(57)【要約】【課題】  災害により給水設備および消火設備において漏水が発生した場合に、給水設備等に貯留された水道水の漏出を低減することができる給水ポンプ制御装置および給水ポンプ制御方法を提供すること。【解決手段】  本発明の給水ポンプ制御装置は、受水槽に貯留される水道水を高置水槽へ供給する給水ポンプを制御するものであって、高置水槽１２２内に設置されるセンサ１５４からの入力に応じて給水ポンプ１１４の運転を制御する運転制御手段１３２と、給水ポンプ１１４の稼働情報を時間情報と関連付けて稼働実績データとして記録する記録手段１３４と、稼働実績データを分析し、給水ポンプ１１４の負荷量について漏水発生を示唆する閾値を含む停止条件を演算する演算手段１３８と、停止条件に合致するかを判定し、合致した場合には、運転制御手段１３２による制御にかかわらず、給水ポンプ１１４の動作を停止させる停止判定手段１４０とを含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受水槽に貯留される水道水を高置水槽へ供給する給水ポンプを制御する給水ポンプ制御装置であって、
前記高置水槽内に設置されるセンサからの入力に応じて前記給水ポンプの運転を制御する運転制御手段と、
前記給水ポンプの稼働情報を時間情報と関連付けて稼働実績データとして記録する記録手段と、
前記稼働実績データを分析し、前記給水ポンプの負荷量について漏水発生を示唆する閾値を含む停止条件を演算する演算手段と、
前記停止条件に合致するかを判定し、合致した場合には、前記運転制御手段による制御にかかわらず、前記給水ポンプの動作を停止させる停止判定手段と
を含む、給水ポンプ制御装置。
【請求項２】
前記負荷量は、前記高置水槽の水位が前記センサによる起動レベルから停止レベルまで到達するまでにかかる前記給水ポンプの稼働時間または電力量であり、前記演算手段は、前記稼働実績データが含む分析対象中の最大の稼働時間または電力量に相関させて前記閾値を算出する、請求項１に記載の給水ポンプ制御装置。
【請求項３】
前記給水ポンプ制御装置は、複数の給水ポンプと接続し、前記記録手段は、前記給水ポンプを識別する識別値と関連付けて稼働情報を記録し、前記演算手段は、特定の給水ポンプを示す識別値が関連付けられた稼働情報を分析対象として、前記特定の給水ポンプについて前記閾値を算出する、請求項１または２に記載の給水ポンプ制御装置。
【請求項４】
前記時間情報は、曜日情報を含み、前記演算手段は、特定の曜日を示す曜日情報が関連付けられた稼働情報を分析対象として、前記閾値を算出する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の給水ポンプ制御装置。
【請求項５】
前記運転制御手段が外部のユニットとして提供される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の給水ポンプ制御装置。
【請求項６】
受水槽に貯留される水道水を高置水槽へ供給する給水ポンプを制御する給水ポンプ制御装置が実行する方法であって、前記給水ポンプ制御装置が、
前記高置水槽内に設置されるセンサからの入力に応じて運転される前記給水ポンプの稼働情報を、時間情報と関連付けて稼働実績データとして記録するステップと、
前記稼働実績データを読み出し分析して、前記給水ポンプの負荷量について漏水発生を示唆する閾値を含む停止条件を演算するステップと、
前記停止条件に合致するかを判定するステップと、
前記停止条件に合致した場合に、前記給水ポンプの動作を停止させるステップと
を実行する、給水ポンプ制御方法。
【請求項７】
前記負荷量は、前記高置水槽の水位が前記センサによる起動レベルから停止レベルまで到達するまでにかかる前記給水ポンプの稼働時間または電力量であり、前記演算するステップは、前記稼働実績データが含む分析対象中の最大の稼働時間または電力量に相関させて前記閾値を算出するステップを含む、請求項６に記載の給水ポンプ制御方法。
【請求項８】
前記給水ポンプ制御装置は、１以上の給水ポンプと接続し、前記記録するステップは、前記給水ポンプを識別する識別値と関連付けて稼働情報を記録するステップを含み、前記演算するステップは、特定の給水ポンプを示す識別値が関連付けられた稼働情報を分析対象として、前記特定の給水ポンプについて前記閾値を算出するステップを含む、請求項６または７に記載の給水ポンプ制御方法。
【請求項９】
前記時間情報は、曜日情報を含み、前記演算するステップは、特定の曜日を示す曜日情報が関連付けられた稼働情報を分析対象として、前記閾値を算出するステップを含む、請求項６〜８のいずれか１項に記載の給水ポンプ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給水ポンプの制御装置に関し、より詳細には、災害により給水設備および消火水槽設備において漏水が発生した場合に、給水設備等に貯留された水道水の漏出を低減することができる給水ポンプ制御装置および給水ポンプ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大規模地震などの災害時において一定の給水を確保することは、水道事業者の責務として求められる。特に病院では、震災時においても業務を継続できる体制が求められている。かかる要請からも、多くの大規模病院では、水道局から供給される水道水を受水槽や高置水槽を通じて給水する、いわゆる受水槽−高置（架）水槽方式の貯水槽水道を設け、これら水槽に貯留される水道水を緊急時の備えとしている。
