CN110486260A - 监视控制系统以及泵运转控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种监视控制系统以及泵运转控制方法。由于未进行考虑到各种风险的泵站运转控制，因此难以避免预料之外的风险。泵控制部(300)所具备的风险优先度评价模块(310)基于从下水处理区数据库读入的数据中包含的下水处理区中的降雨量以及对应于降雨量加权的风险，得到应优先应对的风险的评价结果。雨天时控制模块(340)或者晴天时控制模块(350)基于降雨量和将风险评价结果输出到模拟器并由模拟器预测的下水向下水泵站的流入量，切换到用于缓和应优先应对的风险的控制模式来控制泵的运转。

Description

监视控制系统以及泵运转控制方法

技术领域

本发明涉及监视控制系统以及泵运转控制方法。

背景技术

国内外广泛引入的下水道系统，从应对雨水的观点，大致分为合流式下水道和分流式下水道。雨水排除管线与下水集水管线连接的称作“合流式”，雨水排除管线不与下水集水管线连接而是通过其他管线排除的称作“分流式”。在日本国内，以先实施了下水道基础设施建设的大规模都市部为中心，导入了合流式下水道。该合流式下水道由于降雨时雨水混入下水集水管线，因此流入下水处理站的下水量突发性增加。

为了应对雨天时流入下水处理站的下水量增加，在下水处理站的上游侧设置作为中间设施的下水泵站。通常，下水泵站将流入的下水顺畅地送往下水处理站，并且使流入下水的一部分不流入下水处理站，而排放到河流等公用水域。通过适当实施在该下水泵站的泵控制等，尝试避免以下所示的下水处理中可能发生的风险(1)～(4)。

即，避免或者缓和(1)下水处理区浸水(内水泛滥)、(2)下水处理不良、(3)简易排放导致的公用水域水质污浊以及(4)下水泵站淹没等风险成为泵控制的目标。如果降落在下水处理区的雨水排除量(拦截水量)不充分，则雨水从人孔等溢出，引起内水泛滥。另外，如果向下水处理站的送水(污水处理量)过剩，则不能确保生物反应层的处理时间，导致处理不良，处理水质恶化。另一方面，如果为了避免内水泛滥、处理不良而过于增加向公用水域的未处理下水排放(简易排放量)，则对公用水域的污浊负荷增加。另外，如果泵排出量相比流入下水量不充分，则导致泵井的水位上升，下水泵站淹没。

至于优先避免哪种风险，根据下水道运营方的方针而不同，风险(1)、(4)是直接相关下水处理区、下水泵站的人员损失、设备损失的事态，优先避免风险(1)、(4)的意义重大。但是，在下水泵站的设施能力相对于增加的流入下水量不充分的情况下，也会发生不能避免上述风险(1)～(4)的情形，需要通过合理运用下水泵站来在可能的范围内避免风险。

针对这种需求，例如在专利文献1中公开的下水泵站的运转控制方法中，公开了基于降雨量信息使得污浊浓度高的初期雨水(first flush)不流入下水泵站、下水处理站的控制。由此，视为能避免对公用水域的污浊负荷增加的风险。

雨天时的合流式下水道中，包括从下水处理区排出的污水在内，来自降雨的雨水流入下水管渠，因此下水处理区浸水、下水处理不良、简易排放导致的水质污浊以及下水泵站淹没等风险增大。在上述的专利文献1等中公开的下水泵站运转控制方法中，公开了下述思路，基于下水泵站的设施、例如泵井的水位等，适当控制雨水泵启动停止的定时、排出量，而且基于下水处理区的降雨量信息，抑制被排放到公用水域的污浊负荷。

在实际运用时，对应于降雨状况，需要对上述(1)～(4)的多种风险赋予适当的优先度，判断绝对要避免某一风险、不得已允许其他风险。但是，专利文献1中公开的运转控制方法中，并没有具体公开对于某一等级的降雨量，判断对哪种风险赋予哪种优先度的方法。这样，由于以往并没有考虑到各种风险来进行泵站的运转控制，因此未能避免预料之外的风险。

专利文献1：日本特开2007-257190号公报

发明内容

鉴于该种状况，本发明的目的在于考虑在泵站可能发生的各种风险来进行泵站的运转控制。

本发明具备：下水处理区数据库，其存储从设置在下水处理区的测量器获得的包括下水处理区中的降雨量的现状值的数据；泵控制部，其进行泵的控制，该泵从存留从下水处理区流入的下水的泵站排出下水；以及模拟器，其使用存储在下水处理区数据库中的数据，预测下水向泵站的流入量。泵控制部具备：读入部，其从下水处理区数据库读入数据；风险优先度评价部，其基于数据中包含的降雨量和对应于降雨量加权的风险，得到应优先应对的风险的评价结果；以及控制部，其基于降雨量和将风险评价结果输出到模拟器并由模拟器预测的下水向泵站的流入量，切换至用于缓和应优先应对的风险的控制模式来控制泵的运转。

根据本发明，可以实现通过判断应优先应对的风险并切换后的控制模式能缓和对应于降雨量可能发生的风险的泵运转控制。

上述以外的课题、结构以及效果，根据以下实施方式的说明得以明确。

附图说明

图1是表示本发明一实施方式涉及的下水泵站和监视控制系统的构成例的块图。

图2是表示本发明一实施方式涉及的下水泵站和监视控制系统的构成例的块图。

图3是表示本发明一实施方式涉及的泵控制部的处理例的流程图。

图4是表示本发明一实施方式涉及的风险优先度评价模块的处理例的流程图。

图5是表示本发明一实施方式涉及的权重系数表的构成例的说明图。

图6是表示本发明一实施方式涉及的雨天时控制模块的处理例的流程图。

图7是表示本发明一实施方式涉及的晴天时控制模块的处理例的流程图。

图8是表示本发明一实施方式涉及的管理画面的显示例的说明图。

图9是表示本发明一实施方式涉及的计算机的硬件构成例的块图。

符号说明

10：下水泵站、20：雨水泵、25：污水泵、40：下水处理区、100：监视控制系统、210：下水泵站模拟器、220：下水处理区数据库、230：下水处理站模拟器、300：泵控制部、310：风险优先度评价模块、320：数据读入部、330：风险权重系数表、340：雨天时控制模块、350：晴天时控制模块、400：显示部。

