JP5032445B2 - Unknown water amount prediction device and unknown water prediction system - Google Patents

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Description

本発明は、下水処理場に流入する不明水量を予測するための不明水量予測装置及び不明水予測システムに関する。   The present invention relates to an unknown water amount prediction apparatus and an unknown water prediction system for predicting an unknown water amount flowing into a sewage treatment plant.

現在、下水道の方式として、合流式下水道と分流式下水道とが一般に知られている。   Currently, combined sewers and split sewers are generally known as sewer systems.

合流式下水道は、汚水と雨水とを同一管渠によって流下させて、下水処理及び雨水排水処理を行うものである。   In the combined sewer, sewage and rainwater are caused to flow through the same pipe to perform sewage treatment and rainwater drainage treatment.

近年では、分流式下水道の整備が進んでいる。分流式下水道は、汚水と雨水とを別々の管渠を流下させて、下水処理及び雨水排水処理を別々に行う。   In recent years, the development of shunt sewerage has progressed. In the sewerage sewer system, sewage and rainwater are treated separately by flowing down separate pipes for sewage and rainwater.

しかしながら、分流式下水道では、汚水用の管渠の損傷、及び、汚水用の管渠と雨水用の管渠との誤接続等を起因とする汚水用の管渠への雨水の流入といった問題が生じている。尚、汚水用の管渠に流入する雨水を不明水という。これにより、下水処理場の汚水処理能力を超える下水が下水処理場に流入することにより運用への影響や処理コストの増大等といった問題が、生じる。   However, in the sewerage sewerage system, there are problems such as damage to the sewage pipes and inflow of rainwater into the sewage pipes due to misconnection between the sewage pipes and the rainwater pipes. Has occurred. Rainwater flowing into the sewage pipe is called unknown water. As a result, problems such as an influence on operation and an increase in treatment costs occur due to the sewage exceeding the sewage treatment capacity of the sewage treatment plant flowing into the sewage treatment plant.

そこで、不明水の影響を低減するためには、不明水の発生している地点を把握して、その地点を改修していく必要がある。しかしながら、管渠は地下に埋設されているため、その地点を把握することは非常に困難である。不明水の発生個所の調査においては、管渠の埋設状況、下水処理場の運用データ、調査用の流量計測データ等を収集及び解析する。これにより、不明水の発生個所の絞り込みを行うが、この絞込みには多くの労力、時間、コストが必要とされる。従って、不明水の発生個所をできる限り短時間に、且つ、簡便な方法で絞り込む技術が求められている。このような不明水の発生個所を絞り込む技術として、例えば、特許文献1に不明水発生分布推定装置が知られている。
特許第3857670号公報
Therefore, in order to reduce the influence of unknown water, it is necessary to grasp the point where the unknown water is generated and repair the point. However, since the pipe is buried underground, it is very difficult to grasp the point. In the investigation of the location of unknown water, collect and analyze pipe burial conditions, sewage treatment plant operation data, survey flow measurement data, etc. As a result, the location where the unknown water is generated is narrowed down, but this narrowing down requires a lot of labor, time and cost. Therefore, there is a demand for a technique for narrowing down the location where unknown water is generated in a short time and in a simple manner. For example, Patent Document 1 discloses an unknown water generation distribution estimation device as a technique for narrowing down the generation location of such unknown water.
Japanese Patent No. 3857670

しかしながら、特許文献1の技術により不明水個所の絞り込みができても、不明水の発生個所を特定して、改修するには相当の時間を必要とする。従って、不明水の発生個所を改修するまでの長い間、不明水を含む大量の下水が下水処理場に流入する。このため、下水処理場では、流入する汚水量に対応することが困難であるといった課題がある。   However, even if the unknown water location can be narrowed down by the technique of Patent Document 1, it takes a considerable amount of time to identify and repair the location where the unknown water is generated. Therefore, a large amount of sewage containing unknown water flows into the sewage treatment plant for a long time until the location where unknown water is generated is repaired. For this reason, in a sewage treatment plant, there exists a subject that it is difficult to respond | correspond to the amount of inflowing sewage.

本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、下水処理場が不明水を含む下水に容易に対応することができる不明水量予測装置及び不明水予測システムを提供することを目的としている。   The present invention was devised to solve the above-described problems, and provides an unknown water amount prediction device and an unknown water prediction system that enable a sewage treatment plant to easily cope with sewage containing unknown water. It is aimed.

上記目的を達成するために、本発明の請求項1に係る発明は、主成分分析することによって算出された不明水量予測式に、処理対象領域の複数地点の降雨量を代入して、下水処理場に流入する不明水量を予測値として算出することを特徴とする不明水量予測装置である。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present invention substitutes rainfall amounts at a plurality of points in a processing target region into an unknown water amount prediction formula calculated by principal component analysis, and performs sewage treatment. An unknown water amount prediction device that calculates an unknown water amount flowing into a field as a predicted value.

また、請求項2に係る発明は、過去の複数地点の降雨量及び過去の測定値に基づく不明水量を要素として主成分分析することにより、前記不明水量予測式を算出することを特徴とする請求項1に記載の不明水量予測装置である。   The invention according to claim 2 is characterized in that the unknown water amount prediction formula is calculated by performing a principal component analysis using an unknown amount of water based on a past amount of rainfall and past measured values as elements. The unknown water amount prediction apparatus according to Item 1.

また、請求項3に係る発明は、前記不明水量予測式は、主成分分析することによって算出された複数の主成分式のうち、寄与率の最も高い第1主成分式に基づいて設定されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の不明水量予測装置である。   In the invention according to claim 3, the unknown water amount prediction formula is set based on a first principal component formula having the highest contribution ratio among a plurality of principal component formulas calculated by principal component analysis. The unknown water amount prediction apparatus according to claim 1 or 2, wherein the apparatus is an unknown water amount prediction apparatus.

また、請求項4に係る発明は、前記不明水量予測式は、前記降雨量の高次の要素を主成分分析することによって算出されることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の不明水量予測装置である。   The invention according to claim 4 is characterized in that the unknown water amount prediction formula is calculated by performing a principal component analysis on a higher-order element of the rainfall amount. The unknown water amount prediction apparatus according to item 1.

また、請求項5に係る発明は、前記降雨量と前記不明水量との相関の高い遅れ時間を算出し、その遅れ時間を考慮した降雨量と不明水量とを主成分分析することによって、前記不明水量予測式を算出することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の不明水量予測装置である。   Further, the invention according to claim 5 calculates the delay time having a high correlation between the rainfall amount and the unknown water amount, and performs principal component analysis on the rainfall amount and the unknown water amount in consideration of the delay time. A water amount prediction formula is calculated, It is an unknown water amount prediction apparatus of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.

