JP2000107744A - 上下水道プラントのクライアントサーバシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】公共用水等の公共プラントの管理者若しくはオ
ペレータがプラントを常に安定した運転状態に維持する
ことのできる上下水道プラントのクライアントサーバシ
ステムを提供することである。 【解決手段】このセンサは、公共用水のデータを格納す
るサーバ部３１と、該サーバ部３１のデータを解析する
クライアント部３４とを有している。上記クライアント
部３４の情報処理センサ演算部３６内に、上記データの
解析に関するプログラムが格納される。一方、上記サー
バ部３１のデータがクライアント部３４への入力値とさ
れて上記プログラムが実行される。これにより、センサ
を設置していない場所若しくは計測困難な項目を仮想的
にセンシングすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、下水処理場、ポ
ンプ場、浄水場等の上下水道プラント内、或いは汚水
管、雨水管、河川、湖沼、海域等公共用水等の公共プラ
ントの管理者若しくはオペレータが、プラントを常に安
定した運転状態に維持するためのセンサ及び該センサを
用いた支援、監視、制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２３は、従来の公共プラントの中で下
水処理場のセンサ監視制御システムの一例を示した図で
ある。図２３に於いて、流入下水１は、流量計９、管１
１を介して最初沈殿池２に至り、更に管１２を介して４
つに区分されたエアレーションタンク３（上流から３
ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）に至る。このエアレーションタ
ンク３からは管１３を介して最終沈殿池４、更に管１４
を介して処理水が流出される。尚、エアレーションタン
ク３には、ブロア６が設けられている。

【０００３】また、上記最終沈殿池４からの水は、管１
５、１６から返送ポンプ７を介してエアレーションタン
ク３に返送されると共に、管１５、１７から余剰ポンプ
８を介して流出される。

【０００４】制御装置１８は、流量計９の出力を受け
て、上記ブロア６、返送ポンプ７及び余剰ポンプ８を制
御する。上記制御装置１８には、また、制御系ＬＡＮ２
０を介して濁度計１０と、監視装置１９が接続されてい
る。

【０００５】更に、２１は分析室、２２はオペレータ、
２３は水質責任者、２４は水質分析者である。

【０００６】このような構成に於いて、オペレータ２２
が監視装置１９を常時観察することにより、下水処理場
の運転状態、特に機械の故障や電力、或いは流量計９の
ＰＶ値を中心とした流入水量を把握している。また、濁
度計１０のＰＶ値も処理水質の状態を把握するために常
時監視されている。

【０００７】一方、水質分析者２４は、最終沈殿池４の
濁度計１０のみならず、流入下水１、エアレーションタ
ンク３、最終沈殿池４、処理水５をサンプリングし、分
析室２１に移動して同室内で以下の分析を実施する。例
えば、ＢＯＤ、ＣＯＤ、大腸菌、ＮＨ４、ＮＯ３、ＰＯ
４等の多種類の水質や、反応タンク４中のＭＬＳＳ、Ｄ
Ｏ、呼吸速度、硝化菌呼吸速度等の微生物活性等の状態
量である。

【０００８】これらの水質分析結果を基に、水質責任者
２３とオペレータ２２は、ブロア６の曝気風景、返送ポ
ンプ７の返送量、余剰ポンプ８の余剰汚泥量、及びこれ
らの流量値と流量計９との流量比率の目標値ＳＶ値を決
定する。そして、オペレータ２２は監視装置１９でその
ＳＶ値を入力し、ＳＶ値は制御ＬＡＮを介して制御装置
１８へ伝送され、この制御装置１８内で変更したＳＶ値
による制御が実施される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成の下水処理場のセンサ監視制御システムに於い
ては、以下のような問題が発生した。すなわち、 （１）水質を判断できるセンサが濁度計１０のみである
ので、濁度以外の水質の常時モニタができず、オンライ
ンで多種類の水質項目を監視することが不可能であっ
た。そのため、濁度以外の水質が悪化した時、或いは水
質が悪化傾向にある異常時の判断が遅れ、水質が悪化し
た処理水５を河川等に放流するといった問題が発生し
た。

【００１０】（２）従来は、水質分析者２４が下水処理
場全体を移動しながら水質をサンプリングし、分析室２
４内に運搬したので、サンプリングに非常に手間がかか
っていた。

【００１１】（３）サンプリングし、分析室２１内で分
析する水質項目も上述したように非常に多種類の水質項
目を分析するので、分析データが出揃うまで約１週間を
要し、水質分析看２４の人数と長時間の分析時間が必要
といった問題もあった。

【００１２】（４）水質責任者２３とオペレータ２２と
が目標値を決定するためには、各々の経験と専門知識が
必要であり、この知識が不足していると下水処理場の運
転管理を最適に維持することが困難であった。

【００１３】また、図２３の水質センサを中心としたセ
ンサ監視制御システム以外にも、以下の問題が発生し
た。

【００１４】（５）下水処理場内の省エネルギーに関す
るセンシングが困難であった。すなわち、受電や各機器
の電力量はデータとして保管されているが、総合的な省
エネルギー指標がオンラインで監視することができなか
った。

【００１５】（６）また、省エネルギーと同様に、オペ
レータ２２や水質分析者２４等の下水処理場勤務者を効
率的に配置したり勤務体系を最適化する、省力化に関す
るセンシングが困難であった。

【００１６】（７）メンテナンスは、各々の機械にはそ
の寿命や故障頻度等のデータは管理されて実施されてい
たが、オンラインで総合的なメンテナンスに関するセン
シングが困難であった。

【００１７】（８）同様に、センサやシミュレーション
出力値が数値やトレンドデータのみで表示されるので、
現場の臨場感が無くユーザフレンドリのセンサシステム
ではなかった。

【００１８】（９）下水処理場の高度処理としてＮやＰ
の除去型へ移行しつつあり、これらのＮとＰのセンサが
導入しつつあるが、ＮとＰの運転制御は、下水処理場内
の曝気風量、返送汚泥量、循環量、余剰汚泥量、ＰＡＣ
注入量等の操作が複雑に絡んでおり、それらの操作量を
最適に維持することが難しく、制御困難であった。

【００１９】（１０）下水処理場、ポンプ場、浄水場等
の上下水道プラントに於いて、オペレータや水質分析者
等が経験、専門知識を蓄積し、これらの専門知識を基に
独自に簡易マニュアルを作成していたが、総合的なプラ
ント管理マニュアルをオペレータが作成することは困難
であった。

【００２０】（１１）種々のセンサによるプラントの運
転状態の診断、対策は、経験、専門知識が必要であり、
専門家の知識が必要であったが、その専門家の適切なガ
イダンス、アドバイスを容易に受けることが困難であ
り、緊急時、重要な問題が発生した時等、対応が遅れ、
プラントの運転状態が悪化するという問題があった。

【００２１】したがってこの発明は、上記実状に鑑みて
なされたものであり、下水処理場、ポンプ場、浄水場等
の上下氷道プラント内、或いは汚水管、雨水管、河川、
湖沼、海域等公共用水等の公共プラントの管理者若しく
はオペレータがプラントを常に安定した運転状態に維持
することのできる上下水道プラントのクライアントサー
バシステムを提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１に記
載の発明は、公共用水のデータを格納するサーバ部と、
該サーバ部のデータを解析するクライアント部とを有す
るクライアントサーバシステムに於いて、上記クライア
ント部は上記データの解析に関するプログラムを格納
し、上記サーバ部のデータを入力値として上記プログラ
ムを実行することにより、センサを設置していない場所
若しくは計測困難な項目を仮想的にセンシングすること
を特徴とするものである。

【００２３】請求項２に記載の発明は、上記サーバ部
に、各プラント及びプラント内機械の省エネルギーに関
連するデータを保管し、上記クライアント部に、該省エ
ネルギーデータを入力値として省エネルギー計算プログ
ラムを格納する、若しくは現在の省エネルギーデータを
入力値として過去の類似状態を検索して、その時の省エ
ネルギーデータ若しくはプラントの操作量や状態量を表
示する省エネルギー類似状態検索プログラムを格納し
て、仮想的に省エネルギーセンシングする省エネルギー
センサを有することを特徴とするものである。

