(57)【要約】      （修正有）【課題】外部施設運用の低コスト水運用計画を策定するできる水運用管理技術を提供する。【解決手段】源水を取得して貯水する取水場１３０、該取水場からの源水を浄化する浄水場１３１と浄化された上水を貯水して需要家に配水する配水池１３２a、１３２b、並びに上水道施設における水運用を管理する水運用管理装置１２２であって、該水運用管理装置は、上記各機器の単位水量あたりの運用コストを取得して格納する運用コスト記憶部、並びに前記取水場、浄水場および配水池を接続する管路の接続関係、前記管路の水量、および前記取水場、浄水場および配水池の水位を含む水運用の条件を記憶した運用条件記憶部と、余剰電力量等外部情報を取得して記憶する外部情報記憶部と、該外部情報をもとに外部コストを設定し、該外部コストをもとに、該運用コストを修正して、該運用コストを最低とする水運用計画を作成する計画値立案部を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
源水を取得して貯水する取水場、該取水場から取得した源水を浄化する浄化機器を備えた浄水場、該浄水場で浄化された上水を貯水して需要家に配水する配水池、並びに前記取水場、浄水場、配水池を接続する管路および送水機器を含む上水道施設における水運用を管理する水運用管理装置であって、
該水運用管理装置は、前記上水道施設を構成する各機器の単位水量あたりの運用コストを取得して格納する運用コスト記憶部、並びに前記取水場、浄水場および配水池を接続する管路の接続関係、前記管路の水量、および前記取水場、浄水場および配水池の水位を含む水運用の条件を記憶した運用条件記憶部と、
余剰電力量を含む水運用の運用コストに影響を与える外部情報を取得して記憶する外部情報記憶部と、
前記取得した外部情報をもとに外部コストを設定し、設定した前記外部コストをもとに、前記運用コスト記憶部に記憶した運用コストを修正して、該運用コストを最低とする水運用計画を作成する計画値立案部を備えたことを特徴とする水運用管理装置。
【請求項２】
請求項１記載の水運用管理装置において、
外部コストは、外部の余剰電力が少なくなるにしたがって大きく設定することを特徴とする水運用管理装置。
【請求項３】
請求項１記載の水運用管理装置において、
前記外部コストおよび前記運用コストは、任意に設定可能であることを特徴とする水運用管理装置。
【請求項４】
請求項１記載の水運用管理装置において、
前記計画値立案部は、前記取水場、浄水場および配水池を接続する管路のぞれぞれにおける単位水量当たりの運用コスト並びに前記外部コストをもとに、シンプレックス法により最適化計算を行い、前記取水場、浄水場および配水池のぞれぞれにおける最適な水量を計算することを特徴とする水運用管理装置。
【請求項５】
源水を取得して貯水する取水場、該取水場から取得した源水を浄化する浄化機器を備えた浄水場、該浄水場で浄化された上水を貯水して需要家に配水する配水池、並びに前記取水場、浄水場、配水池を接続する管路および送水機器を含む上水道施設における水運用を管理する水運用管理方法であって、
前記上水道施設を構成する各機器の単位水量あたりの運用コストを取得して格納する運用コスト記憶部、並びに前記取水場、浄水場および配水池を接続する管路の接続関係、前記管路の水量、および前記取水場、浄水場および配水池の水位を含む水運用の条件を記憶した運用条件記憶部と、余剰電力量を含む水運用の運用コストに影響を与える外部情報を取得して記憶する外部情報記憶部を備え、
前記取得した外部情報をもとに外部コストを設定し、設定した前記外部コストをもとに、前記運用コスト記憶部に記憶した運用コストを修正して、該運用コストを最低とする水運用計画を作成することを特徴とする水運用管理方法。
【請求項６】
請求項５記載の水運用管理方法において、
外部コストは、外部の余剰電力が少なくなるにしたがって大きく設定することを特徴とする水運用管理方法。
【請求項７】
請求項５記載の水運用管理方法において、
前記外部コストおよび前記運用コストは、任意に設定可能であることを特徴とする水運用管理方法。
【請求項８】
請求項５記載の水運用管理方法において、
前記計画値立案部は、前記取水場、浄水場および配水池を接続する管路のぞれぞれにおける単位水量当たりの運用コスト並びに前記外部コストをもとに、シンプレックス法により最適化計算を行い、前記取水場、浄水場および配水池のぞれぞれにおける最適な水量を計算することを特徴とする水運用管理方法。
【請求項９】
源水を取得して貯水する取水場、該取水場から取得した源水を浄化する浄化機器を備えた浄水場、該浄水場で浄化された上水を貯水して需要家に配水する配水池、並びに前記取水場、浄水場、配水池を接続する管路および送水機器を含む上水道施設における水運用を管理する水運用管理システムであって、
