(57)【要約】  ユーザの作業負荷が軽減可能な技術を提供することを目的とする。プラント系統情報作成装置は、複数の貯水設備と、これらを接続する複数の管路とを含む水道プラント（１０１）について、管路系統に関する情報を作成する。分析用データ抽出装置（１２１）は、蓄積されたセンサ計測情報から、複数の貯水設備の各時刻における貯水量と、複数の管路の各時刻における流入出量とを含む分析用データを抽出する。関係性分析装置（１２２）は、分析用データに基づいて、複数の貯水設備の各時刻における貯水量の変化を算出し、当該貯水量の変化と流入出量との相関関係に基づいて、複数の管路のうち使用されている管路を推定する。
2016027528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の貯水設備と、これらを接続する複数の管路とを含む水道プラントについて、管路系統に関する情報を作成するプラント系統情報作成装置であって、  前記水道プラントのセンサで計測された各時刻のセンサ計測情報を蓄積する監視データベースと、  前記監視データベースに蓄積された前記センサ計測情報から、前記複数の貯水設備の前記各時刻における貯水量と、前記複数の管路の前記各時刻における流入出量とを含む分析用データを抽出する分析用データ抽出部と、  前記分析用データに基づいて、前記複数の貯水設備の各時刻における貯水量の変化を算出し、当該貯水量の変化と前記流入出量とに基づいて、前記貯水設備と、当該貯水設備に接続された前記管路との相関関係を算出し、当該相関関係に基づいて、前記複数の管路のうち使用されている管路を推定する関係性分析部とを備え、  前記関係性分析部は、  前記使用されている管路と、当該使用されている管路に接続された前記貯水設備との組み合わせが複数ある場合に、前記相関関係が他の組み合わせよりも強い組み合わせを成す前記使用されている管路と前記貯水設備とが、一対一で接続されていると推定する、プラント系統情報作成装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラント系統情報作成装置であって、  前記相関関係は、  前記貯水設備の前記貯水量の変化と、当該貯水設備と接続された前記管路の前記流入出量との相関関係であり、  前記関係性分析部は、  前記相関関係が予め定められた基準以上である管路を、前記使用されている管路として推定する、プラント系統情報作成装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のプラント系統情報作成装置であって、  前記関係性分析部で推定された前記管路の系統である管路系統を示す管路系統図面を作成する系統図面作成部をさらに備える、プラント系統情報作成装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のプラント系統情報作成装置であって、  前記分析用データ抽出部で抽出された前記分析用データに、データの欠損、データ上の単位系の相違、及び、一の前記貯水設備に対する複数のデータの重複、のいずれかの事象が含まれる場合に、当該事象を修正する分析用データ前処理部をさらに備え、  前記関係性分析部は、  前記分析用データ前処理部で修正された前記分析用データを前記算出及び前記推定に用いる、プラント系統情報作成装置。
【請求項５】
請求項３に記載のプラント系統情報作成装置であって、  前記管路系統に属する前記貯水設備について、前記監視データベースに蓄積された前記センサ計測情報に基づき、運用に関する情報を推定するパラメータ推定部をさらに備え、  前記系統図面作成部は、  前記パラメータ推定部で推定された前記運用に関する情報を、前記管路系統図面に付加する、プラント系統情報作成装置。
【請求項６】
請求項３に記載のプラント系統情報作成装置であって、  前記関係性分析部は、  予め定められた周期ごとに前記算出及び前記推定を行い、  前記関係性分析部で推定された前記管路の系統が変化した場合に、前記系統図面作成部に前記管路系統図面を作成させる出力評価部をさらに備える、プラント系統情報作成装置。
【請求項７】
請求項５に記載のプラント系統情報作成装置であって、  前記水道プラントは、浄水場及び下水処理場の少なくとも１つをさらに含み、  前記管路系統に属する前記貯水設備について、前記浄水場及び前記下水処理場の少なくとも１つに対する前記貯水設備の近接度、及び、前記貯水設備の流入出量に基づき、前記貯水設備の重要度を算出する重要度算出部と、  前記貯水設備の内部パラメータ値を用いて、前記水道プラントについて予め定められた情報を提示するための演算を行う運用支援部とをさらに備え、  前記パラメータ推定部は、  前記重要度算出部で算出された前記重要度が予め定められた閾値以上である前記貯水設備についてのみ、前記監視データベースに蓄積された前記センサ計測情報に基づき、前記運用支援部で用いられる前記内部パラメータ値を算出する、プラント系統情報作成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、複数の貯水設備と、これらを接続する複数の管路とを含む水道プラントについて、管路系統に関する情報を作成するプラント系統情報作成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  上水道プラントは、広範囲に分布させて配設された複数の設備から構成される。