また、請求項6に係る発明は、降雨量を複数の降雨量領域にクラスタリングして、前記クラスタリングされた降雨量領域ごとに主成分分析を行って、前記降雨量領域ごとに不明水量予測式を算出することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の不明水量予測装置である。   In the invention according to claim 6, the rainfall is clustered into a plurality of rainfall areas, a principal component analysis is performed for each of the clustered rainfall areas, and an unknown water amount prediction formula is calculated for each of the rainfall areas. It is calculated, It is an unknown water quantity prediction apparatus of any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned.

また、請求項7に係る発明は、主成分分析によって算出された複数の主成分式から算出された各不明水量に、対応する主成分式の寄与率を掛け、複数の前記不明水量と寄与率との積を足し合せた和を、前記寄与率の和で割ることにより予測値としての不明水量を算出することを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の不明水量予測装置である。   Moreover, the invention which concerns on Claim 7 multiplies each unknown water quantity calculated from the several principal component formula calculated by the principal component analysis by the contribution rate of a corresponding principal component formula, and a plurality of said unknown water quantity and contribution rate The unknown water amount as claimed in any one of claims 1 to 6, wherein the unknown water amount is calculated as a predicted value by dividing the sum of the products of the two and the sum of the contribution ratios. It is a prediction device.

また、請求項8に係る発明は、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の不明水量予測装置と、前記不明水量予測装置から送信される予測値としての不明水量に基づいて、下水処理場に流入する下水の水質を演算する水質演算装置とを備えていることを特徴とする不明水予測システムである。   Moreover, the invention which concerns on Claim 8 is based on the unknown water quantity prediction apparatus of any one of Claims 1-7, and the unknown water quantity as a predicted value transmitted from the said unknown water quantity prediction apparatus, An unknown water prediction system including a water quality calculation device that calculates the quality of sewage flowing into a sewage treatment plant.

また、請求項9に係る発明は、前記水質演算装置は、ニューラルネットワーク技術を利用して学習することによって構築された予測モデルによって、水質を演算して予測することを特徴とする請求項8に記載の不明水予測システムである。   The invention according to claim 9 is characterized in that the water quality calculation device calculates and predicts water quality by a prediction model constructed by learning using a neural network technique. It is an unknown water prediction system described.

本発明によれば、主成分分析によって算出された不明水量予測式により、不明水量を算出して予測することができるので、下水処理場では、不明水を含む下水に容易に対応することができる。   According to the present invention, since the unknown water amount can be calculated and predicted by the unknown water amount prediction formula calculated by the principal component analysis, the sewage treatment plant can easily cope with sewage containing unknown water. .

(第1実施形態)
以下、図面を参照して本発明の第1実施形態による不明水量予測装置を備えた不明水予測システムについて説明する。図1は、第1実施形態による不明水量予測システムの全体構成図である。
(First embodiment)
Hereinafter, an unknown water prediction system including an unknown water amount prediction device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of an unknown water amount prediction system according to the first embodiment.

第1実施形態による不明水予測システム1は、降雨時の不明水量Quを算出することにより予測して、その不明水量Quを予測値として下水処理場52に送信するためのものである。   The unknown water prediction system 1 according to the first embodiment is for predicting by calculating an unknown water amount Qu at the time of rainfall, and transmitting the unknown water amount Qu to the sewage treatment plant 52 as a predicted value.

まず、不明水予測システム1の処理対象である下水処理システム51について説明する。下水処理システム51は、分流式下水道方式である。図1に示すように、下水処理システム51は、地中に埋設された汚水用の管渠53と、下水処理場52とを備えている。管渠53には、処理対象の領域61の家庭や事業所等から排出される汚水が排水される。尚、管渠53とは別に、雨水用の管渠も地中に埋設されているが、図示及び説明は省略する。図1に示す楕円全体を下水処理システム51の処理対象の領域61とする。   First, the sewage treatment system 51 that is a treatment target of the unknown water prediction system 1 will be described. The sewage treatment system 51 is a diversion sewer system. As shown in FIG. 1, the sewage treatment system 51 includes a sewage pipe 53 and a sewage treatment plant 52 buried in the ground. The pipe 53 is drained with sewage discharged from a household or business establishment in the region 61 to be treated. In addition to the pipe 53, a rainwater pipe is also buried in the ground, but its illustration and description are omitted. The entire ellipse shown in FIG. 1 is a processing target area 61 of the sewage treatment system 51.

管渠53の一端は、下水処理場52へと接続されている。即ち、汚水は、矢印55方向へと管渠53内を流れて、下水処理場52へと送水される。ここで、管渠53には、汚水のみが排水されるように設置されている。しかしながら、管渠53には、管渠53の破損や雨水用の管渠の誤接続等により雨等を起因とする不明水が流入することがある。   One end of the pipe 53 is connected to the sewage treatment plant 52. That is, the sewage flows in the pipe 53 in the direction of the arrow 55 and is sent to the sewage treatment plant 52. Here, the pipe 53 is installed so that only sewage is drained. However, unknown water due to rain or the like may flow into the pipe 53 due to damage of the pipe 53 or incorrect connection of the rainwater pipe.

図1に示すように、第1実施形態による不明水予測システム1は、降雨レーダ2と、降雨量情報処理装置3と、下水量測定装置4と、不明水量算出装置5と、不明水量予測装置6とを備えている。各構成2〜6には、CPU等の演算処理部、種々の情報及びプログラムを記憶可能な記憶部、それらを接続する接続部、外部と各情報を入出力するための入出力部等のハードウエアが設けられている(図示略)。   As shown in FIG. 1, the unknown water prediction system 1 according to the first embodiment includes a rain radar 2, a rainfall amount information processing device 3, a sewage amount measurement device 4, an unknown water amount calculation device 5, and an unknown water amount prediction device. 6 is provided. Each configuration 2 to 6 includes hardware such as an arithmetic processing unit such as a CPU, a storage unit capable of storing various information and programs, a connection unit for connecting them, and an input / output unit for inputting / outputting each information to / from the outside. Wear is provided (not shown).

降雨レーダ2は、処理対象の領域61の降雨の分布と強度を測定するためのものである。降雨レーダ2では、雨滴に当たって散乱して戻ってくる電波の強さや方向、電波の送受信時間を観測して、その情報を降雨量情報処理装置3へとオンラインで送信する。   The rain radar 2 is for measuring the distribution and intensity of rainfall in the region 61 to be processed. The rainfall radar 2 observes the intensity and direction of radio waves scattered and returned by hitting raindrops, and the transmission / reception time of radio waves, and transmits the information to the rainfall information processing apparatus 3 online.

