JP2001083139A

JP2001083139A - 水質監視システム

Info

Publication number: JP2001083139A
Application number: JP25838899A
Authority: JP
Inventors: Toshio Kimura; 敏男木村; Masao Fukunaga; 正雄福永; Katsutoshi Yamada; 勝利山田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-09-13
Filing date: 1999-09-13
Publication date: 2001-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】上水道の配水管末端付近に容易に設置すること
ができる水質監視システムを提供する。【解決手段】水道監視システムにおいて、水質計は、配
水管内の配水をサンプリングし複数の測定項目を実施す
る分析部と、当該分析部で行うべき制御動作を示すデー
タが記憶された記憶部と、当該記憶部内のデータに基づ
き測定制御を行う制御部と、当該水質計外部と無線によ
って信号の送受を行う通信部とを有し、公衆回線には、
公衆回線上で使用されるデータと水質計との無線通信に
使用されるデータとの相互変換を行う通信データ変換手
段が接続され、管理センタは、データ変換手段を介して
複数の水質計と相互通信を行うことにより配水管内の配
水の水質状態を総合管理する。【効果】電源，信号共に配線工事が不要となるため、よ
り需要家に近い水質を監視できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上水道の配水管末
端部分の水質をオンラインで継続監視するに適した配水
水質監視システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上水道の配水水質を監視するシス
テムとしては、例えば東京都の自動水質計測システムが
あり、「計測と制御」Ｖol.３３(１９９４年発行）６４
９ページにシステムとその時用いられる水質計に仕様が
紹介されている。この配水水質監視システムにおいて
は、水質計が事業者側配管網の系統毎に設置され、系統
毎の配水水質を連続的に測定して定期的にテレメータで
センタに信号伝送する構成を採っている。

【０００３】また、配水管末端部分又は需要家側の配水
の水質測定手段としては、手分析による水質計測または
可搬式の水質計でのオフライン計測が行われていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のシス
テムでは水質計は事業者側の配水系統毎に配置するので
設置台数が少なくて済み、系統毎の供給水の平均的な水
質が把握できる利点がある反面、最終的に需要家が飲用
する水質が把握できない欠点がある。

【０００５】配水の水質は配水供給点で計測管理されて
いるが、配水管路網を通過する間に水質が低下する。具
体的には殺菌力を保つための残留塩素濃度が配水設備内
や含有物との化学反応によって低下し、管路内の錆によ
る着色のため色度が上昇し、管壁の付着物の剥離等によ
り濁度が上昇する等の例があげられる。これらは系統の
本管でも起こりうるが、むしろ配水管末端部や需要家の
配管内でより顕著にみられる。なぜなら残留塩素濃度は
滞留時間に比例して濃度が低下することが知られてお
り、常時通水のある系統本管に比べて末端配管では滞留
時間が長くなる結果残留塩素濃度は低下し、極端な場合
には濃度がゼロになり殺菌力の失われた水を飲用する需
要家の場合も起こり得る。残留塩素能度が低下すると、
水の殺菌力が低下し、微生物特に病原性微生物（例えば
Ｏ−１５７など）が繁殖する可能性があり、安全・健康
面で社会的な問題をひきおこす。また、安全をみて過度
の塩素注入を行うと残留塩素濃度は確保されるものの塩
素濃度が高くなる結果、いわゆる「カルキ」臭が問題に
なったり、塩素の副生成物であるトリハロメタンなどの
有害物質が生成されて安全面で課題を残す。

【０００６】色度，濁度等についても滞留時間が長くな
る結果、同様のことが言える。特に集合住宅や事業所等
では受水槽があり、その管理が適切でない場合にはこの
問題が顕著に表れる。

【０００７】このように最終的に需要家が飲用する配水
管末端水の水質を測定してその値が適切であるかどうか
を監視し、適切になるように管理するのが理想的な水質
管理である。従来技術による水質計では、大形(例：１.
２ｍ×１.８ｍ×０.６ｍ）のため需要家である家庭や集
合住宅には設置できない。また、水質計の単価及び工事
費用が高価なため、予算の制約から配備台数には限界が
あった。また、メンテナンスに専門技術を要し、安全性
にも配慮する必要から一般家庭への導入は困難であっ
た。そのために、需要家である家庭や集合住宅の近傍等
の所望の配水経路には設置できなかった。

