(57)【要約】【課題】最適水運用計画の計算頻度および修正頻度を抑制して、設備機器の保守コスト、運用事業者の管理コストを削減することが可能な水運用支援装置を提供する。【解決手段】配水流量ＷＳｏの需要予測ｑに基づいて配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅを作成し、同流入量ＷＳｉを増減調整して配水池水位ＷＬの実測値ＪＭＬがその制御上下限ＣＵ〜ＣＬ間に収束するよう制御する際、需要予測ｑには実際とのずれが生じるとの前提で前記流入量計画値ｅの通りに増減調整して都度補正するのではなく、前記流量需要予測の増加に応じた流入量計画値ｅの増加計画期間では、水位実測値ＪＭＬが増加必要条件と合致したときに、その計画値ｅを採用して配水池流入量ＷＳｉを増加制御し、また前記流量需要予測の減少に応じた流入量計画値ｅの減少計画期間では、水位実測値ＪＭＬが減少必要条件と合致したときに、その計画値ｅを採用して配水池流入量ＷＳｉを減少制御する。【選択図】図３
2014002535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配水流量の需要予測に応じて一定周期で計算される配水池流入量の計画値を取得する計画値取得手段と、
配水池水位の実測値を取得する実測値取得手段と、
この実測値取得手段により前記一定周期より短い一定時間毎に配水池水位の実測値を取得した際に、前記計画値取得手段により取得された流入量計画値が増加計画期間にあるか減少計画期間にあるかを判断する計画期間判断手段と、
この計画期間判断手段により前記流入量計画値が増加計画期間にあると判断された際に、前記実測値取得手段により取得された配水池水位の実測値が配水池流入量を増加させるための予め設定された必要条件に合致するか否かを判断する増加必要条件判断手段と、
前記計画期間判断手段により前記流入量計画値が減少計画期間にあると判断された際に、前記実測値取得手段により取得された配水池水位の実測値が配水池流入量を減少させるための予め設定された必要条件に合致するか否かを判断する減少必要条件判断手段と、
前記増加必要条件判断手段により前記配水池水位の実測値が配水池流入量を増加させるための必要条件に合致すると判断された場合に、その時点の前記流入量計画値に対応させて前記配水池流入量を増加制御する増加制御手段と、
前記減少必要条件判断手段により前記配水池水位の実測値が配水池流入量を減少させるための必要条件に合致すると判断された場合に、その時点の前記流入量計画値に対応させて前記配水池流入量を減少制御する減少制御手段と、
を備えたことを特徴とする水運用支援装置。
【請求項２】
前記増加必要条件判断手段は、
前記実測値取得手段により取得された配水池水位の実測値が予め設定された計画水位より低いか否かを判断する低水位判断手段と、
前記実測値取得手段により取得された配水池水位の実測値が予め設定された計画水位以上で且つ水位低下中か否かを判断する水位低下判断手段とを有し、
前記計画期間判断手段により前記流入量計画値が増加計画期間にあると判断された際に、前記低水位判断手段により配水池水位の実測値が前記計画水位より低いと判断された場合または前記水位低下判断手段により配水池水位の実測値が前記計画水位以上で且つ水位低下中と判断された場合に、配水池流入量を増加させるための必要条件に合致すると判断し、
前記減少必要条件判断手段は、
前記実測値取得手段により取得された配水池水位の実測値が予め設定された計画水位より高いか否かを判断する高水位判断手段と、
前記実測値取得手段により取得された配水池水位の実測値が予め設定された計画水位以下で且つ水位上昇中か否かを判断する水位上昇判断手段とを有し、
前記計画期間判断手段により前記流入量計画値が減少計画期間にあると判断された際に、前記高水位判断手段により配水池水位の実測値が前記計画水位より高いと判断された場合または前記水位上昇判断手段により配水池水位の実測値が前記計画水位以下で且つ水位上昇中と判断された場合に、配水池流入量を減少させるための必要条件に合致すると判断する、
ことを特徴とする請求項１に記載の水運用支援装置。
【請求項３】
前記実測値取得手段により取得された配水池水位の実測値が予め設定された制御下限または制御上限を逸脱したか否かを判断する限界逸脱判断手段と、
この限界逸脱判断手段により配水池水位の実測値が前記制御下限を逸脱したと判断された際に、その時点の前記流入量計画値を増量して補正し、補正後の計画値に対応させて前記配水池流入量を増加制御する計画補正増加制御手段と、
前記限界逸脱判断手段により配水池水位の実測値が前記制御上限を逸脱したと判断された際に、その時点の前記流入量計画値を減量して補正し、補正後の計画値に対応させて前記配水池流入量を減少制御する計画補正減少制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水運用支援装置。
【請求項４】
配水流量の需要予測に応じて一定周期で計算される配水池流入量の計画値を取得する計画値取得ステップ、
前記一定周期より短い一定時間毎に配水池水位の実測値を取得する実測値取得ステップ、
この実測値取得ステップにて配水池水位の実測値を取得した際に、前記計画値取得ステップにて取得された流入量計画値が増加計画期間にあるか減少計画期間にあるかを判断する計画期間判断ステップ、
この計画期間判断ステップにて前記流入量計画値が増加計画期間にあると判断された際に、前記実測値取得ステップにて取得された配水池水位の実測値が配水池流入量を増加させるための予め設定された必要条件に合致するか否かを判断する増加必要条件判断ステップ、
前記計画期間判断ステップにて前記流入量計画値が減少計画期間にあると判断された際に、前記実測値取得ステップにて取得された配水池水位の実測値が配水池流入量を減少させるための予め設定された必要条件に合致するか否かを判断する減少必要条件判断ステップ、