【００２４】請求項３に記載の発明は、上記サーバ部
に、各プラント及び各係内の勤務人数に関連するデータ
を保管し、上記クライアント部に、該勤務人数を入力値
として通常時及び異常時の対応必要人数若しくは人数過
不足度等を出力値とする省力化計算プログラム、若しく
は現在の勤務人数を入力値として過去の類似状態を検索
してその時の勤務データ若しくはプラントの操作量や状
態量を表示する省力化類似状態検索プログラムを格納
し、仮想的に省力化センシングする省力化センサを有す
ることを特徴とするものである。

【００２５】請求項４に記載の発明は、上記サーバ部
に、各プラントの土木、機械、電気設備のメンテナンス
に関連するデータを保管し、上記クライアント部に該メ
ンテナンスのデータを入力値として各土木、機械、電気
設備のメンテナンス周期を出力値とするメンテナンス周
期計算プログラム、若しくは現在のメンテナンスデータ
を入力値として過去の類似状態を検索しその時のメンテ
ナンスデータ若しくはプラントの操作量や状態量を表示
するメンテナンス類似状態検索プログラムを格納し、仮
想的にメンテナンスセンシングするメンテナンスセンサ
を有することを特徴とするものである。

【００２６】請求項５に記載の発明は、上下水道プラン
ト内若しくは公共用水のデータを水質シミュレータの入
力値に変換する入力値変換演算部と、プラント内の部品
各々を関数化若しくはクラス化してプログラミングし、
該部品を連結させてプラントを構築する水質シミュレー
タと、上記入力値変換演算結果を入力値として上記水質
シミュレータによりプラント内のセンサを設置していな
い場所若しくは計測困難な水質項目のシミュレーション
を実行し上記場所若しくは水質項目の出力値を仮想的に
センシングするシミュレータセンサとを具備することを
特徴とするものである。

【００２７】請求項６に記載の発明は、上記部品の属性
に、事故、故障、イニシャルコスト、ランニングコスト
及びメンテナンスの頻度の少なくとも１つを付加し、上
記付加した属性のシミュレーションを実行することを特
徴とするものである。

【００２８】請求項７に記載の発明は、実プラントの音
声若しくは画像と、請求項１に記載の情報処理センサの
数値情報との相関式により、情報処理センサの出力時若
しくはシミュレータセンサのプラント連結時若しくはシ
ミュレーション時にその出力値に相関した音声信号若し
くは画像を出力することを特徴とするものである。

【００２９】請求項８に記載の発明は、実プラントの音
声若しくは画像と、請求項５に記載の部品の属性との相
関式により、情報処理センサの出力時若しくはシミュレ
ータセンサのプラント連結時若しくはシミュレーション
時にその出力値に相関した音声信号若しくは画像を出力
することを特徴とするものである。

【００３０】請求項９に記載の発明は、プラント内のデ
ータを格納するサーバ部と、該サーバ部のデータを解析
するクライアント部とを有するクライアントサーバシス
テムに於いて、上記クライアント部にシミュレータセン
サを格納し、上記サーバ部のデータを入力値としてオン
ラインシミュレーションすることを特徴とするものであ
る。

【００３１】請求項１０に記載の発明は、下水処理場内
の水中で少なくとも１つの地点以上のアンモニア（ＮＨ
４）と硝酸（Ｎ０３）とリン酸（Ｐ０４）を計測するセ
ンサと、上記各々のセンサの単位時間平均値、同時刻内
の積算値及び同時刻内の微分値の少なくとも１つを演算
するプロセス値演算回路とを具備し、上記クライアント
部は、プロセス値若しくはプロセス値演算値と操作量と
の関係を解析し、該解析結果に応じて上記操作量の目標
値を演算する目標値演算回路によりＮＨ４、ＮＯ３、Ｐ
Ｏ４を制御することを特徴とするものである。

【００３２】請求項１１に記載の発明は、下水処理場内
の水中で少なくとも１つの地点以上のアンモニア（ＮＨ
４）と硝酸（ＮＯ３）とリン酸（ＰＯ４）を計測するセ
ンサと、上記各々のセンサの単位時間平均値、同時刻内
の積算値及び同時刻内の微分値を演算するプロセス値演
算回路と、上記プロセス値若しくはプロセス値演算値を
入力値として将来の水質を予測するシミュレータセンサ
とを更に具備し、予測値と操作量との関係をパターン化
して該パターンに応じて上記操作量の目標値を演算する
目標値演算部により制御することを特徴とするものであ
る。

【００３３】請求項１２に記載の発明は、上記サーバ部
に格納された異常時データのＰＶ値若しくは微分値を入
力値として、上記クライアント部の回帰解析、統計処
理、類似状態解析、シミュレータにより、その異常時デ
ータと関連し且つ相関性の高い他のデータを選定し、そ
の通常時と異常時の関連データを表示する若しくは異常
時の原因と対策をガイダンスするマニュアル作成プログ
ラムを更に具備することを特徴とするものである。

【００３４】更に、請求項１３に記載の発明は、上記ク
ライアント部内の情報処理センサを回線を介してプラン
トと接続し、そのガイダンス情報を遠隔のクライアント
部からプラントヘ送信することを特徴とするものであ
る。

【００３５】請求項１に記載の発明によれば、サーバ部
のデータとクライアント部のプログラムのみで、センサ
を設置しない場所若しくは計測困難な項目を仮想的にセ
ンシングすることができる。

【００３６】請求項２に記載の発明によれば、サーバ部
の省エネルギー関連データとクライアント部の省エネル
ギー計算プログラム、若しくは省エネ類似状態検索プロ
グラムにより、センサを設置していない場所若しくは計
測困難な省エネルギー項目を仮想的にセンシングするこ
とができる。

【００３７】請求項３に記載の発明によれば、サーバ部
の勤務関連データとクライアント部の省力化計算プログ
ラム若しくは省力化類似状態検索プログラムにより、同
場所若しくは同項目を仮想的にセンシングすることがで
きる。

【００３８】請求項４に記載の発明によれば、サーバ部
のメンテナンス関連データとクライアント部のメンテナ
ンス周期計算プログラム若しくはメンテナンス類似状態
検索プログラムにより、同場所若しくは同項目を仮想的
にセンシングすることができる。

【００３９】請求項５に記載の発明によれば、入力値変
換演算部、水質シミュレータにより、センサを設置して
いない場所若しくは測定困難な水質項目を仮想的にセン
シングすることができる。

【００４０】請求項６に記載の発明によれば、センサを
設置していない場所若しくは測定困難な省エネ、メンテ
ナンスのシミュレーションが行われ、これらの仮想的セ
ンシングを実施することができる。

【００４１】請求項７及び８に記載の発明によれば、情
報処理センサの使用時に於いて、その出力値に相関した
音声信号若しくは画像を同時に出力することができる。

【００４２】請求項９に記載の発明によれば、クライア
ント部に格納されたシミュレータセンサにより、サーバ
部のデータを入力値としてシミュレータセンサが実行さ
れ、オンラインシミュレーションされ、仮想的にオンラ
インジミュレーションセンシングをすることができる。

【００４３】請求項１０に記載の発明によれば、ＮＨ
４、ＮＯ３、ＰＯ４センサのプロセス値若しくはプロセ
ス演算値と操作量とのパターンが、請求項１に記載のク
ライアント部で解析され、そのパターンが制御目標値と
して選択される。

【００４４】請求項１１に記載の発明によれば、ＮＨ
４、ＮＯ３、ＰＯ４センサのプロセス値若しくはプロセ
ス演算値により、シミュレータセンサで将来の水質を予
測し、その予測値と操作量のパターンにより、制御目標
値を選択することができる。

【００４５】請求項１２に記載の発明によれば、クライ
アント部の回帰解析、統計処理、類似状態解析、シミュ
レータ等のプログラムにより、異常時の関連データが表
示されたり、異常時の原因と対策がガイダンスされる。