【０００８】一方、手分析や、可搬式の水質計による配
水末端の水質計測では末端の水質が測定できるものの、
結果がでるまでに時間がかかったり、連続的な水質デー
タが得られないために一日の変化範囲や非定常時の挙動
がつかめないという欠点がある。配水管末端水の水質の
データは、非定常時の最大値や最小値が重要な意味を持
ち、それを最小にするためのシステムの運転・制御方法
の確立が重要である。この意味から上記手分析や可搬式
の水質計では監視システムの水質計としては利用できな
いという欠点があった。

【０００９】また、希には配水管末端部分においても測
定項目及び設置場所を限定（例えば残留塩素計のみを１
万〜数万世帯当たり１台程度設置）してオンライン計測
が行われていた例はあったが、しかしながら、用いられ
る水質計は、単項目の測定であっても浄水場で使用して
いる様な分析計であり、大型且つ高価であるだけでなく
設置場所の確保も困難であり、充分な測定項目・測定個
所を確保した木目細かな水質計測が困難であった。

【００１０】上記のオンライン計測を行うための水質計
は、内部機器の消費電力が大きいために商用電源を利用
し、信号伝送も有線でテレメータ接続するためにそれら
の配線工事を必要とした。また、水質計と水質管理セン
タ間の信号伝送は、基本的には水質計の監視のための一
方向の伝送であり、伝送する内容も測定結果と各測定結
果の上限／下限警報程度の情報であった。更に、水質管
理センタ側では、親局テレメータより信号を受けるため
に配線工事を必要とした。また更に、水質計は屋外の公
用地に設置されるため、そこまでの電源，信号線の新設
工事も必要であり、その手続，工事費用が導入の障害と
なっていた。

【００１１】本発明の目的は、上水道の配水管末端付近
の水質を測定でき、且つ、導入時の設置を容易に行うこ
とができる水質監視システムを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の特徴は、河川，湖沼，井戸水などの原水を飲
料に適した水質に浄化するための浄化施設と、該浄化施
設で得られた浄水を需要家に供給するための配水管と、
当該配水管内の配水の水質を測定する複数の水質計と、
当該複数の水質計の測定結果を公衆回線を介して得て配
水管内の配水の水質を監視する管理センタとで構成され
た水道監視システムにおいて、前記水質計は、前記配水
管内の配水をサンプリングし複数の測定項目を実施する
分析部と、当該分析部で行うべき制御動作を示すデータ
が記憶された記憶部と、当該記憶部内のデータに基づき
測定制御を行う制御部と、当該水質計外部と無線によっ
て信号の送受を行う通信部とを有し、前記公衆回線に
は、公衆回線上で使用されるデータと水質計との無線通
信に使用されるデータとの相互変換を行う通信データ変
換手段が接続され、前記管理センタは、前記データ変換
手段を介して複数の水質計と相互通信を行うことにより
前記配水管内の配水の水質状態を総合管理することであ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】図７は、本発明の末端配水監視シ
ステムの基本的な構成を示す図である。河川，湖沼，井
戸等の原水は浄水施設１により飲用に適した水質に浄化
され、配水施設２に送られる。配水施設２から送出され
た飲料水は配水本管４，配水系統配管５から水質計８に
入るか、更に水道事業所側配水管６，需要家側配水管７
を通り、水質計８に入る場合がある。飲料水の水質を測
定した水質計８の出力は無線（例えば、簡易形携帯電
話，特定省電力無線などで構成されている）と公衆回線
のメディアを通じて管理センタ３に送られ、そこで必要
なデータ処理を行って水質が適正な値になるように浄水
施設１，配水施設２の運転条件を制御する。

【００１４】図８は、このような配水末端監視システム
の需要家における水質計８の設置形態例を示す。需要家
側配水管７から分岐した飲料水は、閉止弁１０，水道メ
ータ９を経て配水設備１１に入るが、同時に水質計８で
複数項目の水質測定が行われる。配水設備１１は配管網
より構成されその内の一箇所から蛇口などの給水栓１２
を経て飲料水が需要家に供給される。

【００１５】水質計８は水道メータ９前後に取り付けら
れ、水道メータ収納箱内に設置できる他、マンホール，
消火栓，需要家施設内，水道蛇口付近などの設置にも、
容易に設置できる大きさとしている。

