物質の放出量推定装置及びその方法並びにプログラム
【課題】放出地点から放出された物質の放出量の推定を可能とし、更に、その放出量に基づく拡散予測の精度を高めることを目的とする。
【解決手段】各観測地点の位置情報、該観測地点で観測された濃度観測値及び観測時刻を取得するとともに、放出地点の位置情報及び物質の放出開始時刻を取得する情報取得部２１と、拡散モデルを用い、粒子の位置と放出地点との相対位置、及び物質放出時刻と観測地点における観測時刻との相対時刻とに応じて定まる影響係数を算出する影響係数算出部２２と、複数の観測地点における濃度観測値と演算により求めた各観測地点における濃度計算値との差を用いて表わされる残差ノルムを最小化することによって、放出地点から放出された粒子の放出強度を推定する推定部２４と、推定部２４によって推定された各粒子の放出強度を影響係数に応じた重み付けによって修正する放出強度修正部２５とを具備する物質の放出量推定装置１を提供する。
【解決手段】各観測地点の位置情報、該観測地点で観測された濃度観測値及び観測時刻を取得するとともに、放出地点の位置情報及び物質の放出開始時刻を取得する情報取得部２１と、拡散モデルを用い、粒子の位置と放出地点との相対位置、及び物質放出時刻と観測地点における観測時刻との相対時刻とに応じて定まる影響係数を算出する影響係数算出部２２と、複数の観測地点における濃度観測値と演算により求めた各観測地点における濃度計算値との差を用いて表わされる残差ノルムを最小化することによって、放出地点から放出された粒子の放出強度を推定する推定部２４と、推定部２４によって推定された各粒子の放出強度を影響係数に応じた重み付けによって修正する放出強度修正部２５とを具備する物質の放出量推定装置１を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の放出位置から放出された放出量を推定する物質の放出量推定装置及びその方法並びにプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラント施設（火力発電所、ゴミ焼却施設、化学プラント等）での事故等による汚染物質の放出や、テロ等による毒性ガス等の放出に対し、事故または事件の現場情報（濃度観測値等）から発生源情報（放出地点の位置および物質放出量）を推定する技術が提案されている。
【０００３】
例えば、非特許文献１には、仮想の放出点および時刻等の情報に基づき観測位置での影響を評価し、変分原理によって誤差を最小とする放出地点を求め、該放出地点における時刻および物質放出量を推定する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】石田義洋，加藤信介，樋山恭助，“センシング情報を用いた応答係数法に基づく環境影響物質の発生源推定法（第２報）”，平成２１年度空気調和・衛生工学学術講演会講演論文集，（２００９年９月）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、プラント施設の事故等の場合には、汚染物質の放出地点および放出時刻が明らかな場合が多く、その場合には、放出地点を推定する処理が不要となり、処理の簡素化が可能となる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、物質の放出地点および放出時刻が明らかな場合において、放出地点から放出された物質の放出量の推定を可能とし、更に、その放出量に基づく拡散予測の精度を高めることのできる物質の放出量推定装置及びその方法並びにプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、複数の観測地点において観測された濃度観測値に基づいて、特定の放出地点から放出された物質の放出量を推定する物質の放出量推定装置であって、各前記観測地点の位置情報、該観測地点で観測された濃度観測値及び観測時刻の情報を取得するとともに、前記放出地点の位置情報および物質の放出開始時刻を取得する情報取得手段と、拡散モデルを用い、粒子の位置と放出地点との相対位置、及び、物質放出時刻と観測地点における観測時刻との相対時刻とに応じて定まる影響係数を算出する影響係数算出手段と、複数の前記観測地点における濃度観測値と演算により求めた各前記観測地点における濃度計算値との差を用いて表わされる残差ノルムを最小化することによって、前記放出地点から放出された粒子の放出強度を推定し、推定した前記粒子の放出強度を用いて前記放出地点からの放出量を推定する推定手段と、前記推定手段によって推定された各前記粒子の放出強度を前記影響係数算出手段によって算出された影響係数に応じた重み付けによって修正する放出強度修正手段とを具備する物質の放出量推定装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、情報取得手段によって、複数の観測地点の位置情報及びそこでの濃度観測値及び観測時刻が取得されるとともに、物質の放出地点及び放出開始時刻が取得される。影響係数算出手段では、拡散モデルを用いて、粒子の位置と放出地点との相対位置、及び、物質放出時刻と観測地点における観測時刻との相対時刻とに応じて定まる影響係数が算出される。推定手段では、複数の観測地点における濃度観測値と演算により求めた各観測地点における濃度計算値との差を用いて表わされる残差ノルムを最小化することによって、放出地点から放出された粒子の放出強度が推定され、更に、推定された粒子の放出強度を用いて放出地点からの放出量が推定される。放出強度修正手段では、推定手段によって推定された各粒子の放出強度が、影響係数算出手段によって算出された影響係数に応じた重み付けによって修正される。
このように、推定手段によって推定された各粒子の放出強度を、各粒子がその観測地点に与える影響度に応じて決定される重み付けによって修正するので、同じ時刻に放出された多数の粒子間にも強弱の差をつけることが可能となる。これにより、各観測地点における同定精度を高めることができ、この同定結果を用いて実施される後段処理の拡散予測の精度を高めることが可能となる。
【０００９】
上記物質の放出量推定装置において、前記放出強度修正手段は、補正後の粒子の放出強度から求められる放出量と、前記推定手段によって推定された放出量とが一致するように、各前記粒子の放出強度を修正することとしてもよい。
【００１０】
このように、推定手段によって推定された放出量の値は変えることなく、各粒子の放出強度のみを修正するので、同定精度を更に高めることが可能となる。
【００１１】