浄水場で作られた飲料水は、貯水設備の貯水タンク（配水池、貯水池とも呼ばれる）に蓄えられ、そこから配水管路網を通じて市街地へ供給される。遠方や高所への配水は、複数の配水池を経由した送水によって実現されており、規模の大きなプラントでは、供給すべき市街地等に最も遠い配水池から当該市街地等に送水するのに、１０か所以上の配水池を経由することもある。【０００３】  下水道プラントも、上水道プラントと同様に、広範囲に分布させて配設された複数の設備から構成される。市街地より排出された排水及び雨水は、下水管路網を通り複数のポンプ設備を経由しつつ下水処理場へと送られる。以上のような上下水道プラントの複数の設備について監視制御を行う場合、中央監視制御室の中に中央監視制御盤（中央監視制御装置）を設置して、監視制御操作に関する情報をデータベースに蓄積しつつ、プラント全体の動向を一括して監視制御する方法が採用されることが多い。【０００４】  さて、上下水管路は、地勢や地上の人口動態、プラントとしての安全性などを考慮して設計される。このため、新たな住宅地の建設や、災害対策などの経営判断の影響により、新たな管路が敷設されたり、既存の管路の使用が休止されたりする場合がある。特に、大口径管路の変更や、設備統廃合など、上下水道プラント全体に影響を与えるような大規模工事が発生した場合、上下水管路の運用手法そのものにも影響を与える場合がある。【０００５】  このように管路に大規模工事が発生した場合には、新しい管路系統（管路の経路）に対応するために、中央監視制御盤や中央監視制御盤に付帯する運用支援装置などの諸システムにおいて、各貯水設備の内部パラメータや各種設定が更新される。【０００６】  ただし、内部パラメータ等の更新を行うには、稼働中のシステムをシャットダウンするか、メンテナンスモードに切り替える必要があり、一時的ではあるが、監視業務が中断する状況が発生する。このため、上述の内部パラメータ等の更新はなるべく短い時間で行われることが望ましい。【０００７】  しかしながら、中央監視制御盤や運用支援装置における内部パラメータ等の更新は、操作員や設計者が自身に知識に基づいて独自に検討を行いつつ、手動にて値を変更することによって行われる。このため、更新作業は、専門的な知識を有しない者には行えず、また、更新作業により負荷も時間もかかるという問題があった。【０００８】  この問題を解決するために、内部パラメータ等の更新作業を支援する手法について、過去より検討が行われている。例えば、特許文献１に開示された技術では、内部パラメータ値を決定する作業を計算機が自動的に行うことで、内部パラメータ等の更新作業にかかる作業負荷を削減することが可能となっている。特に、各装置の内部パラメータ値の決定に必要な計算手法をソフトウェアオブジェクトとして登録しているため、任意のプラント構成に対応することができるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−９１５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  上述した内部パラメータ等の更新作業は、一般的に、内部パラメータを更新すべき貯水設備の選定（以下「第１段階の作業」と記す）と、選定された貯水設備に対してシステムで利用される内部パラメータ値の決定（以下「第２段階の作業」と記す）という、二段階の作業からなる。【００１１】  例えば、配水池の需要量予測を行うシステムを開発する場合、監視対象となる全ての配水池に対して需要量予測を行うケースは少なく、配水池運用の根幹となる一部の主要な配水池に対してのみ需要量予測を行うことが多い。このため、操作員や設計者は、第１段階の作業、つまり各種情報に基づく主要な配水池の選定作業を行うことになる。しかしながら、この第１段階の作業は、各種設計図面を読み解きながら、複数の管路のうちどの管路が主に使用されているかなどが分かった後に行うことができる。このため、内部パラメータ等の更新作業や設計作業を行う上で、第１段階の作業は大きな負荷となっているという問題があった。【００１２】  また、特許文献１の技術では、第２段階の作業の負荷を軽減することが可能であるが、第１段階の作業を軽減することを目的としていない。このため、大口径管路の追加など、プラント全体の運用に影響を与えるような工事が発生した場合には、操作員や設計者などのユーザが、依然として第１段階の作業、つまりを主要な配水池の選定作業を行わなければならなかった。【００１３】  そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、ユーザの作業負荷を軽減可能な技術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】
