JP5273531B2 - Inflow position estimation device, inflow position estimation method, program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、分流式の管渠における不明水の流入位置を推定する推定装置、推定方法、プログラムに関する。 The present invention relates to an estimation device, an estimation method, and a program for estimating an inflow position of unknown water in a diversion pipe tube.
従来、生活排水等の汚水と道路や敷地内に降った雨水とを、それぞれ異なる管渠で流す分流式下水道が実現されている。分流式下水道では、汚水用の管渠と雨水用の管渠とがそれぞれ独立して構成されているが、管渠の老朽化に伴い損傷箇所が生じてしまうと、雨水や地下水(以下、これらを合わせて「不明水」という)が汚水用管渠に流入してしまうことがある。 2. Description of the Related Art Conventionally, a separate sewer system has been realized in which sewage such as domestic wastewater and rainwater that has fallen on a road or site are flowed through different pipes. In the sewerage sewer system, the sewage pipes and the rainwater pipes are configured independently. However, if damaged parts occur due to the aging of the pipes, rainwater and groundwater (hereinafter referred to as these) Together, it may be called “unknown water”).
このような不明水は、下水処理場における運用コストの上昇や、浄化能力の低下や、管渠内に石灰成分が付着することによる下水流下能力の低下などの悪影響を招く。そのため、下水処理場における流入水の増加などのように不明水が流入している可能性を示す現象が確認された場合には、不明水による悪影響を避けるために、不明水の流入位置を特定し修復などの処置を行う必要がある。 Such unknown water causes adverse effects such as an increase in operational costs at the sewage treatment plant, a reduction in purification capacity, and a decrease in sewage flow capacity due to lime components adhering to the pipe wall. Therefore, if a phenomenon that indicates the possibility of unknown water flowing in, such as an increase in influent water at a sewage treatment plant, is identified, the inflow location of unknown water is specified to avoid the negative effects of unknown water. It is necessary to take measures such as repair.
しかしながら、従来は、不明水の流入位置を特定するためには、広域基礎調査及び詳細調査を行う必要があり、多額の費用、多くの人的資源、多くの調査時間を必要としていた。そのため、不明水の流入位置の絞込みを簡易に行うための技術に対する要求が高まっている。 However, conventionally, in order to identify the inflow position of unknown water, it was necessary to conduct a wide area basic survey and a detailed survey, which required a large amount of money, a large amount of human resources, and a large amount of survey time. Therefore, the request | requirement with respect to the technique for simply narrowing down the inflow position of unknown water is increasing.
このような要求に対し、推定対象となる各地区における雨量の時系列変化を示す雨量データと、これらの地区よりも下流に位置する基点における不明水量の時系列変化を示す不明水量データと、に基づいて、各地区における雨量データと不明水量との間の相関値を算出し、この相関値を各地区における不明水発生分布として出力する技術が提案されている(特許文献1参照)。
しかしながら、従来の技術では、不明水の流入位置が地区単位で推定されていたため、多くの管渠が密集しているような地区が推定結果として得られた場合には、その後に実際に不明水の流入が生じている管渠の具体的な箇所を特定する処理(詳細調査)に多くの時間や費用を要してしまうという問題があった。 However, in the conventional technology, the location of unknown water inflow was estimated on a regional basis, so if an area where many pipes are concentrated is obtained as an estimation result, the unknown water flow is actually There has been a problem that much time and cost are required for the processing (detailed investigation) for identifying a specific portion of the pipe tub where the inflow of water has occurred.
そこで上記事情に鑑み、本発明は、分流式の管渠における不明水の流入位置の推定をより精度高く行うことを可能とする流入位置推定装置、流入位置推定方法、プログラムを提供することを目的としている。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an inflow position estimation device, an inflow position estimation method, and a program capable of estimating the inflow position of unknown water in a shunting pipe with higher accuracy. It is said.
[1]上記の課題を解決するため、本発明の一態様による流入位置推定装置は、管渠の送水系統における不明水の仮定流入位置を設定する仮定流入位置設定部と、前記仮定流入位置において不明水が流入していると仮定した場合の、前記不明水が流入してから所定の時間が経過した後の、前記送水系統の終端地点における流量を算出する流量算出部と、前記不明水が流入してから前記所定の時間が経過した後の、前記送水系統の終端地点において実際に測定された流量実測値と、算出された前記流量との差が、予め設定された閾値よりも大きい場合に、前記仮定流入位置設定部及び前記流量算出部に処理を繰り返させると判定し、前記流量実測値と算出された前記流量との差が予め設定された閾値よりも小さい場合に、前記仮定流入位置設定部及び前記流量算出部の繰り返し処理を終了すると判定し、この時点で設定されている仮定流入位置を推定位置とする終了判定部と、を備え、前記仮定流入位置設定部は、前記終了判定部が処理の繰り返しを判定した場合、前記仮定流入位置を新たな仮定流入位置として置き換えて設定し、前記流量算出部は、前記終了判定部が処理の繰り返しを判定した場合、新たに設定された仮定流入位置に基づいて前記流量を算出する。 [1] In order to solve the above-described problem, an inflow position estimation device according to one aspect of the present invention includes an assumed inflow position setting unit that sets an assumed inflow position of unknown water in a pipe water supply system, and the assumed inflow position. When it is assumed that unknown water has flowed in, after a predetermined time has passed since the unknown water flowed in, a flow rate calculation unit for calculating a flow rate at the terminal point of the water transmission system, and the unknown water When the difference between the actually measured flow rate measured at the terminal point of the water supply system after the predetermined time has passed and the calculated flow rate is greater than a preset threshold value If the difference between the actual flow rate measurement value and the calculated flow rate is smaller than a preset threshold value , it is determined that the assumed inflow position setting unit and the flow rate calculation unit repeat processing. Position setting And an end determination unit that determines the assumed inflow position set at this time as an estimated position, and the end inflow position setting unit includes the end determination unit. When it is determined that the process is to be repeated, the assumed inflow position is replaced with a new assumed inflow position, and the flow rate calculation unit is configured to newly set the assumed inflow when the end determination unit determines to repeat the process. The flow rate is calculated based on the position.
