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JP-2026514994-A - 都市排水システムのトポロジーデータ用の修正方法および装置

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Abstract

本開示の実施例は、都市排水システムの技術分野に適用される、都市排水システムのトポロジーデータ用の修正方法および装置を提供する。該方法は、都市排水システムの概況調査により得られた都市排水システムのトポロジーデータ、および監視機器で測定されたマンホールの液位データ、配管の液位データを取得するステップであって、都市排水システムのトポロジーデータには、マンホールの基本データ、配管の基本データが含まれる、ステップと、都市排水システムのトポロジーデータに基づいて、排水管網水理学的モデルを構築するステップと、排水管網水理学的モデルを解いて、マンホールの液位データ、配管の液位データを得るステップと、算出したマンホールの液位データ、排水管網液位データ、および測定したマンホールの液位データ、配管の液位データに基づいて、都市排水システムのトポロジーデータを修正するステップと、を含む。この方法によって、都市排水システムのトポロジーデータの修正効率を向上させることができる。 【選択図】図１

Inventors

  • 孫 岸▲ウェイ▼
  • 陳 瑞弘
  • 邱 子裕
  • 陳 江海
  • 劉 正彪
  • 郭 旻睿
  • 孫 玉天

Assignees

  • 三峡智慧水務科技有限公司

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20231031
Priority Date
20230427

Claims (10)

