置1aを備えている。当該構成においても、予測システム100aは、上述した実施形態における予測システム100と同様の効果を奏する。 In this way, the prediction system 100a includes a prediction device 1a that has the functions of the user terminal 4 in addition to the functions of the prediction device 1 in the above-described embodiment. Even in this configuration, the prediction system 100a achieves the same effects as the prediction system 100 in the above-described embodiment.

〔ソフトウェアによる実現例〕
予測装置1(以下、「装置」と呼ぶ)の機能は、当該装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、当該装置の各制御ブロック(特に装置制御部11に含まれる各部)としてコンピュータを機能させるためのプログラムにより実現することができる。
[Software implementation example]
The functions of the prediction device 1 (hereinafter referred to as the "device") can be realized by a program for causing a computer to function as the device, and a program for causing a computer to function as each control block of the device (particularly each part included in the device control unit 11).

この場合、上記装置は、上記プログラムを実行するためのハードウェアとして、少なくとも1つの制御装置(例えばプロセッサ)と少なくとも1つの記憶装置(例えばメモリ)を有するコンピュータを備えている。この制御装置と記憶装置により上記プログラムを実行することにより、上記各実施形態で説明した各機能が実現される。 In this case, the device includes a computer having at least one control device (e.g., a processor) and at least one storage device (e.g., a memory) as hardware for executing the program. The functions described in each of the above embodiments are realized by executing the program using the control device and storage device.

上記プログラムは、一時的ではなく、コンピュータ読み取り可能な、1または複数の記録媒体に記録されていてもよい。この記録媒体は、上記装置が備えていてもよいし、備えていなくてもよい。後者の場合、上記プログラムは、有線または無線の任意の伝送媒体を介して上記装置に供給されてもよい。 The program may be recorded on one or more computer-readable recording media, not on a temporary basis. The recording media may or may not be included in the device. In the latter case, the program may be supplied to the device via any wired or wireless transmission medium.

また、上記各制御ブロックの機能の一部または全部は、論理回路により実現することも可能である。例えば、上記各制御ブロックとして機能する論理回路が形成された集積回路も本発明の範疇に含まれる。この他にも、例えば量子コンピュータにより上記各制御ブロックの機能を実現することも可能である。 In addition, some or all of the functions of each of the above control blocks can be realized by a logic circuit. For example, an integrated circuit in which a logic circuit that functions as each of the above control blocks is formed is also included in the scope of the present invention. In addition, it is also possible to realize the functions of each of the above control blocks by, for example, a quantum computer.

[実施例]
以下に、本発明の具体的な実施例について、図7~図9を参照して説明する説明する。図7は、実施例の結果の一例を示す図である。図8は、実施例の結果の他の例を示す図である。図9は、実施例をまとめた表である。なお、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
[Example]
Specific examples of the present invention will be described below with reference to Figs. 7 to 9. Fig. 7 is a diagram showing an example of the results of an example. Fig. 8 is a diagram showing another example of the results of an example. Fig. 9 is a table summarizing the examples. Note that the present invention is not limited to the following examples.

