(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水道施設において、
水中の残留塩素濃度を検出する無試薬残留塩素濃度計と、
水中に含まれる塩化物を電気分解することで残留塩素濃度を増加させる電気分解装置と、
検出された残留塩素濃度データが設定下限値を下回る場合には電気分解装置によって残留塩素濃度を増加させるように制御し、また、残留塩素濃度データが設定上限値を上回る場合には電気分解を停止するように制御する制御手段を有する中央監視制御システムと、
を備え、
前記無試薬残留塩素濃度計および前記電気分解装置を組とする監視制御装置が浄水施設から末端配水施設までの間の複数箇所にそれぞれ配置されるとともに、前記中央監視制御システムにこれら監視制御装置が接続され、
浄水施設から末端配水施設までの間で残留塩素濃度を増減させ、水道施設の残留塩素濃度を所定範囲内に維持する、
ことを特徴とする自律分散型残留塩素濃度監視制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムにおいて、
末端配水施設から先にある需要家側の給水施設にも前記無試薬残留塩素濃度計または前記監視制御装置を設置したことを特徴とする自律分散型残留塩素濃度監視制御システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムにおいて、前記中央監視制御システムは、
流路を挟んで隣接する二箇所の監視制御装置のうち、下流側の装置の無試薬残留塩素濃度計が残留塩素濃度データを計測し、計測された残留塩素濃度データが所定値を下回る場合には上流側の装置の電気分解装置が電気分解を開始し、また、計測された残留塩素濃度データが所定値を上回る場合には上流側の装置の電気分解装置が電気分解を停止するように制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする自律分散型残留塩素濃度監視制御システム。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムにおいて、前記中央監視制御システムは、
流路を挟んで隣接する二箇所の監視制御装置のうち、上流側の装置の電気分解装置で電気分解を行って所定値の残留塩素濃度に維持した状態で、上流および下流側の二箇所の装置で残留塩素濃度を計測し、上流および下流側の装置の無試薬残留塩素濃度計が計測した残留塩素濃度データの差分値を流路における残留塩素濃度の減少量とする計測手段と、
を備えることを特徴とする自律分散型残留塩素濃度監視制御システム。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムにおいて、前記中央監視制御システムは、
流路を挟んで隣接する二箇所の監視制御装置について、流達時間および残留塩素濃度を予め登録しておき、これら流達時間および残留塩素濃度に基づいて上流側の電気分解装置による電気分解を制御する制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする自律分散型残留塩素濃度監視制御システム。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムにおいて、前記中央監視制御システムは、
流路を挟んで隣接する二箇所の監視制御装置について、流達時間および残留塩素濃度をシミュレーションし、これら流達時間および残留塩素濃度に基づいて上流側の薬品注入ポンプによる注入量を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする自律分散型残留塩素濃度監視制御システム。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムにおいて、
複数の監視制御装置は、ネットワークを介して中央監視制御システムに接続されることを特徴とする自律分散型残留塩素濃度監視制御システム。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムにおいて、
前記中央監視制御システムは、管理者が有するクライアントシステムと通信できるようになされ、
一または複数の無試薬残留塩素濃度計から送信された残留塩素濃度データおよび管理情報データを受信する受信手段と、
受信した残留塩素濃度データおよび管理情報データに基づいて通知データを作成する通知データ作成手段と、
前記クライアントシステムへ通知データを送信する通知データ送信手段と、
を備えることを特徴とする自律分散型残留塩素濃度監視制御システム。
【請求項９】
請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムにおいて、
前記中央監視制御システムは、管理者が有するクライアントシステムと通信できるようになされ、
前記クライアントシステムから所定箇所の残留塩素濃度を設定する残留塩素濃度設定値データを受信する受信手段と、
残留塩素濃度設定値データに基づいて所定の監視制御装置に対して残留塩素濃度設定値データを送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする自律分散型残留塩素濃度監視制御システム。
【請求項１０】
請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムにおいて、
前記中央監視制御システムは、管理者が有するクライアントシステムと通信できるようになされ、
前記クライアントシステムから所定の監視制御装置の電気分解装置を運転・停止させるコマンドを受信する受信手段と、
所定の電気分解装置に対して当該コマンドを送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする自律分散型残留塩素濃度監視制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水の残留塩素濃度を所定範囲内に維持するための自律分散型残留塩素濃度監視制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、我が国の水道に関する法令（水道法施行規則  第１７条 （衛生上必要な措置）の規定によれば、塩素または結合塩素で消毒を行い、末端給水栓から供給される水（以下、本明細書において水源から末端給水栓まで流れる水を「水道を流れる水」または単に「水」といい、末端給水栓から供給される水を「水道水」という。）の残留塩素濃度が遊離塩素で０．１ｍｇ／Ｌ以上、また、結合塩素で０．４ｍｇ／Ｌ以上と規定されている。ただし、病原菌による汚染の疑いがあるときや水系感染症流行時は、遊離塩素で０．２ｍｇ／Ｌ以上、また、結合塩素で１．５ｍｇ／Ｌ以上と規定されている。
【０００３】
塩素による消毒の利点として、消毒効果が大きくて確実であること、消毒効果が後々まで残ること（残留効果）、大量の水に対しても容易に消毒できること、残留塩素濃度の測定が容易で維持管理が容易なことなどが挙げられる。
特に水道のように浄水施設から末端給水栓までの距離が長い場合でも、水道施設を流れる水で塩素の残留効果が持続するため、水道を流れる水に微生物が再増殖する現象（リグロースまたはアフターグロースと呼ばれている）を低減できる。
【０００４】
なお、 結合塩素は長時間安定して分解しないため残留効果が大で、しかも塩素のようないわゆるカルキ臭がないなどの特長があるものの、殺菌力は塩素に劣り、また、注入方法やその管理方法が複雑なこともあってあまり用いられていない。このため、遊離塩素による消毒が一般的である。
現在、消毒剤としては液体塩素、次亜塩素酸ソーダ（次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム（高度さらし粉を含む））などが利用されている。
【０００５】
そして水道施設全域において、塩素の残留効果を発揮するように水道施設（取水施設・貯水施設・導水施設を除く）では現在残留塩素濃度の監視制御を行っている。
続いて、水道施設における残留塩素濃度の監視制御をどのように行っているかについて図を参照しつつ説明する。
【０００６】
図２５は従来技術の残留塩素濃度の監視制御を説明する説明図である。
水道の形態は各種あるが、図２５で示す水道は、水源１００を起点として浄水施設の浄水池２００、配水施設の配水池３００、送水施設である配水管網４００、末端配水施設の末端配水池５００を経て末端給水栓６００まで連続している場合を想定する。
このうち浄水池２００、配水池３００および末端配水池５００では、それぞれ有試薬残留塩素濃度計７００が設置されている。これら有試薬残留塩素濃度計７００は、中央監視制御システム８００へＰＶ（Process Value）として残留塩素濃度データ、および、この残留塩素濃度データがどの有試薬残留塩素濃度計７００から出力されたかを特定する管理情報データを送信している。
【０００７】
中央監視制御システム８００は、これら残留塩素濃度データを監視して、電気分解装置９００または薬品注入ポンプ１０００へＳＶ（Set Value）である稼働コマンド・停止コマンドを出力し、上流側である浄水池２００の残留塩素濃度を増加させるようになされている。
このように残留塩素濃度の監視制御が水源１００に近い浄水施設の浄水池２００で集中的に行われ、下流の水（配水池３００・配水管網４００・末端配水池５００）の残留塩素濃度を制御している。この意味において従来の残留塩素濃度監視制御型は集中型の残留塩素濃度監視制御ということができる。
【０００８】
続いて、このシステムを用いる消毒および残留塩素濃度の監視制御について説明する。