[2]また、本発明の一態様による流入位置推定装置における前記仮定流入位置設定部は、処理を繰り返す際に、前記算出された流量よりも前記流量実測値の方が大きい場合には、直前の処理で設定されていた仮定流入位置よりも下流側の地点を新たな仮定流入位置として置き換えて設定し、前記算出された流量よりも前記流量実測値の方が小さい場合には、直前の処理で設定されていた仮定流入位置よりも上流側の地点を新たな仮定流入位置として置き換えて設定するように構成されても良い。
[2] In addition, the assumed inflow position setting unit in the inflow position estimation apparatus according to one aspect of the present invention, when repeating the process, if the actual flow rate value is larger than the calculated flow rate, If a point on the downstream side of the assumed inflow position set in the process is replaced with a new assumed inflow position, and the measured flow rate is smaller than the calculated flow rate, the immediately preceding process is performed. The point upstream of the assumed inflow position set in
[3]また、本発明の一態様による流入位置推定装置における前記仮定流入位置設定部は、まず、前記送水系統における主管の始端を始点とし、前記主管の終端を終点とし、前記始点と前記終点との中間点を前記仮定流入位置として設定し、処理を繰り返す際に、前記算出された流量よりも前記流量実測値の方が大きい場合には、直前の処理で設定されていた仮定流入位置を前記始点とし前記終点はそのままで前記始点と前記終点との中間点を新たな前記仮定流入位置として置き換えて設定し、前記算出された流量よりも前記流量実測値の方が小さい場合には、直前の処理で設定されていた仮定流入位置を前記終点とし前記始点はそのままで前記始点と前記終点との中間点を新たな仮定流入位置として置き換えて設定する、ように構成されても良い。 [3] Further, the assumed inflow position setting unit in the inflow position estimation apparatus according to one aspect of the present invention firstly sets the start end of the main pipe in the water transmission system as the start point, the end point of the main pipe as the end point, and the start point and the end point Is set as the assumed inflow position, and when the process is repeated, if the measured flow rate is larger than the calculated flow rate, the assumed inflow position set in the immediately preceding process is set. If the intermediate point between the start point and the end point is replaced with the new assumed inflow position without changing the start point and the end point, the measured flow rate is smaller than the calculated flow rate. The assumed inflow position set in the process is set as the end point, the start point is left as it is, and an intermediate point between the start point and the end point is replaced and set as a new assumed inflow position. Good.
[4]また、本発明の一態様による流入位置推定装置における前記仮定流入位置設定部は、処理を繰り返す際に、前記下流側に合流位置が存在する当該他の管の始端を始点とし、前記合流位置を終点とし、前記始点と前記終点との中間点を新たな前記仮定流入位置として設定する、ように構成されても良い。 [4] In addition, the assumed inflow position setting unit in the inflow position estimation apparatus according to an aspect of the present invention, when repeating the process, starts from the start end of the other pipe having the merge position on the downstream side, A confluence position may be set as the end point, and an intermediate point between the start point and the end point may be set as the new assumed inflow position.
また、本発明の一態様は、上述した流入位置推定装置が行う流入位置推定方法として特定されても良い。また、本発明の一態様は、コンピュータに対し上記流入位置推定方法を実行させるためのコンピュータプログラムとして特定されても良い。 One aspect of the present invention may be specified as an inflow position estimation method performed by the above-described inflow position estimation apparatus. One embodiment of the present invention may be specified as a computer program for causing a computer to execute the inflow position estimation method.
本発明により、分流式の管渠における不明水の流入位置の推定をより精度高く行うことが可能となる。 According to the present invention, it is possible to estimate the inflow position of unknown water in a diverter type pipe rod with higher accuracy.
