JP6690867B1 - 水位予測装置および水位予測方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施の形態1に係る水位予測装置1の構成を示すブロック図である。水位予測装置1は、河川データベース2に登録された水位の予測対象の河川に関する各種データと仮想ポンプ井モデルとを用いて、当該河川の水位を予測する。仮想ポンプ井モデルとは、河川の水位がポンプの動作によって突発的に上昇する現象を河川の水位予測に反映させるためのモデルであり、河川の流域に降った雨水が貯留される貯留タンクであり、貯留高に応じてポンプが動作して河川へ水を流出させる仮想のポンプ井を想定したものである。
図3は、実施の形態1に係る水位予測方法を示すフローチャートであり、河川の水位が予測されるまでの水位予測装置1による一連の処理を示している。
第1の学習部10が、仮想ポンプ井モデル20でポンプが動作する貯留高の閾値Thを含むポンプ動作パラメータを学習する(ステップST1)。
S=KQP ・・・(1)
dS/dt=R−Q−T1−T2−T3 ・・・(2)
水位予測装置1における第1の学習部10、第2の学習部11および水位予測部12の機能は、処理回路によって実現される。すなわち、水位予測装置1は、図3に示したフローチャートのステップST1からステップST3までの処理を実行するための処理回路を備える。処理回路は、専用のハードウェアであってもよいが、メモリに記憶されたプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)であってもよい。
水位予測装置1における第1の学習部10、第2の学習部11および水位予測部12の機能を別々の処理回路で実現してもよく、これらの機能をまとめて1つの処理回路で実現してもよい。
Claims (8)
- 河川の流域に降った雨水が貯留され、貯留高に応じてポンプが動作して前記河川へ水を流出させる仮想のポンプ井を想定した仮想ポンプ井モデル、前記流域の過去の雨量データおよび前記仮想ポンプ井モデルでの前記ポンプの動作履歴データを用いて、前記ポンプの動作に関するポンプ動作パラメータを学習する第1の学習部と、
前記ポンプ動作パラメータを用いて、前記ポンプの動作に応じた前記河川の水位と水位増加量との関係を示す水位変化パラメータを学習する第2の学習部と、
前記ポンプ動作パラメータおよび前記水位変化パラメータに基づいて、前記河川の水位を予測する水位予測部と、
を備えたことを特徴とする水位予測装置。 - 前記仮想ポンプ井モデルでは、前記ポンプ井の貯留高についての複数の閾値のそれぞれに対応する台数の前記ポンプが動作し、
前記第1の学習部は、前記ポンプの動作台数を含んだ前記ポンプ動作パラメータを学習し、
前記第2の学習部は、前記水位変化パラメータを、前記ポンプ動作パラメータに含まれる前記ポンプの動作台数ごとに学習し、
前記水位予測部は、前記ポンプの動作台数ごとの前記ポンプ動作パラメータおよび前記水位変化パラメータを初期値として設定した水位予測モデルを用いて、前記河川の水位を予測し、前記河川の水位の予測値と前記河川の水位の観測値とに基づいて、前記水位予測モデルを用いた予測の尤度を算出し、算出した尤度に応じて前記初期値を修正すること
を特徴とする請求項1記載の水位予測装置。 - 前記第1の学習部は、前記ポンプの誤動作確率が最小となる閾値を学習すること
を特徴とする請求項1または請求項2記載の水位予測装置。 - 前記水位予測部は、前記ポンプ動作パラメータおよび前記水位変化パラメータが、状態ベクトルとして設定された状態推定モデルを用いて、前記初期値を修正すること
を特徴とする請求項2記載の水位予測装置。 - 前記水位予測部は、前記ポンプ動作パラメータおよび前記水位変化パラメータが、粒子として設定された粒子フィルタを用いて、前記初期値を修正すること
を特徴とする請求項2記載の水位予測装置。 - 前記第1の学習部は、前記ポンプ井の水位の観測データを用いて前記ポンプが動作する閾値を学習すること
を特徴とする請求項1記載の水位予測装置。 - 前記水位予測部は、前記ポンプ井の水位の観測データを用いて前記ポンプの動作を予測すること
を特徴とする請求項1記載の水位予測装置。 - 第1の学習部が、河川の流域に降った雨水が貯留され、貯留高に応じてポンプが動作して前記河川へ水を流出させる仮想のポンプ井を想定した仮想ポンプ井モデル、前記流域の過去の雨量データおよび前記仮想ポンプ井モデルでの前記ポンプの動作履歴データを用いて、前記ポンプの動作に関するポンプ動作パラメータを学習するステップと、
第2の学習部が、前記ポンプ動作パラメータを用いて、前記ポンプの動作に応じた前記河川の水位と水位増加量との関係を示す水位変化パラメータを学習するステップと、
水位予測部が、前記ポンプ動作パラメータおよび前記水位変化パラメータに基づいて、前記河川の水位を予測するステップと、
を備えたことを特徴とする水位予測方法。
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