【００４６】請求項１３に記載の発明によれば、遠隔の
クライアント部からプラントの制御装置若しくはオペレ
ータヘガイダンス情報が送信される。

【００４７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態を説明する。

【００４８】先ず、この発明の第１の実施の形態につい
て説明する。

【００４９】図１は、この発明の第１の実施の形態で、
上下水道プラントのクライアントサーバシステムの一例
を示す概略構成図である。

【００５０】図１に於いて、流入下水１は、流量計９、
管１１を介して最初沈殿池２に至り、更に管１２を介し
て４つに区分されたエアレーションタンク３（上流から
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）に至る。このエアレーション
タンク３からは管１３を介して最終沈殿池４、更に管１
４を介して処理水が流出される。尚、エアレーションタ
ンク３には、ブロア６が設けられている。

【００５１】また、上記最終沈殿池４からの水は、管１
５、１６から返送ポンプ７を介してエアレーションタン
ク３に返送されると共に、管１５、１７から余剰ポンプ
８を介して流出される。

【００５２】制御系ＬＡＮ２０には、流量計９の出力を
受けて、上記ブロア６、返送ポンプ７及び余剰ポンプ８
を制御する制御装置１８及び別の制御装置１８ｂと、上
記濁度計１０と、監視装置３０及びクライアント部３４
が接続されている。

【００５３】監視装置３０は、サーバ部３１と監視デー
タ演算部３２とを有しており、監視データＣＲＴ３３と
接続されている。同様に、クライアント部３４は、情報
処理サーバ部３５と情報処理センサ演算部３６とを有し
て、クライアントＣＲＴ３７に接続されている。

【００５４】上記サーバ部３１に保管されるデータは、
流量計９と濁度計１０のＰＶ値のみならず、受変電の電
力量や機械の物性値等多種類あり、中小規模の下水処理
場では約５０００点、大規模下水処理場では１００００
点ほどある。これらのデータは、別の制御装置１８ｂ、
或いは図示されていないが監視用センサから制御系ＬＡ
Ｎ２０を介してサーバ部３１内に送信、保管される。

【００５５】また、クライアント部３４内の情報処理サ
ーバ部３５には、監視装置３０のサーバ部３１から必要
なデータのみが保管される。そして、この必要データを
解析して情報処理センサとして演算するのが情報処理セ
ンサ演算部３６である。ここで演算された情報処理セン
サのＰＶ値は、クライアントＣＲＴ３７により常時出力
される。

【００５６】センシング困難な水質項目として、Ｙ∧
（処理水ＢＯＤ予測値）を選定する。このＹ∧は、下記
（１）式のようにω（重み）とＢＯＤ関連データＸとの
積の総和で示される。

【００５７】

【数１】 ＢＯＤ関連データとして、サーバ部３１内に保管された
以下のデータが選定される。

【００５８】 ・濁度計１０のＰＶ値（Ｘ１） ・同図の流量計９のＰＶ値（Ｘ２） ・エアレーションタンク３ｄのＤＯ値（Ｘ３） ・最終沈殿池４内の汚泥界面計値（Ｘ４） ここで、Ｘj の平均値、共分散、分散は、各々、下記
（２）式、（３）式、（４）式で計算され、各々のデー
タに基いて相関係数が求められる。

【００５９】

【数２】 相関係数は、Ｘ間の単相関のみならず、重相関と偏相関
も算出される。説明変数Ｘ間の単相関係数は上記（１）
式で、目的変数Ｙ（ＢＯＤ実測値）とＹ∧（ＢＯＤ予測
値）との重相関係数は下記（５）式で、また、偏相関係
数は下記（６）式で与えられる。また、各々の相関係数
の時のデータ間の関係は、図２、図３及び図４に示され
るようになっている。

【００６０】尚、ｒ(-1)XjXjやｒ(-1)YYは、相関行列の
逆行列の各要素である。

【００６１】

【数３】 これらの数式により、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４間の単相
関、重相関、偏相関の係数が算出され、最も高い係数の
値と重みω計算値とから、Ｙ∧（ＢＯＤ予測値）がオン
ラインで出力される。すなわち、上記（１）〜（７）式
の数式を中心とした相関解析プログラムが、情報処理セ
ンサ演算部３６内に格納されている。

【００６２】以上の一連の操作について、図５のフロー
チャートを参照して説明する。

【００６３】図５は、第１の実施の形態による演算プロ
グラムの動作を説明するフローチャートである。

【００６４】情報処理センサ演算部３６内にそのプログ
ラムが格納され、先ず、ステップＳ１にて情報処理セン
サＹ∧が選定される。次いで、ステップＳ２にて、関連
データＸｊの種類及び時間が選定される。このように、
サーバ部３１内のデータが使用されて自動で演算処理さ
れると、次に、ステップＳ３にてクライアント部３４に
上記関連データＸｊが送信される。

【００６５】そして、ステップＳ４にて、情報処理セン
サ演算部３６により統計データ処理が行われ、ステップ
Ｓ５でＹ∧の値が演算される。この後、ステップＳ６で
クライアントＣＲＴ３７上に情報処理センサＰＶ値（Ｙ
∧）として表示される。

【００６６】このように、第１の実施の形態によれば、
非常に分析頻度の低いＢＯＤ実測値を測定して、その相
関係数により、オンラインでセンシング困難なＢＯＤ予
測値が、情報処理センサＰＶ値として常時オンラインで
出力される。また、単相関のみならず重相関や偏相関式
によるＢＯＤ予測値を算出したので、情報処理センサの
予測精度が向上する。

【００６７】次に、この第１の実施の形態の変形例につ
いて説明する。

【００６８】上下水道プラント、或いは公共用水等監視
制御のクライアントサーバシステムで、且つそのサーバ
部のデータを情報処理して、測定困難な場所或いは項目
のセンサ値として出力する情報処理センサであれば、そ
のシステム構成、情報処理方法、センシング対象のセン
サや入出力データ等は限定されるものではない。すなわ
ち、以下の適用が可能である。

【００６９】図６に示されるように、このシステムは、
制御用サーバ４０、情報系サーバ４１に接続された伝送
系を、制御系ＬＡＮ２０と、監視用イーサネット４２及
び情報系イーサネット４３との２系統にしたシステム構
成とすることも可能である。このシステムに於いては、
各々の伝送は制御用サーバ４０と情報系サーバ４１各々
を介して接続されている。

【００７０】上記制御系ＬＡＮ２０には制御卒１８、１
８ｃ、１８ｄ、１８ｅが接続されており、監視用イーサ
ネット４２には監視装置４４、４４ｂが、そして情報系
イーサネット４３にはクライアント装置４５、４５ｂが
接続されている。

【００７１】図１に示されたサーバ部３１に対応するの
は、制御系サーバ４０と情報系サーバ４１であり、また
情報処理センサ演算部３６を有するクライアント部３４
はクライアント装置４５に対応する。

【００７２】また、クライアントとサーバを１つの計算
機に持たせ、制御装置直結の簡易的なシステム構成も可
能である。

【００７３】更に、図１、図に示された制御系ＬＡＮ、
監視及び情報系イーサネットの代わりに、無線、ＩＳＤ
Ｎ、インターネット等の回線を使用して遠隔型のクライ
アントサーバシステムを構築することも可能である。例
えば、図７に示されるように、送受信装置５０と送受信
装置５１とを無線５２で連結し、クライアント装置５３
を遠隔で操作することもできる。

【００７４】また、図１の第１の実施の形態では、相関
解析の手法を用いて仮想的にＢＯＤをセンシングした
が、下記に示されるその他の演算処理を使用することが
可能である。

