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技術 水運用管理装置および方法

出願人 株式会社日立製作所
発明者 堂上悠介福本恭原直樹
出願日 2006年5月1日 (14年6ヶ月経過) 出願番号 2006-127823
公開日 2007年11月15日 (13年0ヶ月経過) 公開番号 2007-297858
状態 特許登録済
技術分野 上水用取水集水配水 特定用途計算機
主要キーワード 送水機 給水所 施設運用 外部施設 取水場 運用評価 水量データ 浄化機
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年11月15日)のものです。
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図面 (14)

課題

外部施設運用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。

概要

背景

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。
特開2002−266380号公報

概要

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。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。

目的

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。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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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。

技術分野

0001

本発明は、水運用管理技術に係り、特に、低運用コスト水道施設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。
特開2002−266380号公報

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接続関係が複雑化し、更に施設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負荷を低減し、配水池等の水位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に電話回線インターネット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)。

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)。

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

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。
水運用管理装置の詳細を説明する図である。
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。
送受信装置の詳細を説明する図である。
送受信装置のハードウェア構成を説明する図である。
送信装置の詳細を説明する図である。
送信装置のハードウェア構成を説明する図である。
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。
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。
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。
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。
計画値の具体的な例を示す図である。
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

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