本発明は、複数の観測地点において観測された濃度観測値に基づいて、特定の放出地点から放出された物質の放出量を推定する物質の放出量推定方法であって、各前記観測地点の位置情報、該観測地点で観測された濃度観測値及び観測時刻の情報を取得するとともに、前記放出地点の位置情報および物質の放出開始時刻を取得する情報取得過程と、拡散モデルを用い、粒子の位置と放出地点との相対位置、及び、物質放出時刻と観測地点における観測時刻との相対時刻とに応じて定まる影響係数を算出する影響係数算出過程と、複数の前記観測地点における濃度観測値と演算により求めた各前記観測地点における濃度計算値との差を用いて表わされる残差ノルムを最小化することによって、前記放出地点から放出された粒子の放出強度を推定し、推定した前記粒子の放出強度を用いて前記放出地点からの放出量を推定する推定過程と、前記推定過程において推定された各前記粒子の放出強度を前記影響係数算出過程において算出された影響係数に応じた重み付けによって修正する放出強度修正過程とを有する物質の放出量推定方法を提供する。
【００１２】
本発明は、複数の観測地点において観測された濃度観測値に基づいて、特定の放出地点から放出された物質の放出量を推定するための物質の放出量推定プログラムであって、各前記観測地点の位置情報、該観測地点で観測された濃度観測値及び観測時刻の情報を取得するとともに、前記放出地点の位置情報および物質の放出開始時刻を取得する情報取得処理と、拡散モデルを用い、粒子の位置と放出地点との相対位置、及び、物質放出時刻と観測地点における観測時刻との相対時刻とに応じて定まる影響係数を算出する影響係数算出処理と、複数の前記観測地点における濃度観測値と演算により求めた各前記観測地点における濃度計算値との差を用いて表わされる残差ノルムを最小化することによって、前記放出地点から放出された粒子の放出強度を推定し、推定した前記粒子の放出強度を用いて前記放出地点からの放出量を推定する推定処理と、前記推定処理において推定された各前記粒子の放出強度を前記影響係数算出処理において算出された影響係数に応じた重み付けによって修正する放出強度修正処理とをコンピュータに実行させるための物質の放出量推定プログラムを提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、放出地点から放出された物質の放出量を推定することができるとともに、その放出量に基づく拡散予測の精度を高めることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る物質の放出量推定装置によって実施される放出量推定の概略を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る物質の放出量推定装置のハードウェア構成の一例を示したブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る物質の放出量推定装置が備える各種機能を示した機能ブロック図である。
【図４】粒子の放出強度の修正を行わない場合と行う場合のある観測地点における各粒子の状況を比較して示した図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る物質の放出量推定方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の一実施形態に係る物質の放出量推定装置及びその方法について、図面を参照して説明する。
本発明の一実施形態に係る物質の放出量推定装置（以下、単に「放出量推定装置」という。）及びその方法並びにプログラムは、例えば、図１に示すように、特定の放出地点Ａから時刻ｔ１に物質の放出が開始された場合に、複数の観測地点Ｂ１〜Ｂｎ（ｎは２以上の整数）に設置された観測器により計測された濃度観測値を用いて、放出地点Ａから放出された物質（粒子）の放出強度、およびその放出量Ｑを同定するものである。より詳しくは、本実施形態では、放出地点Ａから物質が連続的に放出される連続放出（瞬間放出はその一部）を想定し、この場合における各時刻の物質放出量を同定する。なお、図１では、観測地点においてｎ＝５の場合を例示している。
【００１６】
なお、上記観測地点Ｂ１〜Ｂｎは、必ずしも同じ位置であることは必要ではなく、例えば、そのときどきで異なる位置であってもよい。すなわち、各観測地点の位置情報とその地点における濃度観測値とが関連付けられて取得できるような構成とされていればよい。
【００１７】
また、放出量推定装置において推定された物質の放出量や各粒子の放出強度は、例えば、物質拡散予測装置に入力され、物質の拡散予測に用いられる。物質の拡散予測では、例えば、気象データや地形データ等が用いられ、放出地点Ａから放出された物質の拡散状況が時系列で予測される。
【００１８】
図２は本発明の一実施形態に係る放出量推定装置１のハードウェア構成の一例を示したブロック図である。
図２に示すように、放出量推定装置１は、例えば、ＣＰＵ１１と、ＣＰＵ１１が実行するプログラム等を記憶するためのＲＯＭ（Read Only Memory）１２と、各プログラム実行時のワーク領域として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）１３と、大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ（HDD）１４と、ネットワークに接続するための通信インタフェース１５と、外部記憶装置１６が装着されるアクセス部１７と、キーボードやマウス等からなる入力部１９と、データを表示する液晶表示装置等からなる表示部２０とを備えている。これら各部は、バス１８を介して接続されている。
【００１９】
上記ＲＯＭ１２には、特定の放出地点Ａから放出された物質の放出量を同定する放出量同定プログラムが搭載されており、このプログラムをＣＰＵ１１がＲＡＭ１３に読み出して実行することにより、後述する各種処理が実現される。
なお、図１に示した構成例において、ＣＰＵ１１が実行するプログラム等を記憶するための記憶媒体は、ＲＯＭ１２に限られない。例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等の他の補助記憶装置であってもよい。
【００２０】
図３は、放出量推定装置１が備える各種機能を示した機能ブロック図である。図３に示すように、放出量推定装置１は、情報取得部２１、影響係数算出部２２、推定部２４、および放出強度修正部２５を備えて構成されている。
【００２１】
情報取得部２１は、観測地点Ｂ１〜Ｂｎに設けられた観測器からの情報、すなわち、各観測地点の位置情報、濃度観測値、及び計測時刻を取得する。ここで、観測地点Ｂ１〜Ｂｎから情報を入手する方法は、各観測器から取得する例に限定されない。例えば、民間または公共機関等によるガス濃度観測システムが存在して、各観測地点Ｂ１〜Ｂｎにおける濃度データを逐次蓄積していくデータベース機能を備えたものである場合にはインターネット等のネットワーク上に設置されたデータベースにアクセスし、各観測地点の位置情報、濃度観測値、および観測時刻を取得するようにしても良い。
【００２２】
また、情報取得部２１は、放出地点Ａの位置情報および物質の放出開始時刻の情報を取得する。放出地点Ａの位置情報及び放出開始時刻は、例えば、入力部１９からユーザに入力されることとしてもよいし、通信インタフェース１５を介して他のシステムから取得するような構成とされていてもよい。
