(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
設備に入力されるエネルギー量に基づいて前記設備から出力されるエネルギー量をネットワークで表記した設備モデルにより計算する、設備状態計算システムにおいて、
前記ネットワークは、少なくとも前記設備モデルの始点および終点に配置されたメータ手段と、前段のメータ手段の出力を取得して演算処理した結果を後段のメータ手段の入力に渡す分岐手段のみによるトポロジカル結合で構成され、
前記メータ手段は、入力されるエネルギー量の計測値をエネルギー量として出力する接続単一経路機能を備え、前記分岐手段は、入力されるエネルギー量に対して演算処理したエネルギー量を後段のメータ手段に出力する演算機能を備え、
前記設備に受け入れられるエネルギー量を、前記設備モデルの始点に配置されたメータ手段に入力すると共に、前記設備モデルの終点に配置されたメータ手段の出力を、前記設備から出力されるエネルギー量として取得することを特徴とする設備状態計算システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設備に入力される状態量に基づいて設備から出力される状態量を計算する、設備状態計算システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、省エネルギー対策支援システムが開示されている。これによれば、入力された消費エネルギー量を製造設備の生産量で除したエネルギー原単位を算出するエネルギー原単位算出部と、生産量に対するエネルギー原単位の変化を示すエネルギー原単位特性グラフ作成部等が紹介されている。
【０００３】
図８は、入力エネルギーを処理して出力する設備のネットワーク構成図である。受け入れ電力Ｅ１は、マスターメータであるメータ手段Ｍ１で計測される。受け入れガスＧ１は、マスターメータであるメータ手段Ｍ２で計測され、発電機１、ボイラ２、ボイラ３に分配される。分配ガス量は夫々メータ手段Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５で計測される。
【０００４】
発電機１の出力電力Ｅ２はメータＭ６で計測され、加算手段４で受け入れ電力Ｅ１と加算される。発電機１の蒸気出力Ｓ１、ボイラ２の蒸気出力Ｓ２、ボイラ３の蒸気出力Ｓ３は、夫々メータ手段Ｍ７、Ｍ８、Ｍ９で計測され、加算手段５で加算される。加算手段４の出力は、メータ手段Ｍ１０で計測され供給電力Ｅ３が出力される。加算手段５の出力は、メータ手段Ｍ１１で計測され供給蒸気Ｓ４が出力される。
【０００５】
図８のようなエネルギー設備に入力される状態量（Ｅ１，Ｇ１）に基づいて設備から出力される状態量（Ｅ３，Ｓ４）を計算する。図９は、従来の設備状態計算システムの構成例を示す機能ブロック図である。
【０００６】
計測部１０では、設備中で使用されるメータ手段Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，…Ｍｎの入力値及び出力値を定周期で収集し、データベース２０に保持する。設備状態計算部３０の入力値バッファ３１及び出力値バッファ３２には、設備の上流側のメータ手段の計測値及び下流側のメータ手段の計測値がデータベース２０より呼び出されて保持される。
【０００７】
計算手段３４は、これら入出力値と設備の状態量を計算するために定義されている計算プログラム３３を取得し、入出力値を計算式に埋め込んで状態量を計算し、その結果を出力部５０に渡す。計算は、所定時間毎の計算データ単位で繰り返し時系列的に実行され、所定期間の計算結果が出力部４０に保持される。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−９９６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来手法による設備状態計算システムでは、次のような問題がある。
（１）計算データ単位の処理を時系列的に繰り返し、計算結果を総合する必要があり、計算の手順が煩雑であり、処理に時間を要する。
【００１０】
（２）設備間のデータの因果が、トポロジカル(流れ作図的)に考慮されないため、設備の組換え等が発生した場合に計算プログラムの変更に手間がかかる。
【００１１】
（３）計算の構築に計算言語等の専門知識が必要となる。
【００１２】
（４）ひとつの計算結果を、他の計算因子にする場合、処理の順番を意識しなくてはならない。
