特開 2024-179966 分布監視システム、分布監視方法、および分布監視プログラム

(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】P2024179966

(43)【公開日】2024-12-26

(54)【発明の名称】分布監視システム、分布監視方法、および分布監視プログラム

(51)【国際特許分類】

   E03B 3/08 20060101AFI20241219BHJP

   G01V 9/02 20060101ALN20241219BHJP

【ＦＩ】

E03B3/08

E03B3/08 Z

G01V9/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023099338

(22)【出願日】2023-06-16

(71)【出願人】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】前田 洋佑

【テーマコード（参考）】

2G105

【Ｆターム（参考）】

2G105AA02

2G105EE02

2G105FF03

2G105LL01

(57)【要約】

【課題】所定の物理量が大きい地点から小さい地点に進む方向を把握できるようにした分布監視システムを提供する。
【解決手段】計測点Ｉ，Ｐ，Ｑ，Ｒのそれぞれにおける水位ｈｗから、２つのポテンシャル面が定義される。すなわち、領域ＩＰＱのポテンシャル面と、領域ＩＱＲのポテンシャル面である。ＰＵは、各ポテンシャル面の法線ベクトルを算出する。ＰＵは、領域ＩＰＱ，ＩＱＲのそれぞれの法線ベクトルの水平成分によって、領域ＩＰＱ，ＩＱＲのそれぞれにおいて水が流れる方向を把握する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに異なる４個以上の計測点のそれぞれに設けられたセンサを備え、
取得処理、および勾配変数算出処理を実行するように構成され、
前記取得処理は、互いに異なる前記計測点のそれぞれにおけるセンサの検出値を取得する処理であり、
前記勾配変数算出処理は、複数の前記計測点に関する前記検出値を入力として、複数の領域のそれぞれにおける所定の物理量の勾配変数の値を算出する処理であり、
前記勾配変数は、位置毎の前記所定の物理量の大きさによって定まる面の勾配を示す変数である分布監視システム。

【請求項2】

前記勾配変数算出処理は、互いに隣接する３つの計測点のそれぞれにおける検出値から定まる平面の法線ベクトルを算出する処理を含む請求項１記載の分布監視システム。

【請求項3】

前記所定の物理量は、水位を示す物理量である請求項１記載の分布監視システム。

【請求項4】

前記所定の物理量は、エネルギを示す物理量であり、
前記勾配変数は、前記エネルギの流動方向を示す変数である請求項１記載の分布監視システム。

【請求項5】

互いに異なる前記計測点のうちの少なくとも１つには、前記センサの検出対象となる量を調整するための調整装置が配置されており、
目標値設定処理、および調整処理を実行するように構成され、
前記目標値設定処理は、複数の前記領域のそれぞれにおける変数目標値を設定する処理であり、
前記変数目標値は、前記勾配の目標値を定めるための変数であり、
前記調整処理は、前記調整装置を操作することによって、複数の前記領域のそれぞれにおける前記勾配を前記勾配の目標値に近づくように制御する処理である請求項１記載の分布監視システム。

【請求項6】

前記センサは、地下水の水位を検出するように構成され、
前記調整処理は、前記地下水の水位の勾配を制御する処理である請求項５記載の分布監視システム。

【請求項7】

複数の前記計測点のそれぞれに配置される、前記センサ、調整装置および制御部を備え、
前記調整装置は、前記センサの検出対象となる量を調整するように構成され、
前記制御部は、前記検出値を取得して且つ、前記調整装置を操作するように構成されている請求項１記載の分布監視システム。

【請求項8】

複数の前記計測点に配置された前記制御部は、互いに通信可能に構成されている請求項７記載の分布監視システム。

【請求項9】

請求項１に記載の分布監視システムにおける各処理を実行する工程を有する分布監視方法。

【請求項10】

請求項１に記載の分布監視システムにおける各処理をコンピュータに実行させる分布監視プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、分布監視システム、分布監視方法、および分布監視プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