本実施例では、以下の3つの機械学習モデルを用いて、3日経過後の貯水量の予測を行い、観測値との差をRMSE(Root Mean Squared Error)を用いることによってモデル評価を行った。
・SV、InOut、Rsumを入力とするベースモデル。すなわち、現在時刻から所定時間経過後の日時までの貯水池の貯水量の変動に影響する変数、LT〇〇_Rsum、LT〇_Rsum、LT〇〇_Ssum、LT〇_Ssum、LT〇〇_EV、およびLT〇〇_InOutの何れも、モデルの入力変数に組み込まれないもの(図7~図9における「ベースモデル」)。
・SV、LT03_EV0.5~3、およびLT03_InOut0.5~3を入力とする機械学習モデル(図7、図9における「改善モデル1」、例えば、図6における「Model4」)。
・スタッキングアンサンブル手法の機械学習によって生成された、SV、LT03_Ssum、LT03_Rsum、LT03_EV0.5~3、およびLT03_InOut0.5~3を入力とする機械学習モデル(図8および図9における「改善モデル2」)。
In this embodiment, the following three machine learning models were used to predict the water storage volume after three days, and the models were evaluated by calculating the difference from the observed value using RMSE (Root Mean Squared Error).
A base model with SV, InOut, and Rsum as inputs. In other words, none of the variables that affect the fluctuation in the water volume of the reservoir from the current time to the date and time after a predetermined time has elapsed, LTOO_Rsum, LTOO_Rsum, LTOO_Ssum, LTOO_Ssum, LTOO_EV, and LTOO_InOut, are incorporated into the input variables of the model ("base model" in Figures 7 to 9).
A machine learning model that uses SV, LT03_EV0.5 to 3, and LT03_InOut0.5 to 3 as input ("Improved Model 1" in Figures 7 and 9, for example, "Model 4" in Figure 6).
A machine learning model generated by machine learning using the stacking ensemble method, using SV, LT03_Ssum, LT03_Rsum, LT03_EV0.5-3, and LT03_InOut0.5-3 as input ("Improved Model 2" in Figures 8 and 9).

比較の対象となる対象改善モデルのベースモデルからの改善効果として、以下の式(5)を用いて、対象改善モデルの改善率を算出した。
改善率=100×(ベースモデルのRMSE-対象改善モデルのRMSE)/ベースモデルのRMSE・・・(5)
図7に示すように、改善モデル1では、灌漑期における予測結果の改善率は、42.6%となった。また、改善モデル1では、非灌漑期における予測結果の改善率は、24.9%となった。また、改善モデル1では、年間における予測結果の改善率は、40.4%となった。
As an improvement effect of the target improved model to be compared from the base model, the improvement rate of the target improved model was calculated using the following formula (5).
Improvement rate = 100 × (RMSE of base model - RMSE of target improved model) / RMSE of base model ... (5)
As shown in Figure 7, in the improved model 1, the improvement rate of the prediction results in the irrigation season was 42.6%, in the improved model 1, the improvement rate of the prediction results in the non-irrigation season was 24.9%, and in the improved model 1, the improvement rate of the prediction results for the year was 40.4%.

また、図8に示すように、改善モデル2では、灌漑期における予測結果の改善率は、42.0%となった。また、改善モデル2では、非灌漑期における予測結果の改善率は、49.0%となった。また、改善モデル2では、年間における予測結果の改善率は、41.7%となった。 As shown in Figure 8, in the improved model 2, the improvement rate of the prediction results during the irrigation season was 42.0%. In the improved model 2, the improvement rate of the prediction results during the non-irrigation season was 49.0%. In the improved model 2, the improvement rate of the prediction results for the year was 41.7%.

図7~図9に示すように、改善モデル1および改善モデル2は、何れも、灌漑期、非灌漑期、および年間の何れにおいても、ベースモデルよりも予測の精度が改善した。 As shown in Figures 7 to 9, both Improved Model 1 and Improved Model 2 showed improved prediction accuracy compared to the base model in both the irrigation and non-irrigation seasons and throughout the year.

[まとめ]
本実施形態の態様1に係る予測方法は、貯水池における貯水量を予測する予測方法であって、現在時刻から所定時間経過後の日時までの前記貯水池における貯水量の変動に影響する変数を示す情報を取得する取得工程と、前記貯水池における貯水量の変動に影響する変数を示す情報を入力情報として、前記所定時間経過後の日時における前記貯水池の貯水量の予測結果を出力するように学習された学習済みモデルに、前記取得工程において取得された前記情報を入力することによって、前記所定時間経過後の日時における前記貯水池の貯水量を予測する予測工程と、を含む。
[summary]
A prediction method according to aspect 1 of this embodiment is a prediction method for predicting the amount of water stored in a reservoir, and includes an acquisition step of acquiring information indicating variables that will affect fluctuations in the amount of water stored in the reservoir from the current time to a date and time after a predetermined time has elapsed, and a prediction step of predicting the amount of water stored in the reservoir at a date and time after the predetermined time has elapsed by inputting the information acquired in the acquisition step into a trained model that is trained to use the information indicating the variables that will affect fluctuations in the amount of water stored in the reservoir as input information and output a prediction result of the amount of water stored in the reservoir at the date and time after the predetermined time has elapsed.

