(57)【要約】【課題】現在のデータと過去の実績データを比較することにより、プラント設備を安定して稼働させる。【解決手段】水処理プラント運用支援システムは、配水池設備及び送水設備に関する過去の水位及び送水量に関する実績データが収められている履歴データベース１７を有するとともに配水池設備及び送水設備を制御する運用支援装置２を備え、運用支援装置２は、配水池設備及び送水設備における現在の水位及び送水量に関するデータと、配水池設備及び送水設備における天候、気温、曜日分類が一致する履歴データベース１７に記録された過去の水位及び送水量に関する実績データを比較し、比較値が許容範囲内の正常状態の場合は、現在の状態と類似する過去の安定稼働した実績データより得られた制御指示の内容を配水池設備及び送水設備に送信する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配水池設備から水位に関するデータを取得するとともに、送水設備から送水量に関するデータを取得するコントローラと、
上記コントローラが取得した水位と送水量に関する上記データを伝送する制御バスと、
上記配水池設備及び上記送水設備に関する過去の水位及び送水量に関する実績データが収められている履歴データベースを有するとともに上記配水池設備及び上記送水設備を制御する運用支援装置を備えた水処理プラント運用支援システムにおいて、
上記運用支援装置は、上記配水池設備及び上記送水設備における現在の水位及び送水量に関するデータと、上記配水池設備及び上記送水設備における天候、気温、曜日分類が一致する上記履歴データベースに記録された過去の水位及び送水量に関する上記実績データを比較し、比較値が許容範囲内の正常状態の場合は、現在の状態と類似する過去の安定稼働した上記実績データより得られた制御指示の内容を上記配水池設備及び上記送水設備に送信することを特徴とする水処理プラント運用支援システム。
【請求項２】
配水池設備から水位に関するデータを取得するとともに、送水設備から送水量に関するデータを取得するコントローラと、
上記コントローラが取得した水位と送水量に関する上記データを伝送する制御バスと、
上記配水池設備及び上記送水設備に関する過去の水位及び送水量に関する実績データが収められている履歴データベースを有するとともに上記配水池設備及び上記送水設備を制御する運用支援装置を備えた水処理プラント運用支援システムにおいて、
上記運用支援装置は、上記配水池設備及び上記送水設備における現在の水位及び送水量に関するデータと、上記配水池設備及び上記送水設備における天候、気温、曜日分類が一致する上記履歴データベースに記録された過去の水位及び送水量に関する上記実績データを比較し、比較値が許容範囲を超える異常状態の場合、需要家の水の需要に見合う量を供給出来るように供給すべき水の量を予測するとともに、供給量を満足させる為に必要な上記送水設備における上記送水量を計算することを特徴とする水処理プラント運用支援システム。
【請求項３】
上記運用支援装置は、手動モードと自動モードから選択するモード選択を備え、
上記運用支援装置は、上記モード選択で自動モードが選択されると、自動で需要家の水の需要に見合う量を供給出来るように供給すべき水の量を予測するとともに、供給量を満足させる為に必要な上記送水設備における上記送水量を計算することを特徴とする請求項２記載の水処理プラント運用支援システム。
【請求項４】
計算された上記送水量を修正することを特徴とする請求項２記載の水処理プラント運用支援システム。
【請求項５】
修正された上記送水量に基づいて、上記送水設備による送水量の平滑化を示す指標、上記送水設備が切り替わる回数を示す指標、及びコストの指標からなる３つの評価指標による上記送水量の確認を行うことを特徴とする請求項４記載の水処理プラント運用支援システム。
【請求項６】
修正された上記送水量に基づいて、上記配水池設備における水位トレンドの確認を行うことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の水処理プラント運用支援システム。
【請求項７】
１時間毎に２４時間先までの水位予測計算を行い、
この水位予測計算で求められた予測水位が、上記配水池設備の運用水位の範囲内に収まっているかどうかを監視することを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の水処理プラント運用支援システム。
【請求項８】
過去に安定稼働した実績がある送水量に関するデータに基づいて、計算された上記送水量を修正することを特徴とする請求項４記載の水処理プラント運用支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水処理プラント運用支援システムに関するものであり、特に異常状態を安定稼働へ復旧させる機能を備えた水処理プラント運用支援システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示された従来の水処理プラントの運転ガイドシステムは、プラント状態に対応する運転ルールにより運転対象機器の操作ガイダンスを提示するものであって、プラントの連転状態量を取り込むプロセス信号入出力処理部と、プロセスデータを格納するプロセスデータファイルと、プラントの運転ルールを蓄積した第１の知織ベースと、運転ルール更新の評価ルールを蓄積した第２の知識ベースと、特定のプラント状態を表わすテストデータを格納したテストデータ格納部と、前記運転ルールに従って運転ガイダンス情報を得る第１の推論処理と前記評価ルールに従って運転ルール更新の可否情報を得る第２の推論処理とを行う推論処理部と、推論処理の結果を格納する推論処理結果ファイルと、前記第１の推論処理の結果およびテストデータに基づいてプラント運転のシミュレーションを実行するシミュレータと、シミュレーションの結果を格納するシミュレーション結果格納部と、前記シミュレーションの結果および前記推論処理の結果を出力する出力処理部とを備えたものである。
【０００３】