具体实施方式

以下，参照附图说明用于实施本发明的方式。本说明书以及附图中，对于具有实质相同功能或者构成的构成要素赋予相同符号，从而省略重复说明。

首先，参照图1和图2说明本发明的一实施方式，即针对设置在合流式下水道的下水处理区40的下水泵站10的泵运转控制方法以及监视控制系统100的构成例。

图1是表示下水泵站10和监视控制系统100的构成例的块图。

监视控制系统100进行下水泵站10的监视，并且控制下水泵站10所具备的各种装置的动作。监视控制系统100的控制对象为下水泵站10，下水泵站10的主要构成要素为接受从下水管渠41流入的下水的雨水泵井30、测量存留在雨水泵井30中的下水的水位的水位计35、雨水泵20以及污水泵25等。

雨水泵20排出流入雨水泵井30的下水中不在下水处理站进行活性污泥处理等高级处理而绕过并排除到河流等公用水域的水。

另一方面，污水泵25排出流入雨水泵井30的下水中在下水处理站进行处理的下水。

在以下的说明中，在不区分雨水泵20和污水泵25的情况下，也简称为“泵”。

下水泵站10是具有存留从下水处理区40流入的下水的功能的设施。另外，下水泵站10这一设施具有通过设在监视控制系统100的泵控制部300的控制，使雨水泵20和污水泵25运转，从而将包含雨水的下水排出到河流或者下水处理站的功能。

对监视控制系统100输入外部测量值5，外部测量值5包括由设置在下水处理区40的测量器45测量到的降雨量、流入下水管渠41的下水的流入流量、以及下水管渠41中的下水的水位等。另外，对监视控制系统100输入测量值50，测量值50包括由设在下水泵站10的水位计35测量到的表示雨水泵井30的水位的数据、与雨水泵20、污水泵25的动作状况相关联的数据。监视控制系统100具有基于输入的外部测量值5以及测量值50进行后述的各种运算处理，对下水泵站10输出控制信号60，从而使下水泵站10内的泵动作的功能。

该监视控制系统100具备下水泵站模拟器210以及泵控制部300作为主要构成要素。

下水泵站模拟器210这一模拟器使用存储在下水处理区数据库220(图中表述为“下水处理区DB”)中的数据，来预测由于泵控制部300对泵进行控制而变化的下水泵站10的状况。因此，下水泵站模拟器210能模拟性地再现设置在下水泵站10的泵的动作。

泵控制部300控制将存留在下水泵站10的下水排出到河流或者下水处理站的泵。该泵控制部300在确定了要控制运转的泵之后，在下水泵站模拟器210进行使泵模拟性地动作的处理的结果妥当的情况下，进行实际运转泵的控制。

此外，监视控制系统100具备保存包括在下水处理区40测量到的外部测量值5的数据的下水处理区数据库220以及能显示操作画面的显示部400。显示部400在画面中更新显示泵的启动停止定时以及排出量以及所选择的控制模式的状况。监视控制系统100的操作者能够观看在显示部400显示的画面(后述的图8中所示管理画面D1等)，对下水泵站10中的状况、使用哪个泵来排出下水等进行设定。

此处，参照图2说明下水泵站10的构成例。

图2是表示下水处理区40和下水泵站10的例子的说明图。

如果在图2上侧所示下水处理区40中存在降雨，则污水以及雨水流入布设在下水处理区40的下水管渠41。污水以及雨水一并称作“下水”。下水管渠41是合流式下水道的一个例子。而且，下水管渠41使下水从通过连接件A连接的在图2下侧所示的下水管渠41流入下水泵站10。下水处理区40中的降雨量、下水管渠41的下水的水位等，作为由设置在下水处理区40的测量器45测量到的外部测量值5被输入监视控制系统100。

图2下侧所示的下水泵站10具备沉砂池43、雨水泵井30等设施构造物、流入闸门42、雨水泵20等各种装置。流入闸门42控制下水向沉砂池43的流入量。沉砂池43沉积与下水一并流入的砂等。另外，雨水泵井30存留下水。而且，为了使雨水泵井30中存留的下水的水位不超出预定值，雨水泵20将雨水泵井30中存留的雨水排出到河流等。虽然没有在图中示出，在下水泵站10中，与雨水泵20同样地也设置有污水泵25，将流入下水泵站10的污水排出到未图示的下水处理站。在下水处理站适当地处理污水，以降低从污水泵25排出的污水的污浊负荷。

再次返回图1的说明。

下水泵站模拟器210具备再现图2中所示的下水泵站10的沉砂池43、雨水泵井30等设施构造物、流入闸门42、雨水泵20、污水泵25等各种装置的动作的数理模型。而且，下水泵站模拟器210通过以外部测量值5、测量值50等为输入进行的模拟，能在安装监视控制系统100的计算机上再现下水泵站10的动作。