【００７５】 ・主成分分析、因子分析、主座標分析等の成分分析法 ・線形判別数値計算 ・１次元自己回帰モデル、多次元自己回帰モデル ・カルマンフィルタ法 ・ＧＭＤＨ手法 ・ファジィメンバーシップ関数 ・ニューラルネットワークによる類似状態演算 ・ＧＡ（遺伝的アルゴリズム）による最適解演算 図１では、Ｘ１：処理水濁度、Ｘ２：流入流量、Ｘ３：
ＤＯ、Ｘ４：最終沈殿池汚泥界面計を入力値として、Ｙ
∧：処理水ＢＯＤ予測値を情報処理センサＰＶ値とした
が、以下に述べるセンサや入出力データ等を採用するこ
とができる。更に、ＰＶ値ではなく、微分値、積分値も
使用することができる。

【００７６】（ａ）センサ：ＣＯＤ、ＮＨ４、ＮＯ３、
ＰＯ４、大腸菌等全ての水質項目水質項目以外にも、省
エネルギー、省力化、メンテナンス、アラーム診断、臭
気診断等、測定困難な項目を選定することが可能。

【００７７】（ｂ）入出力データ： ・ＢＯＤセンサ：処理水濁度、流入流量、ＤＯ、最終沈
殿池汚泥界面以外に、ＳＲＴ（汚泥滞留時間）、ＳＶ
Ｉ、余剰汚泥量、返送汚泥量、ＭＬＳＳ、流入下水濁
度、流入水ＵＶ、処理水ＵＶ等の状態量・操作量の１個
以上の組合わせ ・ＣＯＤセンサ：ＢＯＤセンサと同様 ・ＮＨ４センサ：ＢＯＤセンサ＋エアレーションタンク
内のｐＨ、呼吸速度、各タンク内のＤＯ、ＭＬＳＳ等 ・ＮＯ３センサ：ＮＨ４センサ＋流入下水のＣ／Ｎ比、
ＣＯＤ／Ｎ比、ＢＯＤ／Ｎ比等の有機物／Ｎ比、嫌気タ
ンクＯＲＰ、ＤＯ等 ・ＰＯ４センサ：ＮＯ３センサ＋ＰＡＣ流入量等 ・大腸菌センサ：ＢＯＤセンサ＋塩素注入量等 （ｃ）微分値・積分値 ｄＸ１／ｄｔ：処理水濁度の時間微分値 ｄＸ２／ｄｔ：流入流量の時間微分値 ｄＸ３／ｄｔ：ＤＯの時間微分値 ｄＸ４／ｄｔ：最終沈殿池汚泥界面の時間微分値 ∫Ｘ１・ｄｔ：処理水濁度の時間積分値 ∫Ｘ２・ｄｔ：流入流量の時間積分値 ∫Ｘ３・ｄｔ：ＤＯの時間積分値 ∫Ｘ４・ｄｔ：最終沈殿池汚泥界面の時間積分値 更に、図１では、下水処理場を対象プラントとして選定
したが、以下のプラントでの情報処理センサの適用が可
能である。

【００７８】 （ｉ）ポンプ場 （ii）汚泥処理プラント （iii）ゴミ処理プラント （iv）雨水潜水池、雨水貯留管等の雨水貯留施設 （ｖ）浄水場 （vi）配水池 （vii）河川、湖沼、海域の水質モニタリング施設 (viii)上記（ｉ）〜（vii）のガス、臭気モニタリング
施設 次に、この発明の第２の実施の形態を説明する。

【００７９】この第２の実施の形態に於いて、情報処理
センサの構成は、上述した図１の第１の実施の形態と同
様である。そして、図１の下水処理場で、ブロア６では
回転数制御が、流入下水１には雨水が混入する合流式下
水道のケースが選定される。

【００８０】各機械の電力値はサーバ部３１内に常時保
管されており、この電力量の積算値である総電力量Ｅか
ら、下記表１及び表２の原油換算総量と省エネルギー総
コストが演算され、省エネルギーセンシングされる。

【００８１】

【表１】

【表２】 同時に、省エネルギーに寄与しているプラントや機械の
運転が何かが判断され、その省エネルギー寄与対象機械
による総電力量予測値Ｅ∧も以下の演算処理によって得
られる。

【００８２】総電力量Ｅは、図８に示されるように時系
列変動する。

【００８３】図８に於いて、ＲＵＮ１では、ブロア回転
数Ｗと雨水ポンプ台数ＮＲが各々大であり、ＲＵＮ２で
は各々小の運転履歴があった場合、この発明の省エネル
ギークライアントサーバセンサでは、図９及び図１０の
特性図のように単相関係数が算出される。更に、図１１
に示されるように、重相関と偏相関計算に基いてＷとＮ
Ｒによる総電力量予測値Ｅ∧も演算され、表示される。

【００８４】このように、第２の実施の形態によれば、
総電力量Ｅから原油換算総量、省エネルギー換算総コス
トが表示され、且つその省エネルギーに寄与している因
子（ブロア回転数、雨水ポンプ台数）と、その因子によ
る総電力量予測値Ｅ∧が出力され、省エネルギーに関し
て総合的なセンシングが達成される。

【００８５】また、この第２の実施の形態に於いても、
上述した第１の実施の形態と同様に、プラントの種類、
システム構成、情報処理の方法、センシング対象センサ
と入出力データは限定されるものではない。

【００８６】例えば、ニューラルネットワーク類似状態
検索装置により、省エネルギーセンシングした状態と類
似の過去の状態を検索し、その時の省エネルギー状態量
や運転操作量をガイダンスすることもできる。

【００８７】また、省エネルギーのセンシング量とし
て、コストや原油換算量を用いたが、ＬＣＣＯ２（ライ
フサイクルＣＯ２アセスメント）法により、電力量のみ
ならず土木、機械、電気、或いはメンテナンスに必要な
材料と発生ＣＯ２量との相関により、ＣＯ２発生量に換
算して表示することも可能である。

【００８８】次に、この発明の第３の実施の形態につい
て説明する。

【００８９】この第３の実施の形態は、情報処理センサ
として省力化センサを構成するものであり、図１２はそ
のシステム構成を示した図である。

【００９０】図１２に於いて、制御系ＬＡＮ２０には、
監視装置３０、クライアント部３４と共にカード打刻装
置６１が接続されている。

【００９１】プラント勤務者６０は、カード打刻装置６
１に入退室時打刻する。このカードには、プラント勤務
者本人であることを証明する番号Ｎｊが記録されてお
り、この番号と日時Ｔの情報が、サーバ部３１内に送信
される。更に、情報処理センサ演算部３６内では、下記
（８）式に示されるように、これらのデータより日プラ
ント勤務総数ｔＮｊや、各担当ｋ別のｔＮｊｋが算出さ
れる。

【００９２】

【数４】 更に、これらのｔＮｊやｔＮｊｋと、通常時、工事・雨
天・水質悪化時に関するデータとの相関が上記と同様に
算出され、対応必要人数、人数過不足度が出力される。

【００９３】このように、第３の実施の形態によれば、
カード打刻装置６１を用いたので、非常に簡便に省力化
をセンシングできる。

【００９４】第３の実施の形態の変形例として、上述し
た第２の実施の形態と同様に、省力化センシングのＰＶ
値と類似した過去の運転操作量が、類似状態検索装置に
より検出可能となる。

【００９５】また、カード打刻装置６１以外の入力デー
タを使用することが可能である。例えば、勤務者が有す
るパーソナルコンピュータを使用した時に勤務したこと
を認知するシステムや、ＩＴＶモニタを用いた管理者の
認識方法等を入力値として採用可能である。

【００９６】次に、この発明の第４の実施の形態につい
て説明する。

【００９７】この第４の実施の形態は、情報処理センサ
としてメンテナンスセンサを構成するものであり、その
構成は上述した図１の第１の実施の形態と同じである。

【００９８】ここで、ブロア６がメンテナンスセンサの
場合、電力量変化値ｄ（Ｅｂ）／ｄｔと、温度微分値ｄ
ｔｂ／ｄｔ、曝気風量積算値ΣＰｂとの相関係数が算出
され、これらの数値より、電力量予測値Ｅｂ∧が下記
（９）式に基いて算出されるものである。このＥｂ∧の
メンテナンス周期Ｔｂは、下記（１０）式及び（１１）
式に基いて算出されて出力される。