更にこの従来のシステムについて説明すると、ＣＲＴ表示装置と処理装置により構成され、プラントインターフェイス装置を介してプラントと情報（信号）の入出力を行っている。ここで、処理装置にはＣＰＵ、主メモリ、補助記憶装置等を含んでいる。
まず、通常のオンラインでのシステムの運用形態について説明する。プラントの運転状況は機器の状態信号や運転指標の計測信号として、プロセス信号入出力処理部により取り込まれ、プロセスデータファイルに時系列データとして格納される。推論処理部は、プロセスデータファイルに対し、運転ルールを適用して、操るべき運転操作を推論し、運転ガイダンスとして求める。この結果は、推論処理結果ファイルに格納され、ＣＲＴ表示処理部によりＣＲＴ表示装置に運転ガイダンスとして表示される。
【０００４】
一方シミュレータは、制御モデルを用いて、プロセスデータファイルのデータと推論処理結果ファイルの運転ガイダンスに従って、その推論結果に基づく運転操作を実行した場合のプラントの動作特性をシミュレーションし、その結果をシミュレーション結果ファイルに格納する。このシミュレーション結果も同様に、ＣＲＴ表示処理部によりＣＲＴ表示装置に表示し、運転ガイダンスの妥当性が概略確認できる。
【０００５】
次に運転ルール更新時のルールの妥当性を確実に評価する手段について説明する。プラントの動作特性の経年変化や環境変化、また、プラント設備の増設、改造時には、これらの変化に対して運転ルールを追加、削除、修正して知識ベースを更新する必要がある。同時に、シミュレータ内部の制御モデルも合わせて修正しなければならないが、プラントの動作特性とうまく一致させることは難しい。プラント例として、雨水排水ポンプ場がある。雨水排水ポンプ場は、都市に降った雨を下水管渠で集め、ポンプで川に放流し、都市の浸水を防ぐ使命をもっている。設備の経年変化としては、ポンプ特性変化や補修による仕様変化によるもの、また、環境変化としては地表面の舗装率の向上や下水管渠の整備によるものがあり、降雨に対する流入のパターンが年々変化し、ポンプの運転ルールの変更も必要となっている。
【０００６】
運転ル−ル変更時には、特にその妥当性を評価、確認することが必要で、テストデータファイルに格納したデータを用いたシミュレーションにより行う。雨水排水ポンプの場合では、大雨、小雨、一度雨が止んだ後の２度降り降雨パターンが考えられる。まず各ケースに対して、運転ルールを照合して推論処理部により運転ガイドを推論する。この運転ガイドは、推論処理結果ファイルに格納する。次にシミュレータは、テストデータファイルと推論処理結果ファイルの運転ガイドにより、運転を実行した場合の動作特性を、制御モデルを用いてシミュレーションし、シミュレーション結果ファイルに格納する。更に、推論処理部は、このシミュレーション結果ファイルを参照し、運転ルールを適用して、再度運転ガイドを推論する。この運転ガイドもまた推論処理結果ファイルに格納する。
【０００７】
続いて、推論処理部は、評価ルールを適用して推論処理結果フィルに格納した運転ガイドとそのシミュレーション結果、および、再度の運転ガイドを比較及び評価する。これにより、運転ルールの更新の妥当性を確認すると共に、運転ルールの精度向上に役立てる。以上のシミュレーション結果および推論結果は適用した運転ルールおよび評価ルールと共に、ＣＲＴ表示装置に表示する。
上記のように従来の水処理プラントの運転ガイドシステムでは、プラント状態に対応する運転ルールを用いて運転対象機器の操作ガイダンスを表示する方式が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平４−１８６４０３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以下に従来技術の課題について説明するが、その前に水処理プラントに関して、以降の説明で使用する用語を説明する。
先ず配水池設備とは、需要者に実際に供給する水を貯める設備であり、ポンプ設備とは、湖、河川などの水源から供給され浄化された浄水池の水を、配水池設備へ送り出す設備であり、弁設備とは開閉角度などの調整により、配水池設備に送る水の量を調整する設備である。
又水位とは、配水池設備の水位であり、この水位から需要者に水を供給する際の水の量を算出できるので、需要者へ水を供給できるかどうか判断する為の数値として利用する。送水量とは、ポンプ設備、弁設備が送り出し配水池へ配分する水の量である。
送水計画とは、需要量を満たすようにこの送水量を調整することである。
水運用とは、ポンプ設備及び弁設備による送水量、配水池設備の水位を調整し、需要者へ水を安定供給する一連の作業のことである。
送水設備とは、上記ポンプ設備、弁設備などの水を送り出し供給する設備をいう。
【００１０】
従来の水処理プラントの運転ガイドシステムは以上のように構成されているので、水処理プラントの運用を、現在のプラント状態に対応する運転ルールによる操作ガイドを用いて支援しており、あくまで現在のプラント状態に対する操作に着目したガイドであり、送水量の調整などの前後の運用を考慮に入れたものではない。水処理プラントの運転には、例えば後日にプール開きが予定され、それに向けた送水量の調整があり、又家庭並びに工場等の需要量の変化に応じた送水量の調整があり、更には需要量が多い時期の送水量の調整があり、供給する水の調整を行う為の運用が加味されるので、現在のプラント状態の対応に着目した方式のみでは対応できないという問題があった。
【００１１】
また、平常運転時に過去に運用実績があったデータと比較することにより、現在運用している水処理プラントのポンプ設備、弁設備、配水池設備に異常がないか監視し、異常があれば警告する方式が採用されていない。このような方式がない場合、現在の状態が平常に運転しているように見えても、実際は水の供給に過不足が発生しており、数時間後に復旧に時間を要する異常状態に陥る場合もありうる。つまり、異常の兆候の事前予知、あるいは異常そのものを検知する方式が従来の技術には存在せず、異常状態となった後の復旧に課題があり、安定稼働の点で問題があった。