【００２３】
影響係数算出部３１は、情報取得部２１により取得された各種の入力情報を用い、拡散モデルにより影響係数φｋｉを算出する。
【００２４】
影響係数φｋｉは、時刻ｔｉに単位強度で放出された粒子による観測地点Ｂｋ（１≦ｋ≦ｎ）における濃度を表わしており、粒子の位置（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）と観測地点Ｂｋにおける位置（ｘＫ，ｙＫ，ｚＫ）の相対位置、及び、物質放出時刻ｔｉと観測地点Ｂｋにおける観測時刻ｔｋとの相対時刻に応じて算出される。ここで、影響係数φｋｉは、例えば、時刻ｔｉに放出された粒子ｌ(エル)毎に算出される。
【００２５】
例えば、平地一様流場（拡散域の地形が平地であり、風が一様に流れている状態）を想定する場合には、拡散モデルとしてパフモデルを使用する。パフモデルによれば、風速をＵ［m/sec］としたとき、影響係数φｋｉは次式で与えられる。
【００２６】
【数１】
【００２７】
（１）式において、σｘ，σｙ，σｚはそれぞれ濃度分布のｘ，ｙ，ｚ方向の拡散パラメータ［m］であり、パスキル・ギフォード線図や経験式等に基づいて得られる。なお、拡散モデルとしては、パフモデルに限定されることなく、例えばプルームモデル等の他のモデルを使用することも可能である。
【００２８】
また、一般の市街地などでは、建屋、地形等の影響で一様流でないケースが多いが、このような複雑気流場の場合には、数値拡散計算により影響係数を算出する。すなわち、各種シミュレーションモデルを用いて、放出地点Ａから単位強度の放出をした場合の評価地点での濃度（即ち、影響係数）を求めるものである。このシミュレーションモデルとしては、例えば、修正プルームモデル、ポテンシャル流モデル、粘性流モデルが挙げられる。なお、これらの詳細については、例えば、三菱重工技報vol.21 No.5抜刷（1984年9月）「排煙拡散数値シミュレーションモデルの開発」pp.1-8 にて、開示されている。また、環境庁大気保全局大気規制課編「窒素酸化物総量規制マニュアル」にも詳述されているプルーム・パフモデルや、同じく周知のモデルであるセル内粒子法、ラグランジュ型粒子モデルを使用しても求めることができる。
【００２９】
推定部２４は、上記影響係数を用いて算出される残差ノルムπが、最小値を取るときの放出強度ｑｉを算出し、更に、この放出強度ｑｉに時刻ｔｉにおける粒子の放出個数Ｌｉを乗算することにより、時刻ｔｉにおける放出量Ｑｉ（＝ｑｉ×Ｌｉ）を算出する。
ここで、ｑｉは時刻ｔｉに放出された１個の粒子の放出強度であり、同じ強度の粒子が同時刻にＬｉ個放出された場合を想定している。
【００３０】
残差ノルムπは、以下の（２）式で与えられる。
【００３１】
【数２】
【００３２】
（２）式において、ｆｋは観測地点Ｂｋにおける観測時刻ｔｋの濃度観測値である。Ｎは、観測点数である。また、Ｆｋは観測地点Ｂｋにおける観測時刻ｔｋの濃度計算値であり、例えば、粒子法による濃度計算値Ｆｋは以下の（３）式で与えられる。
【００３３】
【数３】
【００３４】
また、（３）式において、（ｘｋ，ｙｋ，ｚｋ）は観測地点Ｂｋにおける位置情報（ｘｋ，ｙｋ，ｚｋ）、ｔｋは観測地点における観測時刻、ｔｉは放出時刻、ｑｉは粒子１個の放出強度、Ｌｉは時刻ｔｉに放出された粒子数である。
【００３５】
上記（３）式を（２）式に代入すると、以下の（４）式が得られる。
【００３６】
【数４】
【００３７】
推定部２４は、（４）式から導出される（５）式の連立方程式を解くことにより、残差ノルムπが最小値をとるときの放出強度ｑｉを得る。そして、この放出強度ｑｉから放出時刻ｔｉにおける放出地点Ａの放出量Ｑｉを算出する。
【００３８】
【数５】
【００３９】
なお、瞬間放出の場合は、φｋｉ＝０（ｉ≠１）より、上記（５）式は以下の（６）式で表わされる。
【００４０】
【数６】
【００４１】
ここで、上記（５）式が解を持つためには、通常Ｍ＜Ｎ、すなわち観測点数Ｎ（時刻も含めて）が、放出時刻のタイムステップ数Ｍよりも大きい値である必要がある。しかしながら、通常は、放出時刻のタイムステップ数Ｍは観測点数Ｎよりも多いために、上記（５）式から得られるｑｉに関する連立方程式は解くことができないという不都合がある。
【００４２】
そこで、放出時刻のタイムステップ数Ｍを観測点数Ｎ以下に調整し、タイムステップ間の放出量については線形補間で近似することにより得ることとした。
すなわち、時刻ｔ（ｔｉ＜ｔ＜ｔｉ＋１）における放出強度ｑｔは、以下の（７）式で得ることができる。
【００４３】
【数７】
【００４４】
また、線形補間による近似を用いて上記（４）式を表わすと、以下の（８）式となる。
【００４５】
【数８】
【００４６】
そして、上記と同様に、以下の（９）式に示すようなｑｉに関する連立方程式が得られる。
【００４７】
【数９】
【００４８】
ｉ＝１の場合（瞬間放出）の場合は、上記（８）式において以下の（１０）式の関係を満たすこととなり、（６）式と一致する。
【００４９】
【数１０】
【００５０】
推定部２４は、上記（５）式を用いて放出強度ｑｉを得てもよいし、（９）式を用いて放出強度ｑｉを得ることとしてもよい。どちらの式を用いるかについては、例えば、観測地点の数Ｎとタイムステップ数Ｍとの大小関係に応じて決めればよい。また、瞬間放出（ｉ＝１）の場合には、（６）式を用いればよい。
【００５１】
放出強度修正部２５は、上記推定部２４によって得られた各粒子の放出強度ｐｉを修正する。
上記推定部２４では、同時刻に放出された各粒子の放出強度が一様である場合を想定して放出強度ｑｉが推定されたが、実際は観測地点Ｂｋに対する各粒子の放出強度ｑｉは一様ではないといえる。そこで、放出強度修正部２５では、観測地点Ｂｋへの影響の度合いに応じて、個々の粒子の放出強度ｑｉを修正し、観測地点Ｂｋにおける同化度の精度を高める。
【００５２】
具体的には、上記影響係数算出部２２において各粒子ｌ（エル）毎に算出された影響係数φｋｉ（ｉ＝１〜Ｍ）が最大値をとる粒子の放出強度をｑｍｋ、影響係数の最大値をφｋｍとし、最大影響係数φｋｍ及び放出強度ｑｍｋ情報と各粒子の影響係数φｋｉに応じた重み付けにより、各粒子の放出強度を修正する。修正後の放出強度ｑｉ´は以下の（１１）式で与えられる。修正項は、影響係数φｋｉが大きいほど、放出強度が大きくなるように設定されている。
【００５３】
【数１１】
【００５４】
そして、上記（１１）式により修正された放出強度を上述の（４）式に反映させることにより（１２）式が導出され、この（１２）式から上記（５）式は以下の（１３）式で表わされる。
【００５５】
【数１２】
【００５６】
【数１３】
【００５７】
上記（１１）式及び（１３）式で修正された各粒子の放出強度を用いて後段に続く拡散予測を実施することで、拡散予測の精度を高めることができる。
