特開2023-184040管路グルーピング装置、管路グルーピング方法及び管路グルーピングプログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023184040
(43)【公開日】2023-12-28
(54)【発明の名称】管路グルーピング装置、管路グルーピング方法及び管路グルーピングプログラム
(51)【国際特許分類】
G06Q 50/06 20120101AFI20231221BHJP
【ＦＩ】
G06Q50/06
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022097935
(22)【出願日】2022-06-17
(71)【出願人】
【識別番号】000001052
【氏名又は名称】株式会社クボタ
(74)【代理人】
【識別番号】100107478
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 薫
(74)【代理人】
【識別番号】100117972
【弁理士】
【氏名又は名称】河崎 眞一
(72)【発明者】
【氏名】越智 孝敏
(72)【発明者】
【氏名】奥村 勇太
【テーマコード（参考）】
5L049
【Ｆターム（参考）】
5L049CC06
(57)【要約】 （修正有）
【課題】管網を構成する複数の管路を自動的にグルーピングでき、またその評価も可能となる管路グルーピング装置、方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】管路グルーピング装置１０は、各管路を識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報を記憶する管路情報記憶部１０Ｄと、管理情報に基づき、グルーピング対象となる管路の何れかにグルーピングの基点を設定する基点設定部１１、基点を含む一の管路と、基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、所定条件に達するまで繰返し、多角形に包摂された各管路を同一グループにグルーピングする多角形生成部１２及び管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、グルーピング処理を繰り返すことで、管網を複数のグループにグループ化するグルーピング制御部１５を含む計算機本体１０Ａと、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】管路グルーピング装置１０は、各管路を識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報を記憶する管路情報記憶部１０Ｄと、管理情報に基づき、グルーピング対象となる管路の何れかにグルーピングの基点を設定する基点設定部１１、基点を含む一の管路と、基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、所定条件に達するまで繰返し、多角形に包摂された各管路を同一グループにグルーピングする多角形生成部１２及び管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、グルーピング処理を繰り返すことで、管網を複数のグループにグループ化するグルーピング制御部１５を含む計算機本体１０Ａと、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
管網を構成する複数の管路をグルーピングする管路グルーピング装置であって、
各管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報を記憶する管路情報記憶部と、
前記管理情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する基点設定部と、
前記基点を含む一の管路と、前記基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、事前に設定された所定条件に達するまで繰返し、前記所定条件に達すると前記多角形に包摂された各管路を同一グループにグルーピングする多角形生成部と、
前記管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、前記多角形生成部による一つのグルーピングが終了する度に、前記基点設定部を介した、前記基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点の更新設定と、更新設定した前記基点に対する前記多角形生成部の実行を繰り返すように制御するグルーピング制御部と、
を含む管路グルーピング装置。
各管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報を記憶する管路情報記憶部と、
前記管理情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する基点設定部と、
前記基点を含む一の管路と、前記基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、事前に設定された所定条件に達するまで繰返し、前記所定条件に達すると前記多角形に包摂された各管路を同一グループにグルーピングする多角形生成部と、
前記管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、前記多角形生成部による一つのグルーピングが終了する度に、前記基点設定部を介した、前記基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点の更新設定と、更新設定した前記基点に対する前記多角形生成部の実行を繰り返すように制御するグルーピング制御部と、
を含む管路グルーピング装置。
【請求項2】
前記多角形生成部により生成された多角形の面積を算出する面積算出部と、
前記面積算出部で算出された面積に前記多角形に含まれる管路の総管路長を加味してグルーピングの適正度を評価する評価係数を算出する評価部と、
をさらに含む請求項２記載の管路グルーピング装置。
前記面積算出部で算出された面積に前記多角形に含まれる管路の総管路長を加味してグルーピングの適正度を評価する評価係数を算出する評価部と、
をさらに含む請求項２記載の管路グルーピング装置。
【請求項3】
前記所定条件は、前記多角形に含まれる管路の総管路長が設定管路長に達するか否か、または、前記多角形に含まれる管路に対する工事費が設定工事費に達するか否かであることを含む請求項１または２記載の管路グルーピング装置。
【請求項4】
前記所定形状の多角形は、任意の内角が１８０°以下の凸多角形である請求項１または２記載の管路グルーピング装置。
【請求項5】
前記所定形状の多角形は、少なくとも内角の最大値が（１８０°＋α，α＜９０°）以下の多角形である請求項１または２記載の管路グルーピング装置。
【請求項6】
管網を構成する複数の管路をグルーピングする管路グルーピング方法であって、
各管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する基点設定処理と、
前記基点を含む一の管路と、前記基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、事前に設定された所定条件に達するまで繰返し、前記所定条件に達すると前記多角形に包摂された各管路を同一グループにグルーピングする多角形生成処理と、
前記管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、前記多角形生成処理により一つのグルーピングが終了する度に、前記基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点を更新設定し、更新設定した基点に対して前記多角形生成処理を実行する反復処理と、
を含む管路グルーピング方法。
各管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する基点設定処理と、
前記基点を含む一の管路と、前記基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、事前に設定された所定条件に達するまで繰返し、前記所定条件に達すると前記多角形に包摂された各管路を同一グループにグルーピングする多角形生成処理と、
前記管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、前記多角形生成処理により一つのグルーピングが終了する度に、前記基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点を更新設定し、更新設定した基点に対して前記多角形生成処理を実行する反復処理と、
を含む管路グルーピング方法。
【請求項7】
前記多角形生成処理により生成された多角形の面積を算出する面積算出処理と、
前記面積算出処理で算出された面積に前記多角形に含まれる管路の総管路長を加味してグルーピングの適正度を評価する評価係数を算出する評価処理と、
をさらに含む請求項６記載の管路グルーピング方法。
前記面積算出処理で算出された面積に前記多角形に含まれる管路の総管路長を加味してグルーピングの適正度を評価する評価係数を算出する評価処理と、
をさらに含む請求項６記載の管路グルーピング方法。
【請求項8】
東西南北のバルブを基準点にする態様です
前記基点設定処理を、前記管網の中心から離隔した複数の管路に対して実行し、各基点に基づいて前記多角形生成処理と前記反復処理とを実行することで、各基点に対するグルーピングパターンを其々生成し、前記評価処理により求めた評価係数のグルーピングパターン毎の平均値が最大となるグルーピングパターンを最終グルーピングパターンに決定する請求項７記載の管路グルーピング方法。
前記基点設定処理を、前記管網の中心から離隔した複数の管路に対して実行し、各基点に基づいて前記多角形生成処理と前記反復処理とを実行することで、各基点に対するグルーピングパターンを其々生成し、前記評価処理により求めた評価係数のグルーピングパターン毎の平均値が最大となるグルーピングパターンを最終グルーピングパターンに決定する請求項７記載の管路グルーピング方法。
【請求項9】
前記所定条件は、前記多角形に含まれる管路の総管路長が設定管路長に達するか否か、または、前記多角形に含まれる管路に対する工事費が設定工事費に達するか否かであることを含む請求項６から８の何れかに記載の管路グルーピング方法。
【請求項10】
前記所定形状の多角形は、任意の内角が１８０°以下の凸多角形である請求項６から８の何れかに記載の管路グルーピング方法。
【請求項11】
前記所定形状の多角形は、少なくとも内角の最大値が（１８０°＋α，α＜９０°）以下の多角形である請求項６から８の何れかに記載の管路グルーピング方法。
【請求項12】
管網を構成する複数の管路をグルーピングするグルーピング方法をコンピュータに実行させる管路グルーピングプログラムであって、
管路情報記憶部に記憶され、各管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する基点設定処理と、
前記基点を含む一の管路と、前記基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、事前に設定された所定条件に達するまで繰返し、前記所定条件に達すると前記多角形に包摂された各管路を同一グループにグルーピングする多角形生成処理と、
前記管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、前記多角形生成処理により一つのグルーピングが終了する度に、前記基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点を更新設定し、更新設定した基点に対して前記多角形生成処理を実行する反復処理と、
を含む管路グルーピングプログラム。
管路情報記憶部に記憶され、各管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する基点設定処理と、
前記基点を含む一の管路と、前記基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、事前に設定された所定条件に達するまで繰返し、前記所定条件に達すると前記多角形に包摂された各管路を同一グループにグルーピングする多角形生成処理と、
前記管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、前記多角形生成処理により一つのグルーピングが終了する度に、前記基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点を更新設定し、更新設定した基点に対して前記多角形生成処理を実行する反復処理と、
を含む管路グルーピングプログラム。
