WO2023112166A1 - 井戸監視システム及び監視プログラム - Google Patents

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WO2023112166A1
WO2023112166A1 PCT/JP2021/046115 JP2021046115W WO2023112166A1 WO 2023112166 A1 WO2023112166 A1 WO 2023112166A1 JP 2021046115 W JP2021046115 W JP 2021046115W WO 2023112166 A1 WO2023112166 A1 WO 2023112166A1
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WO
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water level
well
pumping
wells
server
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PCT/JP2021/046115
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English (en)
French (fr)
Inventor
輝一 千田
君維 陳
寛二 中野
洋佑 前田
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JTEKT Corp
Original Assignee
JTEKT Corp
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D1/00—Investigation of foundation soil in situ
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
    • G01P13/02—Indicating direction only, e.g. by weather vane

Definitions

  • the present disclosure relates to well monitoring systems and monitoring programs.
  • the purification method described in Patent Document 1 has been proposed as a method for purifying underground soil contaminated with harmful substances.
  • the purification method described in Patent Document 1 includes a transfer step of agitating and kneading the underground region to transfer cyanide compounds contained in the soil of the underground region to groundwater.
  • the purification method includes a pumping step of pumping groundwater from the subterranean region after the migration step.
  • the purification method includes a cyanide decomposition step of adding cyanide-decomposing microorganisms to groundwater pumped in the pumping step and culturing them in a tank.
  • groundwater pumping it is possible to control the direction of groundwater flow in the underground area where pumping takes place. In this case, the pumped groundwater needs to be properly treated.
  • processing pumped groundwater there is a limit to the processing amount or processing speed. This is due to the limited capacity of the equipment used to treat pumped groundwater.
  • a well monitoring system monitors a plurality of wells that are three or more.
  • the well monitoring system includes a server configured to store or obtain location information about each point where the plurality of wells are installed, and to obtain water level information about the water level of each of the plurality of wells. I'm in.
  • the server obtains the water level information about the water level of the wells from the equipment of each of the plurality of wells, and based on the position information and the water level information about the plurality of wells, flow direction analysis processing for analyzing a flow direction state that indicates the direction in which groundwater flows in an underground area.
  • a monitoring program is a control program executed by a computer included in the server of the well monitoring system described above.
  • the monitoring program is configured to cause the computer to execute the flow direction analysis process.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a well monitoring system
  • FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing the relationship between a plurality of wells and aquifers on a map
  • It is a schematic diagram which shows the structure of pumping equipment.
  • It is a schematic diagram which shows the structure of observation equipment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the relationship between the relative positional relationship of a plurality of wells and the flow direction of groundwater
  • 4 is a flowchart for explaining flow direction calculation processing executed by the server of the well monitoring system
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the contents of flow direction calculation processing in FIG. 5
  • 4 is a flowchart for explaining drive control processing executed by the server of the well monitoring system;
  • the well monitoring system 1 includes a plurality of wells 2, a plurality of facilities 3, and a server 4. Each facility 3 is connected to a server 4 via a network 5 such as the Internet.
  • a network 5 such as the Internet.
  • the wells 2 include a pumping well 2A and two observation wells 2B and 2C.
  • Pumping well 2A is a well for pumping groundwater from an underground area.
  • the two observation wells 2B and 2C are wells for observing the groundwater level in the underground area.
  • wells 2A, 2B, and 2C are installed on the same aquifer 11 in the underground area indicated by broken lines in the figure.
  • Wells 2A, 2B, and 2C are installed at predetermined installation intervals.
  • the distribution range of the aquifer 11 is estimated, for example, by typical techniques such as surface geological reconnaissance, geological surveys such as boring surveys, electrical surveys, water quality surveys including ion analysis, or a combination thereof. This also applies to the installation intervals of the wells 2A, 2B and 2C.
  • the observation wells 2B and 2C observe the state of the groundwater level as the state of the aquifer 11 .
  • the state of the groundwater level changes depending on the natural environment such as season and weather, as well as the water pumped from the pumping well 2A.
  • the facility 3 includes a pumping facility 3A and two observation facilities 3B and 3C.
  • the pumping well 2A is installed side by side with the pumping equipment 3A.
  • the observation well 2B is installed side by side with the observation facility 3B.
  • the observation well 2C is installed side by side with the observation facility 3C.
  • the pumping facility 3A includes a pump 21, a tank 22, and a control device 23.
  • the pump 21 pumps up groundwater from the pumping well 2A.
  • the tank 22 stores groundwater pumped up by the pump 21 .
  • the control device 23 controls driving of the pump 21 .
  • the pump 21 is, for example, an electric pump driven by a motor 24 .
  • the pump 21 may be of a type installed on land, or may be of a type placed in water.
  • the pump 21 may be, for example, a pump of another drive system such as an engine drive.
  • the pump 21 pumps up groundwater from the pumping well 2A through the pumping pipe 25 and delivers the pumped-up groundwater to the tank 22 through the connecting pipe 26 .
  • the pumping pipe 25 extends from the pump 21 through the pumping well 2A and has a tip that is immersed in the water inside the pumping well 2A.
  • the groundwater stored in the tank 22 is, for example, delivered to a facility such as a factory (not shown) through a delivery pipe 27 and appropriately treated.
  • the control device 23 is a circuit made up of a PLC (Programmable Logic Controller).
  • the control device 23 includes a CPU 31 , a memory 32 and a communication section 33 .
  • the control device 23 executes various processes as the CPU 31 executes programs stored in the memory 32 .
  • the CPU 31 and memory 32 constitute a microcomputer, which is a processing circuit.
  • Memory 32 includes computer-readable media such as random access memory (RAM) and read only memory (ROM). However, it is an example that various processes are realized by software.
  • the processing circuit of the control device 23 may be configured such that at least part of the processing is realized by a hardware circuit such as a logic circuit.
  • the communication unit 33 is a communication circuit that exchanges signals with the server 4 via the network 5.
  • the communication unit 33 transmits well information about the pumped well 2A to the server 4 at predetermined intervals of, for example, several tens of seconds to several minutes.
  • the communication unit 33 receives and acquires, for example, an instruction signal instructing to drive the pump 21 , a signal instructing to stop the pump 21 , and various other instruction signals from the server 4 via the network 5 .
  • the control device 23 controls driving of the pump 21 by supplying drive power to the motor 24 based on the instruction signal received via the communication unit 33 .
  • the control device 23 acquires information obtained from various sensors provided in the pumping equipment 3A, and transmits the information to the server 4 via the communication unit 33 as well information regarding the pumping well 2A.
  • Various sensors include a water level sensor 41, a flow rate sensor 42, a current sensor 43, and a water storage amount sensor 44.
  • the water level sensor 41 detects the water level Hwa of the pumped well 2A.
  • the flow rate sensor 42 detects the flow rate Qw of groundwater pumped up by the pump 21 .
  • the control device 23 detects the pumping amount Pw of groundwater per unit time based on the flow rate Qw obtained through the flow rate sensor 42 . In this case, the controller 23 may take into account parameters that change with respect to the activation and/or deactivation of the pump 21, such as, for example, the duration of activation and/or deactivation of the pump 21.
  • FIG. A current sensor 43 detects the current Im supplied to the motor 24 .