図1は、流入位置推定装置1の機能構成を表す機能ブロック図である。図示するように、流入位置推定装置1は、送水系統データ記憶部11、仮定流入位置設定部12、初期値記憶部13、流量算出部14、終了判定部15を備える。
FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a functional configuration of the inflow
送水系統データ記憶部11は、不明水の流入位置の推定対象となる管渠のネットワーク(送水系統)に関するデータ(送水系統データ)を記憶する。送水系統データは、例えば、管渠の長さ、管渠の管径、管渠の勾配、主管と副管との合流位置に関する情報を含む。
The water supply system
仮定流入位置設定部12は、送水系統データに基づいて、不明水が流入していると仮定される位置(仮定流入位置)を送水系統上に設定する。また、仮定流入位置設定部12は、新たに仮定流入位置を設定すべき管渠がない場合には、流入位置推定装置1全体における処理を終了する。
The assumed inflow
初期値記憶部13は、流量算出部14における計算で用いられる種々の初期値を記憶する。
流量算出部14は、仮定流入位置設定部12によって設定された仮定流入位置で不明水が流入していると仮定した場合の、不明水が流入してから所定の時間が経過した後の送水系統の終端地点における流量を算出する。送水系統の終端とは、例えばポンプ場や下水処理場である。
The initial
The flow
終了判定部15は、流量算出部14における算出結果と、外部から入力される流量実測値とに基づいて、現在処理中の管渠についての処理を終了するか否か判定する。流量実測値とは、不明水が流入してから所定の時間が経過した後の送水系統の終端地点における流量の実測値である。終了判定部15が処理を終了しないと判定した場合には、この管渠について仮定流入位置設定部12が新たな仮定流入位置を設定し、この仮定流入位置に基づいて流量算出部14が流量を算出する。一方、終了判定部15は、処理を終了すると判定した場合には、現在の仮定流入位置を流入位置推定結果に追加する。
The
次に、流量算出部14の処理について説明する。管渠内が水に満たされていない開水路である場合、管渠内の水の流れを密度が一定の一次元流と仮定すると流体の質量保存式は式1のように表される。
Next, the process of the flow
式1において、xは処理の対象となっている管渠の始端からの距離、Aは流水断面積、Vは平均流速、qは外部から管渠内への単位体積当たりの流入率を表す。具体的には、不明水の流入発生時(例えば雨天時)の終端位置における流入流量から、不明水の流入が発生していない時(例えば晴天時)の終端位置における流入流量を差し引き、単位体積当たりの流入率に変換することによってqの値を得る。なお、不明水の流入が発生していない時の流入流量は日によってパターンが異なるため、この値は一般化して用いられても良い。例えば、同じ曜日毎の流入流量を複数用いて平均値を算出することによって、曜日毎に一般化させても良い。また、同様に平均値を算出することによって、月や季節毎に一般化させても良い。
In
次に、管渠内の水の流れを密度が一定の一次元流と仮定すると、流体の運動量保存式は式2のように表される。
Next, assuming that the flow of water in the pipe rod is a one-dimensional flow having a constant density, the fluid momentum conservation equation is expressed as shown in
式2において、gは重力加速度、f’は摩擦抵抗係数、hは管渠の底から水面までの高さ、Rは径深を表す。径深とは、流水断面積を潤辺長という水に接している底面の長さで割った値である。式1及び式2の偏微分方程式を、特性曲線法によって常微分方程式に変換することによって、C+の場合の基礎方程式(式3及び式4)と、C−の場合の基礎方程式(式5及び式6)を得ることができる。
In
式3〜式6において、yは水深、Sは勾配、cは重力波の伝播速度、Ayは流水断面積を水深で偏微分したものを表す。基礎方程式の式3〜式6を差分法で離散化することによって、式7〜式10を得ることができる。 In Equations 3 to 6, y is the water depth, S is the gradient, c is the velocity of propagation of the gravitational wave, and Ay is a partial differential of the flowing water cross-sectional area with the water depth. By discretizing Equations 3 to 6 of the basic equations by the difference method, Equations 7 to 10 can be obtained.
式7におけるVi及びyiが、それぞれΔt秒後のi地点における平均流速V及び水深yを表す。このとき、式7〜式10におけるVRi、VSi、yRi、ySiの各値は、規定時間間隔法によって算出することができる。図2は、規定時間間隔法の概念を表す概念図である。規定時間間隔法により、上述した各値は、以下の式11〜式14のように表すことができる。
V i and y i in Equation 7 represent the average flow velocity V and the water depth y at point i after Δt seconds, respectively. At this time, each value of V Ri , V Si , y Ri , and y Si in Equations 7 to 10 can be calculated by a specified time interval method. FIG. 2 is a conceptual diagram showing the concept of the specified time interval method. Each value mentioned above can be represented like the following formula | equation 11-
なお、数11〜数14において、t0のときのVi、Vi、yi、yiの各値が必要となるが、これらの値は初期値として初期値記憶部13が予め記憶している。これらの値は、不明水が流入していない自然流下の状態で実測された管渠の流量データに基づいて算出された値である。各値は、以下の式15〜式19をV及びyについて解くことにより予め算出され、初期値記憶部13によって記憶されている。また、その他の各パラメータの値も、初期値記憶部13が予め記憶している。
In
式15〜式19において、Qは流量、Aは流水断面積、Vは流速、yは水深、dは管の半径、nはマニングの粗度係数、Rは径深で流水断面積を潤辺長(横断面内で水が壁面と接触する長さ)で割った値、Iは動水勾配を表す。また、ψは、管の断面における円の中心から水面と管の壁面との接点へ伸ばした線分と、円の中心を通り水面に垂直な線分との角度を表す。図3は、管の断面図であり、d、ψ、A、yの値を表す図である。図3(A)はyがd以下の場合を表し、図3(B)はyがdより大きい場合を表す。
In
式7〜式14を用いた処理を繰り返すことによって、t0の時点から流入時間が経過した時点の各地点における流量を算出することができる。したがって、流量算出部14は、式7〜式14を用いた処理を繰り返し実行することにより、t0の時点から流入時間が経過した時点の終端における流量を算出する。
By repeating the processing using Expression 7 to