【０００３】
受水槽−高置水槽方式の貯水槽水道によれば、上水道が断水した状態でも、受水槽や高置水槽に貯留された水を用いて一定の給水が可能となる。また高置水槽は、落差圧を利用するため、停電中でも一定水圧で給水が可能となる。震災時には、公共インフラの早期復旧に努められるが、上水道、電力の早期復旧には限界があり、ある程度の時間が必要である。したがって、震災時においては、行政による応急給水量の軽減のためにも、上述した貯水槽水道に貯留された水道水をできるだけ有効に活用して、可能な限り長時間給水を維持することが望まれる。
【０００４】
一方、近年の病院等における震災被害の事例および震災対応の現状を分析してみると、貴重な貯留水および応急給水を漏水により流失させ得る問題点が見出される。一般的に電力の方が上水道よりも早期に復旧し、また自家発電により一定の電力供給が確保されている施設も多い。電力供給の復旧に伴い、または自家発電装置の作動に伴い、受水槽から高置水槽へ給水するための給水ポンプへの電力供給が開始される。すると、給水ポンプは、高置水槽本体、配管、設備の被害にかかわらず、高置水槽の水位が所定のレベルに達したことに応答して給水を開始するため、配管等に漏水被害があった場合、この給水ポンプの作動により、受水槽の容量からは無視できない水量が短期間のうちに無駄に流失させてしまうことになる。給水ポンプの給水量や漏水箇所の被害状況にもよるが、例えば受水槽の容量１００ｍ３に対し、〜１．7ｍ３／ｍｉｎで給水されると、これらの多くが流失してしまい、数分で受水槽の貯水量の大部分に相当する量が無駄に流失させてしまう。
【０００５】
一方、震災時に受水槽や高置水槽に貯留された水道水を安全に確保するために、感震器を用いて、震災時に給水ポンプを強制停止させたり、緊急遮断弁により震災時に水道管を遮断したりする、給水システムも提供されている（例えば、特許文献１，特許文献２）。
【０００６】
所定レベルの地震発生に対応して漏水発生の有無にかかわらず給水ポンプを一旦停止し、手動で電源を投入するという対応は、停止後、管理者が漏水の有無を確認したうえで、かつ、その確認作業が迅速かつ正確に実施されるのであれば、水の漏出の防止、病院等における業務の継続の要請に応えることができる。
【０００７】
しかし、病院における水道の管理範囲は広範であり、被害も蛇口末端までの広範囲に及ぶ。したがって、管理者が、水道メータから蛇口末端までの貯水槽水道全体を把握し、緊急体制の手順を熟知し、系統を充分に把握している熟練者でなければ、早期復旧は困難である。また、震災は日中に発生するとは限らず、夜間まで熟練した担当者を配置することは現実的には難しく、土日祭日、夜間等不在の場合には緊急体制時に担当者が病院等に到着するまで所要時間が必要になる。
【０００８】
さらに、仮に熟練した担当者であっても、上述したように管理範囲が広範囲に及ぶため、漏水の確認作業にはある程度の時間を要する。また、地下埋設管で漏水が発生した場合には、その検知は一般に困難であり、時間が必要となり、また正確に漏水を検知することは難しい。したがって、漏水の有無を迅速かつ正確に確認して、給水ポンプを手動で再起動することは困難である。
【０００９】
一方、目視以外の漏水を検知する方法としては、例えば、すべての給水栓を閉じた状態で流量計により流量を検査する方法がある（例えば特許文献３）。しかしこの方法は、平時においては微量な漏水も検知が可能な手法であるが、すべての給水栓を閉止したことを確認しなければならず、病院等における震災時の対応としても、漏水検知の実時間性の観点からも充分なものではない。その他、地震発生の条件にさらに、流量に閾値を設ける緊急遮断弁もあるが、その閾値の根拠が薄弱であり、値も固定的であり、必ずしも漏水発生に対応して遮断できるものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−２５４８５４号公報
【特許文献２】特開２００８−  ５７５６１号公報
【特許文献３】特開平１０  −    １９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように、病院等は震災時における業務の継続が求められるため、自家発電を保有している。また、漏水発生の有無にかかわらず、一律に給水を停止または遮断する施設もある。このことは、必ずしも最適な施設対応とは言えない。したがって、所定レベルの地震発生に一律に給水停止または遮断するのではなく、自家発電が自動的に作動しても、貯水槽水道の設備規模、貯水槽水道が設けられる施設の特性に適合した根拠に基づいて漏水発生を検知しながら、速やかに給水ポンプを停止させることができる技術の開発が望まれていた。また、無被害であれば、業務時間外でも自家発電の作動に応答して、受水槽の保有水を高置水槽経由で応急給水対応を可能する技術の開発が望まれていた。
【００１２】
本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであり、本発明は、受水槽−高置水槽方式の貯水槽水道において、震災発生時に、一律に給水を停止または遮断するのではなく、貯水槽水道の設備規模、貯水槽水道が設けられる施設の特性に適合した根拠よって漏水発生を検知して迅速に給水ポンプを停止させることができる、給水ポンプ制御装置および給水ポンプ制御方法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】