上記の構成により、貯水池における数日先の貯水量を予測することができる。 The above configuration makes it possible to predict the amount of water stored in a reservoir several days in advance.

本実施形態の態様2に係る予測方法は、上記態様1において、前記取得工程において取得される前記情報には、所定時刻から前記所定時間経過後の日時までの前記貯水池における降水量の積算値を示す変数が含まれる。 In the prediction method according to aspect 2 of this embodiment, in the above aspect 1, the information acquired in the acquisition step includes a variable indicating an integrated value of the amount of precipitation in the reservoir from a predetermined time to a date and time after the predetermined time has elapsed.

上記の構成により、貯水池における数日先の貯水量を好適に予測することができる。 The above configuration makes it possible to effectively predict the amount of water stored in a reservoir several days in advance.

本実施形態の態様3に係る予測方法は、上記態様1または2において、前記取得工程において取得される前記情報には、所定時刻から前記所定時間経過後の日時までの所定の間隔毎の降水量を示す変数が含まれる。 In the prediction method according to aspect 3 of this embodiment, in aspect 1 or 2 above, the information acquired in the acquisition step includes a variable indicating the amount of precipitation for each predetermined interval from a predetermined time to a date and time after the predetermined time has elapsed.

上記の構成により、貯水池における数日先の貯水量を好適に予測することができる。 The above configuration makes it possible to effectively predict the amount of water stored in a reservoir several days in advance.

本実施形態の態様4に係る予測方法は、上記態様1~3の何れか1つにおいて、前記取得工程において取得される前記情報には、前記貯水池において、現在時刻の所定時間前における貯水量を示す変数、および、現在時刻の貯水量と、現在時刻の所定時間前の貯水量との差を示す変数が更に含まれる。 In the prediction method according to aspect 4 of this embodiment, in any one of aspects 1 to 3 above, the information acquired in the acquisition step further includes a variable indicating the amount of water stored in the reservoir a predetermined time before the current time, and a variable indicating the difference between the amount of water stored at the current time and the amount of water stored a predetermined time before the current time.

上記の構成により、貯水池における数日先の貯水量を好適に予測することができる。 The above configuration makes it possible to effectively predict the amount of water stored in a reservoir several days in advance.

本実施形態の態様5に係る予測方法は、上記態様1~4の何れか1つにおいて、前記取得工程において取得される前記情報には、前記貯水池において、現在時刻の所定時間前から現在時刻までにおける貯水量の最大値および最小値を示す変数が更に含まれる。 In the prediction method according to aspect 5 of this embodiment, in any one of aspects 1 to 4 above, the information acquired in the acquisition step further includes variables indicating the maximum and minimum water volume in the reservoir from a predetermined time before the current time to the current time.

上記の構成により、貯水池における数日先の貯水量を好適に予測することができる。 The above configuration makes it possible to effectively predict the amount of water stored in a reservoir several days in advance.

本実施形態の態様6に係る予測方法は、上記態様1~5の何れか1つにおいて、前記取得工程において取得される前記情報には、前記貯水池において、現在時刻の所定時間前から現在時刻までにおける降水量の積算値を示す変数が更に含まれる。 In the prediction method according to aspect 6 of this embodiment, in any one of aspects 1 to 5 above, the information acquired in the acquisition step further includes a variable indicating an accumulated value of the amount of precipitation in the reservoir from a predetermined time before the current time to the current time.

