JP7293106B2 - シミュレーション装置、および、シミュレーション方法 - Google Patents

Description

本発明は、下水管路網の態様を模擬するシミュレーション装置に関する。

家庭などから排出される汚水および雨水などを含む下水は、下水管路網を通って下水処理場まで搬送される。下水は、基本的に、下水管路内で自然流下によって下水処理場まで搬送されるが、下水管路網の最上流から最下流である下水処理場に至るまですべて自然流下に頼って搬送することは難しい。そこで、下水管路網においては、下水に自然流下を繰り返させるため、一旦地中の深くに進んでしまった下水を、地上付近までポンプで汲み上げる中継ポンプ場が設置されることが一般的である。中継ポンプ場は、貯水槽と該貯水槽内の下水を排出するポンプとを備える貯水設備であり、下水管路網は、このような貯水設備がいくつも下水管路で接続されて成る。

中継ポンプ場は、例えば、マンホールポンプ場である。マンホールポンプ場には、一般的に、汚水搬送管の端部の流入管から流入した汚水を貯留する貯水槽たるマンホールと、マンホールに貯留された汚水を流出管に圧送する水中ポンプと、マンホールに貯留された汚水の水位を計測する水位センサとが備えられている。マンホールポンプ場に設置される水中ポンプは、水位センサで計測された水位が所定のポンプ運転水位に達すると起動されて運転を実施し、ポンプ運転水位より低位のポンプ停止水位に達すると運転を停止するように制御される。

上述のような下水管路網を構成する貯水設備の容量を無駄なく有効に利用するためには、水中ポンプの運転と停止とを適切に制御する必要がある。例えば、特許文献２に示されているように、水中ポンプの運転水位と停止水位とが適切に定められていると、水中ポンプを効率よく稼動させることができ、単位送水量当たりの消費電力量を効果的に抑制することが可能である。一方で、水中ポンプの運転水位と停止水位とが適切に定められていなければ、効率が悪化するどころか、マンホールから下水が溢流し、周囲を汚染してしまうリスク（溢水危険度）が高まる。そのため、特許文献３に示されているように、溢水危険度を低減する観点からも、水中ポンプの運転水位と停止水位とが適切に定められていなければならない。

特開２０１３－２３１３１３号公報（２０１３年１１月１４日公開） 特開２０１８－１０５３０３号公報（２０１８年７月５日公開） 特開２０１０－１３３０７９号公報（２０１０年６月１７日公開）

上述のように、下水管路網の配下にある水中ポンプの運転水位と停止水位とを如何に適切に定めるかは、非常に重要である。しかし、自然環境や広範囲に亘る人々の生活様態など、多種多様な要因の影響を受ける下水管路網において、適切な運転水位と停止水位とを定めることは容易ではない。とりわけ、マンホールポンプ場の数が非常に膨大で、複雑な網構造を有する下水管路網においては、人が手作業で適切な水位を１つ１つ検討することは、極めて困難である。また、溢水は、上述のとおり重大な被害を引き起こすため、実際の下水管路網において、適切な運転水位と停止水位とを求めるために、設定を様々に変えて実際に試してみるといった試行錯誤を行うことはできない。

なお、特許文献１には、汚水溢流の恐れがある幹線マンホールを推定して表示する幹線マンホール緊急時シミュレーションシステムが開示されている。しかし、水中ポンプの適切な運転水位と停止水位とを求められるようなシミュレーションシステムは、従来なかった。

なお、ポンプに低リスクで効率のよい運転を実施させるための適切な運転水位と停止水位とを求める技術は、マンホールポンプ場の水中ポンプに限って必要されるものではない。配水地（配水タンク）へ送水するポンプ設備や、灌漑用水に備えたポンプ設備、さらには下水処理場等で水槽から水槽へ被処理水を移送するポンプ設備でも同様に必要とされる。

本発明の一態様は、実際の下水管路網の貯水設備の各々において運転水位および停止水位を変更しながら実運転を行わなくとも、下水管路網の態様を模擬して、運転結果を得ることができるシミュレーション装置を実現することを目的とする。

前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るシミュレーション装置は、貯水槽と前記貯水槽内の下水を排水するポンプとを備える複数の貯水設備が下水管路で接続されて成る下水管路網の態様を模擬するシミュレーション装置であって、前記貯水設備毎の、流入する下水の時刻別流入量に関するデータと、前記下水管路網の網構造に関するデータと、前記下水管路毎の、下水が通過する所要時間を示すデータと、前記貯水設備毎の送水性能に関するデータと、前記貯水設備毎の、前記ポンプが運転を開始する水位である運転水位および前記ポンプが運転を停止する水位である停止水位の組から成る水位データと、を入力データとして、前記下水管路網内の前記ポンプについての模擬運転を複数回実行する模擬運転処理について、前記水位データを異ならせて複数回実行する実行部を備える。

前記の構成によれば、複数回実行する模擬運転処理を、貯水設備の水位データを異ならせて複数回実行する。つまり、水位データが異なる複数パターンの各々について、模擬運転させた結果を得ることができる。これにより、実際の下水管路網の貯水設備の各々において運転水位および停止水位を変更しながら実運転を行わなくとも、運転水位および停止水位の組が異なる複数パターンの模擬運転結果を得ることができる。

また、本発明の一態様に係るシミュレーション装置は、前記水位データを用いて前記模擬運転が実行される毎に前記下水管路網の運転評価値を算出する算出部をさらに備えていてもよい。

また、本発明の一態様に係るシミュレーション装置において、前記算出部は、前記実行部によって、同一の前記水位データを用いて運転時刻を異ならせて複数回実行された前記模擬運転毎に、前記運転評価値を算出し、前記模擬運転毎の複数の運転評価値を積算して、前記模擬運転処理についての評価積算値を算出してもよい。

前記の構成によれば、模擬運転処理を、水位データを異ならせた模擬運転処理毎に行う。よって、各パターンの模擬運転処理について評価積算値を得ることができる。これにより、ユーザは、各パターンの模擬運転処理について、評価積算値に基づく評価を行うことができる。

また、本発明の一態様に係るシミュレーション装置は、前記算出部が前記評価積算値を算出したときの前記模擬運転処理に用いられた前記水位データを出力する出力制御部をさらに備えてもよい。

前記の構成によれば、評価積算値を算出したときの模擬運転処理に用いられた水位データを出力するので、例えば、評価積算値が良好なときの運転水位および停止水位の組をユーザが把握することができる。

また、本発明の一態様に係るシミュレーション装置において、前記送水性能に関するデータは、前記ポンプの運転に要するエネルギーの消費量を含み、前記算出部は、前記運転評価値として、前記ポンプの各々の運転に要するエネルギーの消費量の総和を算出してもよい。

前記の構成によれば、下水管路網内の全てのポンプの運転に要するエネルギーの消費量の総和が運転評価値として算出される。よって、各パターンの模擬運転処理について、当該エネルギーの消費量の総和である運転評価値が積算された評価積算値が得られる。したがって、例えば、評価積算値が最小となる模擬運転処理が特定されれば、それはつまり、下水管路網内の全てのポンプの運転に要するエネルギーの消費量が最小となる模擬運転処理が特定されることとなる。

また、本発明の一態様に係るシミュレーション装置において、前記入力データは、前記貯水設備毎の、前記運転水位より高い所定の上限水位を含み、前記算出部は、前記運転評価値として、前記貯水設備の水位が前記上限水位を超えた期間と、当該水位の前記上限水位を基準とした高さとに基づいて前記貯水設備毎に算出される溢水危険度の総和を算出してもよい。

前記の構成によれば、運転評価値として、下水管路網内の全ての貯水設備の溢水危険度の総和が算出される。よって、各パターンの模擬運転処理について、当該溢水危険度の総和である運転評価値が積算された評価積算値が得られる。したがって、例えば、評価積算値が最小となる模擬運転処理が特定されれば、それはつまり、下水管路網内の全ての貯水設備の溢水危険度が最小となる模擬運転処理が特定されることとなる。

また、本発明の一態様に係るシミュレーション装置において、前記算出部は、前記運転評価値として、前記ポンプの各々の運転回数の総和を算出してもよい。

前記の構成によれば、下水管路網内の全てのポンプの運転回数の総和が運転評価値として算出される。よって、各パターンの模擬運転処理について、当該運転回数の総和である運転評価値が積算された評価積算値が得られる。したがって、例えば、評価積算値が最小となる模擬運転処理が特定されれば、それはつまり、下水管路網内の全てのポンプの運転回数が最小となる（つまり、ポンプが劣化しにくい）模擬運転処理が特定されることとなる。

また、本発明の一態様に係るシミュレーション装置において、前記送水性能に関するデータは、前記ポンプによる下水の送水量に関するデータを含み、前記実行部は、前記模擬運転において、前記運転時刻における各貯水設備への下水の流入量を、前記時刻別流入量に関するデータ、前記網構造に関するデータ、および前記所要時間を示すデータに基づいて算出し、前記模擬運転の開始直前の各貯水設備の水位の各々に、当該貯水設備への前記算出された流入量を加算し、前記加算後の前記水位が前記運転水位を超えた前記貯水設備の各々について、水位が前記停止水位を下回らないうちは、前記運転時刻における当該貯水設備の前記ポンプを模擬的に運転状態としてもよい。

前記の構成によれば、模擬運転処理において、下水管路網における各貯水設備のポンプの動作を高精度に模擬することができる。

また、本発明の一態様に係るシミュレーション装置において、前記下水管路網の最後段の前記貯水設備は、下水管路を介して下水処理場に接続されており、前記実行部は、前記模擬運転毎に、前記最後段の前記貯水設備の送水量を算出してもよい。

前記の構成によれば、模擬運転毎に、下水処理場への下水の流入量を算出するので、当該流入量の経時変化を生成することができる。これにより、各模擬運転処理における、下水処理場への下水の流入量の経時変化に関する評価を行うことができる。

また、本発明の一態様に係るシミュレーション装置において、前記時刻別流入量に関するデータは、季節、月、天気、曜日、または、平日か休日かの区分ごとに生成されてもよい。なお、休日は、土曜日、日曜日、および、それ以外の曜日の祝日を含んでいてもよい。

貯水設備に流入する下水の流入量は、季節、月、天気、曜日、または、平日か休日（祝日）かの区分に応じて変わる。これに対し、前記の構成によれば、季節、月、天気、曜日、または、平日か休日（祝日）かの区分に応じた時刻別流入量に関するデータを入力データとするので、下水管路網における各貯水設備のポンプの動作を、季節、月、天気、曜日、または、平日か休日（祝日）かの区分に応じてより高精度に模擬することができる。