此处，下水泵站10的动作是指，例如针对流入雨水泵井30的下水的流入下水量，控制了雨水泵20、污水泵25的排出量时，雨水泵井30的水位如何变化，或者随着排出量的控制，与下水泵站10连接的下水管渠41的水位怎样变化。作为由于流入下水泵站10的下水而可能产生的风险，例如包括下水处理区40浸水、下水处理不良、排放污浊负荷、下水泵站10淹没、设置在泵站10的设备导致的消耗电力增加的至少一者。通过下水泵站模拟器210事先进行模拟，能在计算机上评价进行了雨水泵20、污水泵25的泵控制时下水泵站10的淹没风险、下水处理区40的浸水风险如何变化，设定适当的控制信号60。

另外，下水泵站模拟器210所具备的的数理模型，例如包括关于雨水泵井30的构造物的尺寸、配管的配合的相关信息，是通过水力公式能算出相对于下水的流入流量变化的水位变化等的模型。作为针对雨水泵20、污水泵25的模型，能使用表达扬程与排出量的关系、泵转速与排出量的关系、泵转速与消耗电力的关系等的模型。

进而根据需要，可以在下水泵站模拟器210上连接下水处理站模拟器230，下水处理站模拟器230能评价与下水泵站10协作的未图示的下水处理站的处理水质等。该下水处理站模拟器230可以作为下水泵站模拟器210的一个功能设在下水泵站模拟器210的内部。而且，如果是在下水泵站10不连接下水处理站的结构，则不需要下水处理站模拟器230。

下水处理站模拟器230例如具备活性污泥模型，作为能再现通常的活性污泥处理(微生物对污浊物质的分解处理)来作为下水处理过程的数理模型。下水处理站模拟器230能将处理污水之后的水质等作为模拟结果输出到下水泵站模拟器210。然后，下水泵站模拟器210使用下水处理站模拟器230的模拟结果，判断能从排出到下水处理站的污水除去污浊物质的污水量。泵控制部300基于由下水泵站模拟器210判断出的污水量，能控制污水泵25向下水处理站排出的污水的排出量、排出定时。

下水处理区数据库220中存储上述那样从设置在下水处理区40的测量器45获得的包括下水处理区40中的降雨量的现状值的数据。另外，作为存储在下水处理区数据库220的数据，除了降雨量以外，还包括向下水管渠41的流入流量、下水管渠41中的下水的水位等。并且，优选在下水处理区数据库220中根据需要保存有用于预测降落到下水处理区40的雨量的气象雷达(微波雷达)的数据、流入下水的水质测量值(悬浊物质、有机物、pH等)的数据等。

泵控制部300基于数据读入部320所读入的数据中包含的降雨量、将风险评价结果向下水泵站模拟器210输出并由下水泵站模拟器210预测的下水向下水泵站10的流入量，来控制泵的运转。数据读入部320读入的数据中，例如包括外部测量值5中所包含的下水处理区40中的降雨量，还包括下水管渠41中的下水的水位实况值。另外，由下水泵站模拟器210预测的下水的流入量也能置换为泵站10中的水位预测值。而且，泵控制部300在控制泵的运转时，切换为用于缓和对应于降雨量而可能发生的多个风险中应优先应对的风险的控制模式，将控制信号60输出到泵站10来控制泵的运转。作为可切换的控制模式，例如具有后述的雨天时控制模式、晴天时控制模式。泵控制部300通过这样切换后的控制模式来控制泵，从而能缓和可能在下水泵站10发生的风险。

该泵控制部300具备风险优先度评价模块310、数据读入部320、风险权重系数表330、雨天时控制模块340、晴天时控制模块350。雨天时控制模块340、晴天时控制模块350均用作控制部的一个例子。

数据读入部320从下水处理区数据库220读入在下水处理区40测量到的降雨量、下水向下水管渠41的流入流量和水位等数据，将数据传送到风险优先度评价模块310。

风险优先度评价模块310(风险优先度评价部的一个例子)基于数据读入部320所读入的数据中包含的下水处理区40中的降雨量以及对应于降雨量而加权的风险，得到应优先应对的风险的评价结果。此时，风险优先度评价模块310基于由数据读入部320读入的数据求出的下水向下水泵站10的流入量，判断应优先应对的风险。

风险权重系数表330是对应于降雨量来保存针对每种风险设定的风险权重系数的表。本实施方式中，针对由下水处理区40的降雨量求取的降雨等级、可能在下水泵站10发生的各种风险，设定风险权重系数。风险权重系数表330在由风险优先度评价模块310判断风险时读入。

雨天时控制模块340(雨天时控制部的一个例子)是以雨天时控制模式控制泵的排出量的模块，雨天时控制模式在由降雨量求出的下水处理区40的天气为雨天时执行。该雨天时控制模块340在雨天时针对下水泵站10的雨水泵20以及污水泵25进行用于缓和在下水泵站10发生的风险的控制。

晴天时控制模块350(晴天时控制部的一个例子)是以晴天时控制模式控制泵的排出量的模块，晴天时控制模式在由降雨量求出的下水处理区40的天气为晴天时执行。该晴天时控制模块350在晴天时针对下水泵站10的雨水泵20以及污水泵25进行用于缓和在下水泵站10发生的风险的控制。

而且，风险优先度评价模块310基于下水处理区40的降雨量与阈值的比较结果，选择雨天时泵控制模块340或晴天时泵控制模块350的某一个。由此，选择与下水处理区40的天气对应的适当的控制模块。

接着，说明泵控制部300进行的整体处理。

图3是表示泵控制部300的处理例的流程图。

泵控制部300的处理中的各工序，适当地在读取从下水泵站模拟器210输出的信息或者向下水泵站模拟器210输出信息的同时执行。而且，泵控制部300使泵控制部300内具有的数据读入部320、风险优先度评价模块310、雨天时控制模块340以及晴天时控制模块350进行处理。