【００１６】図９は、水質計の内部構成を示す図であ
る。需要家側配水管７から導入された試料水は試料導入
部１３を介して導入された試料水は、混合分析部１１０
により項目毎に所定のシーケンスで測定されて電気信号
に変換され、その後、制御部１８に伝送される。混合分
析部１１０は、試料導入部１３からの試料水を混合する
複数個の測定成分毎の試薬混合部１４ａ〜１４ｃ及び複
数個の計測分析部１５〜１７より構成されている。制御
部１８は電源部２０より電源の供給を受けて動作し、入
出力／伝送部１９で伝送用の伝送信号に変換された後、
アンテナ２１により伝送され、図１の公衆回線モデム５
００を経由し、公衆回線を通じて管理センタに伝送され
る。

【００１７】次に、図１０〜図１４を用いて混合分析部
１１０周辺の具体的構成について説明する。

【００１８】水質計８は、図１０に示されるように、混
合分析部１１０は、定量ポンプ（７４，８４，８７，９
０)，電磁弁(６３，８３，７３，９３，７５ａ〜７５
ｃ，８５ａ〜８５ｃ，８８ａ〜８８ｃ，９１ａ〜９１
ｃ）及び分析部（１５，１６，１７）等を取り付けるこ
とにより構成される。なお、図１０において、点線内部
で示される流路は、樹脂で作成されたマザーボード１０
１内に立体的に一体形成されている。

【００１９】配管７より供給される試料水は、手動弁６
２を経て試料水中の大きな異物を除去するフィルタ６３
及び流路６５を介して脱泡槽６６に導かれる。脱泡槽６
６の内部で試料水中に含まれる気泡６７は脱泡槽６６の
上部に溜まり、随時流路６８介して水質計外部へ放出さ
れる。

【００２０】一方、脱泡槽６６中の気泡を取除いた試料
水は、流路７２，電磁弁７３を介して定量ポンプ７４に
導かれる。更に試料水は複数個の電磁弁７５ａ〜７５ｃ
及び導入孔７１ａ〜７１ｃを介してそれぞれが独立した
項目を分析する複数個の分析部１５，１６，１７に選択
的に送出される。該分析部は取り付け形状及び配管取り
合いが共通化され、他の分析部と全く同一かあるいは互
換性を有するように、マザーボード１０１に着脱可能に
保持されている。また、マザーボード１０１の外側には
液体を内蔵した複数個のカートリッジ７９，８０，８１
が着脱可能に保持されており、該カートリッジ内部の液
体を分析計本体６４に供給している。カートリッジ７９
からの液体（試薬）は、電磁弁８３及び定量ポンプ８４
に導かれ、複数個の電磁弁８５ａ〜８５ｃ及び導入孔８
２ａ〜８２ｃを介して、前記分析部１５，１６，１７に
選択的に送出される。同様に、カートリッジ８０内の液
体（洗浄水）はポンプ８７を経た後、複数個の電磁弁８
８ａ〜８８ｃ及び導入孔８６ａ〜８６ｃを介して前記分
析部１５，１６，１７へ、またカートリッジ８１内の液
体（基準水）はポンプ９０を経て電磁弁９１ａ〜９１ｃ
及び導入孔８９ａ〜８９ｃを介して分析部１５，１６，
１７に選択的に送出される。

【００２１】各分析部は、マイクロファブリケーション
技術を用いて前記各流体を混合又は選択し反応させる試
薬混合部２０１と、計測分析部２０２とからなってお
り、非常に小形化された水質計１台分の機能を有してい
る。