降雨量情報処理装置3は、降雨レーダ2から送信された上述の観測情報を処理するものである。具体的には、降雨量情報処理装置3は、電波の強さや方向、送受信時間をもとに各区域62〜62(複数地点)の降雨量r〜rに変換する。ここでいう区域62〜62とは、処理対象の領域61をn個に分割したものである。降雨量情報処理装置3は、変換した降雨量r〜rを不明水量予測装置6へとオンラインで送信する。 The rainfall amount information processing device 3 processes the above-described observation information transmitted from the rainfall radar 2. Specifically, rainfall information processing apparatus 3 converts the radio wave strength and direction, rainfall r 1 ~r n transceiver time based on the zone 62 1 through 62 n (multiple locations). The areas 62 1 to 62 n referred to here are obtained by dividing the region 61 to be processed into n pieces. Rainfall information processing apparatus 3 transmits the converted rainfall r 1 ~r n into unknown water predictor 6 online.

下水量測定装置4は、管渠53を流れ、下水処理場52に送水される下水量Qsを測定するものである。ここでいう下水量Qsとは、降雨時には汚水量のみならず不明水量Qrをも含んでいる。下水量測定装置4は、測定した下水量Qsを不明水量算出装置5へとオンラインで送信する。   The sewage amount measuring device 4 measures the sewage amount Qs that flows through the pipe 53 and is sent to the sewage treatment plant 52. The amount of sewage Qs referred to here includes not only the amount of sewage but also an unknown amount of water Qr during rainfall. The sewage amount measuring device 4 transmits the measured sewage amount Qs to the unknown water amount calculating device 5 online.

不明水量算出装置5は、下水量測定装置4によって測定された下水量Qsから記憶手段(図示略)に記憶された晴天時の下水量Qsfを引いて、測定値としての不明水量Qr(=Qs−Qsf)を算出する。不明水量算出装置5は、測定値としての不明水量Qrを不明水量予測装置6へとオンラインで送信する。   The unknown water amount calculation device 5 subtracts the sewage amount Qsf in fine weather stored in the storage means (not shown) from the sewage amount Qs measured by the sewage amount measurement device 4 to obtain the unknown water amount Qr (= Qs) as a measurement value. -Qsf) is calculated. The unknown water amount calculation device 5 transmits the unknown water amount Qr as a measurement value to the unknown water amount prediction device 6 online.

不明水量予測装置6は、主成分分析によって、下記の不明水量予測式(1)を設定して、その不明水量予測式(1)にn個の降雨量r〜rを代入して、予測値としての不明水量Quを算出するものである。尚、w1m(m=1、2・・・n)は、重み係数である。
Qu=w11・r+w12・r+・・・+w1n・r ・・・(1)
The unknown water amount prediction device 6 sets the following unknown water amount prediction formula (1) by principal component analysis, and substitutes n rainfalls r 1 to rn into the unknown water amount prediction formula (1), The unknown water amount Qu as a predicted value is calculated. Note that w 1m (m = 1, 2,... N) is a weighting coefficient.
Qu = w 11 · r 1 + w 12 · r 2 +... + W 1n · r n (1)

まず、主成分分析による上述した不明水量予測式(1)の設定方法について、具体的に説明する。   First, the setting method of the unknown water amount prediction formula (1) described above by principal component analysis will be specifically described.

まず、異なる時間の降雨量r〜r及び測定値の不明水量Qrのデータを少なくとも(n+1)個測定及び算出する。そして、これらの(n+1)個以上の過去の降雨量r〜r及び過去の不明水量Qrのデータを主成分分析することによって、第i主成分の固有ベクトルai1〜ain、b(i=1、2・・・n+1)を算出する。この結果、以下の(n+1)個の主成分式が算出される。これらを第1主成分式(1)〜第(n+1)主成分式(1n+1)とする。尚、Zは、第i主成分スコアとする。 First, different times of rainfall r 1 ~r n and at least the data of unknown water Qr measurements (n + 1) pieces measurement and calculation. Then, by principal component analysis of these (n + 1) or more past rainfall r 1 ~r n and data for the last unknown water Qr, eigenvectors a i1 ~a in the i-th principal component, b i ( i = 1, 2,..., n + 1) is calculated. As a result, the following (n + 1) principal component formulas are calculated. These are defined as the first principal component formula (1 1 ) to (n + 1) principal component formula (1 n + 1 ). Z i is the i-th principal component score.

ここで、第1主成分式(1)の寄与率は、第2主成分式(1)以下の寄与率に比べて非常に高い。また、第3主成分式(1)以下は、更に寄与率が低くなる。このことから、第2主成分式(1)以下を省略して、降雨量r〜r及び不明水量Qrの相関を最も表している第1主成分式(1)のみを採用する。 Here, the contribution ratio of the first principal component formula (1 1 ) is very high as compared to the contribution ratio of the second principal component formula (1 2 ) or less. In addition, the contribution ratio is further reduced below the third principal component formula (1 3 ). Therefore, by omitting the second principal component equation (1 2) below, employs the first principal component equation that best represents the correlation of rainfall r 1 ~r n and unknown water Qr only (1 1) .

ここで、各主成分軸は、降雨量r〜r及び不明水量Qrのデータの重心を通る。また、分散の大きい主成分軸から第1主成分軸、第2主成分軸の順にその主成分軸を通過することになる。第1主成分軸71及び第2主成分軸72を図2に図示する。図2において、縦軸は不明水量を示し、横軸は各区域の降雨量を示す(尚、実際には(n+1)次の空間となるが図示できないため、ここでは不明水量と降雨量との関係として模式的に示す)。また、各点は、各降雨量r〜r及び不明水量Qrのデータを示す。図2に示すように、主成分軸のうち、第1主成分軸71の分散が最も大きく、第2主成分軸72以下の分散は非常に小さくなる。このことから、主成分分析の要素である降雨量r〜r及び不明水量Qrのデータは、第1主成分軸71の近傍に多く存在する。更に、降雨量r〜r及び不明水量Qrのデータは、重心の近傍に多く存在する。 Wherein each principal component axis passes through the center of gravity of the data of rainfall r 1 ~r n and unknown water Qr. Further, the principal component axis passes through the principal component axis having a large dispersion in the order of the first principal component axis and the second principal component axis. The first principal component axis 71 and the second principal component axis 72 are shown in FIG. In FIG. 2, the vertical axis indicates the amount of unknown water, and the horizontal axis indicates the amount of rainfall in each area (note that although it is actually (n + 1) th space, it cannot be shown, the unknown water amount and the amount of rainfall are not shown here. Schematically shown as a relationship). Each point represents the data of each rainfall r 1 ~r n and unknown water Qr. As shown in FIG. 2, the dispersion of the first principal component axis 71 is the largest among the principal component axes, and the dispersion below the second principal component axis 72 is very small. Therefore, the data of rainfall r 1 ~r n and unknown amount of water Qr is an element of the principal component analysis, abundant in the vicinity of the first principal component axis 71. Furthermore, the data of rainfall r 1 ~r n and unknown water Qr are abundant in the vicinity of the center of gravity.