該水運用管理装置は、前記上水道施設を構成する各機器の単位水量あたりの運用コストを取得して格納する運用コスト記憶部、並びに前記取水場、浄水場および配水池を接続する管路の接続関係、前記管路の水量、および前記取水場、浄水場および配水池の水位を含む水運用の条件を記憶した運用条件記憶部と、
余剰電力量を含む水運用の運用コストに影響を与える外部情報を取得して記憶する外部情報記憶部と、
前記取得した外部情報をもとに外部コストを設定し、設定した前記外部コストをもとに、前記運用コスト記憶部に記憶した運用コストを修正して、該運用コストを最低とする水運用計画を作成する計画値立案部を備え、
該計画値立案部は、前記取水場、浄水場および配水池を接続する管路のぞれぞれにおける単位水量当たりの運用コスト並びに前記外部コストをもとに、シンプレックス法により最適化計算を行い、前記取水場、浄水場および配水池を接続する管路のぞれぞれにおける最適な水量を計算することを特徴とする水運用管理システム。
【請求項１０】
請求項９記載の水運用管理システムにおいて、
外部コストは、外部の余剰電力が少なくなるにしたがって大きく設定することを特徴とする水運用管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水運用管理技術に係り、特に、低運用コストで水道施設を運用することのできる水運用管理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、 取水場、浄水場、給水所などからなる上水道施設の運用コストを評価する上水道運用評価装置が示されている。この装置においては、運転員とのインタフェイスを行うヒューマンインタフェイス手段（１１）、浄水生産から送配水に至るまでの上水道施設全体のコストに対し作成したコストモデルを蓄積するコストモデル蓄積手段（３１）、コストモデル蓄積手段で定義されたコストモデルに基づいて施設運用コストを計算する運用コスト計算手段（２１）、上水道施設の運用データを取り込むプロセスインタフェイス手段（１２）、およびプロセスインタフェイス手段で取り込んだ上水道施設の運用データを蓄積する運用データ蓄積手段（３２）を備え、薬品量や電力量などの上水道施設の運用にかかる運用コストをできるだけ少なくして運用することが示されている。
【特許文献１】特開２００２−２６６３８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、上水道施設を構成する管路の接続関係が複雑化し、更に施設の運用条件などを表す計画値も詳細化してきた。このため、管路の水量を平滑化して水量を制御する制御機器の負荷を低減し、配水池等の水位を所定範囲内に安定化し、さらには施設の運用に要する電力量あるいは添加する薬品量などの運用コストを低減することのできる水運用計画を作成することがますます重要となっている。
【０００４】
前記特許文献１記載の上水道運用評価装置は、薬品量や電力量などの上水道施設の運用にかかる運用コストをできるだけ少なくして運用することは可能である。しかしながら、この運用評価装置は、上水道施設内で発生する運用コストを考慮した運用評価装置であり、水運用に関係する外部施設で発生する運用コストを考慮していない。
【０００５】
外部施設で発生する運用コストを考慮しない場合、算出した運用コストが満足できる水準であったとしても、外部施設で発生する運用コストの変動に伴い前記計画値を変更しなければならないことが起こり得る。計画値を途中で変更する場合には、効率的な円滑運用が妨げられて、公共施設の責務である安全・安定運用を行うことが困難となる。
【０００６】
本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、外部施設で発生する運用コストを考慮した低コストの水運用計画を策定することのできる水運用管理技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。
【０００８】
源水を取得して貯水する取水場、該取水場から取得した源水を浄化する浄化機器を備えた浄水場、該浄水場で浄化された上水を貯水して需要家に配水する配水池、並びに前記取水場、浄水場、配水池を接続する管路および送水機器を含む上水道施設における水運用を管理する水運用管理装置であって、該水運用管理装置は、前記上水道施設を構成する各機器の単位水量あたりの運用コストを取得して格納する運用コスト記憶部、並びに前記取水場、浄水場および配水池を接続する管路の接続関係、前記管路の水量、および前記取水場、浄水場および配水池の水位を含む水運用の条件を記憶した運用条件記憶部と、余剰電力量を含む水運用の運用コストに影響を与える外部情報を取得して記憶する外部情報記憶部と、前記取得した外部情報をもとに外部コストを設定し、設定した前記外部コストをもとに、前記運用コスト記憶部に記憶した運用コストを修正して、該運用コストを最低とする水運用計画を作成する計画値立案部を備えた。