第４回水道分野におけるスマートメーターに関する勉強会

水インフラ分野でのＩＣＴ活用～ 水循環最適化への取り組み ～2014/10/6
株式会社 日立製作所インフラシステム社
水・環境ソリューション事業部© Hitachi, Ltd. 2014. All rights reserved.

Contents
１. スマートシティと水インフラ
２. 水環境分野での日立の取り組み
３. 水インフラ分野でのＩＣＴ活用例© Hitachi, Ltd. 2014. All rights reserved.

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１. スマートシティと水インフラ© Hitachi, Ltd. 2014. All rights reserved.

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１-１．スマートシティとその背景「スマートシティ」の必要性

生活やくらしの変化
所有から利用へ、価値の多様化、時間・場所の制約解放

地球環境に配慮しながら、持続的な成長が可能な都市「スマートシティ」 をめざす取り組みが本格化© Hitachi, Ltd. 2014. All rights reserved.

3１-２．社会インフラとしての「水」（１） 社会における水インフラ
・ 上水道 工業用水道 下水道 治水 利水 など・ 健全な水環境・水循環のための基盤（２） 水インフラの（他のインフラとは異なる）特徴・ 生命維持に不可欠・ 安全・安心の確保
公衆衛生
水系伝染病予防
雨水排水、治水等

・ 自然環境に依存
質・量が自然環境依存
水源や用途等により適用水処理技術が異なる

・ 社会・文化・歴史に依存© Hitachi, Ltd. 2014. All rights reserved.

4１-３．スマートシティの考え方 （１）エコとエクスペリエンスのバランスで実現される持続可能な社会

人と地球の“ちょうどいい”関係

エコエクスペリエンス

地球環境への配慮

安心・便利で豊かな都市生活

環境負荷低減（エコ）と快適・安全・便利・楽しさといった、人を中心とした経験価値（エクスペリエンス）が自然な調和のうちに、ちょうどよく実現© Hitachi, Ltd. 2014. All rights reserved.

5１-４．スマートシティの考え方 （２）さまざまな視点での「ちょうどいい」バランスを取ることで、全体が調和

利便性と経済性のバランス
幅広い層がサービスを享受できるニーズとサービスレベルのバランス過剰な付加価値の排除

生活者の視点

環境の視点

運営者の視点© Hitachi, Ltd. 2014. All rights reserved.

6１-５．ＩＣＴが支えるスマートシティと水インフラ
・ 人と地球のちょうどいい関係 ： エコとエクスペリエンスのバランス

・ ３つのステークホルダー： 生活者､都市運営者､（環境負荷低減への）国際世論
・ スマートシティの階層構造 ： ICTを活用した各インフラ連携の上に「生活／くらし」が成立

ス
マートシテ
ィ

くらす 生活者

働く学ぶ

動く生活インフラ生活/くらし都市マネジメント
インフラ
生活インフラ

医療、教育、行政、金融・・・

社会インフラ
配電、電車・バス、上下水道・・・

都市インフラ､治水･･
送電、都市間交通、利水・・・

ナショナルインフラ
ＩＣＴ
ＩＴ

水インフラでのＩＣＴ活用→ 水循環の全体最適化

ICT： Information and Communication Technology, 情報通信技術© Hitachi, Ltd. 2014. All rights reserved.

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［参考］ スマートシティと水インフラの国際標準化 （１）（１）スマートシティの国際標準化専門委員会 ISO/TC268/SC1
・日本の主導で、スマート都市インフラの評価指標づくりを推進
・都市を ① 生活サービス ② 施設 ③ 都市インフラ の３階層で検討
・「水」を含む構成要素の、評価指標づくり
・技術報告書 ISO/TR 37150 : 2014を発行 （2014年2月）
住民交商 通通オ 業 ハ信 モ
住 フ 施 ブビ 水
居 ィ 設リエス
テネィ
ルギー① 生活サービスレイヤー② 施設レイヤー③ 都市インフラレイヤー

都市の基本構造モデル© Hitachi, Ltd. 2014. All rights reserved.