前記増加必要条件判断ステップにて前記配水池水位の実測値が配水池流入量を増加させるための必要条件に合致すると判断された場合に、その時点の前記流入量計画値に対応させて前記配水池流入量を増加制御する増加制御ステップ、
前記減少必要条件判断ステップにて前記配水池水位の実測値が配水池流入量を減少させるための必要条件に合致すると判断された場合に、その時点の前記流入量計画値に対応させて前記配水池流入量を減少制御する減少制御ステップ、
を備えたことを特徴とする水運用支援方法。
【請求項５】
水運用システムのコンピュータを制御するためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
配水流量の需要予測に応じて一定周期で計算される配水池流入量の計画値を取得する計画値取得手段、
配水池水位の実測値を取得する実測値取得手段、
この実測値取得手段により前記一定周期より短い一定時間毎に配水池水位の実測値を取得した際に、前記計画値取得手段により取得された流入量計画値が増加計画期間にあるか減少計画期間にあるかを判断する計画期間判断手段、
この計画期間判断手段により前記流入量計画値が増加計画期間にあると判断された際に、前記実測値取得手段により取得された配水池水位の実測値が配水池流入量を増加させるための予め設定された必要条件に合致するか否かを判断する増加必要条件判断手段、
前記計画期間判断手段により前記流入量計画値が減少計画期間にあると判断された際に、前記実測値取得手段により取得された配水池水位の実測値が配水池流入量を減少させるための予め設定された必要条件に合致するか否かを判断する減少必要条件判断手段、
前記増加必要条件判断手段により前記配水池水位の実測値が配水池流入量を増加させるための必要条件に合致すると判断された場合に、その時点の前記流入量計画値に対応させて前記配水池流入量を増加制御する増加制御手段、
前記減少必要条件判断手段により前記配水池水位の実測値が配水池流入量を減少させるための必要条件に合致すると判断された場合に、その時点の前記流入量計画値に対応させて前記配水池流入量を減少制御する減少制御手段、
として機能させるためのコンピュータ読み込み可能なプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、広域上水道における水運用支援装置、水運用支援方法、およびその制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
広域上水道における水運用装置においては、最終的な水需要予測に基づいて最適水運用計画を作成し、その計画に従って水運用を行っている。水需要予測、最適水運用計画の仕方には、さまざまな方法が提案されている。
【０００３】
しかしながら、水需要予測の結果と需要実績との間には偏差が生じるため、最適水運用計画のままでの運用では、配水池における当初計画時の水位を保持できず、当該計画された水位の許容範囲を外れることとなり、適切な水運用ができなくなる。
【０００４】
そのため、実際の水運用では、最適水運用計画に対する修正が必要となる。
【０００５】
運用計画と需要実績との差異が大きい場合にこれを修正する方法としては、例えば、貯水槽の水位が許容範囲外となった場合に、その逸脱具合に応じて複数台あるポンプの起動数や送水量を予め設定された値に増減変更して補正する送水装置の最適自動運転制御装置が考えられている。
【０００６】
また、複数の配水池を総合的に運用するものであって、その運用実績を基に最適水運用計画を再計算する配水池群の貯水量制御装置も考えられている。
【０００７】
さらに、通常は１時間程度の周期で計算を実施している最適水運用計画を、１０分等の短周期で実施することで、当該計画の修正を避ける方法も考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３２８３５６８号公報
【特許文献２】特公平３−９４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
貯水槽の水位がその許容範囲外になった場合に、複数台あるポンプの起動数や送水量を設定値に増減変更して補正する方法では、運用上の許容範囲から外れないようにするために、制御上の許容範囲をある程度狭める必要があり、計画の修正が頻繁に発生することがある。この場合、設備機器の起動／停止が頻発しその保守コストが引き上がってしまう。
【００１０】
また、最適水運用計画を再計算する方法、最適水運用計画を短周期で計算する方法では、計算資源が嵩むため、特に広域上水道において設備が複雑になる場合には、必要な計算資源が不足して適切な時間で計算が終わらないことがある。しかも、広域上水道は、用水供給事業者と各地域水道事業者により構成されており、用水供給事業者が浄水場から送水管網設備までを管理し、各地域水道事業者が該当の各地域配水池以降の水需要設備までを別途管理している場合がある。この場合、各地域水道事業者からみて、最適水運用計画の頻繁な再計画が起こると管理が煩雑となり運用上好ましくない。
【００１１】
以下に課題となる具体例を説明する。
【００１２】
図６は、配水流量ＷＳｏの需要予測値ｑとこれに応じた配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅに従い流量制御した際に、需要予測が合っている場合の配水池ＷＬの実測値ＭＬを示す図である。
【００１３】
図６（Ａ）に示すように、配水流量ＷＳｏの需要予測値ｑは、一定時間周期Ｔｎ，Ｔｎ＋１，Ｔｎ＋２，…（例えば１時間周期）で過去に実測された需要の統計から計算され、この需要予測値ｑに応じた適切な配水流量ＷＳｏが得られるように、図６（Ｂ）に示すように、同じ周期Ｔｎ，Ｔｎ＋１，Ｔｎ＋２，…で配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅが求められる。
【００１４】