たとえば下記特許文献１には、同一の帯水層の複数の井戸のそれぞれに、水位を計測するセンサを備える井戸監視システムが記載されている。このシステムは、複数の井戸のそれぞれのセンサの検出値をサーバに集約する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－６７０４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記システムの場合、各井戸の水位を一括して管理することはできるものの、地下水の流れを把握することはできない。

【課題を解決するための手段】

【0005】

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．互いに異なる４個以上の計測点のそれぞれに設けられたセンサを備え、取得処理、および勾配変数算出処理を実行するように構成され、前記取得処理は、互いに異なる前記計測点のそれぞれにおけるセンサの検出値を取得する処理であり、前記勾配変数算出処理は、複数の前記計測点に関する前記検出値を入力として、複数の領域のそれぞれにおける所定の物理量の勾配変数の値を算出する処理であり、前記勾配変数は、位置毎の前記所定の物理量の大きさによって定まる面の勾配を示す変数である分布監視システム。

【0006】

上記構成では、複数の計測点に関する検出値に基づき、所定の物理量の勾配変数の値を算出する。これにより、所定の物理量が大きい地点から小さい地点へと進む方向を把握することができる。特に、上記構成では、複数の領域のそれぞれにおける勾配変数の値を算出することから、単一の勾配変数の値を算出する場合と比較して、様々な地点についての所定の物理量が大きい地点から小さい地点へと進む方向をより詳細に把握できる。

【0007】

２．前記勾配変数算出処理は、互いに隣接する３つの計測点のそれぞれにおける検出値から定まる平面の法線ベクトルを算出する処理を含む上記１記載の分布監視システム。
上記構成では、互いに隣接する３つの計測点のそれぞれにおける検出値によって、位置に応じた所定の物理量を示す平面を定義できる。その平面の法線ベクトルは、勾配と相関を有する。そのため、上記構成では、互いに隣接する３つの計測点を１つの領域として、その領域における勾配変数の値を算出できる。

【0008】

３．前記所定の物理量は、水位を示す物理量である上記１記載の分布監視システム。
上記構成では、複数の領域のそれぞれにおける水位の勾配を把握できる。
４．前記所定の物理量は、エネルギを示す物理量であり、前記勾配変数は、前記エネルギの流動方向を示す変数である上記１～３のいずれか１つに記載の分布監視システム。

【0009】

上記構成では、複数の領域のそれぞれにおける勾配変数の値によって、それら各領域のエネルギの流動方向を把握できる。
５．互いに異なる前記計測点のうちの少なくとも１つには、前記センサの検出対象となる量を調整するための調整装置が配置されており、目標値設定処理、および調整処理を実行するように構成され、前記目標値設定処理は、複数の前記領域のそれぞれにおける変数目標値を設定する処理であり、前記変数目標値は、前記勾配の目標値を定めるための変数であり、前記調整処理は、前記調整装置を操作することによって、複数の前記領域のそれぞれにおける前記勾配を前記勾配の目標値に近づくように制御する処理である上記１～４のいずれか１つに記載の分布監視システム。

【0010】

上記構成では、調整処理によって複数の領域のそれぞれにおける勾配を目標値に近づくように制御できる。そのため、複数の領域のそれぞれにおける所定の物理量が大きい位置から小さい位置へと進む方向を所望の方向に変更できる。

【0011】

６．前記センサは、地下水の水位を検出するように構成され、前記調整処理は、前記地下水の水位の勾配を制御する処理である上記５記載の分布監視システム。
上記構成では、調整処理によって、地下水の流動方向を制御できる。

【0012】

７．複数の前記計測点のそれぞれに配置される、前記センサ、調整装置および制御部を備え、前記調整装置は、前記センサの検出対象となる量を調整するように構成され、前記制御部は、前記検出値を取得して且つ、前記調整装置を操作するように構成されている上記１～６のいずれか１つに記載の分布監視システム。