【００１２】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、現在のデータと過去の実績データを比較することにより、プラント設備を安定して稼働することができる水処理プラント運用支援システ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】
【００１３】
本発明に係る水処理プラント運用支援システムは、配水池設備から水位に関するデータを取得するとともに、送水設備から送水量に関するデータを取得するコントローラと、上記コントローラが取得した水位と送水量に関する上記データを伝送する制御バスと、上記配水池設備及び上記送水設備に関する過去の水位及び送水量に関する実績データが収められている履歴データベースを有するとともに上記配水池設備及び上記送水設備を制御する運用支援装置を備えたものであって、
上記運用支援装置は、上記配水池設備及び上記送水設備における現在の水位及び送水量に関するデータと、上記配水池設備及び上記送水設備における天候、気温、曜日分類が一致する上記履歴データベースに記録された過去の水位及び送水量に関する上記実績データを比較し、比較値が許容範囲内の正常状態の場合は、現在の状態と類似する過去の安定稼働した上記実績データより得られた制御指示の内容を上記配水池設備及び上記送水設備に送信するものである。
【００１４】
又別の発明に係る水処理プラント運用支援システムは、配水池設備から水位に関するデータを取得するとともに、送水設備から送水量に関するデータを取得するコントローラと、上記コントローラが取得した水位と送水量に関する上記データを伝送する制御バスと、上記配水池設備及び上記送水設備に関する過去の水位及び送水量に関する実績データが収められている履歴データベースを有するとともに上記配水池設備及び上記送水設備を制御する運用支援装置を備えたものであって、
上記運用支援装置は、上記配水池設備及び上記送水設備における現在の水位及び送水量に関するデータと、上記配水池設備及び上記送水設備における天候、気温、曜日分類が一致する上記履歴データベースに記録された過去の水位及び送水量に関する上記実績データを比較し、比較値が許容範囲を超える異常状態の場合、需要家の水の需要に見合う量を供給出来るように供給すべき水の量を予測するとともに、供給量を満足させる為に必要な上記送水設備における上記送水量を計算するものである。
【発明の効果】
【００１５】
上記のように構成された水処理プラント運用支援システムによれば、現在のデータと過去の実績データを比較することにより、プラント設備を安定して稼働することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１による水処理プラント運用支援システムの構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１による運用支援装置の詳細構成を示すブロック構成図である。
【図３】実施の形態１による系統図作成部の動作を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態１による系統図のサンプルを示すものである。
【図５】実施の形態１による送水量水位監視部の動作を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態１による送水計画部のブロック構成図並びに動作を示すフローチャートである。
【図７】需要量予測の条件を入力した画面のサンプルである。
【図８】実施の形態１による需要量予測データの結果を参照できる画面の一例である。
【図９】実施の形態１による系統図のサンプルを示すものである。
【図１０】実施の形態１による運用方針を設定する画面のサンプルである。
【図１１】実施の形態１による電力料金を設定する画面のサンプルである。
【図１２】実施の形態１による配水池の上下限値を設定する画面のサンプルである。
【図１３】実施の形態１による送水量計算で計算した送水量を表示する画面のサンプルである。
【図１４】実施の形態１による系統図のサンプルを示すものである。
【図１５】実施の形態１による設備毎の送水量計算結果を表示する画面のサンプルである。
【図１６】実施の形態１による送水量修正時に送水量計算結果を表示し確認するための画面のサンプルである。
【図１７】実施の形態１による送水量修正画面の一例である。
【図１８】実施の形態１による配水池の水位の遷移を表示する画面の一例である。
【図１９】実施の形態２による送水計画部のブロック構成図並びに動作を示すフローチャートである。
【図２０】実施の形態３による送水計画部のブロック構成図並びに動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
この発明は、上水道の分野において、水の供給状態を監視し、異常発生時に水処理プラント設備の送水計画や同設備への制御を行い、異常状態を安定稼働へ復旧させる機能を備えた水処理プラント運用支援システムに関するものである。
以下、実施の形態１の構成を図に基づいて説明する。図１は水処理プラント運用支援システムの構成を示すブロック図である。本システムは、モニタ１、運用支援装置２、制御バス３、コントローラ４からなり、これらによりポンプ設備、弁設備、配水池設備などのプラント設備５を制御し、運転する。コントローラ４はプラント設備５の状態の収集や制御を行う。運用支援装置２はプラント設備５におけるポンプ設備、弁設備の送水量計算並びに修正、配水池設備の水位監視を行い、更には系統図の作成、編集、各設備のデータ設定、及びプラント設備５の制御を行う。制御バス３は運用支援装置２とコントローラ４との間で双方向において情報の伝達を実現する。複数台のモニタ１は運用支援装置２で扱う系統図、計算結果、アラームなどを表示し、更にはデータを設定する際に使用される。
【００１８】