【００９９】

【数５】 このように、第４の実施の形態によれば、ブロアのメン
テナンスの入力値として、電力量変化値ｄ（Ｅｂ）／ｄ
ｔ、温度微分値ｄｔｂ／ｄｔ、曝気風量積算値ΣＰｂを
選定したので、ブロアのメンテナンス周期を容易に出力
することができる。

【０１００】第４の実施の形態の変形例としては、上述
した第１の実施の形態と同様に、プラント、情報処理方
法、対象機器、入出力データは、第４の実施の形態に限
定されるものではない。

【０１０１】次に、この発明の第５の実施の形態につい
て説明する。

【０１０２】図１３は、この発明の第５の実施の形態で
シミュレータセンサシステムの構成を示すブロック図で
ある。

【０１０３】このシミュレータセンサシステムは、対象
プラントとして下水処理場を選定し、下水処理場の各部
品各々を関数化して、各部品をオブジェクト指向でプロ
グラミングするものである。

【０１０４】入力部７０は、流入下水水質データ７１、
初期値データ７２、プロセス部品情報データ７３、操作
量データ７４のデータから構成され、これらのデータは
シミュレータセンサ７５に入力される。シミュレータセ
ンサ７５は、シミュレータ本体部７６と、プロセス作成
部７７とから成っている。そして、上記シミュレータ本
体部７６は、水質反応モデル部７８と、流量・水理モデ
ル部７９とから構成される。

【０１０５】上記プロセス作成部７７には、プロセス部
品情報データ７３と操作量データ７４が入力され、ここ
で下水処理場プロセスが構築される。構築されたプロセ
ス連結情報は、流量・水理モデル部７９に送られる。一
方、流入下水水質データ７１と初期値７２は、水質反応
モデル部７８に入力され、ここで流量・水理モデル部と
同期して各部品毎の水質反応が計算される。この各部品
別の水質計算値は、出力部８０に於いてプロセス別の水
質データ８１として出力される。

【０１０６】これらのデータ８１は、そのほとんどの水
質項目がセンシング不可能であり、且つ処理水のＮＨ
４、ＮＯ３、ＰＯ４等を除いて、ほとんどの場所でもセ
ンシング不可能であり、このシミュレータセンサ７５に
より仮想水質ＰＶ値としてセンシング可能となる。

【０１０７】シミュレータセンサ７５の各クラスの定
義、属性は、下記表３乃至表６に示される。

【０１０８】

【表３】 オブジェクトクラスの下に部品クラスがあり、部品クラ
スでは、上記表３に示されるように、オブジェクト名と
その書き込み、読み取りが定義される。

【０１０９】

【表４】 上記表４は、流れ系の部品の定義が示されている。この
クラスでは、内部に液体を持たせている。流入という関
数は、引数として流入流量と流入水質を持って、隣接す
るオブジェクトからソケットを通して呼び出される。こ
れが呼び出されると、自分自身の保有量、水質と混合さ
れる計算が行われる。

【０１１０】

【表５】 上記表５には、タンククラスの定義が示されている。流
入ソケットや流出ソケットは、各タンクを連結するため
の接続部分である。時間ステップは、反応系と流れ系の
２つのステップがある。これらの関数が、シミュレータ
本体から各時間ステップ毎に呼び出されて、その中で自
らのオブジェクトの状態の更新に必要な命令が実行され
る。例えば、ステップ２で流れが扱われるのであれば、
この関数の中で、流量計算（あふれ計算）が呼び出され
て流量が求められ、流出ソケットに接続されている相手
のオブジェクトに対して流入が呼び出される。

【０１１１】

【表６】 この第５の実施の形態では、水質反応モデルとして、Ｉ
ＡＷＱ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｓｓｏｃｉａ
ｔｉｏｎ ｏｎ Ｗａｔｅｒ Ｑｕａｌｉｔｙ）モデル
Ｎｏ．２が用いられている。このモデルは、アンモニア
（ＳＮＨ４）、硝酸（ＳＮ０３）、リン酸（ＳＰＯ
４）、易分解性有機物（ＳＦ）、酢酸（ＳＡ）、溶存酸
素（ＳＯ２）、ＸＴＳＳ（全浮遊物質）、ＸＨ（従属栄
養生物）、ＸＡＵＴ（硝化生物）、ＸＰＰ（リン蓄積生
物）等、１７の溶解性或いは浮遊性の水質成分を、１３
の微生物反応プロセスでシミュレーションできるもので
あり、モノー型の関数を基本としている。例えば、硝酸
の反応速度式（ＳＮＯ３）は、下記（１２）式のように
なる。

【０１１２】

【数６】 この第５の実施の形態によれば、水質反応モデルとして
ＩＡＷＱモデルＮｏ．２を用いたので、脱窒素・脱リン
型の下水処理プロセスでセンシングが必要な水質項目の
ＮＨ４、ＮＯ３、ＰＯ４がセンシングされる。

【０１１３】また、シミュレータセンサ７５のプログラ
ムをオブジェクト指向で構築したので、各部品の自由に
組合わせて種々のプロセスのシミュレーションができ、
種々の部品の水質センシングが可能となる。

【０１１４】第５の実施の形態の変形例は、上述した第
１の実施の形態と同様に、モデル、プラント、データの
入出力を図１３に示されるシステムに限定されるもので
はない。すなわち、以下の構成が可能である。

【０１１５】・下水処理場：ＩＡＷＱモデルＮｏ．２の
他に、ＩＡＷＱモデルＮｏ．１や他の活性汚泥モデル、
ニューラルネットワークによるブラックボックスモデル
も利用できる。

【０１１６】・汚水管、雨水貯留施設：流下予測、流入
予測、沈殿モデル ・浄水場：沈殿、凝集剤、砂ろ過、塩素注入等の水質モ
デル ・河川・湖沼・海域：拡散モデル、滞留モデル等の水理
モデルや生物反応モデル ・上記プラントの組合わせによる、環境シミュレータセ
ンサとして構築可能である。

【０１１７】次に、この発明の第６の実施の形態を説明
する。

【０１１８】図１４は、この発明の第６の実施の形態
で、ランニングコストをシミュレーションして仮想セン
シングするシミュレータセンサの構成の一例を示したブ
ロック図である。

【０１１９】初期値データ７２及び操作量データ７４
は、各部品ランニングコスト演算部９０に入力され、こ
こで、予め相関パラメータ入力部９１により入力された
各々の部品の量データとランニングコストとの相関ｒｎ
に基いてステップ当たり線形演算される。ランニングコ
スト演算部９２では、各々の総和がランニングコストと
して算出され、ランニングコスト出力部９３で表示され
る。

【０１２０】この第６の実施の形態によれば、単純な相
関式に基いて、各部品及びプラントのランニングコスト
がシミュレーションできるので、計算速度が向上し、迅
速なセンシングが可能である。

【０１２１】また、この第６の実施の形態の変形例は、
上述した第５の実施の形態と同様に、モデル、プラン
ト、データの入出力は図１４に示される構成に限定され
るものではない。以下の実施が可能である。

【０１２２】・簡易的な相関モデルを使用したが、各機
器の特性モデル式を利用可能。 ・各操作量、流入量に関係する他の部品をコストモデル
の入力として採用可能。

【０１２３】・ポンプ場、汚水管、雨水貯留施設、浄水
場にも適用可能。

【０１２４】・イニシャルコスト計算も可能（上述した
図１３のプロセス部品情報に材料別・工事のコストに関
する属性を追加してコスト計算する）。

【０１２５】・メンテナンスセンシングも可能。部品の
属性に部品の故障率、水質事故発生率等、メンテナンス
に関するデータを追加する。

【０１２６】次に、この発明の第７の実施の形態を説明
する。

【０１２７】図１５は、第７の実施の形態の構成を示し
たもので、上述した第５の実施の形態で示された水質シ
ミュレータセンサの流量変動シミュレーション時に、そ
の流量に相関した音声、画像を出力するものである。