このような水道を流れる水の消毒を行う場合、まず水源１００から取水した水に対して浄水施設の浄水池２００で消毒剤を注入する。ここでは消毒剤として一般的な次亜塩素酸ナトリウムを注入するものとして以下説明する。次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）を注入すると水の中にＮａ＋  （ナトリウムイオン）とＣｌＯ−  （次亜塩素酸イオン）が含まれ、次亜塩素酸イオンが水道を流れる水に含まれる細菌を滅菌する。このような消毒済みの浄水池２００の水が下流（配水池３００・配水管網４００・末端配水池５００）へ流れていく。
【０００９】
その後も、中央監視制御システム８００は、配水池３００、配水管網４００および末端配水池５００の水並びに末端給水栓６００の水道水を規定の残留塩素濃度に維持するため、複数の有試薬残留塩素濃度計７００から出力される残留塩素濃度データおよび管理情報データを監視して、所定箇所（例えば、末端配水池５００）の残留塩素濃度が所定値よりも低くなったと判断した場合は、浄水施設の電気分解装置９００を稼働して、浄水池２００の水の残留塩素濃度を増加させたり、また、浄水池２００の薬品注入ポンプ１０００を稼働して消毒剤を注入したりする。このようにして、水道の上流（浄水池２００）から流れる水の残留塩素濃度を増大させて、下流にある配水池３００及び末端配水池５００の水の残留塩素濃度を増加させている。
【００１０】
浄水施設の電気分解装置９００が稼働して電気分解を行った場合、水に含有する塩化物（ＮａＣｌ等）から陽極では塩素Ｃｌ２が、また、陰極ではＮａＯＨがそれぞれ生成される。このＣｌ２  と水とが、
Ｃｌ２  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ＨＣｌＯ  ＋  Ｃｌ−  ＋  Ｈ＋
ＨＯＣｌ  →  Ｈ＋  ＋  ＣｌＯ−
というように反応して残留塩素であるＨＣｌＯ（次亜塩素酸）およびＣｌＯ−  （次亜塩素酸イオン）を増大させ、殺菌力が回復する。
【００１１】
また、薬品注入ポンプ１０００が稼働する場合、浄水施設２００の水に新たに次亜塩素酸ナトリウムが注入されるため、上記したように残留塩素濃度を増加させる。浄水池２００では常時行われているが、図２５で示すように配水池３００、末端配水池５００でも消毒剤の再注入が行われることもある。
【００１２】
なお、ＣｌＯ−  （次亜塩素酸イオン）や次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）の遊離残留塩素は水のｐＨ値により存在比率が変化するが、水道水では５．８ｐＨ〜８．６ｐＨ（快適水質項目としては７．５ｐＨ）と規定されており、この場合は殺菌力は高いものとなる。
【００１３】
このように回復した残留塩素濃度であるが、ＮａＯＨはＮａ＋とＯＨ−分解し、Ｎａ＋とＣｌ−とが結合してＮａＣｌに戻るため、次第に塩素が減っていき、塩素の減少からＨＣｌＯ（次亜塩素酸）およびＣｌＯ−  （次亜塩素酸イオン）も低減していき、水の残留塩素濃度が低下していく。そこで、上記のような処理（電気分解・消毒剤注入）を再度行って残留塩素濃度を増加させている。
従来の残留塩素濃度監視制御はこのようなものであった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
我が国では近年、河川，湖沼などの表流水や地下水の汚濁が進み、これらの自然水を水源１００とする水も環境汚染の影響を免れることはできず、消毒剤の注入量も増加している。そして消毒剤の注入量増加に伴って各種の問題が発生している。
【００１５】
まず、水中に発生するトリハロメタンが問題となっている。
トリハロメタンは、富栄養化した湖沼水やそれを水源とする河川水中の有機物質、下水などが混入した河川水中の有機物質、または、自然水中に存在する着色物質であるフミン質などの有機物質（トリハロメタン前駆物質）と、ＣｌＯ−  （次亜塩素酸イオン）や次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）という遊離塩素との反応により生成するものである。トリハロメタンは、消毒副生成物とも呼ばれている。
【００１６】
トリハロメタンは、メタン（ＣＨ４）の４個のＨのうち３個が塩素や臭素などのハロゲンで置換されたもので、クロロホルム、ジブロモクロロメタン、ブロモジクロロメタン、トリブロモメタンであり、発ガン性や催奇形性を有しており、水道を流れる水および水道水の水質管理上問題となっている。
我が国では、総トリハロメタン（クロロホルム、ジブロモクロロメタン、ブロモジクロロメタン、トリブロモメタン濃度の合計濃度）として年間平均値０．１０ｍｇ／Ｌ以下となるように規制されている。
【００１７】
このような観点から考えると、トリハロメタンの発生を増進させる遊離塩素が水道を流れる水および水道水の中に増大することは好ましくない。したがって、次亜塩素酸ナトリウムの注入を可能な限り抑制することが望ましい。
しかしながら、水道施設全域を流れる水に対して残留塩素濃度（遊離塩素が０．１ｍｇ／Ｌ以上）という規定を満たすため、次亜塩素酸ナトリウムを注入せざるを得ないという問題点があった。
【００１８】
この問題点について図２６を参照しつつ説明する。図２６は配水池３００における時間−残留塩素濃度特性を示す特性図である。図２６で示すように、残留塩素濃度は有効塩素濃度（０．１〜０．４ｍｇ／Ｌ）という規定値に収める必要があるが、実際にはさらに厳格な制御目標濃度（例えば、０．１５〜０．３ｍｇ／Ｌ）を定め、この制御目標濃度に収めることで確実に有効塩素濃度に収めるという手法を採用することが多い。しかしながら、このような監視制御手法は実際上は困難な場合があった。
【００１９】
図２６の配水池３００における残留塩素濃度の時間変化を見ると、例えば上流の浄水池２００で次亜塩素酸ナトリウムが注入されて暫く経過すると、▲１▼のように時刻Ｔａで残留塩素濃度が高い浄水池２００の水が配水池３００へ到達して配水池３００の残留塩素濃度が高い状態になる。この場合、浄水池２００では残留塩素濃度の低減を見越して制御目標値を超えて有効塩素濃度の上限際の残留塩素濃度とすることも多い。
【００２０】
そして、時間が経過するにつれて、次第に配水池３００の水の残留塩素濃度が低下していく。そこで▲２▼のように時刻Ｔｂで中央監視制御システム８００が制御目標濃度の下限近くにあることを検出し、▲３▼または▲３▼’のように電気分解装置９００または薬品注入ポンプ１０００を稼働させて、残留塩素濃度を増加させることとなる。
【００２１】
しかし、▲４▼のように浄水池２００〜配水池３００の間において浄水池２００から配水池３００までの水の到達は時間遅れがあるため、配水池３００の水の残留塩素濃度はなおも低下を続け、有効塩素濃度の下限に近づくが、▲５▼のように時刻Ｔｃで浄水池２００からの水が配水池３００へ到達してようやく残留塩素濃度が増加する。このように、残留塩素濃度を制御目標濃度の範囲内に収めることは困難で、実際上は有効塩素濃度の上下限に接近して規定値を満たさなくなる寸前に達することもあった。
【００２２】
したがって、このような挙動をする水道を流れる水の残留塩素濃度を有効塩素濃度の範囲に確実に収めるため、実際は配水池３００または末端配水池４００では次亜塩素酸ナトリウム等の消毒剤を再注入することが多かった。
このため、消毒剤の注入量を低減できないため、コスト低減、および、消毒副生成物の抑制が困難であるという問題があった。
【００２３】
また、配水池３００・末端配水池５００の中には消毒剤の薬品注入ポンプが配置されていない無人の配水施設（配水池３００）・無人の末端配水施設（末端配水池５００）がある。この場合、浄水施設職員が全体を監視することとなる。しかしながら、浄水施設職員が中央監視制御システム８００により配水池３００または末端配水池５００水の残留塩素濃度の低下を認識し、浄水池２００における電解装置９００の稼働による電気分解、または、薬品注入ポンプ１０００の稼働による消毒剤の注入では残留塩素濃度が規定値を下回るおそれがあると判断した場合、従来では消毒剤を散布するボンベを持参して配水池３００または末端配水池５００まで急行していた。このような作業は手間を要するものであった。
【００２４】
また、次亜塩素酸ナトリウムなど消毒剤は毒性のため取り扱いが困難であり、このような危険な作業を職員に強いるのは好ましくないという問題点もあった。また、このような人間の作業による注入は消毒剤の過剰注入につながり、水に含まれる遊離塩素が増大するに伴って発生するトリハロメタンもまた増大するという問題点があった。
【００２５】
さらにまた、近年の水道を取り巻く環境の様々な変化（例えば上水道では、水道運営上の財政難、水環境の変化、技術者不足、または、規制緩和）により人的要因の確保が困難であり、上記のような職員の派遣も困難であった。大都市圏のような大規模な水道ならばともかく、人口の少ない地方都市などのような小規模の水道では上記の問題は深刻である。
【００２６】
また、薬品注入ポンプを配水池３００、末端配水池５００に配置することも考えられるが、薬品注入ポンプも安価ではなく、さらに、薬品注入ポンプが消毒剤を何時でも注入できるようにタンクに補充する必要もあり、これらの点からもコスト増大要因でもあった。
【００２７】
また、従来のシステムでは有試薬残留塩素濃度計を用いていたが、所定期間毎に試薬の補充するメンテナンスおよび試薬を含んだ排水の廃棄処理が必要であり、この点でもコスト増大要因となっていた。
上記のような問題点を抱える水道の残留塩素濃度の監視制御では、従来の手法に囚われない新たな方策が検討されていた。
【００２８】
