JP6977605B2 - 下水道管渠内水位予測装置及び下水道管渠内水位予測方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態に係る下水道管渠内水位予測装置の構成を示すブロック図である。図1に示す下水道管渠内水位予測装置100は、データ蓄積部101と、モデル学習部102と、しきい値生成部103と、学習パラメータ記憶部104と、水位予測値算出部105とを備える。
図2は、図1に示すモデル学習部102の動作を示すフローチャートである。まず、処理を開始すると、モデル学習部102は、データ蓄積部101からメッシュ降水量データ及び下水道管渠内水位データを取得する(S101:データ取得ステップ)。
しきい値生成部103は、モデル学習部102から初期しきい値δk initを取得して初期値とし、クラスタリング手法により、学習データの分布に基づいてしきい値^δkを生成する。ここで、クラスタリング手法としては、k−means法及び混合正規分布を例示することができる。
図3は、図1に示す水位予測値算出部105の動作を示すフローチャートである。
実施形態1ではクラスタリングによりしきい値を生成するしきい値生成部を備える下水道管渠内水位予測装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本実施形態では、局所探索法によりしきい値を生成するしきい値生成部を備える下水道管渠内水位予測装置について説明する。
図5は、本実施形態に係る下水道管渠内水位予測装置が備えるしきい値生成部103Aの構成を示すブロック図である。図5に示すしきい値生成部103Aは、現在しきい値記憶部131と、終了判定部132と、近傍しきい値生成部133と、クラスタ分割部134と、交差検証部135と、しきい値更新部136とを備える。
図6は、本実施形態に係る下水道管渠内水位予測装置が備えるしきい値生成部103Aの動作を示すフローチャートである。まず、処理を開始すると、しきい値生成部103Aは、初期しきい値δk initを現在のしきい値δkとする(S301:初期しきい値決定ステップ)。
実施形態1ではクラスタリングによりしきい値を生成するしきい値生成部を備える下水道管渠内水位予測装置について説明し、実施形態2では、局所探索法の目的関数を交差検証による予測精度とした単目的最適化の局所探索法によりしきい値を生成するしきい値生成部を備える下水道管渠内水位予測装置について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。本実施形態では、交差検証による予測精度に加えて、分割された各クラスタが保有する学習データ数も目的関数に含めた多目的最適化の局所探索法によりしきい値を生成するしきい値生成部を備える下水道管渠内水位予測装置について説明する。
図7は、実施形態3に係る下水道管渠内水位予測装置が備えるしきい値生成部の動作を示すフローチャートである。図7は、図6のS305をS305Aに変更したのみであり、その他のステップは図6と同じであるため、実施形態2の説明を援用する。
101 データ蓄積部
102 モデル学習部
103,103A しきい値生成部
104 学習パラメータ記憶部
105 水位予測値算出部
131 現在しきい値記憶部
132 終了判定部
133 近傍しきい値生成部
134 クラスタ分割部
135 交差検証部
136 しきい値更新部
Claims (5)
- 対象地域における予測対象時刻の下水道管渠内の水位を予測する下水道管渠内水位予測装置であって、
前記対象地域における下水道管渠内水位データ及びメッシュ降水量データを蓄積するデータ蓄積部と、
前記データ蓄積部のデータを用いて、複数の線形回帰モデルの学習を行ってパラメータを決定するモデル学習部と、
前記データ蓄積部のデータを用いて、前記下水道管渠内の水位を分割するしきい値を生成するしきい値生成部と、
複数の前記線形回帰モデルの前記パラメータ及び前記しきい値を記憶する学習パラメータ記憶部と、
前記データ蓄積部のデータ及び前記学習パラメータ記憶部に記憶された前記パラメータを用いて、下水道管渠内水位予測値を算出する水位予測値算出部とを備えた下水道管渠内水位予測装置。 - 前記しきい値生成部は、前記しきい値をクラスタリングにより生成する請求項1に記載の下水道管渠内水位予測装置。
- 前記しきい値生成部は、前記しきい値を近傍探索法により生成する請求項1に記載の下水道管渠内水位予測装置。
- 前記近傍探索法の目的関数には学習データ数が含まれる請求項3に記載の下水道管渠内水位予測装置。
- 対象地域における予測対象時刻の下水道管渠内の水位を予測する下水道管渠内水位予測方法であって、
モデル学習部が、前記対象地域における下水道管渠内水位データ及びメッシュ降水量データを用いて、複数の線形回帰モデルの学習を行ってパラメータを決定すること、
しきい値生成部が、前記下水道管渠内水位データ及びメッシュ降水量データを用いて、前記下水道管渠内の水位を分割するしきい値を生成すること、
学習パラメータ記憶部が、複数の前記線形回帰モデルの前記パラメータ及び前記しきい値を記憶すること、
水位予測値算出部が、前記下水道管渠内水位データ及びメッシュ降水量データ並びに前記パラメータを用いて、下水道管渠内水位予測値を算出することを含む下水道管渠内水位予測方法。
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