【００１４】  本発明に係るプラント系統情報作成装置は、複数の貯水設備と、これらを接続する複数の管路とを含む水道プラントについて、管路系統に関する情報を作成するプラント系統情報作成装置であって、前記水道プラントのセンサで計測された各時刻のセンサ計測情報を蓄積する監視データベースと、前記監視データベースに蓄積された前記センサ計測情報から、前記複数の貯水設備の前記各時刻における貯水量と、前記複数の管路の前記各時刻における流入出量とを含む分析用データを抽出する分析用データ抽出部と、前記分析用データに基づいて、前記複数の貯水設備の各時刻における貯水量の変化を算出し、当該貯水量の変化と前記流入出量とに基づいて、前記貯水設備と、当該貯水設備に接続された前記管路との相関関係を算出し、当該相関関係に基づいて、前記複数の管路のうち使用されている管路を推定する関係性分析部とを備える。前記関係性分析部は、前記使用されている管路と、当該使用されている管路に接続された前記貯水設備との組み合わせが複数ある場合に、前記相関関係が他の組み合わせよりも強い組み合わせを成す前記使用されている管路と前記貯水設備とが、一対一で接続されていると推定する。
【発明の効果】
【００１５】  本発明によれば、監視データベースに蓄積されたセンサ計測情報に基づいて、複数の管路のうち使用されている管路を推定する。したがって、ユーザの作業負荷を軽減することができる。【００１６】  本発明の目的、特徴、態様及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１に係るプラント系統図面作成装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る監視データを模式的に示す図である。
【図３】実施の形態１に係る上下水道プラントの管路系統の一例を模式的に示す図である。
【図４】実施の形態１に係る管路系統図面の一例を模式的に示す図である。
【図５】実施の形態２に係るプラント系統図面作成装置の構成を示すブロック図である。
【図６】実施の形態３に係るプラント系統図面作成装置の構成を示すブロック図である。
【図７】実施の形態４に係るプラント系統図面作成装置の構成を示すブロック図である。
【図８】実施の形態５に係るプラント系統図面作成装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】  ＜実施の形態１＞  図１は、本発明の実施の形態１に係るプラント系統情報作成装置が適用されたプラント系統図面作成装置の構成を示すブロック図である。図１のプラント系統図面作成装置は、監視制御装置１１１と、入出力装置１１２と、監視データベース１１３と、分析用データ抽出装置１２１と、関係性分析装置１２２と、画面作成装置１２３とを備えている。このうち、監視制御装置１１１、入出力装置１１２、監視データベース１１３は、従来利用されているプラント向け監視制御装置に対応する。
【００１９】  まず、プラント系統図面作成装置の概要について説明する。
【００２０】  監視制御装置１１１は、監視制御装置１１１が監視対象とするプラントシステム及び装置であるプラント１０１と接続されている。プラント１０１は、複数の貯水設備と、これらを接続する複数の管路とを含む水道プラントである。
【００２１】  以下、プラント１０１は、水道プラントの一種である上下水道プラントであるものとして説明する。しかしこれに限ったものではなく、プラント１０１は、例えば上水道プラントまたは下水道プラントであってもよい。なお、以下の説明では、プラント１０１を、「上下水道プラント１０１」と記すこともある。
【００２２】  監視制御装置１１１は、プラント１０１の各設備に付帯（配設）されたセンサから、当該センサで計測された各種計測信号などのセンサ計測情報を取得し、当該センサ計測情報を中央監視制御装置において収集する。通常、収集されたセンサ計測情報は、監視データとして監視データベース１１３内に記録され、過去事例の検索や、分析作業などに利用される。
【００２３】  本実施の形態１に係るプラント系統図面作成装置は、監視データベース１１３内に記録された監視データに基づいて、プラント１０１全体に関する情報を、入出力装置１１２において一括表示する。これにより、ユーザは、プラント１０１全体の動向を把握することが可能となっている。
【００２４】  また、本実施の形態１に係るプラント系統図面作成装置は、監視データに基づいて、プラント１０１について管路系統に関する情報を作成する。ここでは、プラント系統図面作成装置は、監視データに基づいて、複数の管路のうち使用されている管路を推定し、当該管路の系統である管路系統を示す管路系統図面を作成する。そして、プラント系統図面作成装置は、作成した管路系統図面を入出力装置１１２で表示することが可能となっている。これにより、ユーザは、どの管路及び管路系統が主に使用されているかを知ることができるので、主要な貯水設備（配水池）を容易に選定することか可能となる。
【００２５】  次に、プラント系統図面作成装置の各構成要素について詳細に説明する。
【００２６】  監視制御装置１１１は、プラント１０１のセンサからセンサ計測情報（計測信号）を収集し、当該センサ計測情報を監視データとして監視データベース１１３に記録（蓄積）する。また、監視制御装置１１１は、ユーザが入出力装置１１２に入力した制御情報（制御信号）を、監視データとして監視データベース１１３に記録（蓄積）する。