上記の構成により、貯水池における数日先の貯水量を好適に予測することができる。 The above configuration makes it possible to effectively predict the amount of water stored in a reservoir several days in advance.

本実施形態の態様7に係る予測方法において、上記態様1~6の何れか1つにおける前記学習済みモデルは、スタッキングアンサンブル手法によって学習された学習済みモデルである。 In the prediction method according to aspect 7 of this embodiment, the trained model in any one of aspects 1 to 6 above is a trained model trained by a stacking ensemble method.

上記の構成により、貯水池における数日先の貯水量をさらに精度よく予測することができる。 The above configuration allows for more accurate prediction of the amount of water stored in a reservoir several days in advance.

本実施形態の態様8に係る予測方法は、上記態様1~7の何れか1つにおいて、前記取得工程において取得される前記情報には、前記貯水池において、所定時刻から前記所定時間経過後の日時までの放流量の積算値を示す変数が含まれる。 The prediction method according to aspect 8 of this embodiment is any one of aspects 1 to 7 above, in which the information acquired in the acquisition step includes a variable indicating an integrated value of the discharge amount in the reservoir from a predetermined time to a date and time after the predetermined time has elapsed.

上記の構成により、貯水池における数日先の貯水量を好適に予測することができる。 The above configuration makes it possible to effectively predict the amount of water stored in a reservoir several days in advance.

本実施形態の態様9に係る予測方法は、上記態様1~8の何れか1つにおいて、前記取得工程において取得される前記情報には、前記貯水池において、所定時刻から前記所定時間経過後の日時までの所定の間隔毎の放流量の積算値を示す変数が含まれる。 The prediction method according to aspect 9 of this embodiment is any one of aspects 1 to 8 above, in which the information acquired in the acquisition step includes a variable indicating an integrated value of the discharge amount at each predetermined interval from a predetermined time to a date and time after the predetermined time has elapsed in the reservoir.

上記の構成により、貯水池における数日先の貯水量を好適に予測することができる。 The above configuration makes it possible to effectively predict the amount of water stored in a reservoir several days in advance.

本実施形態の態様10に係る予測方法は、上記態様1~9の何れか1つにおいて、前記取得工程において取得される前記情報には、前記貯水池において、現在時刻から前記所定時間経過後の仮の貯水量を示す変数が含まれる。 The prediction method according to aspect 10 of this embodiment is any one of aspects 1 to 9 above, in which the information acquired in the acquisition step includes a variable indicating a tentative amount of water stored in the reservoir after the predetermined time has elapsed from the current time.

上記の構成により、貯水池における数日先の貯水量を好適に予測することができる。 The above configuration makes it possible to effectively predict the amount of water stored in a reservoir several days in advance.

本実施形態の態様11に係る予測方法は、上記態様1~10の何れか1つにおいて、前記取得工程において取得される前記情報には、前記貯水池において、現在時刻の貯水量と、現在時刻から前記所定時間経過後の仮の貯水量との差を示す変数が含まれる。 The prediction method according to aspect 11 of this embodiment is any one of aspects 1 to 10 above, in which the information acquired in the acquisition step includes a variable indicating the difference between the amount of water stored in the reservoir at the current time and the provisional amount of water stored after the predetermined time has elapsed from the current time.

上記の構成により、貯水池における数日先の貯水量を好適に予測することができる。 The above configuration makes it possible to effectively predict the amount of water stored in a reservoir several days in advance.