  • the water storage amount sensor 44 detects the water storage amount Nw in the tank 22 based on the water level of the groundwater stored in the tank 22 .
  • Well information includes water level information, pumping amount information, and water storage amount information.
  • the water level information is the detection result of the water level Hwa of the pumping well 2A.
  • the pumping amount information is the detection result of the pumping amount Pw in the pumping well 2A.
  • the stored water amount information is the detection result of the stored water amount Nw. It should be noted that the location information regarding the point where the pumping well 2A is installed is stored in the memory 72 of the server 4 in advance.
  • the position information includes the latitude and longitude of the point where the pumping well 2A is installed.
  • the observation facility 3B includes a communication section 53B.
  • the communication unit 53B is a communication circuit that exchanges signals with the server 4 via the network 5, like the communication unit 33.
  • the communication unit 53B transmits well information about the observation well 2B to the server 4 at predetermined intervals of several tens of seconds to several minutes, for example.
  • the communication unit 53B receives and acquires, for example, a request signal requesting well information or the like from the server 4 via the network 5 .
  • the communication unit 53B acquires information obtained from various sensors provided in the observation equipment 3B, and transmits the information to the server 4 as well information regarding the observation well 2B.
  • Various sensors include a water level sensor 61B.
  • the water level sensor 61B detects the water level Hwb of the observation well 2B.
  • Well information includes water level information.
  • the water level information is the detection result of the water level Hwb of the observation well 2B.
  • the location information regarding the point where the observation well 2B is installed is stored in the memory 72 of the server 4 in advance.
  • the positional information includes the latitude and longitude of the point where the observation well 2B is installed. Since the observation facility 3C has the same configuration as the observation facility 3B, only the reference numerals with parentheses in FIG.
  • the server 4 is, for example, a stationary server.
  • the server 4 may be a cloud server that is virtually constructed on the network 5 .
  • the server 4 has a CPU 71 and a memory 72 .
  • the server 4 executes various processes by the CPU 71 executing a monitoring program, which is a control program stored in the memory 72 .
  • the server 4 exchanges signals with the equipment 3A, 3B, 3C via the network 5.
  • FIG. The server 4 receives and acquires well information about each of the wells 2A, 2B, and 2C, for example, at predetermined intervals of several tens of seconds to several minutes.
  • the server 4 stores in the memory 72 the well information transmitted from the communication units 33, 53B, 53C of the facilities 3A, 3B, 3C.
  • the server 4 transmits an instruction signal to the control device 23 of the pumping equipment 3A to the communication unit 33 .
  • the server 4 Based on the well information stored in the memory 72, the server 4 generates and transmits an instruction signal to the control device 23 and a request signal to the communication units 53B and 53C. That is, in this embodiment, remote control by the server 4 is possible for each of the facilities 3A, 3B, and 3C.
  • the CPU 71 and memory 72 of the server 4 constitute a microcomputer, which is a processing circuit.
  • Various processes executed by the server 4 are functional portions realized by the CPU 71 executing the monitoring program.
  • Various types of processing include flow direction analysis processing and drive control processing, for example.
  • Memory 72 includes computer-readable media such as random access memory (RAM) and read only memory (ROM). However, it is an example that various processes are realized by software.
  • the processing circuit of the server 4 may be configured such that at least part of the processing is realized by hardware circuits such as logic circuits.
  • ⁇ Processing of server 4> For example, as shown in FIG. 5, wells 2A, 2B, and 2C are installed within a predetermined site 12 indicated by dashed lines in the drawing.
  • the site 12 is adjacent to an adjacent land 13, such as another site or a river, which is demarcated by a boundary R in the figure.
  • the flow direction of the groundwater which indicates the direction in which the groundwater flows in the site 12, changes in various directions other than the directions indicated by the arrows in the figure.
  • the server 4 includes flow direction analysis processing and drive control processing for analyzing the flow direction state of the groundwater and controlling the flow direction of the groundwater. Executes various processing.
  • the flow direction analysis processing shown in FIG. 6 is processing for analyzing the flow direction state of the groundwater within the site 12 .
  • the server 4 executes the flow direction analysis process in the following order at each predetermined cycle.
  • the server 4 calculates the virtual center of gravity of the groundwater level plane estimated from the water levels of the wells 2A, 2B, and 2C based on the position information and the water level information of the wells 2A, 2B, and 2C. G is calculated (step S10). At step S10, the server 4 calculates the virtual center of gravity G based on the distances between the points of the wells 2A, 2B, 2C and the respective water levels Hwa, Hwb, Hwc.
  • the server 4 calculates three virtual points P1, P2, and P3 as points on virtually defined three-dimensional coordinates.
  • a virtual point P1 corresponds to the pumped well 2A.
  • the virtual point P1 is obtained by considering the water level Hwa with respect to the coordinate Z1 corresponding to the point on the map of the pumped well 2A.
  • Virtual point P2 corresponds to observation well 2B.
  • the virtual point P2 is obtained by considering the water level Hwb for the coordinate Z2 corresponding to the point on the map of the observation well 2B.
  • Virtual point P3 corresponds to observation well 2C.
  • the virtual point P3 is obtained by considering the water level Hwc with respect to the coordinate Z3 corresponding to the point on the map of the observation well 2C.
  • the virtual points P1, P2, and P3 are arranged in the vertical direction in the figure while the coordinates corresponding to the points on the map do not change when the water levels Hwa, Hwb, and Hwc of the corresponding wells 2A, 2B, and 2C change. changes in the vertical direction.
  • the server 4 then calculates a virtual center of gravity G, which is the center of gravity of the virtual points P1, P2, and P3.
  • the server 4 calculates a water level plane Fw, which is a virtual plane obtained by connecting the virtual points P1, P2, and P3 calculated in step S10 (step S12).
  • the server 4 calculates a triangular portion surrounded by lines connecting the virtual points P1, P2, and P3 as the water level plane Fw among the planes including all the virtual points P1, P2, and P3.
  • the server 4 calculates the water level plane Fw, which is the horizontal plane Fh indicated by the two-dot chain line in the figure. Further, when the water levels Hwa, Hwb, and Hwc are different from each other, the server 4 calculates the water level plane Fw which becomes the inclined plane Fin indicated by the solid line in the figure.
  • the virtual points P1, P2, and P3 change as the water level changes, the direction in which the water level surface Fw inclines and the surface area of the water level surface Fw can change.
  • the server 4 calculates a combined vector Vcom indicating the direction and magnitude of the gradient of the water level surface Fw based on the virtual center of gravity G and the water level surface Fw calculated in steps S10 and S12 (step S14 ).
  • the server 4 calculates three vectors V1, V2, V3 indicating the direction and magnitude of the gradient of the water level surface Fw between the virtual center of gravity G and each of the three virtual points P1, P2, P3.
  • the composite vector Vcom is calculated.
  • the server 4 calculates three vectors V1, V2, and V3 indicated by dashed lines in the figure at the virtual center of gravity G of the inclined plane Fin.
  • the directions of the vectors V1, V2, V3 indicate the direction of the gradient of the water level surface Fw
  • the magnitudes of the vectors V1, V2, V3 indicate the magnitude of the gradient of the water level surface Fw, that is, the strength.