【００２７】  監視制御装置１１１は、監視データベース１１３に記録（蓄積）された監視データを、入出力装置１１２に表示させる。さらに、監視制御装置１１１は、上述の制御情報を取得した場合に当該制御情報を、プラント１０１に設置された制御装置に送信することにより、プラント１０１の機器を制御する。これにより、ユーザは入出力装置１１２を操作することによりプラント１０１を遠隔操作することが可能となる。
【００２８】  監視データベース１１３は、上下水道プラント１０１からのセンサ計測情報、及び、ユーザが入力した上下水道プラント１０１に対する制御情報を、監視データとして蓄積する。プラント１０１から収集した各センサ計測情報（各計測信号の値）は、予め設定された単位時間間隔ごとに、監視データベース１１３内に蓄積される。
【００２９】  図２は、本実施の形態１に係る監視データベース１１３に蓄積された監視データを模式的に示す図である。図２の例では、各センサ計測情報が１時間単位ごとに蓄積されている。時刻情報２０１は、各センサ計測情報を収集した時刻を示し、時間ラベル２０２は、監視データベース１１３内において時刻情報２０１を格納する箇所を示す。計測値２１１は、各センサ計測情報を示し、計測値ラベル２１２は、監視データベース１１３内において計測値２１１を格納する箇所を示す。計測値単位２１３は、各センサ計測情報の物理量に関する単位系を示す。
【００３０】  以上のように、監視データベース１１３は、上下水道プラント１０１について、各時刻のセンサ計測情報を蓄積している。なお、図２には、ポンプの流量と貯水池（貯水設備）の水位（貯水量）に関するセンサ計測情報が監視データベース１１３に蓄積されている例が示されているが、実際のシステムではこれら情報に留まらず、受電、運転操作、及び、水質などに関する監視データも蓄積される。
【００３１】  図１に戻って、次に、分析用データ抽出装置１２１（分析用データ抽出部）、関係性分析装置１２２（関係性分析部）、及び、画面作成装置１２３（系統図面作成部）について説明する。
【００３２】  分析用データ抽出装置１２１は、監視データベース１１３に蓄積された監視データの中から分析に用いるべきデータ選択し、分析用データとして抽出する。ここで、分析用データは、複数の貯水設備の各時刻における貯水量と、複数の管路の各時刻における流入出量とを含むものとする。なお、管路の流入出量には、管路に設けられたポンプ設備の送水量や、管路の両端の高低差や管路の傾斜に応じた送水量などが適用される。
【００３３】  以上のように構成された分析用データ抽出装置１２１は、監視データベース１１３に蓄積された監視データ（センサ計測情報）から、複数の貯水設備の各時刻における貯水量と、複数の管路の各時刻における流入出量とを含む分析用データを抽出する。分析用データ抽出装置１２１は、抽出した分析用データを、関係性分析装置１２２に送信する。
【００３４】  関係性分析装置１２２は、分析用データ抽出装置１２１で抽出された分析用データに基づいて、予め定められた演算を行った後に、複数の管路のうち使用されている管路を推定（算出）する。ここで、関係性分析装置１２２について詳細に説明する前に、上下水道プラントの管路系統について説明する。
【００３５】  図３は、本実施の形態１に係る上下水道プラントの管路系統の一例を模式的に示す図である。図３には、円の記号で示されるポンプ設備３０１Ａ，３０１Ｂと、四角形の記号で示される貯水設備３０２Ａ，３０２Ｂとが示されている。これらの記号間に付された矢印は、管路と流向（管路内で水が流れる向き）とを示している。図３の例では、ポンプ設備３０１Ａは、貯水設備３０２Ａに水を送り、ポンプ設備３０１Ｂは、貯水設備３０２Ａから貯水設備３０２Ｂに水を送ることが示されている。
【００３６】  ここで、管路途中で水量の増減はないとすると仮定する。この場合、ポンプ設備３０１Ａの流量が増加すると、貯水設備３０２Ａの水位上昇率が大きくなり、ポンプ設備３０１Ｂの流量が増加すると、貯水設備３０２Ａの水位下降率、及び、貯水設備３０２Ｂの水位上昇率が大きくなる。
【００３７】  図１の関係性分析装置１２２は、このような貯水量の変化と前記流入出量との相関関係を数値として定量化する。以下、このことについて詳細に説明する。
【００３８】  まず、関係性分析装置１２２は、分析用データのうち、貯水設備の各時刻における貯水量に基づいて、貯水設備の各時刻における貯水量の変化を算出する。例えば、関係性分析装置１２２は、貯水設備ｊ（配水池ｊ）について、時刻ｔにおける貯水量Ｐｊ，ｔと、時刻（ｔ−１）における貯水量Ｐｊ，ｔ−１とに基づいて、時刻ｔにおける貯水量の変化（Ｐｊ，ｔ−Ｐｊ，ｔ−１）を算出する。なお、ｔ＝１，２，…，Ｔであるものとする。
【００３９】  次に、関係性分析装置１２２は、貯水設備ｊの各時刻における貯水量の変化（Ｐｊ，ｔ−Ｐｊ，ｔ−１）と、貯水設備ｊの各時刻における流入出量とに基づいて、次式（１）を規定する。なお、次式（１）では、貯水設備ｊの各時刻における流入出量には、貯水設備ｊと接続された管路のポンプｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）の時刻ｔにおける流量Ｑｉ，ｔが用いられている。Ｃｉ，ｊは、この時点では未知数である。
【００４０】
【数１】