【0013】

上記構成では、複数の計測点のそれぞれにおいて調整装置によって所定の物理量を制御できる。そのため、複数の計測点の一部に限って調整装置を備える場合と比較して、領域の勾配を制御する自由度が大きい。

【0014】

８．複数の前記計測点に配置された前記制御部は、互いに通信可能に構成されている上記７記載の分布監視システム。
上記構成では、複数の計測点に配置された制御部が互いに通信しつつ、勾配を制御できる。

【0015】

９．上記１～８のいずれか１つに記載の分布監視システムにおける各処理を実行する工程を有する分布監視方法。
１０．上記１～８のいずれか１つに記載の分布監視システムにおける各処理をコンピュータに実行させる分布監視プログラム。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】一実施形態にかかる分布監視システムの構成を示すブロック図である。

【図2】同実施形態にかかる制御部が実行する処理の手順を示す流れ図である。

【図3】同実施形態にかかる制御部が実行する処理の手順を示す流れ図である。

【図4】同実施形態にかかるポテンシャル面を示す図である。

【図5】同実施形態にかかる法線ベクトルおよび水流ベクトルを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
「システム構成」
図１に、本実施形態にかかる分布監視システムを示す。本実施形態では、一例として、同一の帯水層における地下水の流れを制御するシステムを例示する。

【0018】

図１に示す、制御部１０（１），１０（２），１０（３），１０（４），…は、同一の帯水層の互いに異なる地点に配置されている。それらの地点は、水位の計測点に対応する。なお、制御部１０の後のカッコ内の数には、地点を識別する変数である。以下では、制御部１０（１），１０（２），１０（３），１０（４），…を総括する場合、制御部１０と記載する。

【0019】

制御部１０（１），１０（２），１０（３），１０（４），…の近傍には、アクチュエータ２０（１），２０（２），…およびセンサ２２（１），２２（２），…が配置されている。アクチュエータ２０の後のカッコ内の数字は、地点を識別する変数である。以下では、アクチュエータ２０（１），２０（２），…を総括する場合、アクチュエータ２０と記載する。また、センサ２２の後のカッコ内の数字も、地点を識別する変数である。以下では、センサ２２（１），２２（２），…を総括する場合、センサ２２と記載する。

【0020】

センサ２２は、制御部１０が配置されている地点の井戸の水位を計測するように構成されている。アクチュエータ２０は、同井戸の水位を調整する調整装置である。アクチュエータ２０は、一例としてポンプを備える。すなわち、ポンプにより井戸から水がくみ上げられると、井戸の水位が低下する。また、アクチュエータ２０は、一例として貯水タンクから井戸への水の流れを制御するバルブを備える。バルブが開弁すると、貯水タンクから井戸に水が供給されることによって、井戸の水位が上昇する。

【0021】

制御部１０は、ＰＵ１２、メモリ１４、および通信機１６を備える。ＰＵ１２は、ＣＰＵ、ＧＰＵ、およびＴＰＵ等のソフトウェア処理装置である。メモリ１４には、水流制御プログラム１４ａが記憶されている。通信機１６は、サーバ３０を介して他の計測点における制御部１０との通信を可能とする。

【0022】

複数の制御部１０は、協調制御によって、帯水層を複数の領域に分割したそれぞれにおける地下水の流動方向を制御する。協調制御において、複数の計測点のそれぞれに配置された制御部１０は、井戸の水位が制御量であるフィードバック制御の操作量に応じてアクチュエータ２０を操作する。

【0023】

なお、本実施形態では、水流を制御するための指令値を人が入力可能な遠隔指令部３２を備えている。遠隔指令部３２は、サーバ３０を介して制御部１０と通信可能となっている。遠隔指令部３２による指令がなされる場合には、制御部１０は、同指令を優先してもよい。

