(57)【要約】【課題】既存の下水処理場の下水処理能力を高めることなく、下水量の増加に迅速に対応できる下水道の管理方法および管理システムを提供する。【解決手段】下水を処理する互いに隣接する２つの下水区画１０Ａ、１０Ｂ毎に単一の下水処理場１２Ａ、１２Ｂが設けられており、互いに隣接する管路網１４Ａの幹線１８と、管路網１４Ｂの幹線１８との間に下水を双方向に運ぶことが可能なバイパス路２０が設けられるとともに、このバイパス路２０には該バイパス路２０を開閉する開閉弁２２が設けられている。管路網１４Ａ、１４Ｂの幹線１８の複数箇所には下水の水位データを計測する水位計測装置３０がそれぞれ設けられ、これら複数の水位計測装置３０はサーバ２００と通信可能に接続されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水を処理する下水区画毎に設けられた下水処理場と、前記下水区画毎に設けられ家庭や工場などの末端使用設備から前記下水処理場に下水を運ぶ管路網とを備える下水道の管理方法であって、
互いに隣接する下水区画の管路網のうち隣接する管路網同士を接続するバイパス路を設けるとともに、該バイパス路を開閉する開閉弁を設け、
前記互いに隣接する下水区画のうちの一方の下水区画の管路網における複数箇所の下水の水位を計測し前記複数箇所においてそれぞれ第１の水位データを生成し、
前記互いに隣接する下水区画のうちの他方の下水区画の管路網における複数箇所の下水の水位を計測し前記複数箇所においてそれぞれ第２の水位データを生成し、
前記複数の第１の水位データと複数の第２の水位データに基づいて前記開閉弁を開閉制御する、
ことを特徴とする下水道の管理方法。
【請求項２】
前記一方の下水区画の管路網の下水の水位の計測は、前記一方の下水区画の管路網のマンホールに設置された第１の水位計測手段により行われ、前記他方の下水区画の管路網の下水の水位の計測は、前記他方の下水区画の管路網のマンホールに設置された第２の水位計測手段により行われることを特徴とする請求項１記載の下水道の管理方法。
【請求項３】
前記管路網の下水の水位の計測が行われる箇所は、前記バイパス路が接続されている管路網上の位置よりも上流側の位置であることを特徴とする請求項２記載の下水道の管理方法。
【請求項４】
前記管路網は、前記末端使用設備からの下水を運ぶ枝管と、前記枝管が複数接続されかつ前記下水処理場に接続される幹線とを有し、前記第１、第２の水位計測手段が設けられるマンホールは前記幹線に位置していることを特徴とする請求項１記載の下水道の管理方法。
【請求項５】
前記管路網は、前記末端使用設備からの下水を運ぶ枝管と、前記枝管が複数接続されかつ前記下水処理場に接続される幹線とを有し、前記バイパス路が接続される管路網の箇所は前記幹線に位置していることを特徴とする請求項１記載の下水道の管理方法。
【請求項６】
下水を処理する下水区画毎に設けられた下水処理場と、前記下水区画毎に設けられ家庭や工場などの末端使用設備から前記下水処理場に下水を運ぶ管路網とを備える下水道の管理システムであって、
互いに隣接する下水区画の管路網のうち隣接する管路網同士を接続するバイパス路と、
前記バイパス路を開閉する開閉弁と、
前記互いに隣接する下水区画のうちの一方の下水区画の管路網の複数箇所における下水の水位を計測し水位データをそれぞれ生成する複数の第１の水位計測手段と、
前記互いに隣接する下水区画のうちの他方の下水区画の管路網の複数箇所における下水の水位を計測し水位データをそれぞれ生成する複数の第２の水位計測手段と、
前記第１の水位計測手段および第２の水位計測手段で生成された複数の水位データに基づいて前記開閉弁を開閉制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする下水道の管理システム。
【請求項７】
前記第１、第２の水位計測手段は、各管路網のマンホールに設置されることを特徴とする請求項１記載の下水道の管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は下水道の管理方法および管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