  1. 都市排水システムのトポロジーデータ用の修正方法であって、前記方法は、 都市排水システムの概況調査により得られた都市排水システムのトポロジーデータ、および監視機器で測定されたマンホールの液位データ、配管の液位データを取得するステップであって、前記都市排水システムのトポロジーデータには、マンホールの基本データ、配管の基本データが含まれるステップと、 前記都市排水システムのトポロジーデータに基づいて、排水管網水理学的モデルを構築するステップと、 前記排水管網水理学的モデルを解いて、マンホールの液位データ、配管の液位データを得るステップと、 算出したマンホールの液位データ、排水管網液位データ、および測定したマンホールの液位データ、配管の液位データに基づいて、前記都市排水システムのトポロジーデータを修正するステップと、を含む、ことを特徴とする都市排水システムのトポロジーデータ用の修正方法。
  2. 前記都市排水システムのトポロジーデータに基づいて、排水管網水理学的モデルを構築する前記ステップは、 前記都市排水システムのトポロジーデータに基づいて、マンホールをノード、管網の流れ方向を有向接続関係として、排水管網水理学的モデルを構築するステップを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記排水管網水理学的モデルを解いて、マンホールの液位データ、配管の液位データを得る前記ステップは、 都市排水システム区域内の水利用者の給水データ、都市排水システム区域の河川水位データ、制御対象の動作規則データをモデル境界条件として、都市排水パターンに基づいて、前記都市排水システムの流量データを計算するステップと、 前記都市排水システムのトポロジーデータ、前記排水管網水理学的モデル、および前記都市排水システムの流量データに基づいて、前記都市排水システムの本線配管と次線配管を決定するステップと、 前記都市排水システムの本線配管と次線配管に流量プローブを配置することを利用者に通知するステップと、 前記本線配管と前記次線配管に配置された流量プローブで監視された流量データ、および前記水利用者の給水データに基づいて、外部水量を計算して、前記排水管網水理学的モデルが水量平衡状態にあるようにするステップと、 水量平衡状態にある排水管網水理学的モデルを解いて、マンホールの液位データ、配管の液位データを得るステップと、を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 算出したマンホールの液位データ、配管の液位データ、測定したマンホールの液位データ、配管の液位データに基づいて、前記都市排水システムのトポロジーデータを修正する前記ステップは、 前記都市排水システムのトポロジーデータに基づいて、管区間の断面図を描画するステップと、 前記管区間の断面図に基づいて、液位制御点を決定するステップであって、前記液位制御点は、管区間の全体的な傾向に準拠していないマンホールノードであるステップと、 隣接する２つの液位制御点に応じて、修正作業ユニットを分割するステップであって、前記修正作業ユニットは、第１マンホールと第２マンホール、第１マンホールと第２マンホールとの間にある配管とマンホール、および第１マンホールに接続された上流配管と第２マンホールに接続された下流配管を含み、前記第１マンホールは、隣接する２つの液位制御点のうち上流液位制御点から上流にたどったＭ番目のマンホールであり、前記第２マンホールは、隣接する２つの液位制御点のうち下流液位制御点から下流にたどったＭ番目のマンホールであるステップと、 前記修正作業ユニットのマンホールとそれに接続された配管をマンホールユニットに分割するステップと、 前記マンホールユニットのターゲットマンホールに対応するターゲットマンホールの液位データ測定時刻に基づいて、ターゲットマンホールの液位データ測定時刻の前後にある予め設定された時間帯内のデータを算出したターゲットマンホールの液位データから抽出するステップと、 抽出したデータおよび測定したターゲットマンホールの液位データに基づいて、ターゲットマンホールの液位偏差を計算するステップと、 前記マンホールユニットのターゲット配管に対応するターゲット配管の液位データ測定時刻に基づいて、ターゲット配管の液位データ測定時刻の前後の予め設定された時間帯内のデータを、算出したターゲット配管の液位データから抽出するステップと、 抽出したデータおよび測定したターゲット配管の液位データに基づいて、ターゲット配管の液位偏差を計算するステップと、 前記マンホールユニットに対応するターゲットマンホールの液位偏差およびターゲット配管の液位偏差に基づいて、前記マンホールユニットの液位総合偏差を計算するステップと、 前記修正作業ユニットの最下流マンホールを始点、最上流マンホールを終点として、Ｎ個のマンホールを１回ずつ上流に辿り、これをグループとして修正作業管区間を構築するステップと、 前記修正作業管区間の各マンホールユニットの液位総合偏差に基づいて、前記修正作業管区間の液位総合偏差を計算するステップと、 前記修正作業ユニットの各修正作業管区間の液位総合偏差に基づいて、前記修正作業ユニットの液位総合偏差を計算するステップと、 前記修正作業ユニットの液位総合偏差が予め設定された閾値以上である場合、前記修正作業ユニットの各修正作業管区間の液位総合偏差を判断するステップと、 前記修正作業管区間の液位総合偏差が予め設定された閾値以上である場合、前記修正作業管区間に液位制御点が含まれているか否かを判断するステップと、 前記修正作業管区間に液位制御点が含まれている場合、前記液位制御点を再チェック対象点として決定するステップと、 前記修正作業管区間に液位制御点が含まれていない場合、前記修正作業管区間が下流液位制御点による影響を受けたか否かを判断するステップと、 下流液位制御点による影響を受けない場合、前記修正作業管区間を再チェック対象点として決定するステップと、 各再チェック対象点を再調査することを利用者に通知し、再調査データに基づいて、前記都市排水システムのトポロジーデータを更新するステップと、を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  5. 