前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るシミュレーション方法は、貯水槽と前記貯水槽内の下水を排水するポンプとを備える複数の貯水設備が下水管路で接続されて成る下水管路網の態様を模擬するシミュレーション装置が実行するシミュレーション方法であって、前記貯水設備毎の、流入する下水の時刻別流入量に関するデータと、前記下水管路網の網構造に関するデータと、前記下水管路毎の、下水が通過する所要時間を示すデータと、前記貯水設備毎の送水性能に関するデータと、前記貯水設備毎の、前記ポンプが運転を開始する水位である運転水位および前記ポンプが運転を停止する水位である停止水位の組から成る水位データと、を入力データとして、前記下水管路網内の前記ポンプについての模擬運転を複数回実行する模擬運転処理を実行する実行ステップを含み、前記実行ステップでは、前記模擬運転処理を、前記水位データを異ならせて複数回実行する。

本発明の一態様に係るシミュレーション装置と同様の作用効果を奏する。

本発明の各態様に係るシミュレーション装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記シミュレーション装置が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより前記シミュレーション装置をコンピュータにて実現させるシミュレーション装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

本発明の一態様によれば、実際の下水管路網の貯水設備の各々において運転水位および停止水位を変更しながら実運転を行わなくとも、模擬的に運転結果を得ることができる。

シミュレーション装置の要部構成の一例を示すブロック図である。 シミュレーション装置によって模擬される下水管路網の一例を概略的に示す図である。 下水管路網に属するマンホールポンプ場の構成の一例を示す概略図である。 ポンプ性能をモデル化するために参照される関数の一例を示す図である。 ポンプ性能データの具体例を示す図である。 下水の時刻別流入量をモデル化するために参照される関数の一例を示す図である。 時刻別流入量データの具体例を示す図である。 時刻別流入量データの他の具体例である変動データを示す図である。 シミュレーション装置の処理の流れを示すフローチャートである。 模擬実行部が実行する模擬運転の処理の流れを示すフローチャートである。 模擬結果データのデータ構造の一例を示す図である。 模擬結果データを提示するための出力画面の一例を示す図である。 模擬結果データを提示するための出力画面の他の例を示す図である。 模擬結果データを提示するための出力画面のさらに他の例を示す図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。本実施形態に係るシミュレーション装置は、貯水槽と該貯水槽内の下水を排水するポンプとを備える複数の貯水設備が下水管路で接続されて成る下水管路網の態様を模擬するシミュレーション装置である。一例として、貯水槽はマンホールであり、貯水槽内の下水を排水するポンプは、水中ポンプである。すなわち、シミュレーション装置は、一例として、マンホールと水中ポンプとを備える複数のマンホールポンプ場が下水管路で接続されて成る下水管路網の態様を模擬する。具体的には、本実施形態に係るシミュレーション装置は、下水管路網における各水中ポンプの振る舞いを模擬するとともに、該下水管路網を流れる下水の振る舞いを模擬する。

＜下水管路網の一例＞
図２は、本実施形態に係るシミュレーション装置によって模擬される下水管路網の一例を概略的に示す図である。下水管路網は、１以上の最上流の貯水槽または下水管路によって受け入れられる流入水をスタートのノードとし、下水処理場をゴールのノードとして、該流入水が下水として移動する経路を構成する。図２に示す下水管路網２００は、マンホールと該マンホール内の下水を排水する水中ポンプとを備える複数のマンホールポンプ場１００（貯水設備）が下水管路で接続されて成る。下水管路網２００において、各マンホールポンプ場１００が中継した下水は、最終的に、下水処理場１０１に送水されるように下水管路の網構造が構築される。

図示の例では、下水管路網２００に流入する流入水は、２つのタイプに大別される。１つ目は、下水管路網２００において、マンホールポンプ場１００の水中ポンプの圧力に依存せずに、貯水機能を持つノードに流入する流入水ＩＦＡである。具体的には、マンホールポンプ場１００または下水処理場１０１に直接流入する第１流入水～第６流入水である。これらの流入水ＩＦＡは、例えば、家庭から下水管を通って排水された生活排水である。２つ目は、上流ノードから送出されて下流ノードに流入する流入水ＩＦＢである。具体的には、上流のマンホールポンプ場１００に設置されている水中ポンプによって送り出されたことにより、下流ノード（ホールポンプ場１００または下水処理場１０１）に流入する第７流入水～第１１流入水である。

本実施形態に係るシミュレーション装置は、各マンホールポンプ場１００に設置されている水中ポンプの振る舞い、および、下水管路網２００を下水として流れる第１流入水～第１１流入水の振る舞いを模擬する。これにより、シミュレーション装置は、各水中ポンプの設定水位対、具体的には、運転水位および停止水位の対の最適解を、容易にかつ安全に得ることができる。

＜下水管路網データ＞
図２は、記憶部１１に記憶される下水管路網データ３０のデータ構造を示しているとも言える。下水管路網データ３０は、下水管路網２００の網構造を示す情報である。一例として、下水管路網データ３０は、図２に示すように、複数のノードと、ノード間をつなぐリンクとを定義した網構造を有する。

図２に示すとおり、下水管路網データ３０において、最上流のスタートのノードは、水中ポンプ１による圧送と無関係に流入する流入水ＩＦＡとして定義されている。中間のノードは、貯水機能を有するマンホールポンプ場１００として定義されている。最下流のゴールのノードは、下水処理場１０１として定義されている。

ノード間をつなぐリンクは、下水管路を表しており、各リンクには、上流の水中ポンプ１による圧送に依存して流入する流入水ＩＦＢと、送水所要時間とが対応付けられている。送水所要時間とは、該当するリンクがつないでいる上流側のノードから下流側のノードへと対応する流入水ＩＦＢを送り届けるのにかかる時間を示す。例えば、図２に示す例では、第１マンホールポンプ場１００と、第４マンホールポンプ場１００とをつなぐリンク（下水管路）に対しては、第７流入水ＩＦＢと、送水所要時間「２分」とが対応付けられている。すなわち、第７流入水ＩＦＢが、第１マンホールポンプ場１００から、第４マンホールポンプ場１００に到達するのには２分かかるということを、この下水管路網データ３０は示している。

以下では、リンクごとに対応付けられている送水所要時間の情報を送水所要時間データ３１と称する。本実施形態では、一例として、図２に示すとおり、下水管路網データ３０に、送水所要時間データ３１が含まれている。

＜マンホールポンプ場の構成＞
図３は、下水管路網２００に属するマンホールポンプ場１００の構成の一例を示す概略図である。マンホールポンプ場１００は、水中ポンプ１と、マンホール２と、水位計５と、制御盤８とを備えている。制御盤８は、地面ＧＬより上のマンホール２近傍に設けられる。マンホール２のフタ４より下にある各部は、地面ＧＬより下の地中に埋設されている。

マンホール２は、マンホールポンプ場１００への流入水を貯留する貯水槽として機能する。マンホール２に流入する流入水は、例えば、上流の水中ポンプ１によって圧送された流入水ＩＦＢであってもよいし、上流の水中ポンプ１の運転とは無関係に、流入管３からまたはマンホール２のフタ４から流入した流入水ＩＦＡであってもよい。

水中ポンプ１は、マンホール２に貯留された汚水を、揚水管７を介して流出管６に圧送する。

水位計５は、マンホール２に貯留された汚水の水位を計測する。水位計５としては、例えば、投込圧力式または気泡式の水位センサが用いられる。水位計５は、マンホール２の底部に設置されて、マンホール２に貯留される汚水の水位（以下、マンホール水位ＰＷＬ）を連続的に検出するように構成されている。

制御盤８は、マンホール２の地上近傍に設けられる。制御盤８は、マイクロコンピュータとしてのポンプ制御部９を備えている。ポンプ制御部９は、水中ポンプ１の運転および停止を制御する。ポンプ制御部９と水中ポンプ１との間、および、ポンプ制御部９と水位計５との間は、電力または制御信号の供給を可能にするための配線がなされている。

また、制御盤８は、ポンプ制御部９で実行される制御プログラムが格納されるとともにワーキング領域として利用される不図示のメモリと、ポンプ制御部９により制御される不図示のポンプ駆動回路を備えている。さらに、制御盤８は、ポンプ制御部９から出力される信号に基づいて、マンホール２の状態および水中ポンプ１の稼動状況などを外部の遠隔管理装置などに無線で送信する不図示の通信部等を備えている。

例えば、通信部は、ポンプ制御部９によって把握される、マンホールポンプ場１００の稼動実績情報を外部の遠隔管理装置などに送信してもよい。稼動実績情報は、例えば、水中ポンプ１の運転時刻、１日の起動回数、１日の運転時間、単位時間当たりの消費エネルギー、水中ポンプ１の異常加熱などの異常の有無、該異常の発生時刻、水中ポンプ１に設定されている設定水位対などを含む。消費エネルギーは、より具体的には、消費電流（Ａ）または消費電力（ｋｗｈ）などであってもよい。

設定水位対（水位データ）は、水中ポンプ１に対して設定されている２つの設定水位の対を指す。具体的には、設定水位の１つ目は、マンホール水位ＰＷＬが該水位を下回ったときに水中ポンプ１の運転を停止するように設定される停止水位ＬＷＬである。２つ目は、マンホール水位ＰＷＬが該水位を上回ったときに水中ポンプ１の運転を開始する（起動する）ように設定される運転水位ＨＷＬである。ポンプ制御部９は、水中ポンプ１に設定されている設定水位対と、水位計５によって検出されるマンホール水位ＰＷＬとに基づいて、水中ポンプ１の運転と停止とを制御する。

さらに、制御盤８の通信部は、水位計５によって計測されている時々刻々のマンホール水位ＰＷＬの計測値をマンホールポンプ場１００の稼動実績情報として外部の遠隔管理装置などに送信してもよい。また、通信部は、マンホール水位ＰＷＬが異常高水位（以下、上限水位ＨＨＷＬ）を超過した時刻、超過分の高さ（ｍ）、超過していた時間帯などを、上述の稼動実績情報として、外部の遠隔管理装置などに送信してもよい。

さらに、制御盤８の通信部は、所定時間当たりのマンホール２への流水量の時系列データ、および、下流ノードへの送水量の時系列データを上述の稼動実績情報として、外部の遠隔管理装置などに送信してもよい。例えば、ポンプ制御部９は、所定時間当たりの流入量を、水中ポンプ１の停止時に水位計５で計測される直近の水位の上昇速度に基づいて判断してもよい。また、ポンプ制御部９は、精度を上げるために、所定時間当たりの流入量を、所定時間内の平均水位の上昇速度に基づいて、水中ポンプ１の直近の運転時間を加味して、算出してもよい。

