(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
常用系配管と予備系配管とに冗長化された配管系統を備える上水道プラントを監視制御するプラント監視制御システムであって、
前記予備系配管に停滞する水の残留塩素濃度を計測して計測値を得る計測部と、
前記計測値と既定の基準値とを比較し、その結果に基づいて前記停滞に対する対策の要否を判定する判定部と、
前記判定の結果を報知する報知部とを具備する、プラント監視制御システム。
【請求項２】
前記基準値は複数の段階にわたり設定され、
前記報知部は前記段階に対応するレベルの報知を行なう、請求項１に記載のプラント監視制御システム。
【請求項３】
さらに、複数の前記計測値の時系列データを既定の数式モデルにフィッティングして前記残留塩素濃度が前記基準値に達するまでに経過する時間を予測する予測部を具備し、
前記報知部は、前記予測された時間を報知する、請求項１に記載のプラント監視制御システム。
【請求項４】
さらに、オペレータにより操作される監視操作端末を具備し、
前記報知部は、前記判定の結果を前記監視操作端末を介して前記オペレータに報知する、請求項１に記載のプラント監視制御システム。
【請求項５】
さらに、前記判定の結果および前記予測された時間に基づいて、前記配管系統に設けられる設備に指令を出力して既定の停滞水対策運用を実施する、請求項３に記載のプラント監視制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、例えば上水道プラントの制御システムに用いられるプラント監視制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の上水道設備（以下、上水道プラントと称する）は、配管破損事故などに対して信頼性の高い水配系統を実現することが求められている。そこで送配水管のネットワークを構築し、水配系統の冗長化を図った上水道プラントが実施されてきている。この種のシステムでは地震などの災害や予期せぬ配管事故に対して高い信頼性を得られる半面、複数系統の同時送配水や同時受水が困難な場合も生じる。このようなケースでは、飲料水とすべく浄水処理された水が配管内に長時間停滞し、残留塩素濃度の低下を招く可能性がある。
【０００３】
このように冗長化を図ることによる信頼性向上と残留塩素濃度低下のジレンマは、機場間を連絡する送配水管に限らず、給水所・配水所内の配管（例えば、ポンプ圧送配管と直送配管など）にも発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２９９５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
浄水は長期間停滞することによりその残留塩素濃度が低下する。残留塩素濃度の低下の度合いは一定ではなく、主に温度や季節などの環境要因に依存する。このため、プラントシステムのオペレータは停滞水対策（配管内等の水の循環運用）の実施要否を、都度、判断せねばならず、負荷が大きくなってきている。  
目的は、冗長化による信頼性を損なうことなくオペレータの負荷の軽減を図ったプラント監視制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、プラント監視制御システムは、常用系配管と予備系配管とに冗長化された配管系統を備える上水道プラントを監視制御するシステムである。このプラント監視制御システムは、予備系配管に停滞する水の残留塩素濃度を計測して計測値を得る計測部と、上記計測値と既定の基準値とを比較し、その結果に基づいて上記停滞に対する対策の要否を判定する判定部と、この判定の結果を報知する報知部とを具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係わるプラント監視制御システムの一例を示す図。
【図２】図１に示されるプラント監視制御システムにおける、停滞水対策の要否判定処理の処理手順を示すフローチャートを示す図。
【図３】第２の実施形態に係わるプラント監視制御システムの一例を示す図。
【図４】第３の実施形態に係わるプラント監視制御システムの一例を示す図。
【図５】第４の実施形態に係わるプラント監視制御システムの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係わるプラント監視制御システムの一例を示す図である。図１のシステムは、常用系配管と予備系配管とに冗長化された配管系統を備える上水道プラントを監視制御する。図１において、予備系配管１０は弁Ｍにより閉じられており、停滞水が滞留しているとする。この予備系配管１０には、当該予備系配管１０内の水の残留塩素濃度を計測し、計測値を得る残留塩素濃度測定センサ２０が設けられる。残留塩素濃度計測値は、停滞水対策制御装置３０の判定部４０に、例えばＬＡＮ（Local Area Network）を介して通知される。
【０００９】
判定部４０は、残留塩素濃度計測値と予め定められた基準値（管理値）を比較し、その結果に基づいて、予備系配管内の水の停滞に対する対策の要否を判定する。この判定結果は報知部５０に送られ、図示しないオペレータにアナウンス（発報）される。
【００１０】
図２は、図１に示されるプラント監視制御システムにおける、停滞水対策の要否判定処理の処理手順を示すフローチャートを示す図である。ここで、停滞水要否判定に係わる基準値である管理値は複数の段階（Ｎ段階）にわたり設定されているとし、管理値１＞管理値２＞…＞管理値Ｎとする。
【００１１】
図２において停滞水要否判定処理が開始されると、判定部４０は、残留塩素濃度計測値と、最小の管理値（管理値１）とを比較する（ステップＳ１）。管理値１よりも残留塩素濃度計測値が大きくなれば（ステップＳ１でＹ）、レベル１の停滞水対策を要する旨が判定され（ステップＳ２）、オペレータに向け発報される。
【００１２】
次に判定部４０は、残留塩素濃度計測値と、２番目に小さい管理値（管理値２）とを比較する（ステップＳ３）。管理値２よりも残留塩素濃度計測値が大きくなれば（ステップＳ３でＹ）、レベル２の停滞水対策を要する旨が判定され（ステップＳ４）、オペレータに向け発報される。
【００１３】