下水道は、下水を処理する下水区画毎に設けられた下水処理場と、下水区画毎に設けられ下水処理場に下水を運ぶ管路網とを備え、下水処理は下水区画毎に独立して行われている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−８８３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、例えば、ある下水区画のみに集中豪雨が降った場合、あるいは、ある下水区画に隣接する山などの斜面に大雨が降った場合、それらの下水区画の下水処理場にその下水処理能力を超える大量の下水が運ばれることが予測されるため、その下水処理場では下水の流入路を一時的に閉塞し下水処理場が再び下水処理を開始できるまで待機するか、あるいは、下水を下水処理場を経由することなく河川や海に直接放流するといった方法がとられている。
前者の方法では、下水処理場が流入路を閉塞して待機している間に管路網のマンホールなどから下水が溢れ出てしまうおそれがあり、また、後者の方法では、未処理の下水が河川や海に放流されてしまう不都合がある。
このような不都合を解消するためには、既存の下水処理場の下水処理能力を高めるために設備を増設するか、あるいは、既存の下水処理場の他に別の下水処理場を建設する必要があるが、何れの場合にも、土地の確保、建築工事など多大なコストと時間が必要となる。
【０００４】
また、仮に下水処理場の下水処理能力を高めたり下水処理場を新たに建設した場合には、大雨などが発生しない限り、それら設備や下水処理場が無駄となる。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、既存の下水処理場の下水処理能力を高めることなく、また、新たな下水処理場を設けることなく、下水量の増加に迅速に対応できる下水道の管理方法および管理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため本発明の下水道の管理方法は、下水を処理する下水区画毎に設けられた下水処理場と、前記下水区画毎に設けられ家庭や工場などの末端使用設備から前記下水処理場に下水を運ぶ管路網とを備える下水道の管理方法であって、互いに隣接する下水区画の管路網のうち隣接する管路網同士を接続するバイパス路を設けるとともに、該バイパス路を開閉する開閉弁を設け、前記互いに隣接する下水区画のうちの一方の下水区画の管路網における複数箇所の下水の水位を計測し前記複数箇所においてそれぞれ第１の水位データを生成し、前記互いに隣接する下水区画のうちの他方の下水区画の管路網における複数箇所の下水の水位を計測し前記複数箇所においてそれぞれ第２の水位データを生成し、前記複数の第１の水位データと複数の第２の水位データに基づいて前記開閉弁を開閉制御することを特徴とする。
また、本発明の下水道の管理システムは、下水を処理する下水区画毎に設けられた下水処理場と、前記下水区画毎に設けられ家庭や工場などの末端使用設備から前記下水処理場に下水を運ぶ管路網とを備える下水道の管理システムであって、互いに隣接する下水区画の管路網のうち隣接する管路網同士を接続するバイパス路と、前記バイパス路を開閉する開閉弁と、前記互いに隣接する下水区画のうちの一方の下水区画の管路網の複数箇所における下水の水位を計測し水位データをそれぞれ生成する複数の第１の水位計測手段と、前記互いに隣接する下水区画のうちの他方の下水区画の管路網の複数箇所における下水の水位を計測し水位データをそれぞれ生成する複数の第２の水位計測手段と、前記第１の水位計測手段および第２の水位計測手段で生成された複数の水位データに基づいて前記開閉弁を開閉制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の下水道の管理方法および管理システムによれば、一時的に下水量が下水処理場の下水処理能力を上回ることが予測される下水区画側の管路網から下水量が下水処理場の下水処理能力を上回らないことが予測される下水区画の管路網にバイパス路を介して下水を運ぶことができる。したがって、既存の下水処理場の下水処理能力を有効に活用することができ、既存の下水処理場の下水処理能力を高めることなく、また、新たな下水処理場を設けることなく、下水量の増加に迅速に対応することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