【００１３】
本発明では、上記課題を解決するために、下記特徴を有する給水ポンプ制御装置を提供する。本発明の給水ポンプ制御装置は、高置水槽内に設置されるセンサからの入力に応じて給水ポンプの運転を制御する運転制御手段と、給水ポンプの稼働情報を時間情報と関連付けて稼働実績データとして記録する記録手段とを備え、運転制御手段により制御される給水ポンプの稼働実績データを蓄積する。本発明の給水ポンプ制御装置は、さらに、稼働実績データを分析し、給水ポンプの負荷を定量する負荷量について漏水発生を示唆する閾値を含む停止条件を演算する演算手段と、停止条件に合致するかを判定し、合致した場合には、上記運転制御手段による制御にかかわらず、給水ポンプの動作を停止させる停止判定手段とを備える。
【００１４】
さらに本発明によれば、下記特徴を有する、給水ポンプ制御装置が実行する給水ポンプ制御方法が提供される。本発明の給水ポンプ制御方法は、給水ポンプ制御装置が、高置水槽内に設置されるセンサからの入力に応じて運転される給水ポンプの稼働情報を、時間情報と関連付けて稼働実績データとして記録するステップと、稼働実績データを読み出し分析して、漏水発生を示唆する給水ポンプの負荷量に対する閾値を含む停止条件を演算するステップと、停止条件に合致するかを判定するステップと、停止条件に合致した場合に、給水ポンプの動作を停止させるステップとを実行することを含む。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成によれば、震災発生時に漏水発生の有無にかかわらず一律に給水を停止または遮断するのではなく、蓄積した給水ポンプの稼働実績に基づいて異常な動作を検知することで、漏水発生の蓋然性の高い徴候を捉え、速やかに給水ポンプを停止させることが可能となる。また、上記異常な動作は、給水ポンプの稼働実績に従い求められた停止条件により検知され、給水設備の規模のみならず、当該給水ポンプが設けられる施設の使用状況、特性等が勘案された根拠ある停止条件に基づいて、給水ポンプが停止されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】貯水槽水道が設けられた施設を示す概略図。
【図２】本発明のポンプ制御盤を含んで構成される給水システムの実施形態を示す図。
【図３】本発明の実施形態によるポンプ制御盤を含んで構成される給水システムの機能ブロック図。
【図４】高置水槽に関連する水位レベルを例示する図。
【図５】上水道から受水槽への供給量（Ａ）、高置水槽の水位（Ｂ）、および高置水槽からの供給量（Ｃ）の経時変化を例示する図。
【図６】本発明のポンプ制御盤が使用するデータ構造を例示する図。
【図７】本実施形態のポンプ制御盤が実行する給水ポンプ制御方法を示すフローチャート。
【図８】特定の実施形態における停止条件判定処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を具体的な実施形態をもって説明するが、本発明は、後述する実施形態に限定されるものではない。
【００１８】
図１は、貯水槽水道が設けられた施設の概略を示す図である。図１に示す施設１００は、例えば、病院等の施設であり、受水槽１１２が設けられた第１の受水槽棟１１０と、屋上に高置水槽１２２が設けられた第２の建物１２０とを含む。
【００１９】
受水槽１１２は、配水管１０２から水道メータ１０４を経由して引き込まれる水道水を貯水する。受水槽１１２に貯留された水道水は、給水ポンプ１１４によって、建物１２０の屋上に揚水されて、屋上に設けられた高置水槽１２２に貯水される。図１の例示では、これ以降は、高置水槽１２２の高低差による水圧により、建物１２０内の給水栓１２６および消火水槽１２５に供給される。
【００２０】
図１に示す給水ポンプ１１４は、受水槽１１２に貯留される水道水を高置水槽１２２へ供給する給水ポンプであって、本発明のポンプ制御盤によって運転が制御されているものである。本発明のポンプ制御盤は、当該給水ポンプ１１４の稼働実績に応じて漏水発生を示唆する停止条件を演算し、この停止条件に合致する場合に給水ポンプの動作を停止させることで、震災時に漏水発生にかかわらず給水ポンプ１１４が継続して動作することによって、漏水被害を拡大させてしまうことを好適に防止する。
【００２１】
図１に示す施設１００では、受水槽１１２の給水ポンプ１１４から高置水槽１２２へ接続する給水配管１１６の区間と、高置水槽１２２から各給水栓１２６へ接続する給水配管１２４の区間とにおける漏水が、本発明の好適な検知対象となる。なお、図１は、本発明のポンプ制御盤を好適に適用することができる施設を例示するものであり、本発明のポンプ制御盤を適用可能な施設は、図１に示すものに限定されるものではない。
【００２２】
図２は、本発明のポンプ制御盤を含んで構成される給水システムの実施形態を示す図である。図２に示す給水システムは、受水槽１１２と、給水ポンプ１１４と、給水ポンプ１１４の運転を制御するポンプ制御盤１３０とを含む。給水ポンプ１１４の取入口は、バルブや、フレキシブル継手、給水配管１１８を介して受水槽１１２の流出口と接続され、また吐出口は、バルブ、給水配管１１６を介して図示しない高置水槽１２２と接続される。
【００２３】
