(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水源から取水した水を浄化して配水池に送水し需要家群へ供給する上水道配水系統の管理システムであって、
前記上水道配水系統に配備された水処理施設及び配水管路網の監視制御データを格納する監視制御システムデータベースと、
前記水処理施設及び配水管路の施設条件を格納する施設データベースと、
前記水処理施設及び配水管路網の設備変更作業に要する時間と作業員配備時間を格納する人員データベースと、
前記監視制御システムデータベース及び施設データベースからデータを取り込む現況取込部、前記上水道配水系統に故障が生じた時或いは故障が予想されたときに、前記現況取込部で取り込まれたデータにより予め作成された前記上水道配水系統の運用案を変更する為の改良用プログラム、並びに、前記人員データベースの両方の前記時間の和である遅れ時間を作業員配備開始時間に加算して算出された施設状態の実変更時刻及び前記改良用プログラムにより変更された内容を前記上水道配水系統の管路流量推移移動計算に反映するモデル実行部、を有する運用案生成部を有する計算装置と
を備えたことを特徴とする上水道配水系統の管理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水源から取水した水を浄化して配水池に送水し需要家群へ供給する上水道配水系統の管理システムに係り、特に水処理施設或いは配水管路網に故障が生じたり或いは異常が検知されたときに、水の流れを変更して断水地域を少なくし、また断水が予想される地域へ給水車を配備する緊急時の運用案立案システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、特開昭63−101905号公報には、水システムの運用計画を作成し、モデルプログラムによる配水池貯水量と管路流量の推移計算を行う装置が提案されている。また、特開平7−64609号公報には、地図情報データベースと需要家データベースを利用して、特定エリア内の需要量を算出する装置が提案されている。
【０００３】
しかし、これらの従来技術は、水処理設備或いは配水管網の故障時の対応までを考慮していない。
【０００４】
特開昭55−143614号公報には、突発的な故障や許容範囲を超えた需要量誤差に対応できるようにした上水送水系統の安全制御方式が記載されている。この制御方式は、監視者が計算機と入出力装置を介して対話しながら送水系統のシミュレーションを実行していくものである。
【０００５】
しかし、緊急時における水処理施設の状態変更及び状態変更のための人員投入等に関してまでは記載されていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような従来技術、特に、数理アルゴリズムを応用した平常時用水運用立案プログラムは、あくまでも平常時用の立案プログラムであり、例えば、緊急時の水運用では、上記の様な平常時とは異なる多数の事柄を考慮せねばならない為、これをそのまま適用することは出来ない。そのため、従来、水道局では、緊急時を想定して水運用の机上検討を行い、検討結果を緊急時用の資料集として残し、緊急時には、この資料に基づいて運用を行っていた。
【０００７】
しかしながら、緊急事態が発生した場合、過去に検討してきた上記資料集を見ながら水運用を立案するのでは時間がかかってしまっていた。
【０００８】
さらに、緊急事態において断水が発生した場合、水供給を必要とする市民にとって、どこが給水地点（広域広場，学校等）なのかは、大きな問題であり、早急に必要な情報である。給水地点が通例であるとしても、その通例となっている地点が震災等による被害があった場合は、給水地点を変更せざるを得ない。また、どの様な緊急時にも対応し、市民にとって距離的、または時間的に平等な給水車配備地点を計画することも要求される。
【０００９】
そこで、本発明は、上記の従来技術における問題点に鑑み、かかる多変数，多制約，多目的，状況依存である水システムにおける緊急時の水運用立案の作成を支援するための緊急時水運用立案支援システムを提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記の目的を達成するための手段として、水源から取水した水を浄化して配水池に送水し需要家群へ供給する上水道配水系統の管理システムであって、
前記上水道配水系統に配備された水処理施設及び配水管路網の監視制御データを格納する監視制御システムデータベースと、
前記水処理施設及び配水管路の施設条件を格納する施設データベースと、
前記水処理施設及び配水管路網の設備変更作業に要する時間と作業員配備時間を格納する人員データベースと、