【0024】

「水流制御」
図２および図３に、遠隔指令部３２によらない、制御部１０による水流の制御の手順を示す。図２および図３に示す処理は、各計測点におけるＰＵ１２が、水流制御プログラム１４ａを実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によって、各処理のステップ番号を表現する。また、以下では、変数ｉを１，２，３，…のいずれかとして、特定の計測点の制御部１０（ｉ）における処理を例にとって説明する。

【0025】

図２に示す一連の処理において、ＰＵ１２（ｉ）は、まずセンサ２２（ｉ）による検出値ｄｗ（ｉ）を取得する（Ｓ１０）。次に、ＰＵ１２（ｉ）は、センサ２２（ｉ）の配置されている位置における標高と検出値ｄｗとに基づき、井戸の水位ｈｗ（ｉ）を算出する。なお、標高の情報は、一例として、予めメモリ１４に記憶されているとすればよい。そして、ＰＵ１２（ｉ）は、通信機１６を操作することによって、水位ｈｗ（ｉ）を他の計測点の制御部１０に送信する（Ｓ１４）。

【0026】

ＰＵ１２（ｉ）は、隣接する計測点における水位ｈｗ（ｐ），ｈｗ（ｑ），ｈｗ（ｒ），…を受信する（Ｓ１６）。ここで、「ｐ」、「ｑ」、「ｒ」、…は、互いに異なる自然数である。水位ｈｗ（ｐ），ｈｗ（ｑ），ｈｗ（ｒ），…は、それぞれ、ＰＵ１２（ｐ），ＰＵ１２（ｑ），ＰＵ１２（ｒ），…が実行するＳ１４の処理によって送信されたデータである。

【0027】

ＰＵ１２（ｉ）は、計測点の座標と水位ｈｗとからなるデータである、位置毎の水位データを生成する（Ｓ１８）。すなわち、たとえば、水位ｈｗ（ｉ）と、計測点の座標ｘ（ｉ），ｙ（ｉ）とによって、１組のデータを生成する。また、たとえば、水位ｈｗ（ｐ）と、計測点の座標ｘ（ｐ），ｙ（ｐ）とによって、１組のデータを生成する。なお、計測点の座標ｘ、ｙは、予めメモリ１４に記憶されているとしてもよい。

【0028】

ＰＵ１２（ｉ）は、ポンテンシャル面の法線ベクトルＮを算出する（Ｓ２０）。ポテンシャル面は、位置毎に定義される地下水の位置エネルギの大きさによって定義される面である。ポテンシャル面は、位置毎の水位によって定義される面でもある。

【0029】

図４に、ＰＵ１２（ｉ）が法線ベクトルＮを算出する対象となるポテンシャル面を例示する。図４には、ＰＵ１２（ｉ）に対応する計測点Ｉと、隣接する計測点Ｐ，Ｑとのそれぞれにおける水位データから定まる三角形状のポテンシャル面が記載されている。また、図４には、ＰＵ１２（ｉ）に対応する計測点Ｉと、隣接する計測点Ｑ，Ｒとのそれぞれにおける水位データから定まる三角形状のポテンシャル面が記載されている。すなわち、本実施形態では、計測点以外の地点における水位は、線形補間によって定められている。なお、図４においては、計測点Ｉに隣接する計測点は、計測点Ｐ，Ｑ，Ｒの３個であるが、これは例である。計測点Ｉに隣接する計測点の数は２個でもよく、また４個以上であってもよい。計測点Ｉに隣接する計測点の数が４個の場合、ポテンシャル面が３個定義される。図２および図３の処理は、図４の例に整合するように記載している。

【0030】

図５に、計測点Ｉ，Ｐ，Ｑによって区画される領域ＩＰＱにおける法線ベクトルＮ（ｉｐｑ）を例示する。ＰＵ（ｉ）は、法線ベクトルＮ（ｉｐｑ）を、計測点Ｉから計測点Ｐに進むベクトルｖｉｐと、計測点Ｉから計測点Ｑに進むベクトルｖｉｑとの外積によって求める。すなわち、「Ｎ（ｉｐｑ）＝ｖｉｐ×ｖｉｑ」である。ＰＵ１２（ｉ）は、同様にして法線ベクトルＮ（ｉｑｒ）を算出する。