本実施形態の態様12に係る予測装置は、貯水池における貯水量を予測する予測装置であって、現在時刻から所定時間経過後の日時までの前記貯水池における貯水量の変動に影響する変数を示す情報を取得する取得部と、前記貯水池における貯水量の変動に影響する変数を示す情報を入力情報として、前記所定時間経過後の日時における前記貯水池の貯水量の予測結果を出力するように学習された学習済みモデルに、前記取得部が取得した前記情報を入力することによって、前記所定時間経過後の日時における前記貯水池の貯水量を予測する予測部と、を備える。 The prediction device according to aspect 12 of this embodiment is a prediction device that predicts the amount of water stored in a reservoir, and includes an acquisition unit that acquires information indicating variables that affect fluctuations in the amount of water stored in the reservoir from the current time to a date and time after a predetermined time has elapsed, and a prediction unit that predicts the amount of water stored in the reservoir at a date and time after the predetermined time has elapsed by inputting the information acquired by the acquisition unit into a trained model that is trained to use the information indicating the variables that affect fluctuations in the amount of water stored in the reservoir as input information and output a prediction result of the amount of water stored in the reservoir at a date and time after the predetermined time has elapsed.

上記の構成により、態様1と同様の効果を奏する。 The above configuration provides the same effect as in aspect 1.

本実施形態の態様13に係る予測プログラムは、上記態様12に係る予測装置としてコンピュータを機能させるための予測プログラムであって、上記各部としてコンピュータを機能させる。 The prediction program according to aspect 13 of this embodiment is a prediction program for causing a computer to function as the prediction device according to aspect 12 above, and causes the computer to function as each of the above parts.

上記の構成により、態様1と同様の効果を奏する。 The above configuration provides the same effect as in aspect 1.

本実施形態の態様14に係る記憶媒体は、上記態様13に係る予測プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能である。 The storage medium according to aspect 14 of this embodiment is computer-readable and stores the prediction program according to aspect 13 above.

上記の構成により、態様1と同様の効果を奏する。 The above configuration provides the same effect as in aspect 1.

[付記事項]
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
[Additional Notes]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims. Embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in different embodiments are also included in the technical scope of the present invention.

100、100a 予測システム
1、1a 予測装置
2 センサ
3 降水量データベース
4 ユーザー端末
5 ネットワーク
111 取得部
112 予測部
131 降水量データ
132 貯水量データ
133 予測結果
S1 予測方法
S11 取得工程
S12 予測工程
REFERENCE SIGNS LIST 100, 100a Prediction system 1, 1a Prediction device 2 Sensor 3 Precipitation database 4 User terminal 5 Network 111 Acquisition unit 112 Prediction unit 131 Precipitation data 132 Water storage data 133 Prediction result S1 Prediction method S11 Acquisition process S12 Prediction process

Claims (14)