【００２２】各分析に用いられた廃液は、流路９２，電
磁弁９３を介して排水貯蔵容器９５に排出される。

【００２３】さらに、マザーボード１０１の詳細を図１
１を用いて説明する。マザーボード１０１は直方体の形
状をなし、その右側側面には試料水の排出側及び導入側
のそれぞれの電磁弁９３及び６９が対応する導入孔に装
着される。さらに、基準水及び洗浄水の導入のための導
入孔８９ａ〜８９ｃ及び８６ａ〜８６ｃが縦方向に並ぶ
ように形成され、それに合わせるように、電磁弁８８ａ
〜８８ｃ及び電磁弁９１ａ〜９１ｃが装着される。な
お、縦方向に並んだ導入孔の両脇には取付ネジ孔が切ら
れており、このネジ孔にネジを合させることにより、各
電磁弁（９３，６９，８８ａ〜８８ｃ,９１ａ〜９１ｃ)
がマザーボード１０１に固定される。同様に、左側側面
には、試薬及び試料水の導入のための電磁弁８３及び７
３が対応する導入孔に装着される。さらに、試料水の導
入のための導入孔７１ａ〜７１ｃ及び試薬の導入のため
の導入孔８２ａ〜８２ｃが縦方向に並ぶように形成さ
れ、それに合わせるように、電磁弁７５ａ〜７５ｃ及び
電磁弁８５ａ〜８５ｃが装着される。縦方向に並んだ導
入孔の両脇には取付ネジ孔が切られており、このネジ孔
にネジを合わせることにより、各電磁弁（８３，７３,
８５ａ〜８５ｃ,７５ａ〜７５ｃ）がマザーボード１０
１に固定される。

【００２４】一方、マザーボード１０１の上面には、開
孔を形成し、ポンプ７４，８４，８７，９０を連通させ
て、マザーボード１０１内を流れる流体に送液のための
圧力を与えている。また、上面には、分析部１５〜１７
が固定される。分析部１５〜１７とマザーボード１０１
は導入孔８２ａ〜８２ｃ，７１ａ〜７１ｃ，８９ａ〜８
９ｃ，８６ａ〜８６ｃ，３０９ａ〜３０９ｃを介して接
続される。

【００２５】水質計８は、上記構成において、サンプリ
ングした試料水を、複数個のポンプと電磁弁をシーケン
ス制御し、複数個のカートリッジ内の液体を前記分析部
内に導き反応させ、分析部でその結果を計測するもので
ある。この時分析項目によっては試薬反応を必要としな
い場合もあり、その場合には試薬を選択しないようにし
てある。

【００２６】さらに、マザーボード１０１内部にある全
流路（流路６５，６８，７０，７２，９２，９４他）
は、立体的に形成されている。該マザーボード１０１の
外観は約１０cm×５cm×３cm程度の直方体を形成してお
り、上述の通り、その外周面には、複数個のバルブ，ポ
ンプ，分析部などを配管を用いずに直接又はシール部剤
を介して保持可能なように複数個の導入孔やネジ穴が形
成されている。このマザーボード１０１の内部流路は、
樹脂の部分を除去し流路部分のみを立体的に表記すると
図１２の様になる。従来この様な３次元の立体流路は実
現が困難であり、強いて製作しようとすれば２次元流路
を機械加工した複数枚の板を重ねて接合することにより
形成していた。本実施例では、紫外線硬化形プラスチッ
クを使用し、液体の樹脂に紫外線レーザ光を選択的に照
射し、光の当たった部分のみを硬化させて形状を形成せ
しめる光造形法を採用した。この光造形法で流路に当た
る部分には光を当てず未硬化の液体のまま残し、成形後
未硬化樹脂を洗い流すことによって任意の立体流路を形
成可能にしている。使用した樹脂は紫外線硬化形で透明
のエポキシ系樹脂を使用し、流路内部の状態が外部より
観察できる様にした。また光造形法は、特別の成形型を
必要とせずＣＡＤ(computer aided design）の３次元の
設計データのみで安価で迅速に実現でき、配管系接続部
の信頼性を向上できる長所がある。

【００２７】上記のように製作を行った流路は、自由な
太さや経路が選択でき、立体的な最短距離で結ぶことや
急激な折り曲げをせずに滑らかな曲線で結び、流体中の
ゴミや気泡が溜まりにくくすることができる。また、流
路は立体的に自由な位置で継ぎ手無しに結合や分岐が可
能なため、流体の混合や分離を容易に行える。一例とし
て、マザーボード１０１内の流路を外径１〜１.５mm 程
度の大きさで製作したとすると、流路の総延長が２０cm
になってもマザーボード１０１内の流路の全容積は、
０.１６〜０.３５ｍｌに満たない量である。

【００２８】次に図１３，図１４において、分析部（１
５，１６，１７）の詳細について説明する。各分析部
は、混合分析基板２３０及びフローセル基板３２５より
なっており、ネジ孔２２０及び２２１にネジ２２４及び
２２５をそれぞれ挿入固定することにより、フローセル
基板３２５を混合分析基板２３０の凹部とマザーボード
１０１の間に押圧して挟み込む。マザーボード１０１と
フローセル基板３２５の間はＯリング３１０〜３１７に
よりシールされる。