ここで、重心とは、主成分スコアZ=0となる点のことである。従って、第1主成分式(1)に主成分スコアZ=0を代入する。更に、重み係数w1m=−(a1m/b)とし、不明水量Qr=Quとする。この結果、過去の複数区域62〜62の降水量r〜r及び過去の測定値である下水量Qsに基づき算出された不明水量Qrを要素として主成分分析した不明水量予測式(1)が導かれる。 Here, the center of gravity is a point where the principal component score Z 1 = 0. Therefore, the principal component score Z 1 = 0 is substituted into the first principal component formula (1 1 ). Furthermore, the weight coefficient w 1m = − (a 1m / b 1 ) and the unknown water amount Qr 1 = Qu. As a result, a plurality of past zone 62 1-62 precipitation of n r 1 ~r n and unknown water prediction expression by principal component analysis of unknown water Qr calculated based on the volume of sewage Qs is past measurements as elements ( 1) is derived.

不明水量予測装置6は、予測値である算出した不明水量Quを下水処理場52にオンラインで送信する。   The unknown water amount prediction device 6 transmits the calculated unknown water amount Qu, which is a predicted value, to the sewage treatment plant 52 online.

次に、上述した第1実施形態による不明水予測システム1の動作を説明する。   Next, operation | movement of the unknown water prediction system 1 by 1st Embodiment mentioned above is demonstrated.

降雨が観測されると、降雨レーダ2により処理対象の領域61全体の降雨の分布と強度が測定される。その後、降雨レーダ2が、その測定された観測情報を降雨量情報処理装置3へと送信する。   When the rain is observed, the rain radar 2 measures the distribution and intensity of the rain in the entire region 61 to be processed. Thereafter, the rainfall radar 2 transmits the measured observation information to the rainfall amount information processing device 3.

次に、降雨量情報処理装置3は、観測情報に基づいて、各区域62〜62の降雨量r〜rを算出する。その後、降雨量情報処理装置3は、これら複数地点の降雨量r〜rの情報を不明水量予測装置6へと送信する。 Next, the rainfall information processing apparatus 3, based on the observation information, calculates the rainfall r 1 ~r n of each zone 62 1 through 62 n. Thereafter, the rainfall information processing device 3 transmits the information of rainfall r 1 ~r n of a plurality of points to the unknown water predicting device 6.

一方、下水量測定装置4は、管渠53を流れ、下水処理場52へと送水される下水量Qsを測定する。この後、下水量測定装置4は、測定した下水量Qsの情報を不明水量算出装置5へと送信する。   On the other hand, the sewage amount measuring device 4 measures the sewage amount Qs flowing through the pipe 53 and being sent to the sewage treatment plant 52. Thereafter, the sewage amount measuring device 4 transmits information on the measured sewage amount Qs to the unknown water amount calculating device 5.

不明水量算出装置5は、送信された降雨時の下水量Qsから記憶手段に記憶されている晴天時の下水量Qsfを引くことによって、測定値としての不明水量Qrを算出する。この後、不明水量算出装置5は、算出した不明水量Qrの情報を不明水量予測装置6へと送信する。   The unknown water amount calculation device 5 calculates the unknown water amount Qr as a measured value by subtracting the sewage amount Qsf in the fine weather stored in the storage unit from the transmitted sewage amount Qs in the rain. Thereafter, the unknown water amount calculation device 5 transmits information of the calculated unknown water amount Qr to the unknown water amount prediction device 6.

上述したこれらの処理を少なくとも(n+1)回行って、降雨量r〜r及び測定値の不明水量Qrを不明水量予測装置6へと(n+1)回以上送信する。 Perform these processes described above, at least (n + 1) times and sends an unknown amount of water Qr rainfall r 1 ~r n and measurements into unknown water predictor 6 (n + 1) or more times.

次に、不明水量予測装置6は、降雨量r〜r及び測定値の不明水量Qrが、(n+1)個以上送信された後、主成分分析を行う。これにより、不明水量予測装置6は、重み係数w1mを算出して、不明水量予測式(1)を算出する。 Then, unknown water predicting device 6, unknown water Qr rainfall r 1 ~r n and measurements, after being transmitted (n + 1) or more, performs the principal component analysis. Thereby, the unknown water amount prediction apparatus 6 calculates the weighting coefficient w 1m and calculates the unknown water amount prediction formula (1).

次に、不明水量予測装置6は、上述した主成分分析により算出された不明水量予測式(1)に、降雨量情報処理装置3から新たに送信された降雨量r〜rを代入して、予測値としての不明水量Quを算出する。 Then, unknown water predicting device 6, the unknown amount of water prediction equation has been calculated by the principal component analysis as described above (1), by substituting rainfall r 1 ~r n newly transmitted from rainfall information processing apparatus 3 Then, the unknown water amount Qu as a predicted value is calculated.

次に、不明水量予測装置6は、算出した不明水量Quを予測値として下水処理場52に送信する。下水処理場52では、この不明水量Quに基づいて、下水を処理するための機器の運用状態の監視やその制御が行われる。   Next, the unknown water amount prediction device 6 transmits the calculated unknown water amount Qu to the sewage treatment plant 52 as a predicted value. In the sewage treatment plant 52, based on the unknown amount of water Qu, the operation state of equipment for treating sewage is monitored and controlled.

上述したように、第1実施形態による不明水量予測装置6は、主成分分析によって設定された不明水量予測式(1)に、新たに送信された降雨量r〜rを代入することによって、予測値としての不明水量Quを算出することができる。そして、不明水量予測装置6が、この不明水量Quを下水処理場52に送信することによって、下水処理場52では、予測された不明水量Quに基づいて、下水を処理することができる。この結果、下水処理場52は、不明水を含む下水に容易に対応することができる。 As described above, unknown water predicting device 6 according to the first embodiment, the unknown amount of water prediction equation set by principal component analysis (1), by substituting the newly transmitted rainfall r 1 ~r n The unknown water amount Qu as a predicted value can be calculated. Then, the unknown water amount prediction device 6 transmits the unknown water amount Qu to the sewage treatment plant 52, so that the sewage treatment plant 52 can treat the sewage based on the predicted unknown water amount Qu. As a result, the sewage treatment plant 52 can easily cope with sewage containing unknown water.