そして、配水池流入量ＷＳｉを計画値ｅの通りに制御した際に、需要量の実測値ｍが先の需要予測に合っていた場合には、図６（Ｃ）に示すように、配水池の水位ＷＬは、その計画値ＰＬに沿った一定の制御上限ＣＵと制御下限ＣＬとの範囲内に収まる実測値ＭＬとして調整される。
【００１５】
図７は、配水流量ＷＳｏの需要予測値ｑとこれに応じた配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅに従い流量制御した際に需要予測に偏差Ｄが生じている場合の配水池ＷＬの実測値（補正なし）と補正計画値Ｒｅに従い流量制御した際の実測値ＲＭＬとを対比して示す図である。
【００１６】
配水の需要量ＷＳｏは、実際には予測されたものとずれるため、図７（Ａ）に示すように、需要量ＷＳｏの実測値ｍに先の需要予測との偏差Ｄが生じた状態で、図７（Ｂ）に示すように、前記需要予測に応じた配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅの通りに制御すると、図７（Ｃ）の実測値（補正なし）で示すように、配水池の水位ＷＬがその制御上限ＣＵと制御下限ＣＬとの範囲を大幅に逸脱してしまう。
【００１７】
このため、前記配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅの計算周期よりも大幅に短い周期ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３，…で当該計画値ｅを補正しながら同流入量ＷＳｉを制御している。
【００１８】
図８は、従来の配水池流入量ＷＳｉの制御処理を示すフローチャートである。
【００１９】
すなわち、配水流量ＷＳｏの需要予測値ｑに応じて求められた配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅが、制御目標値として短周期ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３，…毎に読み出され（ステップＰ１）、当該流入量ＷＳｉが調整される（ステップＰ２）。
【００２０】
すると、前記制御目標値に応じて配水池流入量ＷＳｉが調整される都度（ステップＰ２）、配水池水位ＷＬの実測値ＲＭＬが取得され（ステップＰ３）、この実測値ＲＭＬがその制御上下限ＣＵ〜ＣＬ内にあるか否か判断される（ステップＰ４）。
【００２１】
ここで、時刻ｔ０において計画値ｅを制御目標値として配水池流入量ＷＳｉを増加調整した時点では、配水池水位ＷＬの実測値ＲＭＬは制御上下限ＣＵ〜ＣＬ内にあると判断される（ステップＰ４（Ｙｅｓ））。
【００２２】
この後、時刻ｔ１において同計画値ｅを制御目標値として配水池流入量ＷＳｉが調整されると（ステップＰ１〜Ｐ３）、配水流量ＷＳｏの実測値ｍにその需要予測よりも遅く増加していく偏差Ｄが生じていることで、配水池水位ＷＬの実測値ＲＭＬは制御上限ＣＵを超えて逸脱したと判断される（ステップＰ４（Ｎｏ））。
【００２３】
すると、前記配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅが一定量ｈｓ分減量された補正計画値Ｒｅに修正され（ステップＰ５）、時刻ｔ２で当該補正計画値Ｒｅを制御目標値として流入量ＷＳｉが調整される（ステップＰ２）。
【００２４】
この後、時刻ｔ３でも配水池水位ＷＬの実測値ＲＭＬは制御上限ＣＵを依然として超えて逸脱していると判断されるので（ステップＰ４（Ｎｏ））、前記配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅがさらに一定量ｈｓ分減量された補正計画値Ｒｅに修正され（ステップＰ５）、流入量ＷＳｉが調整される（ステップＰ２）。
【００２５】
またこの後、時刻ｔ６において、配水池水位ＷＬの実測値ＲＭＬが制御下限ＣＬを下回って逸脱したと判断されると（ステップＰ４（Ｎｏ））、前記配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅが一定量ｈｓ分増量された補正計画値Ｒｅに修正され（ステップＰ５）、流入量ＷＳｉが調整される（ステップＰ２）。
【００２６】
このように、従来の最適水運用計画に対する修正の方法では、水需要予測と偏差Ｄが生じる実際の運用において、計画の補正や計画の再計算が頻繁に起こることにより、機器の保守コスト、運用事業者の管理コストが増大する問題がある。
【００２７】
本発明の実施形態は、このような課題に鑑みてなされたもので、最適水運用計画の計算頻度および修正頻度を抑制して、設備機器の保守コスト、運用事業者の管理コストを削減することが可能になる水運用支援装置、水運用支援方法、およびその制御プログラ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】
【００２８】
水運用支援装置の実施形態によれば、配水流量の需要予測に応じて一定周期で計算される配水池流入量の計画値を計画値取得手段により取得し、実測値取得手段により前記一定周期より短い一定時間毎に配水池水位の実測値を取得した際に、前記計画値取得手段により取得された流入量計画値が増加計画期間にあるか減少計画期間にあるかを計画期間判断手段により判断する。この計画期間判断手段により前記流入量計画値が増加計画期間にあると判断された際には、前記実測値取得手段により取得された配水池水位の実測値が配水池流入量を増加させるための予め設定された必要条件に合致するか否かを増加必要条件判断手段により判断し、また、前記計画期間判断手段により前記流入量計画値が減少計画期間にあると判断された際には、前記実測値取得手段により取得された配水池水位の実測値が配水池流入量を減少させるための予め設定された必要条件に合致するか否かを減少必要条件判断手段により判断する。そして、前記増加必要条件判断手段により前記配水池水位の実測値が配水池流入量を増加させるための必要条件に合致すると判断された場合には、増加制御手段によりその時点の前記流入量計画値に対応させて前記配水池流入量を増加制御し、また、前記減少必要条件判断手段により前記配水池水位の実測値が配水池流入量を減少させるための必要条件に合致すると判断された場合には、減少制御手段によりその時点の前記流入量計画値に対応させて前記配水池流入量を減少制御する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態の水運用支援装置１０を組み込んだ広域上水道における水運用システムの構成を示すブロック図。
