(57)【要約】【課題】水処理装置の運転管理に関するシミュレーションを行い、水処理装置の最適運転を支援する。【解決手段】管理システムは、管理コンピュータ、及び該管理コンピュータと同じローカルエリアネットワークに属する少なくとも１つの内部コンピュータとを備え、水処理装置の運転管理を行う。管理コンピュータは、前記水処理装置に設置されたセンサの計測データを受信するデータ受信部と、前記水処理装置の水処理モデルを記憶する記憶部と、前記受信データ及び前記水処理モデルに基づくシミュレーション演算の計算負荷を推定する計算負荷推定部と、前記計算負荷に基づいて、前記シミュレーション演算が所定時間内に完了するように、該シミュレーション演算のジョブを前記内部コンピュータ及び／又は前記ローカルエリアネットワーク外にある外部コンピュータへ割り当てるジョブ割当部と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管理コンピュータ、及び該管理コンピュータと同じローカルエリアネットワークに属する少なくとも１つの内部コンピュータとを備え、水処理装置の運転管理を行う管理システムであって、
前記管理コンピュータは、
前記水処理装置に設置されたセンサの計測データ又は該計測データを加工した加工データを受信するデータ受信部と、
前記水処理装置の水処理モデルを記憶する記憶部と、
前記データ受信部が受信したデータ及び前記水処理モデルに基づくシミュレーション演算の計算負荷を推定する計算負荷推定部と、
前記計算負荷に基づいて、前記シミュレーション演算が所定時間内に完了するように、該シミュレーション演算のジョブを前記内部コンピュータ及び／又は前記ローカルエリアネットワーク外にある外部コンピュータへ割り当てるジョブ割当部と、
を有することを特徴とする管理システム。
【請求項２】
前記ジョブ割当部は、前記外部コンピュータよりも前記内部コンピュータに優先的にジョブを割り当てることを特徴とする請求項１に記載の管理システム。
【請求項３】
前記ジョブ割当部は、演算能力の低い内部コンピュータよりも演算能力の高い内部コンピュータに優先的にジョブを割り当てることを特徴とする請求項１又は２に記載の管理システム。
【請求項４】
前記ジョブ割当部は、利用料金の高い外部コンピュータよりも利用料金の低い外部コンピュータに優先的にジョブを割り当てることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理装置の管理システムに係り、特に水処理装置の運転管理に関するシミュレーションを行い、水処理装置の最適運転を支援する管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水処理装置の運転管理技術として、数式モデルを用いたシミュレーション技術が知られている（例えば特許文献１参照）。また、現場装置の制御盤による運転制御と、現場データを受信した遠隔端末による遠隔監視とを併用することが知られている。
【０００３】
シミュレーションを行う数式モデルの演算には、非常に長い計算時間（数日〜数ヵ月）を要するものが多い。この場合、遠隔端末への負荷が大きいため、目的の時期までに演算を終了させることが困難であった。さらに、シミュレーション演算中の遠隔端末に対し、短時間で完了する制御演算のジョブが送られた場合に、シミュレーション演算のジョブ完了待ちが長期化することにより、後のジョブまで納期が遅れることになっていた。
【０００４】
シミュレーション演算ではない演算であっても、同じタイミングで多量の演算ジョブが同じ端末に送られた場合は処理が混雑するため、同様に目的の時期までに演算を終了させることができないケースがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４５６５３号公報
【特許文献２】特許第４１８８２００号公報
【特許文献３】特許第５２５９４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、水処理装置の運転管理に関するシミュレーションを行い、水処理装置の最適運転を支援することができる管理システ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】
本発明の管理システムは、管理コンピュータ、及び該管理コンピュータと同じローカルエリアネットワークに属する少なくとも１つの内部コンピュータとを備え、水処理装置の運転管理を行う管理システムであって、前記管理コンピュータは、前記水処理装置に設置されたセンサの計測データ又は該計測データを加工した加工データを受信するデータ受信部と、前記水処理装置の水処理モデルを記憶する記憶部と、前記データ受信部が受信したデータ、及び前記水処理モデルに基づくシミュレーション演算の計算負荷を推定する計算負荷推定部と、前記計算負荷に基づいて、前記シミュレーション演算が所定時間内に完了するように、該シミュレーション演算のジョブを前記内部コンピュータ及び／又は前記ローカルエリアネットワーク外にある外部コンピュータへ割り当てるジョブ割当部と、を有するものである。
【０００８】
本発明の一態様では、前記ジョブ割当部は、前記外部コンピュータよりも前記内部コンピュータに優先的にジョブを割り当てる。
【０００９】
本発明の一態様では、前記ジョブ割当部は、演算能力の低い内部コンピュータよりも演算能力の高い内部コンピュータに優先的にジョブを割り当てる。
【００１０】