また、不明水量予測装置6では、不明水量予測式(1)によって不明水量Quを予測できるので、演算処理装置等によって複雑な処理をすることなく、上述した効果を容易に得ることができる。更に、不明水量予測装置6は、降雨量r〜rや測定値の不明水量Qrの情報をオンラインで得ることができるので、不明水量Quをより容易に算出して予測することができる。 In addition, since the unknown water amount prediction device 6 can predict the unknown water amount Qu by the unknown water amount prediction formula (1), the above-described effects can be easily obtained without performing complicated processing by an arithmetic processing unit or the like. Further, unknown water predicting device 6, it is possible to obtain information of unknown water Qr rainfall r 1 ~r n and measurements online, it can be predicted more easily calculate the unknown water Qu.

(第2実施形態)
次に、上述した実施形態の降雨レーダを変更した第2実施形態について説明する。図3は、第2実施形態による不明水量予測システムの全体構成図である。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment in which the rain radar according to the above-described embodiment is changed will be described. FIG. 3 is an overall configuration diagram of an unknown water amount prediction system according to the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted.

図3に示すように、第2実施形態による不明水予測システム1Aは、異なる地点に設置された複数の雨量計63〜63を備えている。雨量計63〜63は、設置された地点の降雨量r〜rを測定して、不明水量予測装置6へと送信する。雨量計63(m=1、2・・・n)は、所定量の雨が入ると回転する枡を備えている。尚、雨量計63の構成は、特に限定されるものではない。 As shown in FIG. 3, the unknown water prediction system 1 </ b > A according to the second embodiment includes a plurality of rain gauges 63 1 to 63 n installed at different points. Rain gauge 63 1 to 63 n measures the amount of rainfall r 1 ~r n of the installed location, and transmits to the unknown water predicting device 6. The rain gauge 63 m (m = 1, 2,..., N) includes a reed that rotates when a predetermined amount of rain enters. The configuration of the rain gauge 63 m is not particularly limited.

第2実施形態による不明水予測システム1Aでは、複数の地点に雨量計63を設置することによって、第1実施形態における降雨量情報処理装置3を省略することができる。 In the unknown water prediction system 1A according to the second embodiment, the rainfall amount information processing device 3 in the first embodiment can be omitted by installing the rain gauge 63 m at a plurality of points.

(第3実施形態)
次に、上述した実施形態の不明水量予測式を変更した第3実施形態について説明する。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, 3rd Embodiment which changed the unknown water amount prediction formula of embodiment mentioned above is described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted.

第3実施形態による不明水量予測装置6では、各降雨量r〜rと予測値の不明水量Quとの相関が、より高くなるように遅れ時間t〜tを考慮した降雨量r〜rを主成分分析することによって不明水量予測式(1)を設定する。更に、不明水量予測式(1)に遅れ時間t〜tを考慮した降雨量r〜rを代入するように不明水量予測装置6を構成してもよい。 The In third embodiment according Unknown water predicting device 6, the correlation between the unknown water Qu predicted value and the rainfall r 1 ~r n is higher so as to delay time t 1 ~t n rainfall r Considering setting the unknown water prediction equation (1) by principal component analysis 1 ~r n. May also constitute unknown water predicting device 6 so as to substitute the rainfall r 1 ~r n considering the delay time t 1 ~t n unknown water prediction equation (1).

ここで、遅れ時間tとは、不明水が降雨量rに対応する区域62から下水処理場52に達するまでの時間、雨が地表まで達する時間、雨が地表から管渠53に達するまでの時間、管渠53を流れる汚水の流速等を考慮して決定することができる。 Here, the delay time t m, reaching time from zone 62 m of unknown water corresponding to rainfall r m to reach the sewage treatment plant 52, the time rain reaches the surface, the rain from the surface to Kanmizo 53 It can be determined in consideration of the flow rate of sewage flowing through the pipe tub 53 and the like.

例えば、降雨量rに対応する不明水が、降雨量rに対応する不明水よりも遅れ時間tだけ遅れて下水処理場52に達するとすると、降雨量rよりも遅れ時間t前の降雨量rを主成分分析することによって不明水量予測式(1)を設定する。そして、その不明水量予測式(1)には、遅れ時間tを考慮した降雨量r〜rを代入する。これにより、不明水量Quの予測精度をより向上させることができる。 For example, if the unknown water corresponding to the rainfall r 1 reaches the sewage treatment plant 52 with a delay time t later than the unknown water corresponding to the rainfall r 2 , a delay time t before the rainfall r 1 is assumed. setting the unknown water prediction equation (1) by principal component analysis rainfall r 2. Then, its unknown water prediction equation (1), substitutes the rainfall r 1 ~r n considering the delay time t m. Thereby, the prediction precision of unknown water quantity Qu can be improved more.

(第4実施形態)
次に、上述した実施形態の不明水量予測式を変更した第4実施形態について説明する。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。
(Fourth embodiment)
Next, 4th Embodiment which changed the unknown water amount prediction formula of embodiment mentioned above is described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted.

第4実施形態による不明水量予測装置6では、降雨量r〜rの二乗成分を加味して主成分分析を行って後述する不明水量予測式(2)を設定する。具体的には、降雨量r〜r及び測定値の不明水量Qrを主成分分析することによって、以下に示すように(2n+1)個の主成分式(2)〜(22n+1)を生成する。 In Unknown water predicting device 6 according to the fourth embodiment, set Unknown water prediction expression which will be described later by performing a principal component analysis in consideration of the squared components of rainfall r 1 ~r n a (2). Specifically, by principal component analysis of unknown water Qr rainfall r 1 ~r n and measurements, as shown below (2n + 1) pieces of main component formula (2 1) ~ (2 2n + 1) Generate.

次に、各主成分式(2)〜(22n+1)の寄与率を考慮する。ここでも第1主成分式(2)の寄与率が非常に高いことを考慮して、第1主成分式(2)のみを採用する。更に、主成分スコアZ’=0及びQu=Quを代入して変形すると、以下の式(2)になる。これを不明水量予測式(2)とする。但し、重み係数w1m=−(a1m/b)、重み係数w’1m=−(a’1m/b)とする。 Next, the contribution ratios of the principal component formulas (2 1 ) to (2 2n + 1 ) are considered. Again, considering that the contribution ratio of the first principal component formula (2 1 ) is very high, only the first principal component formula (2 1 ) is adopted. Further, when the principal component scores Z ′ 1 = 0 and Qu 1 = Qu are substituted and transformed, the following equation (2) is obtained. This is defined as the unknown water amount prediction formula (2). However, it is assumed that weighting factor w 1m = − (a 1m / b 1 ) and weighting factor w ′ 1m = − (a ′ 1m / b 1 ).