【図２】前記水運用支援装置１０の計画実施判定部１２および計画補正部１３における最適水運用計画の実施判定処理（第１実施例）を示すフローチャート。
【図３】配水流量ＷＳｏの需要予測値ｑとこれに応じた配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅに従い流量制御した際に需要予測に偏差Ｄが生じている場合の配水池ＷＬの実測値（実施判定なし）と前記最適水運用計画の実施判定処理（第１実施例）に従い流量制御した際の実測値ＪＭＬとを対比して示す図。
【図４】前記水運用支援装置１０の計画実施判定部１２および計画補正部１３における最適水運用計画の実施判定処理（第２実施例）を示すフローチャート。
【図５】配水流量ＷＳｏの需要予測値ｑとこれに応じた配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅに従い流量制御した際に需要予測に偏差Ｄが生じている場合の配水池ＷＬの実測値（実施判定なし）と前記最適水運用計画の実施判定処理（第２実施例）に従い流量制御した際の実測値ＪＭＬとを対比して示す図。
【図６】配水流量ＷＳｏの需要予測値ｑとこれに応じた配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅに従い流量制御した際に、需要予測が合っている場合の配水池ＷＬの実測値ＭＬを示す図。
【図７】配水流量ＷＳｏの需要予測値ｑとこれに応じた配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅに従い流量制御した際に需要予測に偏差Ｄが生じている場合の配水池ＷＬの実測値（補正なし）と補正計画値Ｒｅに従い流量制御した際の実測値ＲＭＬとを対比して示す図。
【図８】従来の配水池流入量ＷＳｉの制御処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３１】
図１は、実施形態の水運用支援装置１０を組み込んだ広域上水道における水運用システムの構成を示すブロック図である。
【００３２】
水運用システムは、浄水池２１、送水ポンプ２２，…、配水池流入弁２３，…、配水池２４，…、配水区２５，…、配水監視制御装置２０からなる配水設備と、配水情報統計部２６、需要予測部２７、需要予測結果記憶部２８、最適水運用計画部２９からなる水運用計画機器群を有し、水運用支援装置１０は、前記水運用計画機器群と配水設備との間に組み込まれる。
【００３３】
水運用支援装置１０は、その制御プログラムを実行するＣＰＵ、制御プログラムや作業データを記憶するメモリ、キーボード、ディスプレイ等を有する電子計算機によって構成され、メモリに記憶された装置制御プログラムを実行することでソフトウエアとハードウエアが協働し、水運用計画スケジュール記憶部１１、計画実施判定部１２、計画補正部１３、流量同調部１４の各機能を実現する。
【００３４】
配水設備において、配水監視制御装置２０は、水運用支援装置１０からの指示に応じて、送水ポンプ２２，…の送水量、配水池流入弁２３，…の流入量を制御すると共に、浄水池２１の水位、配水池２４，…の水位を常時検出して監視する。
【００３５】
この配水監視制御装置２０により監視される浄水池２１の水位、送水ポンプ２２，…の送水量、配水池２４，…の流入量とその水位等からなる配水情報は、常時、前記水運用計画機器群の配水情報統計部２６に通知される。
【００３６】
なお、前記配水監視制御装置２０により監視される配水情報のうち、各配水池２４，…の実測水位ＪＭＬ，…は、後述する最適水運用計画部２９での各配水池２４，…毎の配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅの計算周期（例えば１時間）より短い一定時間（例えば１０分）毎に、水運用支援装置１０の計画判定部１２に取得される。
【００３７】
配水情報統計部２６は、前記配水監視制御装置２０から得られる前記配水設備の各種実測の配水情報（浄水池水位、ポンプ送水量、配水池流入量、配水池水位等）に基づき、例えば各配水池２４，…毎の配水需要量ＷＳｏの統計データを生成して蓄積する。
【００３８】
需要予測部２７は、前記配水情報統計部２６から得られる各配水池２４，…毎の配水需要量ＷＳｏの統計データに基づき、一定周期Ｔｎ（例えば１時間）毎に今後一定期間の各配水需要量ＷＳｏの予測値ｑを計算し、需要予測結果記憶部２８に記憶させる。
【００３９】
最適水運用計画部２９は、前記一定周期Ｔｎ毎に需要予測結果記憶部２８に記憶される各配水池２４，…の各配水需要量ＷＳｏの予測値ｑに応じて、当該各配水池２４，…の水位ＷＬをその計画値ＰＬに沿った制御上限ＣＵと制御下限ＣＬとの範囲内に収めるための配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅを計算し、水運用支援装置１０の水運用計画スケジュール記憶部１１に記憶させる。
【００４０】