貯水池における貯水量を予測する予測方法であって、
現在時刻から所定時間経過後の日時までの前記貯水池における貯水量の変動に影響する変数を示す情報を取得する取得工程と、
前記貯水池における貯水量の変動に影響する変数を示す情報を入力情報として、前記所定時間経過後の日時における前記貯水池の貯水量の予測結果を出力するように学習された学習済みモデルに、前記取得工程において取得された前記情報を入力することによって、前記所定時間経過後の日時における前記貯水池の貯水量を予測する予測工程と、
を含む、予測方法。
A method for predicting a water volume in a reservoir, comprising the steps of:
An acquisition step of acquiring information indicating a variable that affects a fluctuation in the water volume in the reservoir from a current time to a date and time after a predetermined time has elapsed;
a prediction process for predicting the amount of water stored in the reservoir at a date and time after the predetermined time has elapsed by inputting the information acquired in the acquisition process into a trained model trained to output a prediction result of the amount of water stored in the reservoir at a date and time after the predetermined time has elapsed, using information indicating variables that affect fluctuations in the amount of water stored in the reservoir as input information;
A method for predicting a prediction result.
前記取得工程において取得される前記情報には、所定時刻から前記所定時間経過後の日時までの前記貯水池における降水量の積算値を示す変数
が含まれることを特徴とする、請求項1に記載の予測方法。
The prediction method according to claim 1 , wherein the information acquired in the acquisition step includes a variable indicating an integrated value of the amount of precipitation in the reservoir from a predetermined time to a date and time after the predetermined time has elapsed.
前記取得工程において取得される前記情報には、所定時刻から前記所定時間経過後の日時までの所定の間隔毎の降水量を示す変数
が含まれることを特徴とする、請求項1に記載の予測方法。
The prediction method according to claim 1 , wherein the information acquired in the acquiring step includes a variable indicating the amount of precipitation for each predetermined interval from a predetermined time to a date and time after the predetermined time has elapsed.
前記取得工程において取得される前記情報には、前記貯水池において、現在時刻の所定時間前における貯水量を示す変数、および、現在時刻の貯水量と、現在時刻の所定時間前の貯水量との差を示す変数
が更に含まれる、請求項2または3に記載の予測方法。
The prediction method according to claim 2 or 3, wherein the information acquired in the acquisition step further includes a variable indicating the amount of water stored in the reservoir a predetermined time before the current time, and a variable indicating the difference between the amount of water stored at the current time and the amount of water stored a predetermined time before the current time.
前記取得工程において取得される前記情報には、前記貯水池において、現在時刻の所定時間前から現在時刻までにおける貯水量の最大値および最小値を示す変数
が更に含まれる、請求項2または3に記載の予測方法。
The prediction method according to claim 2 or 3, wherein the information acquired in the acquisition step further includes a variable indicating a maximum value and a minimum value of the water volume in the reservoir from a predetermined time before the current time to the current time.
前記取得工程において取得される前記情報には、前記貯水池において、現在時刻の所定時間前から現在時刻までにおける降水量の積算値を示す変数
が更に含まれる、請求項2または3に記載の予測方法。
The prediction method according to claim 2 or 3, wherein the information acquired in the acquiring step further includes a variable indicating an integrated value of the amount of precipitation in the reservoir from a predetermined time before the current time to the current time.
前記学習済みモデルは、スタッキングアンサンブル手法によって学習された学習済みモデルである、
ことを特徴とする請求項1に記載の予測方法。
The trained model is a trained model trained by a stacking ensemble method.
The method of claim 1 .
前記取得工程において取得される前記情報には、前記貯水池において、所定時刻から前記所定時間経過後の日時までの放流量の積算値を示す変数
が含まれることを特徴とする請求項1または7に記載の予測方法。
The prediction method according to claim 1 or 7, characterized in that the information acquired in the acquisition process includes a variable indicating an integrated value of the discharge amount in the reservoir from a specified time to a date and time after the specified time has elapsed.
前記取得工程において取得される前記情報には、前記貯水池において、所定時刻から前記所定時間経過後の日時までの所定の間隔毎の放流量の積算値を示す変数
が含まれることを特徴とする請求項1または7に記載の予測方法。
The prediction method described in claim 1 or 7, characterized in that the information acquired in the acquisition process includes a variable indicating the accumulated value of the discharge amount in the reservoir at each specified interval from a specified time to a date and time after the specified time has elapsed.
前記取得工程において取得される前記情報には、前記貯水池において、現在時刻から前記所定時間経過後の仮の貯水量を示す変数
が含まれることを特徴とする請求項1または7に記載の予測方法。
The prediction method according to claim 1 or 7, characterized in that the information acquired in the acquisition step includes a variable indicating a provisional amount of water stored in the reservoir after the predetermined time has elapsed from the current time.
前記取得工程において取得される前記情報には、前記貯水池において、現在時刻の貯水量と、現在時刻から前記所定時間経過後の仮の貯水量との差を示す変数
が含まれることを特徴とする請求項1または7に記載の予測方法。
The prediction method according to claim 1 or 7, characterized in that the information acquired in the acquisition step includes a variable indicating the difference between the amount of water stored in the reservoir at the current time and the provisional amount of water stored after the specified time has elapsed from the current time.
貯水池における貯水量を予測する予測装置であって、
現在時刻から所定時間経過後の日時までの前記貯水池における貯水量の変動に影響する変数を示す情報を取得する取得部と、
前記貯水池における貯水量の変動に影響する変数を示す情報を入力情報として、前記所定時間経過後の日時における前記貯水池の貯水量の予測結果を出力するように学習された学習済みモデルに、前記取得部が取得した前記情報を入力することによって、前記所定時間経過後の日時における前記貯水池の貯水量を予測する予測部と、
を備える予測装置。
A prediction device for predicting a water volume in a reservoir, comprising:
An acquisition unit that acquires information indicating a variable that affects a fluctuation in the water volume in the reservoir from a current time to a date and time after a predetermined time has elapsed;
a prediction unit that predicts the amount of water stored in the reservoir at a date and time after the predetermined time has elapsed by inputting the information acquired by the acquisition unit into a trained model that is trained to output a prediction result of the amount of water stored in the reservoir at a date and time after the predetermined time has elapsed, using information indicating a variable that affects fluctuations in the amount of water stored in the reservoir as input information;
A prediction device comprising:
請求項12に記載の予測装置としてコンピュータを機能させるための予測プログラムであって、上記取得部および上記予測部としてコンピュータを機能させるための予測プログラム。 A prediction program for causing a computer to function as the prediction device according to claim 12, the prediction program causing a computer to function as the acquisition unit and the prediction unit. 請求項13に記載の予測プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 A computer-readable recording medium having the prediction program according to claim 13 recorded thereon.
JP2023175455A 2022-11-04 2023-10-10 Prediction method, prediction device, and prediction program Pending JP2024068121A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022177557 2022-11-04
JP2022177557 2022-11-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024068121A true JP2024068121A (en) 2024-05-17