第4実施形態による不明水量予測装置6では、降雨量r〜rの二乗を考慮した不明水量予測式(2)を採用しているので、非線型要素を加味したより精度の高い不明水量Quの予測を実現することができる。 In Unknown water predicting device 6 according to the fourth embodiment, because it uses unknown water prediction equation in consideration of the square of rainfall r 1 ~r n (2), high accuracy than in consideration of the non-linear element unknown water Qu prediction can be realized.

上述した第4実施形態による不明水量予測装置6では、二乗の降雨量r 〜r を加味して、不明水量予測式(2)を算出したが、三乗以上の高次の降雨量r 〜r 等を加味して、不明水量予測式を算出してもよい。 In Unknown water predicting device 6 according to the fourth embodiment described above, in consideration of rainfall r 1 2 ~r n 2 of the square, was calculated unknown water predictive equation (2), the cube higher order rainfall The unknown water amount prediction formula may be calculated in consideration of the amounts r 1 3 to r n 3 and the like.

(第5実施形態)
次に、上述した実施形態の不明水量予測式を変更した第5実施形態について説明する。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment in which the unknown water amount prediction formula of the above-described embodiment is changed will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted.

第5実施形態による不明水量予測装置6では、各主成分式の寄与率を考慮して、不明水量予測式を設定している。   In the unknown water amount prediction apparatus 6 according to the fifth embodiment, the unknown water amount prediction formula is set in consideration of the contribution ratio of each principal component formula.

以下、具体的に不明水量予測式(3)の設定方法について説明する。まず、第1実施形態と同様に、主成分分析によって、(n+1)個の主成分式(1)〜(1n+1)を算出する。次に、第m主成分式(1)にZ=0を代入した後、降雨量r〜rを代入する。尚、m=1、2・・・nとする。これにより、各主成分式(1)から不明水量Quを算出する。 Hereinafter, the setting method of the unknown water amount prediction formula (3) will be specifically described. First, as in the first embodiment, (n + 1) principal component equations (1 1 ) to (1 n + 1 ) are calculated by principal component analysis. Then, after substituting Z m = 0 to m-th principal component equation (1 m), substituting rainfall r 1 ~r m. Note that m = 1, 2,... N. Thereby, the unknown water amount Qu m is calculated from each principal component equation (1 m ).

ここで、第m主成分式(1)の寄与率をCとする。次に、各不明水量Quとそれに対応する寄与率Cとを掛ける。これにより算出された全ての積(=Qu・C)を足し合わせた和を、全ての寄与率Cを足し合せた和によって割る。この結果、不明水量予測式は、以下の式(3)になる。不明水量予測装置6は、不明水量予測式(3)によって予測値としての不明水量Quを算出する。 Here, the contribution ratio of the m-th principal component formula (1 m ) is C m . Then, multiplying the contribution rate C m and the corresponding respective unknown water Qu m. The sum obtained by adding all the products (= Qu m · C m ) calculated in this way is divided by the sum obtained by adding all the contribution ratios C m . As a result, the unknown water amount prediction formula becomes the following formula (3). The unknown water amount prediction device 6 calculates the unknown water amount Qu as a predicted value by the unknown water amount prediction formula (3).

このように寄与率Cを考慮して不明水量Quを算出することにより、より精度の高い不明水量Quの予測を実現できる。 By calculating such a contribution rate C m unknown water Qu into consideration, we can achieve a more accurate prediction of unknown water Qu.

尚、寄与率Cを考慮して、例えば、第3主成分式(1)以下は省略してもよい。また、第4実施形態に本実施形態を適用してもよい。 In consideration of the contribution ratio C m , for example, the third principal component formula (1 3 ) and the following may be omitted. Moreover, you may apply this embodiment to 4th Embodiment.

(第6実施形態)
次に、上述した実施形態の不明水量予測式を変更した第6実施形態について説明する。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment in which the unknown water amount prediction formula of the above-described embodiment is changed will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted.

第6実施形態による不明水量予測装置6では、図4に示すように、降雨量r〜rを2つの降雨量領域74及び降雨量領域74にクラスタリングして、それぞれに第1主成分軸71、71及び第2主成分軸72、72を設定してもよい。そして、各領域74、74に対応した各第1主成分式から、各領域74、74の不明水量予測式を設定する。そして、降雨量r〜rをそれぞれの不明水量予測式に代入することによって、予測値の不明水量Quが算出される。 In Unknown water predicting device 6 according to the sixth embodiment, as shown in FIG. 4, and clustering rainfall r 1 ~r n into two rainfall regions 74 1 and rainfall region 74 2, the first main each component shaft 71 1, 71 2 and the second principal component axis 72 1, 72 2 may be set. Then, from the first principal component equation corresponding to the regions 74 1, 74 2, sets the regions 74 1, 74 2 unknown water prediction equation. Then, by substituting the rainfall r 1 ~r n each unknown water prediction equations, unknown water Qu predicted value is calculated.

ここで、降雨量r〜rをクラスタリングする分割線73の決定方法は、特に限定されるものではない。例えば、分割線73の決定方法として、k−means法等をあげることができる。尚、k−means法とは、適当にクラスタを形成して要素を割り当てた後、クラスタごとに要素の重心を算出する。その後、各要素を最も近い重心のクラスタに割り当てる。この後、クラスタに割り当てられる要素の変化しなくなるまで、これらの処理を繰り返す手法がk−means法である。 Here, a method of determining the dividing line 73 of clustering rainfall r 1 ~r n is not particularly limited. For example, as a method for determining the dividing line 73, a k-means method or the like can be given. In the k-means method, clusters are appropriately formed and elements are allocated, and then the center of gravity of the elements is calculated for each cluster. Each element is then assigned to the cluster with the nearest centroid. After that, the k-means method is a method of repeating these processes until the elements assigned to the cluster are not changed.

また、別の決定方法としては、降雨量r〜rの重心を中心とする円であって、所定の割り合い(例えば、80%)の降雨量r〜rが、その円内に入るように円の直径を決定する。そして、この円の接線のうち、縦軸(Q軸)と平行な接線を分割線73としてもよい。 As another determination method, a circle around the center of gravity of rainfall r 1 ~r n, predetermined proportion (e.g., 80%) rainfall r 1 ~r n of, in the circle Determine the diameter of the circle to enter. Of the tangent lines of the circle, a tangent line parallel to the vertical axis (Q axis) may be used as the dividing line 73.

これにより、不明水量予測装置6では、降雨量r〜rに対応した、不明水量Quを予測することができるので、予測の精度をより向上させることができる。 Thus, the unknown amount of water predicting device 6, corresponding to the rainfall r 1 ~r n, it is possible to predict the unknown amount of water Qu, it is possible to further improve the accuracy of prediction.