本発明の一態様では、前記ジョブ割当部は、利用料金の高い外部コンピュータよりも利用料金の低い外部コンピュータに優先的にジョブを割り当てる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、シミュレーションによる水処理装置の遠隔監視を行うにあたり、演算ジョブ完了時間を最適化し、水処理装置の最適運転を支援することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態に係る管理システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。
【００１４】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る管理システム１は、客先工場２に設置された水処理装置２０の運転管理を行うものであり、シミュレーションを実行し、水処理装置２０の処理条件を変更した場合の水処理能力がどのように変化するかを予測したり、未来の運転状況の予測を行ったりする。
【００１５】
客先工場２に設置された水処理装置２０は、原水槽、反応槽、凝集槽、沈殿槽、濾過器などの水処理機器を有するものであり、センサ２２により水処理の処理条件に関する様々なデータ（水質項目、運転項目）が計測される。センサ２２により計測されるデータの例を以下の表１に示す。表１の〇印が付いている項目が計測されるデータである。
【００１６】
【表１】
2020163301.tif 000003
【００１７】
センサ２２による計測データのうち、水処理装置２０の運転制御に必要なデータは、ローカル制御部２０４へ送信される。ローカル制御部２０４は、センサ２２から取得した計測データと、目標値入力部２０２を介して入力された目標値に基づいて、制御機器２４へ制御信号を出力する。制御機器２４は、ローカル制御部２０４からの制御信号に基づいて、水処理装置２０の運転調整を行う。制御機器２４の例を以下の表２に示す。例えば、薬品ポンプの出力を調整して、薬注条件を変更する。
【００１８】
【表２】
2020163301.tif 000004
【００１９】
データ収集部２０６は、センサ２２から計測データを定期的に収集する。データ収集部２０６は、センサ２２による計測データを加工した加工データを収集してもよい。加工データは、例えば、計測データを経時変化率に変換した値や、膜差圧や透過水量の振動を周波数に変換した値である。加工データも水処理条件（水質項目、運転項目）に該当する。
【００２０】
データ収集部２０６が収集したデータはデータ保存部２０８に保存される。データ転送部２１０は、データ保存部２０８に保存されているデータを定期的に管理システム１へ送信する。
【００２１】
また、顧客は、客先工場２の計算条件入力部２００を介して、もし処理条件が変わると水処理能力がどのように変化するかをシミュレーションするための計算条件を入力できる。入力された計算条件データは、データ保存部２０８に保存された後、データ転送部２１０から管理システム１へ送信される。例えば、凝集沈殿で原水流量を現在の１．２倍に増加させたときの処理水ＳＳの変化を予想したい場合、原水流量を１．２倍にするという計算条件を入力する。
【００２２】
管理システム１は、客先工場２と管理契約している管理センタに設けられ、管理コンピュータＭと、管理コンピュータＭと同じローカルエリアネットワーク、すなわち管理システム１に属する少なくとも１台の内部コンピュータ（計算機）Ｃとを備える。
【００２３】
管理コンピュータＭは、演算部１０、データ受信部１２、データ保存部１４、データ転送部１８及び記憶部Ｓを有する。データ受信部１２は、客先工場２のデータ転送部２１０からデータ（センサ２２による計測データ又は加工データ、計算条件データ）を受信する。データ受信部１２が受信したデータは、データ保存部１４に保存される。
【００２４】
計算条件入力部２００は、客先工場２内ではなく、管理システム１が提供するウェブ上の入力画面とし、計算条件を入力すると、直接、管理システム１のデータ受信部１２を介してデータ保存部１４に計算条件データが保存されるようにしてもよい。
【００２５】
記憶部Ｓは、水処理装置２０の処理フローやプロセスを数式モデル化した水処理のシミュレーションモデル（水処理モデル）を格納している。記憶部Ｓとデータ保存部１４は、同一の記憶装置であってもよい。
【００２６】
演算部１０は、計算負荷推定部１０２及びジョブ割当部１０４を有する。計算負荷推定部１０２及びジョブ割当部１０４の機能は、管理コンピュータＭのＣＰＵがプログラムを実行することで実現される。計算負荷推定部１０２は、水処理装置２０の処理条件を変更した場合の水処理能力の変化の予測や、未来の運転状況の予測のための計算負荷を推定する。例えば、計算負荷推定部１０２は、計算条件入力部２００で入力された計算条件データと、データ収集部２０６で収集されたセンサ２２による計測データ又は加工データと、記憶部Ｓ内のシミュレーションモデルとを用いてシミュレーション演算のプレ計算を行い、計算負荷を見積もる。
【００２７】
水処理装置２０の処理条件を変更した場合の水処理能力の変化の予測のための計算を行う場合は、まず、現状（通常時）の処理条件での水処理能力の計算（すなわちデータ収集部２０６で収集されたセンサ２２による計測データ又は加工データによるシミュレーション演算）を行い、次いで１段階で、又は複数段階で処理条件を変更して、処理条件変更時の水処理能力の計算、すなわち計算条件入力部２００で入力された計算条件データによるシミュレーション演算を行い、比較できるようにすることが好ましい。