【0031】

図２に戻り、ＰＵ（ｉ）は、法線ベクトルＮ（ｉｐｑ）の水平方向成分として、水流ベクトルＮｖ（ｉｐｑ），Ｎｖ（ｉｑｒ）を算出する（Ｓ２２）。
図５に、水流ベクトルＮｖ（ｉｐｑ）を例示する。水流ベクトルＮｖ（ｉｐｑ）は、水平方向における地下水の流れる方向を示す。地下水は、位置エネルギが大きい地点から小さい地点に流れる。そのため、水流ベクトルＮｖによって地下水の流れる方向を定量化すべく、法線ベクトルＮは、その垂直成分が正となるものが選択される。これは、外積演算において用いる２つのベクトルがなす角度が反時計回りに１８０°以下となるように選択することによって実現できる。

【0032】

図２に戻り、ＰＵ１２（ｉ）は、水流ベクトルＮｖに基づき、地下水の流れが望ましくないか否かを判定する（Ｓ２４）。この処理は、ＰＵ１２（ｉ）が、地下水の流れとして許容される方向と水流ベクトルＮｖとを比較する処理である。この処理のために、メモリ１４に、上記許容される方向を規定するデータを予め記憶しておく。

【0033】

ＰＵ１２（ｉ）は、地下水の流れる方向が許容できないと判定する場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、担当する計測点Ｉおよび隣接する計測点Ｐ，Ｑ，Ｒの目標水位を仮設定する（Ｓ２６）。

【0034】

ここで、ＰＵ１２（ｉ）は、領域毎に、次の処理を実行する。ＰＵ１２（ｉ）は、まず、Ｓ２２の処理で算出した水流ベクトルＮｖを水平面で極力小さい回転角だけ回転させることによって、地下水の流れとして許容される範囲に入るようにする。次にＰＵ１２（ｉ）は、回転させた水流ベクトルＮｖを得るための法線ベクトルＮを算出する。具体的には、ＰＵ１２（ｉ）は、ポテンシャル面を定める３つの計測点のそれぞれにおける水位を単位量変化させた際のポテンシャル面を新たに算出する。次に、ＰＵ１２（ｉ）は、そのポテンシャル面の法線ベクトルＮおよび水流ベクトルＮｖを求める。ＰＵ１２（ｉ）は、新たにポテンシャル面の法線ベクトルＮおよび水流ベクトルＮｖを算出する都度、上記回転させた水流ベクトルＮｖとの一致の有無を判定する。ＰＵ１２（ｉ）は、新たに算出したポテンシャル面の水流ベクトルが上記回転させた水流ベクトルＮｖと一致する場合、そのときの各計測点の水位を目標水位ｈｗ＊に仮設定する。

【0035】

ＰＵ（ｉ）は、担当する計測点Ｉおよび隣接する計測点Ｐ，Ｑ，Ｒによって定まる領域の全てについて目標水位ｈｗ＊を算出する。具体的には、たとえば、ＰＵ１２（ｉ）は、まず１つの領域ＩＰＱについて、目標水位ｈｗ＊（ｉ），ｈｗ＊（ｐ），ｈｗ＊（ｑ）を算出する。そして、次にＰＵ１２（ｉ）は、他の領域について目標水位ｈｗ＊を算出する。ここで、ＰＵ（ｉ）は、すでに目標水位ｈｗ＊が算出されている計測点については、これを保存する。すなわちＰＵ（ｉ）は、領域ＩＱＲにおける目標水位ｈｗ＊を算出するときには、目標水位ｈｗ＊（ｉ），ｈｗ＊（ｑ）は変えずに、目標水位ｈｗ＊（ｒ）を変える。ただし、ＰＵ１２（ｉ）は、目標水位ｈｗ＊（ｒ）を変えることによっては、領域ＩＱＲにおける地下水の流れを許容される範囲にできない場合、目標水位ｈｗ＊（ｉ），ｈｗ＊（ｐ），ｈｗ＊（ｑ）を再探索する。