また、上述した実施形態では、主成分スコアZ=0と近似して、不明水量予測式を算出したが、複数の主成分スコアによって主成分分析の対象要素を降雨量ごとに場合分けして(クラスタリング)、各主成分スコアに対応する降雨量領域について不明水量予測式を算出してもよい。これにより、Z=0から離れた要素についても、不明水量の予測精度を向上させることができる。 In the above-described embodiment, the unknown water amount prediction formula is calculated by approximating the principal component score Z 1 = 0, but the target component of the principal component analysis is classified for each rainfall amount by a plurality of principal component scores. (Clustering) An unknown water amount prediction formula may be calculated for the rainfall region corresponding to each principal component score. Thus, for the remote elements from Z 1 = 0, it is possible to improve the prediction accuracy of unknown water.

(第7実施形態)
次に、上述した実施形態の不明水予測システムを変更した第7実施形態について説明する。図5は、第7実施形態による不明水量予測システムの全体構成図である。図6は、第7実施形態における水質演算装置の構成図である。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。
(Seventh embodiment)
Next, 7th Embodiment which changed the unknown water prediction system of embodiment mentioned above is described. FIG. 5 is an overall configuration diagram of an unknown water amount prediction system according to the seventh embodiment. FIG. 6 is a configuration diagram of a water quality calculation device according to the seventh embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted.

第7実施形態による不明水予測システム1Bは、水質演算装置7を、更に、備えている。   The unknown water prediction system 1B according to the seventh embodiment further includes a water quality calculation device 7.

水質演算装置7は、ニューラルネットワーク技術を利用して学習することにより構築された予測モデルによって、不明水により変化する下水の水質SSuを演算して予測するものである。尚、ここでの水質とは、SS濃度(懸濁物質濃度)のことである。   The water quality calculation device 7 calculates and predicts the water quality SSu of the sewage that changes due to unknown water, using a prediction model constructed by learning using neural network technology. In addition, the water quality here is SS concentration (suspended substance concentration).

水質演算装置7には、晴天時の汚水の流量Qfと、晴天時の汚水の水質SSfと、前回降雨時からの経過期間である晴天期間Tfと、実測された降雨時の汚水の水質SSrとが下水処理場52の監視制御システムの記憶部52aから送信される。また、水質演算装置7には、不明水量予測装置6から予測された不明水量Quが送信される。   The water quality calculation device 7 includes a sewage flow rate Qf in fine weather, a sewage water quality SSf in fine weather, a clear weather period Tf that is an elapsed period from the previous rain, and a measured sewage water quality SSr in rainy weather. Is transmitted from the storage unit 52a of the monitoring control system of the sewage treatment plant 52. Further, the unknown water amount Qu predicted from the unknown water amount prediction device 6 is transmitted to the water quality calculation device 7.

水質演算装置7は、入力層21と、中間層22と、出力層23とを備えている。入力層21と、中間層22と、出力層23とは、所定の重み係数によって接続されている。   The water quality computing device 7 includes an input layer 21, an intermediate layer 22, and an output layer 23. The input layer 21, the intermediate layer 22, and the output layer 23 are connected by a predetermined weight coefficient.

入力層21には、晴天時の汚水の流量Qfと、晴天時の汚水の水質SSfと、晴天期間Tfと、不明水量予測装置6によって予測された不明水量Quとが入力される。   The input layer 21 receives the flow rate Qf of sewage in fine weather, the quality of sewage SSf in fine weather, the clear weather period Tf, and the unknown water amount Qu predicted by the unknown water amount prediction device 6.

中間層22では、入力層21に入力された情報と、出力層23に入力された情報との誤差が小さくなるように重み係数を変更する。   In the intermediate layer 22, the weighting coefficient is changed so that an error between the information input to the input layer 21 and the information input to the output layer 23 becomes small.

出力層23には、実測された降雨時の汚水の水質SSrが教示情報として入力される。   In the output layer 23, the actually measured quality of sewage SSr during rainfall is input as teaching information.

また、水質演算装置7は、予測した水質SSuを下水処理場52へと送信する。下水処理場52では、送信された水質SSuに基づいて、下水処理が行われる。   In addition, the water quality calculation device 7 transmits the predicted water quality SSu to the sewage treatment plant 52. In the sewage treatment plant 52, sewage treatment is performed based on the transmitted water quality SSu.

上述したように、不明水予測システム1Bでは、水質SSuを演算により予測して、下水処理場52に予測した水質SSuを送信することができる。これにより、下水処理場52では、不明水によって通常よりも薄くなることが予測される水質SSuに対応した処理を行うことができる。この結果、下水処理場52では、下水処理のための機器の運用を効率よく行うことができる。   As described above, the unknown water prediction system 1B can predict the water quality SSu by calculation and transmit the predicted water quality SSu to the sewage treatment plant 52. Thereby, in the sewage treatment plant 52, it is possible to perform processing corresponding to the water quality SSu that is predicted to be thinner than usual due to unknown water. As a result, the sewage treatment plant 52 can efficiently operate equipment for sewage treatment.

尚、水質演算装置7が、重み係数を用いた加重平均により水質を簡易に演算するように構成してもよい。また、水質の例として、SS濃度(懸濁物質濃度)を採用したが、BOD(生物化学的酸素要求量)、COD(化学的酸素要求量)、T−N(全窒素量)、T−P(全りん量)等による水質を採用してもよい。   In addition, you may comprise so that the water quality calculating apparatus 7 may calculate water quality simply by the weighted average using a weighting coefficient. Moreover, although SS density | concentration (suspended-substance density | concentration) was employ | adopted as an example of water quality, BOD (biochemical oxygen demand), COD (chemical oxygen demand), TN (total nitrogen amount), T- You may employ | adopt the water quality by P (total phosphorus amount) etc.

以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。以下、上記実施形態を一部変更した変更形態について説明する。   As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail using embodiment, this invention is not limited to embodiment described in this specification. The scope of the present invention is determined by the description of the claims and the scope equivalent to the description of the claims. Hereinafter, modified embodiments in which the above-described embodiment is partially modified will be described.

上述した実施形態の構成に示した数値等は適宜変更可能である。   Numerical values and the like shown in the configuration of the above-described embodiment can be changed as appropriate.

また、上述した実施形態では、不明水量予測装置、不明水量算出装置、水質演算装置等を下水処理場の外部に図示したが、これらの一部または全ての構成を下水処理場の監視制御システムの一部として構成してもよい。   Further, in the above-described embodiment, the unknown water amount prediction device, the unknown water amount calculation device, the water quality calculation device, and the like are illustrated outside the sewage treatment plant, but part or all of these configurations are included in the monitoring control system of the sewage treatment plant. It may be configured as a part.

また、降雨レーダや雨量計の代わりに気象情報から降雨量の情報を得てもよい。   In addition, rainfall information may be obtained from meteorological information instead of the rainfall radar or rain gauge.