【００２８】
計算負荷推定部１０２による計算負荷の見積もり例を以下の表３に示す。この例では、通常時の水処理条件でのシミュレーション（Ｒｕｎ１）、原水の水温を変更した場合のシミュレーション（Ｒｕｎ２）、フロック沈降速度を変更した場合のシミュレーション（Ｒｕｎ３）についてプレ計算を行っている。
【００２９】
【表３】
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【００３０】
ジョブ割当部１０４は、シミュレーション演算のジョブ毎に、計算を担当する内部コンピュータＣを選定し、演算ジョブを割り当てる。ジョブ割当部１０４は、内部コンピュータＣの現状のリソースが不足する場合、外部コンピュータ３を活用して計算を行う。外部コンピュータ３は、ローカルエリアネットワーク外にあり、例えば、１ライセンス以上の社外のクラウド型レンタルサーバである。
【００３１】
計算を行う内部コンピュータＣが１台であり、この内部コンピュータＣに、上記表３のＲｕｎ１〜Ｒｕｎ３の演算ジョブを割り当てた場合のリソース占有率の例を以下の表４に示す。リソース占有率は、目標とする評価時間（演算終了時間）に対する計算機稼働時間の割合を示す。
【００３２】
【表４】
2020163301.tif 000006
【００３３】
表４に示す例では、Ｒｕｎ１〜Ｒｕｎ３のリソース占有率の合計が１００％を超える。これは、目標とする評価時間内に全ての計算（Ｒｕｎ１〜Ｒｕｎ３の計算）を終えることができないことを意味するため、ジョブ割当部１０４は、いずれかの演算ジョブを外部コンピュータ３に割り当てる。
【００３４】
ジョブ割当部１０４は、予め定められた優先順位に基づいて、演算ジョブを内部コンピュータＣ及び外部コンピュータ３に割り当てる。一般に、外部コンピュータ３は利用料金がかかり、使用を抑える方が好ましいため、外部コンピュータ３よりも内部コンピュータＣの優先順位が高く設定される。演算能力の異なる複数の内部コンピュータＣがある場合、現状のリソース占有状況や演算速度を踏まえて、演算能力の高いコンピュータの優先順位が高く設定される。利用料金の異なる複数の外部コンピュータ３がある場合は、利用料金の低いコンピュータの優先順位が高く設定される。
【００３５】
従って、ジョブ割当部１０４は、まず、ジョブを割り当てる内部コンピュータＣのそれぞれについて現状の演算能力を推定する。すなわち、例えば、コンピュータのスペック（初期の演算能力）に対し、コンピュータの経年的な演算速度の低下の状況や、コンピュータの現状のジョブ実行に伴うリソース占有率の増加の状況などを加味して、現状の演算能力を推定する。現状の演算能力を推定するために前述したシミュレーション演算のプレ計算を短時間だけ行ってもよい。次いで、演算能力の高い方から順に内部コンピュータＣに演算ジョブを割り当てる。内部コンピュータＣのみでは目標とする評価時間内に計算を終えることができない場合は、利用料金の低い方から順に外部コンピュータ３に演算ジョブを割り当てる。このように、シミュレーション演算の計算負荷や、各コンピュータの現状の演算能力を踏まえて、適したコンピュータを割り当てる。
【００３６】
なお、演算ジョブをすぐには実行せず、所定の時期に実行するようスケジュール設定してもよい。この場合、各コンピュータの演算実行スケジュールから演算終了時刻を計算することが好ましい。また、同じコンピュータで同時に複数の演算ジョブを実行する場合は、後から実行する演算ジョブの計算機選定判断の際に、既に実行中の他の演算ジョブの演算終了時刻を再計算して、各演算ジョブの演算終了期限を満たすか確認して、判断基準とする必要がある。
【００３７】
ジョブ割当部１０４は、演算ジョブを割り当てた内部コンピュータＣや外部コンピュータ３から計算結果を取得し、データ保存部１４に格納する。データ転送部１８は、データ保存部１４内の計算結果を客先工場２へ送信する。
【００３８】
客先工場２のデータ受信部２１２は、データ転送部１８から計算結果を受信し、データ保存部２１４に保存する。計算結果表示部２１６は、データ保存部２１４内の計算結果を表示する。顧客は、計算結果を確認して、処理条件を変更するか否か判断する。
【００３９】
管理コンピュータＭにおける計算が、水処理装置２０の未来の運転状況の予測を目的とするものである場合、予め適正運転時の処理条件に関する実測データまたは加工データを適正なデータ（比較指標）と定義しておく。そして、比較指標に対する未来のある時点での予測値の乖離度が所定値を超える場合、現状のままだと将来的に適正運転から逸脱すると判断し、現場の運転制御ロジックを直接的に書き換えるか、又は改善方針を表示して条件要否を技術者が判断できるようにすることが好ましい。
【００４０】
このように、本実施形態によれば、シミュレーションによる水処理装置の遠隔監視を行うにあたり、計算機を適切に選定して演算ジョブ完了時間を最適化し、水処理装置の最適運転を支援することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  管理システム（ローカルエリアネットワーク）
２  客先工場
３  外部コンピュータ
１０  演算部
１２  データ受信部
１４  データ保存部
１８  データ転送部
２０  水処理装置
１０２  計算負荷推定部
１０４  ジョブ割当部
【図１】
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