【００１３】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、設備状態計算を連鎖的に一括計算することができる設備状態計算システムの実現を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）設備に入力されるエネルギー量に基づいて前記設備から出力されるエネルギー量をネットワークで表記した設備モデルにより計算する、設備状態計算システムにおいて、
前記ネットワークは、少なくとも前記設備モデルの始点および終点に配置されたメータ手段と、前段のメータ手段の出力を取得して演算処理した結果を後段のメータ手段の入力に渡す分岐手段のみによるトポロジカル結合で構成され、
前記メータ手段は、入力されるエネルギー量の計測値をエネルギー量として出力する接続単一経路機能を備え、前記分岐手段は、入力されるエネルギー量に対して演算処理したエネルギー量を後段のメータ手段に出力する演算機能を備え、
前記設備に受け入れられるエネルギー量を、前記設備モデルの始点に配置されたメータ手段に入力すると共に、前記設備モデルの終点に配置されたメータ手段の出力を、前記設備から出力されるエネルギー量として取得することを特徴とする設備状態計算システム。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）計算対象設備の始点から終点までの遷移を、状態量を計測するメータ手段と、前段のメータの出力を取得して演算処理した結果を後段のメータ手段の入力に渡す分岐手段との連結によるネットワークで表記した設備モデルを使用することにより、分岐手段の演算処理を、メータ手段を中継して連鎖的に実行させることで、設備モデルの終点出力状態量を一括計算することが可能となる。
【００２１】
（２）分岐内の計算プログラムは、分岐を形成する設備毎に定義されている固有の計算式を予めインストールしておけばよいので、全体設備を計算するための計算言語等の専門知識が不要となる。即ち、基本計算式は分岐内で保持されているため、ユーザが計算式を意識する必要がない。
【００２２】
（３）設備の変更は、設備モデルの組合せの構築で行うことで、定義に要する時間は短くなり、エンジニアリングの短縮化に貢献することができる。
【００２３】
（４）計算ロジックを分岐の拡張として定義することで、計算ロジックが簡素化されるので、計算手法の拡張化が容易となる。
【００２４】
（５）状態量計算の処理に先立ち、メータ手段にデータを格納する際、計算したい時間範囲の変化量を格納することで、計測データの収集周期にかかわりなく計算が可能であり、バッチ処理が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用した設備状態計算システムの基本構成図である。本発明の特徴部である設備モデルファイル１００は、設備モデル生成部２００のグラフィックビルダ機能により生成される。
【００２６】
設備モデルは、計算対象設備の始点から終点までの遷移を、状態量を計測するメータ手段Ｍ１〜Ｍ５と、前段のメータの出力を取得して演算処理した結果を後段のメータ手段の入力に渡す分岐手段Ｊ１、Ｊ２との連結によるネットワークの形態で表記されている。
【００２７】
ここで言う分岐手段は、分電盤、ヘッダー、冷凍機、ボイラ、ガスタービン、スチームタービン等の設備であり、入力される状態量を加工処理した状態量を出力する機能を有する。メータ手段は、状態量の計測値を含む接続単一経路を意味する。ここで、抵抗等による損失が見込まれる場合の接続単一経路は、分岐と位置付けるものとする。
【００２８】
状態量計算部３００は、設備モデルファイル１００を参照し、メータ手段入出力バッファ３０１から設備モデルで定義されているメータ手段Ｍ１〜Ｍ５の計測値を取得し、一括計算手段３０２により、分岐手段Ｊ１及びＪ２の演算処理を、メータ手段を中継して連鎖的に実行し、設備モデルの終点出力状態量を一括計算し、計算結果を出力部４００に渡す。
【００２９】
データベース５００は、計測部６００で計測されるメータ手段Ｍ１，Ｍ２，…Ｍｎの入出力値を取得して保持し、状態量計算部３００からの呼び出しによりメータ手段入出力バッファ３０１にダウンロードする。
【００３０】
図２は、本発明を適用した設備状態計算システムの設備モデルの一実施形態を示すネットワーク図である。このネットワークでは、分岐手段Ｊ１がマスターメータを形成するメータ手段Ｍ１より状態量を入力し、処理加工した３個の状態量をメータ手段Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４に渡す基本的なネットワーク接続形態を示している。
【００３１】
本発明における分岐手段が備える機能構成を、分岐手段Ｊ１で代表して説明する。分岐手段の基本パラメータとして、次の項目をもつ。
（ａ）INメータ８０１(１個または複数個)：前段のメータ手段からの接続ポート