なお、上記（１１）式では、放射強度ｑに、影響係数φｋｉに応じた重み係数を加算して各粒子の放出強度を算出しているため、修正後の全粒子の総和強度Ｑｉ´は上記推定部２４で算出された放射量Ｑｉと一致しないこととなる。
このため、観測地点Ｂｋにおける修正後の放射量Ｑｉ´を推定部２４で算出された放射量Ｑｉに一致させるために、以下の（１４）式を用いて各粒子の放出強度を修正する。
【００５８】
【数１４】
【００５９】
図４に、粒子の放出強度の修正を行わない場合と行う場合の観測地点Ｂｋにおける各粒子の状況を比較して示す。図４では、便宜上、１秒に１個ずつ粒子を連続放出した場合を想定しており、図４（ａ）は放出強度の修正を行わない場合の粒子の様子を、図４（ｂ）は放出強度の修正を行う場合の粒子の様子を示している。図４（ａ）に示される修正を行わない場合では、観測地点Ｂ２０における濃度は以下の（１５）式で与えられるが、図４（ｂ）に示される修正を行う場合には、観測地点Ｂ２０における濃度Ｑは以下の（１６）式で与えられることとなり、同化精度が向上することがわかる。
【００６０】
【数１５】
【００６１】
次に、上記のような構成要素を備えた放出量推定装置１における拡散物質の放出量推定方法について、図５を参照して説明する。ここで、図５は本実施形態に係る物質の放出量推定方法を説明するフローチャートである。
【００６２】
まず、ステップＳＡ１では、情報取得部２１により、各観測地点Ｂ１〜Ｂｎにおける位置情報、濃度観測値、および計測時刻情報が取得されるとともに、放出地点Ａの位置情報および放出開始時刻が取得される。
【００６３】
次に、ステップＳＡ２では、影響係数算出部３２により、拡散モデル（例えば式（１））を用いて影響係数φｋｉが算出される。
【００６４】
次に、ステップＳＡ３では、推定部２４により、残差ノルムπが最小となる放出強度ｑｉが算出され、この放出強度ｑｉに放出個数が乗算されることにより、放出地点Ａにおける時刻ｔｉの放出量Ｑｉが推定される。
【００６５】
次に、ステップＳＡ４では、推定部２４によって同定された各粒子の放出強度が修正される。修正後の各粒子の放出強度および放出量Ｑｉ等の算出結果は、後続の処理である拡散予測を行うシステムに入力され、拡散予測において用いられる。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態の拡散物質の放出量推定装置１及び放出量推定方法並びにプログラムによれば、情報取得部２１によって、複数の観測地点の位置情報及びそこでの濃度観測値及び観測時刻が取得されるとともに、物質の放出地点及び放出開始時刻が取得される。そして、影響係数算出部２２では、情報取得部２１によって得られた情報を用いて各観測地点における影響度数が算出される。続いて、推定部２４において、影響係数算出部２２で算出された影響度数を用いて表わされる残差ノルムπが最小値を取るときの放出強度ｑｉが算出され、更に、放出強度修正部２５において、この放出強度ｑｉが影響濃度に応じた重み付けによって修正されることにより、粒子毎の放出強度が算出される。
【００６７】
このように、本実施形態によれば、複数の観測地点Ｂ１〜Ｂｎにおける濃度観測値と演算により求めた観測地点における濃度計算値との差から演算される残差ノルムを最小化することによって、放出地点Ａから放出された粒子の放出強度を推定し、更に、この放出強度を用いて放出量Ｑｉを推定する。更に、各粒子の放出強度は、観測地点に与える影響度に応じて決定される重み付けにより修正されるので、同じ時刻に放出された多数の粒子間にも放出強度の強弱の差をつけることが可能となる。このように、粒子の放出強度を個々に修正するので、各観測地点における同定精度を高めることができ、この同定結果を用いて実施される後段処理の拡散予測の精度を高めることが可能となる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 物質の放出量推定装置
１５ 通信Ｉ／Ｆ
１９ 入力部
２１ 情報取得部
２２ 影響係数算出部
２４ 推定部
２５ 放出強度修正部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の放出位置から放出された放出量を推定する物質の放出量推定装置及びその方法並びにプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラント施設（火力発電所、ゴミ焼却施設、化学プラント等）での事故等による汚染物質の放出や、テロ等による毒性ガス等の放出に対し、事故または事件の現場情報（濃度観測値等）から発生源情報（放出地点の位置および物質放出量）を推定する技術が提案されている。
【０００３】
例えば、非特許文献１には、仮想の放出点および時刻等の情報に基づき観測位置での影響を評価し、変分原理によって誤差を最小とする放出地点を求め、該放出地点における時刻および物質放出量を推定する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】石田義洋，加藤信介，樋山恭助，“センシング情報を用いた応答係数法に基づく環境影響物質の発生源推定法（第２報）”，平成２１年度空気調和・衛生工学学術講演会講演論文集，（２００９年９月）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、プラント施設の事故等の場合には、汚染物質の放出地点および放出時刻が明らかな場合が多く、その場合には、放出地点を推定する処理が不要となり、処理の簡素化が可能となる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、物質の放出地点および放出時刻が明らかな場合において、放出地点から放出された物質の放出量の推定を可能とし、更に、その放出量に基づく拡散予測の精度を高めることのできる物質の放出量推定装置及びその方法並びにプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、複数の観測地点において観測された濃度観測値に基づいて、特定の放出地点から放出された物質の放出量を推定する物質の放出量推定装置であって、各前記観測地点の位置情報、該観測地点で観測された濃度観測値及び観測時刻の情報を取得するとともに、前記放出地点の位置情報および物質の放出開始時刻を取得する情報取得手段と、拡散モデルを用い、粒子の位置と放出地点との相対位置、及び、物質放出時刻と観測地点における観測時刻との相対時刻とに応じて定まる影響係数を算出する影響係数算出手段と、複数の前記観測地点における濃度観測値と演算により求めた各前記観測地点における濃度計算値との差を用いて表わされる残差ノルムを最小化することによって、前記放出地点から放出された粒子の放出強度を推定し、推定した前記粒子の放出強度を用いて前記放出地点からの放出量を推定する推定手段と、前記推定手段によって推定された各前記粒子の放出強度を前記影響係数算出手段によって算出された影響係数に応じた重み付けによって修正する放出強度修正手段とを具備する物質の放出量推定装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、情報取得手段によって、複数の観測地点の位置情報及びそこでの濃度観測値及び観測時刻が取得されるとともに、物質の放出地点及び放出開始時刻が取得される。影響係数算出手段では、拡散モデルを用いて、粒子の位置と放出地点との相対位置、及び、物質放出時刻と観測地点における観測時刻との相対時刻とに応じて定まる影響係数が算出される。推定手段では、複数の観測地点における濃度観測値と演算により求めた各観測地点における濃度計算値との差を用いて表わされる残差ノルムを最小化することによって、放出地点から放出された粒子の放出強度が推定され、更に、推定された粒子の放出強度を用いて放出地点からの放出量が推定される。放出強度修正手段では、推定手段によって推定された各粒子の放出強度が、影響係数算出手段によって算出された影響係数に応じた重み付けによって修正される。