水運用支援装置１２の計画実施判定部１２は、前記最適水運用計画部２９での配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅの計算周期Ｔｎより短い一定時間ｔｎ（例えば１０分）毎に、前記配水監視制御装置２０により監視される各配水池２４，…の実測水位ＪＭＬ，…を取得する。そして、各配水池２４，…毎にその実測水位ＪＭＬについて、前記配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅが増加計画期間にあるか減少計画期間にあるかに応じて予め設定された判定条件に合致するか否かを判断し、当該計画値ｅに対応した配水池流入量ＷＳｉの増減調整を実施するか否かを判定する。そして、配水池流入量ＷＳｉの増減調整を実施すると判定した場合は、その時点の計画値ｅに対応させて配水池流入量ＷＳｉを増加または減少させるための指示を流量同調部１４に出力する。
【００４１】
ここで、前記配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅの増加計画期間とは、当該計画値ｅが増加方向に変化していく期間であり、減少計画期間とは、当該計画値ｅが減少方向に変化していく期間である。
【００４２】
配水池流入量計画値ｅの増加計画期間において同計画値を実施するための配水池水位ＷＬの判定条件は、以下(a1)又は(a2)の何れかの条件である。
【００４３】
(a1)水位実測値ＪＭＬ＜水位計画値ＰＬ
(a2)水位実測値ＪＭＬ≧水位計画値ＰＬ  且つ  水位低下中（ＪＭＬ−ＰＬが減少）
配水池流入量計画値ｅの減少計画期間において同計画値を実施するための配水池水位ＷＬの判定条件は、以下(b1)又は(b2)の何れかの条件である。
【００４４】
(b1)水位実測値ＪＭＬ＞水位計画値ＰＬ
(b2)水位実測値ＪＭＬ≦水位計画値ＰＬ  且つ  水位上昇中（ＰＬ−ＪＭＬが減少）
計画補正部１３は、前記計画実施判定部１２が配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅに対応した同流入量ＷＳｉの増減調整を実施するか否かを判定した後に、前記配水監視制御装置２０から取得される該当配水池２４の実測水位ＪＭＬがその制御限界ＣＵ〜ＣＬを逸脱しているか否かを判断する。そして、実測水位ＪＭＬがその制御限界ＣＵ〜ＣＬを逸脱していると判断した場合は、前記配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅを実測水位ＪＭＬが制御限界ＣＵ〜ＣＬ内に収束する方向に増減補正し、補正後の計画値ｅに対応させて配水池流入量ＷＳｉを増加または減少させるための指示を流量同調部１４に出力する。
【００４５】
流量同調部１４は、前記計画実施判定部１２あるいは前記計画補正部１３からの各配水池２４，…毎の流入量ＷＳｉを増加または減少させるための指示に応じて、制御対象となる送水ポンプ２２や配水池流入弁２３とその制御量を決定し、この決定された制御対象情報とその制御量を前記配水監視制御部２０に指示する。
【００４６】
次に、前記構成の水運用システムにおける水運用支援装置１０の動作について説明する。
【００４７】
（第１実施例）
図２は、前記水運用支援装置１０の計画実施判定部１２および計画補正部１３における最適水運用計画の実施判定処理（第１実施例）を示すフローチャートである。
【００４８】
図３は、配水流量ＷＳｏの需要予測値ｑとこれに応じた配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅに従い流量制御した際に需要予測に偏差Ｄが生じている場合の配水池ＷＬの実測値（実施判定なし）と前記最適水運用計画の実施判定処理（第１実施例）に従い流量制御した際の実測値ＪＭＬとを対比して示す図である。
【００４９】
ここでは、複数の配水池２４，…のうち１つの配水池２４を対象とした配水池流入量ＷＳｉの制御処理について説明する。
【００５０】
需要予測部２７において、配水情報統計部２６から得られる配水池２４の配水流量（需要量）ＷＳｏの統計データに基づき、図３（Ａ）に示すように、一定周期Ｔｎ（例えば１時間）で、今後一定期間の配水流量ＷＳｏの需要予測値ｑが計算され、需要予測結果記憶部２８に記憶されると、最適水運用計画部２９において、図３（Ｂ）に示すように、前記需要予測結果記憶部２８に記憶された配水流量ＷＳｏの需要予測値ｑに配水池流入量ＷＳｉを追随させるための流入量計画値ｅが計算され、水運用支援装置１０の水運用計画スケジュール記憶部１１に記憶される。
【００５１】
水運用支援装置１０の計画実施判定部１２および計画補正部１３にて実行される最適水運用計画の実施判定処理（図２参照）では、前記最適水運用計画部２９における流入量計画値ｅの計算周期Ｔｎより大幅に短い一定時間ｔｎ（例えば１０分）毎に、前記配水監視制御装置２０から配水池２４の実測水位ＪＭＬが取得される（ステップＳ１）。
【００５２】
すると、前記配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅにおいて、現在の時刻ｔｎがその増加計画期間に含まれるか、または減少計画期間に含まれるかが判断される（ステップＳ２）。
【００５３】
ここで、ある時刻ｔｎおいて、配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅが増加計画期間と判断されると（ステップＳ２（増加））、前記配水池水位ＷＬの判定条件(a1)(a2)に基づき、先ず、現在の水位実測値ＪＭＬが水位計画値ＰＬよりも低いか（ＪＭＬ＜ＰＬ）否か（ＪＭＬ≧ＰＬ）が判断される（ステップＳ３ａ）。
【００５４】
そして、現在の水位実測値ＪＭＬが水位計画値ＰＬよりも低い（ＪＭＬ＜ＰＬ）と判断されると、その時点の配水池流入量ＷＳｉの増加計画値ｅが採用され（ステップＳ４ａ）、採用した計画値ｅに対応して配水池流入量ＷＳｉを増加させるための指示が流量同調部１４に出力される（ステップＳ５ａ）。
【００５５】
また、前記ステップＳ３ａにおいて、現在の水位実測値ＪＭＬが水位計画値ＰＬ以上（ＪＭＬ≧ＰＬ）と判断されると、さらに同水位実測値ＪＭＬが低下中（ＪＭＬ−ＰＬが減少）であるか否か判断される（ステップＳ６ａ）。