図２は運用支援装置２の詳細構成を示すブロック構成図である。運用支援装置２は、運用支援装置２のオンライン部６と運用支援装置２のオフライン部７より構成される。オンライン部６は、ポンプ設備、弁設備、配水池設備などのプラント設備５のシンボルとそれらの接続を図示した系統図をモニタ１に表示し、ポンプ設備、弁設備の送水量並びに配水池設備の水位を監視する。又オンライン部６は水の需要量にマッチしたポンプ設備の送水量を計画し、更にポンプ設備、弁設備及び配水池設備などのプラント設備５の制御を行う。オフライン部７は、系統図のデータを作成し、更には編集を行う。
【００１９】
オフライン部７は、系統データベース１３と、系統図作成部１４と、プラントデータベース１５より構成される。系統図作成部１４は、ポンプ設備、弁設備、配水池設備などのプラント設備５を示す設備シンボルを、配管設備を示す線により接続した系統図を作成する。又系統図作成部１４は各設備の諸元（寸法、重量等）を入力、編集できる機能を有し、又構成要素の移動、コピー、削除等の編集機能を有する。系統データベース１３は系統図作成部１４で作成したデータを保持する。プラントデータベース１５は系統図上の設備シンボルとプラント設備５のデータを対応付ける時に使用される。
【００２０】
オンライン部６は、系統図表示監視部８、送水量水位監視部９、送水計画部１６、プラントデータ収集制御部１０、系統データベース１１、プラントデータベース１２及び履歴データベース１７により構成されている。系統図表示監視部８は、前述の系統図をモニタ１に表示するとともに各プラント設備５の異常を表示する。送水量水位監視部９は、現在運用しているポンプ設備、弁設備の送水量及び配水池設備の配水量に異常がないか監視する。送水計画部１６は、異常発生時などに水の需要に見合う弁設備、ポンプ設備の送水量を計算し、問題の有無を確認して送水量を修正した上でプラント設備５に運転ガイドを用いて送水量制御指令を出す。送水量修正機能１６３は、ポンプ設備、弁設備等の送水設備の送水量を制御できるようプラント設備５の諸元を表示し、更に訂正する。プラントデータ収集制御部１０は、プラント設備５のデータを収集し、系統図に表示し、あるいはプラント設備５を制御する。
【００２１】
オンライン部６は、平常時に送水量水位監視部９で、現在運用しているポンプ設備、弁設備の送水量や配水池設備の配水量に異常がないか監視する。そして異常と判断した後、送水計画部１６にある需要量予測機能１６１により水の需要に見合う送水量を計算し、送水量修正確認機能１６３により送水量を確認し、送水量を修正し、更に運転ガイドを用いた送水量制御指令機能１６４を使用して、異常状態を復旧させることができる。また送水計画部１６は、異常の診断が出た時の他、プラント設備５の変更や電力量などによるコスト削減などの運用計画の変更の時にも実行することができ、運転ガイドにより送水設備を制御できるので、安定的、効果的、かつミスなく送水設備を運用することができる。ここで運転ガイドはモニタ１に表示されるものであり、浄水池ごとに制御するポンプ設備、弁設備と時刻、送水量を記したボタンを配置した画面である。操作員が運転ガイド画面のボタンを押下することにより、現在送水量設定が必要なポンプ設備、弁設備に対して、送水量の値をプラントデータ収集制御部１０に送り、プラント設備５のポンプ設備、弁設備に送信し、制御することができるようにしている。
【００２２】
次に、各部の動作について説明する。図３は系統図作成部１４の動作を示すフローチャートである。系統図を作成する時は、系統図作成部１４にある設備シンボル配置機能により、まず各設備のシンボルを配置する（ステップ１０１）。設備シンボル配置機能は設備アイコンを一覧表示し、選択した設備のシンボルを指定した位置へ配置する。例えば、図４の系統図サンプルに示すように、浄水池、ポンプ設備、流入弁などの設備シンボルを配置する。次に系統図作成部１４の接続機能により、マウスのクリックなどで接続する設備シンボルを２つ指定し、配置した設備シンボル同士を接続する（ステップ１０２）。接続機能は設備シンボル間の接続情報を作成し、図４に示すような配管設備を示す矢印付の線を表示する。分岐させる場合は、その有無を自動認識して接続情報を作成する。
【００２３】
次に設備諸元入力機能により、設備の諸元を入力する（ステップ１０３）。設備諸元入力機能は指定された設備シンボルの諸元を入力する画面を表示し、データ入力と登録操作を個々に行うことにより設備の諸元のデータを保存する。次に設備のタグ割付機能により、プラント設備５のデータに対応付けられたタグデータを配置された設備シンボルへ割り付けし、系統図上の設備とプラント設備５のデータを対応づける（ステップ１０４）。プラント設備５のタグ割付機能は、プラントデータベース１５から現場にあるプラント設備５の一覧を表示し、系統図上に配置した設備シンボルと一覧上の機器の両方を指定することにより、設備の諸元にタグを設定する。
【００２４】
上記においては系統図の新規作成に関する機能について説明したが、系統図作成部１４は、修正機能及び削除機能についても保持している。設備シンボル、接続シンボルの新規作成、修正、削除により系統図が作成されると、データ保存機能により、系統データベース１３への保存を行う（ステップ１０５）。データ保存機能は操作者の保存操作により行われるものであり、これまで作成した系統図の設備シンボルとプラント設備５の間の整合性チェックを行い、エラーがない場合、オンライン部６側で系統図を表示し、送水量を計算し、修正が可能なデータを作成し、系統データベース１３に保存する。エラーがある場合、エラーの設備シンボルを色替え表示した上でエラー内容を表示する。なおオンライン部６とオフライン部７は装置を分けて記載したが、１つの装置内に統合してもよい。オフライン部７の系統図作成部１４で作成した系統データベース１３は、操作員による設備諸元の確認により確定後、コピー操作によりオンライン部６の系統データベース１１に反映される。
【００２５】