給水ポンプ１１４は、いわゆる揚水ポンプであり、受水槽１１２に貯留される水道水を引き込み、ポンプ制御盤１３０の制御の下、高置水槽１２２に揚水する。なお、図２には１台の給水ポンプ１１４を示しているが、給水ポンプ１１４は、複数台設けられていてもよく、その場合には単独交互運転または並列交互運転する構成とすることができる。なお、以下の説明では、２台の給水ポンプ１１４ａ，１１４ｂを使用して単独交互運転する実施形態を一例として述べる。
【００２４】
ポンプ制御盤１３０は、商用電源または自家発電装置から電力の供給を受け、給水ポンプ１１４への電力の供給を制御する。ポンプ制御盤１３０には、受水槽１１２の内部に設けられた、空転防止水位等に関連付けられる電極群、および高置水槽１２２の内部に設けられた、ポンプ停止水位、ポンプ起動水位等に関連付けられる電極群からの信号が入力されている。ポンプ制御盤１３０は、これら電極群からの信号に応じて、給水ポンプ１１４への電力の投入および切断を制御し、給水ポンプ１１４の運転を制御する。
【００２５】
図３は、本発明の実施形態によるポンプ制御盤を含んで構成される給水システムの機能ブロック図である。図３に示す給水システムは、２つの給水ポンプ１１４ａ，１１４ｂと、ポンプ制御盤１３０と、自家発電装置１５０と、受水槽水位センサ１５２と、高置水槽水位センサ１５４とを含む。
【００２６】
ポンプ制御盤１３０は、自家発電装置１５０または商用電源から電力の供給を受けて動作する。なお、図３に示す点線の短形で示した要素は、任意の要素であることを示している。したがって、ポンプ制御盤１３０は必ずしも自家発電装置１５０に接続されている必要はない。また、図３に示すポンプ制御盤１３０には、受水槽１１２側の給水を制御する要素が示されていないが、上水道から受水槽１１２への給水配管の電磁弁の制御回路等がポンプ制御盤１３０に備えられていてもよい。
【００２７】
ポンプ制御盤１３０は、通常運転制御部１３２を含み、通常運転制御部１３２は、高置水槽１２２内に設置される高置水槽水位センサ１５４からの信号入力に応じて、単独並列方式といった運転方式に従い、各給水ポンプ１１４の運転を制御する。各給水ポンプ１１４の運転の制御は、給水ポンプ１１４ａ，１１４ｂへの電力の投入および切断により行うことができ、本実施形態の通常運転制御部１３２は、内部のリレースイッチを開閉して、給水ポンプ１１４ａ，１１４ｂへの電力の投入および切断を行う。
【００２８】
高置水槽水位センサ１５４は、上述した高置水槽１２２の内部に設置される、各種水位レベルに関連付けられる電極群である。高置水槽１２２の水位レベルとしては、ポンプ起動水位、ポンプ停止水位、減水警報水位、満水警報水位などがあるが、これらのうち給水ポンプ１１４の動作に関連するポンプ起動水位およびポンプ停止水位の電極からの信号が通常運転制御部１３２に入力される。
【００２９】
図４は、高置水槽１２２に関連する水位を例示する。通常運転制御部１３２は、高置水槽１２２の貯留水の水位がポンプ起動水位まで低下したことを水位センサ１５４からの信号により検知し、第１給水ポンプ１１４ａおよび第２給水ポンプ１１４ｂのいずれかへの電力供給を開始し、交互に起動させる。通常運転制御部１３２は、いずれかの給水ポンプ１１４の作動中、高置水槽１２２内の水位がポンプ停止水位まで上昇したことを検知すると、動作中の給水ポンプ１１４への電力供給を切断し停止させる。なお、ポンプ起動水位は、高置水槽１２２の容量の概ね３分の１に合わせられることが一般的であるが、震災時の水量の確保という観点からは、ポンプ起動水位を３割程度上げることで、稼働回数が増加するものの、高置水槽１２２の保有水量を増大させることができる。
【００３０】
通常運転制御部１３２は、また、受水槽１１２内に設置される受水槽水位センサ１５２からの信号入力に応じて、各給水ポンプ１１４の運転を制御することもできる。受水槽水位センサ１５２は、上述した受水槽１１２の内部に設置される各種水位レベルに関連付けられる電極群である。受水槽１１２の水位レベルとしては、給水開始水位、給水停止水位、減水警報水位、ポンプ空転防止水位、満水警報水位などがあるが、これらのうち給水ポンプ１１４の動作に関連するポンプ空転防止水位の電極からの信号が通常運転制御部１３２に入力される。給水開始水位や給水停止水位の電極からの信号は、受水槽１１２への給水側の電磁弁の制御に用いられる。
【００３１】
また、通常運転制御部１３２は、受水槽１１２の貯留水の水位がポンプの空転を発生し得る異常水位まで低下したことを水位センサ１５２からの信号により検知し、動作中ものがあれば給水ポンプ１１４の電力供給を切断し、停止させる。
【００３２】
このように通常運転制御部１３２は、第１給水ポンプ１１４ａおよび第２給水ポンプ１１４ｂを交互に切り替えながら運転し、高置水槽１２２内の水位を図４に示すポンプ起動水位およびポンプ停止水位の範囲に維持する。水位センサ１５２，１５４の減水警報水位、満水警報水位に関連する電極は、適宜、図示しない警報装置に入力され、警報装置は、かかる水位に到達したことを検知した場合に、異常が発生したとして警報を発する。
【００３３】
本発明のポンプ制御盤１３０は、給水ポンプ１１４の通常動作を制御する上記通常運転制御部１３２に加えて、さらに、ポンプ稼働実績記録部１３４と、実績データ記憶部１３６と、停止条件演算部１３８と、ポンプ停止判定部１４０と、リレースイッチ１４２ａ，１４２ｂとを含んで構成される。なお、他の実施形態では、上記通常運転制御部１３２を外部のユニットとして構成してもよい。