既存の下水処理場の下水処理能力を高めることなく、また、新たな下水処理場を設けることなく、下水量の増加に迅速に対応するという目的を、互いに隣接する下水区画の管路網のうち隣接する管路網同士を接続するバイパス路を設けるとともに、該バイパス路を開閉する開閉弁を設け、各下水区画の複数箇所の水位データに基づいて開閉弁を開閉制御することで実現した。
【実施例１】
【０００８】
次に本発明の実施例１の下水道の管理システムととともに管理方法について図面を参照して説明する。
図１は本発明の下水道の管理システムの全体構成を示す概念図、図２は下水の水位データを収集するための通信制御系の構成を示すブロック図、図３は下水道の管理方法を説明するフローチャートである。
【０００９】
図１に示すように、本実施例の管理システムは、下水を処理する互いに隣接する２つの下水区画１０Ａ、１０Ｂを有している。
これら下水区画１０Ａ、１０Ｂ毎に単一の下水処理場１２Ａ、１２Ｂが設けられており、一方の下水区画１０Ａには下水処理場１２Ａへ下水を運ぶ管路網１４Ａが、他方の下水区画１０Ｂには下水処理場１２Ｂに下水を運ぶ管路網１４Ｂがそれぞれ設けられている。以下では説明の便宜上、これら下水処理場および管路網を、第１の下水処理場１２Ａ、第２の下水処理場１２Ｂおよび第１の管路網１４Ａ、第２の管路網１４Ｂとして説明する。
第１、第２の管路網１４Ａ、１４Ｂは、家庭や工場などの末端使用設備からの下水を運ぶ枝管１６と、複数の枝管１６の下流側端部が接続される幹線１８とを有し、幹線１８の下流側端部が第１および第２の下水処理場１２Ａ、１２Ｂに接続されている。
さらに詳しく説明すると、例えば複数の枝管１６が接続される幹線１８が複数設けられており、これら複数の幹線１８がこれら幹線１８よりも下流側に設けられた１つの幹線１８に接続され、さらにこの１つの幹線１８と同様に設けられた複数の幹線１８がこれら幹線１８よりもさらに下流側に設けられた１つの幹線１８に接続されるといった構成となっており、最も下流側に位置する幹線１８が各下水処理場１２Ａ、１２Ｂに接続されている。
そして、互いに隣接する第１の管路網１４Ａの幹線１８と、第２の管路網１４Ｂの幹線１８との間に下水を双方向に運ぶことが可能なバイパス路２０が設けられるとともに、このバイパス路２０には該バイパス路２０を開閉する開閉弁２２が設けられている。開閉弁２２はその開度が制御されることによりバイパス路２０を流れる下水量を制御できるように構成されている。開閉弁２２としては例えば電動式の開閉弁(電動弁)あるいは油圧式の開閉弁を用いることができる。
さらに、第１、第２の管路網１４Ａ、１４Ｂの幹線１８の複数箇所には下水の水位データを計測する水位計測装置３０がそれぞれ設けられ、これら複数の水位計測装置３０はサーバ２００と通信可能に接続されている。
本実施例では、これら複数の水位計測装置３０が設けられている第１、第２の管路網１４Ａ、１４Ｂ上の位置は、バイパス路２０が接続されている第１、第２の管路網１４Ａ、１４Ｂ上の位置よりも上流側の位置である。本実施例では、第１の管路網１４Ａに設置されている水位計測装置３０が特許請求の範囲の第１の水位計測手段を構成し、第２の管路網１４Ｂに設置されている水位計測装置３０が特許請求の範囲の第２の水位計測手段を構成されている。
サーバ２００は、各水位計測装置３０から収集した複数の水位データに基づいて開閉弁２２の制御を行うように構成されている。
【００１０】
次に、水位計測装置３０およびサーバ２００の構成について詳細に説明する。
図２に示すように、幹線１８には、その延在方向に間隔をおいて複数のマンホール２４が設けられており、これら複数のマンホール２４のうちの一部のマンホール２４に水位計測装置３０が設置されている。
