JP2002030702A

JP2002030702A - 遮断弁監視制御システム

Info

Publication number: JP2002030702A
Application number: JP2000212626A
Authority: JP
Inventors: Nagahiro Shiyouji; 長浩庄子
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 2000-07-13
Filing date: 2000-07-13
Publication date: 2002-01-31

Abstract

(57)【要約】【課題】上水道配管系の管路がいずれかの位置で地震
等により破損し、水が大量に流出するのをその付近に設
置されている緊急遮断弁により閉じて防止する際に、中
央監視装置の操作員の判断では操作が遅れるため直接的
に個別に操作できる監視制御システムを得る。【解決手段】遮断弁監視制御システムは、遮断弁１を
操作する操作盤１１と、管路の水流の状態を圧力、流
量、水質について測定するセンサ３による測定データか
ら弁の操作条件を判定する弁制御部１２とを備え、通常
時の測定データをモデム１３を介して公衆電話回線を経
由して中央監視装置２０へ接続されている。センサ３に
よる測定データの１つに異常があれば弁制御部１２の判
定により遮断弁１を直接操作する。

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、上水道配管系の
適宜位置に設置されている緊急遮断弁を各弁の個々の位
置で監視、制御する遮断弁監視制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】上水道給水システムは、小高い場所に設
けられた配水場の施設から市中に網目状に布設されてい
る上水道配管系に水を高低差を利用して送り、各家庭に
水を供給するというのが一般的であり、水の供給対象地
域が広くかつ小高い場所がない場合は、給水ポンプを用
いて強制的に水道水を送り出す方式を採用せざるを得な
い地域もある。

【０００３】上記のような上水道配管系では、浄水場、
配水場などの施設の入口、出口に、あるいは長い管路で
は管路途中に、管路が破損した場合に対応するための緊
急遮断弁が一般に設けられている。この緊急遮断弁は、
地震や災害、工事等に起因する事故などが発生した場
合、管路から大量の水が失われたり、２次災害を引き起
す可能性を最小限に喰い止めるため、配管系内の適当な
位置に設けられるものであり、使用される弁の形式とし
て例えば電動式のバタフライ弁などが用いられる。

【０００４】かかる多数の緊急遮断弁は、配水場などの
給水ポンプなどを含めて監視施設の中央監視装置により
監視され、必要に応じて遠隔操作できるようになってい
る。この中央監視装置は、一般に緊急遮断弁などが設け
られている位置の管路の状態を検出する手段による情報
を電話回線を通じて中央監視装置へ送り、操作員により
遮断弁を閉じるべきと判断されると、遮断を指示する制
御信号を電話回線により送信して遠隔操作により緊急遮
断弁を閉じるようにしている。

【０００５】このような中央監視装置の一例として、特
開平５−３４７６７０号公報による「遠隔監視制御シス
テム」が公知である。このシステムは、制御対象の機器
やセンサ、データ通信装置を有する端末とセンタとの間
で電話回線を経由して機器の発停制御やセンサによる状
態の監視と情報通信とを切換えて行なうというものであ
る。センタから電話回線により送られて来る通信制御信
号を解析、変換して制御対象の機器を発停制御し、その
状態変化をセンサで検出した検出データを送信データと
して出力し、データ通信装置と監視制御とを切換えて行
なうようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、阪神淡路大
震災以来上水道配管系の耐震化のための安全保護設備の
整備、及び万一管路が破損した場合に緊急に適切な判断
で管路を閉じ、大量に水が流出するのを最小限に抑止す
るなどの対策が一層求められている。しかし、上記特許
公開公報などの従来のシステムでは、該当する位置の緊
急遮断弁付近での管路内の状態変化をセンタへ送ること
ができるとしても、その状態変化のデータに基づいて緊
急遮断弁を閉じるべきかを操作員が判断し、閉操作のた
めの制御信号を送り出して実際に緊急遮断弁を閉じるま
でには時間がかかり、どうしても時間遅れを生じ、その
間に管路内部の水が大量に失われる。

【０００７】又、従来センタからの指令で遠隔の緊急遮
断弁を操作するシステムでは、弁の操作条件を検出し、
その検出した情報をセンタへ通信するシステムと、セン
タから弁操作を指令するシステムは必らずしも同じシス
テムではなく、例えば検出情報の通信は電話回線を利用
し、弁操作指令は専用回線で行なうという場合もある。
さらに、上記検出情報の通信と弁操作指令を同じシステ
ムで行なう前記特許公開公報によるシステムでは、情報
通信と操作指令とを切替えるため端末中継装置内に切替
え手段を設けており、このため全体のコストが極めて高
価である。