図4は、送水系統の概略を表す概略図である。図4では、ポンプ場が終端となっており、ポンプ場から左方向に伸びる帯が主管を表し、主管を表す帯の下に表示される目盛りが主管の始端(左端)からの距離を表す。また、主管の始端から1000mの地点から上方向に伸びる帯が副管を表し、副管を表す帯の左に表示される目盛りが副管の始端(上端)からの距離を表す。また、副管の始端から170mの地点から左方向に伸びる帯が、副管を主管としたときの副管(以下、「副副管」という)を表し、副副管を表す帯の上に表示される目盛りが副副管の始端(左端)からの距離を表す。副副管を流れる水は、その始端から副管へ向けて流れ合流し、副管を流れる水は、その始端から主管へ向けて流れ合流し、主管を流れる水はその始端からポンプ場(終端)へ向けて流れる。 FIG. 4 is a schematic diagram showing an outline of the water supply system. In FIG. 4, the pump station is the end, the band extending leftward from the pump station represents the main pipe, and the scale displayed below the band representing the main pipe represents the distance from the start end (left end) of the main pipe. Further, a band extending upward from a point 1000 m from the start end of the main pipe represents the sub pipe, and a scale displayed on the left of the band representing the sub pipe represents a distance from the start end (upper end) of the sub pipe. In addition, a band extending leftward from a point 170 m from the start end of the secondary pipe represents a secondary pipe (hereinafter referred to as “secondary secondary pipe”) when the secondary pipe is used as a main pipe. The displayed scale represents the distance from the start end (left end) of the sub-sub pipe. The water flowing through the secondary pipe flows from the start to the secondary pipe, the water flowing through the secondary pipe flows from the start to the main pipe, and the water flowing through the main pipe flows from the start to the pumping station (terminal). ).
図5は、流入位置推定装置1の動作例を表すフローチャートである。以下、図4及び図5を用いて流入位置推定装置1の動作について説明する。
まず、流入位置推定装置1に流量実測値が入力される(ステップS101)。この入力は、不図示の入力部によって行われ、使用者によってキーボード等の入力装置が操作されることによって入力されても良いし、ネットワークを介して他の情報処理装置から送信されることによって入力されても良いし、記録媒体に記憶されている値が読み出されることによって入力されても良い。
FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation example of the inflow
First, an actual flow rate value is input to the inflow position estimation device 1 (step S101). This input is performed by an input unit (not shown), and may be input by a user operating an input device such as a keyboard, or may be input by being transmitted from another information processing device via a network. Alternatively, the value stored in the recording medium may be read and input.
次に、仮定流入位置設定部12は、処理対象となる管として主管を選択する(ステップS102)。そして、仮定流入位置設定部12は、主管に対し、二分法アルゴリズムを用いて仮定流入位置を設定する(ステップS103)。具体的には、仮定流入位置設定部12は、まず処理対象となる管(現時点では主管)の始端を始点とし、処理対象となる管の終端を終点とし、始点と終点との中間点を仮定流入位置として設定する。図4の場合は、主管における750mの地点が仮定流入位置として最初に設定される。
Next, the assumed inflow
流量算出部104は、現在設定されている仮定流入位置に基づいて、流入開始時点から流入時間経過後の主管の終端位置における流量(以下、「流量推定値」という)を算出する(ステップS104)。流入開始時点及び流入時間については後述する。 The flow rate calculation unit 104 calculates the flow rate (hereinafter referred to as “flow rate estimated value”) at the end position of the main pipe after the inflow time has elapsed from the inflow start time based on the currently set assumed inflow position (step S104). . The inflow start time and the inflow time will be described later.
次に、終了判定部105は、流量算出部104によって算出された流量推定値から流量実測値を減算し、推定実測差を算出する(ステップS105)。推定実測差が、予め設定された閾値以上の場合(ステップS106−NO)、終了判定部105は現在処理中の管渠についての処理を終了しないと判定する。 Next, the end determination unit 105 subtracts the actual flow rate value from the estimated flow rate value calculated by the flow rate calculation unit 104 to calculate an estimated actual measurement difference (step S105). If the estimated actual difference is greater than or equal to a preset threshold value (NO in step S106), the end determination unit 105 determines not to end the process for the tube currently being processed.