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、以上の構成を備えるため、外部施設で発生する運用コストを考慮した低コストの水運用計画を策定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、上水道施設１２０および外部施設１００の概略構成を説明する図である。図に示すように、上水道施設１２０は、取水源から原水を取得して貯水する取水場１３０、企業団などの外部施設において浄化した水を受水して貯水する受水場１３３、取水場から原水を取得して浄化する浄水場１３１、浄水場１３１から浄化された水を取得し、貯水して需要家に配水する配水池１３２ａ〜１３２ｂ、取水場や受水場や浄水場や配水池や管路に対する計画値の立案を行う水運用センタ１２１を備える。なお、以下の説明において、取水場、受水場、浄水場、および配水池を総称して「施設」と呼ぶことがある。
【００１１】
水運用センタ１２１は、水運用管理装置１２２を備え、該水運用管理装置１２２は、取水場１３０、受水場１３３、浄水場１３１、および配水池１３２ａ〜１３２ｂのそれぞれに設置されている送受信装置１５０ａ〜１５０ｅ、および外部施設に設置されている送信装置１７０と通信を行うことができる。
【００１２】
取水場１３０と浄水場１３１間は、管路１４０により接続されていて、取水場１３０おいて貯水された原水は、管路１４０を介して浄水場１３１に供給される。また、浄水場１３１は、管路１４１を介して配水池１３２ａと接続され、管路１４２を介して受水場１３３と接続されている。
【００１３】
浄水場１３１で浄化された水は、配水池１３２ａと受水場１３３に供給される。受水場１３３と配水池１３２ａ〜１３２ｂは、管路１４４および管路１４３により接続されていて、受水場１３３に貯水されている浄水は、管路１４４を介して配水池１３２ａに供給され、管路１４３を介して配水池１３２ｂに供給される。
【００１４】
水運用計画システムは、水運用センタ１２１に設置されている水運用管理装置１２２、取水場１３０に設置されている送受信装置１５０ａ、受水場１３３に設置されている送受信装置１５０ｄ、浄水場１３１に設置されている送受信装置１５０ｂ、配水池１３２ａ〜１３２ｂに設置されている送受信装置１５０ｃ〜１５０ｅを備える。送受信装置１５０ａ〜１５０ｅは、各々ネットワーク１６０ａ〜１６０ｅを介して水運用管理装置１２２に接続されている。そして、送受信装置１５０ａ〜１５０ｅの各々と水運用管理装置１２２とは、相互に通信を行うことができる。また、水運用計画システムは、外部施設１００に設置されていると送信装置１７０とネットワーク１６０ｆを介して水運用管理装置１２２に接続されて、外部施設１００の外部情報の受信をすることができる。
【００１５】
なお、本実施形態では、ネットワーク１６０の具体的な構成について特に限定しない。ネットワーク１６０は相互に通信を行えるものであればよく、有線であっても無線であっても構わない。例えば、ネットワーク１６０に電話回線やインターネットや専用線を利用するようにしてもよい。また、本実施形態では、水運用管理装置１２２に５台の送受信装置１５０と１台の送信装置１７０がネットワーク１６０により接続されている場合を例にしているが、送受信装置１５０と送信装置１７０の数は、例示に過ぎない。送受信装置１５０と送信装置１７０の数は、それぞれ上水道施設１２０が有す施設の数と上水道施設が情報を入手する外部施設の数により異なる（各施設に送受信装置１５０、各外部施設に送信装置１７０が設けられる）。
【００１６】
送受信装置１５０ａ〜１５０ｅは、自身が設置されている施設と接続されている管路の運用条件（図１０）の一部である実績値と自身が設置されている施設と接続されている管路の運用コスト（図１１）を水運用管理装置１２２に送信する。
【００１７】
また、送受信装置１５０ａ〜１５０ｅは、水運用管理装置１２２から「計画値」（図１２）を取得し、計画値記憶部４２２に記憶し、記憶した「計画値」に従い管路に流す水量と配水池の貯水量を制御する。
【００１８】
ここで、図１０は運用条件の具体例を示す図であり、取水場、浄水場、配水池等の管路による接続関係を定義した水系情報、管路の上下限流量値を定義した管路情報、配水池の上下限水位および運用の上下限水位を定義した配水池情報、配水池の貯水量および管路の流量を実績値を示す実績値、並びに需要量の各データを備える（詳細は後述する）。
【００１９】
図１１は、運用コストの例を示す図であり、単位水量当たりの電力量（料金換算）、および単位水量当たりの薬品使用量（料金換算）の各データを備える（詳細は後述する）。
【００２０】