【請求項13】
前記多角形生成処理により生成された多角形の面積を算出する面積算出処理と、
前記面積算出処理で算出された面積に前記多角形に含まれる管路の総管路長総管路長を加味してグルーピングの適正度を評価する評価係数を算出する評価処理と、
をさらに含む請求項１２記載の管路グルーピングプログラム。
前記面積算出処理で算出された面積に前記多角形に含まれる管路の総管路長総管路長を加味してグルーピングの適正度を評価する評価係数を算出する評価処理と、
をさらに含む請求項１２記載の管路グルーピングプログラム。
【請求項14】
前記基点設定処理を、前記管網の中心から離隔した複数の管路に対して実行し、各基点に基づいて前記多角形生成処理と前記反復処理とを実行することで、各基点に対するグルーピングパターンを其々生成し、前記評価処理により求めた評価係数のグルーピングパターン毎の平均値が最大となるグルーピングパターンを最終グルーピングパターンに決定するように構成されている請求項１３記載の管路グルーピングプログラム。
【請求項15】
前記所定条件は、前記多角形に含まれる管路の総管路長が設定管路長に達するか否か、または、前記多角形に含まれる管路に対する工事費が設定工事費に達するか否かであることを含む請求項１２から１４の何れかに記載の管路グルーピングプログラム。
【請求項16】
前記所定形状の多角形は、任意の内角が１８０°以下の凸多角形である請求項１２から１４の何れかに記載の管路グルーピングプログラム。
【請求項17】
前記所定形状の多角形は、少なくとも内角の最大値が（１８０°＋α，α＜９０°）以下の多角形である１２から１４の何れかに記載の管路グルーピングプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、上水道など管網を構成する管路をグルーピングする管路グルーピング装置、管路グルーピング方法及び管路グルーピングプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
既設管路の新管路への布設替えなどの配管工事において、更新優先度の高い管路が点在している中、工事効率が悪化しないよう作業者が更新優先度の高い管路を含むよう配管工事区間の設定（グルーピング）を行なっている。
【0003】
従来は、コンピュータマッピングで管理された管網に対して、作業者が経験値に基づいて各管路を紐づけするように端末を操作することで、管網の一部を複数の管路群にグルーピングしていた。しかし、このようなグルーピング作業は非常に煩雑であり、或る程度の長い時間と労力を要するものであるばかりでなく、グルーピング結果の再現性に欠けるという課題があった。
【0004】
なお、特許文献１には、管網に対する水理解析に先立ち、管網を構成する各管路について、流速係数を設定する水理解析方法が提案されている。
【0005】
当該水理解析方法は、多数の管路によって構成される管網を、水理的影響度が同等であると判断される管路ごとの複数のグループに分け、グループごとにそのグループを構成する管路がとり得ると予測される水理的影響度の数値について複数の仮定値を設定し、前記複数の仮定値のそれぞれにもとづき前記管網における任意の水需要点での水頭の計算値を求め、前記管網における前記水需要点での水頭の実測値を求め、グループごとに与えられた複数の仮定値の中から、前記水頭の計算値と実測値との分散値が最小となる仮定値をそれぞれ選択して、これら選択された仮定値の組み合わせを求めることを特徴とする。
【0006】
そして、当該水理解析方法では、水理的影響度が同等であると判断される管路として、管種、敷設期間、口径が共通する管路がグループ化の基準に設定されている。
【0007】
特許文献２には、複数のコンピュータによって複数のメッシュに渡るパイプやバルブからなる供給系統から供給不能区域を抽出する抽出システムが提案されている。当該抽出システムは、前記パイプやバルブ等の設備データを保持する設備データ保持手段と、前記メッシュの境界と前記パイプとの交点を示す境界ノードに関する情報を記憶する記憶手段と、前記境界ノードに属性を付与する属性付与手段と、前記属性付与手段によって付与された属性を用いて、前記供給系統から供給不能区域を抽出する抽出手段と、を具備し、前記設備データ保持手段は、前記複数のコンピュータが領域を分割して設備データを保持するものであり、前記記憶手段は、前記複数のコンピュータの全てが前記境界ノードに関する情報を保持し、前記コンピュータのいずれかが、前記属性付与手段または前記抽出手段として機能することを特徴とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２００８－５７１４２号公報
【特許文献2】特開２００１-２８２８９１号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
特許文献１には、管種、敷設期間、口径などの管路属性によってグルーピングする手法が開示されている。また、特許文献２には、バルブを境界としてメッシュ単位で供給系統から供給不能区域を抽出する手法が開示されている。
【0010】
しかし、何れの文献にも、既設管路の新管路への布設替え等の配管工事において、更新優先度の高い管路が点在している中、工事効率が悪化しない最適な工事区間の設定（グルーピング）を自動的に実行する手法については開示されていない。
【0011】
また、コンピュータマッピングシステムを作業者が経験値に基づいて手動操作することでグルーピングする場合には、その結果が適正であるか否かを評価することができないという問題があり、市町村などで管理される規模の大きな管網に対して、全てを一括してグルーピングし、その結果を評価するのは困難であった。
【0012】
本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、管網を構成する複数の管路を自動的にグルーピングでき、またその評価も可能となる管路グルーピング装置、管路グルーピング方法及び管路グルーピングプログラムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上述の目的を達成するため、本発明による管路グルーピング装置の第一の特徴構成は、管網を構成する複数の管路をグルーピングする管路グルーピング装置であって、各管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報を記憶する管路情報記憶部と、前記管理情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する基点設定部と、前記基点を含む一の管路と、前記基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、事前に設定された所定条件に達するまで繰返し、前記所定条件に達すると前記多角形に包摂された各管路を同一グループにグルーピングする多角形生成部と、前記管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、前記多角形生成部による一つのグルーピングが終了する度に、前記基点設定部を介した、前記基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点の更新設定と、更新設定した前記基点に対する前記多角形生成部の実行を繰り返すように制御するグルーピング制御部と、を含む点にある。
【0014】
管網を構成する個々の管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報とを関連付けた管路情報が予め準備されている。基点設定部では、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点が設定され、多角形生成部では、基点を含む一の管路と、基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理が、事前に設定された所定条件に達するまで繰返され、所定条件に達すると多角形に包摂された各管路が同一グループにグルーピングされる。グルーピング制御部は、管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、多角形生成部による一つのグルーピングが終了する度に、基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点の更新設定を、基点設定部を介して実行させ、更新設定した基点に対する多角形生成部の実行を繰り返すように制御する。このようにして、管網を構成する管路のグルーピングが自動化される。
【0015】
同第二の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、前記多角形生成部により生成された多角形の面積を算出する面積算出部と、前記面積算出部で算出された面積に前記多角形に含まれる管路の総管路長を加味してグルーピングの適正度を評価する評価係数を算出する評価部と、をさらに含む点にある。
【0016】
面積算出部では、多角形生成処理部により生成された各多角形の面積が算出され、評価部では、各多角形の面積に各多角形に含まれる管路の総管路長を加味した値がグルーピングの適正度を評価する評価係数として算出される。例えば、多角形の面積と総管路長の比が評価係数として算出される。
【0017】
同第三の特徴構成は、上述した第一または第二の特徴構成に加えて、前記所定条件は、前記多角形に含まれる管路の総管路長が設定管路長に達するか否か、または、前記多角形に含まれる管路に対する工事費が設定工事費に達するか否かであることを含む点にある。
【0018】
前者の場合、多角形に包摂される管路の総管路長が設定管路長に制限されることにより、グルーピングの規模を適正規模に抑えることができる。後者の場合、多角形に包摂される管路に対する工事費が設定工事費に制限されることにより、グルーピングの規模を適正規模に抑えることができる。
【0019】
同第四の特徴構成は、上述した第一または第二の特徴構成に加えて、前記所定形状の多角形は、任意の内角が１８０°以下の凸多角形である点にある。
【0020】
多角形を凸多角形に制限することにより、グルーピングされた管路が細長い領域に分布し、或いは入り組んだ複雑な領域に分布するようなことが抑制される。
【0021】
同第五の特徴構成は、上述した第一または第二の特徴構成に加えて、前記所定形状の多角形は、少なくとも内角の最大値が（１８０°＋α，α＜９０°）以下の多角形である点にある。
【0022】
少なくとも内角の最大値が（１８０°＋α，α＜９０°）以下の多角形に制限することにより、グルーピングされた管路が細長い領域に分布し、或いは入り組んだ領域に分布するようなことが抑制される。
【0023】
本発明による管路グルーピング方法の第一の特徴構成は、管網を構成する複数の管路をグルーピングする管路グルーピング方法であって、各管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する基点設定処理と、前記基点を含む一の管路と、前記基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、事前に設定された所定条件に達するまで繰返し、前記所定条件に達すると前記多角形に包摂された各管路を同一グループにグルーピングする多角形生成処理と、前記管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、前記多角形生成処理により一つのグルーピングが終了する度に、前記基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点を更新設定し、更新設定した基点に対して前記多角形生成処理を実行する反復処理と、を含む点にある。
【0024】
同第二の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、前記多角形生成処理により生成された多角形の面積を算出する面積算出処理と、前記面積算出処理で算出された面積に前記多角形に含まれる管路の総管路長を加味してグルーピングの適正度を評価する評価係数を算出する評価処理と、をさらに含む点にある。
【0025】
同第三の特徴構成は、上述した第二の特徴構成に加えて、前記基点設定処理を、前記管網の中心から離隔した複数の管路に対して実行し、各基点に基づいて前記多角形生成処理と前記反復処理とを実行することで、各基点に対するグルーピングパターンを其々生成し、前記評価処理により求めた評価係数のグルーピングパターン毎の平均値が最大となるグルーピングパターンを最終グルーピングパターンに決定する点にある。
【0026】
同第四の特徴構成は、上述した第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記所定条件は、前記多角形に含まれる管路の総管路長が設定管路長に達するか否か、または、前記多角形に含まれる管路に対する工事費が設定工事費に達するか否かであることを含む点にある。
