技術報告集 第31号 平成29年3月 AWSCJ

遠方監
監視制御設
設備情報
報ネットワ
ワークの再再構築につついて株式式会社 NJS 東部支社名古東
古屋総合事務務所

七村由由貴江下下水道施設電気設備の下水水道光ファイバ
バーケーブルネ
ネットワークをを活用した遠方方監視制御設
備
備の再構築につついての検討結結果を踏まえてて、下水道事業のの課題を解決すするための方向向性について提提案を行う。

Key Woords ： 電気設備、遠電
遠方監視制御御設備、再構構築、ICT、見見える化

1. 下
下水道事業をを取り巻くく背景
深刻
刻化する人口減少とそれれに伴う自治治体の財政難
難に代表されれる社会変化化や地球温暖暖化、自然災災害の多発といった下水水道を取り巻巻く環境の大大きな変化のの中で、下水水道事業は継継続して安定定した運営ををしていくこことが求めらられており、これらの課課題は、「事事業執行上の課題」「施設設管理上の課課題」「災害害時などの危危機管理上の課題」にまとめることがができる。
（図（ 1）

図 1 社会・環
環境変化と下水道事業の課
課題
れら下水道事事業の各課題
題を解決する
るにあたってて、下水道施施設の多くはは地下にありり状況
これを直接接把握するこことが難しい
いため、まずず、表 1 に示示すような「見える化」 が必要となる。
そののため、本報
報告ではこれれら様々な課課題を踏まええ、「見える化化」の一環ととして遠方監監視制御設備備の再構築にについて検討討を行った事事例を紹介しし、今後の発発展性についいて提案を行行う。

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表 1 下水道事業の課題に対する解決策と対応
課

題

事業執行上の課題

課題に対する解決策と対応
PPP（官民パートナーシップ）、民間委託、アウトソーシング
リアルタイム情報の共有化、根拠データの蓄積

施設管理上の課題

管理運営費（電力・燃料費）の削減
施設運転の適正化、効率化
施設の状況把握による補修、更新

災害時など危機被災状況の把握、情報収集・発信

管理上の課題災害に強い施設、運転管理システムの構築「見える化」
が必要

被災後の事業継続、迅速な復旧

2. 下水道施設遠方監視制御設備の検討結果
2.1. 遠方監視制御設備拠点の再編成
A 市の遠方監視制御設備は、当初段階では有人ポンプ場を制御所（遠制親局）として、無人ポンプ場 4～5 機場を被制御所(遠制子局)とするスター型の構成で構築されていた。
（図 2）
有人ポンプ場で遠方監視制御を行うことを前提に、各拠点を下水道光ファイバーケーブルで結び、遠方監視用の通信ルートとしていた。下水処理場や有人ポンプ場では、事務処理で使用するため、下水道だけではなく他部署の光ファイバーケーブル網とも連携させて広域庁内 LAN を構築していた。
この際、プラント設備の運転状況は、すべてのポンプ場および下水処理場からデータを収集し、庁内 LAN 経由で本庁舎へ送信するシステムも構築した。

図 2 有人ポンプ場を拠点とした段階

その後管理体制の変更を行い、ポンプ場すべてを無人化して下水処理場での一括管理を行うようになった。遠方監視制御設備は、有人ポンプ場で使用していた遠方監視制御装置を移設または新設し、下水処理場を制御所拠点とする監視体制に移行した。（図 3）
図 3 下水処理場を拠点とした段階－87－

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これにより、新たに下水処理場への通信ルートが必要となったが、下水処理場は光ファイバーケーブル網の末端であったため、従来のように、制御所と被制御所を 1:1 で接続することが困難であり、光ファイバーケーブルの布設替え工事には多大な費用がかかる。
そのため、光ファイバーケーブルの新設は下水処理場の引き込み等最低限とし、制御所であった旧有人ポンプ場に新たな通信機器を導入、ルーティング技術などを使用して安価に通信経路を確保する光ファイバーケーブル網の再構築方法を提案した。（図 4）
次段階として、ポンプ場

図 4 Ｂ下水処理場系統 光ファイバーケーブル網の再構築の維持管理の外部委託化が進めプラント系ルートの新設られ、下水処理場やポンプ場とは別の場所に制御所を集約する理場所掌ポンプ場をまとめるた
め、さらなる光ファイバーケー

Ａ下水処理場

市庁舎こととなった。数ヶ所の下水処
被制御所
ポンプ場

新制御所

被制御所
ポンプ場

Ｂ下水処理場

ブル網の再編成が必要となった。
（図 5）
この段階では、庁内 LAN 内でＡ系統 被制御所ポンプ場混在していた事務処理用芯線と事務処理（OA）系ルートプラント（FA）系既設ルートプラント（FA）系新設ルート
不使用ルートプラント制御用芯線をセキュリティ装置で分離し、外部のみなＢ系統 被制御所ポンプ場

新制御所を中心としたルート再構築

らず庁内 LAN からもプラント

図 5 ポンプ場維持管理の外部委託による系ネットワークへ不正アクセス

新制御所を拠点とする段階できないようセキュリティの強化も行った。

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2.2. 遠方監視制御装置の進歩
遠方監視制御は、今日では維持管理の効率化には欠かせないものとなっている。通信装置も年々進歩し、高性能で多彩な通信手段にも対応できるようになった。
通信方法も、従来はテレメータ装置またはシーケンスコントローラ同士、独自の通信を行っていたためそれぞれ専用の通信回線が必要であったが、ICT 技術の導入により、現在では監視制御設備においてもイーサネットなど汎用的な通信プロトコルが利用可能となっている。
一方、それまで使用していた光ファイバーケーブル芯線の中で、事務処理系芯線が不要となったことやルーティング技術の導入によりプラント設備の遠方監視制御に使用しなくなった芯線も発生し、空いた芯線の有効活用が今後の課題となった。
A 市では、1 機場あたりのプラント監視制御用として、2 芯 1 組の光ファイバーケーブルを制御、芯線管理、画像 2 組、予備の計 10 芯をひとまとめにして計画を行っていた。しかし現在では、前述のように ICT 機器の採用により信号を多重化でき、1 組の芯線で制御信号も画像信号も送受信が可能になったため、光ファイバーケーブルに空き芯線が発生することとなった。（図 6）１０芯ケーブル