本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、水質監視に要する時間・コスト・マンパワーを低減しつつ、残留塩素濃度を水道施設全域で適正量に管理するような自律分散型残留塩素濃度監視制御システムを提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムによれば、
水道施設において、
水中の残留塩素濃度を検出する無試薬残留塩素濃度計と、
水中に含まれる塩化物を電気分解することで残留塩素濃度を増加させる電気分解装置と、
検出された残留塩素濃度データが設定下限値を下回る場合には電気分解装置によって残留塩素濃度を増加させるように制御し、また、残留塩素濃度データが設定上限値を上回る場合には電気分解を停止するように制御する制御手段を有する中央監視制御システムと、
を備え、
前記無試薬残留塩素濃度計および前記電気分解装置を組とする監視制御装置が浄水施設から末端配水施設までの間の複数箇所にそれぞれ配置されるとともに、前記中央監視制御システムにこれら監視制御装置が接続され、
浄水施設から末端配水施設までの間で残留塩素濃度を増減させ、水道施設の残留塩素濃度を所定範囲内に維持する、
ことを特徴とする。
【００３０】
また、請求項２記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムによれば、
請求項１に記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムにおいて、
末端配水施設から先にある需要家側の給水施設にも前記無試薬残留塩素濃度計または前記監視制御装置を設置したことを特徴とする。
【００３１】
また、請求項３記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムによれば、
請求項１または請求項２に記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムにおいて、前記中央監視制御システムは、
流路を挟んで隣接する二箇所の監視制御装置のうち、下流側の装置の無試薬残留塩素濃度計が残留塩素濃度データを計測し、計測された残留塩素濃度データが所定値を下回る場合には上流側の装置の電気分解装置が電気分解を開始し、また、計測された残留塩素濃度データが所定値を上回る場合には上流側の装置の電気分解装置が電気分解を停止するように制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００３２】
また、請求項４記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムによれば、
請求項１または請求項２に記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムにおいて、前記中央監視制御システムは、
流路を挟んで隣接する二箇所の監視制御装置のうち、上流側の装置の電気分解装置で電気分解を行って所定値の残留塩素濃度に維持した状態で、上流および下流側の二箇所の装置で残留塩素濃度を計測し、上流および下流側の装置の無試薬残留塩素濃度計が計測した残留塩素濃度データの差分値を流路における残留塩素濃度の減少量とする計測手段と、
を備えることを特徴とする。
【００３３】
また、請求項５記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムによれば、
請求項１または請求項２に記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムにおいて、前記中央監視制御システムは、
流路を挟んで隣接する二箇所の監視制御装置について、流達時間および残留塩素濃度を予め登録しておき、これら流達時間および残留塩素濃度に基づいて上流側の電気分解装置による電気分解を制御する制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００３４】
また、請求項６記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムによれば、
請求項１または請求項２に記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムにおいて、前記中央監視制御システムは、
流路を挟んで隣接する二箇所の監視制御装置について、流達時間および残留塩素濃度をシミュレーションし、これら流達時間および残留塩素濃度に基づいて上流側の薬品注入ポンプによる注入量を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００３５】
また、請求項７記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムによれば、
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムにおいて、
複数の監視制御装置は、ネットワークを介して中央監視制御システムに接続されることを特徴とする。
【００３６】
また、請求項８記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムによれば、
請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムにおいて、
前記中央監視制御システムは、管理者が有するクライアントシステムと通信できるようになされ、
一または複数の無試薬残留塩素濃度計から送信された残留塩素濃度データおよび管理情報データを受信する受信手段と、
受信した残留塩素濃度データおよび管理情報データに基づいて通知データを作成する通知データ作成手段と、
前記クライアントシステムへ通知データを送信する通知データ送信手段と、
を備えることを特徴とする。
【００３７】
また、請求項９記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムによれば、
請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムにおいて、
前記中央監視制御システムは、管理者が有するクライアントシステムと通信できるようになされ、
前記クライアントシステムから所定箇所の残留塩素濃度を設定する残留塩素濃度設定値データを受信する受信手段と、
残留塩素濃度設定値データに基づいて所定の監視制御装置に対して残留塩素濃度設定値データを送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする。
【００３８】
また、請求項１０記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムによれば、請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムにおいて、
前記中央監視制御システムは、管理者が有するクライアントシステムと通信できるようになされ、
前記クライアントシステムから所定の監視制御装置の電気分解装置を運転・停止させるコマンドを受信する受信手段と、
所定の電気分解装置に対して当該コマンドを送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムについて説明する。図１は本実施形態に用いられる監視制御装置の具体例の構成図、図２は本実施形態の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムの構成図、図３は需要家側末端装置の説明図である。
【００４０】
図１で示すように、監視制御装置１０は、電気分解装置１１、無試薬残留塩素濃度計１２を備えている。
電気分解装置１１は、従来技術の電気分解装置９００と同様に水に含まれる塩化物の電気分解を行う機能を有するものであるが、特に小型化を図ったものである。具体的には本体寸法（Ｌ×Ｈ×Ｗ）が６００ｍｍ×４７１ｍｍ×３５０ｍｍであり、しかも水容量７〜１０ｍ３の配水池等に適用でき、循環環流量１０リットル／分に対し有効塩素発生量を１０ｍｇ／分上昇させて高速に水の残留塩素濃度を増加させる機能を有している。
【００４１】
無試薬残留塩素濃度計１２は、試薬を用いることなく残留塩素濃度を計測する機器であり、従来のように試薬を補充する手間を低減させており、メンテナンスは、例えば、三ヶ月に一回というように、従来の手間を大幅に低減させている。さらに、試薬を含む排水処理の必要もなく、この点でも、設備コストを低減させている。
【００４２】
このような監視制御装置１０は、水道施設中のうち浄水施設（例えば、浄水池、消毒設備などである）、送水施設（例えば、送水管、調整池などである）、配水施設（例えば、配水池、配水塔および高架タンク、震災対策用貯水施設、配水管などである）に設置される。なお、水道施設のうち、取水施設、貯水施設、導水施設は対象から除かれる。このような水道施設を考慮した具体例としては、図２で示されるように、浄水池２００、配水池３００、末端配水池５００に配置され、これら複数の監視制御装置１０は、図２で示すように中央監視制御システム２０に接続される。
【００４３】
なお、本実施形態では図２で示すように、浄水池２００、配水池３００、末端配水池５００の三箇所で監視制御装置１０が設置されているものとして説明するが、例えば、配水池３００は複数箇所ある場合もあり（図示せず）、その場合は、すべてあるいは殆どの配水池３００に監視制御装置１０が設置されていることとなる。
さらに、図２において、配水池３００、配水管網４００、末端配水池５００がなく浄水池２００から末端給水栓６００に直接到達する水道、または、配水管網４００および末端配水池５００がなく浄水池２００・配水池３００・末端給水栓６００という水道、など各種組み合わせた場合も想定できる。このような場合も設置可能な箇所で、監視制御装置１０を設置することが可能である。