【0027】
同第五の特徴構成は、上述した第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記所定形状の多角形は、任意の内角が１８０°以下の凸多角形である点にある。
【0028】
同第六の特徴構成は、上述した第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記所定形状の多角形は、少なくとも内角の最大値が（１８０°＋α，α＜９０°）以下の多角形である点にある。
【0029】
本発明による管路グルーピングプログラムの第一の特徴構成は、管網を構成する複数の管路をグルーピングするグルーピング方法をコンピュータに実行させる管路グルーピングプログラムであって、管路情報記憶部に記憶され、各管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する基点設定処理と、前記基点を含む一の管路と、前記基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、事前に設定された所定条件に達するまで繰返し、前記所定条件に達すると前記多角形に包摂された各管路を同一グループにグルーピングする多角形生成処理と、前記管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、前記多角形生成処理により一つのグルーピングが終了する度に、前記基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点を更新設定し、更新設定した基点に対して前記多角形生成処理を実行する反復処理と、を含む点にある。
【0030】
同第二の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、前記多角形生成処理により生成された多角形の面積を算出する面積算出処理と、前記面積算出処理で算出された面積に前記多角形に含まれる管路の総管路長総管路長を加味してグルーピングの適正度を評価する評価係数を算出する評価処理と、をさらに含む点にある。
【0031】
同第三の特徴構成は、上述した第二の特徴構成に加えて、前記基点設定処理を、前記管網の中心から離隔した複数の管路に対して実行し、各基点に基づいて前記多角形生成処理と前記反復処理とを実行することで、各基点に対するグルーピングパターンを其々生成し、前記評価処理により求めた評価係数のグルーピングパターン毎の平均値が最大となるグルーピングパターンを最終グルーピングパターンに決定するように構成されている点にある。
【0032】
同第四の特徴構成は、上述した第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記所定条件は、前記多角形に含まれる管路の総管路長が設定管路長に達するか否か、または、前記多角形に含まれる管路に対する工事費が設定工事費に達するか否かであることを含む点にある。
【0033】
同第五の特徴構成は、上述した第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記所定形状の多角形は、任意の内角が１８０°以下の凸多角形である点にある。
【0034】
同第六の特徴構成は、上述した第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記所定形状の多角形は、少なくとも内角の最大値が（１８０°＋α，α＜９０°）以下の多角形である点にある。
【発明の効果】
【0035】
以上説明した通り、本発明によれば、管網を構成する複数の管路を自動的にグルーピングでき、またその評価も可能となる管路グルーピング装置、管路グルーピング方法及び管路グルーピングプログラムを提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】本発明による管路グルーピング装置の説明図
【図2】（ａ）はグルーピング対象となる管網の説明図、（ｂ）はグルーピングされた管網の説明図
【図3】管路グルーピング方法の手順を示すフローチャート
【図4】（ａ）は単位管路と管路ユニットの関係の説明図、（ｂ）は単位管路を組み合わせて構成された管路ユニットの説明図
【図5】（ａ）は基点Ｖ１に対する最初にグループ化される管路の説明図、（ｂ）は次にグループ化される管路の説明図、（ｃ）は面積の増分に基づいて決定されたグループ化対象管路の説明図
【図6】（ａ）は次にグループ化される管路の説明図、（ｂ）は面積の増分に基づいて決定されたグループ化対象管路の説明図
【図7】（ａ）は基点Ｖ１の次に更新設定される基点Ｖ１´の説明図、（ｂ）は
【発明を実施するための形態】
【0037】
以下、本発明による管路グルーピング装置、管路グルーピング方法及び管路グルーピングプログラムを図面に基づいて説明する。
【0038】
［管路グルーピング装置の構成］
図１には、管路グルーピング装置１０の機能ブロックを示す構成が示されている。管路グルーピング装置１０は、計算機本体１０Ａと、計算機本体１０Ａに接続された入力機器１０Ｂ、表示機器１０Ｃ及び記憶装置１０Ｄなどを備えている。
図１には、管路グルーピング装置１０の機能ブロックを示す構成が示されている。管路グルーピング装置１０は、計算機本体１０Ａと、計算機本体１０Ａに接続された入力機器１０Ｂ、表示機器１０Ｃ及び記憶装置１０Ｄなどを備えている。
【0039】
計算機本体１０Ａとして汎用のパーソナルコンピュータやラップトップコンピュータなど、入力機器１０Ｂとしてマウスなどのポインティングデバイスやキーボードなど、表示機器１０Ｃとしてタッチパネル式の液晶ディスプレイやプリンタなど、記憶装置１０Ｄとしてハードディスクなどが好適に用いられる。なお、記憶装置１０Ｄは遠隔地のデータベースサーバに構築され、インターネットなどの通信媒体を介して計算機本体１０Ａと接続される態様であってもよい。
【0040】
記憶装置１０Ｄには、管網を構成する複数の管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報が格納されている。管路の位置情報とは、管端位置、管軸に沿う中央位置、屈曲点の位置などを示す座標情報、詳しくは布設位置を示すＸ，Ｙ，Ｚ三次元座標をＸ，Ｙ水平面に投影した二次元座標である。管路の属性情報には、位置情報以外に、布設時期、呼び径、管種、継手の種類、外面防食方法の種類（ポリエチレンスリーブの有無）、更新対象管の有無、漏水修繕の有無、管路長、更新履歴などが含まれる。更新履歴に基づいて将来の管路の布設替えの時期、要否などが判断される。
【0041】
計算機本体１０Ａには、ＣＰＵボード、メモリボード、入出力インタフェースや通信インタフェースなど各種のインタフェースボードが搭載されており、メモリボードのメモリに格納されたオペレーションシステムプログラムに基づいて動作するＣＰＵにより、同じくメモリボードのメモリに格納されたアプリケーションプログラムが実行されることにより、所期の機能が実現される。この例では、アプリケーションプログラムとして管路グルーピングプログラムがメモリに格納されることにより管路グルーピング装置１０が構成され、ＣＰＵにより管路グルーピング方法が実行される。
【0042】
管路グルーピング装置１０は、基点設定部１１、多角形生成部１２、面積算出部１３、評価部１４、グルーピング制御部１５の各機能ブロックを備えている。
基点設定部１１は、管路情報記憶部１０Ｄに格納された管理情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する機能ブロックである。
基点設定部１１は、管路情報記憶部１０Ｄに格納された管理情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する機能ブロックである。
【0043】
多角形生成部１２は、基点を含む一の管路と、基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、事前に設定された所定条件を満たすまで繰返し、所定条件に達すると生成した多角形に包摂される各管路を同一グループにグルーピングする機能ブロックである。包摂とは、各管路の位置情報を接続して得られる最大形状の多角形で各管路が内包される状態をいう。
【0044】
所定条件として、少なくとも多角形に含まれる管路の総管路長が設定管路長に達するか否か、または、多角形に含まれる管路に対する工事費が設定工事費に達するか否かの何れかが含まれる。なお、工事費として予め単位長さ当たりの工事費を設定しておけば、当該工事費に管路長を乗ずることにより容易に求めることができるが、これに限るものではない。
【0045】
面積算出部１３は、多角形生成部により生成された多角形の面積を算出する機能ブロックである。評価部１４は、面積算出部１３で算出された面積に多角形に含まれる管路の総管路長を加味してグルーピングの適正度を評価する評価係数を算出する機能ブロックである。
【0046】
グルーピング制御部１５は、基点設定部１１、多角形生成部１２、面積算出部１３、評価部１４の其々の作動を統括して制御する機能ブロックであり、主に、基点設定部１１と多角形生成部１２を繰返し作動させるように制御する。
【0047】
即ち、グルーピング制御部１５は、基点設定部１１および多角形生成部１２を初期に作動させて最初のグルーピング処理が終了した後は、多角形生成部１２による一つのグルーピングが終了する度に、基点設定部１１を介して前回設定した基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点を更新設定させ、更新設定させた基点に対する多角形生成部の実行を、管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで繰り返すように制御する。
【0048】
図２（ａ）には、グルーピング対象となる管網図が例示されている。図２（ａ）で、基点Ｖ１から基点Ｖ４と表記された黒三角印は、基点設定部１１で最初に設定される基点で、管網の端部の複数位置、この例では東西南北に離れた位置に設定されている。各基点からグルーピング処理が実行されることで、最終的に４パターンのグルーピング結果が得られる。基点を管網の端部に設定するのは、端部から管網側に向かう方向にグルーピングすることが効率的であることによる。しかし、管網の中央部位に基点を設定して、放射状に広がる方向にグルーピングすることも可能である。
【0049】
図２（ｂ）には、基点Ｖ１に対するグルーピング結果が、グループ毎に色分けされた管路と各グループを表す数値で示されている。なお、図２（ｂ）はグレースケールで示されているので、グループ毎に色分けされた管路が濃淡で示されている。このようなグルーピングパターンが、基点Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４についても生成され、評価部１４で算出される評価係数に基づいてグルーピング制御部１５が四つのグルーピングパターンから一つのグルーピングパターンを決定する。なお、グルーピング対象となる管網図に設定する基点の数は複数である必要はなく、単一の基点Ｖ１を設定するものであってもよい。
【0050】
［管路グルーピング方法の説明］
以下、基点設定部１１で設定される基点が、図２（ａ）に示す基点１である場合を例に、管路グルーピング装置１０で実行される管路グルーピング処理の手順を図３に示すフローチャートなどに基づいて具体的に説明する。
以下、基点設定部１１で設定される基点が、図２（ａ）に示す基点１である場合を例に、管路グルーピング装置１０で実行される管路グルーピング処理の手順を図３に示すフローチャートなどに基づいて具体的に説明する。
【0051】
先ず、以下に説明する一連の前処理がグルーピング制御部１５により実行される（ＳＡ１）。
管網が複数の水系を備えた規模の大きな管網である場合には、管網全体を一括してグルーピング処理すると演算時間が長くなり、効率の低下を招く虞がある。そのため、水系により管網を複数に分割し、分割した管網単位にグルーピング処理することが好ましい。図２（ａ）に示す管網は、一つの水系に分割された管網である。
管網が複数の水系を備えた規模の大きな管網である場合には、管網全体を一括してグルーピング処理すると演算時間が長くなり、効率の低下を招く虞がある。そのため、水系により管網を複数に分割し、分割した管網単位にグルーピング処理することが好ましい。図２（ａ）に示す管網は、一つの水系に分割された管網である。
【0052】
管網を構成する単位管路の両端部は、他の管路との交点となるか、バルブ接続点の何れかとなる。そのような単位管路をグルーピングする際に、両端部がバルブ接続点となるように複数の管路を予め組み合わせた管路ユニットを構成し、管路ユニットを単位としてグルーピングすることで、効率化を図ることができる。
【0053】
図４（ａ）には、複数本の単位管路（管路１から管路９）を接続した管網の一部が示されている。図中、黒丸は交点を示し、白丸はバルブを示す。これらの管路１から管路９で構成される管路群から両端がバルブとなる管路を形成し、それらを管路ユニットとする。