図１２は、計画値の具体的な例を示す図である。図に示すように、各時点における各管路および施設毎の流量および水位を定義している。
【００２１】
例えば、送受信装置１５０は、自身が設置されている施設（例えば取水場）に設けられている水位計と信号線５０６（図５）により接続されていて、定期的(例えば１時間毎)に水位計により計測された「水位を示すデータ」を取得する。また、自身が設置されている施設に接続されている管路に設けられた水量計と信号線５０６により接続されていて、定期的に水量計により計測された「水量を示すデータ」を取得する。また、自身が設置されている施設に設けられている薬品投与装置と信号線５０６により接続されていて、定期的に(例えば１時間毎)に薬品投与装置により計測された「単位水量に対する投与された薬品量」を取得する。また、自身が設置されている施設に接続されている管路に設けられた電力計と例えば信号線５０６により接続されていて、定期的に電力計により計測された「単位水量に対する消費電力」を取得する。
【００２２】
そして、送受信装置１５０は、取得した「運用条件」（前記水位データ、水量データ）と「運用コスト」（薬品量、消費電力）をネットワーク１６０a〜１６０eを介して水運用管理装置１２２に送信する。また、送受信装置１５０は、ネットワーク１６０a〜１６０eを介して、水運用管理装置１２２が送信する「計画値」を受信する。そして、送受信装置１５０は、受信して記憶した「計画値」にしたがって管路に流す水量と配水池の貯水量を制御するため、各制御機器への指定値の設定を行う。  
なお、上記では、送受信装置１５０と水位計、水量計、薬品投与装置、および電力計とが信号線５０６により接続されている場合について説明したが、特にこれに限定するものではない。送受信装置１５０と水位計と間で、データを送受信できればよい。例えば、送受信装置１５０と水位計の間を無線で通信してもよい。
【００２３】
送受信装置１７０は、自身が設置されている施設の「外部情報」(図１３)を水運用管理装置１２２に送信する。例えば、送受信装置１７０は、自身が設置されている施設に設けられている計測器と、信号線７０６（図７）により接続されていて、定期的(例えば１時間毎)に計測インターフェースにより計測された「外部情報」を取得する。そして、送受信装置１７０は、ネットワーク１６０fを介して、取得した「外部情報」を水運用管理装置１２２に送信する。なお、ここでは、送受信装置１７０と計測器とが信号線５０６により接続されている場合について説明したが、特にこれに限定するものではない。送受信装置１７０は計測器からデータを受信できればよい（例えば、送信装置１５０と計測器の間を無線で通信してもよい）。
【００２４】
ここで、図１３は、外部情報の例を示す図であり、ここでは単位水量当たりの余剰電力量（料金換算）を示している。
【００２５】
水運用管理装置１２２は、各施設および管路の運用条件のうちの実績値と、各施設および管路の運用を行うために要した運用コストを、送受信装置１５０ａ〜１５０ｅから受信し、外部情報を送信装置１７０から受信する。すなわち、水運用管理装置１２２は、ネットワーク１６０a〜１６０eを介して、各施設や各管路の「単位水量当たりの電力量」と「単位水量当たりの薬品量」などの運用コストを送受信装置１５０から取得し、ネットワーク１６０ｆを介して、外部施設の外部情報を送信装置１７０から取得する。また、外部施設１００からの外部情報をもとに作成した外部コストを利用して前記運用コストを修正し、前記外部コストを考慮した前記運用コストと運用条件から計画値の立案を行う。
【００２６】
図２は、水運用管理装置１２２の詳細を説明する図である。図に示すように、水運用管理装置１２２は、上水道施設に対する計画値の立案処理を行う情報処理装置２１０、オペレータからの各種データの入力や各種指示を受付けるための入力装置２１１、情報処理装置２１０からのデータをオペレータに提示するための出力装置２１２を備える。なお、本実施形態では、入力装置２１１として、キーボード３１０aおよびマウス３１０bを用いる場合を例に説明する。また、出力装置２１２に、液晶ディスプレイ等の表示装置３１１およびプリンタ等の印刷装置３１２を用いる場合を例に説明する（図３参照）。
【００２７】
情報処理装置２１０は、グラフィカルユーザインターフェース部２２０、通信処理部２２１、外部コスト作成部２２２、コスト合成部２２３、計画値立案部２２４、外部情報記憶部２３０、運用コスト記憶部２３１、運用条件記憶部２３２を備える。
【００２８】
グラフィカルユーザインターフェース部２２０は、表示装置２１１に各種の表示画面（オペレータからの各種設定を受付け、計算した計画値、あるいは計画値に対する運用コストを表示する画面）を表示する。また、グラフィカルユーザインターフェース部２２０は、入力装置２１１を介して、オペレータが入力する各種のデータ（各外部施設から取得した外部情報としての外部コスト、あるいは運用条件の変更など）を受付ける。また、グラフィカルユーザインターフェース部２２０は、後述する計画値立案部２２４が出力する計画値を取り込む。