【００４４】
さらに、図３で示すように、末端給水栓６００までが水道事業者の責任分担領域となるが、末端給水栓６００に取り付けられた需要家側の給水施設に対して監視制御装置１０を配置することもできる。
このような需要家側の給水施設の例として、例えば、飲食店・食品工場・プール・スーパマーケット等水道水の大口の需要家が備える水槽や受水タンク、通常の高層建築物屋上に設置される高置水槽と呼ばれる受水槽、カップ式飲料水自動販売機の湯水タンク等がある（図３では、受水槽・高置水槽１１００として図示されている。）。
【００４５】
この場合、需要家側は水道水の残留塩素濃度を規定値に維持できるため、確実に滅菌された消毒済みの水道水が常時必要な施設などでは特に利点がある。また、水道水がおいしい、清潔である点が評価されて、例えば、テナント入居などが図りやすいなどの利点もある。
【００４６】
また、水道事業者側にとって、末端給水栓６００から先の水道水の残留塩素濃度を監視できるため、水道を流れる水の残留塩素濃度の挙動をより詳細に監視することができるようになり、システムの信頼性を高めることができる。
なお、需要家の協力を得て、受水槽・高置水槽１１００に無試薬残留塩素濃度計１２のみ設置してもらって残留塩素濃度データを取得するようにすることもできる。この場合、幅広い水道施設全域の残留塩素濃度データを取得して、システムの監視制御に利用することができる。
【００４７】
以上説明したように監視制御装置１０の設置される所定箇所とは、浄水施設の浄水池２００、一あるいは複数の配水施設の配水池３００、末端配水施設の末端配水池４００、需要家側の給水施設の受水槽・高置水槽１１００のすべての箇所、または、これらのうち一部を除く複数組み合わせた箇所とすることができる。しかしながら、水道施設全域で残留塩素濃度を所定範囲内に確実に維持するためにも、すべての箇所に監視制御装置１０を設置することが望ましい。
【００４８】
これら監視制御装置１０は、図１，図２，図３からも明らかなように中央監視制御システム２０に接続されている。なお、図２では専用線等を介して接続され、ＰＶおよびＳＶが常時入出力できるような場合を想定している。
中央監視制御システム２０は、図２でも示すように薬品注入ポンプ３０にも接続されており、監視制御装置１０の電気分解装置１１と同様に、薬品注入ポンプ３０へも稼働コマンド・停止コマンドなどのＳＶ（Set Value）を送信する。なお、配水施設・末端配水施設における薬品注入ポンプ３０は設置しなくとも、電気分解装置１１により水の残留塩素濃度を調節できる。
【００４９】
続いて本実施形態の監視制御動作について説明する。
図１で示す無試薬残留塩素濃度計１２は試料となる水を採水し、計測処理を行って残留塩素濃度データを算出する。この残留塩素濃度データの単位は、ｍｇ／Ｌ（ミリグラムパーリットル）であり、水１リットル中に含まれる塩素をｍｇで表している。無試薬残留塩素濃度計１２は、この残留塩素濃度データについての管理情報データを生成する。管理情報データは、例えば無試薬残留塩素濃度計１２が設置された箇所を特定するデータ（例えば、単なる数値データやいわゆる電子メールアドレスデータなど）や残留塩素濃度データの計測時刻を表すデータを少なくとも備えている。無試薬残留塩素濃度計１２は、このような残留塩素濃度データおよび管理情報データをＰＶ（Process Value）として出力する。
【００５０】
中央監視制御システム２０は、無試薬残留塩素濃度計１２が出力する残留塩素濃度データおよび管理情報データを常時監視しており、ある計測箇所における残留塩素濃度の時間経過における残留塩素濃度の推移を特定できるようになされている。中央監視制御システム２０は、このような残留塩素濃度が所定条件を満たすように監視制御を行う。
【００５１】
このような監視制御について説明する。まず、水道施設を流れる水全体の残留塩素濃度の挙動について説明する。
例えば、図４で示すように水道を流れる水の残留塩素濃度（有効塩素濃度）を０．１〜０．４ｍｇ／Ｌに確実に維持するため、例えば、監視制御装置１０が設置されている配水池３００・末端配水池５００の水を常時０．３〜０．３５ｍｇ／Ｌの残留塩素濃度（制御目標濃度）となるようにする。具体的には、残留塩素濃度が設定下限値である０．３ｍｇ／Ｌを下回ったならば電気分解装置１１に稼働コマンドを送信して稼働させ、設定上限値である０．３５ｍｇ／Ｌまで上昇させて電気分解装置１１に停止コマンドを送信して停止させるというような制御である。
なお、制御目標濃度の数値例は一例であって、その他にも各種範囲を設定できる。
【００５２】
このような監視制御について図４を参照しつつ説明する。なお、説明の具体化のため配水池３００についての監視制御を行うものとして説明する。図４は、配水池３００における時間−残留塩素濃度特性を示す特性図である。
図１で示す中央監視制御システム２０は、ある特定箇所の水が所定条件の残留塩素濃度を満たすように電気分解装置１１の運転・停止制御を行う（稼働コマンド・停止コマンドの送信）ようにするというものである。
【００５３】
この場合の残留塩素濃度の挙動について説明する。図４で示すように、配水池３００における残留塩素濃度の時間変化を見ると、例えば上流の浄水池２００で消毒剤が注入されて暫く経過すると、▲１▼のように時刻Ｔａで残留塩素濃度が高い浄水池２００からの水が配水池３００へ到達して配水池３００の残留塩素濃度が高い状態になる。そして、時間が経過するにつれて、次第に配水池３００の残留塩素濃度が低下していく。この間の無試薬残留塩素濃度計１２は、残留塩素濃度についての残留塩素濃度データおよび配水池３００、および、計測時刻を特定する管理情報データを中央監視制御システム２０へ常時または所定期間毎出力し続けている。
【００５４】
中央監視制御システム２０が、▲２▼のように時刻Ｔｂで残留塩素濃度が制御目標濃度が設定下限値にあることを検出すると、▲３▼のように直ちに稼働コマンドを出力して配水池３００の電気分解装置１１を稼働させ、配水池３００の水の残留塩素濃度を増加させる。電気分解装置１１の稼働期間中は▲４▼のように配水池３００の水の残留塩素濃度は急速に増大する。
【００５５】
そして、中央監視制御システム２０が、▲５▼無試薬残留塩素濃度計１２が出力した残留塩素濃度データが制御目標濃度の設定上限値と一致すると判断した場合、時刻Ｔｃで配水池３００の電気分解装置１１を停止する。この場合、配水池３００の水の残留塩素濃度は制御目標範囲内の上限値まで回復する。
以下、このような監視制御を繰り返し行う。なお、電気分解装置１１を稼働させても残留塩素濃度が回復しないような場合に配水施設に薬品注入ポンプ３０が設置されているならば薬品注入ポンプ３０を稼働して消毒剤を注入するようにしても良い。
【００５６】
このように中央監視制御システム２０が、特定箇所における無試薬残留塩素濃度計１２から出力された残留塩素濃度データが設定下限値（例えば０．３ｍｇ／Ｌ）を下回ると判断した場合に、この無試薬残留塩素濃度計１２が設置されている箇所の電気分解装置１１を稼働して電気分解を開始して残留塩素濃度を増加させる。その後、残留塩素濃度データが設定上限値を上回るに至った場合に電気分解装置１１による電気分解を停止する。このため、特定箇所の残留塩素濃度が規定値を確実に満たすようになる。そして、このような監視制御装置１０は、少なくとも浄水池１００、配水池３００、末端配水池４００において、設置されるため、水道施設全域において水の残留塩素濃度が有効塩素濃度内に収まるように確実に維持される。
このように各所で残留塩素濃度が所定範囲内に維持される分散型の監視制御が行われるため、水への消毒剤の注入量を低減させたとしても、水道を流れる水に対して各所で残留塩素濃度が回復するようになされ、有効塩素濃度はもちろんのこと制御目標濃度を守ることができるようになる。
【００５７】
上記したような自律分散型残留塩素濃度監視制御システムでは、何れも水道施設全域にわたる各種の制御方式・データ処理方式を採用することができる。例えば、中央監視制御システム２０は、流路を挟んで隣接する二箇所の下流側の残留塩素濃度データを計測し、下流側の無試薬残留塩素濃度計１２が計測した残留塩素濃度データが所定値を下回る場合に上流側の電気分解装置１１が電気分解を開始し、下流側の無試薬残留塩素濃度計１２が計測した残留塩素濃度データが所定値を上回る場合に上流側の電気分解装置１１が電気分解を停止するように制御する制御手段を備えるようにしても良い。
【００５８】
このような制御方式について具体的に説明する。
例えば、図２で示すように、浄水施設の浄水池２００と配水施設の配水池３００という隣接する二箇所は流路を挟んでいる。
この場合、下流側である配水池３００の無試薬残留塩素濃度計１２が計測した配水池３００の水の残留塩素濃度データが所定値を下回る場合に上流側である浄水池２００の電気分解装置１１を稼働させて電気分解を開始する。
そして、下流側の配水池３００の無試薬残留塩素濃度計１２が計測した配水池３００の水の残留塩素濃度データが所定値を上回る場合に上流側の浄水池２００の電気分解装置が電気分解を停止するように制御するというものである。
このようにすることで、二箇所の間にある流路を流れる水（この例では浄水池２００と配水施設の配水池３００との間の流路を流れる水）の残留塩素濃度が下回らないように維持することができる。
【００５９】
また、他の監視方式として、例えば、中央監視制御システム２０は、流路を挟んで隣接する二箇所の残留塩素濃度データを計測し、上流側の電気分解装置１１で電気分解を行って所定値の残留塩素濃度に維持し、上流および下流側の無試薬残留塩素濃度計１２が計測した残留塩素濃度データの差分値を用いて流路における残留塩素濃度の低減量を計測する計測手段を備えるようにしても良い。