例えば、住宅地であれば朝方や夕刻に水の使用量が増し、工場地帯であれば昼間に水の使用量が増す、というように、一日の時間帯、１週間の曜日（平日か週末か）、あるいは、その日が平日か休日（祝日）かにより、下水管路網２００への水の流入量には、特徴的なパターンが観測され得る。また、下水管路網２００が埋設されている地域の気候に依存して、ある季節では水の使用量が少なく、別の季節では水の使用量が多い、というように季節または月によっても、下水管路網２００への水の流入量には、特徴的なパターンが観測され得る。例えば、夏場は、各家庭のシャワーの使用量が増えたり、プールやキャンプ場などの娯楽・観光施設での水の使用量が増えたりすることがあり得るからである。さらに、天気（降雨または降雪の有無）によっても当然下水管路網２００への水の流入量には、特徴的なパターンが観測され得る。そこで、ポンプ制御部９は、所定時間当たりの流入量の日ごとの時系列データに、季節、月、曜日、天気、平日か休日（祝日）かの区分、および、時刻などのメタ情報を関連付けて、外部の遠隔管理装置などに送信してもよい。

＜シミュレーション装置の構成＞
図１は、シミュレーション装置の要部構成の一例を示すブロック図である。シミュレーション装置１９は、例えば、制御部１０、記憶部１１、入力部１２および出力部１３を備えている。シミュレーション装置１９としては、例えば、１つ以上のプロセッサを備えている汎用的なコンピュータを適用することが可能である。シミュレーション装置１９は、コンピュータが一般的に備えている不図示のその他の部材（通信部など）を備えていてもよい。

記憶部１１は、シミュレーション装置１９が使用するプログラムおよびデータを保持する。記憶部１１に記憶されているデータは、一例として、下水管路網データ３０（網構造に関するデータ）、送水所要時間データ３１（所要時間を示すデータ）、ポンプ性能データ３２（送水性能に関するデータ）、時刻別流入量データ３３（時刻別流入量に関するデータ）、設定水位データ３４、および、模擬結果データ３５などである。これらの各データのデータ構造については後述する。

入力部１２は、ユーザの入力操作を受け付け、該入力操作に基づく入力信号を制御部１０へ出力する。入力部１２としては、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、マイク、リモートコントローラなどが想定される。

出力部１３は、制御部１０が生成した情報に基づく出力信号を、ユーザが知覚可能なように出力して、該情報をユーザに提示する。出力部１３としては、例えば、ディスプレイ、プリンタ、スピーカ、ＬＥＤ表示器などが想定される。

制御部１０は、シミュレーション装置１９の各部の動作を統括的に制御する。制御部１０は、一例として、プロセッサおよびメモリにより実現される。この例において、プロセッサは、ストレージ（例えば、記憶部１１）にアクセスし、ストレージに格納されているプログラム（不図示）をメモリにロードし、該プログラムに含まれる一連の命令を実行する。これにより、制御部１０に含まれる後述の各ブロックが実現される。

例えば、制御部１０は、上述の各ブロックとして、モデル生成部２０、情報取得部２１、模擬実行部２２（実行部）、算出部２３、選択部２４および出力制御部２５を含む。

モデル生成部２０は、下水管路網２００に属するマンホールポンプ場１００に関する実測値および仕様情報に対して様々な統計的処理を実施して、マンホールポンプ場１００に関わる様々な事象をモデル化する。

本実施形態では、一例として、モデル生成部２０は、マンホールポンプ場１００に設置されている水中ポンプ１の仕様情報と稼動実績情報とを解析して、水中ポンプ１ごとの、送水性能に関するデータ（以下、ポンプ性能データ３２）を生成してもよい。ポンプ性能データ３２は、マンホールポンプ場１００において水中ポンプ１が圧送する送水量Ｑと、送水量Ｑを圧送するために水中ポンプ１が稼動した場合に発生する、吐出圧力を示す全揚程Ｈまたは消費電流Ｉとの関係を示す情報（ポンプによる下水の送水量に関するデータ）である。

モデル生成部２０は、仕様情報および工場試験データなどに基づいて、水中ポンプ１ごとに、送水量Ｑと全揚程Ｈおよび消費電流Ｉの関係を導出する。

本実施形態では、さらに、モデル生成部２０は、各マンホールポンプ場１００の制御盤８から集約した長期間（例えば、過去１年間分）の稼動実績情報を解析する。そして、モデル生成部２０は、マンホール２ごとの、流入する下水の時刻別流入量に関するデータ（以下、時刻別流入量データ３３）を生成してもよい。時刻別流入量データ３３は、１日のうちのどの時間帯にどのくらいの下水がマンホール２に流入するのかを示すデータであり、マンホールポンプ場１００ごとに生成される。

情報取得部２１は、模擬実行部２２が下水管路網２００の態様を模擬するにあたって、必要な初期設定値または条件などを取得し、模擬実行部２２に引き渡す。例えば、ユーザは、入力部１２を操作して、シミュレーションの開始時の各マンホール２のマンホール水位ＰＷＬの初期値を入力する。情報取得部２１は、入力部１２から伝達された入力信号を、各マンホール２のマンホール水位ＰＷＬの初期値として取得し、模擬実行部２２に渡す。あるいは、ユーザは、入力部１２を操作して、シミュレーション装置１９に対して、下水管路網２００の態様を模擬させる期間（以下、模擬期間）を指定する。模擬期間は、例えば、ユーザが、模擬開始時刻（または模擬開始日時）と模擬終了時刻（または模擬終了日時）とを指定することにより特定される。情報取得部２１は、入力部１２から伝達された入力信号を、模擬開始時刻および模擬終了時刻として取得し、模擬実行部２２に渡す。

さらに、ユーザは、入力部１２を操作して、設定水位データ３４を作成することが可能である。設定水位データ３４は、下水管路網２００に属する水中ポンプ１ごとに、設定可能な停止水位ＬＷＬと運転水位ＨＷＬとの設定水位対のパターンを示す情報である。ユーザは、例えば、設定水位データ３４の生成に必要な、停止水位ＬＷＬおよび運転水位ＨＷＬそれぞれの設定可能範囲（以下、レンジ）と、停止水位ＬＷＬおよび運転水位ＨＷＬそれぞれを何ｍ刻みで変更して模擬するのか（段階数）とを指定することができる。具体例を挙げると、ユーザは、運転水位ＨＷＬを３～５ｍの範囲にて０．１ｍ刻みで変更しながら模擬運転処理が実行されるように、シミュレーション装置１９に対して指定することができる。情報取得部２１は、入力部１２から伝達された入力信号に基づくレンジおよび段階数を取得し、これらに基づいて生成された設定水位データ３４を、模擬実行部２２が参照できるように記憶部１１に記憶してもよい。

さらに、情報取得部２１は、模擬実行部２２が指定された模擬期間における下水管路網２００の態様を模擬する際に必要となる様々な入力データを記憶部１１から読み出し、模擬実行部２２が読み取り可能なように不図示のメモリに展開する。入力データは、例えば、下水管路網データ３０、送水所要時間データ３１、ポンプ性能データ３２および時刻別流入量データ３３などである。

模擬実行部２２は、情報取得部２１が取得した各種の入力データに基づいて、指定された模擬期間における下水管路網２００の態様を模擬する模擬運転処理を実行する。具体的には、模擬実行部２２は、１回の模擬運転処理につき、指定された模擬期間内で時刻を時々刻々と異ならせながら、該時刻ごとに、模擬運転を繰り返し実行する。模擬運転とは、１つの時刻において、下水管路網２００の各マンホールポンプ場１００に設置されている水中ポンプ１の想定される振る舞いと、下水管路網２００内を流れる下水の想定される振る舞いとを決定することである。模擬実行部２２は、経過する時刻ごとの模擬運転の結果を模擬期間分蓄積した模擬結果データ３５を生成し、これを１回の模擬運転処理による出力データとして記憶部１１に保存する。

模擬実行部２２は、設定水位データ３４に示される条件のすべての組み合わせ（パターン）を網羅するべく、条件を変えながら上述の模擬運転処理を繰り返し実行し、パターンごとに模擬結果データ３５を出力する。

本実施形態では、変更される条件は、下水管路網２００の各水中ポンプ１に設定されている設定水位対である。模擬実行部２２は、下水管路網２００において水中ポンプ１に対して設定し得る、運転水位ＨＷＬと停止水位ＬＷＬとの対のパターンごとに、該水位が設定された場合の下水管路網２００の態様を模擬する。そして、模擬実行部２２は、指定された模擬期間の模擬結果データ３５を出力する。模擬結果データ３５のデータ構造は後に詳述するが、模擬結果データ３５は、例えば、模擬期間の時刻ごとの、マンホールポンプ場１００の態様を示す時刻別且つポンプ別評価情報を含む。

算出部２３は、模擬実行部２２によって出力された模擬結果データ３５に含まれる時刻別且つポンプ別評価情報を統計的に処理して、１回の模擬運転ごとの運転評価値を算出したり、模擬期間内の模擬運転ごとの運転評価値を積算した評価積算値を算出したりする。算出部２３によって算出された運転評価値または評価積算値は、模擬結果データ３５に追加される。

算出部２３によって算出される評価積算値は、例えば、模擬期間において下水管路網２００内の全ての水中ポンプ１によって消費されたエネルギーと相関のある総消費電流を含んでいてもよい。あるいは、評価積算値は、模擬期間において各マンホール２のマンホール水位ＰＷＬが上限水位ＨＨＷＬを超過した総時間または総量を含んでいてもよい。超過した総量は、例えば、時刻ごとの、マンホール水位ＰＷＬが上限水位ＨＨＷＬを超過した高さ（ｍ）を全マンホール２分、および、全模擬期間分合計することにより得られる。超過した総量（ｍ）を、以下では、溢水危険度と称する。

選択部２４は、模擬運転処理ごとに算出された評価積算値に基づいて、良好な模擬結果データ３５を選択する。そして、選択した模擬結果データ３５が得られたときの模擬運転処理における設定水位対のパターンを最適解として決定する。選択部２４は、良好と判断した模擬結果データ３５およびその模擬の条件である設定水位対に対して最適解であることを示すラベルを付与してもよい。