【0036】

ＰＵ１２（ｉ）は、Ｓ２６の処理を完了する場合、通信機１６を操作することによって、仮設定した目標水位ｈｗ＊を他の計測点の制御部１０に送信する（Ｓ２８）。
ＰＵ１２（ｉ）は、Ｓ２８の処理を完了する場合と、Ｓ２４の処理において否定判定する場合とには、他の計測点によって仮設定された目標水位ｈｗ＊を受信する（Ｓ３０）。ここで、受信する目標水位ｈｗ＊は、ＰＵ（ｉ）の位置する計測点に隣接する計測点における値とする。

【0037】

そして、ＰＵ１２（ｉ）は、目標水位ｈｗ＊を評価する（図３：Ｓ３２）。ここで、ＰＵ１２（ｉ）は、Ｓ２６の処理における目標水位ｈｗ＊の設定対象となる計測点について、他の計測点によって設定された値が実現可能であるかを評価する。すなわち、たとえば、図４において、計測点Ｑに隣接する計測点によって仮設定される目標水位ｈｗ＊（ｑ）は、ＰＵ１２（ｉ）が考慮していない計測点における水位ｈｗとの関係で、ＰＵ１２（ｉ）が定めたものとは大きく異なるおそれがある。ＰＵ１２（ｉ）は、他の計測点において算出された目標水位ｈｗ＊（ｑ）に変更しても、領域ＩＰＱ，ＩＱＲにおける地下水の流れ方向を許容される範囲とすることができる場合、他の計測点の要求を満たすことができると評価する。一方、ＰＵ１２（ｉ）は、領域ＩＰＱ，ＩＱＲにおける地下水の流れ方向を許容される範囲とすることができない場合、他の計測点の要求を満たすことができないと評価する。

【0038】

ＰＵ１２（ｉ）は、通信機１６を操作することによって、評価結果を他の計測点の制御部１０に送信する（Ｓ３４）。また、ＰＵ１２（ｉ）は、他の計測点の制御部１０から評価結果を受信する（Ｓ３６）。次にＰＵ１２（ｉ）は、受信した評価結果および送信した評価結果の少なくとも１つに、他の計測点の要求を満たすことができない旨の評価があるか否かを判定する（Ｓ３８）。

【0039】

ＰＵ１２（ｉ）は、要求を満たすことができない旨の評価がある場合（Ｓ３８：ＹＥＳ）、他の計測点との調停処理を実行する（Ｓ４０）。ここで、ＰＵ１２（ｉ）は、担当する計測点Ｉに隣接する計測点Ｐ，Ｑ，Ｒのいずれかにおいて、他の計測点の要求を満たさせない場合、隣接する計測点Ｐ，Ｑ，Ｒにおいて水位ｈｗの許容範囲を他の計測点の制御部１０に送信する。これにより、他の計測点のＰＵ１２は、許容範囲内の水位で地下水の流れ方向を許容される範囲とする目標水位ｈｗ＊を探索する。そして、ＰＵ１２は、探索結果のうちの、計測点Ｐ，Ｑ，Ｒにおける目標水位ｈｗ＊（ｐ），ｈｗ＊（ｑ），ｈｗ＊（ｒ）を、制御部１０（ｉ）に送信する。

【0040】

また、ＰＵ１２（ｉ）は、担当する計測点Ｉに隣接する計測点Ｐ，Ｑ，Ｒのいずれにおいても他の計測点の要求を満たす場合には、他の計測点において目標水位ｈｗ＊の探索処理がなされる間、待機する。ＰＵ１２（ｉ）は、この探索処理の結果、計測点Ｐ，Ｑ，Ｒにおける目標水位ｈｗ＊に変更が生じる場合、その旨の通知を受信する。

