農研機構、排水路等の水位予測技術を開発 洪水被害や管理労力を軽減

農研機構は、農業用水が流れる排水路の水位や河川の堤防内に流れ込んだ雨水を排出する排水機場の水位をリアルタイムに可視化する予測モデルを開発した。

2つの予測モデルを開発


農研機構が開発した予測モデルは、時系列データの学習に最適なLSTM(Long ShortーTerm Memory)と呼ばれる人工知能を使用して数時間後の水位変化を予測する「AIモデル」と物理現象の基礎式に基づき排水路ネットワークの面的な水位情報を導き出す「水理モデル」の2つ。

「AIモデル」は、排水路や排水機場等の水位の時系列データを学習したAIが、直近の降雨データ・現在の水位データ・予報降雨データの3つを使用して数時間後の水位変化を予測。管理者は、管理モニターに映し出される水位予測をリアルタイムに確認しながら排水ポンプ等の操作を行うことができる。

AIモデルによる水位予測
出典:農研機構

「水理モデル」は、水の物理法則を基に排水路を流れる水位の高さを計算。管理者は、管理モニターに映し出される計算結果を確認しながら水門等の設備を適切に操作することができる。

水理モデルによる水位予測
出典:農研機構

「AIモデル」と「水理モデル」は、それぞれ単独のプログラムとして稼働できるが、使用には気象データの入力機能、モデルの計算、水位予測の出力機能等を自動化するシステムが必要とのこと。

低平農地での実証実験を開始


熟練管理者の減少が課題になっている日本の水利施設では、増加する豪雨災害による河川の氾濫や農林水産物の被害を最小限に抑えるため、管理区域内に流れ込む河川の水や雨水の水位を正確に予測する高精度なシステムの開発を求めてきた。

過去の自然災害(震災を除く)による農林水産物の被害額(農林水産省 令和2年食料・農業・農村白書)
出典:農研機構


農研機構は、応用技術株式会社と共同開発した「地域排水管理・減災情報システム」を導入する北陸地域の低平地(約110キロ平方メートル)に今回開発した2つの予測モデルを実装。排水ポンプ等の効率的な運転や水利施設の管理支援に向けた実証を進めながら、排水路や排水機場の水位情報を提供している。

地域排水管理・減災情報システムへの実装を表した概要図
出典:農研機構

農研機構は、今回開発した2つの予測モデルを用いて水利施設の管理を支援していくことで、豪雨災害による河川の氾濫を未然に防いでいくと同時に排水管理にかかる労力を軽減したい考えだ。


農研機構
https://www.naro.go.jp/index.html
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  1. 田牧一郎
    たまきいちろう。68歳。日本で15年間コメ作りに従事した後、アメリカに移り、精米事業、自分の名前をブランド化したコメを世界に販売。事業売却後、アメリカのコメ農家となる。同時に、種子会社・精米会社・流通業者に、生産・精米技術コンサルティングとして関わり、企業などの依頼で世界12カ国の良質米生産可能産地を訪問調査。現在は、「田牧ファームスジャパン」を設立し、直接播種やIoTを用いた稲作の実践や研究・開発を行っている。
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    たなかかつき。32年間の農業出版社勤務を経て、2020年末、故郷の八ヶ岳南麓に帰郷。仲間と共に農業・福祉系NPOを立ち上げ、遊休農地・耕作放棄地を再生し、心身の癒しや健康づくりにつながる有機無農薬の体験型農園づくりに取り組む。NPOでは田んぼ除草にホバークラフトを活用したスマート技術を開発中。農と風土(フード)を愛する人たち向けのブックカフェ・居酒屋を開くのが夢。
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    大阪工業大学大学院修了。福井県職員として、農業試験場研究員、専門技術員、農業技術経営課長、農林水産部技幹を経て退職。現在、日本生産者GAP協会常務理事、日本農業サポート研究所主席コンサルタント。
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    ふくだこういち。東京農業大学農学部卒。博士(農業経済学)。大学卒業後、全国農業改良普及支援協会に在籍し、普及情報ネットワークの設計・運営、月刊誌「技術と普及」の編集などを担当(元情報部長)。2011年に株式会社日本農業サポート研究所を創業し、海外のICT利用の実証試験や農産物輸出などに関わった。現在は主にスマート農業の実証試験やコンサルなどに携わっている。http://www.ijas.co.jp/
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