水位計測装置３０は、水位センサ３００２、制御部３００４、通信部３００６、アンテナ３００８、バッテリー３０１０などを備えており、水位センサ３００２、制御部３００４、通信部３００６、バッテリー３０１０を収容する不図示のケースがマンホール２４の開口に臨む上端縁部に不図示の取付金具を介して取り付けられ、マンホール２４の開口を蓋２６で閉塞することで前記ケースが外方から覆われ、蓋２６を開口から外すことで前記が外方に臨むように構成されている。
水位センサ３００２は、幹線１８を流れる下水Ｓの水位を計測するものであり、例えば下水１８の水面に対してマイクロ波を放射し、水面で反射したマイクロ波の反射波を受信することで水位センサ３００２と水面との距離を測定するように構成されている。このような水位センサ３００２としては前記マイクロ波を用いるものの他に、超音波や赤外線光を用いて前記距離を測定できる種々の非接触型のセンサを採用可能である。
制御部３００４は、水位センサ３００２および通信部３００６の制御を司る他、水位センサ３００２によって測定された前記距離に基づいて下水Ｓの水位を表す水位データを生成するものである。
アンテナ３００８は、アンテナ３００８の箇所が蓋２６の外方に臨むように蓋２６に組み込まれ、通信部３００６に接続され、無線通信回線網４０と無線通信可能に構成されている。
通信部３００６は、携帯電話機と同等の機能を有し、アンテナ３００８、無線通信回線網４０およびデジタル通信回線網４２を介してサーバ２００と双方向に通信可能に構成されている。
バッテリー３０１０は、水位センサ３００２、制御部３００４および通信部３００６に動作用の電源を供給するものである。
本実施例では、制御部３００４は、通信部３００６を制御することにより、前記水位データをサーバ２００に送信するとともに、サーバ２００から送信され通信部３００６で受信された制御指令に基づいて水位センサ３００２および通信部３００６の制御を行うように構成されている。また、通信部３００６は各水位計測装置３０を識別するための識別データを前記水位データに付加してサーバ２００に送信しており、サーバ２００では、前記識別データに基づいて前記水位データを識別している。
また、前記水位データの生成およびサーバ２００への送信は、制御部３００４によって所定周期Ｔで行われるように構成されており、所定周期Ｔはサーバ２００から送信される制御指令によって設定されるようになっている。
また、本実施例では、通信部３００６からサーバ２００へ送信される水位データ、あるいは、サーバ２００から通信部３００６へ送信される制御指令（指令データ）は、テキスト形式（ＨＴＭＬ形式）で表現されており、各データの通信は例えばパケット通信で行われる。
【００１１】
サーバ２００は、通信部２０２、制御部２０４、データベース２０６、表示装置２０８、プリンタ２１０、入力装置２１２、遠隔制御部２１４などを備えている。
通信部２０２は、デジタル通信回線網４２および無線通信回線網４０を介して水位計測装置３０の通信部３００６と双方向に通信可能に構成されている。
制御部２０４は、通信部２０２、データベース２０６、表示装置２０８、プリンタ２１０、入力装置２１２、遠隔制御部２１４の制御を司るものである。
データベース２０６は、各水位計測装置３０から無線通信回線網４０およびデジタル通信回線網４２を介して収集した水位データを格納するものである。具体的には、各水位計測装置３０毎に時間経過に伴って収集された水位データが格納されている。
表示装置２０８は、ＣＲＴや液晶ディスプレイなどから構成され、通信部２０２で収集された水位データ、あるいは、制御部２０４によってデータベース２０６から読み出された水位データを表示出力するように構成されている。表示出力される水位データは、制御部２０４によって例えば、表形式、あるいは、グラフ形式など種々の形式に加工される。また、水位データの時間的変化や、各水位計測装置３０が設けられている第１、第２の管路網１４Ａ、１４Ｂ上の位置なども表示出力される。
プリンタ２１０は、通信部２０２で収集された水位データ、あるいは、制御部２０４によってデータベース２０６から読み出された水位データを印刷出力するように構成され、印刷出力される水位データの形式は表示装置２０８で表示出力される水位データの形式と同様である。