【００３４】
ポンプ稼働実績記録部１３４は、通常運転制御部１３２から第１給水ポンプ１１４ａおよび第２給水ポンプ１１４ｂそれぞれへ電力を供給する電力線と接続し、各給水ポンプ１１４の起動および停止を検知する。ポンプ稼働実績記録部１３４は、給水ポンプ１１４の起動および停止を検知して、その稼働情報を時間情報と関連付け実績データ記憶部１３６に書き込む。この書き込まれたデータを稼働実績データという。
【００３５】
実績データ記憶部１３６は、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリ（Non-volatile Memory）の記憶領域として提供され、例えば先入先出（First In First Out）形式で稼働情報を履歴情報として記憶して行く。
【００３６】
停止条件演算部１３８は、実績データ記憶部１３６に記録される稼働実績データを分析し、漏水発生を示唆する給水ポンプ１１４の負荷量に対する閾値を含む停止条件を演算する。ここで負荷量とは、通常運転制御部１３２の通常の運転制御における、高置水槽水位センサ１５４によるポンプ起動水位からポンプ停止水位まで到達するまでの給水ポンプの負荷を定量するものである。負荷量としては、例えば稼働時間を採用することができる。この場合、上記ポンプ稼働実績記録部１３４は、稼働実績データとして、ポンプ起動時刻と、ポンプ停止時刻またはポンプ稼働時間とを記録する。
【００３７】
しかしながら、負荷量は、給水ポンプ１１４が高置水槽１２２へ向けて送出した水量と概ね相関す指標である限り、如何なる指標を採用することができる。他の実施形態では、上記ポンプ稼働実績記録部１３４は、電力量センサ等により第１給水ポンプ１１４ａおよび第２給水ポンプ１１４ｂそれぞれへ供給される電力量を監視し、ポンプ起動時刻と、その起動から停止までのポンプ動作による電力量とを稼働実績データとして記録することができる。なお、以下の説明では、稼働時間を負荷量とした場合について説明する。
【００３８】
ポンプ起動水位からポンプ停止水位まで到達するまでの給水ポンプの稼働時間は、通常、施設内の給水栓１２６がすべて閉じられた状態ではれば、給水ポンプ１１４の給水性能、その他、高置水槽１２２の高さ、給水配管１１６のサイズ等に応じて、概ね一定となる。しかしながら、給水中に水の使用がある場合には、施設内の水の単位時間あたりの使用量に応じて上記１回の稼働時間が変動する。給水ポンプ１１４が停止してから再度起動するまでの間隔、つまりポンプ起動間隔もまた施設内の水の単位時間あたりの使用量の変化に応じて変動する。
【００３９】
図５は、ある病院において測定された上水道から受水槽への供給量（Ａ）、高置水槽の水位（Ｂ）、および高置水槽からの供給量（Ｃ）の経時変化を示す。なお、図５は、２日間の測定データを示している。図５（Ａ）は、各時間帯毎の受水槽の供給量を示し、上水道から受水槽への水量メータの値を時間帯毎にグラフ化したものである。
【００４０】
図５（Ｂ）は、高置水槽の水位の経時変化を示しており、高置水槽の水位は、ポンプ起動水位と、ポンプ停止水位との間を行き来するように変動する。図５（Ａ）および（Ｂ）を比較すると、高置水槽の水位の変動は、受水槽への供給量と良好に相関していることがわかる。これは、給水ポンプ１１４により揚水され高置水槽の水位の上昇に寄与した分の水量を補うように上水道から受水槽へ水道水が供給されることを示している。
【００４１】
図５（Ｃ）は、各時間帯毎の高置水槽からの供給量をグラフ化したものである。この高置水槽からの供給量は、給水栓１２６等による使用量に相当する水量である。図５（Ｂ）および（Ｃ）を比較すると、高置水槽の水位は、図５（Ｃ）に示す高置水槽からの供給量とも良好に相関していることがわかる。これは、ポンプ停止水位からポンプ作動水位に相当する水量が高置水槽から使用されると、それに対応して、高置水槽への揚水が開始され、ポンプ停止水位まで回復していることを示している。
【００４２】
また、図５には２日間分のデータが示されているが、各計測日の傾向は概ね一致していることがわかる。つまり、高置水槽の水位を追跡することにより、施設全体の水の使用量の傾向が良好に把握できることが判る。そこで、本発明では、この高置水槽の水位の変動に強く相関する給水ポンプの稼働時間を指標として、漏水発生を示唆する特徴を検出する。さらに、特定の実施形態では、給水ポンプの起動間隔を指標として漏水発生を示唆する特徴を捉えることもできる。
【００４３】
例えば震災時等に図１に示す給水配管１１６において漏水が発生した場合、給水ポンプ１１４が吐出した水の一部が漏出してしまうため、給水ポンプ１１４の１回の稼働時間は長くなる。また図１に示す高置水槽以降の給水配管１２４において漏水が発生した場合には、水の単位時間あたりの使用量が見かけ上増加するため、給水ポンプ１１４の１回の稼働時間が長くなる。さらに、給水配管１２４において漏水が発生した場合、ポンプ停止からポンプ起動までの起動間隔が短くなり、ポンプの起動頻度が高くなる。
【００４４】
そこで、かかる漏水を検知するために、本実施形態の停止条件演算部１３８は、停止条件として、この負荷量である稼働時間に対して一定の閾値を算出する。より具体的には、停止条件演算部１３８は、稼働実績データを読み出し、蓄積された稼働情報のうち分析対象のものを分析し、これらのなかで最大の稼働時間に相関させて算出する。例えば、分析対象中の最大の稼働時間を、越えてはならない閾値として求めることができ、または最大の稼働時間に所定の安全値（マージン）を加算した値を、越えてはならない閾値として求めることができる。なお、この安全値は、適宜管理者の裁量で定めればよく、予め管理者により設定された値がポンプ制御盤１３０の不揮発性メモリに保持される。