選択部２４は、最良の模擬結果データ３５を１つ選択することに限らず、様々な観点から別の模擬結果データ３５を、１または複数個選択するように構成されてもよい。例えば、選択部２４は、水中ポンプ１の総消費電流が最大または最小となる模擬結果データ３５を選択し、「総消費電流最大」または「総消費電流最小」などのラベルを付与してもよい。あるいは、選択部２４は、マンホール２の溢水危険度が最大または最小となる模擬結果データ３５を選択し、「溢水危険度最大」または「溢水危険度最小」などのラベルを付与してもよい。あるいは、選択部２４は、総消費電流と溢水危険度とが比較的バランスよく小さな値をとる、複数個の模擬結果データ３５を選択し、「最適候補」などのラベルを付与してもよい。

出力制御部２５は、算出部２３によって算出された評価積算値が得られたときの模擬運転処理に用いられた設定水位対のパターンを出力部１３に出力する。例えば、出力制御部２５は、「最適候補」のラベルが付与された模擬結果データ３５を、該模擬結果データ３５が得られたときの模擬運転処理に用いられた設定水位対のパターンとともに、ディスプレイに表示する。このようにすれば、評価積算値が良好なときの運転水位および停止水位の組をユーザが把握することができる。

選択部２４は、年間使用水量が少ない地域または使用水量が相対的に少ない季節の下水管路網２００における模擬をしたとき、消費エネルギーの抑制の観点から、低い総消費電流が得られたときの設定水位対のパターンを、最適候補として選択してもよい。
一方、選択部２４は、年間使用水量が多い地域または使用水量が相対的に多い季節の下水管路網２００における模擬をしたとき、溢水危険度の抑制の観点から、低い溢水危険度が得られたときの設定水位対のパターンを、最適候補として選択してもよい。

出力制御部２５は、選択部２４によって付与された「消費エネルギー優先最適候補」、または、「溢水危険度優先最適候補」などのラベルとともに、設定水位対のパターンをディスプレイに表示させることができる。

このようにすれば、ユーザは、消費電力を抑制したいのか、溢水危険度を抑制したいのかなどの目的に応じた最適な運転水位および停止水位の組を把握することができる。

＜ポンプ性能のモデル化＞
図４は、モデル生成部２０が、水中ポンプ１のポンプ性能をモデル化した近似式の一例を示す図である。式１は、水中ポンプ１における全揚程Ｈと送水量Ｑとの関係を示す。式２は、水中ポンプ１における消費電流Ｉと送水量Ｑとの関係を示す。

式１において、Ｈ_０は、送水量Ｑが０ｍであるときの全揚程Ｈを表す。Ｈ_０は、マンホールポンプ場１００における水中ポンプ１の設置態様と、水中ポンプ１の仕様とに基づいて予め求まる値である。

式１および式２において、Ｑ_maxは、水中ポンプ１が達成し得る最大送水量を表す。Ｑ_maxは、マンホールポンプ場１００における水中ポンプ１の設置態様と、水中ポンプ１の仕様とに基づいて予め求まる値である。

式２において、Ｉ_０は、送水量Ｑが０ｍであるときの水中ポンプ１の消費電流Ｉを表す。Ｉ_０は、マンホールポンプ場１００における水中ポンプ１の設置態様と、水中ポンプ１の仕様とに基づいて予め求まる値である。

式２において、Ｉ_maxは、送水量Ｑが最大送水量Ｑ_maxであるときの水中ポンプ１の消費電流Ｉを表す。Ｉ_maxは、マンホールポンプ場１００における水中ポンプ１の設置態様と、水中ポンプ１の仕様とに基づいて予め求まる値である。

モデル生成部２０は、一例として、水中ポンプ１の工場試験データを代入し、送水量Ｑごとの全揚程Ｈおよび消費電流Iを算出可能な、式１および式２の形で表される近似式を生成する。

図５は、モデル生成部２０が、下水管路網２００内のある１つの水中ポンプ１について、図４に示す近似式を用いて生成したポンプ性能データ３２の具体例を示す図である。ポンプ性能データ３２は、上述のとおり、水中ポンプ１が圧送する送水量Ｑと、送水量Ｑを圧送するために水中ポンプ１が稼動した場合に発生する全揚程Ｈおよび消費電流Ｉとの関係を示す情報である。図５に示すとおり、モデル生成部２０は、ポンプ性能データ３２を、ポンプ性能テーブル１３０として生成してもよいし、ポンプ性能グラフ１３１として生成してもよい。

モデル生成部２０は、１つの水中ポンプ１につき、送水量Ｑと、全揚程Ｈおよび消費電流Ｉとの関係を示すポンプ性能データ３２を生成し、ポンプ性能をモデル化する。

モデル生成部２０は、下水管路網２００の全マンホールポンプ場１００に配備されているすべての水中ポンプ１ごとに、図５に示すポンプ性能データ３２を生成する。

＜時刻別流入量のモデル化＞
モデル生成部２０は、マンホール２が設置されているマンホールポンプ場１００の制御盤８から収集された稼動実績情報を用いて、マンホール２の時刻別流入量データ３３を生成する。一例として、稼動実績情報は、マンホール２への所定時間当たりの流入量の１日分の時系列データである。モデル生成部２０は、例えば、マンホール２に関して、過去１年間分の上述の時系列データを取得し、これらの時系列データを統計的に処理することにより、マンホール２の時刻別流入量データ３３を生成する。

上述の時系列データには、該時系列データが観測された日付に基づいて、季節、月、天気、曜日、および、平日か休日（祝日）かの区分などのメタ情報が付加されていてもよい。そこで、モデル生成部２０は、１つのマンホール２につき、時刻別流入量データ３３を、季節、月、天気、曜日、または、平日か休日（祝日）かの区分ごとに生成してもよい。

例えば、モデル生成部２０は、マンホール２における、天気が雨の日の時刻別流入量データ３３を生成するとき、過去１年間分の時系列データのうち、天気が雨の日の時系列データだけを抽出する。そして、モデル生成部２０は、抽出した雨の日の時系列データに基づいて、マンホール２の雨の日における時刻別流入量データ３３を生成する。あるいは、モデル生成部２０は、時刻別流入量データ３３を、所定季節の流入量の時系列データ、または、所定曜日の流入量の時系列データに基づき生成してもよい。

マンホール２に流入する下水の流入量の傾向は、季節、月、天気、曜日、および、平日か休日（祝日）かの区分などに応じて変わる。上述の構成によれば、特定の季節、月、天気、曜日、または、平日か休日（祝日）かの区分における時刻別流入量データ３３を、模擬の入力データとして用いることができる。そのため、季節、月、天気、曜日、または、平日か休日（祝日）かの区分に応じて、下水管路網２００の態様をより高精度に模擬することができる。

図６は、モデル生成部２０が、マンホールポンプ場１００のマンホール２に流入する下水の時刻別流入量をモデル化した関数の一例を示す図である。

本実施形態では、一例として、モデル生成部２０は、式３に示すとおり、マンホール２への下水の流入量に関するモデルを、時間変動する平均と標準偏差を持つ正規分布で近似することにより得る。式３において、μ（ｔ）は、時刻ｔにおける流入量の平均を示し、σ^２（ｔ）は、時刻ｔにおける流入量の分散を示し、Ｎ（μ、σ^２）は、平均μ、分散σ^２の正規分布を示す。

モデル生成部２０は、時刻ｔにおける流入量の平均μ（ｔ）を、式４に基づいて求める。式４において、平均μ（ｔ）の時間変動は、サイン関数を含んだ式で表され、Ａ_μは、サイン関数の振幅を示し、ω_μは、サイン関数の角周波数を示し、Ｔ_μは、サイン関数の初期位相を示し、Ａ_０μは、定数項を示す。

モデル生成部２０は、時刻ｔにおける流入量の標準偏差σ（ｔ）を、式５に基づいて求める。式５において、標準偏差σ（ｔ）の時間変動は、サイン関数を含んだ式で表され、Ａ_σは、サイン関数の振幅を示し、ω_σは、サイン関数の角周波数を示し、Ｔ_σは、サイン関数の初期位相を示し、Ａ_０σは、定数項を示す。

図７は、図１に示す時刻別流入量データ３３の具体例を示す図である。時刻別流入量データ３３は、モデル生成部２０によって、下水管路網２００内のマンホール２ごとに、図６に示す関数に基づいて生成される。時刻別流入量データ３３は、上述のとおり、１日のうちのどの時間帯にどのくらいの下水がマンホール２に流入するのかを示す情報である。図７に示すとおり、モデル生成部２０は、時刻別流入量データ３３を、時刻別流入テーブル１４０として生成してもよいし、時刻別流入グラフ１４１として生成してもよい。

モデル生成部２０は、下水管路網２００に属するすべてのマンホール２ごとに、稼動実績情報である時系列データに基づいて、時刻別流入量データ３３を、図７に示す時刻別流入テーブル１４０または時刻別流入グラフ１４１のように生成する。

本実施形態では、一例として、所定時間当たりのマンホール２への流水量の時系列データは、上流の水中ポンプ１の圧力に依存せずに、該当するマンホール２に流入する流入水ＩＦＡと、上流の水中ポンプ１から送出されて、該当するマンホール２に流入する流入水ＩＦＢとに分けて生成される。そこで、本実施形態では、モデル生成部２０は、流入水ＩＦＡの時系列データに基づいて、マンホール２ごとの時刻別流入量データ３３を生成してもよい。このように、マンホール２ごとの時刻別流入量のモデル化を流入水ＩＦＡについてのみ行うことにより、下水管路網２００の模擬をより正確に行うことができる。

また、モデル生成部２０は、流入水ＩＦＡと流入水ＩＦＢとに分けて生成された時系列データに基づいて、送水所要時間データ３１を生成することもできる。

このように、過去の実績に基づいてモデル化された時刻別流入量データ３３を用いることにより、模擬実行部２２は、各マンホール２に流入する下水の流入量を正確に模擬することができるので、下水管路網２００の態様をより一層精度よく模擬することができる。

上述のとおり、本実施形態では、一例として、モデル生成部２０は、式４および式５を用いて、流入量の平均および標準偏差の時間変動をサインカーブとして得ることにより、時刻別流入量をモデル化している。別の例では、モデル生成部２０は、マンホールポンプ場１００の制御盤８から収集された流入量の時系列データを統計的に分析して、図８に示すような変動データを生成し、これを、時刻別流入量データ３３として模擬実行部２２に引き渡してもよい。

図８は、時刻別流入量データ３３の他の具体例である変動データを示す図である。変動データの縦軸は、流入量を示し、横軸は、該流入量が発生した時刻を示す。変動データにおいて、流入量は、該当時刻から３０分間にマンホール２に流入した下水の量をマンホール水位ＰＷＬの積算増加量（ｍ）で表されている。

