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特許7258383プログラム、方法、情報処理装置、システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-04-07
(45)【発行日】2023-04-17
(54)【発明の名称】プログラム、方法、情報処理装置、システム
(51)【国際特許分類】
   G06Q 50/06 20120101AFI20230410BHJP
   E03B 1/00 20060101ALI20230410BHJP
   E03B 3/02 20060101ALI20230410BHJP
   E03B 3/08 20060101ALI20230410BHJP
【FI】
G06Q50/06
E03B1/00
E03B3/02 Z
E03B3/08 Z
【請求項の数】 17
(21)【出願番号】P 2022075232
(22)【出願日】2022-04-28
【審査請求日】2022-04-28
【早期審査対象出願】
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】517039483
【氏名又は名称】WOTA株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002815
【氏名又は名称】IPTech弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】西尾 学
(72)【発明者】
【氏名】田井 遼二
【審査官】藤原 拓也
(56)【参考文献】
【文献】特開2006-125001(JP,A)
【文献】特開2005-222415(JP,A)
【文献】特開2018-059269(JP,A)
【文献】特開2006-291514(JP,A)
【文献】特開平08-128078(JP,A)
【文献】特開平06-230829(JP,A)
【文献】特開2020-166772(JP,A)
【文献】特開2012-203875(JP,A)
【文献】特開2021-130106(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G06Q 10/00-99/00
E03B 1/00,3/02,3/08
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
プロセッサと、メモリとを備えるコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記プログラムは、前記プロセッサに、
需要家の過去の水の利用量に基づき、所定期間における需要家の水の利用量を推定するステップと、
推定した利用量を満たしつつ、需要家から排出された水を浄化するためにかかる費用と、水源から取得する水を浄化するためにかかる費用と、人為的に供給される供給水の料金とに基づく料金が最小になるように、循環水と、水源から取得する水と、供給水との配分を決定するステップと
を実行させるプログラム。
【請求項2】
前記水の配分を決定するステップにおいて、学習済みモデル又は数理最適化アルゴリズムを用いて水の配分を決定する請求項1記載のプログラム。
【請求項3】
前記水の配分を決定するステップにおいて、水源の水量を考慮して水の配分を決定する請求項1記載のプログラム。
【請求項4】
前記水の配分を決定するステップにおいて、水源に雨水が含まれる場合、雨水についての補助金を考慮して水の配分を決定する請求項1記載のプログラム。
【請求項5】
前記水の配分を決定するステップにおいて、水源に地下水が含まれる場合、地下水についての取水制限を考慮して水の配分を決定する請求項1記載のプログラム。
【請求項6】
決定された水の配分に基づき、水源から取得した水を処理する設備の制御スケジュールを決定し、決定した制御スケジュールに基づいて前記設備を制御するステップを前記プロセッサに実行させる請求項1記載のプログラム。
【請求項7】
前記設備を制御するステップにおいて、水源の水量に基づいて前記制御スケジュールを決定する請求項記載のプログラム。
【請求項8】
前記設備を制御するステップにおいて、前記設備で使用する電気の料金に基づいて前記制御スケジュールを決定する請求項記載のプログラム。
【請求項9】
前記制御スケジュールに基づいて人為的な水の供給を発注するステップを前記プロセッサに実行させる請求項記載のプログラム。
【請求項10】
供給水の料金と、水源から取得する水を浄化する設備のメンテナンスにかかる費用とに基づいて水の利用料金を算出するステップを前記プロセッサに実行させる請求項1記載のプログラム。
【請求項11】
前記水の利用料金を算出するステップにおいて、算出した利用料金に基づく特典を需要家へ付与する請求項1記載のプログラム。
【請求項12】
地下水以外の水源から水を取得する状況において、地下水プラントを建設した場合の水の配分を推定するステップを前記プロセッサに実行させる請求項1に記載のプログラム。
【請求項13】
地下水プラントを建設した場合の水の配分を推定するステップにおいて、前記地下水プラントの建設費を償却するシミュレーションを実行する請求項1記載のプログラム。
【請求項14】
需要家は、一主体、又は複数の需要家からなる集合体である請求項1記載のプログラム。
【請求項15】
プロセッサと、メモリとを備えるコンピュータに実行される方法であって、前記プロセッサが、
需要家の過去の水の利用量に基づき、所定期間における需要家の水の利用量を推定するステップと、
推定した利用量を満たしつつ、需要家から排出された水を浄化するためにかかる費用と、水源から取得する水を浄化するためにかかる費用と、人為的に供給される供給水の料金とに基づく料金が最小になるように、循環水と、水源から取得する水と、供給水との配分を決定するステップと
を実行する方法。
【請求項16】
制御部と、記憶部とを備える情報処理装置であって、前記制御部が、
需要家の過去の水の利用量に基づき、所定期間における需要家の水の利用量を推定するステップと、
推定した利用量を満たしつつ、需要家から排出された水を浄化するためにかかる費用と、水源から取得する水を浄化するためにかかる費用と、人為的に供給される供給水の料金とに基づく料金が最小になるように、循環水と、水源から取得する水と、供給水との配分を決定するステップと
を実行する情報処理装置。
【請求項17】
需要家の過去の水の利用量に基づき、所定期間における需要家の水の利用量を推定する手段と、
推定した利用量を満たしつつ、需要家から排出された水を浄化するためにかかる費用と、水源から取得する水を浄化するためにかかる費用と、人為的に供給される供給水の料金とに基づく料金が最小になるように、循環水と、水源から取得する水と、供給水との配分を決定する手段と
を具備するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、プログラム、方法、情報処理装置、システムに関する。
【背景技術】
【0002】
世の中において、例えば、水道が引かれていない地域が存在している。水道が引かれていない地域では、例えば、雨水、表流水、又は地下水等、複数の水源から水を取得し、取得した水を使用していることがある。特許文献1では、水道が引かれている状態ではあるが、雨水を効率的に使用することで、上水の使用を抑える技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2010-106605号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
例えば、水道が引かれていない地域において、沢等の表流水から水を取得し、取得した水を浄化して利用する小規模な設備は存在する。しかしながら、利用可能な水が少ない、旧型の設備を人力で管理するため労力がかかる、漏水がある、水質も良いものではない等の理由により、設備を維持することは困難である。このため、水道が引かれていない地域において、需要を満たしつつ、適切な費用で需要家へ水を提供することが望まれている。
【0005】
本開示の目的は、水道が引かれていない地域において、需要を満たしつつ、適切な費用で需要家へ水を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
プロセッサと、メモリとを備えるコンピュータに実行させるためのプログラムである。プログラムは、プロセッサに、需要家の過去の水の利用量に基づき、所定期間における需要家の水の利用量を推定するステップと、推定した利用量を満たしつつ、水源から取得する水を浄化するためにかかる費用と、人為的に供給される供給水の料金とに基づく料金が最小になるように、水源から取得する水と、供給水との配分を決定するステップとを実行させる。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、水道が引かれていない地域において、需要を満たしつつ、適切な費用で需要家へ水を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】システム1の全体構成の例を示すブロック図である。
図2図1に示す端末装置10の構成例を表すブロック図である。
図3】制御装置20の機能的な構成の例を示す図である。
図4】サーバ60の機能的な構成の例を示す図である。
図5】契約者情報テーブル2021のデータ構造を示す図である。
図6】利用情報テーブル2022のデータ構造を示す図である。
図7】デバイス情報テーブル2023のデータ構造を示す図である。
図8】センサ情報テーブル2024のデータ構造を示す図である。
図9】計測情報テーブル2025のデータ構造を示す図である。
図10】メンテナンスログテーブル2026のデータ構造を示す図である。
図11】供給水情報テーブル2027のデータ構造を示す図である。
図12】環境情報テーブル2028のデータ構造を示す図である。
図13】料金算定テーブル20211のデータ構造を示す図である。
図14図1に示す制御装置20が、水の配分を決定する際の動作の例を表すフローチャートである。
図15】契約者が保持する端末装置10で表示される水の配分例を表す模式図である。
図16図1に示す制御装置20が、制御スケジュールを設定する際の動作の例を表すフローチャートである。
図17】第3水処理経路70を有する場合のシステム1の全体構成の例を示すブロック図である。
図18】排水を循環させる浄水設備80を有する場合のシステム1の全体構成の例を示すブロック図である。
図19】浄水設備80で浄化された循環水を貯留する貯水槽81を有する場合のシステム1の全体構成の例を示すブロック図である。
図20】貯水槽51が1の需要家用に設置されている場合のシステム1の全体構成の例を示すブロック図である。
図21】貯水槽51が1の需要家用に設置されている場合のシステム1の全体構成の例を示すブロック図である。
図22】貯水槽51が1の需要家用に設置されている場合のシステム1の全体構成の例を示すブロック図である。
図23】貯水槽51が1の需要家用に設置されている場合のシステム1の全体構成の例を示すブロック図である。
図24】コンピュータ90の基本的なハードウェア構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照しつつ、本開示の実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【0010】
<概略>
本実施形態に係るシステム1は、少なくとも1つの水源から取水した水と、所定の供給元から搬送された上水との最適な配分を決定する。システム1は、決定した配分で取得した水を貯水槽に貯留する。システム1は、貯留される水を需要家へ供給する。
【0011】
<1 システム全体の構成図>
