JP6831130B1 - 風向風速推定装置、風向風速推定方法、および風向風速推定プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
Uz=UR(Z/ZR)α ・・・式1
なお、式1において、UZは、高さZ(m)での風速(m/s)であり、URは、基準となる高さZR(m)での風速(m/s)である。また、αは、べき指数である。
実施形態では制御部301は、風速の鉛直分布を解析し、入力気流の風速の鉛直分布と対応する三角関数成分を特定する。例えば、ドップラーライダなどの複数高度の風向および風速を計測するセンサで、対象エリア内を代表する代表地点または対象エリアの近傍にある代表地点での複数高度の風向および風速を観測することができる。
図6は、実施形態に係る三角関数と対応する風向風速の推定処理の流れを説明する図である。風向風速推定装置300の制御部301は、フーリエ級数の三角関数と対応する気流データを生成する。例えば、制御部301は、フーリエ級数の三角関数のxに高度を代入することで、フーリエ級数の三角関数の波形で変化する風速の鉛直分布を有する気流のデータを生成する。なお、気流データの生成に用いるフーリエ級数の三角関数の周期Lは、上述の図5を参照して述べたフーリエ級数展開で用いた周期であってよい。また、気流データは、数値流体解析の計算範囲の高度(例えば、1km)まで生成されてよい。そして、制御部301は、フーリエ級数の三角関数のnを、複数に変化させて複数の気流データが生成してよい。なお、制御部301は、例えば、フーリエ級数のコサインの三角関数のn=0とすることで、フーリエ級数の直流成分と対応する風速の鉛直分布を有する気流データを生成してよい。
続いて、制御部301は、特定した入力気流の風速比の鉛直分布の三角関数成分の係数の大きさに応じて、フーリエ級数の三角関数と対応する風速比を合成し、対象エリアの各地点における風速比を取得する。
続いて、上述の実施形態の変形例1を説明する。図14は、或る地点でのドップラーライダによる時系列の観測データを例示する図である。なお、図14(a)は、風速のデータであり、また、図14(b)は、風向のデータである。図14(a)および図14(b)において登録されている項目は、例えば、図4(a)および図4(b)と同様の情報であってよい。ただし、図14では、複数の日時でのドップラーライダの観測データのレコードが登録されている。例えば、図14に示すように、或る地点でのドップラーライダによる時系列の観測データを取得することが可能である。
続いて、実施形態の変形例2を説明する。上述の実施形態では、周期Lは、例えば、数値流体解析で計算範囲として入力する高度(例えば1km)の数倍(例えば、4倍など)に設定する例を述べている。しかしながら、例えば、図14に示すように、過去の複数の観測データを取得可能な場合、過去の複数の観測データに基づいて、実施形態に係るフーリエ級数展開で周期Lとして用いる周期を、好ましい値に設定することが可能である。
(1)記憶装置1703に予めインストールされている。
(2)着脱可能記憶媒体1705により提供される。
(3)プログラムサーバなどのサーバから提供される。
301 :制御部
302 :記憶部
303 :表示部
311 :特定部
312 :取得部
313 :処理部
700 :地点情報
800 :三角関数成分情報
900 :風向風速情報
1300 :表示画面
1700 :コンピュータ
1701 :プロセッサ
1702 :メモリ
1703 :記憶装置
1704 :読取装置
1705 :着脱可能記憶媒体
1706 :通信インタフェース
1707 :入出力インタフェース
1708 :バス
1711 :表示装置
Claims (9)
- 所定のエリアを代表する代表地点における風速の鉛直分布に基づく高度に対する風速比の関数から、該関数に含まれている三角関数成分を特定する特定部と、
複数の三角関数の各三角関数と対応づけられている前記所定のエリア内の複数の地点における風速比の情報に基づいて、前記三角関数成分と対応する前記所定のエリア内の複数の地点における風速比を取得する取得部と、