抽出したデータおよび測定したターゲットマンホールの液位データに基づいて、ターゲットマンホールの液位偏差を計算する前記ステップは、 抽出したデータのうち測定したターゲットマンホールの液位データに最も近い大きさのデータ、および測定したターゲットマンホールの液位データに基づいて、ターゲットマンホールの液位偏差を計算するステップを含み、 抽出したデータおよび測定したターゲット配管の液位データに基づいて、ターゲット配管の液位偏差を計算する前記ステップは、 抽出したデータのうち測定したターゲット配管の液位データに最も近い大きさのデータ、および測定したターゲット配管の液位データに基づいて、ターゲット配管の液位偏差を計算するステップを含む、ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 前記方法は、 監視機器によって再調査期間に測定された各マンホールユニットのターゲットマンホールの液位データ、ターゲット配管の液位データを取得するステップと、 すべてのマンホールユニットの液位総合偏差が予め設定された閾値未満となるまで修正を再度複数回行うステップと、をさらに含み、毎回の修正は、 更新後の都市排水システムのトポロジーデータに基づいて、排水管網水理学的モデルを更新することと、 更新後の排水管網水理学的モデルを解いて、マンホールの液位データ、配管の液位データを得ることと、 前記マンホールユニットのターゲットマンホールが現在対応するターゲットマンホールの液位データ測定時刻に基づいて、現在算出したターゲットマンホールの液位データからその前後にある予め設定された時間帯内のデータを抽出することと、 抽出したデータおよび現在測定したターゲットマンホールの液位データに基づいて、ターゲットマンホールの液位偏差を計算することと、 前記マンホールユニットのターゲット配管が現在対応するターゲット配管の液位データ測定時刻に基づいて、現在算出したターゲット配管の液位データからその前後にある予め設定された時間帯内のデータを抽出することと、 抽出したデータおよび現在測定したターゲット配管の液位データに基づいて、ターゲット配管の液位偏差を計算することと、 前記マンホールユニットが現在対応するターゲットマンホールの液位偏差、およびターゲット配管の液位偏差に基づいて、前記マンホールユニットの液位総合偏差を計算することと、 各マンホールユニットの現在の液位総合偏差を判断することと、 前記マンホールユニットの現在の液位総合偏差が予め設定された閾値以上であるが、前記マンホールユニットが現在対応するターゲットマンホールの液位偏差またはターゲット配管の液位偏差のうち予め設定された閾値未満の値がある場合、現在前記マンホールユニットにおいて液位偏差が最も小さい部材の埋設深度に基づいて、現在前記マンホールユニットにおいて液位偏差が予め設定された閾値以上の部材の埋設深度を修正することと、 前記マンホールユニットの現在の液位総合偏差が予め設定された閾値以上であるが、前記マンホールユニットが現在対応するターゲットマンホールの液位偏差とターゲット配管の液位偏差の両方が予め設定された閾値以上である場合、前記マンホールユニットのターゲットマンホールを中間点として、Ｓ個のマンホールを上流と下流にそれぞれ辿り、これをグループとして管区間を構築することと、 構築した管区間に対応する管区間の断面画像に基づいて、前記ターゲットマンホールが液位制御点であるか否かを判断することと、 前記ターゲットマンホールが液位制御点である場合、それを再チェック対象点として決定することと、 前記ターゲットマンホールが液位制御点ではない場合、前記ターゲットマンホールが下流液位制御点による影響を受けたか否かを判断することと、 下流液位制御点による影響を受けない場合、前記ターゲットマンホールを再チェック対象点として決定することと、 現在の各再チェック対象点を再調査することを利用者に通知し、再調査データに基づいて、現在の都市排水システムのトポロジーデータを更新することと、 監視機器によって再調査期間に測定された各マンホールユニットのターゲットマンホールの液位データ、ターゲット配管の液位データを取得することと、を含む、ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
  7. 前記監視機器は、ＲＴＫ機器である、ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 都市排水システムのトポロジーデータ用の修正装置であって、前記装置は、 都市排水システムの概況調査により得られた都市排水システムのトポロジーデータ、および監視機器で測定されたマンホールの液位データ、配管の液位データを取得するための取得モジュールであって、前記都市排水システムのトポロジーデータには、マンホールの基本データ、配管の基本データが含まれる取得モジュールと、 前記都市排水システムのトポロジーデータに基づいて、排水管網水理学的モデルを構築するための構築モジュールと、 前記排水管網水理学的モデルを解いて、マンホールの液位データ、配管の液位データを得るための計算モジュールと、 算出したマンホールの液位データ、排水管網液位データ、および測定したマンホールの液位データ、配管の液位データに基づいて、前記都市排水システムのトポロジーデータを修正するための修正モジュールと、を含む、ことを特徴とする都市排水システムのトポロジーデータ用の修正装置。
  9. 電子機器であって、前記電子機器は、 少なくとも１つのプロセッサと、 前記少なくとも１つのプロセッサに通信可能に接続されたメモリと、を含み、 前記メモリには、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令が記憶されており、前記命令は、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行され、前記少なくとも１つのプロセッサが請求項１～７のいずれか一項に記載の方法を実行できるようにする、ことを特徴とする電子機器。
  10. コンピュータ命令を記憶した非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、前記コンピュータ命令は、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法をコンピュータに実行させるために使用される、ことを特徴とする非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。