【００４５】
上記分析対象とは、予め管理者によりデータの分析対象期間が指定されている場合（例えば直近２週間など）には、その期間内のものをいう。さらに、交互運転方式では、通常同一特性の給水ポンプが設けられるが、経時変化により実際の性能が劣化したり、修理、交換などにより、給水ポンプ間で性能差が生じたりする場合がある。かかる個体差を吸収するため、判定対象の給水ポンプに対応する稼働情報のみを分析対象とすることができる。
【００４６】
その他、病院等では、平日と休祭日とでは、水の使用量の傾向が異なり、特定の曜日が入浴日とされているなど曜日毎に使用量の傾向に大きな変動がある場合がある。そのため、本発明の停止条件演算部１３８は、特定の曜日ないし曜日の範囲に対応する稼働情報のみを分析対象とすることもできる。このように、分析対象を絞り込むことにより、停止条件として算出される閾値の信頼性を高めることができる。
【００４７】
図６は、本発明のポンプ制御盤１３０が使用するデータ構造を示す。図６（Ａ）は、ポンプ稼働実績記録部１３４が実績データ記憶部１３６に書き込む稼働実績データのデータ構造を例示する。図６（Ａ）に示す稼働実績データは、ポンプを識別するポンプ番号と、起動日時と、その曜日と、イベント識別値とを記録するカラムからなる。なお、イベント識別値は、給水ポンプ１１４が起動したのか（「１（ＯＮ）」）、停止したのか（「０（ＯＦＦ）」）などを示す値をいう。
【００４８】
図６（Ｂ）は、給水ポンプ毎に演算される閾値を含む停止条件を示すデータ構造を例示する。図６（Ｂ）に示すように、各ポンプの個体差を反映させるべく、各ポンプ毎に閾値を算出することができる。この場合、停止条件演算部１３８は、各給水ポンプについて、まず図６（Ａ）に示す稼働実績データから当該給水ポンプに対応する稼働情報のみを抽出し、そのイベント識別値が「１」および「０」の値となるレコードのセットから稼働時間を算出し、その最大値を求めることにより、各ポンプの閾値を演算する。
【００４９】
図６（Ｃ）は、特定の実施形態による、給水ポンプ毎および曜日毎に演算される閾値を含む停止条件を示すデータ構造を例示する。図６（Ｃ）に示すように、各ポンプの個体差を反映させるべく、さらに施設における各曜日の水使用の特性を反映させるべく、各ポンプ毎および各曜日毎に閾値を算出することができる。この場合、停止条件演算部１３８は、各曜日の各給水ポンプについて、当該給水ポンプおよび当該曜日に対応する稼働情報のみを分析対象として抽出し、稼働時間を算出し、その最大値を求めることにより各ポンプ、各曜日の閾値を演算することができる。
【００５０】
さらに、上述したように漏水発生がポンプ停止からポンプ起動までの起動間隔にも影響を与えることから、特定の実施形態では、負荷量に対する閾値として、上記稼働時間または電力量に対する閾値の他、さらにこのポンプ起動間隔に対する一定の閾値を演算し、停止条件に含めてもよい。この場合、停止条件演算部１３８は、稼働実績データを読み出し、蓄積された稼働情報のうち分析対象のものを分析し、これらの中で最短の起動間隔に相関させて閾値を算出することができる。このような停止条件としては、例えば、起動間隔が閾値を下まわり、かつ、稼働時間が閾値を越えたことを条件することができる。
【００５１】
その他、感震器１４４と連動して行う特定の実施形態では、感震器１４４からの入力信号に対する条件を重ねることもできる。例えば、感震器１４４からの感震したことを示す信号が入力され、かつ、稼働時間が閾値を越えたことを停止の条件とすることができる。さらに、受水槽水位センサ１５２および高置水槽水位センサ１５４、またはこれらのいずれか一方の警報水位の電極からの入力信号に対する条件を重ねることもできる。
【００５２】
例えば、高置水槽水位センサ１５４の減水警報水位を示す信号が入力され、かつ稼働時間が閾値を越えたことを停止条件とすることができる。あるいは、高置水槽水位センサ１５４の減水警報水位を示す信号が入力された場合には、分析対象中の最大の稼働時間を閾値とし、高置水槽水位センサ１５４の減水警報水位を示す信号が入力されていない場合には、最大の稼働時間に安全値を加算した値を閾値とすることができる。つまり、他の条件と組み合わせて多段階の閾値設定をすることができる。
【００５３】
本実施形態の停止条件演算部１３８は、停止条件を演算して求めると、ポンプ停止判定部１４０に当該停止条件を設定する。ポンプ停止判定部１４０は、通常運転制御部１３２から第１給水ポンプ１１４ａおよび第２給水ポンプ１１４ｂそれぞれへ電力を供給する電力線と接続し、各給水ポンプ１１４の作動状態を検知する。リレースイッチ１４２ａ，１４２ｂは、それぞれ、通常運転制御部１３２から第１給水ポンプ１１４ａおよび第２給水ポンプ１１４ｂそれぞれへ電力を供給する電力線に介挿され、ポンプ停止判定部１４０と接続し、その開閉が制御されている。ポンプ停止判定部１４０は、各給水ポンプ１１４の作動状態を検知し、停止条件に合致するか否かを判定し、合致した場合にこれらのリレースイッチ１４２ａおよびリレースイッチ１４２ｂを開くことにより、給水ポンプ１１４ａ，１１４ｂの動作を強制的に停止させる。