このように、推定手段によって推定された各粒子の放出強度を、各粒子がその観測地点に与える影響度に応じて決定される重み付けによって修正するので、同じ時刻に放出された多数の粒子間にも強弱の差をつけることが可能となる。これにより、各観測地点における同定精度を高めることができ、この同定結果を用いて実施される後段処理の拡散予測の精度を高めることが可能となる。
【０００９】
上記物質の放出量推定装置において、前記放出強度修正手段は、補正後の粒子の放出強度から求められる放出量と、前記推定手段によって推定された放出量とが一致するように、各前記粒子の放出強度を修正することとしてもよい。
【００１０】
このように、推定手段によって推定された放出量の値は変えることなく、各粒子の放出強度のみを修正するので、同定精度を更に高めることが可能となる。
【００１１】
本発明は、複数の観測地点において観測された濃度観測値に基づいて、特定の放出地点から放出された物質の放出量を推定する物質の放出量推定方法であって、各前記観測地点の位置情報、該観測地点で観測された濃度観測値及び観測時刻の情報を取得するとともに、前記放出地点の位置情報および物質の放出開始時刻を取得する情報取得過程と、拡散モデルを用い、粒子の位置と放出地点との相対位置、及び、物質放出時刻と観測地点における観測時刻との相対時刻とに応じて定まる影響係数を算出する影響係数算出過程と、複数の前記観測地点における濃度観測値と演算により求めた各前記観測地点における濃度計算値との差を用いて表わされる残差ノルムを最小化することによって、前記放出地点から放出された粒子の放出強度を推定し、推定した前記粒子の放出強度を用いて前記放出地点からの放出量を推定する推定過程と、前記推定過程において推定された各前記粒子の放出強度を前記影響係数算出過程において算出された影響係数に応じた重み付けによって修正する放出強度修正過程とを有する物質の放出量推定方法を提供する。
【００１２】
本発明は、複数の観測地点において観測された濃度観測値に基づいて、特定の放出地点から放出された物質の放出量を推定するための物質の放出量推定プログラムであって、各前記観測地点の位置情報、該観測地点で観測された濃度観測値及び観測時刻の情報を取得するとともに、前記放出地点の位置情報および物質の放出開始時刻を取得する情報取得処理と、拡散モデルを用い、粒子の位置と放出地点との相対位置、及び、物質放出時刻と観測地点における観測時刻との相対時刻とに応じて定まる影響係数を算出する影響係数算出処理と、複数の前記観測地点における濃度観測値と演算により求めた各前記観測地点における濃度計算値との差を用いて表わされる残差ノルムを最小化することによって、前記放出地点から放出された粒子の放出強度を推定し、推定した前記粒子の放出強度を用いて前記放出地点からの放出量を推定する推定処理と、前記推定処理において推定された各前記粒子の放出強度を前記影響係数算出処理において算出された影響係数に応じた重み付けによって修正する放出強度修正処理とをコンピュータに実行させるための物質の放出量推定プログラムを提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、放出地点から放出された物質の放出量を推定することができるとともに、その放出量に基づく拡散予測の精度を高めることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る物質の放出量推定装置によって実施される放出量推定の概略を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る物質の放出量推定装置のハードウェア構成の一例を示したブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る物質の放出量推定装置が備える各種機能を示した機能ブロック図である。
【図４】粒子の放出強度の修正を行わない場合と行う場合のある観測地点における各粒子の状況を比較して示した図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る物質の放出量推定方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の一実施形態に係る物質の放出量推定装置及びその方法について、図面を参照して説明する。
本発明の一実施形態に係る物質の放出量推定装置（以下、単に「放出量推定装置」という。）及びその方法並びにプログラムは、例えば、図１に示すように、特定の放出地点Ａから時刻ｔ１に物質の放出が開始された場合に、複数の観測地点Ｂ１〜Ｂｎ（ｎは２以上の整数）に設置された観測器により計測された濃度観測値を用いて、放出地点Ａから放出された物質（粒子）の放出強度、およびその放出量Ｑを同定するものである。より詳しくは、本実施形態では、放出地点Ａから物質が連続的に放出される連続放出（瞬間放出はその一部）を想定し、この場合における各時刻の物質放出量を同定する。なお、図１では、観測地点においてｎ＝５の場合を例示している。
【００１６】
なお、上記観測地点Ｂ１〜Ｂｎは、必ずしも同じ位置であることは必要ではなく、例えば、そのときどきで異なる位置であってもよい。すなわち、各観測地点の位置情報とその地点における濃度観測値とが関連付けられて取得できるような構成とされていればよい。
【００１７】
また、放出量推定装置において推定された物質の放出量や各粒子の放出強度は、例えば、物質拡散予測装置に入力され、物質の拡散予測に用いられる。物質の拡散予測では、例えば、気象データや地形データ等が用いられ、放出地点Ａから放出された物質の拡散状況が時系列で予測される。
【００１８】
図２は本発明の一実施形態に係る放出量推定装置１のハードウェア構成の一例を示したブロック図である。