図1は、システム1の全体構成の例を示すブロック図である。図1に示すシステム1は、例えば、端末装置10、制御装置20、第1水処理経路30、第2水処理経路40、貯水槽51、及びサーバ60を含む。端末装置10、制御装置20、第1水処理経路30、第2水処理経路40、貯水槽51、及びサーバ60は、例えば、ネットワークを介して通信接続する。
【0012】
図1において、システム1が端末装置10を1台含む例を示しているが、システム1に含まれる端末装置10の数は、1台に限定されない。端末装置10は、例えば、需要家が所持する端末である。システム1に含まれる端末装置10は、集落に含まれる需要家それぞれが所持していてもよい。つまり、システム1に含まれる端末装置10は、2台以上であってもよい。
【0013】
図1において、システム1が1つの集落への水の供給を管理する場合を例に示している。しかしながら、システム1が管理する水の供給は1つの集落に関するものに限定されない。システム1は、複数の集落への水の供給を管理してもよい。
【0014】
本実施形態において、複数の装置の集合体を1つのサーバとしてもよい。1つ又は複数のハードウェアに対して本実施形態に係るサーバ60を実現することに要する複数の機能の配分の仕方は、各ハードウェアの処理能力及び/又はサーバ60に求められる仕様等に鑑みて適宜決定することができる。また、サーバ60は、制御装置20と一体であっても構わない。
【0015】
図1に示す端末装置10は、集落に属する需要家が操作する情報処理装置である。端末装置10は、例えば、スマートフォン、タブレット等の携帯端末により実現される。端末装置10は、据え置き型のPC(Personal Computer)、ラップトップPCであってもよい。端末装置10は、HMD(Head Mount Display)、腕時計型端末等のウェアラブル端末であってもよい。端末装置10は、専用の端末であってもよい。
【0016】
制御装置20は、例えば、集落における水の供給を制御する情報処理装置である。具体的には、制御装置20は、例えば、第1水処理経路30を構成する機器の情報を収集する。制御装置20は、例えば、第2水処理経路40を構成する機器の情報を収集する。制御装置20は、例えば、貯水槽51についての情報を収集する。
【0017】
制御装置20は、収集した情報に基づき、水の配分を決定する。例えば、制御装置20は、第1水処理経路30を構成する機器の情報、第2水処理経路40を構成する機器の情報、貯水槽51についての情報に基づき、表流水、雨水、搬送される水(人為的に供給される水、以下では供給水と称する)の配分を決定する。
【0018】
制御装置20は、例えば、決定した配分に従い、第1水処理経路30を構成する機器、又は第2水処理経路40を構成する機器を制御し、第1水処理経路30、又は第2水処理経路40の水を貯水槽51へ供給する。制御装置20は、例えば、決定した配分に従い、上水を配送するサービスを提供する主体へ、供給水の配送を発注する。
【0019】
制御装置20は、供給する水に関する情報を端末装置10へ送信する。制御装置20は、端末装置10からの要求に応じて情報を送信してもよいし、所定のタイミングで情報を送信してもよい。
【0020】
第1水処理経路30は、例えば、第1水源から取水する水の経路を表す。本実施形態において、第1水処理経路30は、例えば、川等の表流水から水を取水する経路を表す。第1水処理経路30は、貯水槽31、ポンプ32、徐濁器33、及びろ過器34を有する。
【0021】
貯水槽31は、表流水から取水した水を貯める槽である。貯水槽31には、貯水槽31の状況を把握可能なように複数のセンサが設置されている。例えば、貯水槽31の流入口には、貯水槽31へ流入される水の流量を計測する流量センサが設置されている。貯水槽31の流出口には、貯水槽31から送出される水の流量を計測する流量センサが設置されている。貯水槽31には、貯水槽31内に貯留されている水の水位を計測する水位センサが設置されている。
【0022】
ポンプ32は、制御装置20の制御により稼働され、貯水槽31で貯留される水を、徐濁器33へ送出する。
【0023】
徐濁器33は、供給される水から所定の粒子を除去する。例えば、徐濁器33は、ポンプ32により送出される水から、鉄さび、濁り、砂等を除去する。なお、徐濁器33は、ポンプの後段でなく、前段に配置されていてもよいし、ポンプの前段と後段の両方に配置されていてもよい。徐濁器33には、徐濁器33の劣化状況を検出可能なようにセンサが設置されている。例えば、徐濁器33の前端、後段、又はその両方には、以下に列挙する少なくともいずれかをセンシングするセンサが設置される。
・pH、酸化還元電位、アルカリ度、イオン濃度、硬度、電気伝導度
・濁度、温度、色度、粘度、溶存酸素
・臭気、アンモニア態窒素、硝酸態窒素、亜硝酸態窒素、全窒素、残留塩素、全リン、全有機炭素、全無機炭素、全トリハロメタン
・微生物センサの検知結果、化学的酸素要求量、生物学的酸素要求量
・シアン、水銀、油分、界面活性剤
・光学センサの検知結果、TDS(Total Dissolved Solids)センサの検知結果
・質量分析結果、微粒子、ゼータ電位、表面電位
【0024】
ろ過器34は、所定のフィルタを有し、供給される水から、固形分、水質汚濁成分等を除去する。ろ過器34に設けられるフィルタは、例えば、活性炭フィルタ、糸巻きフィルタ、セディメントフィルタ、MF(精密ろ過膜)、UF(限外ろ過膜)、NF(ナノろ過膜)、FO(正浸透膜)、セラミックフィルタ、イオン交換フィルタ、金属膜のうち少なくともいずれかである。ろ過器34には、ろ過器34の劣化状況を検出可能なようにセンサが設置されている。例えば、ろ過器34の前端、後段、又はその両方には、上記の少なくともいずれかをセンシングするセンサが設置される。フィルタは、劣化が所定以上進むと交換される。
【0025】
ろ過器34は、例えば、クロスフロー型のろ過膜の一例である逆浸透膜が採用されてもよい。クロスフロー型のろ過膜とは、膜面に対し平行な流れを作ることで、膜に供給される被排水中の懸濁物質やコロイドが膜面に堆積するのを抑制しながらろ過を行うろ過膜を指す。言い換えれば、クロスフロー型のろ過膜とは、膜の浸透圧よりも高い圧力で排水を圧送することにより、ろ過を行う膜を指す。また、ろ過器34は、デッドエンド型(全量ろ過型)のろ過膜が採用されてもよい。デッドエンド型は、膜供給水の全量をろ過する方式である。
【0026】
第2水処理経路40は、例えば、第2水源から取水する水の経路を表す。本実施形態において、第2水処理経路40は、例えば、雨水から水を取水する経路を表す。第2水処理経路40は、雨水槽41、及び浄水設備42を有する。
【0027】
雨水槽41は、雨水を貯める槽である。雨水槽41には、雨水槽41の状況を把握可能なように複数のセンサが設置されている。例えば、雨水槽41には、雨水槽41内に貯留されている水の水位を計測する水位センサが設置されている。雨水槽41の流出口には、雨水槽41から送出される水の流量を計測する流量センサが設置されている。
【0028】
浄水設備42は、雨水を浄化するための設備である。浄水設備42は、例えば、ポンプ、及びろ過器等を有する。浄水設備42において、ポンプは、雨水槽41に貯水される雨水をろ過器へ送出する。ろ過器は、ポンプにより送出される雨水に含まれる塵等の不純物質を、例えば、フィルタによりろ過する。ろ過器に用いられるフィルタは、例えば、上記のフィルタのいずれかである。浄水設備42には、ろ過器の劣化状況を検出可能なようにセンサが設置されている。例えば、ろ過器の前端、後段、又はその両方には、上記の少なくともいずれかをセンシングするセンサが設置される。フィルタは、劣化が所定以上進むと交換される。
【0029】
貯水槽51は、需要家へ供給される水を貯留する槽である。例えば、貯水槽51は、第1水処理経路30から供給される水を貯留する。貯水槽51は、第2水処理経路40から供給される水を貯留する。貯水槽51は、搬送車M1により搬送される供給水を貯留する。搬送車M1は、制御装置20により発注された水を搬送する。貯水槽51は、制御装置20からの制御に従い、集落に属する需要家へ貯留している水を供給する。
【0030】
貯水槽51には、貯水槽51の状況を把握可能なように複数のセンサが設置されている。例えば、貯水槽51の流入口には、貯水槽51へ流入される水の流量を計測する流量センサが設置されている。貯水槽51の流出口には、貯水槽51から需要家へ供給される水の流量を計測する流量センサが設置されている。貯水槽51には、貯水槽51内に貯留されている水の水位を計測する水位センサが設置されている。
【0031】
サーバ60は、例えば、制御装置20を統括する情報処理装置である。例えば、サーバ60は、制御装置20から情報を収集し、収集した情報を、再利用可能な形式で管理する。サーバ60は、例えば、センサによりセンシングしている情報に加え、取得する表流水の水源における雨量、水位、流量、水質、地下水位、地下水質、積雪深、ダム堰等の管理諸量の情報、システム1の近隣の気象情報、電力使用情報を取得する。サーバ60は、管理する情報を用いて学習済みモデルを生成する。サーバ60は、生成した学習済みモデルを制御装置20へ送信する。
【0032】
各情報処理装置は演算装置と記憶装置とを備えたコンピュータにより構成されている。コンピュータの基本ハードウェア構成および、当該ハードウェア構成により実現されるコンピュータの基本機能構成は後述する。端末装置10、制御装置20、及びサーバ60のそれぞれについて、後述するコンピュータの基本ハードウェア構成、及びコンピュータの基本機能構成と重複する説明は省略する。
【0033】
<1.1 端末装置の構成>
図2は、図1に示す端末装置10の構成例を表すブロック図である。図2に示すように、端末装置10は、通信部120と、入力装置13と、出力装置14と、音声処理部17と、マイク171と、スピーカー172と、カメラ161と、位置情報センサ150と、記憶部180と、制御部190とを備える。端末装置10に含まれる各ブロックは、例えば、バス等により電気的に接続される。
【0034】
通信部120は、端末装置10が他の装置と通信するための変復調処理等の処理を行う。通信部120は、制御部190で生成された信号に送信処理を施し、外部(例えば、制御装置20)へ送信する。通信部120は、外部から受信した信号に受信処理を施し、制御部190へ出力する。
【0035】
入力装置13は、端末装置10を操作するユーザが指示、又は情報を入力するための装置である。入力装置13は、例えば、操作面へ触れることで指示が入力されるタッチ・センシティブ・デバイス131等により実現される。端末装置10がPC等である場合には、入力装置13は、リーダー、キーボード、マウス等により実現されてもよい。入力装置13は、ユーザから入力される指示を電気信号へ変換し、電気信号を制御部190へ出力する。なお、入力装置13には、例えば、外部の入力機器から入力される電気信号を受け付ける受信ポートが含まれてもよい。
【0036】
出力装置14は、端末装置10を操作するユーザへ情報を提示するための装置である。出力装置14は、例えば、ディスプレイ141等により実現される。ディスプレイ141は、制御部190の制御に応じたデータを表示する。ディスプレイ141は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)、又は有機EL(Electro-Luminescence)ディスプレイ等によって実現される。
【0037】
音声処理部17は、例えば、音声信号のデジタル-アナログ変換処理を行う。音声処理部17は、マイク171から与えられる信号をデジタル信号に変換して、変換後の信号を制御部190へ与える。また、音声処理部17は、音声信号をスピーカー172へ与える。音声処理部17は、例えば音声処理用のプロセッサによって実現される。マイク171は、音声入力を受け付けて、当該音声入力に対応する音声信号を音声処理部17へ与える。スピーカー172は、音声処理部17から与えられる音声信号を音声に変換して当該音声を端末装置10の外部へ出力する。
【0038】
カメラ161は、受光素子により光を受光し、撮影信号として出力するためのデバイスである。