変動データにおける中央の実線の折れ線は、過去１年間分の時系列データにおいて、該当時刻の流入量の平均値を示す。変動データにおける上の破線の折れ線は、過去１年間分の時系列データにおいて、該当時刻の流入量の平均値に標準偏差を加えた値を示し、下の破線の折れ線は、該平均値から該標準偏差を減じた値を示す。

図８に示す変動データにおいても、模擬実行部２２は、１日のうちのどの時間帯にどのくらいの下水がマンホール２に流入するのかを把握することができる。

＜処理フロー＞
図９は、シミュレーション装置１９の処理の流れを示すフローチャートである。図９に示す一連の処理のうち、ステップＳ１０８～Ｓ１１７が、模擬実行部２２が実行する１回の模擬運転処理に該当する。ステップＳ１１１が、１回の模擬運転処理の中で、時刻を変えて繰り返し実行される模擬運転に該当する。

ステップＳ１０１では、情報取得部２１は、模擬実行部２２に模擬させたい下水管路網２００の網構造を示す下水管路網データ３０を取得する。

ステップＳ１０２では、情報取得部２１は、下水管路網データ３０において、ノード間をつなぐリンクごとに、該リンクに対応付けられている送水所要時間データ３１を取得する。

ステップＳ１０３では、情報取得部２１は、下水管路網２００に配備されているすべての水中ポンプ１ごとに、該水中ポンプ１のポンプ性能データ３２を取得する。

ステップＳ１０４では、情報取得部２１は、下水管路網２００に属するすべてのマンホール２ごとに、該マンホール２の時刻別流入量データ３３を取得する。

ステップＳ１０５では、情報取得部２１は、下水管路網２００に属するすべてのマンホール２ごとに、該マンホール２の初期水位を取得する。初期水位とは、模擬実行部２２が模擬を開始するときに最初に想定されている各マンホール２のマンホール水位ＰＷＬを意味する。初期水位は、例えば、ユーザが入力部１２を操作して各マンホール２の初期水位を指定することにより得られる。

ステップＳ１０６では、情報取得部２１は、模擬期間を取得する。模擬期間とは、模擬実行部２２に実行させる模擬運転処理において模擬の対象となる時間帯を意味する。模擬期間は、例えば、ユーザが入力部１２を操作して模擬開始日時と模擬終了日時とを指定することにより得られる。例えば、ユーザが、模擬開始日時を「（当年）４月１日００：０００」、模擬終了日時を「（翌年）３月３１日２４：００」と指定した場合には、模擬実行部２２は、４月１日００：００～３月３１日２４：００の期間を模擬の対象とし、該期間の中で日付および時刻を変えながら模擬運転を繰り返し、模擬運転処理を実行する。

他の例では、情報取得部２１は、ステップＳ１０７に先だって、さらに、設定水位対のレンジおよび段階数を、ユーザの入力部１２に対する操作に伴って取得してもよい。

ステップＳ１０７では、模擬実行部２２は、パターン番号を初期化する。パターン番号とは、１回の模擬運転処理につき一意に付与される識別情報である。模擬運転処理は、下水管路網２００の各水中ポンプ１に設定し得る、設定水位対の組み合わせパターンの総数分繰り返される。したがって、パターン番号Ｎは、一例として、初期値がＮ＝０とすると、０から（パターン総数－１）の整数の値をとる。

具体的には、設定水位対のパターン総数は、｛（選択可能な運転水位の段階数）×（選択可能な停止水位の段階数）｝＾（下水管路網２００内の水中ポンプ１の台数）で求められる。例えば、水中ポンプ１の運転水位が３つの段階の中から選択して設定可能であり、水中ポンプ１の停止水位が３つの段階の中から選択して設定可能であり、下水管路網２００内の水中ポンプ１が５台あるとする。この場合、模擬運転処理を実行すべきパターン総数は、（３×３）＾５＝５９０４９通りとなる。一例として、模擬実行部２２は、パターン番号Ｎを初期化し（Ｎ←０）、パターン番号Ｎが取り得る値を、０～５９０４８の整数と決定する。

記憶部１１には、下水管路網２００内の各水中ポンプ１に対して設定できる運転水位および停止水位の各段階の情報が、水中ポンプ１の仕様情報として記憶されている。模擬実行部２２は、水中ポンプ１の仕様情報と、下水管路網２００の水中ポンプ１の台数とに基づいて、下水管路網２００において採用し得る、設定水位対のすべてのパターンを網羅した設定水位データ３４を生成し、記憶部１１に記憶する。上述の例では、模擬実行部２２は、全５９０４９通りの設定水位対のパターンを含む設定水位データ３４を生成する。

ステップＳ１０８では、模擬実行部２２は、これから開始する模擬運転処理で使用する設定水位対を水中ポンプ１ごとに設定する。本実施形態では、各水中ポンプ１の設定水位対のパターンを示す設定水位パターン情報を設定水位データ３４から取得する。１の模擬運転処理で使用する１つの設定水位対パターン情報は、例えば、下水管路網２００に含まれる５台の水中ポンプ１のそれぞれの、運転水位ＨＷＬと停止水位ＬＷＬとの設定水位対を含む。設定水位パターン情報は、さらに、水中ポンプ１が設置されているマンホールポンプ場１００ごとに設定されている上限水位ＨＨＷＬを含んでいてもよい。

ステップＳ１０９では、模擬実行部２２は、時刻Ｔを初期化する。時刻Ｔの初期値は、Ｓ１０６で取得された模擬開始時刻である。模擬実行部２２は、一例として、時刻Ｔが取り得る値を、模擬開始時刻から模擬終了時刻までの１分刻みの時刻と決定する。

ステップＳ１１０では、模擬実行部２２は、後述のＳ１１１の模擬運転の対象となる注目ポンプを設定する。

ステップＳ１１１では、模擬実行部２２は、Ｓ１１０で設定した注目ポンプにつき模擬運転を実行する。模擬運転とは、注目ポンプの時刻Ｔにおける振る舞いを模擬するとともに、その模擬的な運転の前後における、該注目ポンプが設定されているマンホール２の下水の振る舞いを模擬することである。模擬運転の詳細については、別図を参照して後述する。

ステップＳ１１２では、模擬実行部２２は、下水管路網２００内のすべての水中ポンプ１について、模擬運転を実行したか否かを判断する。模擬実行部２２は、すべての注目ポンプについて模擬運転が完了していない場合は、Ｓ１１２のＮＯからＳ１１０に戻り、次の水中ポンプ１を注目ポンプに設定して、Ｓ１１１の模擬運転を実行する。模擬実行部２２は、時刻Ｔにつき、すべての注目ポンプについて模擬運転が完了した場合、Ｓ１１２のＹＥＳからＳ１１３に進む。

ステップＳ１１３では、算出部２３は、模擬実行部２２によって実行された時刻Ｔにおける水中ポンプ１ごとの模擬運転の結果に基づいて、運転評価値を算出する。例えば、Ｓ１１１では、１回の模擬運転につき、時刻Ｔにおける、ある１つの水中ポンプ１の模擬運転の結果である、時刻別且つポンプ別評価情報が出力される。算出部２３は、時刻Ｔにおける、それぞれの水中ポンプ１の時刻別且つポンプ別評価情報を統計的に処理して、時刻Ｔにおける全ポンプの総合評価結果である運転評価値を算出する。

ステップＳ１１４では、模擬実行部２２は、すべての模擬期間において各水中ポンプ１の模擬運転を完了させたか否かを判断する。すなわち、時刻Ｔが模擬終了時刻（または模擬終了日時）に到達しているか否かを判断する。模擬運転が未実行の時刻が残っている場合、模擬実行部２２は、ステップＳ１１４のＮＯからＳ１１５に進む。模擬期間のすべての時刻について模擬運転が完了している場合、模擬実行部２２は、ステップＳ１１４のＹＥＳからＳ１１６に進む。

ステップＳ１１５では、模擬実行部２２は、時刻を１分進めて、すなわち、ＴにＴ＋１を代入して（時刻Ｔ←Ｔ＋１min）、Ｓ１１０に戻り、水中ポンプ１ごとの模擬運転を繰り返す。

ステップＳ１１６では、算出部２３は、模擬期間に属する時刻ごとの運転評価値を積算して評価積算値を算出する。評価積算値は、１回の模擬運転処理の結果を示す情報である。

ステップＳ１１７では、算出部２３は、算出した評価積算値を、上述の模擬運転処理につき一意に付与されたパターン番号と関連付けて、記憶部１１に保存する。本実施形態では、評価積算値は、１回の模擬運転処理につき生成される模擬結果データ３５に追加される。

ステップＳ１１８では、模擬実行部２２は、すべての設定水位対のパターンについて模擬運転処理を完了させたか否かを判断する。すなわち、模擬実行部２２は、パターン番号が、Ｓ１０７で決定した最終の値（例えば、「５９０４８」）に到達したか否かを判断する。すべてのパターンについて模擬運転処理が完了していない場合には、模擬実行部２２は、Ｓ１１８のＮＯからＳ１１９に進む。すべてのパターンについて模擬運転処理が完了している場合、模擬実行部２２は、ステップＳ１１８のＹＥＳに進み、一連の処理を終了する。

ステップＳ１１９では、模擬実行部２２は、パターン番号を１つインクリメントし、Ｓ１０８に戻り、別の設定水位対のパターンにて、模擬運転処理を繰り返す。

なお、Ｓ１１８のＹＥＳの後、図示していないが、選択部２４が最適候補となる設定水位対のパターンを選択するステップ、および、出力制御部２５が模擬結果データ３５を出力部１３に出力するステップなどが実行されてもよい。

＜模擬運転のフロー＞
図１０は、模擬実行部２２が実行する模擬運転の処理の流れを示すフローチャートである。図１０に示す一連の処理は、ある時刻Ｔにつき、１つの注目ポンプについて実行される、Ｓ１１１の模擬運転１回分に対応する。

ステップＳ２０１では、模擬実行部２２は、注目ポンプが設置されているマンホール２（以下、注目マンホール２）へ流入する下水の、時刻Ｔにおける現流入量を、該マンホール２の時刻別流入量データ３３に基づいて算出する。一例として、模擬実行部２２は、図７に示す時刻別流入テーブル１４０または時刻別流入グラフ１４１に示す平均値と標準偏差を持つ正規分布に従う乱数によって、現流入量を算出する。