この場合、仮定流入位置設定部12は、新たに仮定流入位置を設定する。仮定流入位置設定部12は、直前に設定された仮定流入位置よりも新たな仮定流入位置を上流側と下流側のいずれに設定すべきかについて、流量算出部14における直前の算出結果に基づいて判断する。具体的には、直前の流量推定値が流量実測値より大きい場合、即ち推定実測差が0以上である場合(ステップS107−NO)、仮定流入位置設定部12は直前に設定された仮定流入位置よりも上流側に新たな仮定流入位置を設定すると判断する。そして、仮定流入位置設定部12は、始点は直前と同じままで、終点を直前の仮定流入位置とし、始点と終点との中間点を新たな仮定流入位置として設定する(ステップS108)。図4の場合は、直前の仮定流入位置が750mであった場合、終点が750mの地点となり、新たな仮定流入位置は375mの地点となる。
In this case, the assumed inflow
一方、直前の流量推定値が流量実測値よりも小さい場合、即ち推定実測差が0未満である場合(ステップS107−YES)、仮定流入位置設定部12は直前に設定された仮定流入位置よりも下流側に新たな仮定流入位置を設定すると判断する。そして、仮定流入位置設定部12は、終点は直前と同じままで、始点を直前の仮定流入位置とし、始点と終点との中間点を新たな仮定流入位置として設定する(ステップS109)。図4の場合は、直前の仮定流入位置が750mであった場合、始点が750m地点となり、新たな仮定流入位置は1125m地点となる。
On the other hand, when the previous flow rate estimated value is smaller than the actual flow rate measured value, that is, when the estimated actual measured difference is less than 0 (YES in step S107), the assumed inflow
そして、ステップS108又はステップS109において新たに設定された仮定流入位置に基づいて、ステップS104以降の処理が繰り返し実行される。
ステップS106の処理において、推定実測差が閾値未満である場合(ステップS106−YES)、終了判定部15は、現在処理中の管渠についての処理を終了すると判定し、現在の仮定流入位置を推定結果に追加する(ステップS110)。
Then, based on the assumed inflow position newly set in step S108 or step S109, the processes after step S104 are repeatedly executed.
In the process of step S106, when the estimated actual difference is less than the threshold value (step S106-YES), the
次に、仮定流入位置設定部12は、直前に処理中であった管渠における副管(例えば、直前に処理中であった管渠が副管である場合には、この副管に対し合流する副副管)のうち、その合流位置が直前に設定された仮定流入位置よりも下流側にある副管が存在するか否か判断する(ステップS111)。このような副管が存在する場合、仮定流入位置設定部12は、この副管を次に処理を行う管渠として選択し(ステップS102)、この副管に対し仮定流入位置を設定する(ステップS103)。このとき、仮定流入位置設定部12は、最初に主管に対して行った設定処理と同様に、この副管の始端を始点とし、この副管の終端(合流地点)を終点とし、始点と終点との中間点を仮定流入位置として設定する。そして、流入位置推定装置1は、ステップS104以降の処理を繰り返し実行する。
Next, the assumed inflow
一方、直前に処理中であった管渠における副管のうち、その合流位置が直前に設定された仮定流入位置よりも下流側にある副管が存在しない場合(ステップS111−YES)、仮定流入位置設定部12は仮定流入位置の設定を行わず、終了判定部15が現時点の推定結果を出力する(ステップS112)。
On the other hand, if there is no secondary pipe in the downstream side of the assumed inflow position where the merging position is set immediately before among the secondary pipes in the pipe rod that was being processed immediately before (step S111-YES), the assumed inflow The
図4の場合、直前に処理中であった管渠が主管であり、直前に設定された仮定流入位置が1000mよりも下流側であった場合(1000m〜1500mの間であった場合)、仮定流入位置設定部12は副管及び副副管に対する処理を行わない。一方、直前に処理中であった管渠が主管であり、直前に設定された仮定流入位置が1000mよりも上流側であった場合(0m〜1000mの間であった場合)、仮定流入位置設定部12は副管に対する処理を行う。さらに、直前に処理中であった管渠が副管であり、直前に設定された仮定流入位置が170mよりも上流側であった場合(0m〜170mの間であった場合)、仮定流入位置設定部12は副副管に対する処理を行い、下流側であった場合(170m〜750mの間であった場合)、仮定流入位置設定部12は副副管に対する処理を行わない。
In the case of FIG. 4, it is assumed that the pipe tube that was being processed immediately before is the main pipe and the assumed inflow position set immediately before is downstream of 1000 m (when it is between 1000 m and 1500 m). The inflow
図6は、流量算出部14の算出結果を表すグラフである。図6における流量実測値は、大量の不明水が流入し始めた時点(以下、「流入開始時点」という)から所定の時間(以下、「流入時間」という)が経過後の終端地点における流量の実測値である。大量の不明水の流入が始まる時点は、例えば雨量の時系列変化を示す雨量データに基づき、処理対象としている管渠が設置された地域の雨量が閾値を超えた時点として設定することができる。また、流入時間の長さは、大量の不明水が流入し始めた時点から、不明水が終端に到達し終端における流量が増加し始める時点までの時間よりも長く、終端における流量が一定となる時点までの時間よりも短い時間として予め設定される。この流入時間は、流量実測値の時系列データに基づいて、使用者によって適宜決定される。例えば、時刻T1に閾値以上の降雨量が観測され、終端における流量の実測値が時刻T2に増加し始め、終端における流量の実測値が時刻T3に一定になった場合、時刻T1が流入開始時点となり、(T2−T1)から(T3−T1)の間の値が流入時間となる。流入時間は、例えば100秒や、400秒や10000秒のように設定される。また、このときの雨量データに基づいて、不明水の流入量が推定され、初期値として予め設定され、初期値記憶部13が予め記憶している。
FIG. 6 is a graph showing the calculation result of the flow
図6のグラフは、副管に流入位置が設定された場合の、流入開始時点から上記の流入時間経過後の、主管の各地点における流量の算出結果(推定量)を表すグラフであり、横軸が主管の始端からの距離を表し、縦軸が各地点における流量の算出結果を表し、横軸の最右端は主管の終端を表す。図6の場合、副管に流入位置が設定されているため、副管が主管に合流する1000mの地点で急激に流量が増加する。そして、合流地点から終端にかけて、流量が減少する。そのため、不明水の流入位置が終端に近ければ近いほど、同時点における終端の流量が大きくなる。したがって、流量の算出結果が流量実測値よりも大きい場合は、その時点で設定されている仮定流入位置が実際の流入位置よりも終端に近く(即ち下流側に)設定されている。逆に、流量の算出結果が流量実測値よりも小さい場合は、その時点で設定されている仮定流入位置が実際の流入位置よりも終端から遠く(即ち上流側に)設定されている。そのため、上述したように仮定流入位置設定部12が動作することにより、徐々に仮定流入位置が実際の流入位置に近い位置に設定される。そして、その差が閾値未満となったときの仮定流入位置が不明水の流入位置として推定されることにより、より精度の高い推定結果を得ることが可能となる。