次にオンライン部６の動作について説明する。系統図表示監視部８は系統データベース１１を読み取り、オフライン部７で作成された図４にサンプルとして示されるような系統図をモニタ１上に表示する。表示された系統図では、各プラント設備５の正常あるいは異常の稼動状態を色分けして表示し、また後述の配水池設備の水位監視、評価指標確認、水位トレンド確認機能で異常と判断したプラント設備を色分け表示し、さらには水位上下限オーバ時の配水池設備で水位オーバを示す絵に変化させて表示する。また、系統図上の設備シンボルをマウス等の指示デバイスで指定する事により、後述する需要量予測機能１６１で予想した需要量を表示し、また後述する送水量計算機能１６２で計算した２４時間分の送水量のトレンドグラフや送水量のテーブルを表示し、さらにはプラントデータ収集制御部１０が収集したプラントデータをトレンドグラフの形で表示する。
【００２６】
そしてプラント設備５においてアラーム情報を発生した設備のシンボルを強調表示により表示する。ここで強調表示とは、例えば配水池設備シンボルで、水位が上限値オーバになっている場合、オーバ部分を赤で表示するなど一目で異常が識別できるようにする。そしてオンライン部６の送水計画部１６にはプラント設備諸元表示機能が実装されており、系統図上のポンプ設備（手動運転は除かれる）、弁設備（流入弁、受水弁等、但し連絡弁は除かれる）、配水池設備の設備シンボルを指示すると、現在設定されている設備の諸元及びプラント設備の現在の状態を表示する。各設備の表示項目は次の通りである。即ち、
配水池設備としては、水位上下限値、現在水位などがある。
ポンプ設備としては、ポンプ種別、ポンプ台数、送水量上下限値などがある。
弁設備としては、送水量上下限値などがある。
【００２７】
送水量水位監視部９はポンプ設備並びに弁設備の送水量、更には配水池設備の水位の監視を定期的に行う。送水設備の送水量あるいは配水池設備の水位の運用は、天候、気温、曜日などの条件が同じである場合、同様の運用であることが多い。従って監視の方法としては、履歴データベース１７に記録された運用実績のある過去のデータと現在の状況を照合することで行う。以下、送水量水位監視部９の動作を図５のフローチャートに基づいて説明する。送水量水位監視部９は、オンライン部６内で、３０分に一度など定期的なタイミングで、以下説明する動作を繰返し実行する（ステップ２００）。
【００２８】
まずオンライン部６における現在のカレンダ情報から現在日が月曜、平日（火曜〜金曜）、土曜、日曜、祝日のどの曜日に該当するか曜日を分類して決定する（ステップ２０１）。次にポンプ設備及び弁設備の送水量、配水池設備の水位をプラントデータ収集制御部１０から取得する（ステップ２０２）。ポンプ設備、弁設備には、図示しない測定機器が備え付けられており、測定機器はプラント設備５で制御する上下水の送水量や水位等のデータを含むプロセス量を測定する。そして測定機器の測定データをコントローラ４から取得し、プラントデータ収集制御部１０に送信される。送水量水位監視部９は、プラントデータ収集制御部１０から、ポンプ設備及び弁設備の送水量、配水池設備の水位の現在値を取得する。そして、インターネットの気象情報サイトから現在の天候、気温を取得し（ステップ２０３）、現在から過去にさかのぼり、履歴データベース１７から天候、気温、曜日分類が一致するデータを検索し、ポンプ設備及び弁設備の送水量、配水池の水位の平均をとり、過去実績データとする（ステップ２０４）。
【００２９】
以上で得られたデータ、即ち現在のポンプ設備及び弁設備の送水量、配水池の水位と、過去実績データを比較し（ステップ２０５）、許容範囲を超えた場合、異常と判断する。異常を発見すると、系統図表示監視部８を介して、発生した設備を点滅させる等して強調表示し、警告情報をモニタ１に警告音と共に表示する。これにより操作員に異常を通知し、注意を促す（ステップ２０６）。許容範囲内の正常状態の場合は、現在の状態と類似する過去の安定稼働した実績データから制御指示の内容を運転ガイド画面に表示し、ボタン操作により操作、制御できるようにする（ステップ２０７）。異常と判別する為に使用する許容範囲の値は、運用する場合によって様々であることが多いため、図示しない変更画面により変更できるようにしている。なお、上述の曜日分類の決定において、現在日がＧＷ（５月連休）、盆、正月、配水制限日、暴風、イベント日といった特殊な日の場合は、図示しない画面から上記の条件を指定でき、上述の過去実績データの決定に使用する曜日分類を特殊日に設定することで、特殊な条件においても監視ができるようにしている。
【００３０】
送水計画部１６は送水量水位監視部９で異常と判断された場合に、工場や家庭など需要家の水の需要に見合う量を供給出来るように、ポンプ及び弁設備の送水量を計画する。即ち需要量予測機能１６１により供給すべき水の量を予測し、送水量計算機能１６２により、供給量を満足させる為に必要なポンプ設備の送水量を計算する。そして後述するように送水量の確認、あるいは送水量の修正を行った後、計画した送水量でポンプ設備を運用するよう指令する。指令としては、運転ガイド画面に制御の対象となるポンプ設備ないしは弁設備、時刻、送水量を明記したボタンを画面に時系列に配置し、そのボタンを押すことにより送水設備に送水量を送信し、制御できるようにしている。また送水計画部１６は、異常と判断された場合の他、設備の変更、あるいは電力量などによるコスト削減などの運用計画の変更の時にも実行することができ、安定的、効果的かつ効率的に送水設備を運用することができる。同様に、プラント設備５の変更、あるいは電力量などによるコスト削減などの運用計画の変更の時には、送水量を指示する運転ガイド画面に、制御の対象となるポンプ設備ないしは弁設備、時刻、送水量を明記したボタンを画面に時系列に配置し、ボタンを押下することにより指示できるようにしている。
【００３１】
送水計画部１６の機能について、図６に示すブロック構成図並びにフローチャートに基づきその動作を説明する。需要量予測機能１６１は、家庭、工場など需要家の水の需要量を予測し、予測した需要量に基づき配水池設備の配水量を計算する機能であり、予測の際には過去の需要量の実績データである履歴データベース１７を使用する。まず操作員は需要量予測の条件を画面から入力する（ステップ３００）。即ち当日、翌日、翌々日の天候、最高気温、曜日や特殊日などの予測分類の情報を画面から設定する。ここでいう画面とは例えば図７に示すようなイメージ画面である。天候は当日、翌日、翌々日で予想される天候を設定する。最高気温は当日と翌日で予想される最高気温を設定する。予測分類には曜日分類または特殊分類を設定する。曜日分類としては月曜、平日（火〜金曜）、土曜、日曜、祝日の曜日を指定し、特殊分類としてはＧＷ（５月連休）、盆、正月、配水制限日、暴風、イベントといった特殊日により予測される条件を指定する。