【００６０】
このような監視方式について具体的に説明する。
例えば、図２で示すように、配水施設の配水池３００と末端配水施設の末端配水池５００という隣接する二箇所は、配水管網４００という流路を挟んでいる。この場合、上流側である配水池３００の電気分解装置１１を稼働・停止を交互に行って電気分解するなどして、上流側である配水池３００の残留塩素濃度を所定値（例えば０．３５ｍｇ／Ｌ）に維持する。
【００６１】
このような条件下で上流および下流側の無試薬残留塩素濃度計１２が計測した残留塩素濃度データの差分値を用いて配水管網４００における残留塩素濃度の低減量を計測する。例えば、配水池３００での残留塩素濃度が０．３５ｍｇ／Ｌの場合に配水管網４００を経て到達した水が、末端配水池５００において残留塩素濃度が０．２５ｍｇ／Ｌとなった場合に差分値は０．１ｍｇ／Ｌとなる。このような低減量を計測すれば、配水管網における残留塩素濃度の挙動の予測に利用することができる。
【００６２】
また、他の制御方式として、例えば、流路を挟んで隣接する二箇所の流達時間および残留塩素濃度をコンピュータシミュレーションである管網計算による算出または実測により予め登録しておき、これら流達時間および残留塩素濃度に基づいて上流側の電気分解装置による電気分解を制御する制御する制御手段を備えるようにしても良い。
【００６３】
このような制御方式について具体的に説明する。
例えば、図２で示すように、特に配水池３００を起点として配水管網４００を通過しつつ末端配水池５００へ到達するまでの流達時間およびその場合の残留塩素濃度を実測・シミュレーション等で予め求めておき、配水管網４００内の水が有効塩素濃度から逸脱する前に予め上流側の配水池３００の水を残留塩素濃度を上昇させておくというものである。
このようにすれば、配水管網４００の水が有効塩素濃度から逸脱することなく、残留塩素濃度が制御目標濃度内に収まるようにできるため消毒剤を余分に注入する必要がなくなる。
【００６４】
また、他の制御方式として、例えば、流路を挟んで隣接する二箇所の流達時間および残留塩素濃度をコンピュータシミュレーションである管網計算により算出し、これら流達時間および残留塩素濃度に基づいて上流側の薬品注入ポンプによる消毒剤の注入量を制御する制御する制御手段を備えるようにしても良い。
【００６５】
続いて、上記したコンピュータシミュレーションによる管網計算について説明する。
中央監視制御システム２０では、管網計算を行って残留塩素濃度の挙動について解析する。
図５は、管網モデル作成を説明するフローチャートである。
管網モデルの作成（ステップＳ１）により管網データが生成され、この管網データに基づいて管網計算がなされる（ステップＳ２）。管網計算の結果現状分析（ステップＳ３）を行い、管網モデル見直し（ステップＳ４）がなされる。
【００６６】
続いて、各ステップについて詳細に説明する
まず、管網モデルを作成する（ステップＳ１）。管網モデルを作成するため、まず、配管図面情報および施設情報を取得する。
【００６７】
配管図面情報とは、配水管の接続関係、管長、管径、管の敷設年度、管の種別（例えば、モルタル管、鋳鉄管など）が記載されており、顧客が管理している図面情報である。このような図面に関する配管図面情報は、各種形態が考えられる。例えば、設計図面をそのまま取得したり、または、顧客が配管図面をスキャナ等で取り込んでＪＰＥＧのような図面データに変換したものでも良く、適宜選択される。
【００６８】
施設情報は各種情報を総称したデータである。
配水池に関しては、配水池の位置に係る標高データ（ｍ）、配水池水位である配水池水位データ（ｍ）がある。
需要端（末端給水栓６００よりも先）に関しては、需要端の位置に係る標高データ（ｍ）、需要量データ（ｌ／ｓ）がある。
弁に関しては、標高（ｍ）・弁口径（ｍｍ）・弁特性データ（開度、損失係数）がある。
管路に関しては、管本数、区間長（ｍ）、管内径（ｍｍ）、流速係数がある。
この他需要量係数データなどがある。
【００６９】
これら配管図面情報および施設情報に基づいて、管網モデルが作成される。
管網モデルの生成では、まず、配管図面に基づいて熟練した技術者によりモデル化が行われる。管網モデルデータとは、管網モデルを作成する専用のＣＡＤを用いて、マウス操作により、ノード図形（配水池・需要端・弁）とブランチ図形（管路）を描画して作成する。この管網モデルデータの配水池・需要端・弁・管路にそれぞれ管路データを設定し、全データを総称して管網データとしている。
【００７０】
このようなモデル化は、需要端のブロック化が重要である。需要端は、実際は、多数世帯（例えば１００世帯）の区域であるが、計算の簡単化のためにひとまとまりの需要端に近似化している。最適なブロック化はいわゆる経験・ノウハウに属するものであり、多数の管網モデル化を通じて多数の経験・ノウハウを有する熟練した技術者により行われるため、精度の高いモデル化を実現できる。
また、管路データは、提供された施設データに基づいて作成される。例えば、複数世帯を需要端化したような場合、提供された施設データに基づいて当該需要端での需要量などが算出され、需要端の需要量とされる。管網データとは、このような管網モデルデータおよび管路データを総称したデータである。
【００７１】
図６は、管網モデルデータを説明する説明図、図７，図８，図９は、管路データを説明する説明図である。モデル化終了後、図６で示すような配水池・需要端・弁（ノード）と管路（ブランチ）を組み合わせた管網モデルに関する管路モデルデータと、図７，図８，図９で示すような顧客・接続関係・配水池・弁・弁特性・需要端・管路や、図示しない各種係数などの管路データとを併せたものが作成される。これらは互いに関連したデータである。
【００７２】
例えば、図６で示す管網モデルにも図示されている管路Ｂ０１は始端００１と終端００２とを結ぶものであり、図７（ｂ）で示す接続関係を示すデータにも登録されている。
このようにして管網モデルデータ・管路データからなる管網データが取得される。
【００７３】
なお、ここに、顧客データは、顧客を特定するための情報であり、図７（ａ）で示すような、顧客の名称（例えば××市水道局など）である顧客名称データ、顧客地域別または局・浄水施設のような顧客種別のように顧客を識別するための顧客コードデータ、顧客の所在地または電子メール用アドレスの顧客アドレスデータ、管網全体の給水人口に係る顧客規模データ、行政区分を特定する行政区分データなどに加え、会員・登録制度をとるならば顧客登録番号データなども総称した情報である。
【００７４】
続いて、この管網データを用いて技術者は管網計算を行う。
管網計算について説明する。次式１はある需要端における日量Ｑと、時間・空間的に平均した圧力Ｐとの関係を表すものである。
【００７５】
【数１】
0003891268.tif 000002
【００７６】
ここに、ＱＳおよびＰＳは、無減圧時の流量および平均圧力、ＱＥ は効果水量である。γＥ，γＥ１ ，γＥ２ はそれぞれ、効果水量係数、漏水減係数、使用量減係数を表し、これら係数は、統計的に予め求められており、施設データに含まれて提供されるものとする。
この需要端に流れ込む管路の流量Ｑｉと需要端からの流出水量ｑｉとの収支式は、次式で表される。
【００７７】
【数２】
0003891268.tif 000003
【００７８】
ここにｎは節点ｉに接続する管路の数を表す。ある需要端について数式１を数式２に代入すると、未知数がＰの式となり、その数は需要端の数と同じになる。すべての需要端について同様の式を求め、これらの式から連立方程式を解いて、圧力・流量を求める。そして、圧力・流量に基づいて最終的に管網計算結果データ生成する。
【００７９】
このような管網計算結果データは各種ある。
管路に関するデータとしては、管路の流速係数（Ｃ）、管路口径（ｍｍ）、管長（ｍ）、損失水頭（ｍ）、管路流量（ｌ／ｓ）、流速（ｍ／ｓ）、動水勾配（‰）があり、損失水頭（ｍ）、管路流量（ｌ／ｓ）、流速（ｍ／ｓ）、動水勾配（‰）は管網計算により得られる。
需要端に関するデータとしては、需要端の位置に係る標高データ（ｍ）、需要量データ（ｌ／ｓ）、動水頭（ｍ）、残存水頭（ｍ）があり、動水頭（ｍ）、残存水頭（ｍ）が管網計算により得られる。
【００８０】
弁に関しては、一次側圧力（ｍ）、二次側圧力（ｍ）、減圧量（ｍ）、口径（ｍ）弁開度（％）、流量（ｌ／ｓ）などがあり、一次側圧力（ｍ）、二次側圧力（ｍ）が管網計算により得られるデータである。
これら、管路・需要端・弁に関しては、帳票データ形式またはグラフィックデータ形式の２種類を選択できる。図１０，図１１は、帳票形式の管網計算結果データのデータ構造図であり、図１２，図１３はグラフィック形式の管網計算結果データのグラフ表示図である。
【００８１】
図１０，図１１で示すような帳票データ形式として作成された管網計算結果データとすることで、表計算アプリケーションソフトウェアを用いて管網計算結果データをさらに加工することもできる。
また、２種類のグラフィック形式の管網計算結果データとすることもできる。図１２（ａ）は管網流向図のイメージであり、図１２（ｂ）は管網等圧線図のイメージである。図１２（ａ）の管網流向図は管網の流水の方向を示すものであって、複雑な管網であっても流水方向のイメージを掴みやすい。また、図１２（ｂ）の管網等圧線図は管網の配水圧力の等分布であって、管網の全体的な配水圧力のイメージを把握しやすい。
実際は、管網データとして得られる管網モデル上に管網等圧線図を加えて出力する。図１３で示すように、管網モデルの配水圧力が瞬時に把握できる。
【００８２】
さらに管網データおよび管網計算結果データに基づいて管網の解析、特に圧力の挙動を解析する。