【００２９】各分析部は、測定目的により測定原理は異
なるが（残留塩素計及び色度計は所定波長光に対する吸
光度測定、濁度計は散乱光の変化回数を測定する微粒子
数係数法式を採用している。またこのほか導電率やｐＨ
の測定用に電極を内蔵した分析部を取り付けることも可
能である）、取り付け寸法及び流路の取り合いは共通で
あり、モジュール化されている。マザーボード１０１の
上には３個の分析部がシール部材を介して着脱可能に構
成されており、どの項目の分析部をどこに配置するかは
自由である。

【００３０】フローセル基板３２５は、図１４に示すよ
うに、シリコンの基板３０１，パイレックスガラスのカ
バー３０２の２層構造になっており、マイクロファブリ
ケーション技術で製作してある。基板３０１は高純度の
シリコンウエハを異方性エッチングにより逆Ｓ字形で、
所定の角度を有する斜面３０３と平らな底面３０４を有
する流路３０５を形成してある。さらに裏面からも異方
性エッチングし、角型をした複数個の貫通穴３０６，３
０７，３０８，３０９と、数十μｍの微細な穴が１００
から２００μｍピッチでメッシュ状に並んでいるメッシ
ュ穴３５０が形成してある。これら複数個の穴は、表面
で前記流路によって連結されている。また該基板３０１
の表面には前記カバー３０２が陽極接合（アノーディッ
クボンディング）により接合されている。両者の接合
はウエハサイズのまま高温真空中で所定電圧を印加する
ことにより行い、接合後使用サイズに切断して使用す
る。通常、約４cm×２cm程度の大きさで製作される。

【００３１】混合分析基板２３０上に形成される計測分
析部２０２は、ＬＥＤまたはレーザダイオードからなる
発光素子２０３と、該発光素子２０３の光を集光して前
記セル部３１１の斜面３０３に光を集めるレンズ系２０
４，光量変化をモニタする受光素子２０５が配置されて
いる。またセル部３１１内を透過した光２０６は前記斜
面３０３に対向する斜面３０３′に反射し、前記計測分
析部２０２のほうに戻ってくる。この光２０７の光量を
測定する受光素子２０８を前記計測分析部202の一部に
配置した。これら発光素子２０３，受光素子２０５，２
０８，レンズ系２０４と前記セル部３１１は、互いの相
対位置を固定するために混合分析基板２３０に保持さ
れ、更に該混合分析基板２３０はマザーボード１０１に
着脱可能に保持されている。

【００３２】上記に示すように各分析部は、非常に小形
であるため、１回あたりの測定に必要な各液の必要量も
微量である。

【００３３】次に、図１において水質計８と水質管理セ
ンタ３との信号伝送について説明する。

【００３４】測定対象である試料水を分析部１５〜１７
において測定された結果は、制御部１８内の自己診断機
能部４７を介して信号処理部４１に取り込まれる。ま
た、自己診断機能部４７は、測定結果の取得と並行して
水質計８内の各部に対して自己診断を行い、各種異常
(試料水／試薬水切れ，光学系異常等)を検知し、その結
果を測定結果と併せて信号処理部４１に送る。信号処理
部４１は、測定結果から所定の信号処理を行って測定値
を算出すると同時に、自己診断結果を基に、アラーム／
機器異常情報を適宜に整理した後、一旦これらのデータ
をデータ記憶部４６に格納する。外部に送出するデータ
は入出力／伝送部１９から出力され、最終的に無線電波
信号としてアンテナ２１より空中に放出される。放出さ
れた無線電波信号は、公衆回線５１に接続された公衆回
線モデム５００の入出力／伝送部502で受信され、デー
タ変換部５０３に取り込まれた後に、公衆回線５１の規
約に添ったデータへと変換される。その後、データ／モ
デム５０４を介して公衆回線５１へと伝送されたデータ
は、図２に示すように、「水質計情報２００」として水
質管理センタ３へと送られる。尚、水質計８と公衆回線
モデム５００間で使用される無線通信は、伝送媒体とし
て簡易形携帯電話（ＰＨＳ），特定省電力無線のいずれ
かを使用する。