  • a vector V1 indicates the direction and magnitude of the gradient of the water level surface Fw between the virtual center of gravity G and the virtual point P1.
  • a vector V2 indicates the direction and magnitude of the gradient of the water level surface Fw between the virtual center of gravity G and the virtual point P2.
  • a vector V3 indicates the direction and magnitude of the gradient of the water level surface Fw between the virtual center of gravity G and the virtual point P3.
  • the server 4 calculates a combined vector Vcom indicated by a solid line in the drawing, which is obtained by combining the vectors V1, V2, and V3.
  • the resultant vector Vcom thus obtained indicates the direction and magnitude of the gradient of the inclined plane Fin. That is, the composite vector Vcom indicates the water level gradient of the water level surface Fw.
  • step S16 the server 4 analyzes the groundwater flow direction based on the direction and magnitude of the combined vector Vcom.
  • the server 4 calculates the composite vector Vcom extending from the virtual center of gravity G in the direction away from the virtual point P1
  • the groundwater flows in the direction indicated by the arrow in FIG. Analyze that it is a flow direction state. This indicates that the groundwater in the site 12 may flow out to the adjacent land 13 beyond the boundary R.
  • the magnitude of the combined vector Vcom indicates the strength of groundwater flow, that is, the flow velocity.
  • the drive control process shown in FIG. 8 is a process for driving and controlling the pump 21 to adjust the pumping amount Pw in the pumping well 2A. It should be noted that the server 4 executes the drive control process in the following order at each predetermined cycle.
  • the server 4 calculates the target water level Hwt of the water level Hwa of the pumping well 2A based on the flow direction state of the groundwater obtained as a result of the flow direction analysis process shown in FIG. 6 (step S20). In step S20, the server 4 calculates the target water level Hwt for changing the current water level surface Fw in order to change the current flow direction state.
  • the server 4 changes the combined vector Vcom to a zero vector when calculating the target water level Hwt so that the inclined plane Fin is parallel to the horizontal plane Fh.
  • the server 4 calculates the target water level Hwt such that the inclined plane Fin is inclined downward toward the virtual point P1
  • the server 4 changes the combined vector Vcom so as to extend from the virtual center of gravity G toward the virtual point P1. That is, the server 4 changes the current flow direction state to a groundwater flow direction state in which the groundwater does not flow from the site 12 over the boundary R to the adjacent land 13 .
  • the server 4 has, for example, a map that defines the relationship between the target water level Hwt and the characteristic value obtained by parameterizing the water level Hwa and the flow direction of the groundwater.
  • the server 4 uses the water level Hwa and the characteristic value as inputs to map-calculate the target water level Hwt.
  • the map may further include water levels Hwb and Hwc as inputs.
  • a plurality of maps may be prepared so that a map can be selected according to the natural environment such as season or weather.
  • the server 4 calculates the pumping amount Pw required to bring the water level Hwa of the pumping well 2A to the target water level Hwt calculated in step S20 (step S22). ).
  • the server 4 drives and controls the pump 21 so as to adjust the pumping amount Pw of the pumping well 2A to the pumping amount Pw calculated in step S22 (step S24).
  • the server 4 instructs the pump 21 to drive, stop, etc. so as to increase or decrease the pumping amount Pw according to the magnitude of the deviation of the current water level Hwa from the target water level Hwt.
  • the server 4 transmits an instruction signal to the control device 23 to the communication section 33 .
  • the server 4 can analyze the current flow direction of groundwater in the underground regions around the wells 2A, 2B, and 2C by executing the flow direction analysis process.
  • the server 4 when there is a possibility that the groundwater in the site 12 flows over the boundary R to the adjacent land 13, the server 4 changes the current flow direction of the groundwater to change the direction in which the groundwater flows. determine that it is necessary to control
  • the server 4 adjusts the pumping amount Pw in the pumping well 2A by executing drive control processing.
  • the server 4 can adjust the pumping amount Pw so as to change the current flow direction of the groundwater to a state where the groundwater does not flow out from the site 12 to the adjacent land 13 beyond the boundary R. That is, the server 4 can appropriately adjust the pumping amount Pw in the pumping well 2A in order to control the direction of groundwater flow.
  • the server 4 can adjust the pumping amount Pw while monitoring the current flow direction of the groundwater in order to control the direction in which the groundwater flows. That is, in the pumping well 2A, the amount of groundwater to be pumped can be optimized. In this case, it is possible to ease restrictions on the facility capacity used to treat the pumped groundwater. Therefore, it is possible to reduce the burden of treating the pumped groundwater.
  • the server 4 analyzes the groundwater flow direction based on the water level information obtained from the water level sensors 41, 61B, 61C of the wells 2A, 2B, 2C.
  • the water level sensors 41, 61B, 61C are components necessary for periodic inspection or maintenance of the wells 2A, 2B, 2C. Therefore, the configuration required for controlling the direction of groundwater flow can be shared with the configuration used for other purposes. As a result, the scale of modification required to realize control of the direction of groundwater flow can be reduced for the configuration of the well monitoring system 1 .
  • the server 4 calculates the combined vector Vcom as the water level gradient for analysis of the groundwater flow direction.
  • Such a composite vector Vcom can quantitatively represent the direction in which groundwater flows. This is effective in facilitating the analysis of groundwater flow direction.
  • the server 4 uses the virtual center of gravity G to calculate the combined vector Vcom. In this case, there is no need to consider differences in distances between the virtual center of gravity G and the three virtual points P1, P2, and P3. This is effective in simplifying computation.
  • the server 4 can change the current flow direction of groundwater to a desired state by adjusting the amount of pumped water Pw in the pumping well 2A to increase or decrease. On the other hand, if the current flow direction of the groundwater can be maintained because the current flow direction of the groundwater is the desired state, the server 4 adjusts the pumping well 2A so as to decrease the pumping amount Pw or operates the pump 21. can be stopped. As a result, pumping for controlling the direction of groundwater flow can be minimized in the pumping well 2A.
  • the server 4 changes the current flow direction of the groundwater so that it becomes more difficult for groundwater to flow from the site 12 across the boundary R to the adjacent land 13 than in the current flow direction, as a desired state. It is sufficient if the state can be changed.
  • the server 4 may adjust the pumping amount Pw of the pumping well 2A by considering the pumping amount information and/or the state of the pumping equipment 3A such as the water storage amount Nw in the tank 22 to increase or decrease the pumping amount Pw. This is effective in optimizing the amount of groundwater pumped in pumping well 2A.
  • the server 4 may receive and acquire the position information of each of the wells 2A, 2B, and 2C from the outside.
  • Each facility 3A, 3B, 3C may transmit the location information to the server 4.
  • each facility 3A, 3B, 3C may be provided with a GPS sensor or the like.
  • the server 4 may or may not store the position information of each well 2A, 2B, 2C in the memory 72 in advance.
  • step S10 for calculating the virtual center of gravity G may be deleted.
  • the server 4 fixes the coordinates corresponding to a predetermined point in the site 12 on the map, and calculates the intersection of the building line and the water level surface Fw in the vertical direction including the coordinates. may be calculated.
  • the server 4 may calculate a plurality of points as points to be calculated instead of the virtual center of gravity G.