前記監視制御システムデータベース及び施設データベースからデータを取り込む現況取込部、前記上水道配水系統に故障が生じた時或いは故障が予想されたときに、前記現況取込部で取り込まれたデータにより予め作成された前記上水道配水系統の運用案を変更する為の改良用プログラム、並びに、前記人員データベースの両方の前記時間の和である遅れ時間を作業員配備開始時間に加算して算出された施設状態の実変更時刻及び前記改良用プログラムにより変更された内容を前記上水道配水系統の管路流量推移移動計算に反映するモデル実行部、を有する運用案生成部を有する計算装置と
を備えたことを特徴とする上水道配水系統の管理システムを提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例の詳細について、添付の図面を参照しながら説明する。まず、本発明による緊急時水運用立案支援システムは、図２のように基本的には、表示入力装置１０１，計算装置１０２、及び外部記憶装置１０３とから構成される。表示入力装置１０１は、ＣＲＴ(Cathode Ray Tube)等のディスプレイからなる表示装置，キーボード、及びマウスなどからなる入力装置から構成される。表示装置は各部のデータの入力や出力の表示に、入力装置は上記表示装置上における各部のデータの入力等に用いる。以下の実施例の説明では、給水車配備計画の実行部までの一連の動作を一実施例として説明する。
【００１８】
図１には、計算装置１０２と外部記憶装置１０３の内部の詳細な構成が示されており、計算装置１０２上には、マンマシンインターフェース１０４，実行管理部１０５，運用案生成部１０６，給水車配備計画部１１２が搭載されている。かかる構成において、さらに、運用案生成部１０６は、現況取込部１０７と運用案改良部１０８とから構成され、運用案改良部１０８には、さらに改良用サブプログラム群１０９とモデル実行部１１０が搭載され、モデル実行部１１０には、モデルプログラム群１１１が搭載されている。
【００１９】
さらに、給水車配備計画部１１２には、地図情報取込部１１３，配備計画実行部１１４、及び給水車・配備地点管理部１１８が搭載されている。配備計画実行部１１４は、条件入力部１１５とモデル実行部１１６とから構成されており、モデル実行部１１６には、モデルプログラム群１１７が搭載されている。
【００２０】
外部記憶装置１０３には、各種のデータベース（ＤＢ）が搭載されている。具体的には、監視制御システムＤＢ１１９，施設ＤＢ１２０，人員ＤＢ１２１，地理情報ＤＢ１２２，配備地点ＤＢ１２３，検針ブロックＤＢ１２４、及び給水車ＤＢ１２５が搭載されている。
【００２１】
これらの各種データベースの内、まず、監視制御システムＤＢ１１９は、監視制御システムが活用するデータベースやデータファイルを格納するための手段である。図３に、監視制御システムＤＢの一例を示す。次に、施設ＤＢ１２０は、配水池，管路，浄水場、及び取水場の運用における容量上下限等を管理するための手段である。図４に、施設ＤＢの一例を示す。次に、給水車ＤＢ１２５は、自治体が所有する給水車のデータを格納するための手段である。図５に、給水車ＤＢの一例を示す。次に、配備地点ＤＢ１２３は、運用案生成部により出力された運用案における、断水需要点の配備地点候補を格納するための手段である。図６に配備地点候補の一例を示す。次に、地理情報ＤＢ１２２は、行政区域内における道路，河川，建造物等の地図情報を格納するための手段である。次に、検針ブロックＤＢ１２４は、検針ブロック単位の人口，世帯数，検針データ等を格納するための手段である。図７に、検針ブロックＤＢの一例を示す。次に、人員ＤＢ１２１は、施設の状態変更を行う際の、作業員配備時間（施設までの到達時間）と作業時間等を格納するための手段である。図８に、人員ＤＢの一例を示す。以上が各種データベースの説明である。
【００２２】
かかる構成の緊急時水運用立案支援システムにおいて、計算装置１０２上のマンマシンインターフェース１０４は、上記表示入力装置１０１により表示や入出力を実行するプログラムを搭載する。また、水運用立案過程においては、利用者によって改良が施されるため、様々な場面で戻りが発生する。こうしたシステム上の動作を監視し、各部の遷移と起動を管理するのが実行管理部１０５である。
次に、運用案生成部１０６における現況取込部１０７は、監視制御システムＤＢ１１９より現況のプラントデータ，設備データを取り込み、改良前の初期値となる運用案を生成するための手段である。運用案改良部１０８は、改良用サブプログラム１０９とモデル実行部１１０から構成され、改良用サブプログラム１０９は、例えば、管路の水量変更（管路の水量を任意に変える）や系統変更（管路の向きを逆転させる等）のためのプログラムである。一方、モデル実行部１１０は、モデルプログラム群１１１を搭載し、然るべきモデルプログラムを起動する。これは、例えば、運用案における配水池貯水量・管路流量推移計算や配水池貯水時間均等化（閉じた水系における配水池の貯水量を互いに調整し、時間の均等化を計る）である。