【０００８】この発明は、上記の問題に留意して、上水
道配管系の管路がいずれかの位置で地震等により破損
し、水の大量流出を緊急遮断弁の閉操作により防止する
際に、閉操作が遅れないように弁操作条件を直接的に個
別に判断して操作できる監視制御システムを得る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決する手段として、上水道配管系の管路に設置され
る緊急遮断弁を監視、制御し、管路の水流状態の測定デ
ータをセンタへ送信する中継ユニットを遮断弁に対応し
て個別に設置し、遮断弁付近の管路に水の圧力、流量、
水質の状態を測定するセンサをそれぞれ設けて測定デー
タを中継ユニットへ送信し、中継ユニットは測定データ
の上下限値として記憶部に設定されている設定値と比較
し、上記測定データのいずれか１つでも設定値外であれ
ば遮断弁を閉じる制御信号を出力して遮断弁を閉操作
し、設定値内であればセンタの中央監視装置へ測定デー
タを送信してセンタで監視制御できるようにした遮断弁
監視制御システムとしたのである。

【００１０】上記の構成とした遮断弁監視制御システム
によれば、配管系の任意の位置に設置されているセンサ
により常に一定の時間間隔で管路内の水流の状態が測定
され、その測定データは各個別の中継ユニットからセン
タの中央監視装置へ送られている。そして、配管系の任
意の位置で地震等により万一破損が生じると、その位置
付近に設けられている緊急遮断弁が対応する中継ユニッ
トにより直接的に閉操作される。中継ユニットは、セン
サから送られて来る測定データを圧力、流量、水質のそ
れぞれについて各個別の遮断弁に対して予め設定されて
いる設定値と比較する。

【００１１】そして、そのいずれか１つでも設定値外で
あれば異常状態が生じているものとして異常の判定を
し、その結果遮断弁を閉操作する制御信号を出力して、
中央監視装置からでなく、中継ユニットから直接的に操
作する。このため、水が大量に流出することなく遮断弁
を適切なタイミングで閉操作できる。

【００１２】

【実施の形態】以下、この発明の実施の形態について図
面を参照して説明する。図１は実施形態の遮断弁監視制
御システムの全体概略ブロック図、図２は制御ユニット
の概略図である。この遮断弁監視制御システムは、上水
道配管系の管路Ｌの任意の位置に設けられる緊急遮断弁
１の開閉を操作するために遮断弁１の近辺に個別に設置
される。緊急遮断弁１は浄水場又は配水場の出口に、あ
るいは各家庭まで延びている配管系の途中に適当な間隔
で設けられており、遮断弁の付近で地震、災害、事故な
どにより管路が破損した場合に水が大量に流出し、２次
災害を引き起こすのを防止するためのものである。図示
の緊急遮断弁１は、一例として電動開閉式のバタフライ
弁が用いられている。但し、緊急遮断弁１の形成は電気
信号により自動開閉できるものであればよく、弁形式は
いずれのものでもよい。又、自動開閉動作のうち開動作
時に全閉するものだけでなく、ウォータハンマを避ける
ため例えば約９０％を閉止し、状態に応じてその後全閉
又は開動作させる形式のものであってもよい。

【００１３】上記監視制御システムは、遮断弁１が設け
られる位置での管路の水流の状態を表わす測定データを
中継してセンタの中央監視装置２０へ送信し、かつ遮断
弁１の開閉を制御する中継ユニット１０と、管路Ｌを流
れる水の圧力、流量、水質の水の３要素を測定する圧力
センサ３ａ、流量センサ３ｂ、水質センサ３ｃの３種類
のセンサ３とを備えている。中継ユニット１０は、遮断
弁１の弁を駆動するモータ２へ動作信号を送る操作盤１
１と、弁の開閉条件を判断し操作盤へ制御信号を送るマ
イクロコンピュータを用いた弁指令部１２と、センサ３
で測定された管路Ｌ中の水流の状態を表わすデータを外
部へ送信するためのモデム１３とを備えている。

【００１４】操作盤１１は、図２に示すように、遮断弁
１のモータ２を駆動するための制御回路を内蔵するシー
ケンサを用いたものであり、既設の遮断弁１には中央監
視装置２０から操作員の判断で送られて来る弁開閉動作
のためのトリガ信号を受信すると制御回路に組み込まれ
ているプログラムに従って弁を開閉する制御信号を出力
するように構成されたものが付設されており、この実施
形態でもその操作盤１１を基本的にはそのまま利用す
る。