Description

本開示は、都市排水システムの技術分野に関し、特に都市排水システムのトポロジーデータ用の修正方法および装置に関する。 都市排水システムは、都市の安全な運営を確保する上で重要な役割を果たしている。地下に埋設された管網の数が多く、実際の状況が複雑であることから、管網の概況調査は、都市排水システムのトポロジーデータを把握するための主要な手段となっている。 排水システム全体の稼働状況は限られた数の監視機器によってしか推定できない場合、管網の概況調査は、都市排水システム全体を網羅するプロセスである。人為的要因やその他の理由により、概況調査による都市排水システムのトポロジーデータには多くの欠陥データが含まれており、これらの修正が必要である。しかし、現在の修正方法は、一般的に効率が低いという問題がある。そのため、都市排水システムのトポロジーデータの修正効率をどのように向上させるかは、解決すべき喫緊の技術的課題となっている。 本開示の各実施例の上記およびその他の特徴、利点、および態様は、図面を参照し、以下の詳細な説明を参照してより明らかになる。図面は、本解決手段をよりよく理解するためのものであり、本開示を限定するものではない。図面において、同一または類似の符号は、同一または類似の要素を示す。 本開示の実施例で提供される都市排水システムのトポロジーデータ用の修正方法のフローチャートを示す。本開示の実施例で提供される管区間の断面図を示す。本開示の実施例で提供される液位制御点および修正作業ユニットの模式図を示す。本開示の実施例で提供される別の管区間の断面図を示す。本開示の実施例で提供される別の管区間の断面図を示す。本開示の実施例で提供される別の管区間の断面図を示す。本開示の実施例で提供される都市排水システムのトポロジーデータ用の修正装置の構造図を示す。本開示の実施例を実施する例示的な電子機器の構造図を示す。 以下、本開示の実施例の目的、技術的解決手段および利点をより明確にするため、本開示の実施例における図面を参照して、本開示の実施例における技術的解決手段について明確かつ完全に説明するが、説明される実施例は、本開示の実施例の一部であり、全ての実施例ではないことは明らかである。本開示の実施例に基づいて、当業者が創造的な労働を行わないことを前提に得た他のすべての実施例は、本開示の保護範囲に属する。 また、本明細書における用語「および／または」は、関連オブジェクトを記述する関連関係にすぎず、３種類の関係が存在し得ることを意味し、例えば、Ａおよび／またはＢは、Ａが単独で存在し、ＡとＢが同時に存在し、Ｂが単独で存在するという３つのケースを表すことができる。また、本明細書では、符号「／」は、一般的に前後の関連オブジェクトが「または」の関係であることを示す。 背景技術に記載の課題に対して、本開示の実施例は、都市排水システムのトポロジーデータ用の修正方法および装置を提供する。具体的には、概況調査により得られた都市排水システムのトポロジーデータに基づいて、排水管網水理学的モデルを構築し、排水管網水理学的モデルによって都市排水システムの水理学的性能をシミュレーションし、さらにマンホールの液位データ、配管の液位データを計算し、その後、それを実際に測定したマンホールの液位データ、配管の液位データと組み合わせて、都市排水システムのトポロジーデータを修正することができ、それによって、都市排水システムのトポロジーデータの修正効率を効果的に向上させる。 以下、図面を参照して、具体的な実施例によって、本開示の実施例で提供される都市排水システムのトポロジーデータ用の修正方法および装置について詳細に説明する。 図１は、本開示の実施例で提供される都市排水システムのトポロジーデータ用の修正方法のフローチャートを示し、図１に示すように、修正方法１００は、以下のＳ１１０～Ｓ１４０を含んでもよい。 