【００２９】
また、グラフィカルユーザインターフェース部２２０は、設定した外部情報に対応する外部コスト、計算した計画値、あるいは該計画値に対する運用コストを示すデータを表示装置３１１に出力する。
【００３０】
通信処理部２２１は、ネットワーク１６０を介して、送受信装置１５０あるいは送信装置１７０と通信を行う。通信処理部２２１は、送受信装置１５０が送信する運用条件、および送信装置１７０が送信する外部情報を受信し、受信した運用条件および外部情報を運用条件記憶部１６４、および外部情報記憶部２３０に記憶する（なお、受信した運用条件あるいは外部情報はオペレータが画面から入力するようにしても良い）。また、通信処理部２２１は、ネットワーク１６０を介して、後述する計画値立案部２２４が計算した計画値を送受信装置１５０に送信する。
【００３１】
なお、計画値立案部２２４は、外部情報を考慮した運用コストと運用条件を基に後述する演算処理を施し、求めた計画値をグラフィカルユーザインターフェース部２２０に送る。
【００３２】
図３は、図２に示す水運用管理装置１２２が備える情報処理装置２１０の詳細を説明する図である。図に示すように、情報処理装置２１０は、各種の処理を実行する中央処理装置（ＣＰＵ）３１３、ワークエリアとして機能する主記憶装置３１４、送受信装置１５０との間で行う通信を制御する通信インターフェース３１５、入力装置２１１（キーボード３１０ａ、マウス３１０ｂ）および出力装置２１２（表示装置３１１、あるいは印刷装置３１２）、各種データおよびＣＰＵ３１３が実行するプログラムを格納するための補助記憶装置３００、システムバス３１６を備える。ＣＰＵ３１３、主記憶装置３１４、通信インターフェース３１５、および補助記憶装置３００はシステムバス３１６に接続されている。
【００３３】
補助記憶装置３００には、上述した情報処理装置２１０が備える各部（通信処理部２２１、グラフィカルユーザインターフェース部２２０、外部コスト作成部２２１、コスト合成部２２３、計画値立案部２２４）の機能を実現するためのプログラムが記憶されている。さらに、補助記憶装置３００には、上述した外部情報記憶部２３２、運用コスト記憶部２３１、運用条件記憶部２３２に記憶されるデータが記憶されている。
【００３４】
そして、前記情報処理装置２１０が備える各部（通信処理部２２１、グラフィカルユーザインターフェース部２２０、外部コスト作成部２２２、コスト合成部２２３、計画値立案部２２４）の機能は、補助記憶装置３００に記憶された各プログラムをＣＰＵ３１３が主記憶装置３１４にロードして実行することにより実現される。
【００３５】
図４は、送受信装置１５０の詳細を説明する図である。図に示すように、送受信装置１５０は、運用コスト取得部４１１、通信処理部４１２、運用条件取得部４１３、計画値記憶部４２２を備える。また、送受信装置１５０で制御・計測を行う場合は、制御部および計測部を備えることができる。
【００３６】
運用コスト取得部４１１は、例えば送受信装置１５０を設置している施設に設けられている薬品投与装置から「単位水量当たりの薬品量」を取得し、また、施設に接続されている管路に設けられているバルブあるいはポンプの電力計から「単位水量当たりの電力量」を取得する。なお、これらのデータは水運用センタにおいてオペレータが利用者端末画面８００から入力するようにしてもよい。
【００３７】
運用条件取得部４１３は、送受信装置１５０が設置されている施設に設けられている水位計から「水位を示すデータ」を取得し、施設に接続されている管路に設けられている水量計から、管路を流れる「水量を示すデータ」を取得する。なお、これらのデータは水運用センタにおいてオペレータが利用者端末画面８００から入力するようにしてもよい。
【００３８】
通信処理部４１２は、ネットワーク１６０ａ〜１６０ｅを介して、「単位水量当たりの薬品量」、「単位水量当たりの電力量」、「水位を示すデータ」、および「水量を示すデータ」を水運用管理装置１２２に送信する。また、通信処理部４１２は、ネットワーク１６０を介して、水運用管理装置１２２から送信された計画値を受信し、その受信した計画値を計画値記憶部４２２に記憶する。計画値記憶部４２２は、通信処理部４１２が受信した計画値を記憶し、バルブやポンプなどの制御機器に計画値を送信する。
【００３９】
図５は、送受信装置１５０のハードウェア構成を説明する図である。図に示すように、送受信装置１５０は、中央処理装置（ＣＰＵ）５０２、主記憶装置５０３、水運用管理装置１２２との間で行う通信を制御する通信インターフェース５０４、水位計、水量計、薬品投与装置、および電力計と信号線５０６により接続されていて、水位計、水量計、薬品投与装置、電力計との間で行うデータの送受信を制御する計測制御インターフェース５０１、補助記憶装置５００、システムバス５０５とを備える。なお、ＣＰＵ５０２、主記憶装置５０３、通信インターフェース５０４、および補助記憶装置５００はシステムバス５０５に接続されている。