（ｂ）OUTメータ８０２、８０３(１個または複数個)：後段のメータ手段への接続ボート
（ｃ）ロスメータ８０４：後段のメータ手段への接続ポート
（ｄ）演算処理手段８０５：状態量の加工処理プログラム
【００３２】
本発明におけるメータ手段が備える機能構成を、メータ手段Ｍ１で代表して説明する。メータ手段の基本パラメータとして、次の項目をもつ。
（ａ）IN分岐９０１：前段の分岐手段のOUTメータからの接続ポート
（ｂ）OUT分岐９０２：後段の分岐手段のINメータへの接続ポート
（ｃ）カウント９０３：計測量を示す。
（ｄ）量９０４：料金取引に使われるマスターメータを基準とした量を示す。
（ｅ）コスト９０５：料金（単価＊量）を示す。
【００３３】
図３は、分岐手段内の演算処理手順の例を示すフローチャートである。ステップＳ０で処理が開始されると、ステップＳ１〜Ｓ６で量と料金の集計計算を実行する。まず、ステップＳ１でINメータを順次抽出し、ステップＳ２でINメータ量が計算済みか否かをチェックし、計算済みであればステップＳ３に進み、計算済みでなければステップＳ４で計算を実行してからステップＳ３に進む。
【００３４】
ステップＳ３では、前回処理周期の計算量に今回計算のINメータ量を加算し、ステップＳ５に進んで前回計算料金に今回計算料金を加算してステップＳ６に進む。ステップＳ６でINメータの量と料金計算が全て終了しているか否かがチェックされ、終了していればステップＳ７へ、終了していなければステップＳ１に戻る。
【００３５】
ステップＳ７〜Ｓ９は、OUTメータの出力カウントの集計計算ステップである。ステップＳ７でOUTメータを順次抽出し、ステップＳ８で前回処理周期までの出力カウントの合計に今回のOUTメータの出力カウントを加算する。ステップＳ９でOUTメータ全ての出力カウントの集計計算が終了したか否かがチェックされ、終了であればステップＳ１０へ、終了していなければステップＳ７に戻る。
【００３６】
ステップＳ１０〜Ｓ１４は、ロス計算ステップである。ステップＳ１０で量と出力カウントが比較され、（量＞出力カウント）であればロスがあるので、ステップＳ１１でロス量が計算され、ステップＳ１２で（出力量＝出力カウント）とされ、ステップＳ１５に進む。
【００３７】
ステップＳ１０で（量＞出力カウント）でなければステップＳ１３でロス量＝０と認定してステップＳ１４で（出力量＝量）とし、ステップＳ１５に進む。
【００３８】
ステップＳ１５〜Ｓ１７は、出力量と料金の算出計算ステップである。ステップＳ１５でOUTメータを順次抽出し、ステップＳ１６でOUTメータ量を計算し、ステップＳ１７でOUTメータ料金を計算して、ステップＳ１８に進む。
【００３９】
ステップＳ１８，Ｓ１９はOUT側の連動計算実行ステップであり、ステップＳ１８でOUTメータ量とOUT分岐の処理を実行した後、ステップＳ１９でOUTメータ全ての処理が終了したか否かがチェックされ、終了であれステップＳ２０へ進み計算処理を終了する。ステップＳ１９でOUTメータ全ての処理が終了していなければステップＳ１５に戻る。
【００４０】
計算された各メータ値の料金をカウント量にて除算し、該当メータ値の原単位を示すことができる。また、分母に量を使うことで、マスターメータに準じた原単位を使用することができる。
【００４１】
図４は、連鎖計算の流れを説明する遷移図である。状態量Ａ０及びＢ０を入力するマスターメータ手段Ｍ１及びＭ２に接続された分岐手段Ｊ１に処理要求を求める。分岐手段Ｊ１は、自己の処理を実行し処理結果Ａ１及びＢ１を、処理要求したメータ手段Ｍ１、Ｍ２以外のメータ手段Ｍ５を介してそのメータに接続される他方の分岐手段Ｊ２に渡し、同様の処理を求める。
【００４２】
その処理結果Ａ２及びＢ２がメータ手段Ｍ５を介して分岐手段Ｊ３に渡され、その処理結果Ａ３及びＢ３がメータ手段Ｍ６及びＭ７で計測される。このような処理要求の伝播によって、ネットワーク全体に連鎖反応を起こし、全体計算が一括して実行される。
【００４３】
図５は、図４の処理を入力の種別毎の連鎖計算の流れに分けて示した遷移図である。分岐手段Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３により、Ａ０は、Ａ１→Ａ２→Ａ３に遷移して一括計算される。同様に、Ｂ０は、Ｂ１→Ｂ２→Ｂ３に遷移して一括計算される。
【００４４】
図６は、エネルギー設備における設備モデルの一実施形態を示すネットワーク図である。マスターメータ手段Ｍ１で計測される受電量E001は、分電盤で形成された分岐手段Ｊ１を介して３個の電力消費を計測するメータ手段Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４に分配される。