図２に示すように、放出量推定装置１は、例えば、ＣＰＵ１１と、ＣＰＵ１１が実行するプログラム等を記憶するためのＲＯＭ（Read Only Memory）１２と、各プログラム実行時のワーク領域として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）１３と、大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ（HDD）１４と、ネットワークに接続するための通信インタフェース１５と、外部記憶装置１６が装着されるアクセス部１７と、キーボードやマウス等からなる入力部１９と、データを表示する液晶表示装置等からなる表示部２０とを備えている。これら各部は、バス１８を介して接続されている。
【００１９】
上記ＲＯＭ１２には、特定の放出地点Ａから放出された物質の放出量を同定する放出量同定プログラムが搭載されており、このプログラムをＣＰＵ１１がＲＡＭ１３に読み出して実行することにより、後述する各種処理が実現される。
なお、図１に示した構成例において、ＣＰＵ１１が実行するプログラム等を記憶するための記憶媒体は、ＲＯＭ１２に限られない。例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等の他の補助記憶装置であってもよい。
【００２０】
図３は、放出量推定装置１が備える各種機能を示した機能ブロック図である。図３に示すように、放出量推定装置１は、情報取得部２１、影響係数算出部２２、推定部２４、および放出強度修正部２５を備えて構成されている。
【００２１】
情報取得部２１は、観測地点Ｂ１〜Ｂｎに設けられた観測器からの情報、すなわち、各観測地点の位置情報、濃度観測値、及び計測時刻を取得する。ここで、観測地点Ｂ１〜Ｂｎから情報を入手する方法は、各観測器から取得する例に限定されない。例えば、民間または公共機関等によるガス濃度観測システムが存在して、各観測地点Ｂ１〜Ｂｎにおける濃度データを逐次蓄積していくデータベース機能を備えたものである場合にはインターネット等のネットワーク上に設置されたデータベースにアクセスし、各観測地点の位置情報、濃度観測値、および観測時刻を取得するようにしても良い。
【００２２】
また、情報取得部２１は、放出地点Ａの位置情報および物質の放出開始時刻の情報を取得する。放出地点Ａの位置情報及び放出開始時刻は、例えば、入力部１９からユーザに入力されることとしてもよいし、通信インタフェース１５を介して他のシステムから取得するような構成とされていてもよい。
【００２３】
影響係数算出部３１は、情報取得部２１により取得された各種の入力情報を用い、拡散モデルにより影響係数φｋｉを算出する。
【００２４】
影響係数φｋｉは、時刻ｔｉに単位強度で放出された粒子による観測地点Ｂｋ（１≦ｋ≦ｎ）における濃度を表わしており、粒子の位置（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）と観測地点Ｂｋにおける位置（ｘＫ，ｙＫ，ｚＫ）の相対位置、及び、物質放出時刻ｔｉと観測地点Ｂｋにおける観測時刻ｔｋとの相対時刻に応じて算出される。ここで、影響係数φｋｉは、例えば、時刻ｔｉに放出された粒子ｌ(エル)毎に算出される。
【００２５】
例えば、平地一様流場（拡散域の地形が平地であり、風が一様に流れている状態）を想定する場合には、拡散モデルとしてパフモデルを使用する。パフモデルによれば、風速をＵ［m/sec］としたとき、影響係数φｋｉは次式で与えられる。
【００２６】
【数１】
【００２７】
（１）式において、σｘ，σｙ，σｚはそれぞれ濃度分布のｘ，ｙ，ｚ方向の拡散パラメータ［m］であり、パスキル・ギフォード線図や経験式等に基づいて得られる。なお、拡散モデルとしては、パフモデルに限定されることなく、例えばプルームモデル等の他のモデルを使用することも可能である。
【００２８】
また、一般の市街地などでは、建屋、地形等の影響で一様流でないケースが多いが、このような複雑気流場の場合には、数値拡散計算により影響係数を算出する。すなわち、各種シミュレーションモデルを用いて、放出地点Ａから単位強度の放出をした場合の評価地点での濃度（即ち、影響係数）を求めるものである。このシミュレーションモデルとしては、例えば、修正プルームモデル、ポテンシャル流モデル、粘性流モデルが挙げられる。なお、これらの詳細については、例えば、三菱重工技報vol.21 No.5抜刷（1984年9月）「排煙拡散数値シミュレーションモデルの開発」pp.1-8 にて、開示されている。また、環境庁大気保全局大気規制課編「窒素酸化物総量規制マニュアル」にも詳述されているプルーム・パフモデルや、同じく周知のモデルであるセル内粒子法、ラグランジュ型粒子モデルを使用しても求めることができる。
【００２９】
推定部２４は、上記影響係数を用いて算出される残差ノルムπが、最小値を取るときの放出強度ｑｉを算出し、更に、この放出強度ｑｉに時刻ｔｉにおける粒子の放出個数Ｌｉを乗算することにより、時刻ｔｉにおける放出量Ｑｉ（＝ｑｉ×Ｌｉ）を算出する。
ここで、ｑｉは時刻ｔｉに放出された１個の粒子の放出強度であり、同じ強度の粒子が同時刻にＬｉ個放出された場合を想定している。
【００３０】
残差ノルムπは、以下の（２）式で与えられる。
【００３１】
【数２】
【００３２】
（２）式において、ｆｋは観測地点Ｂｋにおける観測時刻ｔｋの濃度観測値である。Ｎは、観測点数である。また、Ｆｋは観測地点Ｂｋにおける観測時刻ｔｋの濃度計算値であり、例えば、粒子法による濃度計算値Ｆｋは以下の（３）式で与えられる。
【００３３】
【数３】
【００３４】
また、（３）式において、（ｘｋ，ｙｋ，ｚｋ）は観測地点Ｂｋにおける位置情報（ｘｋ，ｙｋ，ｚｋ）、ｔｋは観測地点における観測時刻、ｔｉは放出時刻、ｑｉは粒子１個の放出強度、Ｌｉは時刻ｔｉに放出された粒子数である。
【００３５】
上記（３）式を（２）式に代入すると、以下の（４）式が得られる。
【００３６】
【数４】
【００３７】
推定部２４は、（４）式から導出される（５）式の連立方程式を解くことにより、残差ノルムπが最小値をとるときの放出強度ｑｉを得る。そして、この放出強度ｑｉから放出時刻ｔｉにおける放出地点Ａの放出量Ｑｉを算出する。
【００３８】
【数５】
【００３９】
なお、瞬間放出の場合は、φｋｉ＝０（ｉ≠１）より、上記（５）式は以下の（６）式で表わされる。
【００４０】
【数６】
【００４１】
ここで、上記（５）式が解を持つためには、通常Ｍ＜Ｎ、すなわち観測点数Ｎ（時刻も含めて）が、放出時刻のタイムステップ数Ｍよりも大きい値である必要がある。しかしながら、通常は、放出時刻のタイムステップ数Ｍは観測点数Ｎよりも多いために、上記（５）式から得られるｑｉに関する連立方程式は解くことができないという不都合がある。
【００４２】
そこで、放出時刻のタイムステップ数Ｍを観測点数Ｎ以下に調整し、タイムステップ間の放出量については線形補間で近似することにより得ることとした。
すなわち、時刻ｔ（ｔｉ＜ｔ＜ｔｉ＋１）における放出強度ｑｔは、以下の（７）式で得ることができる。
【００４３】
【数７】
【００４４】
また、線形補間による近似を用いて上記（４）式を表わすと、以下の（８）式となる。