2016027528.tif 000003
【００４１】  次に、関係性分析装置１２２は、式（１）に最小二乗法を適用する。すなわち、関係性分析装置１２２は、次式（２）の値が最小となるＣｉ，ｊの値を算出する。
【００４２】
【数２】
2016027528.tif 000004
【００４３】  算出されたＣｉ，ｊは、貯水設備ｊと、当該貯水設備ｊと接続された管路（ポンプｉ）との相関関係を示し、具体的には貯水設備ｊの貯水量の変化と、当該貯水設備ｊと接続された管路（ポンプｉ）の流入出量との相関関係を示す。例えば、Ｃｉ，ｊが１または１に近い値であれば、貯水設備ｊの貯水量の変化と、管路（ポンプｉ）の流入量との相関関係が強い。Ｃｉ，ｊが−１または−１に近い値であれば、貯水設備ｊの貯水量の変化と、管路（ポンプｉ）の流出量との相関関係が強い。Ｃｉ，ｊが０または０に近い値であれば、貯水設備ｊの貯水量の変化と、管路（ポンプｉ）の流入出量との相関関係は弱い。
【００４４】  そこで、閾値ａ（＞０）を予め適切に設定して、−ａ≧Ｃｉ，ｊ≧−１または１≧Ｃｉ，ｊ≧ａである場合には、ポンプｉの管路が貯水設備ｊの流出入に使用されている可能性が高くなるようする。閾値ａは、経験や実績に基づいてユーザによって設定されてもよいし、関係性分析装置１２２に学習させることにより自動的に設定されてもよい。
【００４５】  関係性分析装置１２２は、−ａ≧Ｃｉ，ｊ≧−１または１≧Ｃｉ，ｊ≧ａとなる管路、つまり上述の相関関係が強い管路（上述の相関関係が予め定められた基準以上である管路）を、貯水設備ｊでの流出入に使用されている管路と推定する。一方、関係性分析装置１２２は、−ａ＜Ｃｉ，ｊ＜ａとなる管路、つまり上述の相関関係が弱い管路（上述の相関関係が予め定められた基準より低い管路）を、貯水設備ｊでの流出入に使用されていない管路と推定する。以上のような推定を、上下水道プラント１０１内の全ての貯水設備ｊ（ｊ＝１，２，…）について行う。
【００４６】  以上のように構成された関係性分析装置１２２は、分析用データに基づいて、複数の貯水設備の各時刻における貯水量の変化を算出し、当該貯水量の変化と流入出量との相関関係に基づいて、複数の管路のうち使用されている管路を推定する。なお、以上の説明では、最小二乗法を用いて相関関係を定量化したが、これに限ったものではない。また、以上の説明では、ポンプによる流量に適用した場合について説明したが、管路の両端の高低差等に応じた流量にも同様に適用することができる。
【００４７】  なお、上述の推定結果次第では、使用されている管路と、当該使用されている管路に接続された貯水設備との組み合わせが複数ある場合がある。例えば、式（１）に示したように、各管路と貯水設備との相関関係は、貯水設備ごとに算出されるため、一つの管路（ポンプｉ）に対して、複数の貯水設備の相関関係が強いと判定される可能性がある。また、閾値ａが小さい場合などには、一つの貯水設備ｊに対して、複数の管路の相関関係が強いと判定される可能性がある。このような場合に、関係性分析装置１２２は、管路と貯水設備との対応が一対一になるように、以下のように接続関係の絞り込みを行う。
【００４８】  まず、関係性分析装置１２２は、ある貯水設備に対して、正の範囲で相関関係が強いと判定された管路が一つに限定される場合、または負の範囲で相関関係が強いと判定された管路が一つに限定される場合、貯水設備と、一つに限定された管路とが接続していると判定する。そして、関係性分析装置１２２は、一対一で接続されていると判定された貯水設備及び管路を、相関関係の判定対象から除外してから、相関係数の再演算と補正を行う。以上の処理を繰り返して行う。
【００４９】  以上の処理を繰り返してもなお、管路と貯水設備との対応が一対一にならなかった場合には、関係性分析装置１２２は、管路と貯水設備との複数の組み合わせのうち、相関関係が他の組み合わせよりも強い組み合わせ（例えば相関関係の絶対値が最も大きい組み合わせ）を成す管路と貯水設備とが、一対一で接続されていると判定（推定）する。以上の判定によって、管路と貯水量との対応が逐次絞り込まれることとなり、最終的に一対一の対応関係に集約することができる。
【００５０】  画面作成装置１２３は、関係性分析装置１２２で推定された管路の系統である管路系統を示す管路系統図面を作成する。本実施の形態１では、画面作成装置１２３は、管路系統図面と、プラント１０１全体に関する情報（例えばセンサ計測情報）とを示す監視画面を作成する。なお、管路系統図面に示される管路は、貯水設備と一対一に接続されていると判定された管路であってもよいし、貯水設備と一対一に接続されているか否かに関わらず貯水設備と接続されていると判定された管路であってもよい。画面作成装置１２３で作成された監視画面は、監視制御装置１１１に送信され、入出力装置１１２にて表示される。
【００５１】  図４は、入出力装置１１２にて表示される監視画面の管路系統図面の一例を模式的に示す図である。図４では、図３と同様に円の記号はポンプ設備に対応し、四角の記号は貯水設備に対応し、矢印は管路と流向に対応している。取水源には、例えば河川、湖水、ため池などが適用され、需用家には、例えば市街地、商業地などが適用される。図４において、使用されていると推定された管路等は実線で示され、使用されていないと推定された管路等は破線で示される。