【0054】
図４（ｂ）には、管路１から管路９に基づいて、二本の管路ユニット１，２が形成されたことが示されている。このようにして、一つの単位管路から交点を辿って連結することで複数の管路ユニットが形成される。なお、距離の短い管路ユニットが分散して存在すると後のグルーピング処理の効率が低下するため、予め管路長が所定長さより短い管路ユニットを、バルブを介して連結された他の管路ユニットに統合処理しておくことが好ましい。
【0055】
このように管路ユニットを単位としてグループ化すると、実際の布設替え工事において、各バルブを介した止水処理が容易になるという利点がある。以下では管路ユニットを「管路」として実行されるグルーピング処理を説明するが、単位管路を対象としてグルーピング処理することも当然に可能であり、基本的に手順は同一であることは言うまでもない。
【0056】
このようにして得られた管路（管路ユニット）の各単位管路の布設年度を単位管路の管路情報から取得して、管路（管路ユニット）を構成する単位管路全体の全管路長Ａ２に対する所定の布設年度以前の管路の総管路長Ａ１の比率Ａ１／Ａ２を算出し、所定比率以上となる管路（管路ユニット）をグルーピング処理の対象となる管路（管路ユニット）として選択する。所定の布設年度、所定比率の具体的な値は特に限定するものではなく適宜設定すればよい。
【0057】
配水支管と幹線管路とは工事種別が異なるため、其々でグルーピング処理が実行されるように、例えば、予め管路（管路ユニット）を配水支管（例えば、呼び径２５０以下）と、幹線管路（例えば、呼び径３００以上）に分割してもよい。
【0058】
以上説明した前処理の後に、グルーピング制御部１５により基点設定部１１が起動されて、基点初期設定処理が実行される（ＳＡ２）。この処理により、図２（ａ）に示した基点Ｖ１が設定される。本実施形態では、基点Ｖ１として管路（管路ユニット）の端部であるバルブ位置が選択される態様を説明するが、管端、管軸に沿う中央、屈曲点などの座標情報の何れかを基点Ｖ１と設定してもよい。
【0059】
次に、グルーピング制御部１５により多角形生成部１２が起動されて、図５（ａ）に示すように、基点Ｖ１を含む複数の管路（管路ユニット）から管延長が最長となる一の管路（管路ユニット）ＳＧ１がグルーピングされる最初の管路（管路ユニット）に組み込まれる。符号Ａｓ１は、一の管路（管路ユニット）ＳＧ１を包摂する所定形状の多角形の面積を示す。なお、単位管路を対象にグルーピングする場合でも、基点Ｖ１を含む複数の単位管路から管延長が最長となる一の単位管路がグルーピングされる最初の単位管路に組み込まれるように構成すればよい。
【0060】
さらに、図５（ｂ）に示すように、多角形生成部１２は、基点Ｖ１に近い所定数の管路（管路ユニット）を候補管路ＳＧ２（ＳＧ２（１）、ＳＧ２（２）、ＳＧ２（３））としてピックアップし、一の管路（管路ユニット）ＳＧ１と各候補管路ＳＧ２（ＳＧ２（１）、ＳＧ２（２）、ＳＧ２（３））を包摂する多角形の面積Ａｓ２を其々算出し、各候補管路ＳＧ２（ＳＧ２（１）、ＳＧ２（２）、ＳＧ２（３））による面積の増分ΔＡ（＝Ａｓ２－Ａｓ１）と候補管路ＳＧ２の管延長との比［増加面積／追加管延長］が最小となる候補管路ＳＧ２を次の管路（管路ユニット）に選定してグルーピングする。この例では、図５（ｃ）に示すように、候補管路ＳＧ２（２）が次の管路（管路ユニット）に選定される。
【0061】
この例では、所定数を３に設定している。所定数は適宜設定すればよいのであるが、この数を増やすと、［増加面積／追加管延長］の値が小さくなる直線的な候補管路ＳＧ２が選ばれ易くなり、グルーピングされる管路の領域が直線的で歪になる。つまり、グルーピングされた管路単位で管の布設替えを行なう場合に、工事領域が歪になることを回避する目的がある。
【0062】
基点Ｖ１に近い管路（管路ユニット）とは、基点Ｖ１と各管路（管路ユニット）との最短距離に基づいて、最も近い管路（管路ユニット）から順番に選択される。
【0063】
図６（ａ），（ｂ）に示すように、多角形生成部１２は、基点Ｖ１についてグルーピングされた管路（管路ユニット）ＳＧ１，ＳＧ２を包摂する多角形の面積Ａｓ２を基準にして、基点Ｖ１に近い所定数の管路（管路ユニット）を候補管路ＳＧ３（ＳＧ３（１）、ＳＧ３（２）、ＳＧ３（３））としてピックアップし、既にグルーピングされた管路（管路ユニット）ＳＧ１，ＳＧ２と候補管路ＳＧ３（ＳＧ３（１）、ＳＧ３（２）、ＳＧ３（３））を包摂する多角形の面積Ａｓ３を算出し、候補管路ＳＧ３（ＳＧ３（１）、ＳＧ３（２）、ＳＧ３（３））による面積の増分ΔＡ（＝Ａｓ３－Ａｓ２）と候補管路ＳＧ３の管延長との比［増加面積／追加管延長］が最小となる候補管路ＳＧ３を次の管路（管路ユニット）に選定してグルーピングする。
【0064】
同一のグループに組み込まれた管路（管路ユニット）ＳＧ１，ＳＧ２，・・・に対して、所定条件が成立するまでステップＳＡ３の多角形処理が繰り返される（ＳＡ４）。
【0065】
多角形に含まれる管路の総管路長が設定管路長に達するか否かが所定条件として規定されている。グループ内の総管路長が設定管路長を超えるまで、同様の処理が繰り返され、総管路長が設定管路長を超える場合に、その直前の管路（管路ユニット）ＳＧｎまでが同一グループに組み込まれる。設定管路長は、管路の布設替え工事の工程になどに基づいて適宜設定される。
【0066】
なお、設定管路長に代えて、多角形に含まれる管路に対する工事費が設定工事費に達するか否かが所定条件として規定されていてもよい。一区画の管路の布設替え工事に要する費用を規定することで、工事費の管理を適切に行えるようになる。
【0067】
所定条件が満たされると（ＳＡ４，Ｙ）、グルーピング制御部１５により起動された面積算出部１３により、同一グループに組み込まれた全ての管路を包摂する多角形の面積Ａｇが算出されるとともに（ＳＡ５）、評価部１４により、当該面積Ａｇを当該グループに属する管路の合計値である総管路長で除した値がグループ単位の評価値Ｖｇとして算出される（ＳＡ６）。つまり、単位管路長当たりの面積が評価値Ｖｇとなり、評価値Ｖｇが小さいほど適正度の高いグルーピング処理と評価される。
【0068】
なお、評価値Ｖｇは、面積Ａｇに総管路長を加味した値であればよく、面積Ａｇを多角形に含まれる管路の総管路長で除した値に限るものではい。
【0069】
さらに、所定条件が満たされたグループが生成される度に、以前に生成されたグループ単位の評価値Ｖｇの相加平均値がグループ全体の評価値ＶＧとして算出されて管路情報記憶部１０Ｄに記憶され（ＳＡ７）。なお、最初のグループの生成時には、評価値Ｖｇとグループ全体の評価値ＶＧは同値となる。
【0070】
グルーピング制御部１５は、多角形生成部１２で所定条件を満たしたグループが生成され、評価部１４で評価値ＶＧが算出される度に（ＳＡ４，Ｙ～ＳＡ７）、管網を構成する全ての管路（管路ユニット）が何れかにグルーピングされたか否かを判断し（ＳＡ８）、グルーピングされていない管路（管路ユニット）が存在する場合に（ＳＡ８，Ｎ）、基点設定部１１を介して基点更新設定処理を実行する（ＳＡ１２）。
【0071】
図７（ａ）に示すように、基点更新設定処理とは、新たなグループを生成するための基点を更新設定する処理で、既にグルーピングされた管路（管路ユニット）を除いて、最初の基点Ｖ１から直線距離で最も近い管路（管路ユニット）のバルブ位置を新たな基点Ｖ１´として更新設定する処理である（ＳＡ１２）。
【0072】
そして、更新設定された基点Ｖ１´に対して、上述したステップＳＡ３からステップＳＡ８のグルーピング処理が繰り返される。
図７（ｂ）には、基点Ｖ１´に対するグルーピング処理が終了し、さらに新たな基点Ｖ１´´が更新設定された状態が示されている。
図７（ｂ）には、基点Ｖ１´に対するグルーピング処理が終了し、さらに新たな基点Ｖ１´´が更新設定された状態が示されている。
【0073】
ステップＳＡ８で管網に属する全管路（管路ユニット）がグルーピングされると（ＳＡ８，Ｙ）、生成された全てのグルーピング情報が管路情報記憶部１０Ｄに記憶される（ＳＡ９）。
【0074】
このようにして、図２（ａ）に示す基点Ｖ１についてグルーピング処理が終了すると、次の基点Ｖ２について同様のグルーピング処理が実行され、さらに次の基点Ｖ３，Ｖ４についても同様のグルーピング処理が実行される（ＳＡ１０）。
【0075】
グルーピング制御部１５は、基点Ｖ１からＶ４の４つの基点に対するグルーピング処理が終了すると、ステップＳＡ７で算出され、管路情報記憶部１０Ｄに記憶された各グループ全体の評価値を参照して、最も評価値の高いグルーピング処理結果を最終のグルーピングパターンに決定する（ＳＡ１１）。
【0076】
上述したステップＳＡ３で生成される所定形状の多角形は、任意の内角が１８０°以下の凸多角形であることが、管の布設替えの工事領域がシンプルになるという観点で好ましい。凸多角形とならない場合でも、少なくとも多角形の一つの内角の最大値が（１８０°＋α，α＜９０°）以下の多角形であれば許容できる。このような多角形となるように候補管路が選択される。
【0077】
以上、説明した通り、本発明の管路グルーピング方法は、各管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する基点設定処理と、基点を含む一の管路と、基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、事前に設定された所定条件に達するまで繰返し、所定条件に達すると多角形に包摂された各管路を同一グループにグルーピングする多角形生成処理と、管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、多角形生成処理により一つのグルーピングが終了する度に、基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点を更新設定し、更新設定した基点に対して前記多角形生成処理を実行する反復処理と、を含む。
【0078】
多角形生成処理により生成された多角形の面積を算出する面積算出処理と、面積算出処理で算出された面積に多角形に含まれる管路の総管路長を加味してグルーピングの適正度を評価する評価係数を算出する評価処理と、をさらに含む。
【0079】
基点設定処理を、管網の中心から離隔した複数の管路に対して実行し、各基点に基づいて多角形生成処理と反復処理とを実行することで、各基点に対するグルーピングパターンを其々生成し、評価処理により求めた評価係数のグルーピングパターン毎の平均値が最大となるグルーピングパターンを最終グルーピングパターンに決定する。
【0080】
所定条件は、多角形に含まれる管路の総管路長が設定管路長に達するか否か、または、多角形に含まれる管路に対する工事費が設定工事費に達するか否かであることを含む。
【0081】
所定形状の多角形は、任意の内角が１８０°以下の凸多角形であることが好ましく、所定形状の多角形は、少なくとも内角の最大値が（１８０°＋α，α＜９０°）以下の多角形であれば許容される。
【0082】
また、本発明による管路グルーピングプログラムは、管網を構成する複数の管路をグルーピングするグルーピング方法をコンピュータに実行させる管路グルーピングプログラムであって、管路情報記憶部に記憶され、各管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する基点設定処理と、基点を含む一の管路と、基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、事前に設定された所定条件に達するまで繰返し、所定条件に達すると多角形に包摂された各管路を同一グループにグルーピングする多角形生成処理と、管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、多角形生成処理により一つのグルーピングが終了する度に、基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点を更新設定し、更新設定した基点に対して多角形生成処理を実行する反復処理と、を含む。
【0083】
管路グルーピングプログラムは、多角形生成処理により生成された多角形の面積を算出する面積算出処理と、面積算出処理で算出された面積に前記多角形に含まれる管路の総管路長総管路長を加味してグルーピングの適正度を評価する評価係数を算出する評価処理と、をさらに含む。
【0084】
また、基点設定処理を、管網の中心から離隔した複数の管路に対して実行し、各基点に基づいて多角形生成処理と反復処理とを実行することで、各基点に対するグルーピングパターンを其々生成し、評価処理により求めた評価係数のグルーピングパターン毎の平均値が最大となるグルーピングパターンを最終グルーピングパターンに決定するように構成されている。
【0085】
所定条件は、多角形に含まれる管路の総管路長が設定管路長に達するか否か、または、多角形に含まれる管路に対する工事費が設定工事費に達するか否かであり、所定形状の多角形は、任意の内角が１８０°以下の凸多角形であるか、または少なくとも内角の最大値が（１８０°＋α，α＜９０°）以下の多角形である。