ステップＳ２０２では、模擬実行部２２は、注目マンホール２の上流に設置されているマンホール２がある場合には、その上流のマンホール２内の水中ポンプ１から送出される下水の量（以下、送水量）を、上述の現流入量に加算する。例えば、注目マンホール２が、図２に示す第４マンホールポンプ場のマンホール２であるとする。この場合、模擬実行部２２は、送水所要時間データ３１に基づいて、上流の第２マンホールポンプ場の水中ポンプ１から時刻Ｔ－３（分）において圧送された送水量を、時刻Ｔにおける注目マンホール２への現流入量に加算する。さらに、模擬実行部２２は、上流の第１マンホールポンプ場の水中ポンプ１から時刻Ｔ－２（分）において圧送された送水量を、時刻Ｔにおける注目マンホール２への現流入量に加算する。なお、注目マンホール２より上流にマンホールポンプ場１００がない場合には、このステップは省略される。

ステップＳ２０３では、模擬実行部２２は、時刻Ｔの１つ前の時刻Ｔ－１における注目マンホール２のマンホール水位ＰＷＬと、Ｓ２０１～Ｓ２０２で算出した現流入量とに基づいて、時刻Ｔにおける注目マンホール２のマンホール水位ＰＷＬを算出する。なお、時刻ＴがＳ１０９で定めた初期値である場合には、模擬実行部２２は、時刻Ｔにおける注目マンホール２のマンホール水位ＰＷＬを、Ｓ１０５で取得された初期水位とする。

ステップＳ２０４では、模擬実行部２２は、時刻Ｔ－１における注目ポンプの状態が、「停止」であるか「運転」であるかを判定する。なお、時刻Ｔが上述の初期値である場合には、模擬実行部２２は、ここでは、時刻Ｔ－１における注目ポンプの状態を「停止」と判定してもよい。模擬実行部２２は、時刻Ｔ－１における注目ポンプの状態を「停止」と判定した場合、Ｓ２０４の「１」からＳ２０５に進む。模擬実行部２２は、時刻Ｔ－１における注目ポンプの状態を「運転」と判定した場合、Ｓ２０４の「２」からＳ２１４に進む。

ステップＳ２０５では、模擬実行部２２は、Ｓ２０３で算出したマンホール水位ＰＷＬが、運転水位ＨＷＬを上回っているか否かを判定する。ここで比較に用いられる運転水位ＨＷＬは、Ｓ１０８で取得された設定水位対パターン情報のうち、注目ポンプに対応付けられている運転水位ＨＷＬである。マンホール水位ＰＷＬが、運転水位ＨＷＬを上回る場合、模擬実行部２２は、Ｓ２０５のＹＥＳからＳ２０６に進む。マンホール水位ＰＷＬが、運転水位ＨＷＬ以下である場合、模擬実行部２２は、Ｓ２０５のＮＯからＳ２１２に進む。

ステップＳ２０６では、模擬実行部２２は、時刻Ｔにおける注目ポンプの状態を模擬的に「運転」と決定する。ここで、模擬実行部２２は、Ｓ２０４の「１」を経由してＳ２０６に到達したとする。この場合、模擬実行部２２は、マンホール水位ＰＷＬが運転水位ＨＷＬを超えた注目マンホール２について、時刻Ｔ－１において「停止」の状態であった注目ポンプを、時刻Ｔでは模擬的に起動させて「運転」の状態に移行させたことになる。この場合、模擬実行部２２は、注目ポンプの状態を、「停止」から「運転」へと切り替えた「起動」の回数をカウントしてもよい。具体的には、模擬実行部２２は、時刻Ｔに関連付けて起動回数「１回」を記録してもよい。

ステップＳ２０７では、模擬実行部２２は、注目ポンプのポンプ性能データ３２に基づいて、時刻Ｔにおいて注目ポンプが圧送する送水量ＱＴと、時刻Ｔにおいて注目ポンプが消費する消費電流ＩＴとを算出する。模擬実行部２２は、ポンプ性能データ３２を参照し、時刻Ｔにおける全揚程Ｈに基づいて、送水量ＱＴと、消費電流ＩＴとを算出する。全揚程Ｈは、（１）注目マンホール２の構造と、（２）注目ポンプの仕様および設置態様と、（３）注目ポンプの吐出先となる下流の貯水槽における水位とに加えて、（４）注目マンホール２の時刻Ｔにおけるマンホール水位ＰＷＬを加味して、動的に求められる。なお、下流の貯水槽が、注目マンホール２よりも高い高度に位置している場合、（３）の下流の貯水槽における水位は、該貯水槽の底面の高度で一定であり、下流の貯水槽の設置態様として事前に模擬実行部２２が把握していてもよい。

ステップＳ２０８では、模擬実行部２２は、Ｓ２０３で算出したマンホール水位ＰＷＬから、上述の送水量ＱＴを減じて、時刻Ｔにおける注目マンホール２のマンホール水位ＰＷＬを更新する。

ステップＳ２０９では、模擬実行部２２は、更新後のマンホール水位ＰＷＬが上限水位を上回っているか否かを判定する。ここで比較に用いられる上限水位ＨＨＷＬは、Ｓ１０８で取得された設定水位対パターン情報のうち、注目ポンプに対応付けられている上限水位ＨＨＷＬである。マンホール水位ＰＷＬが、上限水位ＨＨＷＬを上回る場合、模擬実行部２２は、Ｓ２０９のＹＥＳからＳ２１０に進む。マンホール水位ＰＷＬが、上限水位ＨＨＷＬ以下である場合、模擬実行部２２は、Ｓ２１０を省略して、Ｓ２０９のＮＯからＳ２１１に進む。

ステップＳ２１０では、模擬実行部２２は、更新後のマンホール水位ＰＷＬから上限水位ＨＨＷＬを減じて、時刻Ｔにおける超過水位を算出する。

ステップＳ２１１では、模擬実行部２２は、時刻Ｔにおける注目ポンプの模擬運転の結果を出力する。一例として、模擬実行部２２は、時刻別且つポンプ別評価情報を出力する。時刻別且つポンプ別評価情報のデータ構造は後に詳述する。時刻別且つポンプ別評価情報は、Ｓ２０６またはＳ２１２で決定した注目ポンプの状態、Ｓ２０７またはＳ２１３で決定した送水量ＱＴおよび消費電流ＩＴ、Ｓ２０３またはＳ２０８で決定したマンホール水位ＰＷＬ、Ｓ２１０で決定した超過水位、などを含む。

ステップＳ２１２では、模擬実行部２２は、時刻Ｔにおける注目ポンプの状態を模擬的に「停止」と決定する。ここで、模擬実行部２２は、Ｓ２０４の「１」を経由してＳ２１２に到達したとする。この場合には、模擬実行部２２は、マンホール水位ＰＷＬが運転水位ＨＷＬを下回っている注目マンホール２について、時刻Ｔ－１において「停止」の状態である注目ポンプの状態を、時刻Ｔにおいても維持することになる。

ステップＳ２１３では、模擬実行部２２は、時刻Ｔにおいて注目ポンプが圧送する送水量ＱＴと、時刻Ｔにおいて注目ポンプが消費する消費電流ＩＴとを０と決定する。

Ｓ２０４で時刻Ｔ－１における注目ポンプの状態が「２：運転」と判定された場合、ステップＳ２１４では、模擬実行部２２は、Ｓ２０３で算出したマンホール水位ＰＷＬが、停止水位ＬＷＬを下回っているか否かを判定する。ここで比較に用いられる運転水位ＨＷＬは、Ｓ１０８で取得された設定水位対パターン情報のうち、注目ポンプに対応付けられている停止水位ＬＷＬである。マンホール水位ＰＷＬが、停止水位ＬＷＬを下回る場合、模擬実行部２２は、Ｓ２１４のＹＥＳからＳ２１２に進む。マンホール水位ＰＷＬが、停止水位ＬＷＬ以上である場合、模擬実行部２２は、Ｓ２１４のＮＯからＳ２０６に進む。

ステップＳ２１２において、模擬実行部２２は、Ｓ２０４の「２」を経由してＳ２１２に到達することが想定される。この場合には、マンホール２は、マンホール水位ＰＷＬが停止水位ＬＷＬを下回っているマンホール２について、時刻Ｔ－１において「運転」の状態であった注目ポンプを、時刻Ｔでは模擬的に停止させて「停止」の状態に移行させることになる。

ステップＳ２０６において、模擬実行部２２は、Ｓ２０４の「２」を経由してＳ２０６に到達することが想定される。この場合には、模擬実行部２２は、マンホール水位ＰＷＬが停止水位ＬＷＬ以上である注目マンホール２について、時刻Ｔ－１において「運転」の状態である注目ポンプの状態を、時刻Ｔにおいても維持することになる。

＜模擬結果データ＞
図１１は、模擬結果データ３５のデータ構造の一例を示す図である。模擬結果データ３５は、１回の模擬運転処理に一意に付与されるパターン番号に関連付けて、１回の模擬運転処理につき１つ生成される。

一例として、模擬結果データ３５は、該当する模擬運転処理で使用された設定水位パターン情報６１と、模擬運転結果テーブル６２と、運転評価値６３と、ポンプ別劣化評価値６４と、評価積算値６５とを含む。

設定水位パターン情報６１は、該当する模擬運転処理のＳ１０８で設定水位データ３４から取得されたものである。設定水位パターン情報６１は、下水管路網２００に含まれる５台の水中ポンプ１のそれぞれの、運転水位ＨＷＬと停止水位ＬＷＬとの設定水位対を含む。

模擬運転結果テーブル６２は、該当する模擬運転処理の中で、時刻ごとおよび水中ポンプ１ごとに複数回実行された模擬運転の結果の一覧を示す。模擬運転結果テーブル６２は、１回の模擬運転につき１つ生成される時刻別且つポンプ別評価情報６６の集合で構成される。各時刻別且つポンプ別評価情報６６は、該当する模擬運転において模擬対象であった時刻Ｔと注目ポンプのポンプ名とに対応付けて格納される。時刻別且つポンプ別評価情報６６は、上述したとおり、一例として、時刻Ｔにおける注目ポンプの状態（停止か運転か）と、送水量ＱＴ（ｍ）と、消費電流ＩＴ（Ａ）と、注目マンホール２のマンホール水位ＰＷＬと、超過水位（ｍ）とを含む。

運転評価値６３は、模擬期間中のある時刻におけるすべての水中ポンプ１の総合的な評価値を示す。算出部２３は、同じ時刻についての、水中ポンプ１ごとの時刻別且つポンプ別評価情報６６を統計的に処理し、該時刻における下水管路網２００の総合的な評価値として運転評価値６３を算出する。