図１４は管網のモデル図である。例えば、図１４で示すような配水池３００からの自然流下系統の場合、計画最大水量に合わせ、配水池レベル・配水管網が計画されているので水圧は高めになる。特に水量の少ない夜間では高すぎる水圧となるので、弁で減圧する必要がある。末端圧を一定に保つ場合では末端圧一定制御弁３０１を用いることが有効である。末端圧一定制御弁３０１では、流量計３０２を用いて流量を、また、圧力計３０３を用いて弁の二次圧力を計測し、これら流量および二次圧力に応じて制御駆動部３０４が弁の開度を変更させて制御するものである。
【００８３】
例えば、時間帯別に図１４（ｂ）に示す流量Ｑとなる場合に、図１４（ｃ）で示すような二次圧力Ｐ１となるよう末端圧一定制御弁５１が制御されているならば、図１４（ｄ）で示すように末端圧力Ｐ２は時間帯によらず一定圧力となる。このような圧力調整がなされており、これら圧力を考慮して管網計算の最終結果を算出する。
そして、図１０で示す管路データが時間別（つまり圧力の変化別）に決定されるため、時間別の流速が判明する。この流速により到達時間が判明し、時間経過につれて減少している残留塩素濃度の挙動が管網において予測することができるようになる。
管網計算によりここまで算出される。
【００８４】
続いて、技術者はこれら管網モデルによるシミュレーションから算出された流達時間および残留塩素濃度と実際の管網における流達時間および残留塩素濃度とを比較して現状分析を行う（図５のステップＳ３）。
比較結果を参照しつつ技術者は管網モデルの見直しを行う（図５のステップＳ４）。
なお、複雑な管網では管網の標高を基にブロック化し、ブロックは完全に仕切ってそれぞれ水圧調整しているが、実際の圧力挙動と一致しないような場合もあるため、再度のブロック化も行う。
以下、ステップＳ１〜ステップＳ４を繰り返し、最適なシミュレーションを行える管網モデルを決定する。
【００８５】
中央監視制御システム２０の図示しないデータベースでは、図１５（ａ）で示すようなデータベース構造となっており、顧客データに関連付けて管網データがデータベースに書き込まれるようになされる。顧客データの詳細は、図７（ａ）の構造と同じであり、管網データの詳細は、図７（ｂ），（ｃ），図８，図９と同じである。このような構造でデータベースに登録・管理しておくことで顧客データから管網データを検索・抽出することが可能となる。
また、図１５（ｂ）で示すように、管網が変更される場合もあるため過去の管網も併せて登録しても良い。
【００８６】
続いて、このような制御方式を用いる監視制御について具体例を挙げて説明する。図１６は薬品注入ポンプ３０の消毒剤の注入量の算出を説明する説明図である。
例えば、図１６で示すように、特に浄水施設を起点として配水管網を通過しつつ配水施設Ａ，Ｂ，Ｃへ到達するまでの流達時間およびその場合の残留塩素濃度を実測・シミュレーション等で予め求めておく。
そして、送水施設（配水管網）内の有効塩素濃度を維持できる最低限の消毒剤注入量を算出する。
【００８７】
このような計算の終了後、各配水施設において電気分解装置１１が維持する残留塩素濃度の設定値を検討する。
この場合、配水施設Ａでは流達時間が短く、消毒剤注入によるすぐに残留塩素濃度が上昇するため、電気分解装置１１維持する残留塩素濃度の下限値を０．４ｍｇ／Ｌから０．３ｍｇ／Ｌへ下げても有効塩素濃度を維持するに支障がないと判定できる。
また、配水施設Ｃでは流達時間が長く、消毒剤注入による残留塩素濃度がすぐには上昇しないため、電気分解装置１１維持する残留塩素濃度の上限値を０．３ｍｇ／Ｌから０．５ｍｇ／Ｌへ上げて有効塩素濃度を確実に維持するように配慮することができる。
このように水道施設全域で有効塩素濃度に収めるように配慮しつつ、従来では経験的に注入していた消毒剤注入量を算出して、削減することができる。
【００８８】
以上説明した自律分散型残留塩素濃度監視制御システムによれば、次亜塩素酸ソーダ等の消毒剤の注入を可能な限り抑制するため、コスト低減につながる。
また、従来よりも低く残留塩素濃度を抑制するため、トリハロメタン等の消毒副生成物の発生を抑制することができる。
【００８９】
また、末端配水施設の末端配水池５００が無人のような場合でも、監視制御装置１０を設置すれば、残留塩素濃度を所定範囲内に維持できるため、従来のように消毒剤を散布するボンベを持参して配水池まで急行するような必要がなくなり、労苦を低減できるとともに、毒性の高い次亜塩素酸ソーダ等の消毒剤を直接取り扱う事態を減らすこともできる。
【００９０】
また、薬品注入ポンプを配置して万全を期するようにすることもでき、また、薬品注入ポンプをなくしても、上記のように残留塩素濃度を所定範囲内に維持できるため、薬品注入ポンプの設置コストの低減・消毒剤補充等のメンテナンスの不要化が可能である。
また、無試薬残留塩素濃度計１２を採用することで、所定期間毎に試薬の補充するメンテナンスおよび試薬を含んだ排水の処理が不要となり、この点でもコストを低減することができる。
【００９１】
続いて本発明の他の実施形態について説明する。図２に示した先の実施形態では、複数の監視制御装置１０が、中央監視制御システム２０に専用線を介して接続されているものとして説明した。しかしながら、一般のネットワークを介して接続されるようにしても良い。この点について図を参照しつつ説明する。図１７は本実施形態の他の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムを説明する説明図、図１８は本実施形態の中央監視制御システムの具体例の説明図、図１９は本実施形態の監視制御装置での接続を説明する説明図、図２０は本実施形態の他の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムを説明する説明図である。
【００９２】
図１７で示すように自律分散型残留塩素濃度監視制御システムはネットワーク４０を含む全体システムである。サーバシステムとなる中央監視制御システム２０は浄水施設に配置されている。中央監視制御システム２０は、浄水施設の浄水池２００に設置された監視制御装置１０および薬品注入ポンプ３０に接続され、また、ネットワーク４０を介して、配水施設の配水池３００・末端配水施設の末端配水池５００・需要家がわの給水施設の受水槽・高置水槽１１００にそれぞれ設置された監視制御装置１０・薬品注入ポンプ３０に接続されている。
【００９３】
なお、本実施形態でも説明の簡略化のため浄水施設・配水施設・末端配水施設・需要家側の給水施設という４箇所に監視制御装置１０を設置することを想定しているが、４箇所に限定するものではなく任意の数とすることが可能である。また、水道の形態に応じて適宜変更が可能である。
これらはサーバシステムとなる中央監視制御システム２０の処理能力に応じて適宜選択することができる。中央監視制御システム２０は、ネットワーク４０を介してこれら監視制御装置１０を監視制御する。
【００９４】
この中央監視制御システム２０は、図１８で示すように、伝送装置２１、サーバコンピュータ２２、データベース部２３、クライアントシステム２４を備えている。
伝送装置２１は、ネットワーク４０を介して監視制御装置１０から送信された残留塩素データ・管理情報データ等を含むＰＶを受信し、また、濃度設定値データ・稼働コマンド・停止コマンド等のＳＶを送信する。
サーバコンピュータ２２は、伝送装置２１から出力されたＰＶから残留塩素データ・管理情報データを参照したり、また、濃度設定値データ・稼働コマンド・停止コマンド等のＳＶを伝送装置２１へ出力する。
【００９５】
データベース部２３は、具体的には、大容量サーバであるサーバコンピュータ２２が内蔵するハードディスクに構築されたデータベースなどであり、管網データベース・濃度設定値データベースが登録されている。
なお、サーバコンピュータ２２を管理サーバとし、また、データベース部２３をデータベースサーバとして、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）のようにネットワーク上で運用される分散処理型の複数のサーバを有する中央監視制御システム２０としても良い。これら中央監視制御システム２０の構成は、適宜設計選択される。
さらに、図示しないものの、データベース２３がネットワーク４０を介して他の箇所に取り付けられていたとしても、中央監視制御システム２０からアクセスできるようになされていれば良い。
【００９６】
クライアントシステム２４は、コンピュータ等の端末であって、自律分散型残留塩素濃度監視制御システムを運用する管理者が利用できるものであり、通常のデスクトップ型・ラップトップ型のパーソナルコンピュータ、または、携帯型情報端末（例えばパームトップパソコン・データ通信機能を有する携帯電話）などである。本実施形態の端末は、少なくともデータを送受信する機能を有している装置であれば良い。
【００９７】
ネットワーク４０は、公衆回線・専用回線などの電気通信回線や交換機などの設備を一括して含むものとする。
この電気通信回線は、パケット交換網、ＩＳＤＮ（Integrated Services Digital Network）、またはアナログ網などを含むインターネット網であり、サーバシステム１と電気通信回線との間にはパケット交換網ならば伝送装置２１としてはＤＳＵ（Digital Service Unit）を、ＩＳＤＮならば伝送装置２１としてはＤＳＵやＴＡ（Terminal Adapter）を、アナログ網ならば伝送装置２１としてはモデムも接続される。また、プロトコル変換のためにゲートウェイ装置なども必要となる場合もある。
【００９８】
さらに、電気通信回線以外のネットワークとして、電力信号に電気通信信号を重畳させることで電力線を電気通信回線に組み込む技術が開発されているが、この場合には電力信号と電気通信信号との結合・分離・変調・復調を行う装置を介在させることで、ネットワークとして併用することができる。