Family

ID=91067901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023175455A Pending JP2024068121A (en) 2022-11-04 2023-10-10 Prediction method, prediction device, and prediction program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2024068121A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007233639A (en) Wind power generation output prediction method, wind power generation output prediction unit, and program
Yu et al. Impacts of precipitation and temperature changes on annual streamflow in the Murray–Darling Basin
JP5178395B2 (en) Typhoon damage prediction support system
Maity et al. Bias correction of zero-inflated RCM precipitation fields: a copula-based scheme for both mean and extreme conditions
JP2009294969A (en) Demand forecast method and demand forecast device
Zhang et al. Combining postprocessed ensemble weather forecasts and multiple hydrological models for ensemble streamflow predictions
Noh et al. Ensemble Kalman filtering and particle filtering in a lag-time window for short-term streamflow forecasting with a distributed hydrologic model
US20190164102A1 (en) Operational improvement effect calculation device, operational improvement effect calculation method and recording medium
Wu et al. Real-time correction of water stage forecast during rainstorm events using combination of forecast errors
Smith et al. Forecasting flash floods using data-based mechanistic models and NORA radar rainfall forecasts
JP2015163861A (en) Air temperature predicting system and method
Jörg‐Hess et al. The benefit of climatological and calibrated reforecast data for simulating hydrological droughts in Switzerland
Zhang et al. Short-term forecasting of daily crop evapotranspiration using the ‘Kc-ETo’approach and public weather forecasts
CN109299521B (en) Method and device for determining runoff total control rate
US9019122B2 (en) Information retrieval for boundary reading processing
JP5014522B1 (en) Inflow amount prediction apparatus, inflow amount prediction method, and program
CN111835536A (en) Flow prediction method and device
JP2015113587A (en) Prediction system for river flow at downstream of dam
JP2015137866A (en) Water leakage amount estimation device, method, and system
CN116539006B (en) Runoff prediction method, runoff prediction device, computer equipment and storage medium
JP2024068121A (en) Prediction method, prediction device, and prediction program
Smith et al. Testing probabilistic adaptive real‐time flood forecasting models
Tian et al. Evaluation of the ECMWF System 4 climate forecasts for streamflow forecasting in the Upper Hanjiang River Basin
JP2019003641A (en) Prediction apparatus, prediction system, prediction method, and program
Croke et al. Development of a distributed flow model for underpinning assessment of water allocation options in the Namoi River Basin, Australia