首先，在测量值读入工序中，数据读入部320读入被输入到监视控制系统100的外部测量值5、测量值50的各种数据，使其成为在下一工序以后进行的运算中可利用的状态(S1)。

接着，在风险优先度评价模块执行工序中，风险优先度评价模块310使用步骤S1中读取的降雨量的现状值或者预测值，在能进行当前时间点的控制模式的判定的同时，评价各风险的优先度(S2)。而且，在以下的说明中，“当前时间点”是处理启动的时间点。

接着，在控制模式判定工序中，风险优先度评价模块310采用雨天时控制模式或者晴天时控制模式的某一方，判定是否进行下水泵站10的控制(S3)。在判定控制模式时，风险优先度评价模块310例如能使用预定的降雨量的阈值，在下水处理区40中的降雨量超过阈值的情况下选择雨天时控制模式，在降雨量为阈值以下的情况下选择晴天时控制模式。

在步骤S3的控制模式判定工序中，判定风险优先度评价模块310选择的控制模式是否是雨天时控制模式(S4)。在风险优先度评价模块310选择了雨天时控制模式的情况下(S4的“是”)，进行雨天时控制模块执行工序(S5)。在雨天时控制模块执行工序中，雨天时控制模块340执行后述的图6所示的雨天时控制处理。

而在风险优先度评价模块310选择了晴天时控制模式的情况下(S4的“否”)，进行晴天时控制模块执行工序(S6)。在晴天时控制模块执行工序中，晴天时控制模块350执行后述的图7所示的晴天时控制处理。

而且，雨天时控制模块执行工序(S5)或者晴天时控制模块执行工序(S6)的某一个结束后，本处理也结束。

以上是泵控制部300的整体处理例的说明。

接着，说明风险优先度评价模块310进行的处理。

图4是表示风险优先度评价模块310的处理例的流程图。本处理表示图3的步骤S2中的风险优先度评价模块执行工序的详细内容。

风险优先度评价模块310基于由外部测量值5求出的降雨等级，以权重系数的形式设定相对于评价函数E的各风险的优先度，评价函数E判断泵控制是否适宜。

首先，在降雨量读入工序中，风险优先度评价模块310将步骤S1中所示的测量值读入工序中读入的降雨量的信息变换为在下一工序以后的处理中可利用的状态(S11)。

接着，在降雨等级判定工序中，风险优先度评价模块310判定步骤S11中变换而得到的降雨量相当于预先定义的多个降雨等级中哪一降雨等级(S12)。降雨等级的定义中最简洁的是设定针对降雨量的现状值R_t(时刻t的时间降雨量mm/Hr)的多个阈值RT_i(降雨等级i的阈值；i＝{1,2,…,n})，如下述的条件(1)所示，赋予降雨等级。

if R_t<RT₁then降雨等级＝0

else if RT_i≦R_t<RT_i+1then降雨等级＝i…(1)

条件(1)表示，如果降雨量的现状值R_t低于阈值RT₁，则使降雨等级为“0”。另外，条件(1)表示，在降雨量的现状值R_t为阈值RT_i以上的情况下，如果降雨量的现状值R_t位于降雨量的现状值RT_i与现状值RT_i+1之间，则对由现状值RT_i与现状值RT_i+1规定的降雨等级赋予“i”。

接着，在风险权重系数读入工序中，风险优先度评价模块310从风险权重系数表330读入针对各个降雨等级预先设定的各风险的权重系数，使读入的各风险的权重系数成为在后续工序中可利用的状态(S13)。如后述的图5所示，各风险的权重系数为例如“0”～“1”范围的值。而且，意味着权重系数越大，则风险的对应优先度越高。

此处，说明风险权重系数表330。

图5是表示风险权重系数表330的构成例的说明图。

风险权重系数表330以纵轴为降雨等级，横轴为风险的表形式来表达。而且，在降雨等级与风险相交的单元格保存固有权重系数。

根据降雨量，降雨等级取“0”～“4”的某一个值。例如，如果降雨量为每小时不足0.1mm，则降雨等级为“0”。如果降雨量为每小时0.1mm以上且不足5mm，则降雨等级为“1”。如果降雨量为每小时5mm以上且不足10mm，则降雨等级为“2”。如果降雨量为每小时10mm以上且不足30mm，则降雨等级为“3”。如果降雨量为每小时30mm以上，则降雨等级为“4”。

在本实施方式中，例如设定有“浸水”、“下水处理不良”、“水质污浊”、“泵站淹没”、“消耗电力增加”这5种风险。对各风险赋予符号“w1”～“w5”。而且，如风险权重系数表330所示，对应于风险的种类、降雨等级来确定风险权重系数。例如，在由于突发的暴雨导致降雨量增多时，“浸水”、“泵站淹没”的风险增高，因此需要从泵站10迅速排出下水。而如果降雨量少或者为晴天，则需要减少污浊负荷量，但需要降低泵站10的设备所使用的电力消耗量。

这样，根据由下水处理区40中的降雨量求出的降雨等级，确定作为针对每种风险应应对的优先度的风险权重系数。例如，如果降雨等级为“0”，由于不发生“浸水”、“泵站淹没”风险，因此对于这些风险的优先度下降，风险权重系数设定为“0”。另一方面，即便降雨等级为“0”，“下水处理不良”、“水质污浊”、“消耗电力增加”风险也存在，因此对于这些风险的优先度增高，对于各风险的风险权重系数设定为“1”。