入力装置２１２は、キーボードやマウスなどから構成され、制御部２０４に対して種々の設定や操作を行うためのものである。例えば、水位計測装置３０における前記水位データの生成およびサーバ２００へ所定周期Ｔを設定するための制御指令を生成する際に操作される。
遠隔制御部２１４は、開閉弁２２を制御するものであり、本実施例では前記開閉弁の開閉を制御する信号を生成し、該信号を所定の信号線を介して開閉弁２２に供給するように構成されている。
また、制御部２０４は、第１の管路網１４Ａに設けられた水位計測装置３０から収集した水位データと、第２の管路網１４Ｂに設けられた水位計測装置３０から収集した水位データとに基づいて後述するような手順で遠隔制御部２１４を制御する。
本実施例では、第１の管路網１４Ａに設けられた水位計測装置３０によって特許請求の範囲の第１の水位計測手段が構成され、第２の管路網１４Ｂに設けられた水位計測装置３０によって第２の水位計測手段が構成され、制御部２０４、遠隔制御部２１４によって特許請求の範囲の制御手段が構成されている。
【００１２】
次に、水位計測装置３０およびサーバ２００の動作について図３のフローチャートを参照して説明する。
まず、水位計測装置３０において、制御部３００４はタイマなどにより予め設定された所定周期Ｔで起動される（ステップＳ１０）。
制御部３００４は起動されると、水位センサ３００２から得た前記距離の計測結果に基づいて下水Ｓの水位データを計測する（ステップＳ１２）。
そして、制御部３００４は、前記水位データを通信部３００６を介してサーバ２００に送信し（ステップＳ１４）、ステップＳ１０に戻り次の起動まで待機する。
このような水位データの計測およびサーバ２００への送信が第１、第２の管路網１４Ａ、１４Ｂに設置された各水位計測装置３０によってなされる。
【００１３】
一方、サーバ２００の制御部２０４は、第１、第２の管路網１４Ａ、１４Ｂに設置された各水位計測装置３０から送信されてきた各水位データをデータベース２０６に格納しつつ、各水位データの時間的変化に基づいて、第１の下水処理場１２Ａに運ばれることが予測される第１の予測下水量と、第２の下水処理場１２Ｂに運ばれることが予測される第２の予測下水量とを算出する（ステップＳ２０）。第１、第２の予測下水量の算出は、従来公知の様々な方法を用いて行うことができる。
そして、第１の予測下水量が第１の下水処理場１２Ａの下水処理能力を上回るか否かと、第２の予測下水量が第２の下水処理場１２Ｂの下水処理能力を上回るか否かを予測する（ステップＳ２２）。具体的には以下に示す予測結果１〜４が得られる。
（予測結果１）第１の下水処理場１２Ａの前記予測下水量が第１の下水処理場１２Ａの下水処理能力を上回り、かつ、第２の下水処理場１２Ｂの前記予測下水量が第２の下水処理場１２Ｂの下水処理能力を上回らない。
（予測結果２）第１の下水処理場１２Ａの前記予測下水量が第１の下水処理場１２Ａの下水処理能力を上回らず、かつ、第２の下水処理場１２Ｂの前記予測下水量が第２の下水処理場１２Ｂの下水処理能力を上回る。
（予測結果３）第１の下水処理場１２Ａの前記予測下水量が第１の下水処理場１２Ａの下水処理能力を上回らず、かつ、第２の下水処理場１２Ｂの前記予測下水量が第２の下水処理場１２Ｂの下水処理能力を上回らない。
（予測結果４）第１の下水処理場１２Ａの前記予測下水量が第１の下水処理場１２Ａの下水処理能力を上回り、かつ、第２の下水処理場１２Ｂの前記予測下水量が第２の下水処理場１２Ｂの下水処理能力を上回る。
そして、次に示すように、前記予測結果１〜４に基づいて開閉弁２２の開閉制御を行い（ステップＳ２４）、ステップＳ２０に戻り以下同様の処理を繰り返す。
予測結果１の場合には開閉弁２２を開放しバイパス路２０に下水を流すことで、第１の管路網１４Ａから第２の管路網１４Ｂに下水を流す。これにより、第１、第２の下水処理場１２Ａ、１２Ｂに運ばれる下水量を、これら第１、第２の下水処理場１２Ａ、１２Ｂの下水処理能力以下とすることが可能となる。
予測結果２の場合には開閉弁２２を開放しバイパス路２０に下水を流すことで、第２の管路網１４Ｂから第１の管路網１４Ａに下水を流す。これにより、第１、第２の下水処理場１２Ａ、１２Ｂに運ばれる下水量を、これら第１、第２の下水処理場１２Ａ、１２Ｂの下水処理能力以下とすることが可能となる。