【0041】

ＰＵ１２（ｉ）は、Ｓ４０の処理を完了する場合と、Ｓ３８の処理において否定判定する場合と、には、目標水位ｈｗ＊（ｉ）を確定させる（Ｓ４２）。この処理によって確定された目標水位ｈｗ＊（ｉ）は、領域ＩＰＱ，ＩＱＲにおける地下水の流れ方向が許容範囲となって且つ、他の領域から生じた計測点Ｐ，Ｑ，Ｒの水位の要求を満たす値である。

【0042】

ＰＵ１２（ｉ）は、計測点Ｉの水位ｈｗを目標水位ｈｗ＊（ｉ）に近づけるべく、アクチュエータ２０（ｉ）を操作する（Ｓ４４）。
なお、ＰＵ１２（ｉ）は、Ｓ４４の処理を完了する場合、図３および図４に示す一連の処理を一旦終了する。

【0043】

「本実施形態の作用および効果」
システムを構成するＰＵ１２によって、帯水層が複数に分割された各領域における法線ベクトルＮおよび水流ベクトルＮｖが算出される。そのため、単一の水流ベクトルが算出される場合と比較して、地下水の流れる方向についてのより詳細な情報を入手できる。

【0044】

以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する作用および効果が得られる。
（１）ＰＵ１２は、互いに隣接する３つの計測点における法線ベクトルＮおよび水流ベクトルＮｖを算出した。これにより、線形補間によって定まる水面の位置エネルギを示すポテンシャル面についての法線ベクトルＮ等を算出できる。

【0045】

（２）ＰＵ１２は、３点によって定まる２つのベクトルの外積によって法線ベクトルＮを算出した。これにより、法線ベクトルＮを簡易に算出できる。
（３）ＰＵ１２は、水流ベクトルＮｖが、地下水の流れる方向として許容できる方向から外れる場合、井戸の水位を制御した。これにより、許容されない方向に地下水が流れることを抑制できる。

【0046】

＜対応関係＞
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。［１，３，６，７，９，１０］取得処理は、Ｓ１０の処理に対応する。勾配変数算出処理は、Ｓ１２～Ｓ２２の処理に対応する。所定の物理量は、水位ｈｗまたは水面の位置エネルギに対応する。勾配変数は、法線ベクトルＮまたは水流ベクトルＮｖに対応する。［２］Ｓ２０の処理に対応する。［４］エネルギの流動方向を示す変数は、法線ベクトルＮまたは水流ベクトルＮｖに対応する。［５］調整装置は、アクチュエータ２０に対応する。目標値設定処理は、Ｓ４２の処理に対応する。調整処理は、Ｓ４４の処理に対応する。制御部は、制御部１０に対応する。変数目標値は、目標水位ｈｗ＊に対応する。［８］図１において、制御部１０（１）,１０（２）,…がサーバ３０を介して互いに通信可能とされていることに対応する。

【0047】

＜その他の実施形態＞
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0048】

「複数の領域について」
・複数の領域のそれぞれが３つの計測点によって定まる領域であることは必須ではない。たとえば、図４に示す例において、計測点Ｉおよび計測点Ｐの中点、計測点Ｐおよび計測点Ｑの中点、および計測点Ｑおよび計測点Ｉの中点を定義することによって、計測点Ｉ，Ｐ，Ｑおよび３つの中点によって、領域ＩＰＱを細分化してもよい。ここで、各中点における水位を、曲線補間するなら、領域ＩＰＱを細分化した４個の領域のそれぞれにおけるポテンシャル面は、必ずしも平行とならない。すなわち、互いに異なるポテンシャル面となることがある。