【０１２８】図１５に於いて、汚水ポンプ１００の画像
１０１は画像撮像装置１０２で撮影され、音声が音声録
音装置１０４に入力される。画像撮像装置１０２及び音
声録音装置１０４の出力は、それぞれ画像保管装置１０
５及び音声保管装置１０６を経て流量・画像相関演算部
１０７及び流量・音声相関演算部１０８に供給される。
また、これら流量・画像相関演算部１０７及び流量・音
声相関演算部１０８には、シミュレータセンサ１０９と
共に流量Ｑが供給され、その出力はＣＲＴ１１０及び音
声再生装置１１１に供給される。

【０１２９】このような構成に於いて、汚水ポンプ駆動
時のその回転軸等可視部分の画像１０１が画像撮影装置
１０２で撮影される。同時に、その時の音声１０３が音
声録音装置１０４で録音される。これらの画像及び音声
信号は、各々画像保管装置１０５及び音声記憶装置１０
６で保管される。これらの音声及び画像各々と、流量Ｑ
との相関式が、流量・画像相関演算部１０７及び流量・
音声相関演算部１０８に格納されている。そして、シミ
ュレータセンサ１０９の演算時には、シミュレーション
の流量Ｑに応じた音声及び画像が、ＣＲＴ１１Ｏと音声
再生装置１１１とから出力される。

【０１３０】図１６は、上記音声の場合を特性を示した
図である。同図の上部に示されるのがシミュレーション
のトレンドで、下部が音声信号のトレンドである。この
トレンドに相関した現場の汚水ポンプの音声（振動信
号）が出力される。

【０１３１】このように、第７の実施の形態によれば、
汚水ポンプ１００の音声と画像を両方同時に出力するの
で、臨場感が増大する。

【０１３２】また、情報処理センサとして水質のシミュ
レータセンサ１０９を用いたので、水質センシングの臨
場感が生じ、ユーザフレンドリなシミュレーションとな
る。

【０１３３】次に、この第７の実施の形態の変形例は、
対象機器、音声・画像の入出力保管装置、相関演算部
は、図１５に示された構成に限定されるものではない。
すなわち、以下の構成が可能である。

【０１３４】・対象機器：情報処理センサの数値やシミ
ュレータセンサの全ての数値情報に関連する機器が対象
である。例えば、省力化センサの場合、勤務者の画像や
音声を出力したり、メンテナンスや故障の際の画像、音
声も出力可能である。

【０１３５】・音声・画像の入出力保管装置：上記と同
様に、保管装置は磁気テープ、ＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、Ｄ
ＶＤ等の媒体を用いたり、計算機内部のスピーカだけで
なく外部スピーカも使用することができる。音声・画像
を早送りしたり、スローで再生することの可能である。
また、それらの信号を増幅したり、重要度やランダム関
数を用いて出力することできる。

【０１３６】・相関演算部：単純な相関式でなく、上述
した第１の実施の形態と同様の数式も使用できる。

【０１３７】次に、この発明の第８の実施の形態につい
て説明する。

【０１３８】この第８の実施の形態は、上述した第１の
実施の形態のクライアントサーバセンサを有する情報処
理センサと、第５の実施の形態のシミュレータセンサと
を組合わせたものである。図は省略するが、例えば、図
１に示される情報処理センサ演算部３６内に図１３に示
されるシミュレータセンサ７５を格納し、サーバ部３１
内のデータを用いて入力部７１に変換し、各種測定困難
な場所と項目の水質センシングがオンラインで実施され
るようにする。

【０１３９】この第８の実施の形態によれば、上述した
第１及び第５の実施の形態と同様の効果を得ることがで
きる。

【０１４０】第８の実施の形態の変形例としては、プラ
ント、情報処理方法、システム構成、対象センサや入出
力データ、シミュレーションモデルが、上述した第１及
び第５の実施の形態と同様に、他に実施可能である。

【０１４１】次に、この発明の第９の実施の形態を説明
する。

【０１４２】図１７は、上述した図１の活性汚泥プロセ
ス型の下水処理場を、Ａ２０プロセス型（嫌気無酸素好
気）に変更し、アンモニア（ＮＨ４）、硝酸（ＮＯ
３）、リン酸（ＰＯ４）センサを設置して構成した例を
示した図である。

【０１４３】図１７に於いて、１２０、１２１、１２２
は、各々ＮＨ４計、ＮＯ３計、ＰＯ４計であり、制御系
ＬＡＮ２０に連結されている。また、土木・機械的には
エアレーションタンク３ｄ最終部から循環ポンプ１２３
を有する管１２４を介して同タンク３ｂ前部へ連結さ
れ、且つブロア６の配管にバルブ１２５が設けられて閉
じられている。また、（Ａ２０プロセス型）ＮＨ４、Ｎ
Ｏ３、ＰＯ４のＰＶ値は、制御系ＬＡＮ２０を介してク
ライアント部３４へ送信される。

【０１４４】更に、このクライアント部３４内は、図１
８に示されるように構成される。すなわち、プロセス値
演算部１２６にて、平均値、微分値、積分値が計算さ
れ、該プロセス値及びＰＶ値は、情報処理センサ演算部
３６で操作量とこれらの値との相関、統計解析がなされ
る。そして、これらの解析結果に基いて、目標値演算部
１２７によりブロア６、返送ポンプ７、余剰ポンプ８、
循環ポンプ１２３の流量目標値が計算され、制御装置１
８へ送信される。

【０１４５】このように、第９の実施の形態によれば、
目標値を決定することが困難な下水処理場Ａ２０プロセ
スに適用したので、オペレータが安心して且つ安定した
制御運転が達成できる。

【０１４６】この第９の実施の形態の変形例としては、
上記と同様に、プロセス、情報処理方法、システム構成
等は、図１７及び図１８に示される構成に限定されるも
のではなく、下水処理プロセス全てに適用可能である。
Ａ２０プロセス以外にも、ＡＯ法、循環式硝化脱窒法、
嫌気好気法、ステップ注入法、凝集剤注入法、メタノー
ル注入法、間欠曝気法、回分式活性汚泥法等、窒素若し
くはリンを除去するプロセスに適用可能である。

【０１４７】次に、この発明の第１０の実施の形態につ
いて説明する。

【０１４８】この第１０の実施の形態は、上述した第９
の実施の形態と同様に、ＮＨ４、ＮＯ３、ＰＯ４センサ
と、シミュレータセンサとを組合わせた制御に関するも
のである。

【０１４９】図１９は、第１０の実施の形態によるシミ
ュレータセンサの構成を示した図である。

【０１５０】上述した図１８の構成と同様に、各々のセ
ンサＰＶ値は、プロセス演算部１２６で加工されてシミ
ュレータセンサ３７に入力され、ここで将来の水質が予
測される。その予測値と制御目標値とのパターンに基い
て、目標値演算部１２８で目標値が算出され、シーケン
ス制御される。

【０１５１】この第１０の実施の形態によれば、上述し
た第５の実施の形態と同様の効果がある。

【０１５２】第１０の実施の形態の変形例としては、上
記と同様に、プロセス、シミュレータセンサのモデル・
入出力データは、図１９の構成に限定されるものではな
い。また、パターン制御はシーケンス制御以外にもＰＩ
Ｄ、ファジィ等のロジックも使用可能である。

【０１５３】次に、この発明の第１１の実施の形態を説
明する。

【０１５４】この第１１の実施の形態の一例として、こ
こでは図１と同様のシステム構成とする。濁度（ＴＵ）
は、監視データＣＲＴ３３及びクライアントＣＲＴ３７
で、図２０のようにトレンド表示されている。

【０１５５】また、サーバ部３１に濁度計１０のＰＶ値
が格納されており、クライアント３４部の情報処理セン
サ演算部３６で、図２１に示されるように、その濁度微
分値ｄＴｕ／ｄｔと他の関連データとの相関係数ｒが算
出される。ｒの高い関連データとして曝気風景ＱＧが選
択され、それらの濁度ＰＶ値（ＴＵ）、濁度微分値（ｄ
ＴＵ／ｄｔ）、ｒが、図２２のようにトレンドグラフ上
にガイダンス表示される。