第1実施形態による不明水量予測システムの全体構成図である。It is a whole block diagram of the unknown water quantity prediction system by a 1st embodiment. 主成分分析における主成分軸を説明する図である。It is a figure explaining a principal component axis in principal component analysis. 第2実施形態による不明水量予測システムの全体構成図である。It is a whole block diagram of the unknown amount prediction system by a 2nd embodiment. 第6実施形態におけるクラスタリングを説明する図である。It is a figure explaining the clustering in 6th Embodiment. 第7実施形態による不明水量予測システムの全体構成図である。It is a whole block diagram of the unknown water quantity prediction system by 7th Embodiment. 第7実施形態における水質演算装置の構成図である。It is a block diagram of the water quality calculating apparatus in 7th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1、1A、1B 不明水予測システム
2 降雨レーダ
3 降雨量情報処理装置
4 下水量測定装置
5 不明水量算出装置
6 不明水量予測装置
7 水質演算装置
21 入力層
22 中間層
23 出力層
51 下水処理システム
52 下水処理場
52a 監視制御システムの記憶部
53 管渠
61 処理対象領域
62〜62 区域
63〜63 雨量計
71 第1主成分軸
72 第2主成分軸
73 分割線
71、71 第1主成分軸
72、72 第2主成分軸
74 降雨量領域
74 降雨量領域
1〜C 寄与率
Qf 流量
Qr 不明水量(測定値)
Qu 不明水量(予測値)
Qu〜Qu 不明水量
Qs 下水量
Qsf 下水量
〜r 降雨量
SSf 水質
SSr 水質
SSu 水質
t 遅れ時間
Tf 晴天期間
11〜w1n 重み係数
〜Zn+1 主成分スコア
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A, 1B Unknown water prediction system 2 Rain radar 3 Rainfall information processing device 4 Sewage amount measurement device 5 Unknown water amount calculation device 6 Unknown water amount prediction device 7 Water quality calculation device 21 Input layer 22 Intermediate layer 23 Output layer 51 Sewage treatment system 52 Sewage Treatment Plant 52a Storage Unit 53 of Monitoring Control System Pipe 61 Treatment Target Areas 62 1 to 62 n Areas 63 1 to 63 n Rain Gauge 71 First Main Component Axis 72 Second Main Component Axis 73 Dividing Lines 71 1 and 71 2 First principal component axis 72 1 , 72 2 Second principal component axis 74 1 Rainfall region 74 2 Rainfall region C 1 to C n Contribution rate Qf Flow rate Qr Unknown water amount (measured value)
Qu Unknown water volume (predicted value)
Qu 1 ~Qu n unknown amount of water Qs sewage amount Qsf sewage amount r 1 ~r n rainfall SSf water quality SSr water quality SSu water quality t delay time Tf sunny period w 11 ~w 1n weighting factor
Z 1 ~Z n + 1 principal component scores

Claims (9)

主成分分析することによって算出された不明水量予測式に、処理対象領域の複数地点の降雨量を代入して、下水処理場に流入する不明水量を予測値として算出することを特徴とする不明水量予測装置。   An unknown amount of water that is calculated by substituting rainfall at multiple points in the treatment target area into the unknown amount prediction formula calculated by principal component analysis, and calculating the unknown amount of water flowing into the sewage treatment plant as a predicted value Prediction device. 過去の複数地点の降雨量及び過去の測定値に基づく不明水量を要素として主成分分析することにより、前記不明水量予測式を算出することを特徴とする請求項1に記載の不明水量予測装置。   The unknown water amount prediction apparatus according to claim 1, wherein the unknown water amount prediction formula is calculated by performing principal component analysis using an unknown amount of water based on a past amount of rainfall and past measurement values as elements. 前記不明水量予測式は、主成分分析することによって算出された複数の主成分式のうち、寄与率の最も高い第1主成分式に基づいて設定されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の不明水量予測装置。   The unknown water amount prediction formula is set based on a first principal component formula having the highest contribution ratio among a plurality of principal component formulas calculated by performing principal component analysis. Item 3. An unknown water amount prediction apparatus according to Item 2. 前記不明水量予測式は、前記降雨量の高次の要素を主成分分析することによって算出されることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の不明水量予測装置。   The unknown water amount prediction apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the unknown water amount prediction formula is calculated by performing a principal component analysis on a higher-order element of the rainfall amount. 前記降雨量と前記不明水量との相関の高い遅れ時間を算出し、その遅れ時間を考慮した降雨量と不明水量とを主成分分析することによって、前記不明水量予測式を算出することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の不明水量予測装置。   Calculating an unknown water amount prediction formula by calculating a delay time having a high correlation between the rainfall amount and the unknown water amount, and analyzing principally the rainfall amount and the unknown water amount in consideration of the delay time. The unknown water amount prediction apparatus according to any one of claims 1 to 4. 降雨量を複数の降雨量領域にクラスタリングして、
前記クラスタリングされた降雨量領域ごとに主成分分析を行って、前記降雨量領域ごとに不明水量予測式を算出することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の不明水量予測装置。
Clustering rainfall into multiple rainfall areas,
6. The unknown according to claim 1, wherein a principal component analysis is performed for each clustered rainfall region, and an unknown water amount prediction formula is calculated for each of the rainfall regions. Water volume prediction device.
主成分分析によって算出された複数の主成分式から算出された各不明水量に、対応する主成分式の寄与率を掛け、複数の前記不明水量と寄与率との積を足し合せた和を、前記寄与率の和で割ることにより予測値としての不明水量を算出することを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の不明水量予測装置。   Multiply each unknown water amount calculated from a plurality of principal component formulas calculated by principal component analysis by the contribution rate of the corresponding principal component formula, and add up the product of the plurality of unknown water amounts and contribution rate, The unknown water amount prediction apparatus according to claim 1, wherein an unknown water amount as a predicted value is calculated by dividing by the sum of the contribution ratios. 請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の不明水量予測装置と、
前記不明水量予測装置から送信される予測値としての不明水量に基づいて、下水処理場に流入する下水の水質を演算する水質演算装置とを備えていることを特徴とする不明水予測システム。
The unknown water amount prediction apparatus according to any one of claims 1 to 7,
An unknown water prediction system comprising: a water quality calculation device that calculates the quality of sewage flowing into a sewage treatment plant based on an unknown water amount as a predicted value transmitted from the unknown water amount prediction device.
前記水質演算装置は、ニューラルネットワーク技術を利用して学習することによって構築された予測モデルによって、水質を演算して予測することを特徴とする請求項8に記載の不明水予測システム。   The unknown water prediction system according to claim 8, wherein the water quality calculation device calculates and predicts water quality using a prediction model constructed by learning using neural network technology.
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