【0039】
位置情報センサ150は、端末装置10の位置を検出するセンサであり、例えばGPS(Global Positioning System)モジュールである。GPSモジュールは、衛星測位システムで用いられる受信装置である。衛星測位システムでは、少なくとも3個または4個の衛星からの信号を受信し、受信した信号に基づいて、GPSモジュールが搭載される端末装置10の現在位置を検出する。位置情報センサ150は、端末装置10が接続する無線基地局の位置から、端末装置10の現在の位置を検出してもよい。
【0040】
記憶部180は、例えば、メモリ15、及びストレージ16等により実現され、端末装置10が使用するデータ、及びプログラムを記憶する。記憶部180は、例えば、ユーザ情報181を記憶する。
【0041】
ユーザ情報181は、例えば、端末装置10を使用するユーザについての情報を含む。ユーザについての情報には、例えば、ユーザとしての契約者名、住所、連絡先、契約開始日、契約内容等が含まれる。
【0042】
制御部190は、プロセッサ19が記憶部180に記憶されるプログラムを読み込み、プログラムに含まれる命令を実行することにより実現される。制御部190は、端末装置10の動作を制御する。制御部190は、プログラムに従って動作することにより、操作受付部191と、送受信部192と、提示制御部193ととしての機能を発揮する。
【0043】
操作受付部191は、入力装置13から入力される指示、又は情報を受け付けるための処理を行う。具体的には、例えば、操作受付部191は、タッチ・センシティブ・デバイス131等から入力される指示、又は情報を受け付ける。
【0044】
また、操作受付部191は、マイク171から入力される音声指示を受け付ける。具体的には、例えば、操作受付部191は、マイク171から入力され、音声処理部17でデジタル信号に変換された音声信号を受信する。操作受付部191は、例えば、受信した音声信号を分析して所定の名詞を抽出することで、ユーザからの指示を取得する。
【0045】
送受信部192は、端末装置10が、制御装置20等の外部の装置と、通信プロトコルに従ってデータを送受信するための処理を行う。例えば、送受信部192は、供給される水に関する情報を、制御装置20から受信する。具体的には、例えば、送受信部192は、所定期間中に利用した水の料金の累積金額、使用する水の単位水量当たりの料金、設定されている水の配分等の情報を制御装置20から受信する。また、送受信部192は、ユーザから入力された要求又は情報を制御装置20へ送信する。また、送受信部192は、位置情報センサ150により取得された位置情報に基づき、システム1の水源に関する情報、周辺の環境情報、又は気象情報等を、所定の情報発信元から受信してもよい。例えば、送受信部192は、位置情報に基づき、サーバ60から種々の情報を取得してもよい。
【0046】
提示制御部193は、制御装置20から提供された情報をユーザに対して提示するため、出力装置14を制御する。具体的には、例えば、提示制御部193は、制御装置20から送信される水に関する情報をディスプレイ141に表示させる。また、提示制御部193は、制御装置20から送信される情報をスピーカー172から出力させる。
【0047】
<1.2 制御装置の機能的な構成>
図3は、制御装置20の機能的な構成の例を示す図である。図3に示すように、制御装置20は、通信部201と、記憶部202と、制御部203としての機能を発揮する。
【0048】
通信部201は、制御装置20が外部の装置と通信するための処理を行う。
【0049】
記憶部202は、例えば、契約者情報テーブル2021と、利用情報テーブル2022と、デバイス情報テーブル2023と、センサ情報テーブル2024と、計測情報テーブル2025と、メンテナンスログテーブル2026と、供給水情報テーブル2027と、環境情報テーブル2028と、料金算定テーブル20211と、学習済みモデル2029と、制御スケジュール20210等とを有する。
【0050】
契約者情報テーブル2021は、契約者についての情報を記憶するテーブルである。
【0051】
利用情報テーブル2022は、契約者が利用した水に関する情報を記憶するテーブルである。
【0052】
デバイス情報テーブル2023は、システム1で利用されるデバイスに関する情報を記憶するテーブルである。
【0053】
センサ情報テーブル2024は、システム1で利用されるセンサに関する情報を記憶するテーブルである。
【0054】
計測情報テーブル2025は、センサにより計測された情報を記憶するテーブルである。
【0055】
メンテナンスログテーブル2026は、デバイスのメンテナンスに関する情報を記憶するテーブルである。
【0056】
供給水情報テーブル2027は、供給水に関する情報を記憶するテーブルである。
【0057】
環境情報テーブル2028は、システム1が利用される環境に関する情報を記憶するテーブルである。
【0058】
料金算定テーブル20211は、集落の水の利用料金を算定するための情報を記憶するテーブルである。料金算定テーブル20211は、期間をキーとし、供給水料金、メンテナンス費用、利用料金のカラムを有するテーブルである。供給水料金は、供給水の料金を記憶する項目である。メンテナンス費用は、メンテナンス費用に基づく料金を記憶する項目である。利用料金は、供給水料金と、メンテナンス費用との和に基づいて算出される料金を記憶する項目である。
【0059】
学習済みモデル2029は、例えば、需要家に対し、需要に応じた水量の水を、適切な料金で提供するためのモデルである。学習済みモデル2029は、制御装置20がサービスを提供するにあたり、予め記憶されている。
【0060】
学習済みモデル2029は、モデル学習プログラムに従い、機械学習モデルに機械学習を行わせることで生成される。学習済みモデル2029は、例えば、複数の関数が合成されたパラメータ付き合成関数である。パラメータ付き合成関数は、複数の調整可能な関数及びパラメータの組合せにより定義される。本実施形態に係る学習済みモデルは、上記の要請を満たす如何なるパラメータ付き合成関数であってもよい。
【0061】
例えば、学習済みモデル2029が順伝播型の多層化ネットワークを用いて生成される場合、パラメータ付き合成関数は、例えば、重み行列を用いた各層間の線形関係、各層における活性化関数を用いた非線形関係(又は線形関係)、及びバイアスの組み合わせとして定義される。重み付行列、及びバイアスは、多層化ネットワークのパラメータと呼ばれる。パラメータ付き合成関数は、パラメータをどのように選ぶかで、関数としての形を変える。多層化ネットワークでは、構成するパラメータを適切に設定することで、出力層から好ましい結果を出力することが可能な関数を定義することができる。
【0062】
本実施形態に係る多層化ネットワークとしては、例えば、深層学習(Deep Learning)の対象となる多層ニューラルネットワークである深層ニューラルネットワーク(Deep Neural Network:DNN)が用いられ得る。
【0063】
学習済みモデル2029は、例えば、需要量推定モデル、表流水量推定モデル、雨水量推定モデル、配分決定モデル、監視モデル等を有する。
【0064】
需要量推定モデルは、入力される集落に関する情報、及び需要量を予測する期間に対し、対応する期間での当該集落での水の利用量を出力するように学習されている。需要量推定モデルは、期間の長さ毎に異なるモデルであってもよい。例えば、1週間の需要量を予測する需要量推定モデルと、1か月の需要量を予測する需要量推定モデルとは、異なるモデルであってもよい。
【0065】
需要量推定モデルをトレーニングするための学習用データは、例えば、集落に属する需要家に関する情報、対応する期間における環境に関する情報等を入力データとし、対応する期間の当該集落での水の利用量を正解出力データとする。対応する期間における集落での水の利用量は、貯水槽51から送出される水の流量であってもよい。期間は、例えば、週、又は月等、水の利用料金を管理するのに適した期間を表す。
【0066】
表流水量推定モデルは、表流水の過去の水位情報から、所定の期間の表流水の水量を推定するモデルである。
【0067】
雨水量推定モデルは、雨水の過去の水位情報から、所定の期間の雨水の水量を推定するモデルである。
【0068】
配分決定モデルは、推定された水の利用量、及び配分を決定する期間等を入力とし、対応する期間において、もっとも好条件で利用量をカバーするための水の配分を決定するように学習されている。好条件とは、例えば、コストが最小となることを含む。需要量推定モデルは、期間の長さ毎に異なるモデルであってもよい。例えば、1週間の水の配分を決定する配分決定モデルと、1か月の水の配分を決定する配分決定モデルとは、異なるモデルであってもよい。
【0069】
配分決定モデルをトレーニングするための学習用データは、例えば、複数の集落についての水の利用量、供給水の利用量、配分を決定する期間の環境に関する情報、及び各水源の水の利用量等を入力データとし、該当する時期の該当する集落における水の利用料金を正解出力データとする。複数の集落についての水の利用量、供給水の利用量、各水源の水の利用量については、例えば、集落における需要家の世帯数、需要家の家族構成、需要家の生活パターン、需要家の水利用パターン、需要家の居住状況、需要家の留守状況、需要家の水利用の契約内容、契約更新状況に関する情報も関係する。
例えば、梅雨の時期、台風の時期は、表流水、及び雨水は豊富に存在すると想定される。一方、例えば、太平洋側のエリアでは、冬は雨が少ないため、表流水、及び雨水が多くないと想定される。配分を決定する期間の環境に関する情報も入力して学習させることで、環境に応じて水の配分を決定することが可能となる。配分決定モデルをトレーニングするための学習用データとして、各水源の水質を表すセンシングデータを入力に用いてもよい。
【0070】
雨水を利用すると、国又は地方自治体等から補助金が付される場合、水の利用料金から補助金を減じた額を正解出力データとして入力してもよい。また、雨水を利用するのではなく、売ることで利益が得られる場合、雨水の売却分を供給水、又は表流水で賄い、水の利用料金から売却益を減じた額を正解出力データとして入力してもよい。
【0071】
監視モデルは、システム1に設置されているセンサによるセンシング情報を入力とし、実行されている水処理における異常の発生を出力するように学習されている。このとき、監視モデルをトレーニングするための学習用データは、例えば、複数の集落で駆動しているシステムのセンシング情報を入力データとし、対応するシステムにおいて異常が発生していることの判断を正解出力データとする。
【0072】
学習済みモデル2029は、サーバ60に蓄積される情報に基づき、随時再学習されてもよい。
【0073】
制御スケジュール20210は、決定した配分で水を供給するように、システム1に設置される各デバイスの制御タイミングを記憶する。
【0074】
制御部203は、プロセッサが記憶部202に記憶されるプログラムを読み込み、プログラムに含まれる命令を実行することにより実現される。制御部203は、プログラムに従って動作することにより、受信制御モジュール2031、送信制御モジュール2032、推定モジュール2033、決定モジュール2034、提示モジュール2035、水処理制御モジュール2036、監視モジュール2037、発注モジュール2038、及び算出モジュール2039として示す機能を発揮する。
【0075】
受信制御モジュール2031は、制御装置20が外部の装置から通信プロトコルに従って信号を受信する処理を制御する。例えば、受信制御モジュール2031は、システム1に設置されるセンサから送信される信号を受信する。受信制御モジュール2031は、サーバ60から提供される学習済みモデルに関する情報を受信する。
【0076】
送信制御モジュール2032は、制御装置20が外部の装置に対し通信プロトコルに従って信号を送信する処理を制御する。例えば、送信制御モジュール2032は、システム1に含まれるデバイスへの制御信号を送信する。送信制御モジュール2032は、システム1について取得された情報をサーバ60へ送信する。