【００５２】  以上のような本実施の形態１に係るプラント系統図面作成装置によれば、監視データベース１１３に蓄積されたセンサ計測情報（監視データ）に基づいて、複数の管路のうち使用されている管路を推定する。したがって、例えば管路系統の変更が生じた場合などに、複数の管路のうちどの管路が主に使用されているかなどをユーザは調べなくて済むので、ユーザの作業負荷を軽減することができる。また、管路系統の変更に柔軟に対応可能な監視制御システムの実現が可能となる。
【００５３】  また、本実施の形態１によれば、推定された管路の系統を示す管路系統図面を作成する。これにより、ユーザは、管路系統図面の表示等により、管路系統の状態を容易に把握することができる。
【００５４】  ＜実施の形態２＞  これまで説明したプラント系統図面作成装置において、監視データベース１１３に蓄積されるセンサ計測情報は実計測値であるため、計器故障や工事等の影響を受けた結果として、一部の値が欠損している場合がある。また、図２の貯水池Ａの水位、及び、貯水池Ｂの水位に関する計測値単位２１３に示すように、一部の計測値の単位系が、他の同種類の単位系と異なる場合がある。さらに、設備構造的な理由により、一の貯水設備に対して、複数の計測値が重複して収集されている場合がある。例えば、一の貯水池の設備の内部が二層構造となっており、Ｎｏ．１水槽、Ｎｏ．２水槽というように、それぞれの水位を計測している場合がある。
【００５５】  分析用データ抽出装置１２１が抽出した分析用データの中に、上記のような事象が含まれる場合、関係性分析装置１２２にて演算処理のエラーが発生して、関係性分析装置１２２の推定精度が著しく低下する可能性がある。一般に、監視データベース１１３に蓄積されるセンサ計測情報の数は膨大であることから、上記のような事象、つまり演算処理のエラーを誘発する項目をユーザが手作業で発見、修正することは困難である。そこで、本発明の実施の形態２に係るプラント系統図面作成装置では、以下に説明するように、この問題を解決することが可能となっている。
【００５６】  図５は、本実施の形態２に係るプラント系統図面作成装置の構成を示すブロック図である。なお、実施の形態２以降のプラント系統図面作成装置において、実施の形態１で説明した構成要素と同一または類似するものについては同じ参照符号を付し、異なる部分について主に説明する。図５のプラント系統図面作成装置の構成は、実施の形態１のプラント系統図面作成装置の構成（図１）に、分析用データ前処理装置１２４（分析用データ前処理部）を追加したものである。
【００５７】  分析用データ前処理装置１２４は、分析用データ抽出装置１２１で抽出された分析用データに、データの欠損、データ上の単位系の相違、及び、一の貯水設備に対する複数のデータの重複、のいずれかの事象（演算処理エラー誘発項目）が含まれるか否かを判定する。そして、分析用データ前処理装置１２４は、いずれかの事象が含まれる場合には、当該事象の除去または加工などによる修正を行うための演算処理を実施する。
【００５８】  例えば、分析用データ前処理装置１２４は、分析用データに、データの欠損がある場合には、欠損がある時間帯のデータを削除する。また、分析用データ前処理装置１２４は、分析用データに、データ上の単位系の相違がある場合には、最も利用頻度の高い単位系に統一されるように、他の単位系の計測値を変換する。また、分析用データ前処理装置１２４は、分析用データに、一の貯水設備に対する複数の計測値（データ）の重複がある場合には、それら測定値の平均値を算出するか、または、それら計測値のいずれか一つを分析用データとして選択する。
【００５９】  関係性分析装置１２２は、分析用データ前処理装置１２４で修正された分析用データを、上述の算出及び上述の推定に用いる。
【００６０】  以上のような本実施の形態２に係るプラント系統図面作成装置によれば、分析用データに上記の事象が含まれる場合には、当該事象を修正する。これにより、関係性分析装置１２２において演算処理のエラーが発生することを抑制することができ、関係性分析装置１２２の推定精度を高めることができる。
【００６１】  ＜実施の形態３＞  これまで説明したプラント系統図面作成装置において、画面作成装置１２３で作成される管路系統図面には、管路系統という比較的静的な情報だけでなく、貯水池の上下限水位やポンプの送水量分布などの、運用に関する情報（比較的動的な情報）が付加されることが好ましい。そこで、本発明の実施の形態３に係るプラント系統図面作成装置では、以下に説明するように、管路系統図面に、運用に関する情報（以下「運用関連情報」と記す）を付加する。
【００６２】  図６は、本実施の形態３に係るプラント系統図面作成装置の構成を示すブロック図である。図６のプラント系統図面作成装置の構成は、実施の形態２のプラント系統図面作成装置の構成（図５）に、設備パラメータ推定装置１２５（パラメータ推定部）を追加したものである。
【００６３】  設備パラメータ推定装置１２５は、関係性分析装置１２２で推定された管路の系統に属する各貯水設備について、監視データベース１１３に蓄積された監視データ（センサ計測情報）を取り出す。そして、設備パラメータ推定装置１２５は、取り出した監視データに基づいて、各貯水設備の運用関連情報を推定（算出）する。