The graph of FIG. 6 is a graph showing the calculation result (estimated amount) of the flow rate at each point of the main pipe after the inflow time has elapsed since the start of the inflow when the inflow position is set in the secondary pipe. The axis represents the distance from the start of the main pipe, the vertical axis represents the flow rate calculation result at each point, and the rightmost end of the horizontal axis represents the end of the main pipe. In the case of FIG. 6, since the inflow position is set in the secondary pipe, the flow rate rapidly increases at a point of 1000 m where the secondary pipe joins the main pipe. Then, the flow rate decreases from the junction point to the end point. Therefore, the closer the inflow position of unknown water is to the end, the greater the end flow rate at the same point. Accordingly, when the flow rate calculation result is larger than the actual flow rate measurement value, the assumed inflow position set at that time is set closer to the end (that is, on the downstream side) than the actual inflow position. Conversely, when the flow rate calculation result is smaller than the actual flow rate measurement value, the assumed inflow position set at that time is set farther from the end (that is, upstream) than the actual inflow position. Therefore, the assumed inflow
<変形例>
以上説明した流入位置推定装置1では、流入位置の推定結果として管毎に流入位置が推定されるため、複数の流入位置が出力される場合がある。例えば、図2に表される送水系統において、主管と副管との合流地点から主管の上流600m地点と、同合流地点から副管の上流400m地点との二地点が推定結果として得られる場合がある。この場合、実際に不明水の流入が発生している地点はこの二箇所のうちいずれか一方であるにもかかわらず、その両方の地点付近において不明水の流入が発生しているか否かの調査を行う必要が生じてしまう。
<Modification>
In the inflow
図7は、流入位置推定装置1の機能構成の変形例を表す機能ブロック図である。上述したような問題に対し、流入位置推定装置1は図7に表されるように、流入位置推定部16を更に備えるように構成されても良い。
FIG. 7 is a functional block diagram illustrating a modification of the functional configuration of the inflow
流入位置推定部16は、複数の推定結果の中から一つの流入位置を推定する。具体的には、流入位置推定部16は、推定結果に含まれる各流入位置について、流入開始時点から安定時間が経過するまでの主管の終端地点における流量の時間変化(即ち、各時点における流量)を算出する。安定時間とは、流入時間よりも長い時間であり、流入開始時点から主管の終端地点における流量が一定となるまでに要する時間である。安定時間の値は、流量実測値の時系列データに基づいて、使用者によって適宜決定される。例えば、時刻T1に閾値以上の降雨量が観測され、終端における流量の実測値が時刻T2に増加し始め、終端における流量の実測値が時刻T3に一定になった場合、(T3−T1)よりも大きな値が安定時間となる。安定時間は、例えば200秒や、600秒や15000秒のように設定される。
The inflow
図8は、主管の終端地点における流量の時間変化を表すグラフである。図8の横軸は時間を表し、左端は流入開始時点、右端は安定時間の経過時点を表す。また、図8の縦軸は、各時点での主管の終端地点における流量を表す。図8の実線(符号イ)のグラフは、図2に表される送水系統において、主管と副管との合流地点から主管の上流600m地点に不明水の流入位置がある場合のグラフである。また、図8の破線(符号ロ)のグラフは、同合流地点から副管の上流400m地点に不明水の流入位置がある場合のグラフである。なお、図8において破線のグラフは一部分(時刻t1から時刻t2までの間)にしか現れていないが、t0〜t1の間、及びt2〜t3の間は、破線のグラフは実線のグラフに重なって存在する。 FIG. 8 is a graph showing the time change of the flow rate at the end point of the main pipe. The horizontal axis in FIG. 8 represents time, the left end represents the inflow start time, and the right end represents the elapsed time of the stabilization time. Moreover, the vertical axis | shaft of FIG. 8 represents the flow volume in the terminal point of the main pipe | tube in each time. The solid line (symbol a) in FIG. 8 is a graph in the case of an unknown water inflow position at a point 600 m upstream from the junction of the main pipe and the sub pipe in the water transmission system shown in FIG. Moreover, the graph of the broken line (code | symbol b) of FIG. 8 is a graph in case the inflow position of unknown water exists in the 400-m upstream point of a subpipe from the same confluence | merging point. In FIG. 8, the broken line graph appears only partially (between time t1 and time t2), but the broken line graph overlaps the solid line graph between t0 and t1 and between t2 and t3. Exist.