  • FIG. the combined vectors obtained for each point may be further combined to calculate the final combined vector.
  • the method of calculating the water level surface Fw can be changed as appropriate.
  • the server 4 may calculate the horizontal plane according to the water level of the coordinate having the lowest water level among the coordinates Z1, Z2 and Z3. Subsequently, the server 4 may calculate the water level plane Fw by tilting the horizontal plane according to the water levels of the remaining coordinates.
  • step S20 for calculating the target water level Hwt may be deleted.
  • the server 4 may monitor the state of flow direction of groundwater obtained as a result of the flow direction analysis process and adjust the pumping amount Pw so that the state of flow direction becomes a desired state. In this case, in the pumping well 2A, excessive pumping can be suppressed as compared with the case where the pumping amount Pw is not adjusted.
  • the server 4 may only transmit information on the required pumping amount Pw when adjusting the pumping amount Pw.
  • specific control such as driving and stopping of the pump may be executed mainly by the control device 23 .
  • the server 4 may be one that executes at least flow direction analysis processing.
  • the drive control process may be configured as a process executed by the control device 23 .
  • the control device 23 does not have to transmit the pumping amount information to the server 4 .
  • the configuration of the pumping facility 3A can be changed as appropriate, for example, by removing the tank 22 .
  • the flow rate sensor 42 can be deleted.
  • the control device 23 can estimate the pumping amount Pw from the drive time and/or drive frequency of the pump 21 .
  • wells 2A, 2B, and 2C to be monitored by the well monitoring system 1 do not have to be installed on the same aquifer 11 .
  • wells 2A, 2B, 2C may include wells located on different aquifers.
  • the well monitoring system 1 may monitor three or more wells as observation wells. For example, when three observation wells are to be monitored, the server 4 extracts two of the three observation wells, and uses the combination of the two extracted observation wells and the pumping well 2A as information for flow direction analysis processing and the like. Can be used as a source. In this case, three sets of pumping wells and two observation wells can be extracted. For example, the server 4 may calculate a composite vector for each of the three pairs, and further combine the composite vectors obtained from the three pairs to obtain a final composite vector Vcom.
  • the well monitoring system 1 may monitor two or more wells as pumping wells.
  • the server 4 uses a combination of the two pumping wells and one observation well extracted from the two observation wells as an information source for flow direction analysis processing and the like. You may In this case, either one or both of the two pumping wells may be subject to drive control through the drive control process.
  • the well monitoring system 1 may monitor three or more observation wells that do not include pumping wells.
  • the server 4 uses the three observation wells as information sources for flow direction analysis processing and the like.
  • the well monitoring system 1 only needs to include at least the server 4 .
  • the well 2 or facility 3 to be monitored may be omitted from the configuration of the well monitoring system 1 .

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Abstract