１０芯ケーブル

制御
芯線管理
画像
画像
予備

制御・画像
芯線管理
空き芯線
空き芯線
予備

図 6 光ファイバーケーブル利用方法の変化
2.3. さらなる維持管理の効率化に向けて
A 市では、さらなる維持管理の効率化に向け、幹線水位の変化を監視して下水処理場の待機型ポンプの運転制御の実現性を検討することとなり、空き芯線となった光ファイバーケーブルに水位計を接続して試行運用することとなった。
（図 7）
水位計の選定にあたっては、マンホール用水位計など他の水位計も考慮したが、水位計の電源確保や通信手段の制約、水位計設置場所付近
図 7 光水位計設置概要に制御盤が必要となるなど、困難な条件が多く採用することができなかった。一方、光ファイバー式水位計は、末端の光源から光を供給するためセンサ部には電源や電送機器は不要で、小型軽量であるので標準人孔や小さな管径の下水管にも設置可能であったためこれを採用した。

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3. 下
下水道施設遠方監視制
制御の方向 性
下水
水道施設の多多くは地下ににあることかから、下水道道事業は見ええにくくわかかりにくく下下水管内のの「見える化化」が必要ととなる。
このの下水道施設設内の「見ええる化」の実実施
例としては、平成
成 26～27 年度に、国土年
土技術政策
策総合研究所
所の委託研究究として実施
施した広島
島市におけるる B-DASH プロジェク
クト、「ICT を活用した浸水対策施施設運用支援
援シ
ステム
ム実用化に関関する技術実実証研究」ががある。この実施例はは、広島市ををフィール ドとして【検知】→【収集・表示示】→【分析析】→【提提供】プロセ
セスを一体的的に結びつけけた
ICT によって、リアルタイムムに下水管路路内の水位位やレーダーー雨量等の情情報を収集しして図 8 広島市 B-DASH プロジェク
クト全体シスステム

わかりやすく表示示し、また、、これら情報報を活用した高速シミュレーションによる浸浸水予測を行うシステテムを構築すするものであある。
（図 8）
このの全体システ
テムに浸水発発生の要因ととなる情報報を検知・収収集する「見見える化」をを実現する手段としてて、下水道光光ファイバーーケーブル
ルを使用したた小型光水位
位計 13 台、光光雨
量計 2 台、光給電電カメラ 1 台を設置して台ている。小に8小型光水位計計は、光ファイバー1 芯に台までで設置可能でであり、下水
水道光ファイイバーケーーブル約 4.33km を使用して実証フィィー
ルドにに配置されたた。
管内水位・雨量量の計測値おおよび浸水画画像をリアアルタイムにに監視するた
ため、各情報報を光ファイバーで収収集し、レーーダー雨量ややポンプのの運転状況もも含めて一括括して表示すする装置を設けており（図 9）、リアルタイム
ム情報管理
理装置は、全全区間にわたたって変化すする
管内水水位を色分けけして表示すするもので、、どの地点点の水位が上上昇しているるかを一目瞭瞭然
図９９ 管内水位計
計測表示キャ
ャプチャ（例）－90－

技術報告集 第31号 平成29年3月 AWSCJで把握握することがができる。
このの装置によっって、浸水発発生の要因ととなるすべてての情報をリアルタイムにに管理・監視視する「見える化」を実実現できる。これら収集 情報ならびに予測に基づづいたポンププ等の既存施施設の運転にに有用な情報報を提供してて、浸水被害 の軽減を目指指すことを目的としたシシステムの構構築が可能でである。
さらに、下水管管渠内の水位位、ポンプ運運転状況、対対象区域内雨雨量情報、浸浸水発生状況
況など現況情情報を利用し、ポンプ等等施設変更運運転時の浸水水状況予測情情報をリアルルタイムに提提供可能なものとなる。
。（図 10）

図 10 システ
テムにより提提供される情情報

4. 今
今後の展開
開今後後の下水道電電気設備の改改築更新にああたっては、前述のよううに広域に多多数の各種情情報を集約し、施設の運運転管理の効効率化や浸水水被害の軽減減を図るためめ、「見える化化」が必要不不可欠になると考えられれる。
またた、これらのの設備の運用用保守ととももに有用な情情報を提供すするサービス
スをビジネスス化することが望ましい
い。
文献
参考文
1）一
一般社団法人人日本下水道光ファイバーー技術協会：新たな ICT
T を用いた情情報管理におおける
下
下水道光ファ
ァイバーの活活用検討会

報告書（2012 年 8 月））

2)一般般社団法人日日本下水道光光ファイバーー技術協会：機関誌「Soofta」No.3993)国総
総研資料第 940
9 号（平成成 28 年 12 月月）国土技術術政策総合研
研究所資料ェクト No.16

B-DASH プロジ
プ

ICT を活活用した浸水水対策施設運運用支援システム導入ガ
ガイドライン（案）－91－