【０１５６】この第１１の実施の形態によれば、水質の
異常時データとして、濁度（ＴＵ）を選定したので、簡
易的に処理水全般の診断が可能である。また、単相関係
数ｒの演算を用いて、ｒの高いデータのみを表示したの
で、計算速度が速く、ガイダンス表示もシンプルにな
る。

【０１５７】この第１１の実施の形態の変形例として
は、上記と同様に、プラント、情報処理方法、システム
構成、対象センサや入出力データ、シミュレーションモ
デルは、上述した第１及び第５の実施の形態と同様に、
他に実施可能である。ガイダンス情報の表示、内容も、
図２２に限定されるものではない。ガイダンスも文字情
報だけでなく、音声、画像等の表示や、レーダチャート
等の視覚的なガイダンス情報も採用可能である。

【０１５８】次に、この発明の第１２の実施の形態につ
いて説明する。

【０１５９】第１２の実施の形態の一例として、上記図
７と同様のシステム構成とする。

【０１６０】すなわち、監視装置３０内にはサーバ部が
格納されており、このサーバ部内の重要データは、送受
信装置５０、無線５２、送受信装置５１を順次介して、
クライアント装置５３内に送信される。この装置５３
は、下水処理の専門家が常時使用しており、異常時、そ
の原因と対策のガイダンスを監視装置３０へ送信する。
下水処理場オペレータはその専門家のガイダンスを監視
装置３０を介して受ける。

【０１６１】この第１２の実施の形態によれば、専門家
が常時使用するクライアント装置５３であるので、異常
時の対応が迅速にできる。

【０１６２】また、第１２の実施の形態の変形例として
は、上記と同様に、システム構成、データの送受信方法
は、図７に限定されるものではない。すなわち、電話、
ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、インターネット等の回線等を使用す
ることができる。

【０１６３】また、ガイダンス情報もガイダンスも文字
情報だけでなく、音声、画像等の出力が可能である。更
に、クライアント部５３を無線、ポケットベル、携帯電
話等の装置で接続して、緊急時専門家を呼び出し、重要
情報のみを表示することもできる。

【０１６４】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、下水処
理場、ポンプ場、浄水場等の上下氷道プラント内、或い
は汚水管、雨水管、河川、湖沼、海域等公共用水等の公
共プラントの管理者若しくはオペレータがプラントを常
に安定した運転状態に維持することのできる上下水道プ
ラントのクライアントサーバシステムを提供することが
できる。

【０１６５】そして、請求項１に記載の発明によれば、
下水処理場、ポンプ場、浄水場等の上下水道プラント内
若しくは汚水管、雨水管、河川、湖沼、海域等公共用水
の水質測定施設に於いて、センサを設置していない場所
若しくは計測困難な項目を仮想的にセンシングすること
が可能な柵報処理センサを提供することができる。した
がって、サンプリングすることなく、非常に少人数の分
析看のみで、高度な経験・専門知識が無くても、オンラ
インで多種類の本貫項目を監視することが可能となる。

【０１６６】また、請求項２に記載の発明によれば、同
上の各種プラントに於ける総合的若しくは個別の省エネ
ルギーセンシングが可能となる。

【０１６７】請求項３に記載の発明によれば、同上のプ
ラントで省力化センシングが可能となる。

【０１６８】請求項４に記載の発明によれば、同上のプ
ラントでメンテナンスセンシングが可能となる。

【０１６９】更に、請求項５に記載の発明によれば、請
求項１に記載の発明の効果と同様に、同上のプラント
で、センサを設置していない場所若しくは計測困難な項
目を仮想的にセンシングすることが可能となる。したが
って、サンプリングすることなく、非常に少人数の分析
者のみで、高度な経験・専門知識が無くても、オンライ
ンで多種類の水質項目を監視することが可能となる。

【０１７０】請求項６に記載の発明によれば、同上のプ
ラントで、省エネルギー、メンテナンスに関するセンシ
ングが可能となる。

【０１７１】請求項７及び８に記載の発明によれば、同
上のプラントで、現場の臨場感が高いユーザフレンドリ
ーのセンシングシステムが提供される。

【０１７２】請求項９に記載の発明によれば、同上のプ
ラントで、精度の高い予測、運転支援、制御運転が達成
できる。

【０１７３】また、請求項１０に記載の発明によれば、
下水処理場の窒素若しくはリンの除去運転に於いて、複
雑な多数の操作量の最適化が容易となり、制御運転が安
定してなされる。

【０１７４】請求項１１に記載の発明によれば、下水処
理場の窒素若しくはリンの除去運転に於いて、複雑な多
数の操作量の最適化が容易となり、制御運転が安定して
なされる。

【０１７５】請求項１２に記載の発明によれば、水処理
場、ポンプ場、浄水場等の上下水道プラント内若しくは
汚水管、雨水管、河川、湖沼、海域等公共用水の水質測
定施設に於いて、総合的なプラント管理マニュアルを計
算機が表示、作成することが容易となった。

【０１７６】更に、請求項１３に記載の発明によれば、
同上のプラントの異常時に於いて、そのプラントの専門
家の適切なガイダンス、アドバイスを受けることが容易
となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態で、上下水道プラ
ントのクライアントサーバシステムの一例を示す概略構
成図である。

【図２】第１の実施の形態に於ける単相関の特性を示し
た図である。

【図３】第１の実施の形態に於ける重相関の特性を示し
た図である。

【図４】第１の実施の形態に於ける偏相関の特性を示し
た図である。

【図５】第１の実施の形態による演算プログラムの動作
を説明するフローチャートである。

【図６】第１の実施の形態の変形例によるシステムの構
成を示した図である。

【図７】第１の実施の形態の変形例による他のシステム
の構成を示した図である。

【図８】第２の実施の形態に於ける総電力量Ｅの経時変
化を示す特性図である。

【図９】第２の実施の形態に於ける単相関の特性を示し
た図である。

【図１０】第２の実施の形態に於ける単相関の特性を示
した図である。

【図１１】第２の実施の形態に於ける重相関の特性を示
した図である。

【図１２】この発明の第３の実施の形態で、情報処理セ
ンサとして省力化センサを構成したシステムの構成を示
した図である。

【図１３】この発明の第５の実施の形態でシミュレータ
センサシステムの構成を示すブロック図である。

【図１４】この発明の第６の実施の形態で、ランニング
コストをシミュレーションして仮想センシングするシミ
ュレータセンサの構成の一例を示したブロック図であ
る。

【図１５】この発明の第７の実施の形態によるシステム
の構成を示した図である。

【図１６】第７の実施の形態に於いて音声の場合の作用
を示す作用図である。

【図１７】この発明の第９の実施の形態によるシステム
の構成を示した図である。

【図１８】図１７のクライアント部の内部構成を示した
ブロック図である。

【図１９】この発明の第１０の実施の形態によるシミュ
レータセンサの構成を示した図である。

【図２０】この発明の第１１の実施の形態による濁度
（ＴＵ）の特性を示した図である。

【図２１】第１１の実施の形態に於ける単相関の特性を
示した図である。

【図２２】第１１の実施の形態に於ける作用を示すトレ
ンドグラフである。

【図２３】従来の公共プラントの中で下水処理場のセン
サ監視制御システムの一例を示した図である。

【符号の説明】

２ 最初沈殿池、 ３ エアレーションタンク、 ４ 最終沈殿池、 ６ ブロア、 ７ 返送ポンプ、 ８ 余剰ポンプ、 １０ 濁度計、 １８ 制御装置、 ２０ 制御系ＬＡＮ、 ３０ 監視装置、 ３１ サーバ部、 ３４ クライアント部、 ３６ 情報処理センサ演算部、 ３７ クライアントＣＲＴ、 ４０ 制御用サーバ、 ４１ 情報系サーバ、 ４２ 監視用イーサネット、 ４３ 情報系イーサネット、 ４５ クライアント装置、 ５０、５１ 送受信装置、 ５２ 無線、 ６０ プラント勤務者、 ６１ カード打刻装置、 ７５ シミュレータセンサ、 ７７ プロセス作成部、 ８１ プロセス部品別の水質データ、 ９０ 各部品ランニングコスト演算部、 ９１ 相関パラメータ入力部、 ９２ ランニングコスト演算部、 ９３ ランニングコスト出力部、 １０２ 画像撮影装置、 １０４ 音声録音装置、 １０５ 画像保管装置、 １０６ 音声録音装置、 １０７ 流量・画像相関演算部、 １０８ 流量・音声相関演算部、 １１０ ＣＲＴ、 １１１ 音声再生装置、 １２０ ＮＨ４計、 １２１ ＮＯ３計、 １２２ ＰＯ４計、 １２６ プロセス値演算部、 １２７、１２８ 目標値演算部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古部 正三郎 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 篠原 哲哉 大阪府大阪市北区大淀中１丁目１番30号 株式会社東芝関西支社内 (72)発明者 初鹿 行雄 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 Ｆターム(参考） 2D063 AA00 EA03