【００３２】
図７は、需要量予測の条件を入力した画面のサンプルであり、当日、翌日、翌々日の天候、気温を入力した例を示している。次に需要量予測計算を画面から実行する（ステップ３０１）。需要量予測計算は、予測分類により計算方法が異なる。予測分類が曜日分類の場合は、現在から過去にさかのぼり天候、気温、需要量の実績データを履歴データベース１７から取得し、予測日と同じ曜日分類における需要量の平均を計算し、それに天候、気温が影響する量を加算することで予測値を算出する。天候、気温が影響する量は、履歴データベース１７から取得した需要量、天候、気温データから、重回帰分析を用いて、天候、気温と需要量の関係を計算する。過去にさかのぼり実績データを抽出する場合の日数は、パラメータとして変更できる。
【００３３】
予測分類が特殊分類の場合は、サンプル数が少ない為、曜日分類のような重回帰分析を用いず過去の同一特殊日の実績を履歴データベース１７から取得し、その平均値を需要予測値とする。計算された需要量予測データは需要量予測データ５２に記録される。天候の急変等で計算結果が現在の状態と合致しなくなった場合等において、需要量予測値の修正が必要な場合に備えて、操作員が需要量予測データをグラフで参照し、更には手動で需要量予測値を修正することもできる。即ち図８のグラフ下にある修正ボタンを押下し、図１７に示される修正画面で修正する。あるいは図１６のグラフ上でクリックし、図１７の修正画面で修正する。図８は需要量予測データの結果を参照できる画面の一例であって、図９の系統図で示す３つの需要である配水区７１、７２、７３に対して、図８の需要量予測画面では３つの配水区毎に２４時間分の需要量予測の計算結果（点線）を、過去２４時間分の実績（実線）と合わせてグラフで表示する例を示している。
即ち予測値は、水を過不足なく届ける為の標準値として計算される。図８の場合は、実績値がその予測値と近似しており、標準の場合に該当し、修正なしで運用するのが一般的となる。標準以外、例えばプール開き日のような水の供給が突発的に増えるような時や、標準から若干微調整するのが安全と操作者が判断した時には修正する。
【００３４】
送水量計算機能１６２は需要量予測機能１６１で求めた需要量を満たす水が配水池設備へ供給されるよう、ポンプ設備及び弁設備が送り出す送水量を計算する。この送水量計算としては、浄水場における水運用の方針が勘案されるようになっている。即ち、コストを重視することがあり、更には安定運用（平滑化）を重視すること、即ち多少コストがかかっても各時間での送水量のばらつきを抑えたいといったこともある。更にはポンプ設備、弁設備、配水池設備の制約事項に合うようカスタマイズすることもある。以上のようなことを勘案して送水量を計算できる機能が備わっている。操作者はまず水運用の方針、すなわち平滑化を優先させて時間毎の送水量の変化ができるだけ小さくなるように送水量を計算する選択肢か、あるいは平滑化とコストを同等として平滑化優先とコスト優先が同程度になるように送水量を計算する選択肢か、更にはコスト優先として、弁設備及びポンプ設備のコストができるだけ小さくなるように送水量を計算する選択肢かのいずれかの選択肢を選択する（ステップ３０２）。
【００３５】
図１０は、前述の３つの選択肢のいずれかを選択する画面の一例であり、この画面のいずれかのボタンを選択することにより、前述の水運用の方針を指定する。次に操作者はコストの指定、すなわち単位電力あたりの料金を設定する。浄水場の場所によって電力料金が異なる可能性がある為、電力料金は送水系統単位で設定できるようにしている。図１１は、コストすなわち単位電力あたりの料金を入力する画面の一例であり、送水系統毎に電力料金設定画面で期間（開始日時、終了日時）と電力料金（円／ｋＷｈ）を複数指定できるようにしている。そして、操作者はプラント設備５の制約事項として、配水池設備の水位の上下限値、水滞留時間、ポンプ設備及び弁設備の設備に関しては送水量の上下限値、送水量の増減幅、弁設備に関しては送水量の上下限値を２４時間分設定する。図１２は配水池設備の水位を設定する画面の一例であり、２４時間分における上限値、下限値を指定する例を示している。
【００３６】
図１０〜図１２の３つの画面で、送水量計算の条件を指定した後、送水量計算を画面から実行する（ステップ３０３）。図９に示された系統図には「送水量計算」を開始指示するボタンが備えられ、それを指示することで計算が実行される。送水量の計算は、上述の需要量を満たし、かつ設定した運用方針、コスト、制約条件を満たす最適な送水量を算出する。そして送水量計算値５３に書き込まれる。なお送水量計算の計算結果に関してはそれを確認できる送水量表示機能が備わっている（ステップ３０４）。図１３は計算したポンプ設備、弁設備の送水量の推移をすべてグラフ表示した送水量表示機能による画面である。図１３において、図９の系統図で示す４つの送水設備７６、７７、７８、７９の送水量の計画値（点線）を２４時間分表示すると共に、過去６時間分の実績値（実線）と合わせて表示し、全体を確認できる例を示している。さらに系統図で設備を指定することにより、設備個々の送水量を確認できる。例えば、図１４の系統図で、○で示した送水設備７６（ポンプ設備）を指定することで、図１５のような送水量の変化を示すグラフを参照できる。図１３において、具体的な各時刻の送水量の値は、グラフの線を指定することにより、図示しないテーブル形式の画面で表示され、確認できるようになっている。
【００３７】