随着降雨等级提高，对于各风险的风险权重系数也变化。例如，由于暴雨等发生大量降水时，若不从下水管渠41迅速排出污水，则下水泵站10浸水或者淹没的风险增高。因此，对于“浸水”、“泵站淹没”风险的风险权重系数设定得较高。而如果降雨等级为“4”，考虑到“下水处理不良”等所进行的处理需要时间，因此必须迅速排水，而不考虑水质污浊等。因此，对于“下水处理不良”、“水质污浊”、“消耗电力增加”风险的风险权重系数设定为“0”。

再次返回图4的说明。

接着，在风险权重系数设定工序中，风险优先度评价模块310将在步骤S12的降雨等级判定工序中赋予的降雨等级对应的各风险的风险权重系数设定为判定当前时间点的泵控制是否适宜的评价函数E内的参数(S14)。而且，风险优先度评价模块310输出对基于降雨量从风险权重系数表330读入的风险权重系数与风险函数的积进行加法运算而得的评价函数。

此处，说明评价函数E。用于泵控制的评价函数E由下述式(2)给出。该评价函数E以在i＝1～n的范围内求出的风险权重系数wi与风险函数Riski的积的和表示。风险函数Riski是表示风险种类的函数。例如，如果是Risk1，则表示“浸水”，如果是Risk2，则表示“下水处理不良”。

求出使评价函数E最小的值作为雨水泵20的排出量。例如，如果降雨等级为“4”，则求取能避免“浸水”和“泵站淹没”风险的雨水泵20的排出量。而且，污水泵25的排出量为从雨水泵井30排出的污水的全部排出量减去雨水泵20的排出量而得到的值。因此，只要求出雨水泵20的排出量，则自动确定污水泵25的排出量。

接着，在输出工序中，风险优先度评价模块310输出通过步骤S14的风险权重系数设定工序设定的当前时间点的风险权重系数，用于雨天时控制模块340或者晴天时控制模块350的控制运算(S15)。因此，对通过步骤S4选择的雨天时控制模块340或者晴天时控制模块350的某一个输出当前时间点的风险权重系数以及反映了风险权重系数的评价函数E。

以上是风险优先度评价模块310的处理例的说明。

接着，说明雨天时控制模块340所进行的处理。

图6是表示雨天时控制模块340的处理例的流程图。本处理表示图3的步骤S5中的雨天时控制模块执行工序的详细内容。

雨天时控制模块340为了进行雨天时控制模式下的泵运转控制，通过从风险优先度评价模块310输入的反映了与各风险对应的风险权重系数的评价函数E，决定使评价函数E最小的适当的泵启动停止定时和排出量。而且，雨天时控制模块340根据所决定的启动停止定时以及排出量来控制泵的运转。

在最初的泵排出量范围设定工序中，雨天时控制模块340分别针对设置在下水泵站10的雨水泵20、污水泵25，基于泵规格设定在后续工序中探索最佳排出量时的计算范围(S21)。通常，在下水泵站10中，作为雨水泵20、污水泵25分别设置有多台泵，因此能以其各自的容量的合计来设定计算范围。但是，在存在由于泵再启动的制约、维修方面的理由而不能启动的泵的情况下，需要减去该泵的容量。

接着，在泵排出量数据集输出工序中，雨天时控制模块340生成将步骤S21的泵排出量范围设定工序中设定的泵排出量的范围以预定宽度分割得到的数据(雨水泵排出量和污水泵排出量的组合数据)的集合(称作“泵排出量数据集”)。此处，泵排出量在步骤S21的泵排出量范围设定工序中设定为例如每分钟100m³。因此，雨天时控制模块340将设定的泵排出量以例如每分钟10m³的宽度分割，并分配给雨水泵排出量和污水泵排出量。由此，雨天时控制模块340能得到例如雨水泵排出量为每分钟80m³、污水泵排出量为每分钟20m³的组合数据，作为泵排出量数据集。

而且，如果减小分割泵排出量范围的宽度，则能够细致分配雨水泵排出量和污水泵排出量，但是雨天时控制模块340的运算量也增多。因此，分割泵排出量范围的宽度根据设置在下水泵站10的雨水泵20和污水泵25的个数、运算时间等而适当变更。

接着，雨天时控制模块340将生成的泵排出量数据集以能用于下水泵站模拟器210等的运算的形态输出(S22)。以通过步骤S22输出的泵排出量数据集为条件，实施下水泵站模拟器210的模拟，根据需要，也实施下水处理站模拟器的模拟。

接着，在算出风险数据集读入工序中，雨天时控制模块340读取由下水泵站模拟器210得到的包含风险算出结果的算出风险数据集(S23)。该算出风险数据集中包括通过步骤S22的泵排出量数据集输出工序输出的泵排出量数据集对应的风险指标(例如下水处理区40的浸水风险、下水泵站10的淹没风险、排放目的地的污浊负荷风险等)的算出结果。通常“浸水”风险由下水管渠41的水位确定，“泵站淹没”风险由存留在雨水泵井30的下水的水位确定。

为了避免风险，需要使用事先由下水泵站模拟器210运算的值来算出风险。通过下水泵站模拟器210得到例如从当前时间点起5分钟后的雨水泵井30中存留的下水的水位为1.5m、从当前时间点起10分钟后的雨水泵井30中存留的下水的水位为2.0m这样的预测结果。而且，雨天时控制模块340使用包括从下水泵站模拟器210输出的预测结果的算出风险数据集来执行以下的工序。

在雨天时最佳泵排出量判定工序中，雨天时控制模块340判定算出风险数据集中包含的算出结果中与最小风险指标对应的泵排出量数据、即能实现最小风险的最佳泵排出量，提取最佳泵排出量(S24)。此时，雨天时控制模块340能求取使上述的评价函数E最小的泵排出量。

