(57)【要約】      （修正有）【課題】現状の送水ポンプの制御仕様を変更せずに、送水ポンプの起動／停止の少ない安定した送水を可能とする上水道プラントを提供する。【解決手段】水源地より取水し浄水処理を行った後に、該浄水を起動／停止する送水ポンプにて配水池へ送水し、需要家へ浄水を供給する上水道プラントにおいて、ヒューマン・マシン・インターフェース機能を有する監視端末と、シミュレーション計算機能、計算条件及び計算結果を記憶する機能を有するサーバと、該サーバーは現在の前記配水池水位計測値と前記送水ポンプの起動／停止水位の設定値、前記送水ポンプの運転状態を初期条件として設定し、シミュレーション計算を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水源地より取水し浄水処理を行った後に、該浄水を起動／停止する送水ポンプにて配水池へ送水し、需要家へ浄水を供給する上水道プラントにおいて、
ヒューマン・マシン・インターフェース機能を有する監視端末と、
シミュレーション計算機能、計算条件及び計算結果を記憶する機能を有するサーバと、
該サーバーは現在の前記配水池水位計測値と前記送水ポンプの起動／停止水位の設定値、前記送水ポンプの運転状態を初期条件として設定し、シミュレーション計算を実行することを特徴とする上水道プラント。
【請求項２】
請求項1の上水道プラントにおいて、
前記サーバにて配水池シミュレーションにより算出した送水ポンプ起動／停止水位設定値は、前記監視端末から操作員の設定操作により前記送水ポンプの運転制御に使用されることを特徴とする上水道プラント。
【請求項３】
請求項1の上水道プラントにおいて、
前記送水ポンプの起動／停止水位の設定値が、実制御値として妥当であるかオフラインで前記監視端末にて確認可能とすることを特徴とする上水道プラント。
【請求項４】
請求項1の上水道プラントにおいて、
前記送水ポンプの起動／停止水位設定値は、時間帯、曜日、祝祭日、天候等による需要量の変動に対応するため時間毎に設定値を持つことを特徴とする上水道プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上水道プラントにおける送水ポンプ運転制御支援を行なう配水池水位シミュレーションに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関する従来技術として、〔特許文献１〕がある。
この公報には、「水設備プラントにおいて送水量の増減の必要性が発生した際、プラント機器の実状態のデータを反映して送水のシミュレーションを行い、送水の平滑化した安定したプラント運転可能とする運用支援装置を提供する。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２２８８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上水道プラントの運用は、社会的に非常に影響のある設備であることから、維持・管理することに大きな意味を持っている。また、上水道プラントは２４時間稼動していることが前提であり、効率性・安全性の観点からの運用が必要である。
【０００５】
本発明を適用する上水道プラントでは、水源地より取水し浄水処理を行った後に送水ポンプにて配水池へ送水し各給水区の需要家へ供給を行っている。本発明の機能が有効になる送水ポンプは、制御装置に伝送された起動／停止水位の設定に対して運転台数を決定し、配水池水位が運用上下限内に収まるように制御している。そのため需要量の朝夕の増加や深夜帯の減少等、流量の変動を考慮した制御にはなっていない。例えば、需要量の増減と連動するような手動水位設定を毎時実行すれば設定値通りの水位で運用は可能となるが、運用水位幅が狭いため設定通りに送水ポンプが追従出来ず起動／停止が頻発することが懸念される。改善案としては、送水流量設定値による制御仕様に変更することであるが、１.制御装置及び中央監視端末の改造処理発生、２.制御装置から中央監視端末への伝送項目追加、３.固定速の送水ポンプでは対応不可により型式変更等の理由によりコストや運用調整期間等に多大な影響があるため実現は難しい。
【０００６】