井戸監視システム（１）は、３つ以上の井戸（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）を監視する。井戸監視システム（１）は、各井戸（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）の位置情報を記憶又は受信するとともに、各井戸（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）の水位情報を受信するサーバ（４）を含んでいる。サーバ（４）は、各井戸（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）についての位置情報と水位情報とに基づいて、地下水の流向状態を解析する流向解析処理を実行するように構成されている。

Description

井戸監視システム及び監視プログラム
　本開示は、井戸監視システム及び監視プログラムに関する。
　たとえば、有害物質で汚染された地下領域の土壌を浄化する方法として、特許文献１に記載の浄化方法が提案されている。特許文献１に記載の浄化方法は、地下領域を撹拌及び混錬して、地下領域の土壌に含まれるシアン化合物を地下水に移行させる移行工程を含む。上記浄化方法は、移行工程後の地下領域から地下水を揚水する揚水工程を含む。上記浄化方法は、揚水工程で揚水された地下水にシアン分解性微生物を添加して、タンク内で培養するシアン分解工程を含む。
特開２０１７－４７３６０号公報
　たとえば、地下水の揚水では、揚水が行われる地下領域における地下水の流れる方向をコントロールすることができる。この場合、揚水された地下水は、適切に処理される必要がある。ただし、揚水された地下水を処理する場合、処理量又は処理速度には限界がある。これは、揚水された地下水の処理に用いる設備の能力が制限されるのが理由である。
　本開示の一態様に係る井戸監視システムは、３つ以上である複数の井戸を監視する。上記井戸監視システムは、前記複数の井戸が設置されているそれぞれの地点に関する位置情報を記憶又は取得するとともに、前記複数の井戸のそれぞれの水位に関する水位情報を取得するように構成されたサーバを含んでいる。前記サーバは、前記複数の井戸のそれぞれの設備から、前記井戸の水位に関する前記水位情報を取得し、前記複数の井戸についての前記位置情報と前記水位情報とに基づいて、前記複数の井戸の周辺の地下領域における地下水が流れる方向を示す流向状態を解析する流向解析処理を含む、ように構成されている。
　本開示の一態様に係る監視プログラムは、上述の井戸監視システムの前記サーバが有するコンピュータが実行する制御プログラムである。上記監視プログラムは、前記コンピュータに、前記流向解析処理を実行させるように構成されている。
井戸監視システムの模式図である。 地図上での複数の井戸と帯水層との関係を示す模式図である。 揚水設備の構成を示す模式図である。 観測設備の構成を示す模式図である。 複数の井戸の相対位置関係と地下水の流向状態との関係を示す模式図である。 井戸監視システムのサーバが実行する流向算出処理を説明するフローチャートである。 図５の流向算出処理の内容を説明する模式図である。 井戸監視システムのサーバが実行する駆動制御処理を説明するフローチャートである。
　一実施形態に係る井戸監視システム１を説明する。
　図１に示すように、井戸監視システム１は、複数の井戸２と、複数の設備３と、サーバ４とを備えている。設備３の各々は、インターネット等のネットワーク５を介してサーバ４に接続されている。なお、説明の便宜上、井戸監視システム１の監視対象となる井戸が３つの場合を例示している。
　＜複数の井戸２について＞
　図１に示すように、井戸２は、揚水井戸２Ａと、２つの観測井戸２Ｂ，２Ｃとを含む。揚水井戸２Ａは、地下領域から地下水を揚水するための井戸である。２つの観測井戸２Ｂ，２Ｃは、地下領域の地下水の水位を観測するための井戸である。
　たとえば、図２に示すように、井戸２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、図中に破線で示す地下領域の同一の帯水層１１上に設置されている。井戸２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、所定の設置間隔を空けて設置されている。帯水層１１の分布範囲は、たとえば、地表地質踏査、ボーリング調査等の地質調査、電気探査、イオン分析を含む水質調査等の典型的な手法又はその組み合わせによって推定される。これは、井戸２Ａ，２Ｂ，２Ｃの設置間隔についても同様である。観測井戸２Ｂ，２Ｃは、帯水層１１の状態として地下水の水位の状態を観測する。地下水の水位の状態は、季節又は天候等の自然環境の他、揚水井戸２Ａにおける揚水の影響を受けて変化する。
　＜複数の設備３について＞
　設備３は、揚水設備３Ａと、２つの観測設備３Ｂ，３Ｃとを含む。揚水井戸２Ａは、揚水設備３Ａに並設されている。観測井戸２Ｂは、観測設備３Ｂに並設されている。観測井戸２Ｃは、観測設備３Ｃに並設されている。
　図３に示すように、揚水設備３Ａは、ポンプ２１と、タンク２２と、制御装置２３とを備えている。ポンプ２１は、揚水井戸２Ａから地下水を汲み上げる。タンク２２は、ポンプ２１により汲み上げられた地下水を貯留する。制御装置２３は、ポンプ２１の駆動を制御する。
　ポンプ２１は、たとえば、モータ２４を駆動源とする電動式のポンプである。なお、ポンプ２１は、陸上に設置するタイプであってもよいし、水中に投入するタイプであってもよい。また、ポンプ２１は、たとえば、エンジン駆動等、他の駆動方式のポンプであってもよい。ポンプ２１は、揚水管２５を介して揚水井戸２Ａから地下水を汲み上げるとともに、汲み上げた地下水を接続管２６を介してタンク２２に送出する。揚水管２５は、ポンプ２１から揚水井戸２Ａ内を延びており、揚水井戸２Ａ内の水中に投入されている先端を有する。タンク２２に貯留された地下水は、たとえば、送出管２７を介して図示しない工場等の施設に送出されて、適切に処理される。
　制御装置２３は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）からなる回路である。制御装置２３は、ＣＰＵ３１と、メモリ３２と、通信部３３とを備えている。制御装置２３は、メモリ３２に記憶されたプログラムをＣＰＵ３１が実行することにより、各種処理を実行する。ＣＰＵ３１及びメモリ３２は、処理回路であるマイクロコンピュータを構成する。メモリ３２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）のようなコンピュータ可読媒体を含む。ただし、各種処理がソフトウェアによって実現されることは一例である。制御装置２３が有する処理回路は、少なくとも一部の処理をロジック回路などのハードウェア回路によって実現するように構成されてもよい。
　通信部３３は、ネットワーク５を介してサーバ４との間で信号を授受する通信回路である。通信部３３は、揚水井戸２Ａに関する井戸情報を、たとえば、数十秒から数分程度の所定間隔でサーバ４に送信する。通信部３３は、たとえば、ポンプ２１の駆動を指示する指示信号、ポンプ２１の停止を指示する信号、及びその他の各種指示信号を、ネットワーク５を介してサーバ４から受信して取得する。
　制御装置２３は、通信部３３を介して受信する指示信号に基づいて、モータ２４への駆動電力の供給を通じてポンプ２１の駆動を制御する。制御装置２３は、揚水設備３Ａに設けられた各種センサから得られる情報を取得し、当該情報を揚水井戸２Ａに関する井戸情報として、通信部３３を介してサーバ４に送信する。
　各種センサは、水位センサ４１と、流量センサ４２と、電流センサ４３と、貯水量センサ４４とを含む。水位センサ４１は、揚水井戸２Ａの水位Ｈｗａを検出する。流量センサ４２は、ポンプ２１により汲み上げられる地下水の流量Ｑｗを検出する。制御装置２３は、流量センサ４２を通じて得られる流量Ｑｗに基づいて、単位時間当たりの地下水の揚水量Ｐｗを検出する。この場合、制御装置２３は、たとえば、ポンプ２１の駆動及び／又は停止の時間等、ポンプ２１の駆動及び／又は停止に関わって変化するパラメータを考慮してもよい。電流センサ４３は、モータ２４に供給される電流Ｉｍを検出する。貯水量センサ４４は、タンク２２内に貯留された地下水の水位に基づいてタンク２２内の貯水量Ｎｗを検出する。
　井戸情報は、水位情報と、揚水量情報と、貯水量情報とを含む。水位情報は、揚水井戸２Ａの水位Ｈｗａの検出結果である。揚水量情報は、揚水井戸２Ａにおける揚水量Ｐｗの検出結果である。貯水量情報は、貯水量Ｎｗの検出結果である。なお、揚水井戸２Ａが設置されている地点に関する位置情報は、サーバ４のメモリ７２に予め記憶されている。位置情報は、揚水井戸２Ａが設置された地点の緯度及び経度を含む。