Ｓ１１０：都市排水システムの概況調査により得られた都市排水システムのトポロジーデータ、および監視機器で測定されたマンホールの液位データ、配管の液位データを取得する。 なお、晴れた日に都市排水システムの概況調査作業を行って、都市排水システムのトポロジーデータを記録することができ、それには、マンホールの基本データ、配管の基本データが含まれてもよい。 例示的には、マンホールの基本データには、部材識別コード、自然路面標高、マンホール埋設深度、マンホール径が含まれてもよく、配管の基本データには、部材識別コード、始点識別コード、終点識別コード、断面タイプ、断面サイズ（配管径）、始点埋設深度、終点埋設深度が含まれてもよい。 また、監視機器を用いてマンホールの液位および配管の液位を測定し、得られたマンホールの液位データ、および配管の液位データを記録することができる。例えば、ＲＴＫ機器を用いてマンホールの液位および配管の液位を測定し、得られたマンホール、配管に対応するＲＴＫ液位を記録するとともに、測定時刻を分単位の精度で記録することができる。 一例として、都市排水システムのトポロジーデータのうちのマンホールの基本データ、配管の基本データ、および測定したマンホールの液位データ、配管の液位データを表１および表２に示す形で記録することができるが、ここでは限定しない。 （表１） （表２） 任意選択で、記録したデータを取得すると、概況調査により得られた都市排水システムのトポロジーデータ、および測定したマンホールの液位データ、配管の液位データを取得することができる。 Ｓ１２０：都市排水システムのトポロジーデータに基づいて、排水管網水理学的モデルを構築する。 いくつかの実施例では、都市排水システムのトポロジーデータに基づいて、マンホールをノード、管網の流れ方向を有向接続関係として、排水管網水理学的モデルを構築するようにしてもよい。 Ｓ１３０：排水管網水理学的モデルを解いて、マンホールの液位データ、配管の液位データを得る。 いくつかの実施例では、都市排水システム区域内の水利用者の給水データ、都市排水システム区域の河川水位データ、制御対象の動作規則データをモデル境界条件として、都市排水パターンに基づいて、流体力学Ｑ－Ｈ関係に従って、都市排水システムの動作を２４Ｈ安定して解析して、都市排水システムの流量データを計算するようにしてもよい。ここで、計算式は、以下に示され得る。 ここで、Ｑｊは、上流マンホールの総流量であり、ｑｉは、ノードｊの上流にあるｉ番目のノードの流量であり、Ａは、水理学的な断面積であり、Ｚは、配管の底部の標高であり、ｈｌｏｓｓは、水頭損失であり、Ｆｉは、ｋ時刻における配管の充填度である。 都市排水システムのトポロジーデータ、排水管網水理学的モデル、および都市排水システムの流量データに基づいて、都市排水システムの主要な流れ方向を分析し、都市排水システムの本線配管と次線配管を決定し、都市排水システムの本線配管と次線配管に流量プローブを配置することを利用者に通知する。 例示的には、次線配管における流量プローブの数は、少なくとも１つであり、本線配管における流量プローブは、本線配管に対する次線配管の接続状態に応じて設定される。 本線配管と次線配管に配置された流量プローブで監視された流量データ、および水利用者の給水データに基づいて、外部水量を計算して、排水管網水理学的モデルが水量平衡状態にあるようにし、その後、水量平衡状態にある排水管網水理学的モデルを解いて、マンホールの液位データ、配管の液位データを得る。 Ｓ１４０：算出したマンホールの液位データ、排水管網液位データ、および測定したマンホールの液位データ、配管の液位データに基づいて、都市排水システムのトポロジーデータを修正する。 いくつかの実施例では、都市排水システムのトポロジーデータに基づいて、管区間の断面図を描画し、管区間の断面図に基づいて、液位制御点を決定するようにしてもよい。