【００５６】
ここで、現在の水位実測値ＪＭＬが水位計画値ＰＬ以上（ＪＭＬ≧ＰＬ）であっても、その水位実測値ＪＭＬが低下中（ＪＭＬ−ＰＬが減少）であると判断されると（ステップＳ６ａ（Ｙｅｓ））、その時点の配水池流入量ＷＳｉの増加計画値ｅが採用され（ステップＳ４ａ）、採用した計画値ｅに対応して配水池流入量ＷＳｉを増加させるための指示が流量同調部１４に出力される（ステップＳ５ａ）。
【００５７】
また、現在の水位実測値ＪＭＬが水位計画値ＰＬ以上（ＪＭＬ≧ＰＬ）であって、その水位実測値ＪＭＬが低下中ではないと判断された場合は（ステップＳ６ａ（Ｎｏ））、その時点の配水池流入量ＷＳｉの増加計画値ｅは採用されず、計画実施判定部１２による配水池流入量ＷＳｉの制御状態は現状維持される。
【００５８】
すなわち、前記流入量計画値ｅの増加計画期間おいて、水位実測値ＪＭＬが、前記判定条件(a1)［水位実測値ＪＭＬ＜水位計画値ＰＬ］又は(a2)［水位実測値ＪＭＬ≧水位計画値ＰＬ  且つ  水位低下中］の何れか１つの増加必要条件に合致した場合にだけ、当該配水池流入量ＷＳｉの増加計画値ｅに対応させて流量制御されるので、前記配水流量ＷＳｏの需要予測に偏差Ｄが生じた場合に、無条件で増加計画値ｅに従った流量増加制御を実施することによる配水池水位ＷＬの制御上限ＣＵからの逸脱を防止でき、短周期で同増加計画値ｅを繰り返し減量補正しなければならない不具合（図７（Ｂ）参照）を解消できる。
【００５９】
一方、前記ステップＳ２において、ある時刻ｔｎにおいて、流入量計画値ｅが減少計画期間と判断されると（ステップＳ２（減少））、前記配水池水位ＷＬの判定条件(b1)(b2)に基づき、先ず、現在の水位実測値ＪＭＬが水位計画値ＰＬよりも高いか（ＪＭＬ＞ＰＬ）否か（ＪＭＬ≦ＰＬ）が判断される（ステップＳ３ｂ）。
【００６０】
そして、現在の水位実測値ＪＭＬが水位計画値ＰＬよりも高い（ＪＭＬ＞ＰＬ）と判断されると、その時点の配水池流入量ＷＳｉの減少計画値ｅが採用され（ステップＳ４ｂ）、採用した計画値ｅに対応して配水池流入量ＷＳｉを減少させるための指示が流量同調部１４に出力される（ステップＳ５ｂ）。
【００６１】
また、前記ステップＳ３ｂにおいて、現在の水位実測値ＪＭＬが水位計画値ＰＬ以下（ＪＭＬ≦ＰＬ）と判断されると、さらに同水位実測値ＪＭＬが上昇中（ＰＬ−ＪＭＬが減少）であるか否か判断される（ステップＳ６ｂ）。
【００６２】
ここで、現在の水位実測値ＪＭＬが水位計画値ＰＬ以下（ＪＭＬ≦ＰＬ）であっても、その水位実測値ＪＭＬが上昇中（ＰＬ−ＪＭＬが減少）であると判断されると（ステップＳ６ｂ（Ｙｅｓ））、その時点の配水池流入量ＷＳｉの減少計画値ｅが採用され（ステップＳ４ｂ）、採用した計画値ｅに対応して配水池流入量ＷＳｉを減少させるための指示が流量同調部１４に出力される（ステップＳ５ｂ）。
【００６３】
また、現在の水位実測値ＪＭＬが水位計画値ＰＬ以下（ＪＭＬ≦ＰＬ）であって、その水位実測値ＪＭＬが上昇中ではないと判断された場合は（ステップＳ６ｂ（Ｎｏ））、その時点の配水池流入量ＷＳｉの減少計画値ｅは採用されず、計画実施判定部１２による配水池流入量ＷＳｉの制御状態は現状維持される。
【００６４】
すなわち、前記流入量計画値ｅの減少計画期間おいて、水位実測値ＪＭＬが、前記判定条件(b1)［水位実測値ＪＭＬ＞水位計画値ＰＬ］又は(b2)［水位実測値ＪＭＬ≦水位計画値ＰＬ  且つ  水位上昇中］の何れか１つの減少必要条件に合致した場合にだけ、当該配水池流入量ＷＳｉの減少計画値ｅに対応させて流量制御されるので、前記配水流量ＷＳｏの需要予測に偏差Ｄが生じた場合に、無条件で減少計画値ｅに従った流量減少制御を実施することによる配水池水位ＷＬの制御下限ＣＬからの逸脱を防止でき、短周期で同減少計画値ｅを繰り返し増量補正しなければならない不具合を解消できる。
【００６５】
具体的には、例えば図３（Ａ）に示すように、前記需要予測部２７で計算された配水流量ＷＳｏの需要予測に実測値ｍとの偏差Ｄが生じている場合に、図３（Ｂ）に示すように、最適水運用計画部２９で計算された配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅの通りに、時刻ｔ０において配水池流入量ＷＳｉを増加制御してしまうと、これは前記需要予測との偏差Ｄに対し不必要な増加制御となり、図３（Ｃ）に破線で示すように、配水池２４の実測水位（実施判定なし）は制御上限ＣＵを超え、さらに運用上限Ｕをも超えて逸脱してしまう。
【００６６】
これに対し、本実施形態の水運用支援装置１０の計画実施判定部１２における最適水運用計画の実施判定処理（図２参照）を実行すると、時刻Ｔ０，ｔ１，ｔ２では、配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅが増加計画期間であっても、配水池水位ＷＬの実測値ＪＭＬはその計画値ＰＬより高く水位低下中でないため、前記判定条件(a1)(a2)の何れにも合致せず、時刻ｔ０から配水池流入量ＷＳｉを増加制御する計画値ｅは実施されない（ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３ａ→Ｓ６ａ（Ｎｏ））。
【００６７】
この後、時刻ｔ３では、配水池水位ＷＬの実測値ＪＭＬはその計画値ＰＬより高いものの水位低下中となるため、前記判定条件(a2)に合致し、その時点で、前記配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅが採用されて増加制御される（ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３ａ→Ｓ６ａ→Ｓ４ａ→Ｓ５ａ）。
【００６８】