【００４５】
マスターメータ手段Ｍ５で計測されるガス受入量G001は、ガス分岐で形成される分岐手段Ｊ２により２分岐され、夫々メータ手段Ｍ６及びＭ７で計測され、ガスタービンで形成される分岐手段Ｊ３及びボイラで形成される分岐手段Ｊ４に分配される。
【００４６】
ガスタービンによる分岐手段Ｊ３から出力される電力量はメータ手段Ｍ８で計測されて分電盤による分岐手段Ｊ１に入力されると共に、蒸気量はメータ手段Ｍ９で計測されて蒸気ヘッダーで形成される分岐手段Ｊ５に入力される。
【００４７】
ボイラによる分岐手段Ｊ４の蒸気量は、メータ手段Ｍ１０で計測されて前記分岐手段Ｊ５に入力され、蒸気ヘッダーで形成される分岐手段Ｊ５は２系統の蒸気量を２個の蒸気消費を計測するメータ手段Ｍ１１，Ｍ１２に分配する。
【００４８】
図７は、生産設備における設備モデルの一実施形態を示すネットワーク図である。マスターメータ手段Ｍ１で計測される生産量S001は、Ａ工程で形成される分岐手段Ｊ１で加工され、その生産量を計測するメータ手段Ｍ２を介してＢ工程で形成される分岐手段Ｊ２で加工され、その生産量を計測するメータ手段Ｍ３を介してＣ工程で形成される分岐手段Ｊ３で加工され、その生産量を計測するメータ手段Ｍ４に出力される。
【００４９】
マスターメータ手段Ｍ５で計測される電力供給量E001は、分電盤で形成される分岐手段Ｊ４に入力されて３分配され、夫々Ａ工程電力消費を計測するメータ手段Ｍ６で計測されて分岐手段Ｊ１に、Ｂ工程電力消費を計測するメータ手段Ｍ７で計測されて分岐手段Ｊ２に、Ｃ工程電力消費を計測するメータ手段Ｍ７で計測されて分岐手段Ｊ３に分配供給される。
【００５０】
以上説明した本発明は、実施形態に示した適用対象の他、次のような各種の分野に応用することができる。
（１）エネルギーフロー、プロセスフロー、生産設備のライン構成等、生産や作業の流れに伴って生じる、入力，出力，ロスを定量計算する系や費用計算、設備効率計算等に応用することができる。
【００５１】
（２）前項（１）を表現管理するための演算処理、帳票編集、報告書データ集計、データ解析等、トポロジカルビルダとして応用できる。
【００５２】
（３）設備の各地点のロス計算を定量計算することによって、問題箇所の重要度を明確にすることができる。
【００５３】
（３）実際にメータ手段が設置されておらず、計測が不能な場合でも、カウンタに比率設定値を予め入力しておくことで、比率按分値として計算することができる。これによって、メータの設置費用を大幅に削減できる。
【００５４】
（４）分岐手段に接続されているメータ手段のデータを計算周期によって履歴保存することで、分岐の入出力データの統計処理を行うことが可能となる。回帰計算によって導き出される相関関係を、設備の定格（カタログ値）と比較することで、設備の劣化状態を確認することができる。
【００５５】
メータ手段計測値を外部から入力するのでなく、分岐の入出力相関関係式より算出することで、設備の組合せの変更、増設を検討する際のシミュレータとしての使用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明を適用した設備状態計算システムの基本構成図である。
【図２】本発明を適用した設備状態計算システムの設備モデルの一実施形態を示すネットワーク図である。
【図３】分岐手段内の演算処理手順の例を示すフローチャートである。
【図４】連鎖計算の流れを説明する遷移図である。
【図５】図４の処理を入力の種別毎の連鎖計算の流れに分けて示した遷移図である。
【図６】エネルギー設備における設備モデルの一実施形態を示すネットワーク図である。
【図７】生産設備における設備モデルの一実施形態を示すネットワーク図である。
【図８】入力エネルギーを処理して出力する設備のネットワーク構成図である。
【図９】従来の設備状態計算システムの構成例を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００５７】
１００  設備モデルファイル
２００  設備モデル生成部
３００  データベース
４００  状態量計算部
４０１  メータ手段入出力バッファ
４０２  一括計算手段
５００  出力部
６００  計測部
Ｍ１〜Ｍ５  メータ手段
Ｊ１，Ｊ２  分岐手段
【図１】
0005386809.tif 000002
【図２】
0005386809.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005386809.tif 000008
【図８】
0005386809.tif 000009
【図９】
0005386809.tif 000010