【００４０】
補助記憶装置５００には、送受信装置１５０が備える各部（運用コスト取得部４１１、通信処理部４１２、運用条件取得部４１３）の機能を実現するためのプログラムが記憶されている。また、補助記憶装置５００の所定の領域には、計画値記憶部４２２に記憶されるデータが格納されている。そして、前記情報処理装置５００が備える各部（運用コスト取得部４１１、通信処理部４１２、運用条件取得部４１３）の機能は、補助記憶装置５００に記憶された該当するプログラムをＣＰＵ５０２が主記憶装置５０３にロードして実行することにより実現される。
【００４１】
図６は、送信装置１７０の詳細を説明する図である。図に示すように、送信装置１７０は、外部情報取得部６１１、通信処理部６１２を備える。また、送信装置で計測を行う場合は、計測部が備わっていてもよい。外部情報取得部６１１は、例えば送信装置１７０を設置している発電所などの外部施設に設けられている計測器から「余剰電力量」などの外部情報を取得する。通信処理部４１２は、取得した外部情報をネットワーク１６０ｆを介して水運用管理装置１２２に送信する。
【００４２】
図７は、送信装置１７０のハードウェア構成を説明する図である。図に示すように、送信装置１７０は、中央処理装置（ＣＰＵ）７０２、主記憶装置７０３、水運用管理装置１２２との間で行う通信を制御する通信インターフェース７０４、電力計と信号線７０６により接続されていて、電力計からデータを受信する計測インターフェース７０１、補助記憶装置７００、システムバス７０５を備える。ＣＰＵ７０２、主記憶装置７０３、通信インターフェース７０４および補助記憶装置７００は、それぞれシステムバス７０５に接続されている。
【００４３】
補助記憶装置７００には、送信装置７５０が備える各部（外部情報取得部６２０、通信処理部６１２）の機能を実現するためのプログラムが記憶されている。そして、前記情報処理装置７００が備える各部（外部情報取得部６１１、通信処理部６１２）の機能は、ＣＰＵ７０２が、補助記憶装置７００に記憶された該当するプログラムを主記憶装置７０３にロードして実行することにより実現される。
【００４４】
図１０は、水運用管理装置１２２が備える運用条件記憶部２３２に記憶されるデータを説明する図である。なお、運用条件記憶部２３２には、施設毎に図示する運用条件が記憶されるが、この例では、説明を簡略化するために１つの施設に対する運用条件だけを示す。
【００４５】
この図の例では、運用条件として「水系情報」、「管路情報」、「配水池情報」、「実績値情報」および「需要量」が登録されている。前記  「水系情報」に対応付けられて登録されている「接続関係」は、水系上にある管路と施設の接続関係の情報を示す。
【００４６】
「管路情報」に対応付けられて登録されている施設上下限は、施設に接続されている管路の上下限水量に関する情報を示す。「配水池情報」は、施設に貯水できる水位に関する情報を示す。「実績値」は、施設および管路で計測機により計測された施設の実際の水位と接続する管路の水量に関する情報を示す。また、「需要量」は、各施設の時間毎に使われる水の量（例えば、浄水場１３１で消費される水量）に関する情報を示す。
【００４７】
図１１は、運用コスト記憶部２３１に記憶されるデータを説明する図である。図において「単位水量当たりの電力量」は、管路１４０〜１４４のそれぞれにおいて、電力計により計測された単位水量を流すために消費した電力量を示す。また、「単位水量当たりの薬品量」は、浄水場１３１において単位水量に対して投与する薬品量に関する情報を示す。
【００４８】
なお、前述の「実績値」および「運用コスト」に関わる情報は、水運用管理装置１２２の初期設定の際、送受信装置１５０を介して、補助記憶装置３００の運用条件記憶部２３２および運用コスト記憶部２３１に登録しておくものとする。
【００４９】
図８は、水運用管理装置１２２が行う、外部コスト作成処理、コスト合成処理、および計画値立案処理を説明する図である。
【００５０】
先ず、水運用管理装置１２２が備える情報処理装置２１０（図２）は、外部施設１００の外部情報を取得する。例えば、情報処理装置２１０のグラフィカルユーザインターフェース部２２０は、通信処理装置２２１により「外部情報」を取得し、取得した外部情報を外部情報記憶部２３０に記憶する（Ｓ１０１）。
【００５１】