【００３５】また、水質管理センタ３から必要に応じて
送られる伝送信号「指示項目２０１（サンプリング周
期，レンジ，ダンピング，測定項目変更指示）」は、水
質計情報２００と逆の経路をたどり公衆回線モデム５０
０へと伝送されてくる。つまり、指示項目２０１は、公
衆回線モデム５００のデータ／モデム５０４で取り込ま
れ、データ変換部５０３へと入力される。データ変換部
５０３では、回線データから無線通信データに変換さ
れ、所定の制御処理を行った後に、無線電波信号として
アンテナ５０１より空中に放出される。放出された信号
は、水質計８の入出力／伝送部１９で受信され、制御部
１８の信号処理部４１に取り込まれ、指示項目２０１に
応じた処理を行う。

【００３６】制御部１８が、水質計８の動作を制御する
場合は、動作シーケンス記憶部４３内の情報を基に動作
シーケンス制御部４４によって制御を行う。動作シーケ
ンス記憶部４３は、書き換え可能な不揮発性メモリ（EE
PROM，Ｆ−ＲＯＭなど）からなり、後述する動作実行テ
ーブル４４０と動作シーケンスライブラリ４３０が記憶
されている。動作シーケンス記憶部４３内の情報は外部
から変更可能であり、例えば上記のように指示項目２０
１の伝送によって信号処理部４１が動作シーケンス記憶
部４３内の情報を変更することにより、動作実行テーブ
ル４４０や動作シーケンスライブラリ４３０の内容が変
更される。これにより、測定頻度，測定項目の変更が可
能となる。

【００３７】図３は、動作シーケンス制御部４４おける
シーケンス制御の具体例を示す図である。

【００３８】動作シーケンス制御部４４は、動作シーケ
ンス記憶部４３内の動作実行テーブル４４０を基にシー
ケンス制御を行う。動作実行テーブル４４０の内容は、
一サンプリング周期中の実行項目４４１及びその順番，
実行項目間のタイムディレイｔ等の情報が格納されてい
る。

【００３９】動作シーケンス制御部４４は、図３に示す
ように、各実行項目１〜ｎのそれぞれに動作シーケンス
記憶部４３に記憶されている動作シーケンスライブラリ
430の中から参照すべきライブラリを指定し、登録す
る。ライブラリが登録された各項目は、実行項目１から
実行項目ｎの順でライブラリの内容に従って動作を実行
する。

【００４０】また、サンプリング周期の調節は、タイム
ディレイｔ４４２を制御することで行える。具体的に
は、タイムディレイｔ４４２を以下の（１）式により、
設定したいサンプリング周期から算出し、結果を動作実
行テーブル４４０に登録すると共に、１項目終了毎に、
内蔵のタイマによりタイムディレイｔ４４２の時間待ち
を行うことで実現する。

【００４１】タイムディレイｔ＝(サンプリング周期−実行項目トータル時間)／実行項目数 …（１）但し、サンプリング周期＞実行項目トータル時間図４は、動作シーケンスライブラリ４３０に登録されて
いるライブラリの一例を示す。

【００４２】図４で示したライブラリは、残留塩素を測
定するシーケンスを示すライブラリ４３１である。ライ
ブラリ４３１は、制御対象であるアクチュエータ（定量
ポンプ，バルブ）とその制御時間などで構成されるシー
ケンスデータテーブルである。これに従い順次水質計８
内の各部を動作させることにより、１つの実行項目が動
作可能となる。

【００４３】また、動作シーケンスライブラリ４３０に
は、水質測定のためのシーケンスライブラリ以外にも、
図３に示すように、メンテナンスのためのメンテナンス
シーケンス４３４〜４３６も用意する。これらのシーケ
ンスは、水質管理センタ３から指示項目２０１を伝送す
ることにより必要に応じて動作実行テーブル４４０に登
録でき、指定のメンテナンスを必要な時に行うことが可
能となる。

【００４４】また、この動作シーケンスライブラリ４３
０を必要に応じて随時、水質管理センタ３から変更・追
加することにより、フレキシブルな水質管理が可能とな
る。図５に公衆回線モデム５００の具体例について示
す。