【0077】
推定モジュール2033は、所定の期間において集落で利用される水の量を推定する。具体的には、例えば、推定モジュール2033は、水の供給を管理する集落に関する情報、及び所定の期間における環境に関する情報を需要量推定モデルに入力し、当該集落における該当する期間の水の利用量を出力させる。
【0078】
決定モジュール2034は、所定の期間において、集落へ供給する水の配分を決定する。例えば、決定モジュール2034は、所定の期間について推定された水の利用量を実現するための表流水、雨水、供給水の配分を決定する。具体的には、決定モジュール2034は、例えば、推定された水の利用量、時期、予想される供給水の利用量、及び予想される各水源の水の利用量を配分決定モデルに入力し、対応する期間における水の利用料を出力させる。決定モジュール2034は、供給水の利用量と、各水源の水の利用量とを、これらの合計が、推定された水の利用量となるように変更しながら、配分決定モデルに入力する。配分決定モデルから出力された利用料が最小となるときの供給水の利用量と、各水源の水の利用量との組み合わせを水の配分とする。
【0079】
決定モジュール2034は、配分決定モデルに限らず、数理最適化アルゴリズムを利用して水の配分を決定してもよい。例えば、第1水処理経路30からの水の供給量、例えば、貯水槽31からの水の排出量、又はろ過器34から貯水槽51への水の供給量と、第1水処理経路30のメンテナンスにかかるコストとの関係は予め設定されている。また、第2水処理経路40からの水の供給量、例えば、雨水槽41からの水の排出量、又は浄水設備42から貯水槽51への水の供給量と、第2水処理経路40のメンテナンスにかかるコストとの関係は予め設定されている。決定モジュール2034は、既存の数理最適化アルゴリズムを利用し、例えば、需要家の利用量を満たしつつ、供給水の利用料金と、第1水処理経路30及び第2水処理経路40のメンテナンスコストとに基づく料金が最も小さくなるように、表流水、雨水、及び供給水の配分を決定する。
【0080】
第1水処理経路30からの水の供給量と、第1水処理経路30のメンテナンスにかかるコストとの関係は、例えば、ろ過器・フィルター劣化モデルを利用して取得してもよい。ろ過器・フィルター劣化モデルは、供給される水の量から、供給される水を処理する装置のメンテナンスにかかるコストを推定するモデルである。ろ過器・フィルター劣化モデルから出力されるメンテナンスコストは、例えば、装置が利用される時期、供給される水の水質等に応じて変化する。また、第2水処理経路40からの水の供給量と、第2水処理経路40のメンテナンスにかかるコストとの関係は、例えば、ろ過器・フィルター劣化モデルを利用して取得してもよい。
【0081】
また、決定モジュール2034は、国又は地方自治体等から補助金が付される場合、供給水の利用料金と、第1水処理経路30及び第2水処理経路40のメンテナンスコストとに基づく料金から補助金を減じる。決定モジュール2034は、既存の数理最適化アルゴリズムを利用し、例えば、需要家の利用量を満たしつつ、補助金を減じた料金が最も小さくなるように、表流水、雨水、及び供給水の配分を決定してもよい。
【0082】
また、決定モジュール2034は、雨水を利用するのではなく、売ることで利益が得られる場合、雨水の売却分を供給水、又は表流水で賄い、水の利用料金から売却益を減じた額が最も小さくなるように、既存の数理最適化アルゴリズムを利用して、表流水、雨水、及び供給水の配分を決定してもよい。
【0083】
決定モジュール2034は、配分決定モデルによる配分の決定と、数理最適化アルゴリズムを利用した配分の決定とを実施し、いずれかの手法により決定した配分を採用してもよい。どちらの配分を採用するかは、既存の技術を利用して決定される。例えば、決定モジュール2034は、直前の期間について決定した配分に基づいて想定された利用料金と、この配分に従ってシステム1を制御した際の実際の水の利用料金とを比較する。決定モジュール2034は、差分量に基づいて次の期間の配分を決定する手法を採用する。決定モジュール2034は、一方の手法により決定した配分を、他方の手法により決定した配分を用いて調整してもよい。
【0084】
サーバ60は、システム1から送信されるセンシング情報を蓄積し、蓄積される情報を用いて配分決定モデルをトレーニングする。決定モジュール2034が数理最適化アルゴリズムを用いて配分を設定し、設定した配分に従った水利用に関する情報がサーバ60で蓄積されると、配分決定モデルの精度はより向上していく。
【0085】
提示モジュール2035は、記憶している水に関する情報、又は決定した水の配分に関する情報を需要家に提示する。
【0086】
水処理制御モジュール2036は、システム1における水処理を制御する。具体的には、例えば、水処理制御モジュール2036は、決定した配分で水が集落へ供給されるように、各水源に設置さえた水処理設備の制御スケジュールを設定する。水処理制御モジュール2036は、設定した制御スケジュールで、各水源に設置さえた水処理設備を制御する。
【0087】
水処理制御モジュール2036は、蓄積する環境情報、又は、蓄積する水源についての水量情報を参照し、制御スケジュールを設定してもよい。水処理制御モジュール2036は、例えば、過去の環境情報から推定される環境の変動、又は、過去の水位情報から推定される各水源の水量の変動を参照して制御スケジュールを設定する。具体的には、水処理制御モジュール2036は、例えば、貯水槽31の水位の変動、及び雨水槽41の水位の変動に基づき、各水源の水位の変動を推定する。例えば、水処理制御モジュール2036は、表流水量推定モデル、雨水量推定モデル等を利用し、各水源の水位の変動を推定する。水処理制御モジュール2036は、決定した配分で水を集落へ供給し、かつ、各水源が枯渇しないように制御スケジュールを設定する。
【0088】
水処理制御モジュール2036は、電気料金が時間によって変動する場合、電気料金に関する情報を参照し、制御スケジュールを設定してもよい。水処理制御モジュール2036は、例えば、過去の電気料金に関する情報から推定される電気料金の変動を参照して制御スケジュールを設定する。具体的には、水処理制御モジュール2036は、例えば、ポンプ32、徐濁器33で使用される時間毎の電気料金、及び浄水設備42で使用される時間毎の電気料金を推定する。水処理制御モジュール2036は、決定した配分で水を集落へ供給し、かつ、推定した電気料金が安くなるように制御スケジュールを設定する。
【0089】
監視モジュール2037は、システム1の駆動状況を監視する。具体的には、例えば、監視モジュール2037は、システム1の駆動状況を表す各デバイスのセンシング情報を監視モデルに入力し、異常が発生していることを出力させる。
【0090】
発注モジュール2038は、制御スケジュールに基づき、サプライチェーンプロセスの一部である供給水の提供元やローカルロジスティクスへ、所定量の供給水を発注する。
【0091】
算出モジュール2039は、集落の水の利用料金を算出する。具体的には、例えば、算出モジュール2039は、供給水の料金と、メンテナンス費用に基づく料金との和により、利用料金を算出する。算出モジュール2039は、集落の水の利用料金に基づき、契約者毎の水の利用料金を算出してもよい。例えば、算出モジュール2039は、集落の水の利用料金を、契約者の水の利用量に応じて分割することで契約者毎の水の利用料金を算出する。
【0092】
<1.3 サーバの機能的な構成>
図4は、サーバ60の機能的な構成の例を示す図である。図4に示すように、サーバ60は、通信部601と、記憶部602と、制御部603としての機能を発揮する。
【0093】
通信部601は、サーバ60が外部の装置と通信するための処理を行う。
【0094】
記憶部602は、例えば、少なくとも1つの制御装置20から送信される各種情報を記憶する。記憶部602は、例えば、契約者情報テーブル6021と、利用情報テーブル6022と、デバイス情報テーブル6023と、センサ情報テーブル6024と、計測情報テーブル6025と、メンテナンスログテーブル6026と、供給水情報テーブル6027と、環境情報テーブル6028と、料金算定テーブル60211、学習済みモデル6029と、制御スケジュール60210等とを有する。
【0095】
契約者情報テーブル6021は、各システム1の契約者についての情報を記憶するテーブルである。契約者を特定可能な情報が削除されてもよい。
【0096】
利用情報テーブル6022は、各システム1の契約者が利用した水に関する情報を記憶するテーブルである。
【0097】
デバイス情報テーブル6023は、各システム1で利用されるデバイスに関する情報を記憶するテーブルである。
【0098】
センサ情報テーブル6024は、各システム1で利用されるセンサに関する情報を記憶するテーブルである。
【0099】
計測情報テーブル6025は、センサにより計測された情報を記憶するテーブルである。
【0100】
メンテナンスログテーブル6026は、デバイスのメンテナンスに関する情報を記憶するテーブルである。
【0101】
供給水情報テーブル6027は、各システム1における供給水に関する情報を記憶するテーブルである。
【0102】
環境情報テーブル6028は、各システム1の環境に関する情報を記憶するテーブルである。
【0103】
料金算定テーブル60211は、各システム1における集落の水の利用料金を算定するための情報を記憶するテーブルである。
【0104】
学習済みモデル6029は、例えば、需要家に対し、需要に応じた水量の水を、適切な料金で提供するためのモデルである。学習済みモデル6029は、制御部603で生成され、制御装置20へ送信される。学習済みモデル6029は、例えば、需要量推定モデル、配分決定モデル、監視モデル等を有する。
【0105】
制御スケジュール60210は、決定した配分で水を供給するように、各システム1における制御タイミングを記憶する。
【0106】
制御部603は、プロセッサが記憶部602に記憶されるプログラムを読み込み、プログラムに含まれる命令を実行することにより実現される。制御部603は、プログラムに従って動作することにより、受信制御モジュール6031、送信制御モジュール6032、及び学習モジュール6033として示す機能を発揮する。
【0107】
受信制御モジュール6031は、サーバ60が外部の装置から通信プロトコルに従って信号を受信する処理を制御する。例えば、受信制御モジュール6031は、制御装置20から送信される信号を受信する。
【0108】
送信制御モジュール6032は、サーバ60が外部の装置に対し通信プロトコルに従って信号を送信する処理を制御する。例えば、送信制御モジュール6032は、所定の情報、例えば、学習済みモデル、又は制御パラメータ等を制御装置20へ送信する。
【0109】
学習モジュール6033は、学習済みモデル2029を生成する処理を制御する。具体的には、学習モジュール6033は、例えば、モデル学習プログラムに従い、機械学習モデルに機械学習を行わせることで学習済みモデル2029を生成する。より具体的には、例えば、学習モジュール6033は、記憶部602に記憶している情報に基づき、需要量推定モデル、配分決定モデル、監視モデル等を生成する。学習モジュール6033は、システム1毎に、学習済みモデル2029を生成してもよい。
【0110】
また、学習モジュール6033は、例えば、学習済みモデル2029を所定の周期で再学習する。具体的には、例えば、学習モジュール6033は、需要量推定モデル、配分決定モデル、監視モデル等を再学習する。
【0111】
<2 データ構造>
図5図13は、制御装置20が記憶するテーブルのデータ構造を示す図である。なお、図5図13は一例であり、記載されていないデータを除外するものではない。また、同一のテーブルに記載されるデータであっても、記憶部202において離れた記憶領域に記憶されていることもあり得る。