【0086】
上述した実施形態では、配管工事区間のグルーピングについて説明したが、それ以外にも配水管網における経済的な水運用や施設管理のための配水区域のブロック化などの目的で、管網を構成する複数の管路をグルーピングする方法にも適用できる。
【0087】
上述した実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、該記載に基づいて本願発明の技術的範囲が限定されるものではなく、各部の具体的構成は、本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計できることは言うまでもない。例えば、図３に示した管路グルーピング処理のうち、ステップＳＡ３の管路グルーピング処理からステップＳＡ９のグルーピング情報記憶処理の一連の処理またはそのうちの一部の処理を、遺伝的アルゴリズム等のＡＩ技術を用いて最適な組み合わせをもとめることで自動化することも可能である。
【符号の説明】
【0088】
１０：管路グルーピング装置
１０Ａ：計算機本体
１０Ｂ：入力機器
１０Ｃ：表示機器
１０Ｄ：管路情報記憶部
１１：基点設定部
１２：多角形生成部
１３：面積算出部
１４：評価部
１５：グルーピング制御部
Ｖ１：基点
１０Ａ：計算機本体
１０Ｂ：入力機器
１０Ｃ：表示機器
１０Ｄ：管路情報記憶部
１１：基点設定部
１２：多角形生成部
１３：面積算出部
１４：評価部
１５：グルーピング制御部
Ｖ１：基点
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【手続補正書】
【提出日】2023-04-17
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
管網を構成する複数の管路をグルーピングする管路グルーピング装置であって、
各管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報を記憶する管路情報記憶部と、
前記管路情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する基点設定部と、
前記基点を含む一の管路と、前記基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、事前に設定された所定条件に達するまで繰返し、前記所定条件に達すると前記多角形に包摂された各管路を同一グループにグルーピングする多角形生成部と、
前記管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、前記多角形生成部による一つのグルーピングが終了する度に、前記基点設定部を介した、前記基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点の更新設定と、更新設定した前記基点に対する前記多角形生成部の実行を繰り返すように制御するグルーピング制御部と、
を含む管路グルーピング装置。
各管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報を記憶する管路情報記憶部と、
前記管路情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する基点設定部と、
前記基点を含む一の管路と、前記基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、事前に設定された所定条件に達するまで繰返し、前記所定条件に達すると前記多角形に包摂された各管路を同一グループにグルーピングする多角形生成部と、
前記管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、前記多角形生成部による一つのグルーピングが終了する度に、前記基点設定部を介した、前記基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点の更新設定と、更新設定した前記基点に対する前記多角形生成部の実行を繰り返すように制御するグルーピング制御部と、
を含む管路グルーピング装置。
【請求項2】
前記多角形生成部により生成された多角形の面積を算出する面積算出部と、
前記面積算出部で算出された面積に前記多角形に含まれる管路の総管路長を加味してグルーピングの適正度を評価する評価係数を算出する評価部と、
をさらに含む請求項１記載の管路グルーピング装置。
前記面積算出部で算出された面積に前記多角形に含まれる管路の総管路長を加味してグルーピングの適正度を評価する評価係数を算出する評価部と、
をさらに含む請求項１記載の管路グルーピング装置。
【請求項3】
前記所定条件は、前記多角形に含まれる管路の総管路長が設定管路長に達するか否か、または、前記多角形に含まれる管路に対する工事費が設定工事費に達するか否かであることを含む請求項１または２記載の管路グルーピング装置。
【請求項4】
前記所定形状の多角形は、任意の内角が１８０°以下の凸多角形である請求項１または２記載の管路グルーピング装置。
【請求項5】
前記所定形状の多角形は、少なくとも内角の最大値が（１８０°＋α，α＜９０°）以下の多角形である請求項１または２記載の管路グルーピング装置。
【請求項6】
管網を構成する複数の管路をグルーピングする管路グルーピング方法であって、
各管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する基点設定処理と、
前記基点を含む一の管路と、前記基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、事前に設定された所定条件に達するまで繰返し、前記所定条件に達すると前記多角形に包摂された各管路を同一グループにグルーピングする多角形生成処理と、
前記管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、前記多角形生成処理により一つのグルーピングが終了する度に、前記基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点を更新設定し、更新設定した基点に対して前記多角形生成処理を実行する反復処理と、
を含む管路グルーピング方法。
各管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する基点設定処理と、
前記基点を含む一の管路と、前記基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、事前に設定された所定条件に達するまで繰返し、前記所定条件に達すると前記多角形に包摂された各管路を同一グループにグルーピングする多角形生成処理と、
前記管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、前記多角形生成処理により一つのグルーピングが終了する度に、前記基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点を更新設定し、更新設定した基点に対して前記多角形生成処理を実行する反復処理と、
を含む管路グルーピング方法。
【請求項7】
前記多角形生成処理により生成された多角形の面積を算出する面積算出処理と、
前記面積算出処理で算出された面積に前記多角形に含まれる管路の総管路長を加味してグルーピングの適正度を評価する評価係数を算出する評価処理と、
をさらに含む請求項６記載の管路グルーピング方法。
前記面積算出処理で算出された面積に前記多角形に含まれる管路の総管路長を加味してグルーピングの適正度を評価する評価係数を算出する評価処理と、
をさらに含む請求項６記載の管路グルーピング方法。
【請求項8】
前記基点設定処理を、前記管網の中心から離隔した複数の管路に対して実行し、各基点に基づいて前記多角形生成処理と前記反復処理とを実行することで、各基点に対するグルーピングパターンを其々生成し、前記評価処理により求めた評価係数のグルーピングパターン毎の平均値が最大となるグルーピングパターンを最終グルーピングパターンに決定する請求項７記載の管路グルーピング方法。
【請求項9】
前記所定条件は、前記多角形に含まれる管路の総管路長が設定管路長に達するか否か、または、前記多角形に含まれる管路に対する工事費が設定工事費に達するか否かであることを含む請求項６から８の何れかに記載の管路グルーピング方法。
【請求項10】
前記所定形状の多角形は、任意の内角が１８０°以下の凸多角形である請求項６から８の何れかに記載の管路グルーピング方法。
【請求項11】
前記所定形状の多角形は、少なくとも内角の最大値が（１８０°＋α，α＜９０°）以下の多角形である請求項６から８の何れかに記載の管路グルーピング方法。
【請求項12】
管網を構成する複数の管路をグルーピングするグルーピング方法をコンピュータに実行させる管路グルーピングプログラムであって、
管路情報記憶部に記憶され、各管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する基点設定処理と、
前記基点を含む一の管路と、前記基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、事前に設定された所定条件に達するまで繰返し、前記所定条件に達すると前記多角形に包摂された各管路を同一グループにグルーピングする多角形生成処理と、
前記管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、前記多角形生成処理により一つのグルーピングが終了する度に、前記基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点を更新設定し、更新設定した基点に対して前記多角形生成処理を実行する反復処理と、
を含む管路グルーピングプログラム。
管路情報記憶部に記憶され、各管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する基点設定処理と、
前記基点を含む一の管路と、前記基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、事前に設定された所定条件に達するまで繰返し、前記所定条件に達すると前記多角形に包摂された各管路を同一グループにグルーピングする多角形生成処理と、
前記管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、前記多角形生成処理により一つのグルーピングが終了する度に、前記基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点を更新設定し、更新設定した基点に対して前記多角形生成処理を実行する反復処理と、
を含む管路グルーピングプログラム。
【請求項13】
前記多角形生成処理により生成された多角形の面積を算出する面積算出処理と、
前記面積算出処理で算出された面積に前記多角形に含まれる管路の総管路長総管路長を加味してグルーピングの適正度を評価する評価係数を算出する評価処理と、
をさらに含む請求項１２記載の管路グルーピングプログラム。
前記面積算出処理で算出された面積に前記多角形に含まれる管路の総管路長総管路長を加味してグルーピングの適正度を評価する評価係数を算出する評価処理と、
をさらに含む請求項１２記載の管路グルーピングプログラム。
【請求項14】
前記基点設定処理を、前記管網の中心から離隔した複数の管路に対して実行し、各基点に基づいて前記多角形生成処理と前記反復処理とを実行することで、各基点に対するグルーピングパターンを其々生成し、前記評価処理により求めた評価係数のグルーピングパターン毎の平均値が最大となるグルーピングパターンを最終グルーピングパターンに決定するように構成されている請求項１３記載の管路グルーピングプログラム。
【請求項15】
前記所定条件は、前記多角形に含まれる管路の総管路長が設定管路長に達するか否か、または、前記多角形に含まれる管路に対する工事費が設定工事費に達するか否かであることを含む請求項１２から１４の何れかに記載の管路グルーピングプログラム。
【請求項16】
前記所定形状の多角形は、任意の内角が１８０°以下の凸多角形である請求項１２から１４の何れかに記載の管路グルーピングプログラム。
【請求項17】
前記所定形状の多角形は、少なくとも内角の最大値が（１８０°＋α，α＜９０°）以下の多角形である１２から１４の何れかに記載の管路グルーピングプログラム。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、上水道など管網を構成する管路をグルーピングする管路グルーピング装置、管路グルーピング方法及び管路グルーピングプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