【００４５】
【数８】
【００４６】
そして、上記と同様に、以下の（９）式に示すようなｑｉに関する連立方程式が得られる。
【００４７】
【数９】
【００４８】
ｉ＝１の場合（瞬間放出）の場合は、上記（８）式において以下の（１０）式の関係を満たすこととなり、（６）式と一致する。
【００４９】
【数１０】
【００５０】
推定部２４は、上記（５）式を用いて放出強度ｑｉを得てもよいし、（９）式を用いて放出強度ｑｉを得ることとしてもよい。どちらの式を用いるかについては、例えば、観測地点の数Ｎとタイムステップ数Ｍとの大小関係に応じて決めればよい。また、瞬間放出（ｉ＝１）の場合には、（６）式を用いればよい。
【００５１】
放出強度修正部２５は、上記推定部２４によって得られた各粒子の放出強度ｐｉを修正する。
上記推定部２４では、同時刻に放出された各粒子の放出強度が一様である場合を想定して放出強度ｑｉが推定されたが、実際は観測地点Ｂｋに対する各粒子の放出強度ｑｉは一様ではないといえる。そこで、放出強度修正部２５では、観測地点Ｂｋへの影響の度合いに応じて、個々の粒子の放出強度ｑｉを修正し、観測地点Ｂｋにおける同化度の精度を高める。
【００５２】
具体的には、上記影響係数算出部２２において各粒子ｌ（エル）毎に算出された影響係数φｋｉ（ｉ＝１〜Ｍ）が最大値をとる粒子の放出強度をｑｍｋ、影響係数の最大値をφｋｍとし、最大影響係数φｋｍ及び放出強度ｑｍｋ情報と各粒子の影響係数φｋｉに応じた重み付けにより、各粒子の放出強度を修正する。修正後の放出強度ｑｉ´は以下の（１１）式で与えられる。修正項は、影響係数φｋｉが大きいほど、放出強度が大きくなるように設定されている。
【００５３】
【数１１】
【００５４】
そして、上記（１１）式により修正された放出強度を上述の（４）式に反映させることにより（１２）式が導出され、この（１２）式から上記（５）式は以下の（１３）式で表わされる。
【００５５】
【数１２】
【００５６】
【数１３】
【００５７】
上記（１１）式及び（１３）式で修正された各粒子の放出強度を用いて後段に続く拡散予測を実施することで、拡散予測の精度を高めることができる。
なお、上記（１１）式では、放射強度ｑに、影響係数φｋｉに応じた重み係数を加算して各粒子の放出強度を算出しているため、修正後の全粒子の総和強度Ｑｉ´は上記推定部２４で算出された放射量Ｑｉと一致しないこととなる。
このため、観測地点Ｂｋにおける修正後の放射量Ｑｉ´を推定部２４で算出された放射量Ｑｉに一致させるために、以下の（１４）式を用いて各粒子の放出強度を修正する。
【００５８】
【数１４】
【００５９】
図４に、粒子の放出強度の修正を行わない場合と行う場合の観測地点Ｂｋにおける各粒子の状況を比較して示す。図４では、便宜上、１秒に１個ずつ粒子を連続放出した場合を想定しており、図４（ａ）は放出強度の修正を行わない場合の粒子の様子を、図４（ｂ）は放出強度の修正を行う場合の粒子の様子を示している。図４（ａ）に示される修正を行わない場合では、観測地点Ｂ２０における濃度は以下の（１５）式で与えられるが、図４（ｂ）に示される修正を行う場合には、観測地点Ｂ２０における濃度Ｑは以下の（１６）式で与えられることとなり、同化精度が向上することがわかる。
【００６０】
【数１５】
【００６１】
次に、上記のような構成要素を備えた放出量推定装置１における拡散物質の放出量推定方法について、図５を参照して説明する。ここで、図５は本実施形態に係る物質の放出量推定方法を説明するフローチャートである。
【００６２】
まず、ステップＳＡ１では、情報取得部２１により、各観測地点Ｂ１〜Ｂｎにおける位置情報、濃度観測値、および計測時刻情報が取得されるとともに、放出地点Ａの位置情報および放出開始時刻が取得される。
【００６３】
次に、ステップＳＡ２では、影響係数算出部３２により、拡散モデル（例えば式（１））を用いて影響係数φｋｉが算出される。
【００６４】
次に、ステップＳＡ３では、推定部２４により、残差ノルムπが最小となる放出強度ｑｉが算出され、この放出強度ｑｉに放出個数が乗算されることにより、放出地点Ａにおける時刻ｔｉの放出量Ｑｉが推定される。
【００６５】
次に、ステップＳＡ４では、推定部２４によって同定された各粒子の放出強度が修正される。修正後の各粒子の放出強度および放出量Ｑｉ等の算出結果は、後続の処理である拡散予測を行うシステムに入力され、拡散予測において用いられる。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態の拡散物質の放出量推定装置１及び放出量推定方法並びにプログラムによれば、情報取得部２１によって、複数の観測地点の位置情報及びそこでの濃度観測値及び観測時刻が取得されるとともに、物質の放出地点及び放出開始時刻が取得される。そして、影響係数算出部２２では、情報取得部２１によって得られた情報を用いて各観測地点における影響度数が算出される。続いて、推定部２４において、影響係数算出部２２で算出された影響度数を用いて表わされる残差ノルムπが最小値を取るときの放出強度ｑｉが算出され、更に、放出強度修正部２５において、この放出強度ｑｉが影響濃度に応じた重み付けによって修正されることにより、粒子毎の放出強度が算出される。
【００６７】
このように、本実施形態によれば、複数の観測地点Ｂ１〜Ｂｎにおける濃度観測値と演算により求めた観測地点における濃度計算値との差から演算される残差ノルムを最小化することによって、放出地点Ａから放出された粒子の放出強度を推定し、更に、この放出強度を用いて放出量Ｑｉを推定する。更に、各粒子の放出強度は、観測地点に与える影響度に応じて決定される重み付けにより修正されるので、同じ時刻に放出された多数の粒子間にも放出強度の強弱の差をつけることが可能となる。このように、粒子の放出強度を個々に修正するので、各観測地点における同定精度を高めることができ、この同定結果を用いて実施される後段処理の拡散予測の精度を高めることが可能となる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 物質の放出量推定装置
１５ 通信Ｉ／Ｆ
１９ 入力部
２１ 情報取得部
２２ 影響係数算出部
２４ 推定部
２５ 放出強度修正部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の観測地点において観測された濃度観測値に基づいて、特定の放出地点から放出された物質の放出量を推定する物質の放出量推定装置であって、
各前記観測地点の位置情報、該観測地点で観測された濃度観測値及び観測時刻の情報を取得するとともに、前記放出地点の位置情報および物質の放出開始時刻を取得する情報取得手段と、
拡散モデルを用い、粒子の位置と放出地点との相対位置、及び、物質放出時刻と観測地点における観測時刻との相対時刻とに応じて定まる影響係数を算出する影響係数算出手段と、