接着，在最佳泵排出量输出工序中，雨天时控制模块340将在步骤S24的工序中提取的使风险指标最小化的最佳泵排出量以下水泵站模拟器210等可参照的方式输出(S25)。然后，下水泵站模拟器210基于从雨天时控制模块340输入的最佳泵排出量重新进行模拟，判定最佳泵排出量是否妥当。如果最佳泵排出量妥当，则下水泵站模拟器210决定确定对哪个泵分配何种程度排出量的泵分配规则。

接着，在泵分配规则读入工序中，雨天时控制模块340从下水泵站模拟器210读入泵分配规则(S26)，该泵分配规则用于指示对存在的多个泵以何种顺序、规则分配启动停止、排出量。为了不使各泵的运行率出现偏差，泵分配规则例如基于各泵的启动停止历史记录定义了启动的泵、停止的泵的决定方法。

另外，该泵分配规则还包括下述对各泵分配排出量的规则，例如在同时存在不同容量的泵、固定速度泵或者可变速泵的情况下，在达到预定排出量之前，从可变速泵启动开始，超出了预定排出量即切换至固定速度泵，从而整体成为最佳泵排出量。另外，作为泵分配规则，也可包括刚停止后的泵在预定时间内从启动对象中排除等规则。由此，能防止特定泵在长时间连续运转。

在最后的泵启动停止及排出量决定工序中，雨天时控制模块340基于通过步骤S26读入的泵分配规则，决定各泵(分别设置有多台的雨水泵20和污水泵25)的启动停止的定时以及排出量(S27)。而且，雨天时控制模块340将所决定的各泵的启动停止定时以及排出量向下水泵站模拟器210输出。而且，下水泵站模拟器210基于所决定的各泵的启动停止定时以及排出量进行模拟，判断结果是否妥当。

在模拟结果妥当的情况下，雨天时控制模块340基于在步骤S27中输出到下水泵站模拟器210的各泵的启动停止定时以及排出量，将用于控制泵的启动停止和排出量的控制信号60输出到下水泵站10。经过这样的处理，监视控制系统100能执行雨天时针对设置在下水泵站10的泵的实际控制动作。此处的控制动作，以不经由操作者的自动控制为基础，但也可以是对操作者提示控制动作来作为指南，经由操作者的确认操作的运用。

以上是雨天时控制模块340的处理例的说明。

接着，说明晴天时控制模块350所进行的处理。

图7是表示晴天时控制模块350的处理例的流程图。本处理表示图3的步骤S6中的晴天时控制模块执行工序的详细内容。

晴天时控制模块350为了进行晴天时控制模式下的泵运转控制，通过从风险优先度评价模块310输入的反映了与各风险对应的风险权重系数的评价函数E，决定使评价函数E最小的适当的泵启动停止定时和排出量。而且，晴天时控制模块350根据所决定的启动停止定时以及排出量来控制泵的运转。晴天时控制模块350的基本处理与雨天时控制模块340相同，因此对于与雨天时控制模块340相同的处理，省略说明其中一部分。

在最初的泵排出量范围设定工序中，晴天时控制模块350分别针对设置在下水泵站10的雨水泵20、污水泵25，基于泵规格设定在后续工序中探索最佳排出量时的计算范围(S31)。

接着，在泵排出量数据集输出工序中，晴天时控制模块350生成将步骤S31的泵排出量范围设定工序中设定的泵排出量的范围以预定宽度分割得到数据的集合(称作“泵排出量数据集”)。而且，晴天时控制模块350将泵排出量数据集以在下水泵站模拟器210等的运算中可利用的形态输出(S32)。

接着，在算出风险数据集读入工序中，晴天时控制模块350读入包含经由下水泵站模拟器210执行的风险算出结果的算出风险数据集(S33)。该算出风险数据集中包括通过步骤S32的泵排出量数据集输出工序输出的泵排出量数据集对应的风险指标的算出结果。

进而，在晴天时最佳泵排出量判定工序中，晴天时控制模块350判定算出风险数据集中包含的计算结果中与最小风险指标对应的泵排出量数据、即能实现最小风险的最佳泵排出量，提取最佳泵排出量(S34)。

接着，在最佳泵排出量输出工序中，晴天时控制模块350将在步骤S34的工序中提取的使风险指标最小化的最佳泵排出量以下水泵站模拟器210等可参照的方式输出(S35)。

接着，在泵分配规则读入工序中，晴天时控制模块350从下水泵站模拟器210读入泵分配规则，该泵分配规则用于指示对存在的多个泵以何种顺序、规则分配启动停止、排出量(S36)。

在最后的泵启动停止及排出量决定工序中，基于通过步骤S36读入的泵分配规则，晴天时控制模块350决定各泵(分别设置有多台的雨水泵20和污水泵25)的启动停止定时以及排出量(S37)。而且，晴天时控制模块350将所决定的各泵的启动停止定时以及排出量向下水泵站模拟器210输出。

监视控制系统100将步骤S37中输出的用于控制泵的启动停止和排出量的控制信号60输出到下水泵站10，执行晴天时实际的泵控制动作。

以上是晴天时控制模块350的处理例的说明。

至此，参照图3～图7说明了泵控制部300的动作和功能的实施方式的一个例子。该泵控制部300在预先设定的每个控制周期执行，但也可以根据需要，根据来自监视控制系统100的操作者的指示来执行。