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［参考］ スマートシティと水インフラの国際標準化 （２）（２）水インフラの国際標準化動向
ｽﾏｰﾄｺﾐｭﾆﾃｨ

社会の危機管理

ＩＳＯ/ＴＣ２６８ＩＣＴ活用に関わる内容もある
ｲﾝﾌﾗｱｾｯﾄﾏﾈｼﾞﾒﾝﾄ ＩＳＯ５５０００

ＩＳＯ/ＴＣ２２３

ＩＳＯ/ＴＣ２２４

ＩＳＯ/PＣ２５１

上下水道 ＩＳＯ２４５１０～1２サービス評価

全体
上下水道
危機管理
雨水管理

WG7

水質事故
検知プロセス

日本提案中

WG９

個別

トイレに流せる製品

汚泥処理
ＩＳＯ/ＴＣ２７５

上下水道
ｱｾｯﾄﾏﾈｼﾞﾒﾝﾄ
WG６

ｵﾝｻｲﾄ生活排水管理

上下水道
ﾍﾞﾝﾁﾏｰｷﾝｸﾞ

WG８

WG６ TG5

ｳｫｰﾀｰﾛｽ
WG10

ｲｽﾗｴﾙ提案中(漏水対策)

水の再利用
ＩＳＯ/ＴＣ２８２© Hitachi, Ltd. 2014. All rights reserved.

9２. 水環境分野での日立の取り組み© Hitachi, Ltd. 2014. All rights reserved.

10２-１．水環境ソリューション （１）機器・システム、ＥＰＣ ※1 から事業の運営まで一貫した取り組み
・・・

投資

マレ上下水道(モルディブ)

HSWS ※2
(UAE)

浄水場施設

下水処理場
施設

運営・管理
建設工事(EPC)
機器・システム・・・
中央監視制御システム

水運用・配水制御・
管路図面情報水環境シミュレーション

・・・

海水淡水化
水再生MBR※4 大型ポンプ
RO ※3ユニット システム(灌漑用)※1. EPC：Engineering, Procurement and Construction (設計,調達,建設) ※2. Hi Star Water Solutions LLC※3. RO: Reverse Osmosis (逆浸透膜) ※4. MBR: Membrane Bio-Reactor (膜分離活性汚泥法)© Hitachi, Ltd. 2014. All rights reserved.

11２-２．水環境ソリューション （２）
水環境ソリューション

情報制御を活用したソリューションメニュー[情報制御活用]
水源保全 水道 下水道
治水 利水 排水処理

水再生サービス
事業運営

計画

水質維持管理監視制御

中央監視制御Area V

Area IV
Ratio ofincrease
to the mean

水質汚染評価

水質計器

危害分析

管理点の設定Area VI

Area II

Area I-20% -10% 0%

Area III+10% +20%

水道配水制御毒物検知

流域管理

水道管網管理現場盤

管理基準の設定配水管網の流れ解析

設備管理

水安全管理（HACCP）
HACCP: Hazard Analysis and Critical Control Points

受配電設備

検知器

浄水膜ろ過
監視制御

携帯端末による日常点検© Hitachi, Ltd. 2014. All rights reserved.

12２-３．“インテリジェントウォーターシステム”と構想例“インテリジェントウォーターシステム”構想：水処理システムと情報制御システム（ＩＣＴ）を融合し、水循環の全体最適化に貢献
情報システム
事業計画支援アセットマネジメント
管路情報管理顧客情報管理 など
スマートメーター

表流水
地下水

流域監視
中央監視制御

浄水場
ポンプ

生活用水

圧力計, 流量計,
水質計

監視制御システム
水源・流域管理
水運用計画
送配水制御
中央監視制御 など

工業用水

水道
下水道
中水道

工業用水道
工場排水
再生水
下水

工場排水
水再生施設

雨水 環境負荷低減型

水再生施設,
海水淡水化施設

下水処理制御

下水処理場
海水処理水
放流

排水処理場

処理水放流
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２-４．“インテリジェントウォーターシステム”の構成要素
さまざまな技術やシステム、サービスを活用することで、水循環の全体最適化に貢献
分野

システムやサービスの例

導入効果

事
業
運営

・システム計画エンジニアリング
・事業計画支援システム
・アセットマネジメント（EAM）
・管路図面管理 ・顧客情報管理
・料金管理 ・スマートメーター活用

・効率的事業経営
・投資の平準化
・サービス向上

水運
用・流域シミュレーション
・水運用（計画）
・配水コントロール

・水の安定供給・環境負荷低減

治水・洪水シミュレーション
・雨水排水・安全な水環境

水制処
御理・監視制御・水安全管理・運転委託サービス・運転制御の信頼性と効率を向上

水設処
備理

・浄水設備
・排水処理設備・海水淡水化設備

・下水処理設備・膜処理設備

・処理の信頼性と効率を向上© Hitachi, Ltd. 2014. All rights reserved.