運転評価値６３は、一例として、下水管路網２００内の全水中ポンプ１が、ある時刻において消費した消費電流の合計（エネルギーの消費量の総和）である。算出部２３は、例えば、時刻Ｔ１における、各水中ポンプ１の消費電流を合算し、時刻Ｔ１における５台すべての水中ポンプ１によって消費された消費電流の合計（Ａ）を、時刻Ｔ１の運転評価値６３として出力する。

あるいは、運転評価値６３は、下水管路網２００内のマンホール２において発生した異常高水位時における超過水位の合計である。算出部２３は、例えば、時刻Ｔ１において、注目マンホール２ごとに算出された超過水位を合算し、時刻Ｔにおける５つのすべてのマンホール２で発生した総超過水位（溢水危険度の総和）を、時刻Ｔ１の運転評価値６３として出力する。

さらに、算出部２３は、運転評価値として、水中ポンプ１の各々の運転回数の総和を算出してもよい。このような構成によれば、下水管路網２００内の全ての水中ポンプ１の運転回数の総和が運転評価値として算出される。よって、各パターンの模擬運転処理について、運転回数の総和である運転評価値が積算された評価積算値が得られる。したがって、例えば、評価積算値が最小となる模擬運転処理が特定されれば、それはつまり、下水管路網２００内の全ての水中ポンプ１の運転回数が最小となる（つまり、ポンプが劣化しにくい）模擬運転処理が特定されることとなる。

本実施形態では、一例として、算出部２３は、水中ポンプ１の運転回数を示すポンプ別劣化評価値６４（運転回数の総和）を運転評価値として算出する。具体的には、算出部２３は、水中ポンプ１が「停止」から「運転」へと状態が切り替えられた回数、すなわち、起動回数をカウントしてもよいし、水中ポンプ１が模擬期間において「運転」の状態にあった時間の長さをカウントしてもよい。

ポンプ別劣化評価値６４は、一例として、模擬期間における水中ポンプ１ごとの起動回数と運転時間とを含む。起動回数は、水中ポンプ１が「停止」から「運転」へと状態が切り替えられた回数を指し、運転時間は、「運転」の状態にあった時間の長さを指す。

ポンプの起動時間間隔が短い、つまり、頻繁に「起動」が起こる場合には、頻繁な起動による消費電力量の上昇と、ポンプの電動機の発熱をもたらし、電動機、つまりポンプの寿命を損なう虞がある。そこで、起動回数をカウントすることにより、模擬運転処理における、ポンプの劣化速度を評価することができる。また、ポンプの運転時間が長いほど、ポンプの各部材の消耗が激しくなるため、ポンプの寿命を損なう虞がある、そこで、運転時間をカウントすることにより、模擬運転処理における、ポンプの劣化速度を評価することができる。

評価積算値６５は、１回の模擬運転処理を評価する値を示す。評価積算値６５は、時刻ごとに算出された運転評価値６３、または、水中ポンプ１ごとに算出されたポンプ別劣化評価値６４を統計的に処理することによって得られる。一例として、評価積算値６５は、総消費電流、溢水危険度、または、劣化評価積算値であってもよい。

具体的には、算出部２３は、時刻ごとに算出した運転評価値６３としての消費電流を合計して、該当する模擬運転処理における総消費電流を評価積算値６５として算出する。あるいは、算出部２３は、運転評価値６３として時刻ごとに算出された総超過水位を合計して、該当する模擬運転処理における溢水危険度を評価積算値６５として算出する。あるいは、算出部２３は、運転評価値として、ポンプごとに算出されたポンプ別劣化評価値６４を合計して、該当する模擬運転処理における劣化評価積算値を評価積算値６５として算出する。劣化評価積算値は、水中ポンプ１ごとの起動回数を合計した、総起動回数（図示の例では「１０回」）であってもよいし、水中ポンプ１ごとの運転時間を合計した、総運転時間（図示の例では「４１分」）であってもよい。

算出部２３は、評価積算値６５とは別に、運転評価値６３またはポンプ別劣化評価値６４の平均値を、１回の模擬運転処理を評価する値として出力してもよい。

なお、上述のとおり、模擬実行部２２は、下水処理場１０１に直接接続されている、下水管路網２００の最下流のマンホール２について、模擬運転ごとに、最下流のマンホール２（最後段の貯水設備）の送水量を算出している。

そこで、算出部２３は、評価積算値６５として、下水管路網２００のゴールのノードである下水処理場１０１に対して、送水される流入水ＩＦＢの送水量の安定度を算出してもよい。

この構成によれば、模擬運転毎に、下水処理場への下水の流入量を算出するので、該流入量の経時変化を生成することができる。これにより、各模擬運転処理における、下水処理場への下水の流入量の経時変化に関する評価を行うことができる。

例えば、下水処理場１０１への送水量の安定度は、下水処理場１０１へ直接下水を送水する、上述の最下流のマンホール２に設置されている水中ポンプ１の時刻ごとの送水量Ｑに基づいて算出される。図２の例では、算出部２３は、第５マンホールポンプ場１００（最後段の貯水設備）に設置されている第５ポンプの時刻ごとの送水量Ｑに基づいて、安定度を算出する。

第５ポンプの送水量Ｑの変動が少なく、下水処理場１０１へ、常に一定の水量にて下水が送られていることが理想である。選択部２４は、第５ポンプの送水量Ｑの変動が少なく安定度が高い模擬結果データ３５を、良好な結果として選択することができる。

＜出力例＞
図１２は、ユーザに模擬結果データ３５を提示するための出力画面の一例を示す図である。出力制御部２５は、１回の模擬運転処理につき、図１２に示す４つのグラフを、模擬結果データ３５として出力部１３に出力してもよい。

第１のグラフ７１は、模擬期間の時間の経過に伴って変動する、下水管路網２００内の各マンホール２のマンホール水位ＰＷＬの変動を示すグラフである。横軸は、経過時間（分）を示し、縦軸は、マンホール水位（ｍ）を示す。図２に示す例では、模擬期間が１４４分間である場合の各マンホール２のマンホール水位ＰＷＬが表されている。

図２に示す例では、下水管路網２００内に、マンホール２は５つある。そこで、出力制御部２５は、５つのマンホール２の水位を、ユーザが区別して知覚できるように、各マンホール２の水位を対応する線の色または線種を異ならせて表示することが好ましい。出力制御部２５は、ゴールの下水処理場１０１の貯水槽における水位の変動を、該第１のグラフに付加してもよい。

第２のグラフ７２は、模擬期間の時間の経過に伴って変動する、下水管路網２００内の各水中ポンプ１から圧送される下水の量、すなわち、送水量の変動を示すグラフである。横軸は、経過時間（分）を示し、縦軸は、各水中ポンプ１の送水量を示す。

第３のグラフ７３は、模擬期間の時間の経過に伴って変動する、下水管路網２００内の各水中ポンプ１によって消費されるエネルギー量、一例として、消費電流の変動を示すグラフである。横軸は、経過時間（分）を示し、縦軸は、各水中ポンプ１の消費電流を示す。

第４のグラフ７４は、下水管路網２００内の各マンホール２における、異常高水位の発生有無とそのときの超過水位を示すグラフである。横軸は、経過時間（分）を示し、縦軸は、マンホール水位ＰＷＬが上限水位ＨＨＷＬを超過した場合における超過水位を示す。本実施形態では、模擬実行部２２は、マンホール水位ＰＷＬが上限水位ＨＨＷＬを超えない場合は、超過水位を０ｍと判定する。つまり、図示の例は、すべてのマンホール２および下水処理場１０１の貯水槽において、模擬期間において一度もマンホール水位ＰＷＬが上限水位ＨＨＷＬを超えなかったことを示している。模擬期間のある時刻において異常高水位がいずれかのマンホール２で発生した場合は、該マンホール２に対応する色の線が、該時刻において０より上に描画される。

図１３は、ユーザに模擬結果データ３５を提示するための出力画面の他の例を示す図である。

選択部２４は、模擬実行部２２が出力した、すべての模擬運転処理の模擬結果データ３５（例えば、上述の例では、５９０４９通り分の模擬結果データ３５）を分析し、所定の条件を満足する模擬結果データ３５に対してラベルを付与してもよい。

例えば、選択部２４は、５９０４９個の模擬結果データ３５から成る群のうち、総消費電流の評価積算値６５が最も小さい模擬結果データ３５に対して、「消費エネルギー最小」のラベルを付与してもよい。あるいは、選択部２４は、上述の群のうち、溢水危険度の評価積算値６５が最も小さい模擬結果データ３５に対して、「溢水危険度最小」のラベルを付与してもよい。あるいは、選択部２４は、上述の群のうち、（ポンプの）総起動回数の評価積算値６５が最も小さい模擬結果データ３５に対して、「ポンプ劣化最小」のラベルを付与してもよい。あるいは、選択部２４は、上述の群のうち、総消費電流と溢水危険度とがバランスよく小さい値をとる良好な結果を示す模擬結果データ３５に対して「最適候補」のラベルを付与してもよい。

さらに、選択部２４は、模擬運転処理の結果が良好でなかった模擬結果データ３５に対しても、ネガティブな評価のラベルを付与してもよい。

出力制御部２５は、図１３に示すとおり、模擬結果データ３５、特に、評価積算値６５を、選択部２４によって付与されたラベルとともに、出力部１３に出力する。このとき、出力制御部２５は、算出部２３が評価積算値６５を算出したときの模擬運転処理に用いられた、ポンプごとの設定水位対を含む設定水位パターン情報を併せて出力することが好ましい。この構成によれば、評価積算値を算出したときの模擬運転処理に用いられたポンプごとの設定水位対が出力部１３に出力される。そのため、例えば、ユーザは、評価積算値が良好なときの運転水位および停止水位の対を水中ポンプ１ごとに把握することができる。

図１４は、ユーザに模擬結果データ３５を提示するための出力画面の他の例を示す図である。図１４に示すグラフにおいて、横軸は、消費エネルギー、具体的には、総消費電流を示し、縦軸は、溢水危険度を示す。

出力制御部２５は、模擬結果データ３５に含まれている、総消費電流の評価積算値６５と、溢水危険度の評価積算値６５とに基づいて、模擬運転処理１回分に相当する点を、図１４に示すグラフにプロットする。例えば、上述の例では、模擬結果データ３５は、５９０４９通り分存在する。そこで、出力制御部２５は、プロットを５９０４９通り分繰り返し、上述のグラフを完成させる。

出力制御部２５は、選択部２４によって最適候補として選択された模擬運転処理に相当する点が、他の点よりも目立って強調表示されるように、該他の点とは異なる表示態様にて、最適候補の点を表示させてもよい。