【００４５】公衆回線モデム５００のデータ変換部５０
３は、大きく分類すると下位側通信制御部５３１，デー
タ制御部５３２，上位側通信制御部５３４，モデムデー
タ変換部５３５，データ記憶部５３３で構成される。

【００４６】下位側通信制御部５３１は、水質計８との
通信の制御を行い、上位側通信制御部５３４はモデムデ
ータ変換部５３５を介して公衆回線５１との通信制御を
行う。この２つの中間にデータ制御部５３２を配し、上
位側通信制御部５３４と下位側通信制御部５３１間のデ
ータの授受の円滑化を行うと共に、通信異常が発生した
場合に、一方の指示／情報がもう一方に伝達されない状
況を防ぐ制御を行う。具体的な手法としては、リトライ
機能とデータ記憶部５３３を設置し、指示／情報を所定
の件数記憶し、通信異常発生の場合にリトライを行い、
伝達信号の欠落を防ぐものとする。データ記憶部５３３
は、例えば不揮発性メモリを採用することで、仮に公衆
回線モデム５００の瞬停が発生しても指示／情報は消失
せず、リトライ機能により信頼性の高いシステムの構築
が可能となる。

【００４７】図６に、電源部２０の詳細を示す。

【００４８】電源部２０は、太陽電池６０３と蓄電池６
０４を有し、太陽電池６０３で発生した電力は、ダイオ
ード６０２を介して蓄電池６０４に蓄えられると共に電
源制御部６０１に供給され、水質計８の電源となる。夜
間等で太陽電池６０３の電力供給が途絶えると、蓄電池
６０４で蓄えた電力を放出して電源制御部６０１に給電
する。ダイオード６０２は逆流防止用に設けている。

【００４９】蓄電池６０４の容量を大きく選び、測定間
隔を延ばせば太陽電池６０３がなくても蓄電池６０４だ
けで数か月以上の連続運転も可能である。

【００５０】このような構成の電源部２０により、商用
電源からの電力供給は不要となり、電源工事等の制約か
ら解放される。また、無線通信でワイヤレス化して公衆
回線５１と接続することにより、計測結果・自己診断情
報を安価な工事費で容易に水質管理センタ３に伝送可能
となる。また、双方向通信を併用することにより、必要
に応じ複数分散設置されている水質計８に対し、各測定
条件の変更指示をその状況に合った形で行える保守・メ
ンテナンス性の優れたフレキシブルな総合水質管理が実
現可能となる。

【００５１】上記に示す本発明の実施例を要約すると以
下の様になる。

【００５２】（１）水質計を飲用する末端水に近い配水
管末端付近に設置し、それらの情報を水質管理センタで
統合管理して最適な水質管理を行う。

【００５３】水質計を配水管の末端付近のマンホール，
消火栓，水道メータ収納箱，需要家内などにも設置でき
るように小形化する。その手段として測定を間欠的に行
う機器構成を導入する。具体的には内蔵のタイマにより
一定周期(サンプリング周期)で試料導入，測定を行う
か、または水質管理センタからの指令があった場合に試
料導入，分析・測定動作を行う。

【００５４】（２）非測定動作時は測定・分析部は待機
状態とし、電源消費量は最小にする。最近の光ＭＯＳ半
導体スイッチを利用すればマイコンの制御により容易に
実現可能であり、それによって電池駆動も可能となる。

【００５５】（３）連続のオンライン測定に耐えるよう
自動サンプリング，自動試薬混合・反応機構，自動校
正，自動洗浄，自動データ伝送等の機能を必要に応じて
備え、それらに消費する液量もマイクロファブリケーシ
ョンによる試料導入部，試薬混合部，分析・測定部の微
細化によりマイクロリッターのレベルに抑えられるた
め、連続測定の場合でも薬液交換の周期を１ヶ月以上に
まで引き伸ばすことが可能となる。

【００５６】（４）間欠測定と小型化により省電力化が
可能となり、電源として電池を、信号伝送手段に無線通
信を使用して外部配線を不要とするとともに、その受信
側に公衆回線モデムを設置し、公衆回線により遠方の任
意の前記水質管理センタにも伝送可能とする。

【００５７】（５）情報の伝送は双方向通信とし、監視
と指示の両方を可能とするとともに、複数分散設置の水
質計の保守・メンテナンス性を向上させつつタイムリー
な最適運転を可能とする。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、小形で且つ無線通信が
可能な多項目オンライン分析計を提供できるため、需要
家に近いところでのきめ細かな水質測定が可能となると
共に、測定結果伝送のための配線工事が必要なくなり、
低予算で数多くの箇所で水質測定が可能になる。