前記三角関数成分と対応する前記所定のエリア内の複数の地点における風速比を、前記三角関数成分の大きさに基づき合成することで、前記代表地点における風速の鉛直分布と対応する前記複数の地点の風速比を求める処理部と、
を含む、風向風速推定装置。 - 前記複数の三角関数の各三角関数と対応づけられている前記所定のエリア内の複数の地点における風速比の情報は、前記複数の三角関数の各三角関数について、該三角関数と対応する風速の鉛直分布を有する気流を入力として前記所定のエリアの数値流体解析を実行することで生成される、請求項1に記載の風向風速推定装置。
- 前記特定部は、前記高度に対する風速比の関数をフーリエ級数展開することで前記三角関数成分を特定し、
前記処理部は、前記三角関数成分のフーリエ係数を、前記三角関数成分と対応する前記所定のエリア内の複数の地点における風速比に乗じて得た風速比を、前記複数の地点毎に足し合わせて、前記代表地点における風速の鉛直分布と対応する前記複数の地点の風速比を求めることを特徴とする、請求項1または2に記載の風向風速推定装置。 - 前記複数の三角関数の各三角関数と対応づけられている前記所定のエリア内の複数の地点における風速比の情報を記憶する記憶部を更に含み、
前記複数の三角関数は、前記代表地点において過去に観測された風速の鉛直分布の複数の観測データを高度に対する風速比の関数で表してフーリエ級数展開し、前記複数の観測データのうちの少なくとも1つにおいてフーリエ係数が0以外の値であった三角関数成分であり、
前記取得部は、前記記憶部から前記複数の三角関数の各三角関数と対応づけられた前記所定のエリア内の複数の地点における風速比の情報を取得する、請求項3に記載の風向風速推定装置。 - 前記フーリエ級数展開で用いる周期は、前記代表地点において過去に観測された風速の鉛直分布の複数の観測データを高度に対する風速比の関数で表して、所定の複数の周期のそれぞれを用いてフーリエ級数展開した結果、フーリエ係数が0以外の値を持った項の数が最も少なかった周期である、請求項3に記載の風向風速推定装置。
- 前記処理部は、更に、
前記代表地点における風速の鉛直分布と対応する前記複数の地点の風速比に基づいて、前記複数の地点での風向および風速を取得し、
前記所定のエリア内の建築物の形状を含む3次元モデルとともに、前記複数の地点での風向および風速を表す矢印を3次元で表示した表示画面を表示装置に表示させる表示情報を出力する、
ことを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項に記載の風向風速推定装置。 - 前記処理部は、更に、前記代表地点における複数の風速の鉛直分布が時系列に入力された場合、前記表示情報を、入力された前記複数の風速の鉛直分布に応じて時系列に出力することを特徴とする、請求項6に記載の風向風速推定装置。
- 所定のエリアを代表する代表地点における風速の鉛直分布に基づく高度に対する風速比の関数から、該関数に含まれている三角関数成分を特定し、
複数の三角関数の各三角関数と対応づけられている前記所定のエリア内の複数の地点における風速比の情報に基づいて、前記三角関数成分と対応する前記所定のエリア内の複数の地点における風速比を取得し、
前記三角関数成分と対応する前記所定のエリア内の複数の地点における風速比を、前記三角関数成分の大きさに基づき合成することで、前記代表地点における風速の鉛直分布と対応する前記複数の地点の風速比を求める、
ことを含む、コンピュータが実行する風向風速推定方法。 - 所定のエリアを代表する代表地点における風速の鉛直分布に基づく高度に対する風速比の関数から、該関数に含まれている三角関数成分を特定し、
複数の三角関数の各三角関数と対応づけられている前記所定のエリア内の複数の地点における風速比の情報に基づいて、前記三角関数成分と対応する前記所定のエリア内の複数の地点における風速比を取得し、
前記三角関数成分と対応する前記所定のエリア内の複数の地点における風速比を、前記三角関数成分の大きさに基づき合成することで、前記代表地点における風速の鉛直分布と対応する前記複数の地点の風速比を求める、
処理をコンピュータに実行させる風向風速推定プログラム。
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