既設管路の新管路への布設替えなどの配管工事において、更新優先度の高い管路が点在している中、工事効率が悪化しないよう作業者が更新優先度の高い管路を含むよう配管工事区間の設定（グルーピング）を行なっている。
【0003】
従来は、コンピュータマッピングで管理された管網に対して、作業者が経験値に基づいて各管路を紐づけするように端末を操作することで、管網の一部を複数の管路群にグルーピングしていた。しかし、このようなグルーピング作業は非常に煩雑であり、或る程度の長い時間と労力を要するものであるばかりでなく、グルーピング結果の再現性に欠けるという課題があった。
【0004】
なお、特許文献１には、管網に対する水理解析に先立ち、管網を構成する各管路について、流速係数を設定する水理解析方法が提案されている。
【0005】
当該水理解析方法は、多数の管路によって構成される管網を、水理的影響度が同等であると判断される管路ごとの複数のグループに分け、グループごとにそのグループを構成する管路がとり得ると予測される水理的影響度の数値について複数の仮定値を設定し、前記複数の仮定値のそれぞれにもとづき前記管網における任意の水需要点での水頭の計算値を求め、前記管網における前記水需要点での水頭の実測値を求め、グループごとに与えられた複数の仮定値の中から、前記水頭の計算値と実測値との分散値が最小となる仮定値をそれぞれ選択して、これら選択された仮定値の組み合わせを求めることを特徴とする。
【0006】
そして、当該水理解析方法では、水理的影響度が同等であると判断される管路として、管種、敷設期間、口径が共通する管路がグループ化の基準に設定されている。
【0007】
特許文献２には、複数のコンピュータによって複数のメッシュに渡るパイプやバルブからなる供給系統から供給不能区域を抽出する抽出システムが提案されている。当該抽出システムは、前記パイプやバルブ等の設備データを保持する設備データ保持手段と、前記メッシュの境界と前記パイプとの交点を示す境界ノードに関する情報を記憶する記憶手段と、前記境界ノードに属性を付与する属性付与手段と、前記属性付与手段によって付与された属性を用いて、前記供給系統から供給不能区域を抽出する抽出手段と、を具備し、前記設備データ保持手段は、前記複数のコンピュータが領域を分割して設備データを保持するものであり、前記記憶手段は、前記複数のコンピュータの全てが前記境界ノードに関する情報を保持し、前記コンピュータのいずれかが、前記属性付与手段または前記抽出手段として機能することを特徴とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２００８－５７１４２号公報
【特許文献2】特開２００１-２８２８９１号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
特許文献１には、管種、敷設期間、口径などの管路属性によってグルーピングする手法が開示されている。また、特許文献２には、バルブを境界としてメッシュ単位で供給系統から供給不能区域を抽出する手法が開示されている。
【0010】
しかし、何れの文献にも、既設管路の新管路への布設替え等の配管工事において、更新優先度の高い管路が点在している中、工事効率が悪化しない最適な工事区間の設定（グルーピング）を自動的に実行する手法については開示されていない。
【0011】
また、コンピュータマッピングシステムを作業者が経験値に基づいて手動操作することでグルーピングする場合には、その結果が適正であるか否かを評価することができないという問題があり、市町村などで管理される規模の大きな管網に対して、全てを一括してグルーピングし、その結果を評価するのは困難であった。
【0012】
本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、管網を構成する複数の管路を自動的にグルーピングでき、またその評価も可能となる管路グルーピング装置、管路グルーピング方法及び管路グルーピングプログラムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上述の目的を達成するため、本発明による管路グルーピング装置の第一の特徴構成は、管網を構成する複数の管路をグルーピングする管路グルーピング装置であって、各管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報を記憶する管路情報記憶部と、前記管路情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する基点設定部と、前記基点を含む一の管路と、前記基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、事前に設定された所定条件に達するまで繰返し、前記所定条件に達すると前記多角形に包摂された各管路を同一グループにグルーピングする多角形生成部と、前記管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、前記多角形生成部による一つのグルーピングが終了する度に、前記基点設定部を介した、前記基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点の更新設定と、更新設定した前記基点に対する前記多角形生成部の実行を繰り返すように制御するグルーピング制御部と、を含む点にある。
【0014】
管網を構成する個々の管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報とを関連付けた管路情報が予め準備されている。基点設定部では、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点が設定され、多角形生成部では、基点を含む一の管路と、基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理が、事前に設定された所定条件に達するまで繰返され、所定条件に達すると多角形に包摂された各管路が同一グループにグルーピングされる。グルーピング制御部は、管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、多角形生成部による一つのグルーピングが終了する度に、基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点の更新設定を、基点設定部を介して実行させ、更新設定した基点に対する多角形生成部の実行を繰り返すように制御する。このようにして、管網を構成する管路のグルーピングが自動化される。
【0015】
同第二の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、前記多角形生成部により生成された多角形の面積を算出する面積算出部と、前記面積算出部で算出された面積に前記多角形に含まれる管路の総管路長を加味してグルーピングの適正度を評価する評価係数を算出する評価部と、をさらに含む点にある。
【0016】
面積算出部では、多角形生成処理部により生成された各多角形の面積が算出され、評価部では、各多角形の面積に各多角形に含まれる管路の総管路長を加味した値がグルーピングの適正度を評価する評価係数として算出される。例えば、多角形の面積と総管路長の比が評価係数として算出される。
【0017】
同第三の特徴構成は、上述した第一または第二の特徴構成に加えて、前記所定条件は、前記多角形に含まれる管路の総管路長が設定管路長に達するか否か、または、前記多角形に含まれる管路に対する工事費が設定工事費に達するか否かであることを含む点にある。
【0018】
前者の場合、多角形に包摂される管路の総管路長が設定管路長に制限されることにより、グルーピングの規模を適正規模に抑えることができる。後者の場合、多角形に包摂される管路に対する工事費が設定工事費に制限されることにより、グルーピングの規模を適正規模に抑えることができる。
【0019】
同第四の特徴構成は、上述した第一または第二の特徴構成に加えて、前記所定形状の多角形は、任意の内角が１８０°以下の凸多角形である点にある。
【0020】
多角形を凸多角形に制限することにより、グルーピングされた管路が細長い領域に分布し、或いは入り組んだ複雑な領域に分布するようなことが抑制される。
【0021】
同第五の特徴構成は、上述した第一または第二の特徴構成に加えて、前記所定形状の多角形は、少なくとも内角の最大値が（１８０°＋α，α＜９０°）以下の多角形である点にある。
【0022】
少なくとも内角の最大値が（１８０°＋α，α＜９０°）以下の多角形に制限することにより、グルーピングされた管路が細長い領域に分布し、或いは入り組んだ領域に分布するようなことが抑制される。
【0023】
本発明による管路グルーピング方法の第一の特徴構成は、管網を構成する複数の管路をグルーピングする管路グルーピング方法であって、各管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する基点設定処理と、前記基点を含む一の管路と、前記基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、事前に設定された所定条件に達するまで繰返し、前記所定条件に達すると前記多角形に包摂された各管路を同一グループにグルーピングする多角形生成処理と、前記管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、前記多角形生成処理により一つのグルーピングが終了する度に、前記基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点を更新設定し、更新設定した基点に対して前記多角形生成処理を実行する反復処理と、を含む点にある。
【0024】
同第二の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、前記多角形生成処理により生成された多角形の面積を算出する面積算出処理と、前記面積算出処理で算出された面積に前記多角形に含まれる管路の総管路長を加味してグルーピングの適正度を評価する評価係数を算出する評価処理と、をさらに含む点にある。
【0025】
同第三の特徴構成は、上述した第二の特徴構成に加えて、前記基点設定処理を、前記管網の中心から離隔した複数の管路に対して実行し、各基点に基づいて前記多角形生成処理と前記反復処理とを実行することで、各基点に対するグルーピングパターンを其々生成し、前記評価処理により求めた評価係数のグルーピングパターン毎の平均値が最大となるグルーピングパターンを最終グルーピングパターンに決定する点にある。
【0026】
同第四の特徴構成は、上述した第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記所定条件は、前記多角形に含まれる管路の総管路長が設定管路長に達するか否か、または、前記多角形に含まれる管路に対する工事費が設定工事費に達するか否かであることを含む点にある。
【0027】
同第五の特徴構成は、上述した第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記所定形状の多角形は、任意の内角が１８０°以下の凸多角形である点にある。
【0028】
同第六の特徴構成は、上述した第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記所定形状の多角形は、少なくとも内角の最大値が（１８０°＋α，α＜９０°）以下の多角形である点にある。
【0029】
本発明による管路グルーピングプログラムの第一の特徴構成は、管網を構成する複数の管路をグルーピングするグルーピング方法をコンピュータに実行させる管路グルーピングプログラムであって、管路情報記憶部に記憶され、各管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する基点設定処理と、前記基点を含む一の管路と、前記基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、事前に設定された所定条件に達するまで繰返し、前記所定条件に達すると前記多角形に包摂された各管路を同一グループにグルーピングする多角形生成処理と、前記管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、前記多角形生成処理により一つのグルーピングが終了する度に、前記基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点を更新設定し、更新設定した基点に対して前記多角形生成処理を実行する反復処理と、を含む点にある。
【0030】
同第二の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、前記多角形生成処理により生成された多角形の面積を算出する面積算出処理と、前記面積算出処理で算出された面積に前記多角形に含まれる管路の総管路長総管路長を加味してグルーピングの適正度を評価する評価係数を算出する評価処理と、をさらに含む点にある。