次に、取得した「外部情報」と、予めオペレータがグラフィカルユーザインターフェース部２２０を介して設定した外部コスト作成基準にしたがって、外部コスト作成部２２２が外部コストを作成し、作成した外部コストをコスト合成部２２３に送る。例えば、外部コスト作成部２２２は、外部施設１０の送信装置１７０から外部施設１００の外部情報（外部施設の余剰電力Ｅ）を読み込み、例えば、式（１）を用いて外部コストαを作成する（Ｓ１０２）。
【数１】
2007297858.tif 000003
【００５２】
通信処理部２２１は、施設の送受信装置１５０から「単位水量当たりの運用コスト」を受信し、運用コスト記憶部２３１に記憶する。各施設における運用コストは式（２）で計算する。例えば、取水場１３０における運用コストＣ１は「単位水量当たりの電力量コストＣｐ１」と「単位水量当たりの薬品量コストＣｃ１」の和であり、浄水場１３１における運用コストＣ２は「単位水量当たりの電力量コストＣｐ２」と「単位水量当たりの薬品量コストＣｃ２」の和であり、配水池１３２ａにおける運用コストＣ３は「単位水量当たりの電力量コストＣｐ３」と「単位水量当たりの薬品量コストＣｃ３」の和として算出することができる（Ｓ１０３）。
【００５３】
Ｃｐｉ＋Ｃｃｉ            式（２）
コスト合成部２２３は、運用コスト記憶部２３１から運用コスト読み込み、また、外部コスト作成部２２２から外部コストを受け取り、次いでこれらを合成して得た合成値（合成運用コスト）を計画値立案部２２４に送る。例えば、コスト合成部２２３では、式（３）に示す演算を行う（Ｓ１０４）。
【００５４】
α＋Ｃｐｉ＋Ｃｃｉ            式（３）
計画値立案部２２４は、コスト合成部２２３から運用コストと外部コストが合成された合成運用コストを読み込み、更に運用条件記憶部２３２から運用条件を読み込む。次いで、読み込んだ合成運用コストおよび運用条件をもとに、水運用の計画値を立案する。
【００５５】
例えば、下記式（４）を評価式としたシンプレックス法による最適化計算を行うことにより「計画値」を作成する。そして、計画値立案部２２４は、作成した「計画値」をグラフィカルユーザインターフェース部２２０に送信する（Ｓ１０５）。
【数４】
2007297858.tif 000004
【００５６】
式（４）において、「Ｃｐｉ＋Ｃｃｉ＋α」は管路を含む各施設の合成運用コスト（単位水量当たり）を示す。また、「ｘａ」は時刻ｔにおける水量ないし貯水量であり、「ｉ」は管路番号ないし施設番号を表し、「Ｎ」は管路を含む施設総数を表す。
【００５７】
なお、前記最適化計算は、各施設における水量「ｘ」と合成運用コスト「Ｃｐｉ＋Ｃｃｉ＋α」の積の総和の最小化を目指して行われる。この結果、単位水量当たりの合成運用コスト（コスト係数）「Ｃｐｉ＋Ｃｃｉ＋α」が大きい箇所ほどその箇所における水量が減少するように、水量を各施設および管路に割り当てた計画値が作成されることになる。
【００５８】
なお、通信処理部２２１は、計画値立案部２２４から各施設と管路の計画値を取得し、各施設や接続する管路の計画値をその施設や管路の制御値を送信する送受信装置１６０ａ〜１６０ｅに送信する。
【００５９】
図９は、表示装置３１１に表示する利用者端末画面の例を示す図である。図に示すように、利用者端末画面８００には、「運用条件」の入力を受付けるための運用条件入力ボタン８１０、需要予測を行うための需要予測ボタン８１１、「計画値」の立案を行うための計画値立案ボタン８１２、対象の水系図を表示する領域８２０、生成した施設ごとの計画値を表示する領域８４１、計画値に対する運用コストの総和を表示する領域８４２、外部情報に対応する外部コストを設定するための領域８３０が設けられている。
【００６０】
なお、利用者端末画面８００には、管路Ｅの計画値（１時間毎の計画流量値）を表示しているが、他の管路（管路Ａ〜Ｄ）や施設に関する情報を画面８４１に表示してもよい。このように、オペレータは、利用者端末画面８００により、各管路の水量あるいは施設の貯水量の計画値を確認できる。
【００６１】
また、グラフィカルユーザインターフェース部１３０は、利用者端末画面１９０上にカーソル８５０を表示して、入力装置２１１からの指示により、カーソル８５０により、各ボタン８１０〜８１２の選択を受付けるように構成されている。また、グラフィカルユーザインターフェース部２２０がカーソル８５０により各ボタン８１０〜８１２の選択を受け付けた場合、情報処理装置２１０は各処理を行う。
【００６２】
なお、本発明は、以上で説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形が可能である。上述の実施形態では、水運用管理装置１２２が１日２４時間分の各管路の時間毎の水量と各施設の時間ごとの貯水量を求めているが、特にこれに限定するものではない。例えば、水運用計画立案装置１２２は、数分単位の計画値を立案したり、数日分の各施設の時間毎の水量を求めるようにしたりしてもよい。外部施設の情報に対する重みは、時間ごとで不変としているが、例えば数時間単位で重みの大きさが変化するとしてもよい。