予測結果３の場合には開閉弁２２を閉塞し、バイパス路２０の下水を流さない。この場合には、第１、第２の下水処理場１２Ａ、１２Ｂに運ばれる下水量は、これら第１、第２の下水処理場１２Ａ、１２Ｂの下水処理能力以下となっているので問題は生じない。
予測結果４の場合には開閉弁２２を開閉に関わらず、下水量が第１、第２の下水処理場１２Ａ、１２Ｂの下水処理能力を上回ることが予測されるので、開閉弁２２の開閉は何れであってもかまわない。この場合には、第１、第２の下水処理場１２Ａ、１２Ｂへの下水の流入を一時的に停止させるか、第１、第２の下水処理場１２Ａ、１２Ｂを通さずに河川や海へ放流する制御を行う。
【００１４】
本実施例によれば、互いに隣接する下水区画１０Ａ、１０Ｂの管路網１４Ａ、１４Ｂのうち隣接する管路網１４Ａ、１４Ｂ同士を接続するバイパス路２０を設けるとともに、該バイパス路２０を開閉する開閉弁２２を設け、一方の下水区画１０Ａの管路網１４Ａにおける複数箇所の下水の水位を計測し前記複数箇所においてそれぞれ第１の水位データを生成し、他方の下水区画１０Ｂの管路網１４Ｂにおける複数箇所の下水の水位を計測し前記複数箇所においてそれぞれ第２の水位データを生成し、複数の第１の水位データと複数の第２の水位データに基づいて開閉弁２２を開閉制御するようにした。
そのため、一時的に下水量が下水処理場の下水処理能力を上回ることが予測される下水区画側の管路網から下水量が下水処理場の処理能力を上回らないことが予測される下水区画の管路網にバイパス路２０を介して下水を運ぶことができる。したがって、既存の下水処理場の下水処理能力を有効に活用することができ、既存の下水処理場の下水処理能力を高めることなく、また、新たな下水処理場を設けることなく、下水量の増加に迅速に対応することが可能となる。
また、本実施例では、バイパス路２０、開閉弁２２、水位計測装置３０、サーバ２００を新たに設ける必要があるが、これらを設けるために必要となる時間とコストは、既存の下水処理場の下水処理能力を高めたり、新たな下水処理場を設ける場合に比較して大幅に少なくて済む。
また、本実施例では、水位計測装置３０によって管路網１４Ａ、１４Ｂの下水の水位の計測が行われる箇所を、バイパス路２０が接続されている管路網１４Ａ、１４Ｂ上の位置よりも上流側の位置としたので、下水の水位変化をより早い時点で把握することができ、前記予測下水量を確実かつ迅速に得る上で有利となる。
【００１５】
なお、本実施例では、水位計測装置３０の通信部３００６からサーバ２００へ送信される水位データ、あるいは、サーバ２００から通信部３００６へ送信される指令データはテキスト形式（ＨＴＭＬ形式）であるものとしたが、これら各データの形式はテキスト形式（ＨＴＭＬ形式）に限定されるものではない。また、これら水位データや指令データを送信する際の通信方式はパケット通信に限定されるものではなく、通信部３００６とサーバ２００の通信部２０２との間の通信網の形態に応じて任意に選択することができることはもちろんであり、例えば前記通信網にインターネットや専用回線が含まれていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の下水道の管理システムの全体構成を示す概念図である。
【図２】下水の水位データを収集するための通信制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】下水道の管理方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００１７】
１０Ａ、１０Ｂ……下水区画、１２Ａ……第１の下水処理場、１２Ｂ……第２の下水処理場、１４Ａ……第１の管路網、１４Ｂ……第２の管理網、２０……バイパス路、２２……開閉弁、２４……マンホール、３０……水位計測装置、４０……無線通信回線網、４２……デジタル通信回線網、２００……サーバ。
【図１】
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【図２】
2005248558.tif 000004
【図３】
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