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 公共用水のデータを格納するサーバ部
   と、該サーバ部のデータを解析するクライアント部とを
   有するクライアントサーバシステムに於いて、 上記クライアント部は上記データの解析に関するプログ
   ラムを格納し、 上記サーバ部のデータを入力値として上記プログラムを
   実行することにより、センサを設置していない場所若し
   くは計測困難な項目を仮想的にセンシングすることを特
   徴とする上下水道プラントのクライアントサーバシステ
   ム。
2. 【請求項２】 上記サーバ部は、各プラント及びプラン
   ト内機械の省エネルギーに関連するデータを保管し、 上記クライアント部は、該省エネルギーデータを入力値
   として省エネルギー計算プログラムを格納する、若しく
   は現在の省エネルギーデータを入力値として過去の類似
   状態を検索して、その時の省エネルギーデータ若しくは
   プラントの操作量や状態量を表示する省エネルギー類似
   状態検索プログラムを格納して、仮想的に省エネルギー
   センシングする省エネルギーセンサを有することを特徴
   とする請求項１に記載の上下水道プラントのクライアン
   トサーバシステム。
3. 【請求項３】 上記サーバ部は、各プラント及び各係内
   の勤務人数に関連するデータを保管し、 上記クライアント部は、該勤務人数を入力値として通常
   時及び異常時の対応必要人数若しくは人数過不足度等を
   出力値とする省力化計算プログラム、若しくは現在の勤
   務人数を入力値として過去の類似状態を検索してその時
   の勤務データ若しくはプラントの操作量や状態量を表示
   する省力化類似状態検索プログラムを格納し、仮想的に
   省力化センシングする省力化センサを有することを特徴
   とする請求項１に記載の上下水道プラントのクライアン
   トサーバシステム。
4. 【請求項４】 上記サーバ部は、各プラントの土木、機
   械、電気設備のメンテナンスに関連するデータを保管
   し、 上記クライアント部は該メンテナンスのデータを入力値
   として各土木、機械、電気設備のメンテナンス周期を出
   力値とするメンテナンス周期計算プログラム、若しくは
   現在のメンテナンスデータを入力値として過去の類似状
   態を検索しその時のメンテナンスデータ若しくはプラン
   トの操作量や状態量を表示するメンテナンス類似状態検
   索プログラムを格納し、仮想的にメンテナンスセンシン
   グするメンテナンスセンサを有することを特徴とする請
   求項１に記載の上下水道プラントのクライアントサーバ
   システム。
5. 【請求項５】 上下水道プラント内若しくは公共用水の
   データを水質シミュレータの入力値に変換する入力値変
   換演算部と、 プラント内の部品各々を関数化若しくはクラス化してプ
   ログラミングし、該部品を連結させてプラントを構築す
   る水質シミュレータと、 上記入力値変換演算結果を入力値として上記水質シミュ
   レータによりプラント内のセンサを設置していない場所
   若しくは計測困難な水質項目のシミュレーションを実行
   し上記場所若しくは水質項目の出力値を仮想的にセンシ
   ングするシミュレータセンサとを具備することを特徴と
   する上下水道プラントのクライアントサーバシステム。
6. 【請求項６】 上記部品の属性に、事故、故障、イニシ
   ャルコスト、ランニングコスト及びメンテナンスの頻度
   の少なくとも１つを付加し、上記付加した属性のシミュ
   レーションを実行することを特徴とする請求項５に記載
   の上下水道プラントのクライアントサーバシステム。
7. 【請求項７】 実プラントの音声若しくは画像と、請求
   項１に記載の情報処理センサの数値情報との相関式によ
   り、情報処理センサの出力時若しくはシミュレータセン
   サのプラント連結時若しくはシミュレーション時にその
   出力値に相関した音声信号若しくは画像を出力すること
   を特徴とする請求項１に記載の上下水道プラントのクラ
   イアントサーバシステム。
8. 【請求項８】 実プラントの音声若しくは画像と、請求
   項５に記載の部品の属性との相関式により、情報処理セ
   ンサの出力時若しくはシミュレータセンサのプラント連
   結時若しくはシミュレーション時にその出力値に相関し
   た音声信号若しくは画像を出力することを特徴とする請
   求項５に記載の上下水道プラントのクライアントサーバ
   システム。
9. 【請求項９】 プラント内のデータを格納するサーバ部
   と、 該サーバ部のデータを解析するクライアント部とを有す
   るクライアントサーバシステムに於いて、 上記クライアント部にシミュレータセンサを格納し、上
   記サーバ部のデータを入力値としてオンラインシミュレ
   ーションすることを特徴とする上下水道プラントのクラ
   イアントサーバシステム。
10. 【請求項１０】 下水処理場内の水中で少なくとも１つ
    の地点以上のアンモニア（ＮＨ４）と硝酸（Ｎ０３）と
    リン酸（Ｐ０４）を計測するセンサと、 上記各々のセンサの単位時間平均値、同時刻内の積算値
    及び同時刻内の微分値の少なくとも１つを演算するプロ
    セス値演算回路とを具備し、 上記クライアント部は、プロセス値若しくはプロセス値
    演算値と操作量との関係を解析し、 該解析結果に応じて上記操作量の目標値を演算する目標
    値演算回路によりＮＨ４、ＮＯ３、ＰＯ４を制御するこ
    とを特徴とする請求項１に記載の上下水道プラントのク
    ライアントサーバシステム。
11. 【請求項１１】 下水処理場内の水中で少なくとも１つ
    の地点以上のアンモニア（ＮＨ４）と硝酸（ＮＯ３）と
    リン酸（ＰＯ４）を計測するセンサと、 上記各々のセンサの単位時間平均値、同時刻内の積算値
    及び同時刻内の微分値を演算するプロセス値演算回路
    と、 上記プロセス値若しくはプロセス値演算値を入力値とし
    て将来の水質を予測するシミュレータセンサとを更に具
    備し、 予測値と操作量との関係をパターン化して該パターンに
    応じて上記操作量の目標値を演算する目標値演算部によ
    り制御することを特徴とする請求項５に記載の上下水道
    プラントのクライアントサーバシステム。
12. 【請求項１２】 上記サーバ部に格納された異常時デー
    タのＰＶ値若しくは微分値を入力値として、上記クライ
    アント部の回帰解析、統計処理、類似状態解析、シミュ
    レータにより、その異常時データと関連し且つ相関性の
    高い他のデータを選定し、その通常時と異常時の関連デ
    ータを表示する若しくは異常時の原因と対策をガイダン
    スするマニュアル作成プログラムを更に具備することを
    特徴とする請求項１若しくは５に記載の上下水道プラン
    トのクライアントサーバシステム。
13. 【請求項１３】 上記クライアント部内の情報処理セン
    サを回線を介してプラントと接続し、そのガイダンス情
    報を遠隔のクライアント部からプラントヘ送信すること
    を特徴とする請求項１若しくは５に記載の上下水道プラ
    ントのクライアントサーバシステム。