そこで、本発明においては現状の送水ポンプが効率的に運転出来る運用を検討する。効率の良い運転とは、送水流量が一定でありかつ送水ポンプの起動／停止が出来るだけ少ないこと、また配水池水位が需要量の変動に対応していることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するために、本発明は水源地より取水し浄水処理を行った後に、該浄水を起動／停止する送水ポンプにて配水池へ送水し、需要家へ浄水を供給する上水道プラントにおいて、ヒューマン・マシン・インターフェース機能を有する監視端末と、シミュレーション計算機能、計算条件及び計算結果を記憶する機能を有するサーバと、該サーバーは現在の前記配水池水位計測値と前記送水ポンプの起動／停止水位の設定値、前記送水ポンプの運転状態を初期条件として設定し、シミュレーション計算を実行することを特徴とするものである。
【０００８】
更に、本発明は上水道プラントにおいて、前記サーバにて配水池シミュレーションにより算出した送水ポンプ起動／停止水位設定値は、前記監視端末から操作員の設定操作により前記送水ポンプの運転制御に使用されることを特徴とするものである。
【０００９】
更に、本発明は上水道プラントにおいて、前記送水ポンプの起動／停止水位の設定値が、実制御値として妥当であるかオフラインで前記監視端末にて確認可能とすることを特徴とするものである。
【００１０】
更に、本発明は上水道プラントにおいて、前記送水ポンプの起動／停止水位設定値は、時間帯、曜日、祝祭日、天候等による需要量の変動に対応するため時間毎に設定値を持つことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、現状の送水ポンプの制御仕様を変更せずに、送水ポンプの起動／停止の少ない安定した送水量を供給できることが実現できる。また、実制御用水位設定を実行する前に、オフラインにて効率的な台数制御運転の組み合わせ及び時間毎の配水池水位を確認することが実現出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明機能に関する概略システム構成図である。
【図２】送水ポンプの効率的な運転による配水池水位トレンド例である。
【図３】配水池水位シミュレーション計算処理を説明するフローチャートである。
【図４】配水池水位シミュレーション実行後の計算結果例である。
【図５】配水池水位シミュレーション実行後の監視端末表示結果例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【００１４】
図１は、本発明に関する概略システム構成図である。配水池水位シミュレーション100は、ＨＭＩ(ヒューマン・マシン・インターフェース)機能を有する表示装置のＬＣＤ監視端末１０１、シミュレーション計算機能、計算条件及び計算結果を記憶するサーバ１０２から構成される。また、サーバ１０２にて配水池シミュレーションにより算出した送水ポンプ起動／停止水位設定値は、ＬＣＤ監視端末１０１から操作員の設定操作により制御装置103へ出力し送水ポンプの運転制御に使用される。
【００１５】
本発明のプラント施設200では、水源202より取水ポンプ204より上水池206に取水して浄水処理を行った後に、送水ポンプ208にて配水池210へ送水し各給水区の需要家212へ供給を行っている。
【００１６】
そして、配水池210の水位が停止水位222と起動水位224の範囲に入るように、水位センサ226が配水池210の水位を計測して、送水ポンプ208の運転、停止を行うことで需要家212へ浄水を供給する。
【００１７】
図２に送水ポンプの効率的な運転による配水池水位のトレンドを示す。実際に、運用上でこのような水位トレンドを引くことを目的として配水池水位シミュレーション計算を行うことにする。
【００１８】
まず、現在の配水池水位計測値と送水ポンプの起動／停止水位の設定値、送水ポンプの運転状態を初期条件として設定し、シミュレーション計算を実行する。その結果から送水ポンプの起動／停止水位の設定値が、実制御値として妥当であるかオフラインで監視端末にて確認可能とする。また、送水ポンプの起動／停止水位設定値は、時間帯、曜日や祝祭日、天候等により需要量は変動するため時間毎に設定値を持つことにする。
【００１９】
また、配水池水位シミュレーションの予測精度を上げるためには、配水池から流出する需要量を正確に把握する必要があり、需要予測機能を付加することにする。需要予測機能は、需要量が基本的に曜日、天候、最高気温が近似した直近の日と類似する傾向があるので、直近の過去実績値から未来の需要量を予測するものである。尚、需要予測機能は、本発明において二次的な機能のため詳細は割愛する。
【００２０】