送水量修正機能１６３は、送水量を個別に修正できる機能である（ステップ３０５）。例えば当日プール開きがあり、特定の時間、水の需要量が増す為に送水量を調整しなければならないような場合、送水量計算で計算した送水量を個別に修正する必要があり、このような場合に使用する。送水量修正の手順と機能について、図を用いて説明する。まず操作者は、送水量表示機能（ステップ３０４）により、ポンプ及び弁の送水量画面に送水量を表示させ、グラフを指示して送水量の修正画面を表示し、この画面で送水量を修正する。図１６は送水量表示機能１６３で表示した画面の一例であり、送水量修正の時の画面であってグラフを指示することにより修正画面を表示するようになっている。図１７はそのときの送水量修正画面の一例を示している。操作者は図１６で修正する送水量のグラフを指示し、図１７の送水量修正画面で送水量を修正する。送水量修正画面では、計算結果の値が修正元として表示され、修正したい時刻の送水量を修正できる。尚図１７における運用値とは計画値のことであり、プラント設備５に指示する値である。
【００３８】
送水量の確認作業は、操作者がこれまでの機能で確定した送水量をコントローラ４へ送信して送水設備の運転を始める前に行うものである。具体的には後述する評価指標計算及び水位計算を実行することにより（ステップ３０６）、配水池設備の水位と評価指標を計算させる。そしてその結果を参照することにより、修正後データの影響を確認するものである。
上記確認の手段として評価指標による確認（ステップ３０７）、水位トレンド確認（ステップ３０８）の２つの機能がある。評価指標による確認（ステップ３０７）は、ポンプ設備及び弁設備による送水量の平滑化を示す指標、ポンプのＯＮ／ＯＦＦが切り替わる回数を示す指標、コストの３つの指標を計算する。上記の計算は以下のような式から求めることが可能である。即ち
ポンプ設備及び弁設備による送水量＝（２４時間の中の最大送水量）／（２４時間の平均送水量）
ポンプ設備のＯＮ／ＯＦＦが切り替わる回数としては、２４時間でポンプ運転台数が変化した回数より求める。
コストとしては、２４時間あたりの合計コスト（万円）として求める。
【００３９】
これら３つの指標を図示しない画面に表示し、ポンプ設備及び弁設備による送水量では、１に近いほど送水量が平滑化されていると評価される。ポンプのＯＮ／ＯＦＦが切り替わる回数では、０に近いほど送水量が平滑化されていると評価される。更にはコストが低いほど効率的に運転されていると評価する。
【００４０】
水位トレンド確認（ステップ３０８）においては、系統図内の配水池全てを対象にして、修正後の送水量で水位を計算し、グラフを用いて水位の変化を２４時間分、過去の６時間の実績と合わせて表示する。更には各配水池設備の水位の制限値を超えた場合は、系統図上で「制限値オーバ」を示すマークを該当する設備に表示する。操作者はこのグラフを確認し、あるいは系統図上で「制限値オーバ」の有無を確認する事で修正による影響の有無を判断できる。又、グラフ表示の場合は、過去の実績データを上述と同じ条件で重ね合わせて表示しており、過去の実績と比較することができるので、修正後のデータの影響による確認の精度が上がる。
【００４１】
図１８は配水池水位計算の結果を参照できる画面の一例である。図１８において点線は計画値であり、実線は実測値である。図１８においては、図９の系統図で示す３つの需要元である「配水区」に対して２４時間分の水位の変化を過去の６時間分の実績データと重ね合わせてグラフで表示している。さらに、系統図上の各設備を指定することにより、設備毎に修正後の送水量での水位の変化のグラフやテーブルを２４時間分、過去６時間分の実績と合わせて表示することができる。このような機能を用いて、個々の設備毎に確認することにより修正後のデータによる影響の有無を判断できる。この影響確認により、送水量の修正が必要な場合は送水量修正（ステップ３０５）に戻り、送水量を修正する。同様のことを繰り返すことで、送水量を確定する。送水量は送水量運用値データ５４に記録される。
【００４２】
送水量制御（ガイド表示）機能１６４は、上記機能により確定した送水量を運用データとしてコントローラ４に送り、コントローラ４がその送水量をプラント設備５のポンプ設備及び弁設備に送信し、制御することにより、上記で求められた送水量での運転を開始する（ステップ３０９）。制御指示に関しては、送水量運用値データ５４から浄水池ごとに制御するポンプ設備、弁設備、時刻、送水量を記したボタンを運転ガイド画面に時系列に配置し、ボタンを押下することにより行う。操作員は図１５に示すような送水量の変化を示すグラフを参照して、２４時間先までの送水量の推移を把握し、運転ガイド画面のボタンを押下することにより、現在送水量を設定することが必要なポンプ設備、弁設備に対して、送水量の運用値をプラントデータ収集制御部１０に送る。そしてプラントデータ収集制御部１０がプラント設備５におけるポンプ設備、弁設備に送信し、制御することにより、送水量を制御できる。なお、ボタンは送水量の送信が必要な時刻に操作できるように制御されており、またその時刻から所定時刻が経過しても操作していない場合、警告を表示し、あるいは制御が完了していないガイド画面のボタンを色替え表示するようにしている。
【００４３】
これまで説明した機能を実行することで、異常状態を復旧させるべく送水計画を作成して、プラント設備５へ指示し、運用開始した状態になる。以降、配水池水位監視機能１６５により、運用開始後の運転に問題ないか監視する（ステップ３１０）。配水池水位監視機能１６５は、前述の送水量計算後に、配水池設備の水位が正常運転されているか否かを１時間毎に２４時間監視する。操作員は、配水池水位監視機能１６５の開始指示を画面から指示する。プラント設備５の復旧開始後１時間毎に２４時間先までの水位予測計算を行い、その予測水位が配水池設備の運用水位の範囲内に収まっているかどうかを監視する。水位が制限値を超える場合、水位オーバとし、警告を出力する。水位予測計算で使用する送水量は、送水量修正、確認で求めた送水量運用値データ５４を用いて計算する。異常と診断された時、水位は図１８のグラフ下にある項目選択ボタンにより項目を水位に変更し、設備選択ボタンにより設備を指定することで、対象設備のトレンドを確認できる。
【００４４】