符号イ及び符号ロは、時間t2以降は流量の変化が同じである。そのため、t2以降の流量を流量算出部14が算出している場合には、上述したようにこの二つの地点が推定結果として得られる。しかしながら、図8から明らかなように、符号イのグラフと符号ロのグラフとは、過渡状態(特に時刻t1から時刻t2までの間の状態)での傾きが相違する。したがって、流入位置推定部16は、各推定結果の仮定流入位置の過渡状態における傾きのうち、実測値の過渡状態における傾きと最も近い値を有する仮定流入位置を選択し出力することによって、複数の推定結果を一つに絞ることが可能となる。
Signs A and B have the same change in flow rate after time t2. Therefore, when the flow
さらに具体的には、流量位置推定部16は、主管の終端地点における流量の時間変化の実測値の入力を受ける。また、流量位置推定部16は、ステップS111の処理の後に、推定結果に含まれる全ての仮定流入位置について、主管の終端地点における流量の時間変化を算出する。そして、流入位置推定部16は、推定結果に含まれる全ての仮定流入位置と入力された実測値について、その過渡状態における傾きを算出し、実測値における傾きに最も近い傾きに対応する仮定流入位置を推定結果として選択する。この場合、流入位置推定装置1は、流量位置推定部16によって選択された仮定流入位置のみを出力しても良いし、流量位置推定部16によって選択された仮定流入位置を最有力候補として出力し、さらに他の推定結果も他候補として出力しても良い。
More specifically, the flow rate
上述した実施形態における流入位置推定装置1の機能をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
You may make it implement | achieve the function of the inflow
The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like that do not depart from the gist of the present invention.
1…流入位置推定装置, 11…送水系統データ記憶部, 12…仮定流入位置設定部, 13…初期値記憶部, 14…流量算出部, 15…終了判定部, 16…流入位置推定部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記仮定流入位置において不明水が流入していると仮定した場合の、前記不明水が流入してから所定の時間が経過した後の、前記送水系統の終端地点における流量を算出する流量算出部と、
前記不明水が流入してから前記所定の時間が経過した後の、前記送水系統の終端地点において実際に測定された流量実測値と、算出された前記流量との差が、予め設定された閾値よりも大きい場合に、前記仮定流入位置設定部及び前記流量算出部に処理を繰り返させると判定し、前記流量実測値と算出された前記流量との差が予め設定された閾値よりも小さい場合に、前記仮定流入位置設定部及び前記流量算出部の繰り返し処理を終了すると判定し、この時点で設定されている仮定流入位置を推定位置とする終了判定部と、を備え、
前記仮定流入位置設定部は、前記終了判定部が処理の繰り返しを判定した場合、前記仮定流入位置を新たな仮定流入位置として置き換えて設定し、
前記流量算出部は、前記終了判定部が処理の繰り返しを判定した場合、新たに設定された仮定流入位置に基づいて前記流量を算出する、流入位置推定装置。 An assumed inflow position setting unit for setting an assumed inflow position of unknown water in the pipe water supply system;
When it is assumed that unknown water is flowing in at the assumed inflow position, a flow rate calculation unit that calculates a flow rate at a terminal point of the water supply system after a predetermined time has passed since the unknown water flowed in; ,
The difference between the actual measured flow rate at the end point of the water transmission system after the lapse of the predetermined time from the inflow of the unknown water and the calculated flow rate is a preset threshold value. If it is greater than the threshold value , it is determined that the assumed inflow position setting unit and the flow rate calculation unit repeat the process, and the difference between the actual flow rate value and the calculated flow rate is smaller than a preset threshold value. the assumption inflow position setting unit and determines to end the iterative process of the flow rate calculation unit includes a termination determination unit to estimate position assumptions inflow position set at this time, the,
The assumed inflow position setting unit is configured to replace the assumed inflow position with a new assumed inflow position when the end determination unit determines to repeat the process,
The flow rate calculation unit is an inflow position estimation device that calculates the flow rate based on a newly set assumed inflow position when the end determination unit determines that the process is to be repeated.
請求項1に記載の流入位置推定装置。 The assumed inflow position setting unit, when repeating the process, if the measured flow rate is larger than the calculated flow rate, a point downstream of the assumed inflow position set in the immediately preceding process. Is replaced with a new assumed inflow position, and if the measured flow rate is smaller than the calculated flow rate, a point upstream of the assumed inflow position set in the immediately preceding process is newly set. Set as a hypothetical inflow position,
The inflow position estimation apparatus according to claim 1.