【００５９】また、間欠測定による低消費電力化により
電池駆動が可能な分析計が実現でき、電源を得るための
配線工事も不要となり、非常にフレキシブルなオンライ
ン多項目水質計測システムが実現できる。

【００６０】また更には、公衆回線モデムを設置するこ
とにより、容易に公衆回線に接続可能になると共に、双
方向性通信による監視情報と複数の水質計への指示が可
能となることにより、保守・メンテナンス性の向上した
総合水質管理システムが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】水質計８と公衆回線モデム５００の内部構造を
示す図である。

【図２】水質計８と水質管理センタ３との通信の内容を
示す図である。

【図３】水質計８におけるシーケンス制御を説明するた
めの図である。

【図４】動作シーケンスライブラリ４３０の具体例を示
す図である。

【図５】公衆回線モデム５００の内部構造を示す図であ
る。

【図６】電源部２０の内部構造を示す図である。

【図７】本発明の末端配水監視システムの基本的な構成
を示す図である。

【図８】需要家における水質計８の設置形態例を示す図
である。

【図９】水質計８の内部構成を示す図である。

【図１０】本発明の水質計８の具体的な構成例を示す図
である。

【図１１】マザーボード１０１の詳細を示す図である。

【図１２】マザーボード１０１内の流路を示す図であ
る。

【図１３】分析部の詳細を示す図である。

【図１４】フローセル基板３２５の詳細を示す図であ
る。

【符号の説明】

３…水質管理センタ、８…水質計、１５，１６，１７…
分析部、１８…制御部、１９，５０２…入出力／伝送
部、２０…電源部、２１，５０１…アンテナ、４１…信
号処理部、４３…動作シーケンス記憶部、４４…動作シ
ーケンス制御部、５１…公衆回線、４４０…動作実行テ
ーブル、４３０…動作シーケンスライブラリ、５００…
公衆回線モデム、５０３…データ変換部、６０３…太陽
電池。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】河川，湖沼，井戸水などの原水を飲料に適
した水質に浄化するための浄化施設と、該浄化施設で得
られた浄水を需要家に供給するための配水管と、当該配
水管内の配水の水質を測定する複数の水質計と、当該複
数の水質計の測定結果を公衆回線を介して得て配水管内
の配水の水質を監視する管理センタとで構成された水道
監視システムにおいて、前記水質計は、前記配水管内の配水をサンプリングし複
数の測定項目を実施する分析部と、当該分析部で行うべ
き制御動作を示すデータが記憶された記憶部と、当該記
憶部内のデータに基づき測定制御を行う制御部と、当該
水質計外部と無線によって信号の送受を行う通信部とを
有し、前記公衆回線には、公衆回線上で使用されるデータと水
質計との無線通信に使用されるデータとの相互変換を行
う通信データ変換手段が接続され、前記管理センタは、前記データ変換手段を介して複数の
水質計と相互通信を行うことにより前記配水管内の配水
の水質状態を総合管理することを特徴とした水質監視シ
ステム。
【請求項２】請求項１において、前記水質計内の記憶部
には、前記分析部で実行すべき測定項目を示すシーケン
スデータと、当該測定項目においての水質計各部の動作
を定義したライブラリデータとが記憶されることを特徴
とする水質管理システム。
【請求項３】請求項２において、前記水質計内の記憶部
のデータは、前記管理センタより変更されることを特徴
とする水質管理システム。
【請求項４】請求項１において、前記水質計と前記通信
データ変換手段間の信号の送受は、簡易形携帯電話、あ
るいは特定省電力無線のいずれかを使用することを特徴
とした水質監視システム。
【請求項５】請求項１において、前記通信データ変換手
段は、前記公衆回線と前記水質計間で行われる信号伝送
のデータを所定の件数記憶するデータ記憶部を有し、通
信異常が発生した場合に、前記データ記憶部のデータを
用いてリトライ処理を行うことを特徴とする水質管理シ
ステム。
【請求項６】請求項１において、前記水質計に畜電池に
よりバックアップされた太陽電池を用いた電源部を有す
ることを特徴とした水質管理システム。