【0031】
同第三の特徴構成は、上述した第二の特徴構成に加えて、前記基点設定処理を、前記管網の中心から離隔した複数の管路に対して実行し、各基点に基づいて前記多角形生成処理と前記反復処理とを実行することで、各基点に対するグルーピングパターンを其々生成し、前記評価処理により求めた評価係数のグルーピングパターン毎の平均値が最大となるグルーピングパターンを最終グルーピングパターンに決定するように構成されている点にある。
【0032】
同第四の特徴構成は、上述した第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記所定条件は、前記多角形に含まれる管路の総管路長が設定管路長に達するか否か、または、前記多角形に含まれる管路に対する工事費が設定工事費に達するか否かであることを含む点にある。
【0033】
同第五の特徴構成は、上述した第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記所定形状の多角形は、任意の内角が１８０°以下の凸多角形である点にある。
【0034】
同第六の特徴構成は、上述した第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記所定形状の多角形は、少なくとも内角の最大値が（１８０°＋α，α＜９０°）以下の多角形である点にある。
【発明の効果】
【0035】
以上説明した通り、本発明によれば、管網を構成する複数の管路を自動的にグルーピングでき、またその評価も可能となる管路グルーピング装置、管路グルーピング方法及び管路グルーピングプログラムを提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】本発明による管路グルーピング装置の説明図である。
【図2】（ａ）はグルーピング対象となる管網の説明図であり、（ｂ）はグルーピングされた管網の説明図である。
【図3】管路グルーピング方法の手順を示すフローチャートである。
【図4】（ａ）は単位管路と管路ユニットの関係の説明図であり、（ｂ）は単位管路を組み合わせて構成された管路ユニットの説明図である。
【図5】（ａ）は基点Ｖ１に対する最初にグループ化される管路の説明図であり、（ｂ）は次にグループ化される管路の説明図であり、（ｃ）は面積の増分に基づいて決定されたグループ化対象管路の説明図である。
【図6】（ａ）は次にグループ化される管路の説明図であり、（ｂ）は面積の増分に基づいて決定されたグループ化対象管路の説明図である。
【図7】（ａ）は基点Ｖ１の次に更新設定される基点Ｖ１´の説明図であり、（ｂ）は基点Ｖ１´の次に更新設定される基点Ｖ１´´の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0037】
以下、本発明による管路グルーピング装置、管路グルーピング方法及び管路グルーピングプログラムを図面に基づいて説明する。
【0038】
［管路グルーピング装置の構成］
図１には、管路グルーピング装置１０の機能ブロックを示す構成が示されている。管路グルーピング装置１０は、計算機本体１０Ａと、計算機本体１０Ａに接続された入力機器１０Ｂ、表示機器１０Ｃ及び記憶装置１０Ｄなどを備えている。
図１には、管路グルーピング装置１０の機能ブロックを示す構成が示されている。管路グルーピング装置１０は、計算機本体１０Ａと、計算機本体１０Ａに接続された入力機器１０Ｂ、表示機器１０Ｃ及び記憶装置１０Ｄなどを備えている。
【0039】
計算機本体１０Ａとして汎用のパーソナルコンピュータやラップトップコンピュータなど、入力機器１０Ｂとしてマウスなどのポインティングデバイスやキーボードなど、表示機器１０Ｃとしてタッチパネル式の液晶ディスプレイやプリンタなど、記憶装置１０Ｄとしてハードディスクなどが好適に用いられる。なお、記憶装置１０Ｄは遠隔地のデータベースサーバに構築され、インターネットなどの通信媒体を介して計算機本体１０Ａと接続される態様であってもよい。
【0040】
管路情報記憶部として機能する記憶装置１０Ｄには、管網を構成する複数の管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報が格納されている。管路の位置情報とは、管端位置、管軸に沿う中央位置、屈曲点の位置などを示す座標情報、詳しくは布設位置を示すＸ，Ｙ，Ｚ三次元座標をＸ，Ｙ水平面に投影した二次元座標である。管路の属性情報には、位置情報以外に、布設時期、呼び径、管種、継手の種類、外面防食方法の種類（ポリエチレンスリーブの有無）、更新対象管の有無、漏水修繕の有無、管路長、更新履歴などが含まれる。更新履歴に基づいて将来の管路の布設替えの時期、要否などが判断される。
【0041】
計算機本体１０Ａには、ＣＰＵボード、メモリボード、入出力インタフェースや通信インタフェースなど各種のインタフェースボードが搭載されており、メモリボードのメモリに格納されたオペレーションシステムプログラムに基づいて動作するＣＰＵにより、同じくメモリボードのメモリに格納されたアプリケーションプログラムが実行されることにより、所期の機能が実現される。この例では、アプリケーションプログラムとして管路グルーピングプログラムがメモリに格納されることにより管路グルーピング装置１０が構成され、ＣＰＵにより管路グルーピング方法が実行される。
【0042】
管路グルーピング装置１０は、基点設定部１１、多角形生成部１２、面積算出部１３、評価部１４、グルーピング制御部１５の各機能ブロックを備えている。
基点設定部１１は、記憶部１０Ｄ（以下、「管路情報記憶部１０Ｄ」と記す。）に格納された管理情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する機能ブロックである。
基点設定部１１は、記憶部１０Ｄ（以下、「管路情報記憶部１０Ｄ」と記す。）に格納された管理情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する機能ブロックである。
【0043】
多角形生成部１２は、基点を含む一の管路と、基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、事前に設定された所定条件を満たすまで繰返し、所定条件に達すると生成した多角形に包摂される各管路を同一グループにグルーピングする機能ブロックである。包摂とは、各管路の位置情報を接続して得られる最大形状の多角形で各管路が内包される状態をいう。
【0044】
所定条件として、少なくとも多角形に含まれる管路の総管路長が設定管路長に達するか否か、または、多角形に含まれる管路に対する工事費が設定工事費に達するか否かの何れかが含まれる。なお、工事費として予め単位長さ当たりの工事費を設定しておけば、当該工事費に管路長を乗ずることにより容易に求めることができるが、これに限るものではない。
【0045】
面積算出部１３は、多角形生成部により生成された多角形の面積を算出する機能ブロックである。評価部１４は、面積算出部１３で算出された面積に多角形に含まれる管路の総管路長を加味してグルーピングの適正度を評価する評価係数を算出する機能ブロックである。
【0046】
グルーピング制御部１５は、基点設定部１１、多角形生成部１２、面積算出部１３、評価部１４の其々の作動を統括して制御する機能ブロックであり、主に、基点設定部１１と多角形生成部１２を繰返し作動させるように制御する。
【0047】
即ち、グルーピング制御部１５は、基点設定部１１および多角形生成部１２を初期に作動させて最初のグルーピング処理が終了した後は、多角形生成部１２による一つのグルーピングが終了する度に、基点設定部１１を介して前回設定した基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点を更新設定させ、更新設定させた基点に対する多角形生成部の実行を、管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで繰り返すように制御する。
【0048】
図２（ａ）には、グルーピング対象となる管網図が例示されている。図２（ａ）で、基点Ｖ１から基点Ｖ４と表記された黒三角印は、基点設定部１１で最初に設定される基点で、管網の端部の複数位置、この例では東西南北に離れた位置に設定されている。各基点からグルーピング処理が実行されることで、最終的に４パターンのグルーピング結果が得られる。基点を管網の端部に設定するのは、端部から管網側に向かう方向にグルーピングすることが効率的であることによる。しかし、管網の中央部位に基点を設定して、放射状に広がる方向にグルーピングすることも可能である。
【0049】
図２（ｂ）には、基点Ｖ１に対するグルーピング結果が、グループ毎に色分けされた管路と各グループを表す数値で示されている。なお、図２（ｂ）はグレースケールで示されているので、グループ毎に色分けされた管路が濃淡で示されている。このようなグルーピングパターンが、基点Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４についても生成され、評価部１４で算出される評価係数に基づいてグルーピング制御部１５が四つのグルーピングパターンから一つのグルーピングパターンを決定する。なお、グルーピング対象となる管網図に設定する基点の数は複数である必要はなく、単一の基点Ｖ１を設定するものであってもよい。
【0050】
［管路グルーピング方法の説明］
以下、基点設定部１１で設定される基点が、図２（ａ）に示す基点Ｖ１である場合を例に、管路グルーピング装置１０で実行される管路グルーピング処理の手順を図３に示すフローチャートなどに基づいて具体的に説明する。
以下、基点設定部１１で設定される基点が、図２（ａ）に示す基点Ｖ１である場合を例に、管路グルーピング装置１０で実行される管路グルーピング処理の手順を図３に示すフローチャートなどに基づいて具体的に説明する。
【0051】
先ず、以下に説明する一連の前処理がグルーピング制御部１５により実行される（ＳＡ１）。
管網が複数の水系を備えた規模の大きな管網である場合には、管網全体を一括してグルーピング処理すると演算時間が長くなり、効率の低下を招く虞がある。そのため、水系により管網を複数に分割し、分割した管網単位にグルーピング処理することが好ましい。図２（ａ）に示す管網は、一つの水系に分割された管網である。
管網が複数の水系を備えた規模の大きな管網である場合には、管網全体を一括してグルーピング処理すると演算時間が長くなり、効率の低下を招く虞がある。そのため、水系により管網を複数に分割し、分割した管網単位にグルーピング処理することが好ましい。図２（ａ）に示す管網は、一つの水系に分割された管網である。
【0052】
管網を構成する単位管路の両端部は、他の管路との交点となるか、バルブ接続点の何れかとなる。そのような単位管路をグルーピングする際に、両端部がバルブ接続点となるように複数の管路を予め組み合わせた管路ユニットを構成し、管路ユニットを単位としてグルーピングすることで、効率化を図ることができる。
【0053】
図４（ａ）には、複数本の単位管路（管路１から管路９）を接続した管網の一部が示されている。図中、黒丸は交点を示し、白丸はバルブを示す。これらの管路１から管路９で構成される管路群から両端がバルブとなる管路を形成し、それらを管路ユニットとする。
【0054】
図４（ｂ）には、管路１から管路９に基づいて、二本の管路ユニット１Ｙ，２Ｙが形成されたことが示されている。このようにして、一つの単位管路から交点を辿って連結することで複数の管路ユニットが形成される。なお、距離の短い管路ユニットが分散して存在すると後のグルーピング処理の効率が低下するため、予め管路長が所定長さより短い管路ユニットを、バルブを介して連結された他の管路ユニットに統合処理しておくことが好ましい。
【0055】
このように管路ユニットを単位としてグループ化すると、実際の布設替え工事において、各バルブを介した止水処理が容易になるという利点がある。以下では管路ユニットを「管路」として実行されるグルーピング処理を説明するが、単位管路を対象としてグルーピング処理することも当然に可能であり、基本的に手順は同一であることは言うまでもない。
【0056】
このようにして得られた管路（管路ユニット）の各単位管路の布設年度を単位管路の管路情報から取得して、管路（管路ユニット）を構成する単位管路全体の全管路長Ａ２に対する所定の布設年度以前の管路の総管路長Ａ１の比率Ａ１／Ａ２を算出し、所定比率以上となる管路（管路ユニット）をグルーピング処理の対象となる管路（管路ユニット）として選択する。所定の布設年度、所定比率の具体的な値は特に限定するものではなく適宜設定すればよい。
【0057】
配水支管と幹線管路とは工事種別が異なるため、其々でグルーピング処理が実行されるように、例えば、予め管路（管路ユニット）を配水支管（例えば、呼び径２５０以下）と、幹線管路（例えば、呼び径３００以上）に分割してもよい。
【0058】