そして、時刻ｔ６，ｔ８でも、前記時刻ｔ３と同様に、配水池水位ＷＬの実測値ＪＭＬはその計画値ＰＬより高いものの水位低下中となるため、前記判定条件(a2)に合致し、前記配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅがそのまま採用されて増加制御される（ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３ａ→Ｓ６ａ→Ｓ４ａ→Ｓ５ａ）。
【００６９】
なお、前記図３（Ｂ）で示す配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅにおいて、前記計画実施判定処理（図２参照）に応じて実施された範囲を実線の実施計画値Ｊｅとして示す。
【００７０】
これにより、前記需要予測部２７で計算された配水流量ＷＳｏの需要予測に実測値ｍとの偏差Ｄが生じている場合でも、前記図７（Ｂ）（Ｃ）で示したように、配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅを短周期で繰り返し補正しながら制御することなく、図３（Ｃ）に示すように、配水池水位ＷＬの実測値ＪＭＬをその制御限界ＣＵ〜ＣＬの範囲内に適切に収束できる。
【００７１】
そして、前記計画実施判定部１２での判定処理に従い、配水池水位ＷＬの実測値ＪＭＬとその条件(a1)(a2)(b1)(b2)に応じた配水池流入量ＷＳｉの制御処理をした場合（ステップＳ１〜Ｓ６ａまたはＳ１〜Ｓ６ｂ）でも、その直後のステップＳ７において、計画補正部１３に取得される配水池水位ＷＬの実測値ＪＭＬが制御下限ＣＬを下回り逸脱していると判断された場合には、前記配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅを一定量増量して補正し（ステップＳ８ａ）、補正した計画値ｅに対応して配水池流入量ＷＳｉを増加させるための指示が流量同調部１４に出力される（ステップＳ５ａ）。
【００７２】
また同様に、前記ステップＳ７において、計画補正部１３に取得される配水池水位ＷＬの実測値ＪＭＬが制御上限ＣＵを上回り逸脱していると判断された場合には、前記配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅを一定量減量して補正し（ステップＳ８ｂ）、補正した計画値ｅに対応して配水池流入量ＷＳｉを減少させるための指示が流量同調部１４に出力される（ステップＳ５ｂ）。
【００７３】
したがって、前記構成の水運用システムにおける水運用支援装置１０（第１実施例）によれば、需要予測部２７での一定周期Ｔｎでの配水流量ＷＳｏの需要予測に基づいて最適水運用計画部２９により配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅを作成し、制御対象配水池２４の流入量ＷＳｉを増減調整して配水池水位ＷＬの実測値ＪＭＬがその計画値ＰＬに沿った制御上限ＣＵと制御下限ＣＬとの間に収束するように制御する際に、前記需要予測には実際とのずれが生じるとの前提で前記流入量計画値ｅの通りに増減調整して都度補正するのではなく、前記一定周期Ｔｎより短い一定時間ｔｎ毎に配水池水位ＷＬの実測値ＪＭＬを取得する。そして、前記流量需要予測の増加に応じた前記流入量計画値ｅの増加計画期間では、前記配水池水位実測値ＪＭＬが前記水位計画値ＰＬより低いか（ＪＭＬ＜ＰＬ）、同水位計画値ＰＬ以上であっても（ＪＭＬ≧ＰＬ）水位低下中である増加必要条件に合致したと判断されたときに、前記流入量計画値ｅを採用して配水池流入量ＷＳｉを増加制御し、また、前記流量需要予測の減少に応じた前記流入量計画値ｅの減少計画期間では、前記配水池水位実測値ＪＭＬが前記水位計画値ＰＬより高いか（ＪＭＬ＞ＰＬ）、同水位計画値ＰＬ以下であっても（ＪＭＬ≦ＰＬ）水位上昇中である減少必要条件に合致したと判断されたときに、前記流入量計画値ｅを採用して配水池流入量ＷＳｉを減少制御する。
【００７４】
このため、流量需要予測にずれ（偏差Ｄ）が生じている場合に前記流入量計画値ｅの通りに配水池流入量ＷＳｉを増減制御すると、配水池水位実測値ＪＭＬがその制御限界ＣＵ〜ＣＬを逸脱し易く、当該制御限界逸脱の都度、前記流入量計画値ｅを短周期で繰り返し補正して配水設備を頻繁に調整制御しなければならなくなるが、この不具合を解消できる。
【００７５】
なお、前記配水池水位実測値ＪＭＬの条件を判断して前記流入量計画値ｅの実施の有無を判定し、配水池２４の流入量を増減調整した場合であっても、その水位実測値ＪＭＬが制御限界ＣＵ〜ＣＬを逸脱したと判断された場合には、前記流入量計画値ｅを補正してさらに増減制御することで、当該水位実測値ＪＭＬを制御限界ＣＵ〜ＣＬ内に収束させる。
【００７６】
よって、最適水運用計画の計算頻度および修正頻度を抑制して、設備機器の保守コスト、運用事業者の管理コストを削減することが可能になる。
【００７７】
（第２実施例）
前記最適水運用計画の実施判定処理（第１実施例）では、最適水運用計画部２９における流入量計画値ｅの計算周期（例えば１時間）Ｔｎ，Ｔｎ＋１，Ｔｎ＋２，…間では、それより大幅に短い一定時間間隔（例えば１０分間隔）ｔ０，ｔ１，ｔ２，…で常に繰り返し配水池水位ＷＬの実測値ＪＭＬを取得し、流入量計画値ｅを採用するか否かの条件判断を実行する構成とした。
【００７８】
これに対し、この最適水運用計画の実施判定処理（第２実施例）では、前記最適水運用計画部２９における流入量計画値ｅの計算時刻Ｔｎ（Ｔｎ＋１）（Ｔｎ＋２）…からその計算周期より短い予め設定された計画採用判定期間（例えば３０〜４０分）Ｔｄ内でのみ、前記一定時間間隔ｔ０，ｔ１，ｔ２，…で配水池水位ＷＬの実測値ＪＭＬを取得し、流入量計画値ｅを採用するか否かの条件判断を実行する構成とする。
【００７９】
図４は、前記水運用支援装置１０の計画実施判定部１２および計画補正部１３における最適水運用計画の実施判定処理（第２実施例）を示すフローチャートである。
【００８０】