請求項3に記載の流入位置推定装置。 When the process is repeated, the assumed inflow position setting unit sets the start point of the other pipe having the merge position on the downstream side as the start point, the merge position as the end point, and an intermediate point between the start point and the end point. Set as the new assumed inflow position,
The inflow position estimation apparatus according to claim 3.
前記流入位置推定装置が、前記仮定流入位置において不明水が流入していると仮定した場合の、前記不明水が流入してから所定の時間が経過した後の、前記送水系統の終端地点における流量を算出する流量算出ステップと、
前記流入位置推定装置が、前記不明水が流入してから前記所定の時間が経過した後の、前記送水系統の終端地点において実際に測定された流量実測値と、算出された前記流量との差が、予め設定された閾値よりも大きい場合に、前記仮定流入位置設定ステップ及び前記流量算出ステップの処理を繰り返し実行すると判定し、前記流量実測値と算出された前記流量との差が予め設定された閾値よりも小さい場合に、前記仮定流入位置設定ステップ及び前記流量算出ステップの繰り返し処理を終了すると判定し、この時点で設定されている仮定流入位置を推定位置とする終了判定ステップと、を有し、
前記流入位置推定装置は、前記終了判定ステップにおいて処理の繰り返しを判定した場合、前記仮定流入位置設定ステップにおいて、前記仮定流入位置を新たな仮定流入位置として置き換えて設定し、
前記流入位置推定装置は、前記終了判定ステップにおいて処理の繰り返しを判定した場合、前記流量算出ステップにおいて、新たに設定された仮定流入位置に基づいて前記流量を算出する、
流入位置推定方法。 An assumed inflow position setting step in which the inflow position estimating device sets an assumed inflow position of unknown water in the water supply system of the pipe;
When the inflow position estimation device assumes that unknown water is flowing in at the assumed inflow position, the flow rate at the end point of the water supply system after a predetermined time has passed since the unknown water flowed in A flow rate calculating step for calculating
The difference between the flow rate actually measured at the terminal point of the water supply system after the predetermined time has elapsed after the unknown water has flowed in and the calculated flow rate. Is larger than a preset threshold value, it is determined that the processes of the assumed inflow position setting step and the flow rate calculation step are repeatedly executed, and a difference between the actually measured flow rate value and the calculated flow rate is preset. If the less than the threshold value, the assumption inflow position setting step and determined to end the iterative process of the flow rate calculating step, organic and termination determination step for the estimated position assumptions inflow position set at this point, the And
When the inflow position estimation device determines to repeat the process in the end determination step, the assumed inflow position setting step replaces and sets the assumed inflow position as a new assumed inflow position,
The inflow position estimation device calculates the flow rate based on a newly set assumed inflow position in the flow rate calculation step when determining repetition of processing in the end determination step.
Inflow position estimation method.
前記仮定流入位置において不明水が流入していると仮定した場合の、前記不明水が流入してから所定の時間が経過した後の、前記送水系統の終端地点における流量を算出する流量算出ステップと、
前記不明水が流入してから前記所定の時間が経過した後の、前記送水系統の終端地点において実際に測定された流量実測値と、算出された前記流量との差が、予め設定された閾値よりも大きい場合に、前記仮定流入位置設定ステップ及び前記流量算出ステップの処理を繰り返し実行すると判定し、前記流量実測値と算出された前記流量との差が予め設定された閾値よりも小さい場合に、前記仮定流入位置設定ステップ及び前記流量算出ステップの繰り返し処理を終了すると判定し、この時点で設定されている仮定流入位置を推定位置とする終了判定ステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムであり、
前記終了判定ステップにおいて処理の繰り返しを判定した場合、前記仮定流入位置設定ステップにおいて、前記仮定流入位置を新たな仮定流入位置として置き換えて設定し、
前記終了判定ステップにおいて処理の繰り返しを判定した場合、前記流量算出ステップにおいて、新たに設定された仮定流入位置に基づいて前記流量を算出する、
プログラム。 An assumed inflow position setting step for setting an assumed inflow position of unknown water in the pipe water supply system;
A flow rate calculating step for calculating a flow rate at a terminal point of the water transmission system after a predetermined time has elapsed since the unknown water flowed in, assuming that unknown water is flowing in at the assumed inflow position; ,
The difference between the actual measured flow rate at the end point of the water transmission system after the lapse of the predetermined time from the inflow of the unknown water and the calculated flow rate is a preset threshold value. In the case where the difference between the actual flow rate measurement value and the calculated flow rate is smaller than a preset threshold value. , A program for causing a computer to execute an end determination step in which it is determined that the repeated process of the assumed inflow position setting step and the flow rate calculation step is to be ended and the assumed inflow position set at this time is an estimated position. Yes,
If it is determined that the process is repeated in the end determination step, the assumed inflow position setting step is performed by replacing the assumed inflow position with a new assumed inflow position,
When it is determined that the process is repeated in the end determination step, the flow rate is calculated based on a newly set assumed inflow position in the flow rate calculation step.
program.
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