また、ＡＤＳＬ・光ファイバ等の大容量通信線であっても良い。これら何れのネットワークとしても本発明の実施は可能である。
【００９９】
また、浄水施設・配水施設・末端配水施設・需要家側の給水施設で監視制御装置１０をネットワーク４０に接続する場合には、図１９で示すように伝送装置１４が接続されることとなる。
以上、ネットワークに接続する自律分散型残留塩素濃度監視制御システムについて説明したが、他の形態として、図２０で示すように、中央監視制御システムを他の箇所（例えば、水質管理サービスを提供する会社の施設など）に設置するような場合も考えられる。この場合の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムでは、浄水施設にクライアントシステム５０を配置して浄水施設の管理者が所望の各種監視制御を行えるようにしている。このような設置形式でも本発明の実施は可能である。
【０１００】
これらのような構成のもと、中央監視制御システム２０は、監視制御を行う。中央監視制御システム２０は、複数の監視制御装置１０から出力されるＰＶ（残留塩素濃度データ・管理情報データ）をネットワーク４０を介して受信する手段（受信手段）と、
残留塩素濃度データが設定下限値よりも下回っていると判断した場合に、管理情報データに基づいて監視制御装置１０を指定し、その電気分解装置１１を駆動するＳＶ（稼働コマンド）を送信して電気分解を開始して水の残留塩素濃度を増加させるように制御し、残留塩素濃度データが設定上限値よりも上回っていると判断した場合に、管理情報データに基づいて監視制御装置１０を指定し、その電気分解装置１１を停止するＳＶ（停止コマンド）をネットワーク４０を介して送信して電気分解を停止するように制御する（制御手段）。
また、これ以外にも上記した各種の制御方式および計測方式を実行するものである。
【０１０１】
このような構成を採用すると、公衆回線を利用することで、将来的に通信料金が低下して専用線を敷設するよりもコスト低減が可能となったような場合、また、携帯電話回線など、既存の通信インフラを利用することで利便性が高まる場合に利点がある。
【０１０２】
続いて、このような中央監視制御システム２０が実行する監視制御に関連する各種処理について説明する。
処理として、
（１）残留塩素濃度監視処理
（２）残留塩素濃度群管理処理
（３）電気分解装置制御処理
がある。
【０１０３】
（１）残留塩素濃度監視処理
まず、（１）残留塩素濃度監視処理について説明する。図２１は残留塩素濃度監視処理を説明するフローチャートである。
例えば、中央監視制御システム２０は、一または複数の無試薬残留塩素濃度計から送信された残留塩素濃度データおよび管理情報データを受信する（ステップＳ１０：受信手段）。
この受信手段は、２４時間休みなく受け付けるようになされており、連続して送信される残留塩素濃度データおよび管理情報データを常時受け付けるような手段であったり、また、残留塩素濃度データおよび管理情報データを期間を隔てて送信されるたびに受け付けるような手段としても良い。
【０１０４】
続いて、受信した残留塩素濃度データおよび管理情報データに基づいて水の残留塩素濃度についての通知データを作成する（ステップＳ１１：通知データ作成手段）。
ここに通知データ例として、単に異常がないことのみ通知するテキストデータであったり、場所別・時間別に残留塩素データを帳票形式で表したデータであったり、場所別の残留塩素濃度がどのような挙動を示したかについてグラフ形式で表したデータとするようにしても良い。
【０１０５】
続いて、管理者のクライアントシステム（図１８のクライアントシステム２４および図２０のクライアントシステム５０）へ通知データを送信する（ステップＳ１２：通知データ送信手段）。
管理責任者は、クライアントシステム２４，５０であるコンピュータ端末を操作して通知データをディスプレイに表示させ、あるいは、プリンター等で印字して水道施設全域における残留塩素濃度の水質内容を確認する。
万が一残留塩素濃度に異常があると判断される場合には、管理責任者は、各種の措置を施すこととなる。
【０１０６】
（２）残留塩素濃度群管理処理
続いて、（２）の残留塩素濃度群管理処理について説明する。図２２は残留塩素濃度群管理処理を説明するフローチャートである。
ある箇所（例えば、浄水池２００、配水池３００、末端配水池５００、受水槽・高置水槽１１００）における残留塩素濃度が常時低いような場合に、管理責任者は、クライアントシステム２４，５０を操作して残留塩素濃度を増加させるという処理である。
【０１０７】
具体的には、管理者は、クライアントシステム２４，５０のコンピュータ端末を操作して、所定箇所の残留塩素濃度を上昇するように設定する残留塩素濃度設定値データを入力する。この残留塩素濃度設定値データは、残留塩素濃度の設定上限値（例えば０．３８ｍｇ／Ｌ）と設定下限値（例えば０．３ｍｇ／Ｌ）というデータであったり、残留塩素濃度の維持目標値（例えば、０．３５ｍｇ／Ｌ）というデータである。さらに、指定箇所も含むデータである。
【０１０８】
クライアントシステム２４，５０はこのような残留塩素濃度設定値データを中央監視制御システム２０へ送信する。
中央監視制御システム２０は、クライアントシステム２４，５０から所定箇所の残留塩素濃度を設定する残留塩素濃度設定値データを受信する（ステップＳ２０：受信手段）。
【０１０９】
そして、中央監視制御システム２０は、この残留塩素濃度設定値データに基づいて所定の監視制御装置１０に対して残留塩素濃度設定値データを送信する（ステップＳ２１：送信手段）。
この後、所定の監視制御装置１０は残留塩素濃度を高めるように電気分解装置１１を稼働させることとなる。管理責任者は、上記した残留塩素濃度監視を行って、所定の目標が達成されたか否かを判断する。
【０１１０】
（３）電気分解装置制御処理
続いて（３）の電気分解装置制御処理について説明する。図２３は電気分解装置制御処理を説明するフローチャートである。
ある箇所（例えば、浄水池２００、配水池３００、末端配水池５００、受水槽・高置水槽１１００）における残留塩素濃度が有効塩素濃度に接近しつつあるような場合に、管理責任者が、クライアントシステム２４，５０を操作して直ちに電気分解装置１１を稼働させて残留塩素濃度を即座に増加させるという処理である。
【０１１１】
具体的には、管理者は、クライアントシステム２４，５０を操作して、所定箇所の監視制御装置１０の電気分解装置１１を作動させる稼働コマンドを入力する。この稼働コマンドには指定箇所を判別するデータも含まれているものとする。クライアントシステム２４，５０はこのような稼働コマンドを中央監視制御システム２０へ送信する。
中央監視制御システム２０は、クライアントシステム２４，５０から所定の監視制御装置の電気分解装置を作動させる稼働コマンドをネットワーク４０を介して受信する（ステップＳ３０：受信手段）。
【０１１２】
そして、中央監視制御システム２０は、この稼働コマンドを所定の監視制御装置１０に対して送信する（ステップＳ３１：送信手段）。
この後、所定の監視制御装置１０は直ちに電気分解装置１１を稼働させることとなる。管理責任者は、上記した残留塩素濃度監視を行って、所定の目標が達成されたか否かを判断する。
なお、残留塩素濃度が過度に大きいと判断されるような場合には、上記した稼動コマンドに変えて電気分解装置１１へ停止コマンドを送信することとなる。なお、その他の点については稼動コマンドの受信・送信と同様であり、その説明を省略する。
【０１１３】
続いて、本システム全体による上記の一連の処理について図を参照しつつ説明する。図２４は自律分散型残留塩素濃度監視制御システム全体の処理を示すフローチャートである。
このフローは、監視制御装置１０においては無試薬残留塩素濃度計１１・電気分解装置１２に搭載された制御部が処理を行い、また、中央監視制御システム２０においてはサーバコンピュータ２２が処理を行うものである。
システム全体が運用開始すると、中央監視制御システム２０およびＮ箇所の監視制御装置１０はそれぞれ処理を開始する。
【０１１４】
まず、監視制御装置１０における処理について説明する。監視制御装置１０は、中央監視制御システム２０から送信された濃度設定値データに基づいて濃度設定値データベースに対して濃度設定値リモートメンテナンスを行う（ステップＳ４０）。このデータベースは、例えば、無試薬残留塩素濃度計１１・電気分解装置１２の記憶部等に構築される。
【０１１５】
続いて監視制御装置１０は、水から試料水を採水して残留塩素濃度データを読み込む（ステップＳ４１）。この残留塩素濃度データは、管理情報データとともに中央監視制御システム２０へ送信される（ステップＳ４２）。そして、残留塩素濃度が制御目標濃度内（設定下限値以上、設定上限値以下）を満たすか否かについてチェックする（ステップＳ４３）。濃度設定値内に収まっているならばステップＳ４１の先頭に戻り同様の処理を行うこととなり、また、濃度設定値内にから逸脱したならばステップＳ４４へ進む。
【０１１６】
続いて、制御目標濃度の上限を上回ったか、または、下限を下回ったか、どちらであるかが判定される（ステップＳ４４）。上限を上回ったならばステップＳ４７の先頭へジャンプして電気分解装置１１を停止することとなり、一方、下限を下回ったならばステップＳ４５へ進み、電気分解装置１１を稼働することとなる。
【０１１７】
ステップＳ４５で電気分解装置１１が稼働したならば、続いて残留塩素濃度が上限に到達したか否かが判定され（ステップＳ４６）、上限に到達しないならばステップＳ４６の先頭に戻って同様の判定を繰り返し、上限を上回ったならばステップＳ４７へ進み、電気分解装置１１を停止する。