【0112】
図5は、契約者情報テーブル2021のデータ構造を示す図である。図5に示す契約者情報テーブル2021は、契約者IDをキーとして、契約者名、住所、連絡先、家族構成、契約開始日、契約内容のカラムを有するテーブルである。
【0113】
契約者IDは、契約者を一意に識別するための識別子を記憶する項目である。契約者名は、契約者の名前を記憶する項目である。住所は、契約者が住んでいる住所を記憶する項目である。連絡先は、契約者が有している電話端末の電話番号を記憶する項目である。家族構成は、契約者が属する家族の構成を記憶する項目である。契約開始日は、契約者が契約を開始した年月日を記憶する項目である。契約内容は、契約者が結んでいる契約の内容を記憶する項目である。
【0114】
図6は、利用情報テーブル2022のデータ構造を示す図である。図6に示す利用情報テーブル2022は、契約者IDをキーとして、日付、利用量のカラムを有するテーブルである。
【0115】
日付は、水の利用を計測した年月日を記憶する項目である。利用量は、先に計測されてから今回の計測日までの間に契約者により利用された水の量の累計を記憶する項目である。なお、水の利用量を計測する単位は「日」に限定されない。週でもよいし、月であってもよい。
【0116】
図7は、デバイス情報テーブル2023のデータ構造を示す図である。図7に示すデバイス情報テーブル2023は、デバイスIDをキーとして、デバイス種別、設置場所、所属のカラムを有するテーブルである。
【0117】
デバイスIDは、デバイスを一意に識別するための識別子を記憶する項目である。デバイス種別は、デバイスの種別を記憶する項目である。図7に示す例では、貯水槽、雨水槽、ろ過器、ポンプがデバイス種別として記憶されている。デバイス種別は、デバイスの種別を特定可能な識別子で表されてもよい。また、デバイス種別は、デバイスを製造した企業を識別可能となっていてもよい。設置場所は、デバイスが設置されている場所を記憶する項目である。設置場所は、緯度、経度、高度により表されてもよいし、設置されている設備の住所により表されてもよい。所属は、デバイスが所属している処理を表す。図7に示す例では、第1水処理経路30による表流水処理、第2水処理経路40による雨水処理、又は貯水槽51による受水処理のうちいずれかが記憶されている。
【0118】
図8は、センサ情報テーブル2024のデータ構造を示す図である。図8に示すセンサ情報テーブル2024は、センサIDをキーとして、センサ種類、計測対象、設置場所のカラムを有するテーブルである。
【0119】
センサIDは、センサを一意に識別するための識別子を記憶する項目である。センサ種別は、センサの種別を記憶する項目である。図8に示す例では、流量センサ、水位センサがセンサ種別として記憶されている。センサ種別は、センサの種別を特定可能な識別子で表されてもよい。また、センサ種別は、センサを製造した企業を識別可能となっていてもよい。計測対象は、計測を必要とするデバイスを記憶する項目である。設置場所は、センサが設置されている場所を記憶する項目である。設置場所は、緯度、経度、高度により表されてもよいし、設置されている設備の住所により表されてもよい。設置場所は、センサが取り付けられるデバイスが設置されている場所により表されてもよい。
【0120】
図9は、計測情報テーブル2025のデータ構造を示す図である。図9に示す計測情報テーブル2025は、センサIDをキーとして、日付、計測値のカラムを有するテーブルである。
【0121】
日付は、センシングを実施した年月日時間を記憶する項目である。計測値は、センシングされた計測値を記憶する項目である。
【0122】
図10は、メンテナンスログテーブル2026のデータ構造を示す図である。図10に示すメンテナンスログテーブル2026は、メンテナンスIDをキーとして、日付、対象、内容、費用のカラムを有するテーブルである。
【0123】
メンテナンスIDは、メンテナンス作業を一意に識別するための識別子を記憶する項目である。日付は、メンテナンスが実施された日付を記憶する項目である。対象は、メンテナンスの対象を記憶する項目である。図10に示す例では、対象として、デバイスに付されているデバイスIDが表されている。内容は、メンテナンスの内容を記憶する項目である。内容は、メンテナンスに係る製品(消耗品)を特定可能な情報を含んでもよい。例えば、内容は、交換したフィルタを特定可能な識別子を含んでもよい。消耗品は、フィルタに限らず、その他部品等も含まれる。費用は、メンテナンスにかかった費用を記憶する項目である。メンテナンスログテーブル2026のレコードは、メンテナンスが実施されると自動的に生成されてもよいし、メンテナンスを行った作業者の入力により生成されてもよい。
【0124】
図11は、供給水情報テーブル2027のデータ構造を示す図である。図11に示す供給水情報テーブル2027は、デバイスIDをキーとして、供給日、供給量、水単価のカラムを有するテーブルである。デバイスIDには、需要家へ供給する水を貯留する貯水槽51の識別子が記憶される。貯水槽が2台以上設置されている場合、供給水が供給された貯水槽の識別子が記憶される。
【0125】
供給日は、供給水が供給された日付を記憶する項目である。供給量は、供給された供給水の量を記憶する項目である。水単価は、供給水の単価を記憶する項目である。
【0126】
図12は、環境情報テーブル2028のデータ構造を示す図である。図12に示す環境情報テーブル2028は、日付、天気、大気圧、温度、湿度のカラムを有するテーブルである。図12に示す環境情報テーブル2028は、これらのカラムの他、雨量、積雪量、風速、日照時間等のカラムを有していてもよい。
【0127】
日付は、環境に関する情報を取得した日を記憶する項目である。天気、大気圧、温度、湿度は、環境に関する情報の一例を表し、所定の情報発信元から提供される情報を記憶する。
【0128】
図13は、料金算定テーブル20211のデータ構造を示す図である。図13に示す料金算定テーブル20211は、期間、供給水料金、メンテナンス費用、利用料金のカラムを有するテーブルである。
【0129】
期間は、利用料金を算出した期間を記憶する項目である。期間には、YY年MM月のように、月単位で情報が記憶されてもよいし、YY年MM月第N週のように、週単位で情報が記憶されてもよい。供給水料金は、供給水の料金を記憶する項目である。供給水料金は、例えば、供給水の供給量と、供給水の水単価とに基づいて算出される。メンテナンス費用は、デバイスのメンテナンス費用を記憶する項目である。利用料金は、集落の水の利用料金を記憶する項目である。利用料金は、例えば、供給水料金と、メンテナンス費用とに基づいて算出される。
【0130】
<3 動作>
制御装置20の動作について説明する。
【0131】
(配分決定処理)
図14は、図1に示す制御装置20が、水の配分を決定する際の動作の例を表すフローチャートである。
【0132】
図14では、図1に示すようにシステム1が、表流水、雨水、供給水を利用する場合を例に説明する。
【0133】
制御装置20の制御部203は、例えば、予め設定される期間に含まれる所定の日になると、配分決定処理を実行する。例えば、週毎に水の配分を決定する場合、制御部203は、週中の所定の曜日の所定の時間になると、処理を実行する。具体的には、例えば、制御部203は、土曜日の午前0時になると、次の日曜日から土曜日までに使用する水の配分を決定する処理を実行する。また、例えば、月毎に水の配分を決定する場合、制御部203は、月中の所定の日の所定の時間になると、処理を実行する。具体的には、例えば、制御部203は、月の最終日の午前0時になると、翌月に使用する水の配分を決定する処理を実行する。なお、制御部203は、毎日水の配分を決定するようにしてもよい。
【0134】
また、制御部203は、需要家からの指示に応じて配分決定処理を実行してもよい。例えば、雨が大量に降り、雨水、又は表流水が増水した場合等において、需要家は水の配分を更新するように、配分決定処理の実行を指示する。制御部203は、需要家からの指示を受けると、現在含まれる期間についての配分決定処理を実行する。需要家からの指示に応じて水の配分が更新された場合、制御部203は、更新された配分に基づく利用料金を推定する。制御部203は、推定した利用料金を、例えば、契約者が保持する端末装置10に表示させる。このとき、制御部203は、例えば、更新前の利用料金からの変動額も端末装置10に表示させてもよい。
【0135】
処理を開始すると、制御部203は、推定モジュール2033により、所定の期間において集落で利用される水の量を推定する(ステップS11)。
【0136】
例えば、推定モジュール2033は、需要を推定する期間に対応した需要量推定モデルを選択する。推定モジュール2033は、選択した需要量推定モデルに、集落に関する情報と、需要量を予測する期間の環境に関する情報を入力する。これにより、需要量推定モデルから、対応する期間についての集落での水の需要量(利用量)が出力される。
【0137】
具体的には、例えば、推定モジュール2033は、翌週であるXX月第XX週の需要量を推定する場合、週毎の水需要を推定するのに対応した需要量推定モデルを選択する。推定モジュール2033は、XX月第XX週に基づき、XX月第XX週の環境情報を推定する。推定モジュール2033は、例えば、環境情報テーブル2028に記憶される過去の環境の変動に基づき、XX月第XX週の環境情報を推定する。環境情報の推定は、例えば、所定の学習済みモデルを用いて実施されてもよい。
【0138】
推定モジュール2033は、選択した需要量推定モデルに、契約者情報テーブル2021に記憶されている、集落に属する契約者についての情報と、XX月第XX週について推定した環境情報とを入力する。これにより、需要量推定モデルから、XX月第XX週についての集落での水の需要量が出力される。
【0139】
ステップS12において、制御部203は、決定モジュール2034により、所定の期間において、集落へ供給する水の配分を決定する。例えば、決定モジュール2034は、所定の期間について推定された水の利用量を実現するための表流水、雨水、供給水の配分を決定する。
【0140】
具体的には、決定モジュール2034は、例えば、水の需要量を推定した期間と対応する配分決定モデルを選択する。決定モジュール2034は、選択した配分決定モデルに、推定された水の利用量、XX月第XX週について推定した環境情報、供給水の利用量、表流水の利用量、及び雨水の利用量を配分決定モデルに入力し、対応する期間における水の利用料を出力させる。このとき、配分決定モデルに入力する供給水の利用量、表流水の利用量、及び雨水の利用量は、合計が、推定された水の利用量となる。決定モジュール2034は、合計が推定された水の利用量となるように、供給水の利用量、表流水の利用量、及び雨水の利用量を変更しながら、配分決定モデルに入力する。決定モジュール2034は、配分決定モデルからそれぞれ出力される利用料が最小となるときの供給水の利用量と、表流水の利用量、及び雨水の利用量との組み合わせを水の配分とする。
【0141】
決定モジュール2034は、配分決定モデルに限らず、数理最適化アルゴリズムを利用して水の配分を決定してもよい。決定モジュール2034は、既存の数理最適化アルゴリズムを利用し、例えば、需要家の利用量を満たしつつ、供給水料金と、第1水処理経路30及び第2水処理経路40のメンテナンス費用との合計が最も小さくなるように、表流水、雨水、及び供給水の配分を決定する。
【0142】
制御部203は、契約者から閲覧の要求があると、提示モジュール2035により、決定した配分を契約者へ提示する。
【0143】