以上の手順がＮ段階にわたり繰り返される。すなわち判定部４０は、ステップＳ５において、残留塩素濃度計測値と、最大の管理値（管理値Ｎ）とを比較する（ステップＳ５）。管理値Ｎよりも残留塩素濃度計測値が大きくなれば（ステップＳ５でＹ）、レベルＮの停滞水対策を要する旨が判定され（ステップＳ６）、オペレータに向け発報される。以上のように、報知部５０は複数の段階に対応するレベルの報知を行なう。
【００１４】
以上のように第１の実施形態では、予備系配管１０に停滞している水の残留塩素濃度の連続的な計測値を入力とし、予め設定された複数の管理値と比較して停滞水対策（配管内の水の循環運用など）の要否判定を行ない、複数の管理値に沿って段階的な判定結果を生成し、出力するようにしている。
【００１５】
このように停滞水対策の要否をアナウンスすることでオペレータを停滞水対策の要否判断作業から開放することができる。また、システムにより定量的かつ連続的に要否判定処理を行なうことで、オペレータの個人能力や経験に依存せず、また、季節（水温）に応じた最適な停滞水対策時期を実現することが可能になる。
【００１６】
［第２の実施形態］
図３は、第２の実施形態に係わるプラント監視制御システムの一例を示す図である。
【００１７】
図３において図１と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。図３において、残留塩素濃度測定センサ２０からの残留塩素濃度計測値は、停滞水対策制御装置３０の予測部６０に通知される。
【００１８】
予測部６０は、残留塩素濃度計測値の時系列の複数のデータを、既定の数式モデルにフィッティングし、その結果に基づいて、残留塩素濃度が管理値に達するまでに経過する時間を予測する。すなわち予測部６０は、残留塩素濃度のサンプリングデータを用いてモデルフィッティングを行ない、残留塩素濃度が現時点の計測値から管理値にまで低下するまでにかかる時間を予測する。
【００１９】
一般的に、ある時間ｔ後の残留塩素濃度Ｃ（ｔ）は次式（１）により表わされる。  
Ｃ（ｔ）＝Ｃo×ｅｘｐ（−ｋｔ）      ・・・  （１）
式（１）においてＣoを残留塩素濃度の初期値、ｋを残留塩素濃度の低下速度定数とする。式（１）に示されるように、残留塩素濃度は経過時間に応じて指数関数的に減少する。そこで第２の実施形態では、この減少傾向（濃度低下速度係数）をモデルフィッティングにより求めることで、残留塩素濃度の減少傾向をより精密に推定するようにする。
【００２０】
式（１）をｋについて解いた式に変形し、ある一定時間後の残留塩素濃度をサンプリングデータとして当てはめる（モデルフィッテングする）ことで、温度等に依存するｋの値を求めることができる。次に、式（１）をｔについて解いた式に変形し、先に求めたｋの値、現在の残留塩素濃度計測値、および、残留塩素濃度管理値を当てはめることで、残留塩素濃度管理値まで低下する経過時間を算出することができる。このようにして予測部６０は、残留塩素濃度が現時点の計測値から管理値にまで低下するまでに要する経過時間を算出する。
【００２１】
この時間算出結果は、予測部６０から報知部５０に送られ、オペレータに向けてアナウンス（発報）される。このように第２の実施形態によれば、残留塩素濃度が管理値に達するまでに要する時間を事前に知ることができる。つまりオペレータは残留塩素濃度の減少傾向や、予測結果（何時間後または何日後に管理値を下回るかを示す情報）を事前に知ることができるようになる。従ってオペレータにとっての負担をさらに軽減することができる。
【００２２】
［第３の実施形態］
図４は、第３の実施形態に係わるプラント監視制御システムの一例を示す図である。
【００２３】
図４において図３と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。  
図４において、判定部４０により判定された停滞水対策の要否判定結果と、予測部６０により算出された時間算出結果とが、監視制御システム７０に通知される。監視制御システム７０はオペレータが日常運用に使用するもので、監視操作卓（端末）８０を備える。そして、要否判定結果と時間算出結果とは、監視操作卓（端末）８０を介してオペレータ発報される。このようにしたので、オペレータは日常運用時に監視している監視操作卓（端末）８０において発報を確認することができ、容易に停滞水対策運用へ移行することできるようになる。
【００２４】
［第４の実施形態］
図５は、第４の実施形態に係わるプラント監視制御システムの一例を示す図である。
【００２５】
図５において図４と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。  
図５において、要否判定結果と時間算出結果とを受けた監視制御システム７０は、これらの結果に基づいて、弁、ポンプなどの設備に設けられる制御回路（図示せず）に指令を出力する。これを受けた制御回路は、既定の停滞水対策運用（例えば、弁を開けた後、ポンプを運転する、など）を自動的に実施する。
【００２６】
このように第４の実施形態では、要否判定結果と時間算出結果をオペレータが日常運用に使用する監視制御システム７０に入力し、監視操作卓（端末）等から発報させるとともに、予め決められた停滞水対策運用を自動的に実施するようにした。このようにしたので、オペレータは日常運用時に監視している監視操作卓（端末）８０にて発報を確認できるだけでなく、停滞水対策運用への移行も自動で実施することができるようになる。
【００２７】
以上のように、第１乃至第４の実施形態によれば、予備系配管を備える上水道システムの冗長化による信頼性を損なうことなく、オペレータの負荷の軽減を図ったプラント監視制御システムを提供することができる。  
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、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ともに、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。
【符号の説明】
【００２８】
１０…予備系配管、２０…残留塩素濃度測定センサ、３０…停滞水対策制御装置、４０…判定部、５０…報知部、６０…予測部、７０…監視制御システム、８０…監視操作卓（端末）、Ｍ…弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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