【００２３】
次に、給水車配備計画部１１２における地理情報取込部１１３は、行政区域内の地理情報を地理情報ＤＢ１２２より取り込むための手段である。さらに、配備計画実行部１１４は、給水車の配備地点と配備地点への給水車の台数と容量を計画し、配備支援するための手段である。上記配備計画実行部１１４における、条件入力部１１５は、配備地点の給水量を決定するための条件を入力するための手段であり、さらに、モデル実行部１１６は、モデルプログラム群１１７を搭載し、然るべきモデルプログラムを起動する。これは、例えば、配備地点指定モデル、及び全指定モデルである。
【００２４】
配備地点指定モデルとは、配備地点を前記表示入力装置１０１の地図上で指定し、検針ブロック単位にそのブロックが最も近い配備地点をそのブロックが属する配備地点とし、その配備地点に必要な、給水車による給水量をその配備地点に属する検針ブロック内の一般需要家の飲料水と生活用水の総和によって求め、給水車の配備計画をたてる。
【００２５】
次に、全指定型モデルは、利用者による行政区域の分割境界線と給水車配備地点を上記表示入力装置１０１に直接入力し、配備計画をたてる。
【００２６】
最後に、給水車管理部１１８は、保有する給水車、その配備の可否，給水容量等を登録，変更するための手段である。
【００２７】
続いて、本発明の緊急時水運用立案支援システムを利用した手順の一実施例を示す。なお、この実施例では、図９における広域システムにおいて緊急事態が起こるものとし、具体的には、導水管Ｄ１，Ｄ２で事故が発生し、全く流れないものとする。また、事故発生時刻は同時とする。
【００２８】
上記給水車配備計画部１１２を利用して給水車の配備を計画する利用者は、運用案生成部１０６において、運用案を作成する。まず、現況取込部１０７で、現況を監視制御システムＤＢ１１９より取り込む。これがまさに図９の状態である。
【００２９】
図９では、導水管Ｄ１，Ｄ２以外は全て正常であり、送水管Ｓ２は逆流にすることを可能とする。この場合、送水管Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３、及びＳ４，Ｓ５，Ｓ６も全く流れない状態になってしまう。いずれ、需要点Ｙ１，Ｙ２は断水になるため、運用案改良部１０８でなるべく断水しない様な運用案を作成する。
【００３０】
運用案改良部１０８では、例えば、改良サブプログラム１０９の系統変更を用いて、図１０の様に送水管Ｓ２を逆方向に設定する。ここで、モデル実行部110により配水池貯水量・管路流量推移移動計算を行う。
【００３１】
配水池貯水量・管路流量推移移動計算における、施設状態の実変更時刻算出の過程を図１８に示す。入力項目として、変更施設名，変更の作業内容、及び人員配備時刻がある。変更施設名と変更の作業内容を入力することで、人員ＤＢ１２１の作業時間と作業員配備時間の和より施設変更の遅れ時間が求まる。これにより、施設状態の実時刻が算出される。
【００３２】
具体的には、ある施設の状態を変更した場合は、人員ＤＢ１２１を利用して、施設状態を変化させるための遅れ時間を考慮し、例えば、管路の流量変更で、人員配備時間と作業時間の遅れ時間が３時間の時、人員配備開始時刻を１３時に設定すれば、実際に管路の流量が変更するのは、１６時となり推移計算にこの値が反映される。
【００３３】
運用案生成部１０６において、図１０を運用案として採用すれば、断水需要点は需要点Ｙ２のみとなり、断水需要点をＹ２の１つにすることができる。次に、断水需要点への給水車配備計画を考える。
【００３４】
給水車配備計画における一実施例を図１１に示す。モデルプログラムは、配備地点指定モデルとする。
【００３５】
始めに、地理情報取込部１１３にて地理情報ＤＢ１２２より需要点Ｙ２の地図情報を取り込み、表示入力装置１０１にて表示する。またこの時、配備地点候補取込１１０１にて、配備地点候補を配備地点ＤＢ１２３に格納する。
【００３６】
取り込んだ断水需要点情報が、具体的に、図１２の様な行政区域で、この様な検針ブロックの場合、配備地点入力１１０２にて表示入力装置１０１上に直接、または間接的に配備地点を入力する。直接入力は、例えば、ディスプレイに出力される地図情報にマウス等を用いて入力する。間接入力とは、例えば、配備地点ＤＢ１２３より配備地点を任意選択し、それを入力する。図１２の様に、配備地点として３点Ａ，Ｂ，Ｃが入力されたとする。次に検針ブロック割付１１０３にて、図１３の様に各検針ブロックの中央からみて、最短距離の配備地点を検索する。その結果、図１４の様に各検針ブロックについて、配備地点が割り付けられる。