【００５４】
以下、フローチャートを参照しながら、本発明の給水ポンプ制御方法について説明する。図７は、本実施形態のポンプ制御盤１３０が実行する給水ポンプ制御方法を示すフローチャートである。図７に示す処理は、ポンプ制御盤１３０への電力の投入に応答してステップＳ１００から開始される。停止条件演算部１３８は、ステップＳ１０１で、蓄積されている稼働実績データを読み出し、ステップＳ１０２で、上述したように停止条件を演算し、ステップＳ１０３で、演算された停止条件をポンプ停止判定部１４０に設定する。
【００５５】
ステップＳ１０１〜ステップＳ１０３で示した初期化処理が完了すると、ステップＳ１０４では、通常運転制御部１３２は、通常のポンプ運転動作を開始する。ステップＳ１０５では、通常運転制御部１３２は、高置水槽水位センサ１５４からの信号を監視し、図４に示したポンプ起動水位まで低下したか否かを判定する。ステップＳ１０５で、未だポンプ起動水位まで達していないと判定された場合（ＮＯ）には、ステップＳ１０６で、所定の時間待機し、ステップＳ１０５へループさせる。一方、ステップＳ１０５で、ポンプ起動水位まで達したと判定された場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１０７へ処理を進める。
【００５６】
ステップＳ１０７では、通常ポンプ制御部１３２は、前回起動した給水ポンプ以外の給水ポンプを起動し、ステップＳ１０８では、ポンプ稼働実績記録部１３４は、当該給水ポンプのポンプ番号、給水ポンプ１１４の起動を示すイベント識別値などを含む稼働情報を日時や時刻など時間情報と関連付けて実績データ記憶部１３６に記憶させる。ステップＳ１０９では、通常ポンプ制御部１３２は、高置水槽水位センサ１５４からの信号を監視し、図４に示すポンプ停止水位まで到達したか否かを判定する。ステップＳ１０９で、未だポンプ停止水位まで到達していないと判定された場合（ＮＯ）、ステップＳ１１０へ処理を進める。
【００５７】
ステップＳ１１０では、ポンプ停止判定部１４０は、ステップＳ１０３で設定された停止条件に合致しているか否かを判定する。例えば、稼働時間が、図６（Ｂ）に示したデータ構造における現在作動中の給水ポンプ１１４のポンプ番号に対応する閾値を超えたか否かを判定する。ステップＳ１１０で、停止条件に合致していないと判定された場合（ＮＯ）には、ステップＳ１１１で、所定の時間待機し、ステップＳ１０９へループさせる。
【００５８】
一方、ステップＳ１０９で、ポンプ停止水位まで到達したと判定された場合（ＹＥＳ）にはステップＳ１１２へ処理を進める。ステップＳ１１２では、通常ポンプ制御部１３２は、先に動作させた給水ポンプを停止し、ステップＳ１１３では、ポンプ稼働実績記録部１３４は、給水ポンプ１１４の停止を示す稼働情報を実績データ記憶部１３６に記憶させる。ステップＳ１１４では、通常ポンプ制御部１３２は、停止条件の更新が必要であるか否かを判定する。ステップＳ１１４では、例えば日ごとの更新が指定されている場合には、前回の作動から日付が変更されたことを検知した場合に、停止条件の更新が必要であると判定される。所定期間毎の更新が指定されている場合には所定期間が経過したことを検知した場合に更新が必要であると判定され、稼働毎に更新が指定される場合には毎回更新が必要であると判定されることになる。
【００５９】
ステップＳ１１４で、停止条件の更新が必要であると判定された場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１０２へループさせ、停止条件の再演算が行われる。一方、ステップＳ１１４では、停止条件の更新が不要であると判定された場合（ＮＯ）には、ステップＳ１０５へループさせ、再びポンプ起動水位まで到達するまで待ち受ける。
【００６０】
一方、ステップＳ１１０で、停止条件に合致したと判定された場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１１５へ処理が進められる。ステップＳ１１５では、ポンプ停止判定部１４０は、リレースイッチ１４２ａ，１４２ｂを開き、給水ポンプ１１４への電力供給を強制的に切断し、ステップＳ１１６で、ポンプ稼働実績記録部１３４は、給水ポンプ１１４の停止を示す稼働情報をその時間情報とともに、実績データ記憶部１３６に記憶させる。
【００６１】
ステップＳ１１７では、手動または遠隔で復帰指示を受領したか否かを判定する。ここで、遠隔での復帰指示とは、インターネットなどのネットワーク経由のリモート通信による指示をいう。ステップＳ１１７では、復帰指示を受領していない場合（ＮＯ）で、ステップＳ１１８では、所定時間を待機し、ステップＳ１１７へループさせる。ステップＳ１１７で、復帰指示を受領したと判定された場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１０５へループさせ、通常の運転動作を継続する。
【００６２】