进而，作为辅助监视控制系统100的操作者的功能，能在用于使运转状态、控制状态可视化的显示部400显示各种信息。例如，上述的水位实况值、水位预测值、控制参照水位、下水泵站模拟器210算出的风险指标等显示在相应的下水处理区40的地图内，或者在下水泵站10的泵等的设备配置图内显示启动停止、排出量的现状值或者到几个小时后为止的提前控制的预测值等。由此，期待易于准确掌握当前运转状态和控制状态并采取必要对策的效果。

此处，参照图8说明在显示部400显示的管理画面的构成例。

图8是表示管理画面D1的显示例的说明图。

在管理画面D1的右上方，显示表示当前时刻的下水处理区40的天气、降雨量的信息D1a。此处，下水处理区40的天气以图标表示。在本实施方式中，根据设计有云和雨的图标可知下水处理区40的天气为下雨。另外，基于输入到监视控制系统100的外部测量值5，表示下水处理区40的降雨量为每小时12.3mm。

在管理画面D1的左侧，显示用于操作者选择运转控制指南的菜单D1b，该运转控制指南为监视控制系统100对操作者可提示的信息。在本实施方式中，表示从该菜单D1b选择了泵运转辅助信息的例子。泵运转辅助信息是对操作者示出使设置在下水泵站10的多个泵在哪一定时动作的信息。

在管理画面D1的中侧，显示表示设置在下水泵站10的多个雨水泵20各自的排出量和各雨水泵20的启动开始时间的雨水泵指南D1c。雨水泵指南D1c包括表示关于雨水泵20的信息的泵排出量指南和泵启动停止指南这两种指南。

泵排出量指南中示出在当前时刻为“0”时，在20分钟后、40分钟后、60分钟后哪个雨水泵20以何种程度的排出量排出污水。例如，在当前时刻为“0”的时间点，可知识别为“No.1”、“No.2”的2台雨水泵20以每分钟300m³的排出量从下水泵站10排出下水。而且，可知随着时间推移，雨水泵20以“No.3”、“No.4”、“No.5”的顺序启动，在20分钟后5台雨水泵20以最大排出量从下水泵站10排出污水。

在泵启动停止指南中示出表示雨水泵20为启动中或者停止中的哪一个、停止中的雨水泵20从当前时刻起几分钟后启动的信息。例如，在当前时刻为“0”的时间点，识别为“No.1”、“No.2”的2台雨水泵20已经为启动中，因此表示“No.1”、“No.2”雨水泵20为启动中的选项按钮显示为选中状态。而在当前时刻为“0”的时间点，表示识别为“No.3”、“No.4”、“No.5”的3台雨水泵20为停止中的选项按钮显示为选中状态。而且，在各选项按钮的旁边显示表示“No.3”雨水泵20在5分钟后启动、“No.4”雨水泵20在15分钟后启动、“No.5”雨水泵20在20分钟后启动的信息。

在管理画面D1的右侧，示出当前时刻的雨水泵井30的水位的现状值D1d。操作者通过管理画面D1能将下水泵站10的控制模式设定为晴天时控制模式、雨天时控制模式或者泵站协作运转模式的某一个。如上所述，晴天时控制模式、雨天时控制模式是为了控制设置在下水泵站10的雨水泵20和污水泵25的动作而设定的模式。但是，晴天时控制模式、雨天时控制模式或者泵站协作运转模式可由泵控制部300自动设定。

泵站协作运转模式是设定与作为监视控制系统100控制对象的下水泵站10协作并与其他下水泵站10一同处理下水的模式。泵站协作运转模式被设定后，例如AA泵站能以每分钟12m³排出污水，BB泵站以每分钟34m³排出污水。

而且，所有设定结束后，操作者按下管理画面D1的右下方显示的执行按钮，指示控制开始。

接着，说明构成监视控制系统100的计算机C的硬件构成。

图9是表示计算机C的硬件构成例的块图。

计算机C是用作所谓计算机(computer)的硬件。计算机C具备与总线C4分别连接的CPU(Central Processing Unit：中央处理装置)C1、ROM(ReadOnly Memory：只读存储器)C2、RAM(Random Access Memory：随机访问存储器)C3。并且，计算机C具备显示装置C5、输入装置C6、非易失性存储装置C7以及网络接口C8。

CPU C1从ROM C2读出并执行实现本实施方式涉及的各功能的软件的程序代码。RAM C3中临时写入在运算处理过程中产生的变量、参数等。通过CPU C1所执行的程序，实现泵控制部300、下水泵站模拟器210、下水处理站模拟器230的各功能。

显示装置C5例如是液晶显示监视器，向用户显示由计算机C进行的处理的结果等。显示装置C5对应于图1中所示显示部400。输入装置C6使用例如键盘、鼠标等，用户能进行预定的操作输入、指示。

非易失性存储装置C7使用例如HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)、SSD(SolidState Drive：固态驱动器)、软盘、光盘、磁光盘、CD-ROM、CD-R、磁带、非易失性的存储器等。该非易失性存储装置C7中不仅存储有OS(Operating System：操作系统)、各种参数，还存储有用于使计算机C发挥功能的程序。图1中所示下水处理区数据库220构成在非易失性存储装置C7中。ROM C2、非易失性存储装置C7永久存储CPUC1工作所需的程序、数据等，用作保存由计算机C执行的程序的计算机可读的非瞬态记录介质的一个例子。

网络接口C8使用例如NIC(Network Interface Card：网络接口卡)等，能经由连接有端子的LAN(Local Area Network：局域网)、专用线路等在装置间收发各种数据。监视控制系统100能通过网络接口C8获得外部测量值5、测量值50，输出控制信号60。

以上是关于监视控制系统100的功能和动作的代表性实施方式的说明。

以上说明的一个实施方式涉及的监视控制系统100，为了排除流入下水泵站10的合流水下水，基于在下水处理区40的降雨量，使得对由降雨带来的多种风险的应对适当。由此，能够使设置在下水泵站10的泵的启动或者停止定时适当，将雨天时增加的合流水下水从下水泵站10以及下水管渠41有效排除。