【００６３】
また、本実施形態では、各施設（取水場、受水場、浄水場、配水池）に設けられた送受信装置１５０に、管路１４０〜１４４に設けられたバルブやポンプ等の動作を制御する制御機器を接続して、制御機器により管路１４０〜１４４に流す水の水量を調整する場合を例にしたが特にこれに限定するものではない。送受信装置１５０に制御機器の機能を設けておいて、送受信装置１５０自身が管路１４０〜１４４に流す水の水量を調整するようにしてもよい。
【００６４】
また、本実施形態では、シンプレックス法を用いて運用コストを最小化する計画値を求める例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、確率的な手法を用いて運用コストが最小となる各施設と管路の計画値と運用コストを求めてよい。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態によれば、外部施設からの外部情報をもとに外部コストを計算し、得られた外部コストを上水道施設の運用コスト（内部コスト）に合成して計画値を立案する。これにより、外部施設の外部情報を含んだ、できるだけ少ない運用コストで水運用計画を実現することができる。また、管路の水量が平滑化され、制御機器への負荷が少なく配水池の水位を所定範囲内とする安全・安定運用を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】上水道施設および外部施設の概略構成を説明する図である。
【図２】水運用管理装置の詳細を説明する図である。
【図３】図２に示す水運用管理装置が備える情報処理装置の詳細を説明する図である。
【図４】送受信装置の詳細を説明する図である。
【図５】送受信装置のハードウェア構成を説明する図である。
【図６】送信装置の詳細を説明する図である。
【図７】送信装置のハードウェア構成を説明する図である。
【図８】水運用管理装置が行う、外部コスト作成処理、コスト合成処理、および計画値立案処理を説明する図である。
【図９】表示装置に表示する利用者端末画面の例を示す図である。
【図１０】水運用管理装置が備える運用条件記憶部に記憶されるデータを説明する図である。
【図１１】運用コスト記憶部に記憶されるデータを説明する図である。
【図１２】計画値の具体的な例を示す図である。
【図１３】外部情報の例を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１００  外部施設
１２０  上水道施設
１２１  水運用センタ
１２２  水運用管理装置
１３０  取水場
１３１  浄水場
１３２  配水池
１３３  受水場
１４０〜１４４  管路
１５０  送受信装置
１６０  ネットワーク
１７０  送信装置
２１０  情報処理装置
２１１  入力装置
２１２  出力装置
２２０  グラフィカルユーザインターフェース部
２２１  通信処理装置
２２２  外部コスト作成部
２２３  コスト合成部
２２４  計画値立案部
２３０  外部情報記憶部
２３１  運用コスト記憶部
２３２  運用条件記憶部
３００  補助記憶装置
３１０ａ  キーボード
３１０ｂ  マウス
３１１  表示装置
３１２  印刷装置
３１３  中央処理装置（ＣＰＵ）
３１４  主記憶装置
３１５  通信インターフェース
３１６  システムバス
４１１  運用コスト取得部
４１２  通信処理部
４１３  運用条件取得部
４２２  計画値記憶部
５００  補助記憶装置
５０１  計測制御インターフェース
５０２  中央処理装置（ＣＰＵ）
５０３  主記憶装置
５０４  通信インターフェース
５０５  システムバス
５０６  信号線
６１１  外部情報取得部
６１２  通信処理部
７００  補助記憶装置
７０１  計測インターフェース
７０２  中央処理装置（ＣＰＵ）
７０３  主記憶装置
７０４  通信インターフェース
７０５  システムバス
７０６  信号線
【図１】
2007297858.tif 000005
【図２】
2007297858.tif 000006
【図３】
2007297858.tif 000007
【図４】
2007297858.tif 000008
【図５】
2007297858.tif 000009
【図６】
2007297858.tif 000010
【図７】
2007297858.tif 000011
【図８】
2007297858.tif 000012
【図９】
2007297858.tif 000013
【図１０】
2007297858.tif 000014
【図１１】
2007297858.tif 000015
【図１２】
2007297858.tif 000016
【図１３】
2007297858.tif 000017