上述した実施形態によれば、震災発生時に漏水発生の有無にかかわらず一律に給水を停止または遮断するのではなく、蓄積した給水ポンプの稼働実績に基づいて異常な動作を検知することで、漏水発生の蓋然性の高い徴候を捉え、速やかに給水ポンプを停止させることが可能となる。また、上記異常な動作は、給水ポンプの稼働実績から算出された停止条件により検知され、給水設備の規模のみならず、当該給水ポンプが設けられる施設の使用状況、特性等が勘案された根拠ある停止条件に基づいて、給水ポンプが停止されることになる。よって、病院等の震災時における業務の継続が求められる施設においても、無被害であれば業務時間外でも自家発電の作動に応答して、受水槽の保有水を高置水槽経由で応急給水対応を可能としながら、漏水発生の蓋然性が高い場合には速やかに給水ポンプを停止させ、震災時に貴重な用水の流失を未然に防止することが可能となる。
【００６３】
以下、特定の実施形態における停止条件について説明する。図８は、特定の実施形態におけるポンプ停止判定部１４０が実行する停止条件判定処理を示すフローチャートである。図８の処理は、図７に示すステップＳ１１０の処理に対応し、図７に示すステップＳ１０９から分岐されて、ステップＳ２０１へ進められる。なお、図８に示す停止条件判定処理は、停止条件として、感震器１４４が規定以上のレベルの地震に反応し、かつ、警告レベルと組み合わせて２つの閾値のいずれかを超えた場合に停止することを条件としている。
【００６４】
ステップＳ２０１では、ポンプ停止判定部１４０は、感震器１４４からの信号を監視し、感震器１４４が作動したか否かを判定する。ステップＳ２０１で、感震器が作動していないと判定された場合（ＮＯ）には、地震対応として漏水検知が不要であることから、図７に示すステップＳ１１１へ処理を分岐させる。ステップＳ２０１で、感震器が作動していると判定された場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２０２へ処理を分岐させる。
【００６５】
ステップＳ２０２では、ポンプ停止判定部１４０は、高置水槽水位センサ１５４および受水槽水位センサ１５２のいずれかが警告水位に達したか否かを判定する。ステップＳ２０２で、警告水位に達したと判定された場合（ＹＥＳ）、ステップＳ２０３へ処理を進める。ステップＳ２０３では、ポンプ停止判定部１４０は、稼働時間が第１閾値を越えたか否かを判定する。この第１閾値は、警告が発せられる場合に適用される閾値であり、厳格な値が設定されるものである。例えば、分析対象中の最大の稼働時間がそのまま設定されたものとすることができる。
【００６６】
ステップＳ２０３で、閾値を超えていないと判定された場合（ＮＯ）には、停止条件が満たされないとして、図７に示すステップＳ１１１へ処理を分岐させる。一方、ステップＳ２０３で、閾値を超えたと判定された場合（ＹＥＳ）には、停止条件が満たされたとして、図７に示すステップＳ１１５へ処理を分岐させる。
【００６７】
一方、ステップＳ２０２で、警告水位に達していないと判定された場合（ＮＯ）、ステップＳ２０４へ処理を進める。ステップＳ２０４では、ポンプ停止判定部１４０は、稼働時間が第２閾値を越えたか否かを判定する。この第２閾値は、警告が発せられていない場合に適用される閾値であり、第１閾値よりも緩和された値が設定されるものである。例えば、分析対象中の最大の稼働時間にマージンが設けられた値が設定される。ステップＳ２０４で、閾値を超えていないと判定された場合（ＮＯ）には、停止条件が満たされていないとして、図７に示すステップＳ１１１へ処理を分岐させる。一方、ステップＳ２０４で、閾値を超えたと判定された場合（ＹＥＳ）には、停止条件が満たされたとし、図７に示すステップＳ１１５へ処理を分岐させる。
【００６８】
図８を参照して説明した実施形態によれば、感震器１４４と連携することで、震災による漏水発生をより信頼性高く検知することができる。また、警報水位等、受水槽−高置水槽方式の貯水道水槽に既に存在する各種レベルと組み合わせて多段階の閾値を採用することで、閾値に緩急を設けることができる。
【００６９】
以上説明したように、上述までの実施形態によれば、受水槽−高置水槽方式の貯水槽水道において、震災発生時に一律に給水を停止または遮断するのではなく、貯水槽水道の設備規模、貯水槽水道が設けられる施設の特性に適合した根拠よって漏水発生を検知して迅速に給水ポンプを停止させることが可能な給水ポンプ制御装置および給水ポンプ制御方法を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
上述したように本発明の給水ポンプ制御装置は、地震等の災害時の給水配管の被害状況に応じて迅速に給水ポンプの停止の要否を判断することが可能となるため、病院等の震災時における業務の継続が求められる施設における震災対策として設置することができる。
【００７１】
これまで本発明の実施形態について説明してきたが、本発明の実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７２】
１００…施設、１０２…配水管、１０４…水道メータ、１０６，１１６，１１８，１２４…給水配管、１１０…受水槽棟、１１２…受水槽、１１４…給水ポンプ、１２０…建物、１２２…高置水槽、１２５…消火水槽、１２６…給水栓、１３０…ポンプ制御盤、１３２…通常運転制御部、１３４…ポンプ稼働実績記録部、１３６…実績データ記憶部、１３８…停止条件演算部、１４０…ポンプ停止判定部、１４２…リレースイッチ、１４４…感震器、１５０…自家発電装置、１５２…受水槽水位センサ、１５４…高置水槽水位センサ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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