【0049】

「勾配変数算出処理について」
・ポテンシャル面の法線ベクトルＮを求める手法としては、外積を用いる手法に限らない。たとえば、計測点の数が非常に多い場合等、領域の面積が非常に小さい場合には、近似的にポテンシャル面のグラジエントを算出するようにしてもよい。その場合、ＰＵ１２は、ポテンシャル面を適宜、複数の領域に分割して且つ、それぞれの領域についてグラジエントを算出すればよい。

【0050】

「所定の物理量について」
・所定の物理量は、水位ｈｗまたは水面の位置エネルギに限らない。たとえば、所定の物理量は、位置毎の温度であってもよい。その場合、勾配変数は、温度勾配を示す。またたとえば、所定の物理量は、位置毎の湿度であってもよい。またたとえば、所定の物理量は、位置毎の圧力であってもよい。またたとえば、所定の物理量は、マトリックポテンシャルであってもよい。またたとえば、所定の物理量は、水ポテンシャルであってもよい。ここで、水ポテンシャルは、浸透ポテンシャル、圧力ポテンシャル、重力ポテンシャル、湿度によるポテンシャル、およびマトリックポテンシャル等の合算で構成されていてもよい。所定の物理量としてのスカラーポテンシャルは、他にも例えば、電場によるポテンシャル等であってもよい。なお、所定の物理量としてのポテンシャルがスカラーポテンシャルであることは必須ではなく、ベクトルポテンシャルであってもよい。

【0051】

「調整装置について」
・調整装置は、水の供給または吸引のためのアクチュエータ２０に限らない。たとえば、「所定の物理量について」の欄に記載したように所定の物理量が温度の場合、調整装置をヒータとしてもよい。

【0052】

・全ての計測点において、アクチュエータ２０等の調整装置を備えることは必須ではない。
「変数目標値について」
・位置エネルギのポテンシャル面の勾配の目標値を定めるための変数として目標水位ｈｗ＊を採用することは必須ではない。たとえば、位置エネルギのポテンシャル面の勾配の目標値を定めるための変数として法線ベクトルＮの目標値を採用してもよい。その場合、たとえば、領域ＩＰＱにおけるポテンシャル面の法線ベクトルＮの目標値が定められる場合、計測点Ｉ，Ｐ，ＱのそれぞれのＰＵ１２は、アクチュエータ２０を操作しつつ検出値ｄｗを入力として法線ベクトルＮを更新する処理を繰り返せばよい。ここで、ＰＵ１２は、更新される法線ベクトルＮを、法線ベクトルＮの目標値に近づけるようにアクチュエータ２０を操作する。

【0053】

「変数目標値の設定について」
・Ｓ２６～Ｓ４０の処理は必須ではない。たとえば、全ての計測点の水位ｈｗを１つの制御部１０が取得することによって、全ての計測点の目標水位ｈｗ＊を１つの制御部１０が設定してもよい。またたとえば、サーバ３０が、全ての計測点の水位ｈｗを取得することによって、全ての計測点の目標水位ｈｗ＊を設定してもよい。

【0054】

「制御部同士の通信について」
・制御部１０同士がサーバ３０を介して通信可能とされることは必須ではない。たとえば、制御部１０同士が直接通信可能であってもよい。

【0055】

「制御部について」
・制御部としては、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態において実行される処理の少なくとも一部を実行するたとえばＡＳＩＣ等の専用のハードウェア回路を備えてもよい。すなわち、制御部は、以下の（ａ）～（ｃ）のいずれかの構成を備える処理回路を含んでいればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶する記憶装置等のプログラム格納装置とを備える処理回路。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える処理回路。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える処理回路。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア実行装置は、複数であってもよい。また、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。

【符号の説明】

【0056】

１０…制御部
１４…メモリ
１４ａ…水流制御プログラム
１６…通信機
２０…アクチュエータ
２２…センサ
３０…サーバ
３２…遠隔指令部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】