複数の前記観測地点における濃度観測値と演算により求めた各前記観測地点における濃度計算値との差を用いて表わされる残差ノルムを最小化することによって、前記放出地点から放出された粒子の放出強度を推定し、推定した前記粒子の放出強度を用いて前記放出地点からの放出量を推定する推定手段と、
前記推定手段によって推定された各前記粒子の放出強度を前記影響係数算出手段によって算出された影響係数に応じた重み付けによって修正する放出強度修正手段と
を具備する物質の放出量推定装置。
【請求項２】
前記放出強度修正手段は、補正後の粒子の放出強度から求められる放出量と、前記推定手段によって推定された放出量とが一致するように、各前記粒子の放出強度を修正する請求項１に記載の物質の放出量推定装置。
【請求項３】
複数の観測地点において観測された濃度観測値に基づいて、特定の放出地点から放出された物質の放出量を推定する物質の放出量推定方法であって、
各前記観測地点の位置情報、該観測地点で観測された濃度観測値及び観測時刻の情報を取得するとともに、前記放出地点の位置情報および物質の放出開始時刻を取得する情報取得過程と、
拡散モデルを用い、粒子の位置と放出地点との相対位置、及び、物質放出時刻と観測地点における観測時刻との相対時刻とに応じて定まる影響係数を算出する影響係数算出過程と、
複数の前記観測地点における濃度観測値と演算により求めた各前記観測地点における濃度計算値との差を用いて表わされる残差ノルムを最小化することによって、前記放出地点から放出された粒子の放出強度を推定し、推定した前記粒子の放出強度を用いて前記放出地点からの放出量を推定する推定過程と、
前記推定過程において推定された各前記粒子の放出強度を前記影響係数算出過程において算出された影響係数に応じた重み付けによって修正する放出強度修正過程と
を有する物質の放出量推定方法。
【請求項４】
複数の観測地点において観測された濃度観測値に基づいて、特定の放出地点から放出された物質の放出量を推定するための物質の放出量推定プログラムであって、
各前記観測地点の位置情報、該観測地点で観測された濃度観測値及び観測時刻の情報を取得するとともに、前記放出地点の位置情報および物質の放出開始時刻を取得する情報取得処理と、
拡散モデルを用い、粒子の位置と放出地点との相対位置、及び、物質放出時刻と観測地点における観測時刻との相対時刻とに応じて定まる影響係数を算出する影響係数算出処理と、
複数の前記観測地点における濃度観測値と演算により求めた各前記観測地点における濃度計算値との差を用いて表わされる残差ノルムを最小化することによって、前記放出地点から放出された粒子の放出強度を推定し、推定した前記粒子の放出強度を用いて前記放出地点からの放出量を推定する推定処理と、
前記推定処理において推定された各前記粒子の放出強度を前記影響係数算出処理において算出された影響係数に応じた重み付けによって修正する放出強度修正処理と
をコンピュータに実行させるための物質の放出量推定プログラム。
【請求項１】
複数の観測地点において観測された濃度観測値に基づいて、特定の放出地点から放出された物質の放出量を推定する物質の放出量推定装置であって、
各前記観測地点の位置情報、該観測地点で観測された濃度観測値及び観測時刻の情報を取得するとともに、前記放出地点の位置情報および物質の放出開始時刻を取得する情報取得手段と、
拡散モデルを用い、粒子の位置と放出地点との相対位置、及び、物質放出時刻と観測地点における観測時刻との相対時刻とに応じて定まる影響係数を算出する影響係数算出手段と、
複数の前記観測地点における濃度観測値と演算により求めた各前記観測地点における濃度計算値との差を用いて表わされる残差ノルムを最小化することによって、前記放出地点から放出された粒子の放出強度を推定し、推定した前記粒子の放出強度を用いて前記放出地点からの放出量を推定する推定手段と、
前記推定手段によって推定された各前記粒子の放出強度を前記影響係数算出手段によって算出された影響係数に応じた重み付けによって修正する放出強度修正手段と
を具備する物質の放出量推定装置。
【請求項２】
前記放出強度修正手段は、補正後の粒子の放出強度から求められる放出量と、前記推定手段によって推定された放出量とが一致するように、各前記粒子の放出強度を修正する請求項１に記載の物質の放出量推定装置。
【請求項３】
複数の観測地点において観測された濃度観測値に基づいて、特定の放出地点から放出された物質の放出量を推定する物質の放出量推定方法であって、
各前記観測地点の位置情報、該観測地点で観測された濃度観測値及び観測時刻の情報を取得するとともに、前記放出地点の位置情報および物質の放出開始時刻を取得する情報取得過程と、
拡散モデルを用い、粒子の位置と放出地点との相対位置、及び、物質放出時刻と観測地点における観測時刻との相対時刻とに応じて定まる影響係数を算出する影響係数算出過程と、
複数の前記観測地点における濃度観測値と演算により求めた各前記観測地点における濃度計算値との差を用いて表わされる残差ノルムを最小化することによって、前記放出地点から放出された粒子の放出強度を推定し、推定した前記粒子の放出強度を用いて前記放出地点からの放出量を推定する推定過程と、
前記推定過程において推定された各前記粒子の放出強度を前記影響係数算出過程において算出された影響係数に応じた重み付けによって修正する放出強度修正過程と
を有する物質の放出量推定方法。
【請求項４】
複数の観測地点において観測された濃度観測値に基づいて、特定の放出地点から放出された物質の放出量を推定するための物質の放出量推定プログラムであって、
各前記観測地点の位置情報、該観測地点で観測された濃度観測値及び観測時刻の情報を取得するとともに、前記放出地点の位置情報および物質の放出開始時刻を取得する情報取得処理と、
拡散モデルを用い、粒子の位置と放出地点との相対位置、及び、物質放出時刻と観測地点における観測時刻との相対時刻とに応じて定まる影響係数を算出する影響係数算出処理と、
複数の前記観測地点における濃度観測値と演算により求めた各前記観測地点における濃度計算値との差を用いて表わされる残差ノルムを最小化することによって、前記放出地点から放出された粒子の放出強度を推定し、推定した前記粒子の放出強度を用いて前記放出地点からの放出量を推定する推定処理と、
前記推定処理において推定された各前記粒子の放出強度を前記影響係数算出処理において算出された影響係数に応じた重み付けによって修正する放出強度修正処理と
をコンピュータに実行させるための物質の放出量推定プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−６５２０８（Ｐ２０１３−６５２０８Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０３６９９（Ｐ２０１１−２０３６９９）
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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