　図４に示すように、観測設備３Ｂは、通信部５３Ｂを備えている。通信部５３Ｂは、通信部３３と同様、ネットワーク５を介してサーバ４との間で信号を授受する通信回路である。通信部５３Ｂは、観測井戸２Ｂに関する井戸情報を、たとえば、数十秒から数分程度の所定間隔でサーバ４に送信する。通信部５３Ｂは、たとえば、井戸情報等を要求する要求信号を、ネットワーク５を介してサーバ４から受信して取得する。
　通信部５３Ｂは、観測設備３Ｂに設けられた各種センサから得られる情報を取得し、当該情報を観測井戸２Ｂに関する井戸情報としてサーバ４に送信する。各種センサは、水位センサ６１Ｂを含む。水位センサ６１Ｂは、観測井戸２Ｂの水位Ｈｗｂを検出する。井戸情報は、水位情報を含む。水位情報は、観測井戸２Ｂの水位Ｈｗｂの検出結果である。なお、観測井戸２Ｂが設置されている地点に関する位置情報は、サーバ４のメモリ７２に予め記憶されている。位置情報は、観測井戸２Ｂが設置された地点の緯度及び経度を含む。観測設備３Ｃは、観測設備３Ｂと同一の構成であるため、対応する構成の符号を図４中に括弧付符号として付すのみでこれらの説明を省略する。
　＜サーバ４について＞
　図１、図３、及び図４に示すように、サーバ４は、たとえば、設置型のサーバである。なお、サーバ４は、ネットワーク５上に仮想的に構築されたクラウドサーバであってもよい。サーバ４は、ＣＰＵ７１と、メモリ７２とを備えている。サーバ４は、メモリ７２に記憶された制御プログラムである監視プログラムをＣＰＵ７１が実行することにより、各種処理を実行する。サーバ４は、ネットワーク５を介して各設備３Ａ，３Ｂ，３Ｃとの間で信号を授受する。サーバ４は、各井戸２Ａ，２Ｂ，２Ｃに関する井戸情報を、たとえば、数十秒から数分程度の所定間隔で受信して取得する。
　サーバ４は、各設備３Ａ，３Ｂ，３Ｃの通信部３３，５３Ｂ，５３Ｃから送信される井戸情報をメモリ７２に保存する。サーバ４は、揚水設備３Ａの制御装置２３への指示信号を通信部３３に送信する。サーバ４は、メモリ７２に保存した井戸情報に基づき、制御装置２３への指示信号及び通信部５３Ｂ，５３Ｃへの要求信号等を生成して送信する。つまり、本実施形態では、各設備３Ａ，３Ｂ，３Ｃについて、サーバ４による遠隔操作が可能である。
　サーバ４のＣＰＵ７１及びメモリ７２は、処理回路であるマイクロコンピュータを構成する。サーバ４が実行する各種処理は、ＣＰＵ７１が監視プログラムを実行することによって実現される機能部分である。各種処理は、例えば、流向解析処理及び駆動制御処理を含んでいる。メモリ７２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）のようなコンピュータ可読媒体を含む。ただし、各種処理がソフトウェアによって実現されることは一例である。サーバ４が有する処理回路は、少なくとも一部の処理をロジック回路などのハードウェア回路によって実現するように構成されてもよい。
　＜サーバ４の処理について＞
　たとえば、図５に示すように、井戸２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、図中に破線で示す所定の敷地１２内に設置されている。敷地１２は、別の敷地や河川等、図中の境界Ｒで区画された隣接地１３に隣接している。この場合、敷地１２内の地下水が流れる方向を示す地下水の流向状態は、図中に矢印で示す方向の他、様々な方向に変化する。たとえば、地下水の流向状態は、図中の矢印で示す方向を向いている場合、敷地１２内の地下水が隣接地１３へと流れ出る可能性があることを示す。そこで、敷地１２内の地下水が隣接地１３へと流れ出ることを抑えるべく、サーバ４は、地下水の流向状態を解析して地下水の流れる方向をコントロールするための流向解析処理と駆動制御処理とを含む各種処理を実行する。
　＜流向解析処理について＞
　図６に示す流向解析処理は、敷地１２内の地下水の流向状態を解析するための処理である。サーバ４は、定められた周期毎に、以下の順で流向解析処理を実行する。
　流向解析算出処理において、サーバ４は、各井戸２Ａ，２Ｂ，２Ｃについての位置情報と水位情報とに基づいて、各井戸２Ａ，２Ｂ，２Ｃの水位から推定される地下水の水位面についての仮想重心Ｇを算出する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０にて、サーバ４は、井戸２Ａ，２Ｂ，２Ｃの地点間の距離と各水位Ｈｗａ，Ｈｗｂ，Ｈｗｃとに基づき仮想重心Ｇを算出する。
　たとえば、図７に示すように、サーバ４は、仮想的に規定した３次元座標上の点として３つの仮想点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を算出する。仮想点Ｐ１は、揚水井戸２Ａに対応する。仮想点Ｐ１は、揚水井戸２Ａの地図上の地点に対応する座標Ｚ１について、水位Ｈｗａを考慮して得られる。仮想点Ｐ２は、観測井戸２Ｂに対応する。仮想点Ｐ２は、観測井戸２Ｂの地図上の地点に対応する座標Ｚ２について、水位Ｈｗｂを考慮して得られる。仮想点Ｐ３は、観測井戸２Ｃに対応する。仮想点Ｐ３は、観測井戸２Ｃの地図上の地点に対応する座標Ｚ３について、水位Ｈｗｃを考慮して得られる。なお、仮想点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、対応する各井戸２Ａ，２Ｂ，２Ｃの水位Ｈｗａ，Ｈｗｂ，Ｈｗｃが変化する場合、地図上の地点に対応する座標が変化しないなかで図中の上下方向である鉛直方向に変化する。そして、サーバ４は、仮想点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の重心である仮想重心Ｇを算出する。
　続いて、サーバ４は、ステップＳ１０にて算出した仮想点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を結んで得られる仮想的な平面である水位面Ｆｗを算出する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２にて、サーバ４は、全ての仮想点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を含む平面のうち、仮想点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を結ぶ線によって囲まれた三角形状の部分を水位面Ｆｗとして算出する。
　たとえば、図７に示すように、サーバ４は、水位Ｈｗａ，Ｈｗｂ，Ｈｗｃが全て等しい場合、図中に二点鎖線で示す水平面Ｆｈとなる水位面Ｆｗを算出する。また、サーバ４は、水位Ｈｗａ，Ｈｗｂ，Ｈｗｃが互いに異なる場合、図中に実線で示す傾斜面Ｆｉｎとなる水位面Ｆｗを算出する。なお、水位の変化に伴って仮想点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が変化する場合、水位面Ｆｗが傾斜する方向と水位面Ｆｗの表面積とが変化しうる。
　続いて、サーバ４は、ステップＳ１０，Ｓ１２にてそれぞれ算出した仮想重心Ｇと水位面Ｆｗとに基づいて、当該水位面Ｆｗの勾配の向きと大きさとを示す合成ベクトルＶｃｏｍを算出する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４にて、サーバ４は、仮想重心Ｇと３つの仮想点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３それぞれとの間における水位面Ｆｗの勾配の向きと大きさとを示す３つのベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３を算出することによって、合成ベクトルＶｃｏｍを算出する。
