| 研究概要 |
本研究では都市型水害に対処するために,気象庁が提供している降雨予測データやポンプ場で測定が容易なデータにもとづいて雨水ポンプの効率的な運転計画を提案することを目的としている.
これまでポンプ場への雨水流入量の変化に注目して予測を行ってきたが,本年度は溢水の評価として直接的かつ重要であるポンプ場の水位に注目した.まず,降雨や排水量の時間変化とポンプ場の水位変化の関係を線形ARXモデルで近似し,モデルパラメータを過去の測定データから同定した.このモデルに将来の降雨予測値を代入して水位予測を行った.逐次最小二乗法を用いた同定を行うことで,各ポンプ場や降雨パターンに応じたモデルパラメータが得られた.提案したアルゴリズムを用いて水位予測を行った結果,ポンプ場において簡単に測定,入手できるデータのみを用いて水位を予測できる可能性が示された.
しかし,急激な降雨時には予測誤差が比較的大きくなった.そこで,ポンプ井の断面形状と水位変化の関係を調査し,予測モデルに水理学の理論にもとづいた非線形項を導入した.非線形項の導入にあたっては,非線形制御の対象としてよく用いられるシステムを用いて非線形制御の効果やパラメータ調整法について検討した.水位予測シミュレーションを行って比較したところ,これまでに検討した非線形項ではモデル次数や忘却係数の変更に比べて予測誤差の顕著な改善は得られなかった.
現在の予測精度では,ポンプの完全な自動運転に用いることはまだ難しく,人が操作する場合の補助情報として用いる可能性がある.そこで,ロボットの遠隔操作を対象に人の操作と自動制御が競合する場合について,操作者への情報伝達方法を検討した.
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