【００６４】  なお、運用関連情報には、例えば、貯水池の上下限水位や、設備出力値などのように、プラント１０１内の設備の種類に応じて変更される。設備パラメータ推定装置１２５には、運用関連情報を算出するための演算式が予め登録されている。設備パラメータ推定装置１２５は、取り出した監視データを、各演算式に代入し、それによって得られた値を用いて運用関連情報を推定する。
【００６５】  画面作成装置１２３は、設備パラメータ推定装置１２５で推定された運用関連情報を、管路系統図面に付加する。これにより、入出力装置１１２にて、運用関連情報が付加された管路系統図面が表示される。
【００６６】  以上のような本実施の形態３に係るプラント系統図面作成装置によれば、運用関連情報を管路系統図面に付加して表示する。これにより、ユーザは、運用関連情報を参照することができるので、現在の設備の状態が正常なのか、異常なのかを即座に判断することができる。
【００６７】  ＜実施の形態４＞  一般的に、上下水管路は、地勢や地上の人口動態、プラントとしての安全性などを考慮して設計される。このため、新たな住宅地の建設や、災害対策などの経営判断の影響により、新たな管路が敷設されたり、既存の管路の使用が休止されたりする場合がある。各工事内容を見ると、大口径管路の変更があれば末端管の追加もあるというように、ある管路の変更等が、上下水道プラント全体に影響を与えるかどうかの判断は、その時々の場合による。
【００６８】  このため、操作員及び設計者は、管路の追加工事または変更工事が実施されるごとに、プラント運用または中央監視制御装置に与える影響を考察し、その影響が大きい場合には、各種システムにて利用する内部パラメータ等の更新作業を行わなければならない。そこで、本発明の実施の形態４に係るプラント系統図面作成装置では、以下に説明するように、この問題を解決することが可能となっている。
【００６９】  図７は、本実施の形態４に係るプラント系統図面作成装置の構成を示すブロック図である。図７のプラント系統図面作成装置の構成は、実施の形態３のプラント系統図面作成装置の構成（図６）に、出力評価装置１２６（出力評価部）を追加したものである。
【００７０】  ここで、本実施の形態４に係る関係性分析装置１２２は、予め定められた周期（時間間隔）ごとに、上述の算出及び上述の推定を行う。
【００７１】  出力評価装置１２６は、関係性分析装置１２２で推定された管路の系統が変化した場合に、画面作成装置１２３に管路系統図面を作成させる。ここで、関係性分析装置１２２で推定された管路の系統が変化した場合としては、関係性分析装置１２２で推定された管路の系統と監視制御装置１１１で用いられる管路の系統とが異なる場合、または、関係性分析装置１２２で今回推定された管路の系統と前回推定された管路の系統とが異なる場合などが適用される。
【００７２】  以上のような本実施の形態４に係るプラント系統図面作成装置によれば、関係性分析装置１２２で推定された管路の系統が変化した場合に、画面作成装置１２３にて管路系統図面が作成される。これにより、プラント１０１の管路系統が継続的に変更される工事ごとに、ユーザは、管路系統の更新指示を行わなくて済むので、ユーザの作業負荷を抑制することができる。また、ユーザが当該更新指示を忘れた場合であっても、自動的に管路系統が更新されるので、実際のプラントの管路系統と、監視画面の管路系統との相違をなるべく抑制することが可能となる。
【００７３】  ＜実施の形態５＞  中央監視制御装置が、需要量予測や、配水池水位シミュレーションなどの運用支援機能を有するように構成されている場合、監視対象となる全ての貯水設備に対して予測やシミュレーションを行うのではなく、配水池運用の根幹をなす主要な貯水設備に対してのみ予測等を行うことがある。この場合、主要な貯水設備の選定は、ユーザが各種情報に基づいて行われるが、その選定に負荷も時間もかかるという問題があった。そこで、本発明の実施の形態５に係るプラント系統図面作成装置によれば、以下に説明するように、ユーザが主要な貯水設備を選定しなくても、主要な貯水設備を選定することが可能となっている。
【００７４】  図８は、本実施の形態５に係るプラント系統図面作成装置の構成を示すブロック図である。図８のプラント系統図面作成装置の構成は、実施の形態３のプラント系統図面作成装置の構成（図６）に、調整対象設備選定装置１２７（重要度算出部）と、運用支援装置１２８（運用支援部）とを追加したものである。
【００７５】  ここでは、プラント１０１は上下水道プラントであることを前提として、浄水場及び下水処理場をさらに含んでいるものとする。ただし、プラント１０１が上水道プラントである場合には、プラント１０１は浄水場だけをさらに含むものとし、プラント１０１が下水道プラントである場合には、プラント１０１は下水処理場だけをさらに含むものとする。
【００７６】  調整対象設備選定装置１２７は、関係性分析装置１２２で推定された管路系統に属する各貯水設備について、監視データベース１１３に蓄積された監視データ（センサ計測情報）から、浄水場及び下水処理場に対する貯水設備の近接度、及び、貯水設備の流入出量を取得する。