　たとえば、図７に示すように、サーバ４は、傾斜面Ｆｉｎの仮想重心Ｇにおいて、図中に一点鎖線で示す３つのベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３を算出する。ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３の方向は水位面Ｆｗの勾配の向きを示し、ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３の大きさは水位面Ｆｗの勾配の大きさ、すなわち強さを示す。ベクトルＶ１は、仮想重心Ｇと仮想点Ｐ１との間における水位面Ｆｗの勾配の向きと大きさとを示す。ベクトルＶ２は、仮想重心Ｇと仮想点Ｐ２との間における水位面Ｆｗの勾配の向きと大きさとを示す。ベクトルＶ３は、仮想重心Ｇと仮想点Ｐ３との間における水位面Ｆｗの勾配の向きと大きさとを示す。そして、サーバ４は、ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３を合成して得られる、図中に実線で示す合成ベクトルＶｃｏｍを算出する。こうして得られた合成ベクトルＶｃｏｍは、傾斜面Ｆｉｎの勾配の向きと大きさとを示す。つまり、合成ベクトルＶｃｏｍは、水位面Ｆｗの水位勾配を示す。
　続いて、サーバ４は、ステップＳ１４にて算出した合成ベクトルＶｃｏｍに基づいて、地下水の流向状態を解析する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６にて、サーバ４は、合成ベクトルＶｃｏｍの方向と大きさとに基づいて、地下水の流向状態を解析する。
　たとえば、図７に示すように、サーバ４は、仮想重心Ｇから、仮想点Ｐ１から離間する方向に向かって延びる合成ベクトルＶｃｏｍを算出する場合、図５中の矢印で示す方向に向かって地下水が流れる流向状態であることを解析する。これは、敷地１２内の地下水が境界Ｒを超えて隣接地１３へと流れ出る可能性があることを示す。なお、合成ベクトルＶｃｏｍの大きさは、地下水が流れる強さ、すなわち流速を示す。
　＜駆動制御処理について＞
　図８に示す駆動制御処理は、揚水井戸２Ａにおける揚水量Ｐｗを調整するべくポンプ２１を駆動及び制御するための処理である。なお、サーバ４は、定められた周期毎に、以下の順で駆動制御処理を実行する。
　駆動制御処理において、サーバ４は、図６に示す流向解析処理の結果として得られる地下水の流向状態に基づいて、揚水井戸２Ａの水位Ｈｗａの目標水位Ｈｗｔを算出する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０にて、サーバ４は、現在の流向状態を変化させるべく、現在の水位面Ｆｗを変化させるための目標水位Ｈｗｔを算出する。
　たとえば、図７に示すように、サーバ４は、傾斜面Ｆｉｎが水平面Ｆｈと平行な平面となるように目標水位Ｈｗｔを算出する場合、合成ベクトルＶｃｏｍを零ベクトルに変化させる。また、サーバ４は、傾斜面Ｆｉｎが仮想点Ｐ１に向かって下方に傾斜するように目標水位Ｈｗｔを算出する場合、合成ベクトルＶｃｏｍを仮想重心Ｇから仮想点Ｐ１に向かって延びるように変化させる。つまり、サーバ４は、敷地１２内から地下水が境界Ｒを超えて隣接地１３へと流れ出ない地下水の流向状態へと、現在の流向状態を変化させる。なお、サーバ４は、たとえば、水位Ｈｗａと地下水の流向状態をパラメータ化して得られる特性値とに対する、目標水位Ｈｗｔの関係を定めたマップを備えている。この場合、サーバ４は、水位Ｈｗａ及び特性値を入力として、目標水位Ｈｗｔをマップ演算する。なお、上記マップは、水位Ｈｗｂ，Ｈｗｃを入力としてさらに含んでもよい。また、季節又は天候等の自然環境に応じたマップを選択できるように、複数のマップが準備されてもよい。
　続いて、サーバ４は、揚水井戸２Ａについての揚水量情報に基づいて、揚水井戸２Ａの水位ＨｗａをステップＳ２０にて算出した目標水位Ｈｗｔとするために必要な揚水量Ｐｗを算出する（ステップＳ２２）。
　続いて、サーバ４は、揚水井戸２Ａにおける揚水量ＰｗをステップＳ２２にて算出した揚水量Ｐｗに調整するようにポンプ２１を駆動及び制御する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４にて、サーバ４は、目標水位Ｈｗｔに対する現在の水位Ｈｗａの偏差の大小に応じて、揚水量Ｐｗを増減させるようにポンプ２１の駆動及び停止等を指示する。この場合、サーバ４は、制御装置２３への指示信号を通信部３３に送信する。
　＜本実施形態の作用＞
　上記構成によれば、サーバ４は、流向解析処理を実行することによって、井戸２Ａ，２Ｂ，２Ｃの周辺の地下領域の地下水の現在の流向状態を解析することができる。
　たとえば、図５に示すように、敷地１２内の地下水が境界Ｒを超えて隣接地１３へと流れ出る可能性がある場合、サーバ４は、現在の地下水の流向状態を変化させて地下水が流れる方向をコントロールする必要があることを判断する。サーバ４は、駆動制御処理を実行することによって、揚水井戸２Ａにおける揚水量Ｐｗを調整する。この場合、サーバ４は、敷地１２内から地下水が境界Ｒを超えて隣接地１３へと流れ出ない状態へと現在の地下水の流向状態を変化させるように揚水量Ｐｗを調整することができる。つまり、サーバ４は、地下水の流れる方向をコントロールするために、揚水井戸２Ａにおける揚水量Ｐｗの適切な調整が可能になる。
　＜実施形態の効果＞
　（１）サーバ４は、地下水が流れる方向をコントロールするために、地下水の現在の流向状態をモニタしながら揚水量Ｐｗを調整することができる。つまり、揚水井戸２Ａでは、揚水される地下水の量を最適化できる。この場合、揚水された地下水の処理に用いる設備能力の制限を緩和することができる。したがって、揚水された地下水の処理に係る負担を低減することができる。
　（２）サーバ４は、各井戸２Ａ，２Ｂ，２Ｃの水位センサ４１，６１Ｂ，６１Ｃから得られる水位情報に基づき地下水の流向状態を解析する。水位センサ４１，６１Ｂ，６１Ｃは、各井戸２Ａ，２Ｂ，２Ｃの定期的な検査又はメンテナンスの際に必要な構成である。したがって、地下水の流れる方向をコントロールするために必要な構成を、他の用途で使用される構成と兼用することができる。これにより、井戸監視システム１の構成について、地下水の流れる方向のコントロールを実現するために必要な変更の規模が抑えられる。
　（３）サーバ４は、地下水の流向状態の解析のために、水位勾配として合成ベクトルＶｃｏｍを算出する。こうした合成ベクトルＶｃｏｍは、地下水が流れる方向を定量的に表すことができる。これは、地下水の流向状態の解析をし易くするのに効果的である。
　（４）サーバ４は、仮想重心Ｇを使用して合成ベクトルＶｃｏｍを算出する。この場合、仮想重心Ｇと３つの仮想点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３との間では、それぞれの距離の違いの考慮が不要になる。これは、演算を簡素化するのに効果的である。
　（５）サーバ４は、揚水井戸２Ａにおける揚水量Ｐｗを増減させるように調整することによって、現在の地下水の流向状態を所望の状態となるように変化させることができる。一方、サーバ４は、現在の地下水の流向状態が所望の状態である等の理由から現在の流向状態を維持できる場合、揚水井戸２Ａにおける揚水量Ｐｗを減少させるように調整したり、ポンプ２１を停止させたりできる。これにより、揚水井戸２Ａでは、地下水の流れる方向をコントロールするための揚水を最小限に抑えることができる。
　＜他の実施形態＞
　上記実施形態は次のように変更してもよい。また、以下の他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。
　・たとえば、図５の例において、サーバ４は、所望の状態として、敷地１２内から地下水が境界Ｒを超えて隣接地１３へと現在の流向状態よりも流れ出難くなるように現在の地下水の流向状態を変化させることができればよい。この場合、サーバ４は、揚水量情報及び／又はタンク２２内の貯水量Ｎｗ等、揚水設備３Ａの状態を考慮して揚水井戸２Ａにおける揚水量Ｐｗを増減させるように調整してもよい。これは、揚水井戸２Ａにおいて揚水される地下水の量を最適化するのに効果的である。
　・サーバ４は、各井戸２Ａ，２Ｂ，２Ｃの位置情報を外部から受信して取得してもよい。各設備３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、位置情報をサーバ４に送信するようにしてもよい。たとえば、各設備３Ａ，３Ｂ，３Ｃには、ＧＰＳセンサ等を設けるようにすればよい。この場合、サーバ４は、各井戸２Ａ，２Ｂ，２Ｃの位置情報を予めメモリ７２に記憶しておいてもしていなくてもどちらでもよい。
　・ネットワーク５は、たとえば、数ＧＨｚ程度の周波数帯の電波を用いる無線通信の機能で代用してもよい。