此处，需要适当缓和对于由于雨天时流入下水量增加导致直接性损失增大的下水处理区40浸水、下水泵站10淹没、下水处理不良、排放到公用水域所致污浊负荷量增加等某一个或者所有事态的风险。因此，泵控制部300对应于降雨等级来评价风险，设定风险优先度。而且，泵控制部300通过评价风险优先度，对于与降雨等级对应的多个风险，求出应优先应对的风险，为了缓和该风险，切换对下水泵站10的泵进行运转控制的控制模式。由此，泵控制部300能合理设定泵组的启动停止定时、泵排出量。

另外，泵控制部300准备将降雨量与各种风险的优先度对应起来的风险权重系数表330。而且，泵控制部300以由风险函数和权重系数的积的和求取的总体风险作为评价函数E，求取评价函数E最小的雨水泵20的排出量来运转泵。因此，能实现可缓和风险的泵运转控制。

另外，不仅是合流式下水道，本实施方式涉及的监视控制系统100也能进行连接分流式下水道的泵站的监视控制。

而且，本发明不限于上述的实施方式，只要不脱离请求专利保护的范围中记载的本发明主旨，可取得其他各种应用例、变形例，这是不言自明的。

例如，上述的实施方式为了易于说明本发明而对装置以及系统的结构进行了详细且具体的说明，并不一定限定为具备所说明的全部结构。另外，对于本实施方式的部分结构，还能进行其他结构的追加、删除、置换。

另外，示出了认为在说明上所需的控制线、信息线，不一定示出产品所有的控制线、信息线。实际上可认为几乎全部结构相互连接。

Claims (7)

1.一种监视控制系统，其特征在于，具备：

下水处理区数据库，其存储从设置在下水处理区的测量器获得的包括所述下水处理区中的降雨量的现状值的数据；

泵控制部，其进行泵的控制，该泵从存留从所述下水处理区流入的下水的下水泵站排出所述下水；以及

模拟器，其使用存储在所述下水处理区数据库中的所述数据，预测由于所述泵控制部控制所述泵而变化的所述下水泵站的状况，

所述泵控制部具备：

读入部，其从所述下水处理区数据库读入所述数据；

风险优先度评价部，其基于所述数据中包含的所述降雨量和对应于所述降雨量加权的风险，得到应优先应对的所述风险的评价结果；以及

控制部，其基于所述降雨量和将所述风险的评价结果输出到所述模拟器并由所述模拟器预测的所述下水向所述下水泵站的流入量，切换至用于缓和应优先应对的所述风险的控制模式来控制所述泵的运转。

2.根据权利要求1所述的监视控制系统，其特征在于，

泵控制部具备风险权重系数表，其对应于所述降雨量保存针对每种所述风险设定的风险权重系数，

所述风险优先度评价部向所述控制部输出对基于所述降雨量从所述风险权重系数表读入的所述风险权重系数与风险函数的积进行加法运算而得的评价函数，

所述控制部根据基于从所述风险优先度评价部输入的所述评价函数而决定的泵的启动停止定时以及下水的排出量来控制所述泵的运转。

3.根据权利要求2所述的监视控制系统，其特征在于，

所述风险包括所述下水处理区浸水、下水处理不良、排放污浊负荷、所述下水泵站淹没、设置在所述泵站的设备引起的消耗电力增加的至少一种。

4.根据权利要求3所述的监视控制系统，其特征在于，

所述模拟器是模拟性地再现设置在所述下水泵站的所述泵的动作的下水泵站模拟器，

所述控制部在决定了要控制运转的所述泵之后，在所述下水泵站模拟器进行使所述泵模拟性地动作的处理的结果妥当的情况下，进行实际运转所述泵的控制。

5.根据权利要求4所述的监视控制系统，其特征在于，

所述控制部具有：

雨天时控制部，其以雨天时控制模式来控制所述泵的排出量，该雨天时控制模式在所述降雨量超过阈值的情况下执行；以及

晴天时控制部，其以晴天时控制模式来控制所述泵的排出量，该晴天时控制模式在所述降雨量为所述阈值以下的情况下执行，

所述风险优先度评价部基于所述降雨量与所述阈值的比较结果，选择所述雨天时控制部或者所述晴天时控制部的某一个。

6.根据权利要求5所述的监视控制系统，其特征在于，

该监视控制系统进一步具备显示部，其在画面上更新显示所述泵的启动停止定时以及排出量、以及所选择的所述控制模式的状况。

7.一种泵运转控制方法，是由监视控制系统使用的泵运转控制方法，该监视控制系统具备：

下水处理区数据库，其存储从设置在下水处理区的测量器获得的包括所述下水处理区中的降雨量的现状值的数据；

泵控制部，其进行泵的控制，该泵从存留从所述下水处理区流入的下水的下水泵站排出所述下水；以及

模拟器，其使用存储在所述下水处理区数据库中的所述数据，预测由于所述泵控制部控制所述泵而变化的所述下水泵站的状况，

其特征在于，

该泵运转控制方法包括：

从所述下水处理区数据库读入所述数据的步骤；

基于所述数据中包含的所述降雨量和对应于所述降雨量加权的风险，得到应优先应对的所述风险的评价结果的步骤；以及

基于所述降雨量和将所述风险的评价结果输出到所述模拟器并由所述模拟器预测的所述下水向所述下水泵站的流入量，切换至用于缓和应优先应对的所述风险的控制模式来控制所述泵的运转的步骤。