【００７７】  本実施の形態５では、他の貯水設備を介さずに浄水場または下水処理場と管路で接続されている貯水設備に対しては、「１」という近接度が設定される。ｍ個の貯水設備を介して浄水場または下水処理場と管路で接続されている貯水設備に対しては、「ｍ＋１」という近接度が設定される。ただし、近接度の設定はこれに限ったものではない。
【００７８】  調整対象設備選定装置１２７は、取得した近接度及び流入出量に基づいて、上述の管路系統に属する各貯水設備の重要度を算出する。ここで、近接度の値が大きくなるほど（浄水場等から離れるほど）、重要度は小さくなるものとする。また、流入出量が大きくなるほど、重要度は大きくなるものとする。
【００７９】  調整対象設備選定装置１２７は、重要度が予め定められた閾値以上である貯水設備を、設備パラメータ推定装置１２５における内部パラメータの算出対象であると判定する。一方、調整対象設備選定装置１２７は、重要度が予め定められた閾値よりも小さい貯水設備を、設備パラメータ推定装置１２５における内部パラメータの算出対象外であると判定する。
【００８０】  設備パラメータ推定装置１２５は、重要度が予め定められた閾値以上である貯水設備についてのみ、監視データベース１１３に蓄積されたセンサ計測情報に基づき、運用支援装置１２８で用いられる内部パラメータ値を算出する。
【００８１】  運用支援装置１２８は、設備パラメータ推定装置１２５で算出された貯水設備の内部パラメータ値を用いて、プラント１０１について予め定められた情報を提示するための演算を行う。ここで、プラント１０１について予め定められた情報には、例えば、プラント１０１に関する、予測情報、シミュレーション情報、及び、ガイダンス情報の少なくとも１つが適用される。
【００８２】  以上のような本実施の形態５に係るプラント系統図面作成装置によれば、例えば管路系統の変更が生じた場合などに、ユーザは主要な貯水設備を選定しなくて済むので、ユーザの作業負荷を軽減することができる。
【００８３】  ＜変形例＞  以上の説明では、関係性分析装置１２２は、上述の式（１）を規定して当該式（１）に最小二乗法を適用した。しかし、分析用データが、貯水設備ｊ（配水池ｊ）の時刻ｔにおける配水量Ｄｊ，ｔを含む場合には、関係性分析装置１２２は、次式（３）を規定して、式（１）の代わりに式（３）に最小二乗法を適用してもよい。
【００８４】
【数３】
2016027528.tif 000005
【００８５】  また、以上の説明では、関係性分析装置１２２は、貯水量の変化と流入出量との相関関係を算出した。しかしこれに限ったものではなく、貯水量の変化の代わりに、例えば貯水量増減率などの、貯水量の変化に類する物理量を用いてもよい。ここで、貯水量増減率＝（時刻ｔの貯水量−時刻（ｔ−１）の貯水量）／最大貯水量である。また、相関関係に流入出量増減率を用いてもよい。ここで、流入出量増減率＝（時刻ｔの送水量−時刻（ｔ−１）の送水量）／最大送水量である。
【００８６】  また、分析用データ抽出装置１２１、関係性分析装置１２２、画面作成装置１２３、分析用データ前処理装置１２４、設備パラメータ推定装置１２５、出力評価装置１２６、調整対象設備選定装置１２７、及び、運用支援装置１２８などの装置でなくてもよい。例えば、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）などが、半導体メモリなどの記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、当該ＣＰＵの機能として上記装置の機能が実現されてもよい。
【００８７】  なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態及び各変形例を自由に組み合わせたり、各実施の形態及び各変形例を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【００８８】  本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、本発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【００８９】  １０１  プラント、１１３  監視データベース、１２１  分析用データ抽出装置、１２２  関係性分析装置、１２３  画面作成装置、１２４  分析用データ前処理装置、１２５  設備パラメータ推定装置、１２６  出力評価装置、１２７  調整対象設備選定装置、１２８  運用支援装置。
【図１】
2016027528.tif 000006
【図２】
2016027528.tif 000007
【図３】
2016027528.tif 000008
【図４】
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【図５】
2016027528.tif 000010
【図６】
2016027528.tif 000011
【図７】
2016027528.tif 000012
【図８】
2016027528.tif 000013
【国際調査報告】
2016027528.tif 000014
2016027528.tif 000015