以上説明した前処理の後に、グルーピング制御部１５により基点設定部１１が起動されて、基点初期設定処理が実行される（ＳＡ２）。この処理により、図２（ａ）に示した基点Ｖ１が設定される。本実施形態では、基点Ｖ１として管路（管路ユニット）の端部であるバルブ位置が選択される態様を説明するが、管端、管軸に沿う中央、屈曲点などの座標情報の何れかを基点Ｖ１と設定してもよい。
【0059】
次に、グルーピング制御部１５により多角形生成部１２が起動されて、図５（ａ）に示すように、基点Ｖ１を含む複数の管路（管路ユニット）から管延長が最長となる一の管路（管路ユニット）ＳＧ１がグルーピングされる最初の管路（管路ユニット）に組み込まれる。符号Ａｓ１は、一の管路（管路ユニット）ＳＧ１を包摂する所定形状の多角形の面積を示す。なお、単位管路を対象にグルーピングする場合でも、基点Ｖ１を含む複数の単位管路から管延長が最長となる一の単位管路がグルーピングされる最初の単位管路に組み込まれるように構成すればよい。
【0060】
さらに、図５（ｂ）に示すように、多角形生成部１２は、基点Ｖ１に近い所定数の管路（管路ユニット）を候補管路ＳＧ２（ＳＧ２（１）、ＳＧ２（２）、ＳＧ２（３））としてピックアップし、一の管路（管路ユニット）ＳＧ１と各候補管路ＳＧ２（ＳＧ２（１）、ＳＧ２（２）、ＳＧ２（３））を包摂する多角形の面積Ａｓ２を其々算出し、各候補管路ＳＧ２（ＳＧ２（１）、ＳＧ２（２）、ＳＧ２（３））による面積の増分ΔＡ（＝Ａｓ２－Ａｓ１）と候補管路ＳＧ２の管延長との比［増加面積／追加管延長］が最小となる候補管路ＳＧ２を次の管路（管路ユニット）に選定してグルーピングする。この例では、図５（ｃ）に示すように、候補管路ＳＧ２（２）が次の管路（管路ユニット）に選定される。
【0061】
この例では、所定数を３に設定している。所定数は適宜設定すればよいのであるが、この数を増やすと、［増加面積／追加管延長］の値が小さくなる直線的な候補管路ＳＧ２が選ばれ易くなり、グルーピングされる管路の領域が直線的で歪になる。つまり、グルーピングされた管路単位で管の布設替えを行なう場合に、工事領域が歪になることを回避する目的がある。
【0062】
基点Ｖ１に近い管路（管路ユニット）とは、基点Ｖ１と各管路（管路ユニット）との最短距離に基づいて、最も近い管路（管路ユニット）から順番に選択される。
【0063】
図６（ａ），（ｂ）に示すように、多角形生成部１２は、基点Ｖ１についてグルーピングされた管路（管路ユニット）ＳＧ１，ＳＧ２を包摂する多角形の面積Ａｓ２を基準にして、基点Ｖ１に近い所定数の管路（管路ユニット）を候補管路ＳＧ３（ＳＧ３（１）、ＳＧ３（２）、ＳＧ３（３））としてピックアップし、既にグルーピングされた管路（管路ユニット）ＳＧ１，ＳＧ２と候補管路ＳＧ３（ＳＧ３（１）、ＳＧ３（２）、ＳＧ３（３））を包摂する多角形の面積Ａｓ３を算出し、候補管路ＳＧ３（ＳＧ３（１）、ＳＧ３（２）、ＳＧ３（３））による面積の増分ΔＡ（＝Ａｓ３－Ａｓ２）と候補管路ＳＧ３の管延長との比［増加面積／追加管延長］が最小となる候補管路ＳＧ３を次の管路（管路ユニット）に選定してグルーピングする。
【0064】
同一のグループに組み込まれた管路（管路ユニット）ＳＧ１，ＳＧ２，・・・に対して、所定条件が成立するまでステップＳＡ３の多角形処理が繰り返される（ＳＡ４）。
【0065】
多角形に含まれる管路の総管路長が設定管路長に達するか否かが所定条件として規定されている。グループ内の総管路長が設定管路長を超えるまで、同様の処理が繰り返され、総管路長が設定管路長を超える場合に、その直前の管路（管路ユニット）ＳＧｎまでが同一グループに組み込まれる。設定管路長は、管路の布設替え工事の工程になどに基づいて適宜設定される。
【0066】
なお、設定管路長に代えて、多角形に含まれる管路に対する工事費が設定工事費に達するか否かが所定条件として規定されていてもよい。一区画の管路の布設替え工事に要する費用を規定することで、工事費の管理を適切に行えるようになる。
【0067】
所定条件が満たされると（ＳＡ４，Ｙ）、グルーピング制御部１５により起動された面積算出部１３により、同一グループに組み込まれた全ての管路を包摂する多角形の面積Ａｇが算出されるとともに（ＳＡ５）、評価部１４により、当該面積Ａｇを当該グループに属する管路の合計値である総管路長で除した値がグループ単位の評価値Ｖｇとして算出される（ＳＡ６）。つまり、単位管路長当たりの面積が評価値Ｖｇとなり、評価値Ｖｇが小さいほど適正度の高いグルーピング処理と評価される。
【0068】
なお、評価値Ｖｇは、面積Ａｇに総管路長を加味した値であればよく、面積Ａｇを多角形に含まれる管路の総管路長で除した値に限るものではい。
【0069】
さらに、所定条件が満たされたグループが生成される度に、以前に生成されたグループ単位の評価値Ｖｇの相加平均値がグループ全体の評価値ＶＧとして算出されて管路情報記憶部１０Ｄに記憶され（ＳＡ７）。なお、最初のグループの生成時には、評価値Ｖｇとグループ全体の評価値ＶＧは同値となる。
【0070】
グルーピング制御部１５は、多角形生成部１２で所定条件を満たしたグループが生成され、評価部１４で評価値ＶＧが算出される度に（ＳＡ４，Ｙ～ＳＡ７）、管網を構成する全ての管路（管路ユニット）が何れかにグルーピングされたか否かを判断し（ＳＡ８）、グルーピングされていない管路（管路ユニット）が存在する場合に（ＳＡ８，Ｎ）、基点設定部１１を介して基点更新設定処理を実行する（ＳＡ１２）。
【0071】
図７（ａ）に示すように、基点更新設定処理とは、新たなグループを生成するための基点を更新設定する処理で、既にグルーピングされた管路（管路ユニット）を除いて、最初の基点Ｖ１から直線距離で最も近い管路（管路ユニット）のバルブ位置を新たな基点Ｖ１´として更新設定する処理である（ＳＡ１２）。
【0072】
そして、更新設定された基点Ｖ１´に対して、上述したステップＳＡ３からステップＳＡ８のグルーピング処理が繰り返される。
図７（ｂ）には、基点Ｖ１´に対するグルーピング処理が終了し、さらに新たな基点Ｖ１´´が更新設定された状態が示されている。
図７（ｂ）には、基点Ｖ１´に対するグルーピング処理が終了し、さらに新たな基点Ｖ１´´が更新設定された状態が示されている。
【0073】
ステップＳＡ８で管網に属する全管路（管路ユニット）がグルーピングされると（ＳＡ８，Ｙ）、生成された全てのグルーピング情報が管路情報記憶部１０Ｄに記憶される（ＳＡ９）。
【0074】
このようにして、図２（ａ）に示す基点Ｖ１についてグルーピング処理が終了すると、次の基点Ｖ２について同様のグルーピング処理が実行され、さらに次の基点Ｖ３，Ｖ４についても同様のグルーピング処理が実行される（ＳＡ１０）。
【0075】
グルーピング制御部１５は、基点Ｖ１からＶ４の４つの基点に対するグルーピング処理が終了すると、ステップＳＡ７で算出され、管路情報記憶部１０Ｄに記憶された各グループ全体の評価値を参照して、最も評価値の高いグルーピング処理結果を最終のグルーピングパターンに決定する（ＳＡ１１）。
【0076】
上述したステップＳＡ３で生成される所定形状の多角形は、任意の内角が１８０°以下の凸多角形であることが、管の布設替えの工事領域がシンプルになるという観点で好ましい。凸多角形とならない場合でも、少なくとも多角形の一つの内角の最大値が（１８０°＋α，α＜９０°）以下の多角形であれば許容できる。このような多角形となるように候補管路が選択される。
【0077】
以上、説明した通り、本発明の管路グルーピング方法は、各管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する基点設定処理と、基点を含む一の管路と、基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、事前に設定された所定条件に達するまで繰返し、所定条件に達すると多角形に包摂された各管路を同一グループにグルーピングする多角形生成処理と、管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、多角形生成処理により一つのグルーピングが終了する度に、基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点を更新設定し、更新設定した基点に対して前記多角形生成処理を実行する反復処理と、を含む。
【0078】
多角形生成処理により生成された多角形の面積を算出する面積算出処理と、面積算出処理で算出された面積に多角形に含まれる管路の総管路長を加味してグルーピングの適正度を評価する評価係数を算出する評価処理と、をさらに含む。
【0079】
基点設定処理を、管網の中心から離隔した複数の管路に対して実行し、各基点に基づいて多角形生成処理と反復処理とを実行することで、各基点に対するグルーピングパターンを其々生成し、評価処理により求めた評価係数のグルーピングパターン毎の平均値が最大となるグルーピングパターンを最終グルーピングパターンに決定する。
【0080】
所定条件は、多角形に含まれる管路の総管路長が設定管路長に達するか否か、または、多角形に含まれる管路に対する工事費が設定工事費に達するか否かであることを含む。
【0081】
所定形状の多角形は、任意の内角が１８０°以下の凸多角形であることが好ましく、所定形状の多角形は、少なくとも内角の最大値が（１８０°＋α，α＜９０°）以下の多角形であれば許容される。
【0082】
また、本発明による管路グルーピングプログラムは、管網を構成する複数の管路をグルーピングするグルーピング方法をコンピュータに実行させる管路グルーピングプログラムであって、管路情報記憶部に記憶され、各管路を個別に識別する管路識別情報と、各管路の位置情報を含む管路属性情報と、を関連付けた管路情報に基づいて、グルーピング対象となる複数の管路の何れかにグルーピングの基点を設定する基点設定処理と、基点を含む一の管路と、基点の近傍に位置する候補管路と、を包摂する所定形状の多角形を生成する処理を、事前に設定された所定条件に達するまで繰返し、所定条件に達すると多角形に包摂された各管路を同一グループにグルーピングする多角形生成処理と、管網を構成する全ての管路が何れかにグルーピングされるまで、多角形生成処理により一つのグルーピングが終了する度に、基点の近傍で未だグルーピングされていない複数の管路の何れかに新たなグルーピングの基点を更新設定し、更新設定した基点に対して多角形生成処理を実行する反復処理と、を含む。
【0083】
管路グルーピングプログラムは、多角形生成処理により生成された多角形の面積を算出する面積算出処理と、面積算出処理で算出された面積に前記多角形に含まれる管路の総管路長総管路長を加味してグルーピングの適正度を評価する評価係数を算出する評価処理と、をさらに含む。
【0084】
また、基点設定処理を、管網の中心から離隔した複数の管路に対して実行し、各基点に基づいて多角形生成処理と反復処理とを実行することで、各基点に対するグルーピングパターンを其々生成し、評価処理により求めた評価係数のグルーピングパターン毎の平均値が最大となるグルーピングパターンを最終グルーピングパターンに決定するように構成されている。
【0085】
所定条件は、多角形に含まれる管路の総管路長が設定管路長に達するか否か、または、多角形に含まれる管路に対する工事費が設定工事費に達するか否かであり、所定形状の多角形は、任意の内角が１８０°以下の凸多角形であるか、または少なくとも内角の最大値が（１８０°＋α，α＜９０°）以下の多角形である。
【0086】
上述した実施形態では、配管工事区間のグルーピングについて説明したが、それ以外にも配水管網における経済的な水運用や施設管理のための配水区域のブロック化などの目的で、管網を構成する複数の管路をグルーピングする方法にも適用できる。
【0087】
上述した実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、該記載に基づいて本願発明の技術的範囲が限定されるものではなく、各部の具体的構成は、本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計できることは言うまでもない。例えば、図３に示した管路グルーピング処理のうち、ステップＳＡ３の管路グルーピング処理からステップＳＡ９のグルーピング情報記憶処理の一連の処理またはそのうちの一部の処理を、遺伝的アルゴリズム等のＡＩ技術を用いて最適な組み合わせをもとめることで自動化することも可能である。
【符号の説明】
【0088】
１０：管路グルーピング装置
１０Ａ：計算機本体
１０Ｂ：入力機器
１０Ｃ：表示機器
１０Ｄ：管路情報記憶部（記憶装置）
１１：基点設定部
１２：多角形生成部
１３：面積算出部
１４：評価部
１５：グルーピング制御部
Ｖ１：基点
１０Ａ：計算機本体
１０Ｂ：入力機器
１０Ｃ：表示機器
１０Ｄ：管路情報記憶部（記憶装置）
１１：基点設定部
１２：多角形生成部
１３：面積算出部
１４：評価部
１５：グルーピング制御部
Ｖ１：基点
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図4】