図５は、配水流量ＷＳｏの需要予測値ｑとこれに応じた配水池流入量ＷＳｉの計画値ｅに従い流量制御した際に需要予測に偏差Ｄが生じている場合の配水池ＷＬの実測値（実施判定なし）と前記最適水運用計画の実施判定処理（第２実施例）に従い流量制御した際の実測値ＪＭＬとを対比して示す図である。
【００８１】
前記図４に示す最適水運用計画の実施判定処理（第２実施例）において、前記図２で示した実施判定処理（第１実施例）と同一の処理ステップについては同一のステップ符号を付してその説明を省略する。
【００８２】
すなわち、最適水運用計画の実施判定処理（第２実施例）が起動されると、流入量計画値ｅの計算時刻Ｔｎ（ｔ０）から予め設定された計画採用判定期間Ｔｄ内（図５（Ｂ）（Ｃ）参照）で且つ当該流入量計画値ｅの未採用状態であるか否か判断される（ステップＳ０）。
【００８３】
ここで、前記計画採用判定期間Ｔｄ内で且つ計画値未採用状態であると判断された場合は（ステップＳ０（Ｙｅｓ））、前記図２を参照して説明した第１実施例の実施判定処理と同様に、一定時間ｔｎ毎に取得される配水池水位ＷＬの実測値ＪＭＬに応じて流入量計画値ｅを採用するか否かの条件判断が実行され、当該計画値ｅを採用した流量調整の有無が決定される（ステップＳ１〜Ｓ６ｂ）。
【００８４】
例えば図５（Ｂ）（Ｃ）に示す具体例では、時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３において前記計画値ｅを採用するか否かの条件判断が繰り返し実行され、時刻ｔ３では、配水池水位実測値ＪＭＬが水位計画値ＰＬ以上であっても（ＪＭＬ≧ＰＬ）水位低下中である増加必要条件に合致したと判断され（ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３ａ，Ｓ６ａ（Ｙｅｓ））、前記流入量計画値ｅを採用した配水池流入量ＷＳｉの増加調整が実施される（ステップＳ４ａ，Ｓ５ａ）。
【００８５】
一方、前記流入量計画値ｅの計算時刻Ｔｎ（ｔ０）から予め設定された計画採用判定期間Ｔｄを経過したと判断された場合、又は同計画採用判定期間Ｔｄ内であっても流入量計画値ｅを採用した配水池流入量ＷＳｉの増減調整が実施されたと判断された場合は（ステップＳ０（Ｎｏ））、次の流入量計画値ｅの計算時刻Ｔｎ＋１になるまで、配水池水位ＷＬの実測値ＪＭＬに応じて流入量計画値ｅを採用するか否かの条件判断および同条件判断に応じた流量調整は実行されない。
【００８６】
そしてこの場合、次の流入量計画値ｅの計算時刻Ｔｎ＋１になるまでは、計画補正部１３を介した流量制御のみ実行される（ステップＳ７〜Ｓ９ｂ）。
【００８７】
すなわち、配水池２４の実測水位ＪＭＬがその制御限界ＣＵ〜ＣＬを逸脱していると判断された場合にだけ流入量計画値ｅを増減補正し（ステップＳ７→Ｓ８ａ／Ｓ８ｂ）、補正後の計画値ｅに対応させて配水池流入量ＷＳｉを増減調整する制御（ステップ９ａ／Ｓ９ｂ）のみ実行される。
【００８８】
したがって、このように構成した最適水運用計画の実施判定処理（第２実施例）によっても、前記第１実施例のそれと同等以上に、最適水運用計画の計算頻度および修正頻度を抑制して、設備機器の保守コスト、運用事業者の管理コストを削減することが可能になる。
【００８９】
なお、前記各実施形態において記載した水運用支援装置１０による各処理の手法、すなわち、図２のフローチャートに示す最適水運用計画の実施判定処理（第１実施例）、図４のフローチャートに示す最適水運用計画の実施判定処理（第２実施例）等の各手法は、何れもコンピュータに実行させることができるプログラムとして、メモリカード（ＲＯＭカード、ＲＡＭカード等）、磁気ディスク（フロッピディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の外部記録媒体に格納して配布することができる。そして、一定周期での配水需要予測に応じた配水池流入量計画値ｅおよび配水地水位実測値ＪＭＬを取得可能な種々のコンピュータは、この外部記録媒体に記憶されたプログラムを記憶装置に読み込み、この読み込んだプログラムによって動作が制御されることにより、前記各実施形態において説明した水位実測値ＪＭＬの条件判定に基づく流入量計画値ｅの採用制御機能と補正制御機能を実現し、前述した手法による同様の処理を実行することができる。
【００９０】
また、前記各手法を実現するためのプログラムのデータは、プログラムコードの形態として通信ネットワーク上を伝送させることができ、この通信ネットワークに接続されたコンピュータ装置（プログラムサーバ）から前記のプログラムデータを、一定周期での配水需要予測に応じた配水池流入量計画値ｅおよび配水地水位実測値ＪＭＬを取得可能な種々のコンピュータに取り込んで記憶装置に記憶させ、前述した水位実測値ＪＭＬの条件判定に基づく流入量計画値ｅの採用制御機能と補正制御機能を実現することもできる。
【００９１】
なお、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】
【００９２】
１０…水運用支援装置、１１…水運用計画スケジュール記憶部、
１２…計画実施判定部、１３…計画補正部、１４…流量同調部、
２０…配水監視制御装置、２１…浄水池、２２…送水ポンプ、２３…配水池流入弁、
２４…配水池、２５…配水区、２６…断水情報統計部、２７…需要予測部、
２８…需要予測結果記憶部、２９…最適水運用計画部。
【図１】
2014002535.tif 000003
【図２】
2014002535.tif 000004
【図３】
2014002535.tif 000005
【図４】
2014002535.tif 000006
【図５】
2014002535.tif 000007
【図６】
2014002535.tif 000008
【図７】
2014002535.tif 000009
【図８】
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