図15は、契約者が保持する端末装置10で表示される水の配分例を表す模式図である。図15に示す例では、提示モジュール2035は、ディスプレイ141の第1フィールド1411に、決定された水の配分を採用する期間を表示する。提示モジュール2035は、ディスプレイ141の第2フィールド1412に、該当する期間において推定された水の需要量を表示する。また、提示モジュール2035は、第2フィールド1412に、該当する期間において推定された、集落での水の利用料金を表示する。また、提示モジュール2035は、第2フィールド1412に、該当する期間において決定された水の配分を表示する。提示モジュール2035は、第2フィールド1412に、集落での水の利用料金に基づいて算出した、契約者毎の水の利用料金を表示してもよい。
【0144】
(制御スケジュール設定処理)
図16は、図1に示す制御装置20が、制御スケジュールを設定する際の動作の例を表すフローチャートである。
【0145】
図16では、図1に示すようにシステム1が、表流水、雨水、供給水を利用する場合を例に説明する。
【0146】
制御装置20の制御部203は、所定のタイミングで図16に示す制御スケジュール設定処理を実行する。所定のタイミングは、例えば、以下である。
・所定の周期
・所定の時刻
・水の配分を決定したとき
【0147】
ステップS21において、制御部203は、水処理制御モジュール2036により、配分決定処理で決定された、次の期間についての水の配分を取得する。
【0148】
ステップS22において、水処理制御モジュール2036は、取得した配分で水が集落へ供給されるように、第1水処理経路30、及び第2水処理経路40の制御スケジュールを設定する。例えば、水処理制御モジュール2036は、期間中の日毎に第1水処理経路30、及び第2水処理経路40の制御スケジュールを設定する。具体的には、例えば、水処理制御モジュール2036は、XX日のXX1時~XX2時にポンプ32を稼働させ、浄化した表流水を貯水槽51へ供給するように制御スケジュールを設定する。また、例えば、水処理制御モジュール2036は、YY日のYY1時~YY2時に浄水設備42を稼働させ、浄化した雨水を貯水槽51へ供給するように制御スケジュールを設定する。制御スケジュールは、日毎に限定されず、週毎、月毎に設定されてもよい。
【0149】
水処理制御モジュール2036は、例えば、供給水の供給元への発注タイミングも考慮して制御スケジュールを設定する。例えば、水処理制御モジュール2036は、搬送車M1による供給水の搬送回数が少なくなるように制御スケジュールを設定する。具体的には、水処理制御モジュール2036は、供給水が供給される際には、搬送車M1により搬送される供給水を貯水槽51で受水可能なように、貯水槽51の水位が高くならないように第1水処理経路30、及び第2水処理経路40の制御スケジュールを設定する。
【0150】
水処理制御モジュール2036は、蓄積する環境情報、又は、蓄積する水源についての水量情報を参照し、制御スケジュールを設定してもよい。具体的には、水処理制御モジュール2036は、例えば、貯水槽31の水位の変動、及び雨水槽41の水位の変動に基づき、各水源の水位の変動を推定する。水処理制御モジュール2036は、決定した配分で水を集落へ供給しつつ、各水源の水位が高いと推定される場合においては、表流水、又は雨水を利用するように制御スケジュールを設定する。また、水処理制御モジュール2036は、各水源の水位が低いと推定される場合においては、供給水を利用できるように、供給水の発注タイミングを考慮した制御スケジュールを設定する。
【0151】
水処理制御モジュール2036は、電気料金が時間によって変動する場合、電気料金に関する情報を参照し、制御スケジュールを設定してもよい。具体的には、水処理制御モジュール2036は、例えば、過去の電気料金に関する情報に基づき、ポンプ32、徐濁器33で使用される時間毎の電気料金、及び浄水設備42で使用される時間毎の電気料金を推定する。水処理制御モジュール2036は、決定した配分で水を集落へ供給しつつ、推定した電気料金が安くなるように制御スケジュールを設定する。
【0152】
(監視処理)
制御装置20の制御部203は、水処理制御モジュール2036により、設定した制御スケジュールに基づいて、第1水処理経路30、及び第2水処理経路40を制御する。
【0153】
制御部203は、監視モジュール2037により、システム1の駆動状況を監視する。具体的には、例えば、監視モジュール2037は、システム1の駆動状況を表す各デバイスのセンシング情報を監視モデルに入力することで、システム1に異常が発生しているか否かを監視する。システム1で発生する異常は、例えば、異常の兆候を含む。異常の兆候は、異常としては軽微であるが、放置しておくと実際の異常になる可能性がある事象を含む。
【0154】
また、監視モジュール2037は、システム1の駆動状況を表す各デバイスのセンシング情報を監視モデルに入力することで、システム1に含まれるデバイスのメンテンナンスの要否を監視してもよい。
【0155】
以上のように、上記実施形態では、制御部203は、推定モジュール2033により、需要家の過去の水の利用量に基づき、所定期間における需要家の水の利用量を推定する。制御部203は、決定モジュール2034により、推定した利用量を満たしつつ、水源から取得する水を浄化するためにかかる費用と、人為的に供給される供給水の料金とに基づく料金が最小になるように、水源から取得する水と、供給水との配分を決定する。これにより、需要家の需要を満たしつつ、最適な水の配分を決定することが可能となる。
【0156】
したがって、本実施形態に係るプログラム、方法、情報処理装置、及びシステムによれば、水道が引かれていない地域において、需要を満たしつつ、適切な費用で需要家へ水を提供できる。
【0157】
また、上記実施形態では、決定モジュール2034は、学習済みモデル又は数理最適化アルゴリズムを用いて水の配分を決定する。これにより、決定モジュール2034は、高精度に水の配分を決定することが可能となる。
【0158】
また、上記実施形態では、決定モジュール2034は、配分を決定する期間の環境に関する情報を考慮して水の配分を決定する。これにより、決定モジュール2034は、環境から推定される状況に応じて水の配分を決定することが可能となる。
【0159】
また、上記実施形態では、決定モジュール2034は、水源に雨水が含まれる場合、雨水についての補助金を考慮して水の配分を決定する。これにより、決定モジュール2034は、雨水を利用することに補助金が適用される場合において、適切に水の配分を決定することが可能となる。また、決定モジュール2034は、雨水を他の需要家へ提供することに補助金が適用される場合において、適切に水の配分を決定することが可能となる。
【0160】
また、上記実施形態では、制御部203は、水処理制御モジュール2036により、決定された水の配分に基づき、水源から取得した水を処理する設備の制御スケジュールを決定し、決定した制御スケジュールに基づいて設備を制御する。これにより、水処理制御モジュール2036は、決定した配分に基づいて、需要家へ水を供給することが可能となる。
【0161】
また、上記実施形態では、水処理制御モジュール2036は、水源の水量に基づいて制御スケジュールを決定する。これにより、水処理制御モジュール2036は、水源の状況に応じて制御スケジュールを決定することが可能となる。
【0162】
また、上記実施形態では、水処理制御モジュール2036は、設備で使用する電気の料金に基づいて制御スケジュールを決定する。これにより、水処理制御モジュール2036は、電気料金が低くなるように設備を制御することが可能となるため、設備で使用される電力を抑えることが可能となる。
【0163】
また、上記実施形態では、制御部203は、発注モジュール2038により、制御スケジュールに基づいて人為的な水の供給を発注する。これにより、発注モジュール2038は、適切なタイミングで供給水を発注することが可能となる。例えば、搬送される供給水を受水する際には、貯水槽51の水位が低い状態としておくことが可能となるため、十分な量の供給水を、少ない搬送回数で受水することが可能となる。
【0164】
また、上記実施形態では、制御部203は、算出モジュール2039により、搬送される水の料金と、水源から取得する水を浄化するためにかかる費用とに基づいて水の利用料金を算出する。これにより、算出モジュール2039は、需要家が利用した水に応じた料金を算出することが可能となる。
【0165】
<4 変形例>
(シミュレーション処理)
上記実施形態では、制御装置20が配分決定処理、制御スケジュール設定処理、水処理経路の制御処理、及び監視処理を実施する例を説明した。制御装置20は、地下水設備(地下水プラント)を建設した際のシミュレーション処理を実施してもよい。
【0166】
このとき、制御部203は、プログラムに従って動作することにより、シミュレーションモジュールとして示す機能を発揮する。
【0167】
シミュレーションモジュールは、地下水設備を建設した際の水の利用料金を推定する。具体的には、例えば、シミュレーションモジュールは、所定の期間について推定された水の利用量を実現するための表流水、雨水、地下水、供給水の配分を決定する。より具体的には、シミュレーションモジュールは、例えば、推定された水の利用量、時期、予想される供給水の利用量、及び予想される各水源の水の利用量を配分決定モデルに入力し、対応する期間における水の利用料を出力させる。シミュレーションモジュールは、供給水の利用量と、各水源の水の利用量とを、これらの合計が、推定された水の利用量となるように変更しながら、配分決定モデルに入力する。配分決定モデルから出力された利用料が最小となるときの供給水の利用量と、各水源の水の利用量との組み合わせを水の配分とする。
【0168】
シミュレーションモジュールは、地下水設備を建設した際の水の利用料に基づき、地下水設備の建設費用が、安くなった利用料の累積でカバーできるか否かを推定する。例えば、シミュレーションモジュールは、現状の表流水、雨水、及び供給水を利用する環境下で算出される利用料と、表流水、雨水、地下水、及び供給水を利用する環境下で算出される利用料との差分を取る。シミュレーションモジュールは、差分値に基づき、何年で地下水設備の建設費が償却されるかを算出する。
【0169】
シミュレーションモジュールは、配分決定モデルに限らず、数理最適化アルゴリズムを利用して水の配分を決定してもよい。例えば、第1水処理経路30からの水の供給量、例えば、貯水槽31からの水の排出量、又はろ過器34から貯水槽51への水の供給量と、第1水処理経路30のメンテナンスにかかるコストとの関係は予め設定されている。また、第2水処理経路40からの水の供給量、例えば、雨水槽41からの水の排出量、又は浄水設備42から貯水槽51への水の供給量と、第2水処理経路40のメンテナンスにかかるコストとの関係は予め設定されている。また、地下水の供給量と、地下水の浄水設備のメンテナンスにかかるコストとの関係は予め設定されている。シミュレーションモジュールは、既存の数理最適化アルゴリズムを利用し、例えば、需要家の利用量を満たしつつ、供給水の利用料金と、第1水処理経路30、第2水処理経路40、及び地下水設備のメンテナンスコストとに基づく料金が最も小さくなるように、表流水、雨水、地下水、及び供給水の配分を決定する。
【0170】
シミュレーションモジュールは、配分決定モデルによる配分の決定と、数理最適化アルゴリズムを利用した配分の決定とを実施し、いずれかの手法により決定した配分を採用してもよい。また、シミュレーションモジュールは、一方の手法により決定した配分を、他方の手法により決定した配分を用いて調整してもよい。
【0171】
提示モジュール2035は、シミュレーション結果を需要家に提示する。
【0172】
このように、シミュレーションモジュールによれば、地下水設備が建設された場合の水の配分、及び水の利用料を推定する。このため、需要家は、地下水設備が建設された場合にどのように水が利用されるのかを把握することが可能となる。また、シミュレーションモジュールは、地下水設備の建設費がどのように償却されるかをシミュレーションする。このため、制御装置20は、地下水設備の要否を検討するための情報を需要家へ提示することが可能となる。
【0173】