図３は、配水池水位シミュレーション計算処理のフローチャートである。以下、本発明の処理内容について説明する。
【００２１】
シミュレーション計算開始後、まず、ステップ300にて、水位シミュレーション計算条件設定処理として、配水池水位シミュレーション計算に必要な配水池底面積、送水ポンプ運転台数毎流量及び、送水ポンプ制御設定値(時間毎の送水ポンプ起動／停止水位)をＬＣＤ監視端末１０１を用いて入力設定する。
【００２２】
次に、ステップ301にて、水位シミュレーション初期値情報取得処理として、配水池水位シミュレーション計算の初期値として、現状の送水ポンプ運転状態、配水池水位計測値、需要予測量及び、送水ポンプ制御設定値(時間毎の起動／停止水位)の情報を取り込む。
【００２３】
次に、ステップ３０２〜ステップ３０９の水位シミュレーション計算処理にて、以下の手順で計算実行する。また、図４は、計算開始時刻を10：20として10：21〜翌日10：00までのシミュレーションした計算例である。
【００２４】
尚、以下の()で示した値はシミュレーション条件設定値、［］で示した値はシミュレーション初期値、〔〕で示した値はシミュレーション算出値を示す。
【００２５】
ステップ302にて、計算開始時刻の配水池水位として水位計測値［3.42m］を取り込む。
【００２６】
ステップ303にて、配水池水位計測値［3.42m］と使用配水池の底面積(816m2)により当該時刻の配水池貯水量〔2790.72m3〕をシミュレーション算出する。
【００２７】
ステップ304にて、計算開始時刻の送水ポンプ運転状態を取り込み、シミュレーション初期値として、当該時刻の運転台数［2台］を算出する。
【００２８】
ステップ305にて、送水ポンプ運転台数［2台］と運転台数毎流量(200m3/h／台)により当該時刻の送水流量〔3.33m3〕をシミュレーション算出する。
【００２９】
ステップ306にて、シミュレーション初期値として、当該時刻の需要予測量[8.00m3/min]を取り込む。
【００３０】
ステップ307にて、シミュレーション初期値として、需要予測量[8.00m3/min]と、シミュレーション算出した送水流量〔3.33m3〕により当該時刻の配水池貯水量〔2789.39m3〕をシミュレーション算出する。
【００３１】
ステップ308にて、シミュレーション算出した配水池貯水量〔2789.39m3〕を使用配水池の底面積(816m2)により水位〔3.42m〕にシミュレーション算出する。
【００３２】
ステップ309にて、シミュレーション算出した配水池水位〔3.42m〕が送水ポンプ起動水位あるいは停止水位に達した場合、次の時刻の送水ポンプ運転台数を増減する。
【００３３】
以降、ステップ３０５からステップ３０９の繰返しで、24時間連続して計算する。
【００３４】
次に、図５は8：20に配水池水位シミュレーション実行後のＬＣＤ監視端末１０１に表示したシミュレーション結果例を示す。
【００３５】
本画面では、操作員が送水ポンプの起動／停止水位の設定値が、実制御値として妥当であるかを判断しやすいように、配水池水位(m)、送水流量(m3)、送水ポンプ運転台数を並列的に数値とグラフで表示したものである。
【００３６】
もし、計算結果が実運用に適さないと判断した場合には、水位シミュレーション計算条件設定を修正し、再度計算実行し結果の妥当性を判断する。本結果の妥当性が確認されれば操作員は、配水池水位シミュレーション計算に使用した送水ポンプ起動／停止水位設定値を実運用制御水位設定値として反映する。
【００３７】
この図5では配水池水位の運用上下限水位を示した点線の範囲内に実線の水位シミュレーション計算の数値が収まっているか判定すると、計算結果として20時前後で下限の水位より下がってしまっている。このため、計算結果が実運用に適さないと判断して、前述の図２に示した配水池水位のトレンドを得られることを目的として、水位シミュレーション計算条件設定を修正して再度計算を実行する。
【符号の説明】
【００３８】
１００  送水ポンプ運転支援装置
１０１  ＬＣＤ監視端末
１０２  サーバ
１０３  制御装置
【図１】
2016044522.tif 000003
【図２】
2016044522.tif 000004
【図３】
2016044522.tif 000005
【図４】
2016044522.tif 000006
【図５】
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