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３. 水インフラ分野でのＩＣＴ活用例© Hitachi, Ltd. 2014. All rights reserved.

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３-１．水源監視や取水でのＩＣＴ活用例
水源や河川、地下水などの状態を監視・評価・予測
危機管理

計画策定支援施設運転支援［例］ 河川流下シミュレーションによる水源水質事故対応
・水源事故に対して、汚染物質の到達濃度と時刻を推定・対策措置の要否や取水停止などの判断を支援
事故
事故
報告
報告

河川

流量
定点観測点

取水口

データ
入力部
デジタル地図を用いた視覚的データ入力

同種事故への迅速対応

一次元
１次元
シミュレータｼﾐｭﾚｰﾀ

二次元
２次元
シミュレータｼﾐｭﾚｰﾀ

大局予測
即時予測

局所予測
詳細予測

即時事故対応詳細状況分析

事故履歴
事故履歴
データベース
ＤＢ

仮想事故
評価結果

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３-２．送配水系でのＩＣＴ活用例
水圧シミュレーションとリアルタイム制御技術で送配水系全体を最適化
水の安定供給運転経費削減水運用(計画)システム

配水コントロールシステム
配水区域

浄水場
Ｐ

取水設備

環境負荷低減ＰＰ

配水設備

水の漏水低減､水質管理､事故時の水圧制御
需要予測による供給変動の低減
安定供給
事故時の経路変更支援
運転経費
送、配水ポンプ運転の効率化
削減

配水ポンプ運転の効率化、配水水圧の最適化

環境負荷 浄水汚泥の低減、原水高濁時のCO2削減
低減
取水制限、CO2削減© Hitachi, Ltd. 2014. All rights reserved.

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３-３．送配水系でのＩＣＴ活用例 ～水運用(計画)システム～

入力情報

天候
濁度

施

設

日々の水需要DemandDemandDemand

曜日
気温

過去の実績データ

Time
Time
Time

水運用計画システム （日々の運用計画）
水需要の予測最適化計算
アルゴリズム
計画値

運用計画

浄水場からの水道水供給量
ポンプ所の設定値
配水池の貯水量

需要予測
 各配水区域での予測
 時系列での予測
 実際の需要との比較最小化計算
 エネルギー消費 流量の変動 浄水汚泥の発生量
 環境負荷低減（CO2削減）も評価

エネルギー消費・・・

最適化手法により配水池ごとに受水計画、配水池
運用計画を作成© Hitachi, Ltd. 2014. All rights reserved.

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３-４．送配水系でのＩＣＴ活用例 ～配水コントロールシステム～
地図情報（GIS)や遠隔監視の水質計器などを活用し、水道の配水量や水圧分布を、オンライン・リアルタイムで制御
水圧分布平準化

水質の適正化オンラインシミュレーション

吐出圧制御
吐出圧
設定値

配水区域
管路表示

実末端圧制御圧力
需要者

圧力

浄水場 ポンプ
配水池 バルブエネルギー削減

配水圧力
分析
配水管網
スマートメーター

残留塩素濃度分布© Hitachi, Ltd. 2014. All rights reserved.

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３-５．海外水道事業でのＩＣＴ活用例 （１） ～モルディブ
・モルディブにおける水道事業運営への参画

インテリジェントウォーターシステム© Hitachi, Ltd. 2014. All rights reserved.