以下、システム停止か否かが判定され（ステップＳ４８）、停止でない場合にはステップＳ４３２先頭に戻って残留塩素濃度データの取得を行う。
監視制御装置１０のフローはこのようなものである。
【０１１８】
続いて、中央監視制御システム２０のフローについて説明する。中央監視制御システム２０では、まず、管網データベースのマスターメンテナンスが行われる（ステップＳ５０）。これは、水道に応じた最適な管網データベースを構築する作業である。
【０１１９】
中央監視制御システム２０では、濃度設定値データベースのマスターメンテナンスが行われる（ステップＳ５１）。これは、水道の各所に設置されたＮ箇所ある監視制御装置１０それぞれにおける残留塩素濃度の濃度設定値を登録して濃度設定値データベースを構築する作業である。
【０１２０】
続いて、中央監視制御システム２０では、残留塩素濃度データをＮ箇所の監視制御装置１０から受信する（ステップＳ５２）。浄水池２００・複数の配水池３００・末端配水池５００・受水槽・高置水槽１１００等の水の残留塩素濃度データを取得する。なお、この場合システム運用開始時のため、従来方式で浄水施設の浄水池２００で消毒剤注入を行って、水の残留塩素濃度がどのような挙動をするかを調査する。この場合上記した（１）残留塩素濃度監視処理により残留塩素濃度監視データを見やすいデータ形式で取得するようにしても良い。
【０１２１】
続いて、管網計算を行う（ステップＳ５３）。実際に得られた残留塩素濃度データとコンピュータシミュレーションで得られる残留塩素濃度データを比較し、実際の管網モデルに近づける作業を行う。また、得られた管網モデルに基づいて従来よりも少なく、かつ、制御目標濃度を維持できるような消毒剤注入量を算出する。
【０１２２】
続いて、このようにして求めた消毒剤注入量に基づいて浄水施設における薬品注入ポンプ３０の制御を行う（ステップＳ５４）。そして、残留塩素濃度を監視する。そして、例えば全体的に残留塩素濃度が高いような場合には、消毒剤の注入量をさらに低く設定したり、また、残留塩素濃度が局所的低い箇所があるような場合、その箇所の残留塩素濃度が高くなるように監視制御装置に濃度設定値を指令して有効塩素濃度の範囲を逸脱しないよう、設定値群管理（リモートメンテナンス）を行う（ステップＳ５５）。これは上記した（２）残留塩素濃度群管理処理に該当する。
このような濃度設定値は監視制御装置１０の濃度設定値データベースに登録されて（ステップＳ４０）、以後は新しい濃度設定値により残留塩素濃度が維持される。
【０１２３】
また、緊急介入が必要か否かが判定され（ステップＳ５６）、緊急介入が不要な場合はそのままステップＳ５８の先頭までジャンプするが、緊急介入が必要な場合はステップＳ５７へ進み電気分解装置のリモート制御を実行する（ステップＳ５７）。これは上記した（３）電気分解装置制御処理に該当する。
ステップＳ５７では、ある箇所の残留塩素濃度を直ちに上昇させるならば監視制御装置１０の電気分解装置１１を直ちに稼働し（ステップＳ４５）、残留塩素濃度の上昇を抑止するならば監視制御装置１０の電気分解装置１１を直ちに停止する（ステップＳ４７）。
【０１２４】
以下、システム停止か否かが判定され（ステップＳ５８）、停止でない場合にはステップＳ５２の先頭に戻って残留塩素濃度データの受信を行う。
中央監視制御システム２０のフローはこのようなものである。
【０１２５】
【発明の効果】
以上説明した本発明の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムによれば、消毒剤の注入量を最低限まで抑制することができ、コスト低減やトリハロメタンの発生防止に寄与することができる。
また、監視制御装置１０を設置するため、消毒剤を散布するボンベを持参して急行するという手間をなくすことができる。
【０１２６】
また、次亜塩素酸ソーダなど毒性が高い消毒剤を職員が直接扱うことがないため、危険回避や消毒剤過剰注入回避を実現することができる。
さらに人件費の抑制等も実現し、水道運営上の財政難、技術者不足等に対処することができる。
また、監視制御装置を採用することで、薬品注入ポンプを配置しなくても残留塩素濃度の自動的な監視制御が可能となった。また、薬品注入ポンプが消毒剤を何時でも注入できるようにタンクに補充する必要もなく、これらの点からもコスト低減を実現することができる。
また、無試薬残留塩素濃度計は試薬の補充するメンテナンス、および、試薬を含んだ排水の廃棄処理そ不要とし、この点でもコスト低減を実現することができる。
【０１２７】
総じて、水質監視に要する時間・コスト・マンパワーを低減しつつ、残留塩素濃度を水道施設全域で適正量に管理するような自律分散型残留塩素濃度監視制御システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に用いられる監視制御装置の具体例の構成図である。
【図２】本発明の実施形態の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムの構成図である。
【図３】需要家側末端装置の説明図である。
【図４】配水池における時間−残留塩素濃度特性を示す特性図である。
【図５】管網モデル作成を説明するフローチャートである。
【図６】管網モデルデータを説明する説明図である。
【図７】管路データを説明する説明図である。
【図８】管路データを説明する説明図である。
【図９】管路データを説明する説明図である。
【図１０】帳票形式の管網計算結果データのデータ構造図である。
【図１１】帳票形式の管網計算結果データのデータ構造図である。
【図１２】グラフィック形式の管網計算結果データのグラフ表示図である。
【図１３】グラフィック形式の管網計算結果データのグラフ表示図である。
【図１４】管網のモデル図である。
【図１５】データベースの構造図である。
【図１６】薬品注入ポンプの消毒剤の注入量の算出を説明する説明図である。
【図１７】本発明の実施形態の他の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムを説明する説明図である。
【図１８】本発明の実施形態の中央監視制御システムの具体例の説明図である。
【図１９】本発明の実施形態の監視制御装置での接続を説明する説明図である。
【図２０】本発明の実施形態の他の自律分散型残留塩素濃度監視制御システムを説明する説明図である。
【図２１】残留塩素濃度監視処理を説明するフローチャートである。
【図２２】残留塩素濃度群管理処理を説明するフローチャートである。
【図２３】電気分解装置制御処理を説明するフローチャートである。
【図２４】本発明の実施形態の自律分散型残留塩素濃度監視制御システム全体の処理を示すフローチャートである。
【図２５】従来技術の残留塩素濃度の監視制御を説明する説明図である。
【図２６】配水池における時間−残留塩素濃度特性を示す特性図である。
【符号の説明】
１０            監視制御装置
１１            電気分解装置
１２            無試薬残留塩素濃度計
１４            伝送装置
２０            中央監視制御システム
２１            伝送装置
２２            サーバコンピュータ
２３            データベース部
２４            クライアントシステム
３０            薬品注入ポンプ
４０            ネットワーク
５０            クライアントシステム
１００          水源
２００          浄水池
３００          配水池
４００          配水管網
５００          末端配水池
６００          末端給水栓
７００          有試薬残留塩素濃度計
８００          中央監視制御システム
９００          電気分解装置
１０００        薬品注入ポンプ
１１００        受水槽・高置水槽
３０１          末端圧一定制御弁
３０２          流量計
３０３          圧力計
３０４          制御駆動部
【図１】
0003891268.tif 000004
【図２】
0003891268.tif 000005
【図３】
0003891268.tif 000006
【図４】
0003891268.tif 000007
【図５】
0003891268.tif 000008
【図６】
0003891268.tif 000009
【図７】
0003891268.tif 000010
【図８】
0003891268.tif 000011
【図９】
0003891268.tif 000012
【図１０】
0003891268.tif 000013
【図１１】
0003891268.tif 000014
【図１２】
0003891268.tif 000015
【図１３】
0003891268.tif 000016
【図１４】
0003891268.tif 000017
【図１５】
0003891268.tif 000018
【図１６】
0003891268.tif 000019
【図１７】
0003891268.tif 000020
【図１８】
0003891268.tif 000021
【図１９】
0003891268.tif 000022
【図２０】
0003891268.tif 000023
【図２１】
0003891268.tif 000024
【図２２】
0003891268.tif 000025
【図２３】
0003891268.tif 000026
【図２４】
0003891268.tif 000027
【図２５】
0003891268.tif 000028
【図２６】
0003891268.tif 000029