以上のように本実施形態によれば、平常運転時にポンプ設備、弁設備や配水池設備の運用に異常がないか監視する。異常を判断する際には過去に運用され安定稼働した実績データを用いる。つまりポンプ設備及び弁設備の送水量、配水池設備の水位において、運用当日の天気や気温などの気象条件、曜日、祝日などの時期の条件が近似する過去の実績データと現在を比較し、一定以上の差異があれば警告を通知することにより、水運用の異常につながる予兆現象を検出し、操作者へ警告を通知する。さらにその警告を通知した時の家庭並びに工場等の需要量に対する最適な送水設備による送水量を現在から２４時間分計算し、そのデータの正当性を確認し、修正し、更にはプラント設備を制御する機能を持たせる。
【００４５】
これにより平常時の運用支援にとどまらず、警告状態から安定稼働状態に復旧させることができ、水運用の安定稼働を支援することができる。又復旧時のプラント設備の制御において、制御指示内容を時系列にボタンにした運転ガイド画面を表示し、ボタン操作により送水設備の送水量を制御できるようにしているので、必要な時期に必要な量の操作、制御ができ、適切な水運用を行うことができる。又異常状態でない時は、現在の状態と類似する過去の安定稼働した実績データから、制御指示の内容を運転ガイド画面に表示し、同様にボタン操作により操作、制御できるようにする。本実施形態は異常の予兆発生の時にとどまらず、設備の変更、並びに電力量によるコスト削減などの運用計画を変更する時にも実施することができ、安定かつ効果的、効率的に送水設備を運用することができる。
【００４６】
上記のようにして本実施形態によれば、運用支援装置２は、配水池設備及び送水設備における現在の水位及び送水量に関するデータと、配水池設備及び送水設備における天候、気温、曜日分類が一致する履歴データベース１７に記録された過去の水位及び送水量に関する実績データを比較し、比較値が許容範囲内の正常状態の場合は、現在の状態と類似する過去の安定稼働した実績データより得られた制御指示の内容を配水池設備及び送水設備に送信する。更には比較値が許容範囲を超える異常状態の場合、需要家の水の需要に見合う量を供給出来るように供給すべき水の量を予測するとともに、供給量を満足させる為に必要な送水設備における送水量を計算する。このようにして、現在のデータと過去の実績データを比較することにより、プラント設備を安定して稼働することができる。
【００４７】
実施の形態２．
図１９は実施の形態２による送水計画部を示すブロック構成図並びにフローチャートである。上記実施の形態１では、送水量水位監視部９が、平常運転時にポンプ設備、弁設備の送水量、配水池設備の水位の監視を定期的に行い、送水量水位監視部９が異常と診断した時に、需要量予測機能１６１、送水量計算機能１６２、送水量修正機能１６３、送水量制御（ガイド表示）機能１６４により、工場や家庭が必要な量の水を供給することについて説明したが、送水量計算機能１６２、送水量修正機能１６３、送水量制御（ガイド表示）機能１６４の実行は手動での操作である。そこで水の供給に特殊な条件であるといった個別の調整が必要な時以外は、実施形態１で説明した「送水量計算」を開始指示した時に実行される最適な送水量計算、そしてその計算した送水量を用いてプラント設備５を制御する送水量制御を、運用支援装置２のオンライン部６（計算機）が手動によらず順に自動で実行するようにすることができ、異常時の対応を早めることができる。
【００４８】
図１９に示すように、需要量予測条件を設定したあと（ステップ３００）、以降の操作を自動で選択するか、手動で行うか画面で選択するようにし（ステップ４００）、自動を選択した時（ステップ４０１）、需要量予測４０２、送水量計算４０３、送水量制御４０４を計算機が自動で実行し、送水量計算（ステップ４０３）が算出した送水量をポンプ設備、弁設備に適用し、運転するようにした。これにより、送水量水位監視部９が異常と判断した後の復旧をスムーズに行うことができる。なお、ステップ４００で手動を選択した時（ステップ４０５）は、図６で説明した送水量の修正が行え、送水量のカスタマイズができる。
【００４９】
実施の形態３．
図２０は実施の形態２による送水計画部を示すブロック構成図並びにフローチャートである。上記実施の形態１では、プラント設備５を制御する送水量を送水量計算機能１６２で計算し、この送水量を表示し（ステップ３０４）、送水量の修正（ステップ３０５）を行うようにして運用する場合について述べた。これに対して過去の実績があった送水量データを表示し、それを運転データとして採用することにより修正することもできる（過去実績送水量表示５００）。たとえば、最高のコストパフォーマンスがあった時期と同じ条件における運転などのように、過去の最適な運転に切り替えることもできる。このように過去に安定稼働した実績がある運用データを運転データとして修正するものである。即ち過去に安定稼働した実績がある送水量に関するデータに基づいて、計算された送水量を修正する。
【００５０】
図２０に示すように、過去実績送水量表示の機能（ステップ５００）を追加し、履歴データベース１７から過去に実績のある送水量を表示し、送水量運用値データとして用いることができる。過去データの検索キーとして検索期間（検索開始日、検索終了日）、当日並びに翌日の天候（晴晴，晴雲，晴雨，晴雪，曇晴，曇雲，曇雨，曇雪，雨晴，雨雲，雨雨，雨雪，雪晴，雪雲，雪雨，雪雪）、当日並びに翌日の最高気温（範囲指定あり）、当日並びに翌日の日の分類（月曜型，土曜型，平日型，休日型，ＧＷ，盆，正月，配水制限，暴風，イベント，特殊日）を指定でき、これにより過去の実績データを取り出し、修正できるようにすることが出来る。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００５１】
２  運用支援装置、３  制御バス、４  コントローラ、１７  履歴データベース。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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