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３-６．海外水道事業でのＩＣＴ活用例 （２） ～モルディブ
・海洋深層水多段利用インフラシステム 海洋深層水が持つ特性を多段階に活用し、空調の省エネと地域振興に貢献
海淡薬品
コスト

消費電力

20%*2

60%*1
削減

削減
事務所ビル、商業施設

ボトル水製造データセンター、工業団地

ビル・産業空調

海水淡水化

取水プラント
地域冷房プラント
冷水

上水
原水取水配管産業
利用*1: 当社試算．一般的な空調システムとの比較*2: 当社試算．化学的処理の削減

タラソテラピー漁業

農業観光© Hitachi, Ltd. 2014. All rights reserved.

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３-７．海外水道事業でのＩＣＴ活用例 （３） ～モルディブ
海洋深層水が持つ特性を利用し空調用冷水を製造することで、CO2排出削減に寄与し、海洋深層水が持つ特性を多段利用し、空調用冷水と上水を高効率で供給する
二国間オフセットの実現を目指す．空調用冷水製造に用いた深層水は、海水淡水原水等として多段利用し、環境配慮型インフラシステムを実現．
環境配慮型インフラシステム①熱供給事業
空調用冷水

600～1,５00ｍ

取水設備
水頭圧差による
無動力取水

冷水製造冷水製造システム
システム

データセンタ

原水

海洋
深層水

特長
特長
 低温安定性を活用し、■低温安定性を活用し、空調※2以上
動力を60%※以上削減
空調動力を60%削減■清浄性により、海水 淡水化の造水前処理
清浄性により、海水淡水
薬品コスト※を約20%低減
化の造水コストを約

オフィスビル

海水淡水化
海水淡水化
システム
システム
低温安定性
低温安定性

上水
②水道事業

20%※2低減■産業の振興にも寄与 産業の振興にも寄与

清浄性
清浄性
持続可能性
持続可能性
富栄養性
富栄養性

工業
③ボトル水事業

水産業

観光業④他産業（漁業・農業・医療他）

クリーン＆エコロジー
クリーン＆エコロジー※1 BLUE Assist はHPTの登録商標※ いずれも当社試算比
いずれも同社比※2© Hitachi, Ltd. 2014. All rights reserved.

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３-８．施設点検分野でのＩＣＴ活用例(第3回勉強会より)・稼動データを活用した点検高度化
データ監視・分析による予防保全で、稼働率向上「保全ビジネス」を、効率化、高付加価値化

Ｈａｒｍｏｎｉｏｕｓ Ｃｌｏｕｄ センタ

インターネット･VPN

収集

センサから取得したデータ

稼働情報 蓄積・管理

ガスタービン

温度・振動・圧力活用
200～300のセンサ/1台

データ分析技術：クラスタリング、因果関係解
析などを用いた数理解析

監視・分析

監視センタ
茨城県・日立事業所

稼働レポート

稼動状況の監視・分析© Hitachi, Ltd. 2014. All rights reserved.

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３-９．施設点検分野でのＩＣＴ活用例(第3回勉強会より)・施設や設備状態のモニタリング・診断
施設管理サービスでのデータ収集・活用
・さまざまなセンサで施設の状態変化を検知 ・データマイニング技術で予兆診断
・920MHｚ帯の無線端末(RFID)でデータ収集 ・クラウド型予防保全サービスとして提供© Hitachi, Ltd. 2014. All rights reserved.

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３-10．住宅・福祉分野でのＩＣＴ活用例
・高齢者見守りサービス （日立製作所・東京建物・日立アーバンインベストメント）
サービス付き高齢者向け住宅に採用（2015年2月運用開始予定）。
・遠隔監視による見守り
・異変の際にはメールで通知（電力、水道、温湿度、在室／不在室）・介護プラン作成などへのデータ活用
・ハンズフリーセキュリティによる見守り
居住者

ご家族

介護スタッフ※システム導入は、国交省 平成25年度事業「ICTを活用した高齢者の生活支援の利便性の検証」選定© Hitachi, Ltd. 2014. All rights reserved.

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おわりに日立グループは先進の水処理システムと情報制御システムを融合することで、限りある水資源の有効な活用と、水循環の最適化に貢献します

ご清聴ありがとうございました© Hitachi, Ltd. 2014. All rights reserved.

END
水インフラ分野でのＩＣＴ活用～ 水循環最適化への取り組み ～2014/10/6
株式会社 日立製作所インフラシステム社
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