　・流向解析処理では、仮想重心Ｇを算出するステップＳ１０の処理を削除してもよい。たとえば、サーバ４は、仮想重心Ｇを算出する代わりに、地図上の敷地１２内の所定の地点に対応する座標を固定とし、当該座標を含む鉛直方向に延ビル線と水位面Ｆｗとの交点を算出するようにしてもよい。また、サーバ４は、仮想重心Ｇの代わりに算出する点として複数の点を算出してもよい。この場合、それぞれの点について得られる合成ベクトル同士をさらに合成して最終的な合成ベクトルを算出してもよい。
　・流向解析処理において、水位面Ｆｗを算出する方法は、適宜変更可能である。たとえば、サーバ４は、仮想点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を算出する代わりに、座標Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３のうち最も低い水位を有する座標の水位に合わせて水平面を算出してもよい。続いて、サーバ４は、残りの座標の水位に合わせて水平面を傾斜させるように変化させることによって、水位面Ｆｗを算出してもよい。
　・流向解析処理の各工程の順番は、たとえば、ステップＳ１０とステップＳ１２との順番を入れ替える等、適宜変更可能である。
　・駆動制御処理では、目標水位Ｈｗｔを算出するステップＳ２０の処理を削除してもよい。たとえば、サーバ４は、流向解析処理の結果として得られる地下水の流向状態をモニタしながら当該流向状態が所望の状態となるように揚水量Ｐｗを調整すればよい。この場合、揚水井戸２Ａでは、揚水量Ｐｗを調整しない場合と比べて余分な揚水を抑えることができる。
　・駆動制御処理において、サーバ４は、揚水量Ｐｗを調整する際、必要な揚水量Ｐｗの情報を送信するのみとしてもよい。たとえば、具体的なポンプの駆動及び停止等の制御は、制御装置２３が主体で実行すればよい。
　・井戸監視システム１について、サーバ４は、少なくとも流向解析処理を実行するものであればよい。たとえば、駆動制御処理は、制御装置２３が実行する処理として構成すればよい。この場合、制御装置２３は、揚水量情報をサーバ４に送信しなくてもよい。
　・揚水設備３Ａの構成は、たとえば、タンク２２を削除する等、適宜変更可能である。その他、揚水設備３Ａでは、たとえば、ポンプ２１が駆動する際の流量が固定されている場合、流量センサ４２を削除することができる。この場合、制御装置２３は、ポンプ２１の駆動時間及び／又は駆動頻度から揚水量Ｐｗを推定することができる。
　・井戸監視システム１が監視対象とする井戸２Ａ，２Ｂ，２Ｃのすべてが同一の帯水層１１上に設置されていなくてもよい。たとえば、井戸２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、互いに異なる帯水層上に設置される井戸を含んでいてもよい。
　・井戸監視システム１は、観測井戸として３つ以上の井戸を監視対象としてもよい。たとえば、サーバ４は、３つの観測井戸を監視対象とする場合、３つの観測井戸のなかから２つを抽出し、抽出した２つの観測井戸と揚水井戸２Ａとの組み合わせを流向解析処理等の情報源として利用してもよい。この場合、揚水井戸と、２つの観測井戸との組み合わせとして３組を抽出することができる。たとえば、サーバ４は、上記３組の各々で合成ベクトルを算出し、上記３組で得られた合成ベクトルをさらに合成して最終的な合成ベクトルＶｃｏｍを得ることもできる。
　・井戸監視システム１は、揚水井戸として２つ以上の井戸を監視対象としてもよい。たとえば、サーバ４は、２つの揚水井戸を監視対象とする場合、２つの揚水井戸と、２つの観測井戸のなかから抽出する１つの観測井戸との組み合わせを、流向解析処理等の情報源として利用してもよい。この場合、駆動制御処理を通じて駆動制御する対象は、２つの揚水井戸のいずれか一方であってもよいし両方であってもよい。
　・井戸監視システム１は、揚水井戸を含まない３つ以上の観測井戸を監視対象としてもよい。たとえば、サーバ４は、３つの観測井戸を監視対象とする場合、３つの観測井戸を、流向解析処理等の情報源として利用する。
　・井戸監視システム１は、少なくともサーバ４を含んでいればよい。たとえば、監視対象である井戸２又は設備３は、井戸監視システム１の構成から省いてもよい。

Claims (8)

  1. 　３つ以上である複数の井戸を監視する井戸監視システムであって、
    　前記複数の井戸が設置されているそれぞれの地点に関する位置情報を記憶又は取得するとともに、前記複数の井戸のそれぞれの水位に関する水位情報を取得するように構成されたサーバを含み、
    　前記サーバは、
    　　前記複数の井戸のそれぞれの設備から、前記井戸の水位に関する前記水位情報を取得し、
    　　前記複数の井戸についての前記位置情報と前記水位情報とに基づいて、前記複数の井戸の周辺の地下領域における地下水が流れる方向を示す流向状態を解析する流向解析処理を含む、ように構成されている井戸監視システム。
  2. 　前記複数の井戸は、少なくとも１つの揚水井戸と、少なくとも１つの観測井戸とを含み、
    　前記流向解析処理は、
    　　前記位置情報が示す前記複数の井戸の前記地点と、前記水位情報が示す前記複数の井戸の前記水位とから、地下水の水位の勾配である水位勾配を算出する処理と、
    　　前記水位勾配に基づき前記流向状態を解析する処理と、を含む、請求項１に記載の井戸監視システム。
  3. 　前記複数の井戸は、１つの前記揚水井戸と、２つの前記観測井戸とを含み、
    　前記水位勾配を算出する処理は、
    　　前記１つの前記揚水井戸及び前記２つの前記観測井戸のそれぞれの前記地点と、前記１つの前記揚水井戸及び前記２つの前記観測井戸のそれぞれの前記水位とによって仮想的に規定される３つの仮想点を算出する処理と、
    　　前記３つの仮想点を結んで得られる仮想的な平面の勾配を前記水位勾配として算出する処理と、を含む、請求項２に記載の井戸監視システム。
  4. 　前記水位勾配を算出する処理は、
    　　前記３つの仮想点の仮想重心を算出する処理と、
    　　前記仮想重心と前記３つの仮想点それぞれとの間における前記仮想的な平面の勾配の向きと大きさとを示す３つのベクトルを算出する処理と、
    　　前記３つのベクトルを合成して得られる合成ベクトルを前記水位勾配として算出する処理と、を含む、請求項３に記載の井戸監視システム。
  5. 　前記複数の井戸は、少なくとも１つの揚水井戸を含み、
    　前記サーバは、
    　　前記揚水井戸から地下水を汲み上げる揚水設備が前記揚水井戸から汲み上げた地下水の量である揚水量に関する揚水量情報を、前記揚水設備から取得し、
    　　前記流向解析処理の結果として得られる前記流向状態と取得した前記揚水量情報とに基づいて、前記揚水量を調整するべく前記揚水設備を制御する駆動制御処理を含む、請求項１～請求項４のうちいずれか一項に記載の井戸監視システム。
  6. 　前記駆動制御処理は、
    　　前記流向解析処理の結果として得られる前記流向状態を変化させるべく、前記揚水井戸の前記水位の目標水位を算出する処理と、
    　　前記揚水井戸の前記水位が前記目標水位となるように、前記揚水量情報に基づき前記揚水量を調整する処理と、を含む、請求項５に記載の井戸監視システム。
  7. 　前記複数の井戸は、少なくとも１つの揚水井戸と、少なくとも１つの観測井戸とを含み、
    　前記揚水井戸から地下水を汲み上げる揚水設備は、
    　　前記揚水井戸から地下水を汲み上げるように構成されたポンプと、
    　　前記揚水井戸の水位を検出するように構成された水位センサと、
    　　前記水位センサの検出結果を前記水位情報として前記サーバに送信するように構成された通信部と、を有し、
    　前記観測井戸の水位を検出する観測設備は、
    　　前記観測井戸の水位を検出するように構成された水位センサと、
    　　前記水位センサの検出結果を前記水位情報として前記サーバに送信するように構成された通信部とを有する、請求項１～請求項６のうちいずれか一項に記載の井戸監視システム。
  8. 　請求項１～請求項７のうちいずれか一項に記載の井戸監視システムの前記サーバが有するコンピュータが実行する監視プログラムであって、
    　前記コンピュータに、前記流向解析処理を実行させるように構成されている監視プログラム。
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