【００３７】
次に、配備地点Ａに必要な給水車による給水量は、配備地点給水量算出1104にて、Ａを割り付けられた全検針ブロックの一般需要家の飲料水と生活用水の総和を検針ブロックＤＢ１２４より求めればよい。配備地点Ｂ，Ｃについても同様である。
【００３８】
次に、給水車配備１１０５にて、給水車ＤＢ１２５における図５の給水車データテーブルを用いて、各配備地点の給水量を元に、配備地点の給水車を選択しそれらを配備する。
【００３９】
さらに、全指定モデルによる具体例を図１５に示す。
【００４０】
具体的には、図１２の様な行政区域の検針ブロックの時、配備地点入力1102と分割境界線入力１５０１にて、前記表示入出力装置１０１から直接図１６の様な配備地点Ａ，Ｂ，Ｃと分割境界線が入力された場合、検針ブロックは図１７の様に、配備地点Ａ，Ｂ，Ｃに割り付けられる。また、斜線部分の検針ブロックは、入力された分割境界線により二分割されるので、配備地点の割り付けは、この時、面積比により分割する。以上で割り付けは終了する。給水車の配備地点への配備計画は、上記配備地点指定モデルの場合と同様である。
【００４５】
【発明の効果】
運用案生成部１０６の管路流量推移計算において、設備変更に要する人員配備時間と作業時間を考慮しているので、従来より適切な運用が計画できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明となる緊急時水運用立案支援システムの詳細な構成を示すブロック図である。
【図２】緊急時水運用立案支援システムの概略構成を示すブロック図である。
【図３】監視制御システムＤＢ内の項目例図である。
【図４】施設ＤＢ内の項目例図である。
【図５】給水車ＤＢ内の項目例図である
【図６】配備地点ＤＢの項目例図である。
【図７】検針ブロックＤＢの項目例図である。
【図８】人員ＤＢ内の項目例図である。
【図９】水運用の例図である。
【図１０】水運用の例図である。
【図１１】配備地点指定モデルフロー例図である。
【図１２】行政区域の検針ブロック例図である。
【図１３】検針ブロックの配備地点への割り付けの例図である。
【図１４】検針ブロックによる行政区域分割の例図である。
【図１５】全指定モデルフロー例図である。
【図１６】行政区域分割と配備地点入力の例図である。
【図１７】検針ブロックによる行政区域の分割例図である。
【図１８】施設状態の実変更時刻算出の過程の例図である。
【符号の説明】
１０１…表示入力装置、１０２…計算装置、１０３…外部記憶装置、１０４…マンマシンインターフェース、１０５…実行管理部、１０６…運用案生成部、
１０７…現況取込部、１０８…運用案改良部、１０９…改良用サブプログラム、１１０…モデル実行部、１１１…モデルプログラム、１１２…給水車配備計画実行部、１１３…地理情報取込部、１１４…配備計画実行部、１１５…条件入力部、１１６…モデル実行部、１１７…モデルプログラム、１１８…給水車・配備地点管理部、１１９…監視制御システムＤＢ、１２０…施設ＤＢ、１２１…人員
ＤＢ、１２２…地理情報ＤＢ、１２３…配備地点ＤＢ、１２４…検針ブロック
ＤＢ、１２５…給水車ＤＢ、１１０１…配備地点候補取込、１１０２…配備地点入力、１１０３…検針ブロック割付、１１０４…配備地点給水量算出、１１０５…給水車配備、１５０１…分割境界線入力。
【図１】
0003709856.tif 000002
【図２】
0003709856.tif 000003
【図３】
0003709856.tif 000004
【図４】
0003709856.tif 000005
【図５】
0003709856.tif 000006
【図６】
0003709856.tif 000007
【図７】
0003709856.tif 000008
【図８】
0003709856.tif 000009
【図９】
0003709856.tif 000010
【図１０】
0003709856.tif 000011
【図１１】
0003709856.tif 000012
【図１２】
0003709856.tif 000013
【図１３】
0003709856.tif 000014
【図１４】
0003709856.tif 000015
【図１５】
0003709856.tif 000016
【図１６】
0003709856.tif 000017
【図１７】
0003709856.tif 000018
【図１８】
0003709856.tif 000019