ここで、液位制御点は、管区間の全体的な傾向に準拠していないマンホールノードである、例えば、マンホール埋設深度、配管埋設深度、配管径などは、管区間の全体的な傾向に準拠しておらず、配管全体の水理学的性能に大きな影響を与える点としては、逆勾配、ずれ、深度過大、あるいは大径配管と小径配管の接続などがある。 隣接する２つの液位制御点に応じて、修正作業ユニットを分割し、ここで、修正作業ユニットは、第１マンホールと第２マンホール、第１マンホールと第２マンホールとの間にある配管とマンホール、および第１マンホールに接続された上流配管と第２マンホールに接続された下流配管を含み、第１マンホールは、隣接する２つの液位制御点のうち上流液位制御点から上流にたどったＭ番目のマンホールであり、第２マンホールは、隣接する２つの液位制御点のうち下流液位制御点から下流にたどったＭ番目のマンホールである。 修正作業ユニットのマンホールとそれに接続された配管をマンホールユニットに分割する。ここで、マンホールユニットのマンホールと配管は、それぞれターゲットマンホールとターゲット配管として定義される。 マンホールユニットのターゲットマンホールに対応するターゲットマンホールの液位データ測定時刻に基づいて、ターゲットマンホールの液位データ測定時刻の前後にある予め設定された時間帯（例えば、５分間）内のデータを、算出したターゲットマンホールの液位データから抽出する。 抽出したデータおよび測定したターゲットマンホールの液位データに基づいて、ターゲットマンホールの液位偏差を計算する。例示的には、抽出したデータのうち測定したターゲットマンホールの液位データに最も近い大きさのデータ、および測定したターゲットマンホールの液位データに基づいて、ターゲットマンホールの液位偏差を計算する。 マンホールユニットのターゲット配管に対応するターゲット配管の液位データ測定時刻に基づいて、ターゲット配管の液位データ測定時刻の前後にある予め設定された時間帯（例えば、５分間）内のデータを、算出したターゲット配管の液位データから抽出する。 抽出したデータおよび測定したターゲット配管の液位データに基づいて、ターゲット配管の液位偏差を計算する。例えば、抽出したデータのうち測定したターゲット配管の液位データに最も近い大きさのデータ、および測定したターゲット配管の液位データに基づいて、ターゲット配管の液位偏差を計算する。 ここで、ターゲットマンホールの液位偏差を計算する。ターゲット配管の液位偏差の計算式は、以下に示され得る。 ここで、Ｚｍは、ＺｎｏｄｅとＺｌｉｎｋ，ｉを含み、Ｚｎｏｄｅは、ターゲットマンホールの液位偏差であり、Ｚｌｉｎｋ，ｉは、ターゲット配管の液位偏差であり、ＺｍがＺｎｏｄｅである場合、Ｚｏｂｔは、ターゲットマンホールの液位データであり、Ｚｓｉｍは、測定したターゲットマンホールの液位データに最も近い大きさのデータであり、ＺｍがＺｌｉｎｋ，ｉである場合、Ｚｏｂｔは、ターゲット配管の液位データであり、Ｚｓｉｍは、測定したターゲット配管の液位データに最も近い大きさのデータである。 マンホールユニットに対応するターゲットマンホールの液位偏差およびターゲット配管の液位偏差に基づいて、マンホールユニットの液位総合偏差を計算する。ここで、計算式は、以下に示され得る。 ここで、Ｚｊは、マンホールユニットの液位総合偏差であり、ｋは、マンホールユニットの部材数であり、ここでの部材は、マンホールおよびそれに接続された配管であり、Ｚｎｏｄｅは、ターゲットマンホールの液位偏差であり、Ｚｌｉｎｋ，ｉは、ターゲット配管の液位偏差である。 修正作業ユニットの最下流マンホールを始点、最上流マンホールを終点として、Ｎ個のマンホールを１回ずつ上流に辿り、これをグループとして修正作業管区間を構築する。 修正作業管区間の各マンホールユニットの液位総合偏差に基づいて、修正作業管