(システム1のその他の構成)
上記実施形態では、図1に示す構成のシステム1について説明したが、システム1の構成は、図1に示すものに限定されない。
【0174】
図17図23は、本実施形態に係るシステム1の変形例を表すブロック図である。
【0175】
(地下水設備)
図1に示す例では、システム1が第1水処理経路30及び第2水処理経路40を有する場合を説明した。しかしながら、システム1が有する処理経路は、これらに限定されない。例えば、システム1は、第3水処理経路70を有してもよい。第3水処理経路70は、例えば、第3水源から取水する水の経路を表す。
【0176】
図17は、第3水処理経路70を有する場合のシステム1の全体構成の例を示すブロック図である。図17において、第3水処理経路70は、例えば、地下水設備から水を取水する経路を表す。第3水処理経路70は、地下水設備71、及び浄水設備72を有する。
【0177】
システム1が第3水処理経路70を有する場合、制御部203の決定モジュール2034は、所定の期間について推定された水の利用量を実現するための表流水、雨水、地下水、供給水の配分を以下のように決定する。具体的には、決定モジュール2034は、例えば、推定された水の利用量、時期、予想される供給水の利用量、及び、表流水、雨水、地下水について予想される利用量を配分決定モデルに入力し、対応する期間における水の利用料を出力させる。決定モジュール2034は、供給水の利用量と、表流水、雨水、地下水の利用量とを、これらの合計が、推定された水の利用量となるように変更しながら、配分決定モデルに入力する。配分決定モデルから出力された利用料が最小となるときの供給水の利用量と、表流水、雨水、地下水の利用量との組み合わせを水の配分とする。
【0178】
決定モジュール2034は、配分決定モデルに限らず、数理最適化アルゴリズムを利用して水の配分を決定してもよい。決定モジュール2034は、既存の数理最適化アルゴリズムを利用し、例えば、需要家の利用量を満たしつつ、供給水の利用料金と、第1水処理経路30、第2水処理経路40、第3水処理経路70のメンテナンスコストとに基づく料金が最も小さくなるように、表流水、雨水、地下水、及び供給水の配分を決定する。
【0179】
決定モジュール2034は、地下水の取水制限を考慮して、水の配分を決定してもよい。例えば、決定モジュール2034は、地下水の利用料の上限値を設定し、水の配分を決定する。このように、地下水の取水制限を考慮して水の配分を決定することで、水の配分をより精度高く決定することが可能となる。
【0180】
(循環設備)
図1に示す例では、貯水槽51に第1水処理経路30及び第2水処理経路40から水が供給される場合を説明した。しかしながら、貯水槽51に供給される水は、これらに限定されない。例えば、貯水槽51へは、需要家からの排水が浄化された循環水が供給されてもよい。この場合、水源には、生活排水も含まれることになる。
【0181】
図18は、排水を循環させる浄水設備80を有する場合のシステム1の全体構成の例を示すブロック図である。浄水設備80は、需要家から出される排水を浄化し、循環水として、貯水槽51へ供給する。
【0182】
システム1が浄水設備80を有する場合、制御部203の決定モジュール2034は、所定の期間について推定された水の利用量を実現するための表流水、雨水、循環水、供給水の配分を以下のように決定する。具体的には、決定モジュール2034は、例えば、推定された水の利用量、時期、予想される供給水の利用量、及び、表流水、雨水、循環水について予想される利用量を配分決定モデルに入力し、対応する期間における水の利用料を出力させる。決定モジュール2034は、供給水の利用量と、表流水、雨水、循環水の利用量とを、これらの合計が、推定された水の利用量となるように変更しながら、配分決定モデルに入力する。配分決定モデルから出力された利用料が最小となるときの供給水の利用量と、表流水、雨水、循環水の利用量との組み合わせを水の配分とする。
【0183】
決定モジュール2034は、配分決定モデルに限らず、数理最適化アルゴリズムを利用して水の配分を決定してもよい。決定モジュール2034は、既存の数理最適化アルゴリズムを利用し、例えば、需要家の利用量を満たしつつ、供給水の利用料金と、第1水処理経路30、第2水処理経路40、浄水設備80のメンテナンスコストとに基づく料金が最も小さくなるように、表流水、雨水、循環水、及び供給水の配分を決定する。
【0184】
以上のように、制御部203は、決定モジュール2034により、推定した利用量を満たしつつ、需要家から排出された水を浄化するためにかかる費用と、水源から取得する水を浄化するためにかかる費用と、搬送される水の料金とに基づく料金が最小になるように、循環水と、水源から取得する水と、搬送される水との配分を決定する。これにより、需要家の需要を満たしつつ、最適な水の配分を決定することが可能となる。
【0185】
(循環水用の貯水槽81)
図18に示す例では、循環水が貯水槽51に供給される場合を説明した。しかしながら、循環水は貯水槽51に供給されることに限定されない。例えば、循環水は、循環水用の貯水槽81へ供給されてもよい。
【0186】
図19は、浄水設備80で浄化された循環水を貯留する貯水槽81を有する場合のシステム1の全体構成の例を示すブロック図である。
【0187】
制御部203の推定モジュール2033は、所定の期間において集落で利用される水の量を推定する。具体的には、例えば、推定モジュール2033は、水の供給を管理する集落に関する情報、及び所定の期間における環境に関する情報を需要量推定モデルに入力し、当該集落における該当する期間の水の利用量を出力させる。
【0188】
需要量推定モデルは、入力される集落に関する情報、及び需要量を予測する期間に対し、対応する期間での当該集落での上水の利用量を出力するように学習されている。需要量推定モデルは、期間の長さ毎に異なるモデルであってもよい。ここで、上水とは、貯水槽51と、貯水槽81とがある場合、貯水槽51に貯留されている水を表す。
【0189】
需要量推定モデルをトレーニングするための学習用データは、例えば、集落に属する需要家に関する情報、対応する期間における環境に関する情報等を入力データとし、対応する期間の当該集落での上水の利用量を正解出力データとする。対応する期間における集落での上水の利用量は、貯水槽51から送出される水の流量であってもよい。
【0190】
(一主体用システム)
図1に示す例では、貯水槽51が集落(集合体)のために設置される場合を説明した。しかしながら、貯水槽51は集落のために設置されることに限定されない。例えば、貯水槽51は、1の需要家(一主体)のために設置されてもよい。このとき、1の需要家のための貯水槽51の容量は、集落のための貯水槽51の容量よりも小さい。また、一主体は、家庭でもよいし、公共施設、例えばプラントでもよい。
【0191】
図20図23は、貯水槽51が1の需要家用に設置されている場合のシステム1の全体構成の例を示すブロック図である。貯水槽51が1の需要家のために設置される場合、水の配分を決定するのに、他の需要家への雨水の提供による補助金を考慮してもよい。つまり、水の利用料金から補助金を減じた額を正解出力データとして入力してもよい。
【0192】
(その他)
決定モジュール2034は、推定する期間の水源の水位の変動にも基づいて水の配分を決定してもよい。つまり、決定モジュール2034は、推定する期間の水源の水量にも基づいて水の配分を決定してもよい。このとき、例えば、配分決定モデルは、入力データとして、例えば、配分を決定する期間の水源の水位の変動も入力して学習されてもよい。
【0193】
推定モジュール2033は、例えば、過去の環境の変動に基づき、所定期間の水源の水位の変動を推定する。水位の変動の推定は、例えば、所定の学習済みモデルを用いて実施されてもよい。
【0194】
決定モジュール2034は、例えば、水の需要量を推定した期間と対応する配分決定モデルを選択する。決定モジュール2034は、選択した配分決定モデルに、推定された水の利用量、推定された環境情報、推定された水位の変動、水源毎の水の利用量を配分決定モデルに入力し、対応する期間における水の利用料を出力させる。このように、水源の水量を考慮して水の配分を決定することで、水源の状況に応じた配分を決定することが可能となる。
【0195】
制御部203は、算出モジュール2039により、算出した利用料金に基づく特典を需要家へ付与してもよい。例えば、需要家へ請求される料金は、固定額であってもよい。具体的には、例えば、算出モジュール2039は、供給水の利用料金と、第1水処理経路30、及び第2水処理経路40等のメンテナンス費用とに基づいて算出される利用料金が、固定額よりも低い場合、差額に基づく特典を需要家へ付与してもよい。特典は、例えば、差額に基づく額の払い戻しであってもよいし、所定のサービスの割引であってもよいし、所定のサービスの利用権であってもよい。固定額としての利用料金と、算出された利用料金とは、需要家の要求に応じ、需要家へ提示されてもよい。このとき、利用料金の差額に基づく情報も需要家へ提示されてもよい。算出した利用料金に基づく特典が需要家へ付与されることで、需要家は、水の配分を最適化することで安くなった水の利用料金の恩恵を受けることが可能となる。
【0196】
また、上記実施形態では、人為的に供給される水、つまり供給水には、搬送される水が含まれる場合を説明した。供給水に含まれる水は、搬送される水に限定されない。需要家、又は集落に既存の水道施設(基幹管路、浄水施設、配水池等)から水が供給される場合、供給水には、当該水道施設から供給される水が含まれてもよい。需要家、又は集落が既存の水道施設と繋がっている場合、需要家、又は集落へ必ずしも水が搬送されなくてもよい。これにより、水道が引かれている場合においても、需要を満たしつつ、適切な費用で需要家へ水を提供できる。
【0197】
このとき、配分決定モデルをトレーニングするための学習用データは、既存の水道施設の維持管理、管路更新、耐震・防災強化等が将来行われると仮定した場合や水道施設を新設する計画がある場合、これらの費用を加算した水の利用料金を、正解出力データとして含んでもよい。決定モジュール2034は、配分決定モデルを用いて、供給する水の配分を決定する。
【0198】
また、決定モジュール2034は、既存の数理最適化アルゴリズムを利用する場合には、例えば、既存の水道施設の維持管理、管路更新、耐震・防災強化や水道施設を新設する場合等について将来的に発生するコストを考慮してもよい。つまり、決定モジュール2034は、例えば、需要家の利用量を満たしつつ、供給水の利用料金(既存の水道施設の将来的なメンテナンス費用や水道施設を新設するときの将来的な費用負担を含む)と、第1水処理経路30及び第2水処理経路40のメンテナンスコストとに基づく料金が最も小さくなるように、表流水、雨水、及び供給水の配分を決定する。なお、既存の水道施設の将来的なメンテナンス費用や水道施設を新設するときの将来的な費用負担は、供給水の利用料金に含めるのではなく、コストとして含めてもよい。
【0199】
決定モジュール2034は、既存の水道施設のメンテナンスや水道施設を新設するときの将来的な費用負担を考慮した場合と、考慮しない場合とについて、供給する水の配分を決定してもよい。また、決定モジュール2034は、既存の水道施設のメンテナンスや水道施設を新設するときの将来的な費用負担を考慮した場合と、考慮しない場合とを切り替えて、供給する水の配分を決定してもよい。
【0200】
<5 コンピュータの基本ハードウェア構成>
図24は、コンピュータ90の基本的なハードウェア構成を示すブロック図である。コンピュータ90は、プロセッサ91、主記憶装置92、補助記憶装置93、通信IF99(インタフェース、Interface)を少なくとも備える。これらはバスにより相互に電気的に接続される。
【0201】
プロセッサ91とは、プログラムに記述された命令セットを実行するためのハードウェアである。プロセッサ91は、演算装置、レジスタ、周辺回路等から構成される。