〔変形例〕
模擬実行部２２は、下水管路網２００内に設置されているすべての水中ポンプ１が稼動していると仮定して、模擬運転処理において、すべての水中ポンプ１につき模擬運転を実行してもよい。あるいは、模擬実行部２２は、下水管路網２００内の一部の水中ポンプ１が故障していると仮定して、模擬運転処理において、一部の水中ポンプ１につき模擬運転を実行してもよい。

〔ソフトウェアによる実現例〕
シミュレーション装置１９の制御ブロック（特に、情報取得部２１、模擬実行部２２、算出部２３、選択部２４、および、出力制御部２５）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、シミュレーション装置１９は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

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。

１ 水中ポンプ（ポンプ）
２ マンホール（貯水槽）
３ 流入管
４ フタ
５ 水位計
６ 流出管
７ 揚水管
８ 制御盤
９ ポンプ制御部
１０ 制御部
１１ 記憶部
１２ 入力部
１３ 出力部
１９ シミュレーション装置
２０ モデル生成部
２１ 情報取得部
２２ 模擬実行部（実行部）
２３ 算出部
２４ 選択部
２５ 出力制御部
３０ 下水管路網データ（下水管路網の網構造に関するデータ）
３１ 送水所要時間データ（下水が通過する所要時間を示すデータ）
３２ ポンプ性能データ（送水性能に関するデータ）
３３ 時刻別流入量データ（流入する下水の時刻別流入量に関するデータ）
３４ 設定水位データ
３５ 模擬結果データ
１００ マンホールポンプ場（貯水設備）
１０１ 下水処理場
２００ 下水管路網

Claims (11)

1. 貯水槽と前記貯水槽内の下水を排水するポンプとを備える複数の貯水設備が下水管路で接続されて成る下水管路網の態様を模擬するシミュレーション装置であって、
   前記貯水設備毎の、流入する下水の時刻別流入量に関するデータと、
   前記下水管路網の網構造に関するデータと、
   前記下水管路毎の、下水が通過する所要時間を示すデータと、
   前記貯水設備毎の送水性能に関するデータと、
   前記貯水設備毎の、前記ポンプが運転を開始する水位である運転水位および前記ポンプが運転を停止する水位である停止水位の組から成る水位データと、
   を入力データとして、前記下水管路網内の前記ポンプについての模擬運転を複数回実行する模擬運転処理について、前記水位データを異ならせて複数回実行する実行部を備え、
   前記水位データを用いて前記模擬運転が実行される毎に前記下水管路網の運転評価値を算出する算出部をさらに備え、
   前記算出部は、
   前記実行部によって、同一の前記水位データを用いて運転時刻を異ならせて複数回実行された前記模擬運転毎に、前記運転評価値を算出し、
   前記模擬運転毎の複数の運転評価値を積算して、前記模擬運転処理についての評価積算値を算出するシミュレーション装置。
2. 前記算出部が前記評価積算値を算出したときの前記模擬運転処理に用いられた前記水位データを出力する出力制御部をさらに備える、請求項１に記載のシミュレーション装置。
3. 前記送水性能に関するデータは、前記ポンプの運転に要するエネルギーの消費量を含み、
   前記算出部は、前記運転評価値として、前記ポンプの各々の運転に要するエネルギーの消費量の総和を算出する、請求項１または２に記載のシミュレーション装置。
4. 貯水槽と前記貯水槽内の下水を排水するポンプとを備える複数の貯水設備が下水管路で接続されて成る下水管路網の態様を模擬するシミュレーション装置であって、
   前記貯水設備毎の、流入する下水の時刻別流入量に関するデータと、
   前記下水管路網の網構造に関するデータと、
   前記下水管路毎の、下水が通過する所要時間を示すデータと、
   前記貯水設備毎の送水性能に関するデータと、
   前記貯水設備毎の、前記ポンプが運転を開始する水位である運転水位および前記ポンプが運転を停止する水位である停止水位の組から成る水位データと、
   を入力データとして、前記下水管路網内の前記ポンプについての模擬運転を複数回実行する模擬運転処理について、前記水位データを異ならせて複数回実行する実行部を備え、
   前記水位データを用いて前記模擬運転が実行される毎に前記下水管路網の運転評価値を算出する算出部をさらに備え、
   前記入力データは、前記貯水設備毎の、前記運転水位より高い所定の上限水位を含み、
   前記算出部は、前記運転評価値として、前記貯水設備の水位が前記上限水位を超えた期間と、当該水位の前記上限水位を基準とした高さとに基づいて前記貯水設備毎に算出される溢水危険度の総和を算出する、シミュレーション装置。
5. 貯水槽と前記貯水槽内の下水を排水するポンプとを備える複数の貯水設備が下水管路で接続されて成る下水管路網の態様を模擬するシミュレーション装置であって、
   前記貯水設備毎の、流入する下水の時刻別流入量に関するデータと、
   前記下水管路網の網構造に関するデータと、
   前記下水管路毎の、下水が通過する所要時間を示すデータと、
   前記貯水設備毎の送水性能に関するデータと、
   前記貯水設備毎の、前記ポンプが運転を開始する水位である運転水位および前記ポンプが運転を停止する水位である停止水位の組から成る水位データと、
   を入力データとして、前記下水管路網内の前記ポンプについての模擬運転を複数回実行する模擬運転処理について、前記水位データを異ならせて複数回実行する実行部を備え、
   前記水位データを用いて前記模擬運転が実行される毎に前記下水管路網の運転評価値を算出する算出部をさらに備え、
   前記算出部は、前記運転評価値として、前記ポンプの各々の運転回数の総和を算出する、シミュレーション装置。
6. 前記送水性能に関するデータは、前記ポンプによる下水の送水量に関するデータを含み、
   前記実行部は、前記模擬運転において、
   前記運転時刻における各貯水設備への下水の流入量を、前記時刻別流入量に関するデータ、前記網構造に関するデータ、および前記所要時間を示すデータに基づいて算出し、
   前記模擬運転の開始直前の各貯水設備の水位の各々に、当該貯水設備への前記算出された流入量を加算し、
   前記加算後の前記水位が前記運転水位を超えた前記貯水設備の各々について、水位が前記停止水位を下回らないうちは、前記運転時刻における当該貯水設備の前記ポンプを模擬的に運転状態とする、請求項１または２に記載のシミュレーション装置。
7. 前記下水管路網の最後段の前記貯水設備は、下水管路を介して下水処理場に接続されており、
   前記実行部は、前記模擬運転毎に、前記最後段の前記貯水設備の送水量を算出する、請求項１から６のいずれか１項に記載のシミュレーション装置。
8. 前記時刻別流入量に関するデータは、季節、月、天気、曜日、または、平日か休日かの区分ごとに生成される、請求項１から７のいずれか１項に記載のシミュレーション装置。
9. 貯水槽と前記貯水槽内の下水を排水するポンプとを備える複数の貯水設備が下水管路で接続されて成る下水管路網の態様を模擬するシミュレーション装置が実行するシミュレーション方法であって、
   前記貯水設備毎の、流入する下水の時刻別流入量に関するデータと、
   前記下水管路網の網構造に関するデータと、
   前記下水管路毎の、下水が通過する所要時間を示すデータと、
   前記貯水設備毎の送水性能に関するデータと、
   前記貯水設備毎の、前記ポンプが運転を開始する水位である運転水位および前記ポンプが運転を停止する水位である停止水位の組から成る水位データと、
   を入力データとして、前記下水管路網内の前記ポンプについての模擬運転を複数回実行する模擬運転処理を実行する実行ステップを含み、
   前記実行ステップでは、前記模擬運転処理を、前記水位データを異ならせて複数回実行し、
   前記水位データを用いて前記模擬運転が実行される毎に前記下水管路網の運転評価値を算出する算出ステップをさらに含み、
   前記算出ステップでは、
   前記実行ステップにおいて、同一の前記水位データを用いて運転時刻を異ならせて複数回実行された前記模擬運転毎に、前記運転評価値を算出し、
   前記模擬運転毎の複数の運転評価値を積算して、前記模擬運転処理についての評価積算値を算出するシミュレーション方法。
10. 貯水槽と前記貯水槽内の下水を排水するポンプとを備える複数の貯水設備が下水管路で接続されて成る下水管路網の態様を模擬するシミュレーション装置が実行するシミュレーション方法であって、
    前記貯水設備毎の、流入する下水の時刻別流入量に関するデータと、
    前記下水管路網の網構造に関するデータと、
    前記下水管路毎の、下水が通過する所要時間を示すデータと、
    前記貯水設備毎の送水性能に関するデータと、
    前記貯水設備毎の、前記ポンプが運転を開始する水位である運転水位および前記ポンプが運転を停止する水位である停止水位の組から成る水位データと、
    を入力データとして、前記下水管路網内の前記ポンプについての模擬運転を複数回実行する模擬運転処理を実行する実行ステップを含み、
    前記実行ステップでは、前記模擬運転処理を、前記水位データを異ならせて複数回実行し、
    前記水位データを用いて前記模擬運転が実行される毎に前記下水管路網の運転評価値を算出する算出ステップをさらに含み、
    前記入力データは、前記貯水設備毎の、前記運転水位より高い所定の上限水位を含み、
    前記算出ステップでは、前記運転評価値として、前記貯水設備の水位が前記上限水位を超えた期間と、当該水位の前記上限水位を基準とした高さとに基づいて前記貯水設備毎に算出される溢水危険度の総和を算出するシミュレーション方法。
11. 貯水槽と前記貯水槽内の下水を排水するポンプとを備える複数の貯水設備が下水管路で接続されて成る下水管路網の態様を模擬するシミュレーション装置が実行するシミュレーション方法であって、
    前記貯水設備毎の、流入する下水の時刻別流入量に関するデータと、
    前記下水管路網の網構造に関するデータと、
    前記下水管路毎の、下水が通過する所要時間を示すデータと、
    前記貯水設備毎の送水性能に関するデータと、
    前記貯水設備毎の、前記ポンプが運転を開始する水位である運転水位および前記ポンプが運転を停止する水位である停止水位の組から成る水位データと、
    を入力データとして、前記下水管路網内の前記ポンプについての模擬運転を複数回実行する模擬運転処理を実行する実行ステップを含み、
    前記実行ステップでは、前記模擬運転処理を、前記水位データを異ならせて複数回実行し、
    前記水位データを用いて前記模擬運転が実行される毎に前記下水管路網の運転評価値を算出する算出ステップをさらに含み、
    前記算出ステップでは、前記運転評価値として、前記ポンプの各々の運転回数の総和を算出するシミュレーション方法。

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