【0202】
主記憶装置92とは、プログラム、及びプログラム等で処理されるデータ等を一時的に記憶するためのものである。例えば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の揮発性のメモリである。
【0203】
補助記憶装置93とは、データ及びプログラムを保存するための記憶装置である。例えば、フラッシュメモリ、HDD(Hard Disc Drive)、光磁気ディスク、CD-ROM、DVD-ROM、半導体メモリ等である。
【0204】
通信IF99とは、有線又は無線の通信規格を用いて、他のコンピュータとネットワークを介して通信するための信号を入出力するためのインタフェースである。
ネットワークは、インターネット、LAN、無線基地局等によって構築される各種移動通信システム等で構成される。例えば、ネットワークには、3G、4G、5G移動通信システム、LTE(Long Term Evolution)、所定のアクセスポイントによってインターネットに接続可能な無線ネットワーク(例えばWi-Fi(登録商標))等が含まれる。無線で接続する場合、通信プロトコルとして例えば、Z-Wave(登録商標)、ZigBee(登録商標)、Bluetooth(登録商標)等が含まれる。有線で接続する場合は、ネットワークには、USB(Universal Serial Bus)ケーブル等により直接接続するものも含む。
【0205】
なお、各ハードウェア構成の全部または一部を複数のコンピュータ90に分散して設け、ネットワークを介して相互に接続することによりコンピュータ90を仮想的に実現することができる。このように、コンピュータ90は、単一の筐体、ケースに収納されたコンピュータ90だけでなく、仮想化されたコンピュータシステムも含む概念である。
【0206】
<5.1 コンピュータ90の基本機能構成>
図24に示すコンピュータ90の基本ハードウェア構成により実現されるコンピュータの機能構成を説明する。コンピュータは、制御部、記憶部、通信部の機能ユニットを少なくとも備える。
【0207】
なお、コンピュータ90が備える機能ユニットは、それぞれの機能ユニットの全部または一部を、ネットワークで相互に接続された複数のコンピュータ90に分散して設けても実現することができる。コンピュータ90は、単一のコンピュータ90だけでなく、仮想化されたコンピュータシステムも含む概念である。
【0208】
制御部は、プロセッサ91が補助記憶装置93に記憶された各種プログラムを読み出して主記憶装置92に展開し、当該プログラムに従って処理を実行することにより実現される。制御部は、プログラムの種類に応じて様々な情報処理を行う機能ユニットを実現することができる。これにより、コンピュータは情報処理を行う情報処理装置として実現される。
【0209】
記憶部は、主記憶装置92、補助記憶装置93により実現される。記憶部は、データ、各種プログラム、各種データベースを記憶する。また、プロセッサ91は、プログラムに従って記憶部に対応する記憶領域を主記憶装置92または補助記憶装置93に確保することができる。また、制御部は、各種プログラムに従ってプロセッサ91に、記憶部に記憶されたデータの追加、更新、削除処理を実行させることができる。
【0210】
データベースは、リレーショナルデータベースを指し、行と列によって構造的に規定された表形式のテーブルと呼ばれるデータ集合を、互いに関連づけて管理するためのものである。データベースでは、表をテーブル、表の列をカラム、表の行をレコードと呼ぶ。リレーショナルデータベースでは、テーブル同士の関係を設定し、関連づけることができる。
通常、各テーブルにはレコードを一意に特定するためのキーとなるカラムが設定されるが、カラムへのキーの設定は必須ではない。制御部は、各種プログラムに従ってプロセッサ91に、記憶部に記憶された特定のテーブルにレコードを追加、削除、更新を実行させることができる。
【0211】
通信部は、通信IF99により実現される。通信部は、ネットワークを介して他のコンピュータ90と通信を行う機能を実現する。通信部は、他のコンピュータ90から送信された情報を受信し、制御部へ入力することができる。制御部は、各種プログラムに従ってプロセッサ91に、受信した情報に対する情報処理を実行させることができる。また、通信部は、制御部から出力された情報を他のコンピュータ90へ送信することができる。
【0212】
以上、本開示のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。
【0213】
<付記>
以上の各実施形態で説明した事項を以下に付記する。
(付記1)
プロセッサと、メモリとを備えるコンピュータに実行させるためのプログラムであって、プログラムは、プロセッサに、需要家の過去の水の利用量に基づき、所定期間における需要家の水の利用量を推定するステップと、推定した利用量を満たしつつ、水源から取得する水を浄化するためにかかる費用と、人為的に供給される供給水の料金とに基づく料金が最小になるように、水源から取得する水と、供給水との配分を決定するステップとを実行させるプログラム。
(付記2)
水の配分を決定するステップにおいて、学習済みモデル又は数理最適化アルゴリズムを用いて水の配分を決定する(付記1)に記載のプログラム。
(付記3)
水の配分を決定するステップにおいて、水源の水量を考慮して水の配分を決定する(付記1)に記載のプログラム。
(付記4)
水の配分を決定するステップにおいて、水源に雨水が含まれる場合、雨水についての補助金を考慮して水の配分を決定する(付記1)又は(付記2)に記載のプログラム。
(付記5)
水の配分を決定するステップにおいて、水源に地下水が含まれる場合、地下水についての取水制限を考慮して水の配分を決定する(付記1)乃至(付記3)のいずれかに記載のプログラム。
(付記6)
決定された水の配分に基づき、水源から取得した水を処理する設備の制御スケジュールを決定し、決定した制御スケジュールに基づいて設備を制御するステップをプロセッサに実行させる(付記1)乃至(付記5)のいずれかに記載のプログラム。
(付記7)
設備を制御するステップにおいて、水源の水量に基づいて制御スケジュールを決定する(付記6)に記載のプログラム。
(付記8)
設備を制御するステップにおいて、設備で使用する電気の料金に基づいて制御スケジュールを決定する(付記6)又は(付記7)に記載のプログラム。
(付記9)
制御スケジュールに基づいて人為的な水の供給を発注するステップをプロセッサに実行させる(付記6)乃至(付記8)のいずれかに記載のプログラム。
(付記10)
供給水の料金と、水源から取得する水を浄化するためにかかる費用とに基づいて水の利用料金を算出するステップをプロセッサに実行させる(付記1)乃至(付記9)のいずれかに記載のプログラム。
(付記11)
水の利用料金を算出するステップにおいて、算出した利用料金に基づく特典を需要家へ付与する(付記10)に記載のプログラム。
(付記12)
地下水以外の水源から水を取得する状況において、地下水プラントを建設した場合の水の配分を推定するステップをプロセッサに実行させる(付記1)乃至(付記11)のいずれかに記載のプログラム。
(付記13)
地下水プラントを建設した場合の水の配分を推定するステップにおいて、地下水プラントの建設費を償却するシミュレーションを実行する(付記12)に記載のプログラム。
(付記14)
水の配分を決定するステップにおいて、推定した利用量を満たしつつ、需要家から排出された水を浄化するためにかかる費用と、水源から取得する水を浄化するためにかかる費用と、供給水の料金とに基づく料金が最小になるように、循環水と、水源から取得する水と、供給水との配分を決定する(付記1)乃至(付記13)のいずれかに記載のプログラム。
(付記15)
需要家は、一主体、又は複数の需要家からなる集合体である(付記1)乃至(付記14)のいずれかに記載のプログラム。
(付記16)
プロセッサと、メモリとを備えるコンピュータに実行される方法であって、プロセッサが、需要家の過去の水の利用量に基づき、所定期間における需要家の水の利用量を推定するステップと、推定した利用量を満たしつつ、水源から取得する水を浄化するためにかかる費用と、人為的に供給される供給水の料金とに基づく料金が最小になるように、水源から取得する水と、供給水との配分を決定するステップとを実行する方法。
(付記17)
制御部と、記憶部とを備える情報処理装置であって、制御部が、需要家の過去の水の利用量に基づき、所定期間における需要家の水の利用量を推定するステップと、推定した利用量を満たしつつ、水源から取得する水を浄化するためにかかる費用と、人為的に供給される供給水の料金とに基づく料金が最小になるように、水源から取得する水と、供給水との配分を決定するステップとを実行する情報処理装置。
(付記18)
需要家の過去の水の利用量に基づき、所定期間における需要家の水の利用量を推定する手段と、推定した利用量を満たしつつ、水源から取得する水を浄化するためにかかる費用と、人為的に供給される供給水の料金とに基づく料金が最小になるように、水源から取得する水と、供給水との配分を決定する手段とを具備するシステム。
【符号の説明】
【0214】
1…システム
10…端末装置
120…通信部
13…入力装置
131…タッチ・センシティブ・デバイス
14…出力装置
141…ディスプレイ
15…メモリ
150…位置情報センサ
16…ストレージ
161…カメラ
17…音声処理部
171…マイク
172…スピーカー
180…記憶部
181…ユーザ情報
19…プロセッサ
190…制御部
191…操作受付部
192…送受信部
193…提示制御部
20…制御装置
201…通信部
202…記憶部
2021…契約者情報テーブル
2022…利用情報テーブル
2023…デバイス情報テーブル
2024…センサ情報テーブル
2025…計測情報テーブル
2026…メンテナンスログテーブル
2027…供給水情報テーブル
2028…環境情報テーブル
2029…学習済みモデル
20210…制御スケジュール
20211…料金算定テーブル
203…制御部
2031…受信制御モジュール
2032…送信制御モジュール
2033…推定モジュール
2034…決定モジュール
2035…提示モジュール
2036…水処理制御モジュール
2037…監視モジュール
2038…発注モジュール
2039…算出モジュール
30…第1水処理経路
31…貯水槽
32…ポンプ
33…徐濁器
34…ろ過器
40…第2水処理経路
41…雨水槽
42…浄水設備
51…貯水槽
60…サーバ
601…通信部
602…記憶部
6021…契約者情報テーブル
6022…利用情報テーブル
6023…デバイス情報テーブル
6024…センサ情報テーブル
6025…計測情報テーブル
6026…メンテナンスログテーブル
6027…供給水情報テーブル
6028…環境情報テーブル
6029…学習済みモデル
60210…制御スケジュール
60211…料金算定テーブル
603…制御部
6031…受信制御モジュール
6032…送信制御モジュール
6033…学習モジュール
70…第3水処理経路
71…地下水設備
72…浄水設備
80…浄水設備
81…貯水槽
90…コンピュータ
91…プロセッサ
92…記憶装置
93…補助記憶装置
99…通信IF
M1…搬送車
【要約】
【課題】水道が引かれていない地域において、需要を満たしつつ、適切な費用で需要家へ水を提供する。
【解決手段】プロセッサと、メモリとを備えるコンピュータに実行させるためのプログラムである。プログラムは、プロセッサに、需要家の過去の水の利用量に基づき、所定期間における需要家の水の利用量を推定するステップと、推定した利用量を満たしつつ、水源から取得する水を浄化するためにかかる費用と、人為的に供給される供給水の料金とに基づく料金が最小になるように、水源から取得する水と、供給水との配分を決定するステップとを実行させる。
【選択図】図1
図1
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