【００１５】図示のように、操作盤１１は入出力インタ
フェースＤＩ、ＤＯを介して入出力信号が送られ、水の
３要素のセンサ３により測定された測定データを一時記
憶部ＡＩに記憶し、弁制御部１２又は中央監視装置２０
からの弁開閉指令を受けると、演算部のプログラムに従
ってＣＰＵを介して遮断弁１に制御信号を出力して弁の
開閉操作をすることができるようにシーケンサ内部は構
成されている。

【００１６】弁制御部１２は、この実施形態で新設され
たマイクロコンピュータ１４を用いた制御回路であり、
図示しない入力手段（キーボードなど）により弁の操作
条件についての設定データを入力できるようになってお
り、その設定データに基づいて弁の操作条件を判断する
プログラムが内蔵されている。又、この弁制御部１２は
操作盤１１と接続され、かつモデム１３により公衆電話
回線Ｐ．Ｃ．Ｌを経由して遠隔の中央監視装置２０のモ
デム２１を介して監視制御用コンピュータ２２にも接続
されている。１５はマイクロコンピュータに接続され、
測定データや判断結果を表示する表示器であり、２３は
コンピュータ２２用の表示器である。

【００１７】操作盤１１にセンサ３から送り込まれる測
定データは、マイクロコンピュータ１４へも送られ、さ
らに公衆電話回線Ｐ．Ｃ．Ｌを介して中央監視装置２０
へも送られ、又中央監視装置２０で操作員の判断で遮断
弁１を開閉制御するための制御信号が送信されると、マ
イクロコンピュータ１４を経由して操作盤１１へも送ら
れて遮断弁１を開閉操作でき、双方向通信ができるよう
になっている。なお、マイクロコンピュータ１４で遮断
弁１の操作条件を判断し、弁の閉又は開の制御信号を操
作盤１１へ送り出した場合、その制御信号は公衆電話回
線Ｐ．Ｃ．Ｌを介して中央監視装置２０へも送信され
る。

【００１８】マイクロコンピュータ１４の固定記憶部
（ＲＯＭ又はハードディスク）に内蔵されているプログ
ラムは、水圧、流量、水質に関する判定プログラムであ
り、次のように設定されている。水圧については所定圧
力範囲、例えば０〜７．５ｋｇｆ／ｃｍ²の圧力範囲外
になれば下流に異常状態が生じたとして遮断弁１を閉じ
る方向の制御信号を発生させる。同様に、流量について
は流速に換算した値として通常は０〜３ｍ／ｓｅｃ又は
０〜６ｍ／ｓｅｃの範囲外になれば異常状態が生じたも
のとして制御信号を発生させる。

【００１９】水質については、一般に残留塩素成分の濃
度値、水の濁度、及び色素で表わされる（この他にもｐ
Ｈ値、導電率、水温を測る場合もある）ため、それぞれ
の値について判断される。残留塩素成分については例え
ば０．１〜１．０ｐｐｍの範囲外になると管路中の水に
何らかの異常が発生しているとして、濁度については例
えば０〜１度（ｐｐｍ）の範囲外になると管路中に何ら
かの破断が生じているとして、色度については例えば０
〜２度（ｐｐｍ）の範囲外になると有害物質を含んでい
るとして遮断弁１を遮断するように制御信号を発生させ
る。なお、特殊な例として毒物センサを設けて毒物を検
出すると遮断弁１を遮断するようにしてもよい。

【００２０】上記圧力、流量、水質の各種センサ３は、
一般に用いられているものであり、次の通りである。圧
力センサは、例えばピエゾ抵抗素子を用いた半導体セン
サ、あるいは静電容量式の圧力センサなどである。又、
流量（流速）センサはマノメータ方式の測定による変位
量を電気信号に変換するもの、濁度センサ及び色度セン
サは光の透過度を利用した光学センサ、残留塩素濃度は
ポーラログラフ法により残留塩素濃度を測定するセンサ
が用いられる。

【００２１】上記の構成とした実施形態の遮断弁監視制
御システムでは次のようにして緊急遮断弁１の動作を監
視制御する。監視制御操作については図３のフローチャ
ートを参照して説明する。マイクロコンピュータ１４に
よる監視制御を開始すると、まずステップＳ₁で遮断弁
１の操作条件を表わすデータ、即ち圧力、流量、水質に
関する上下限設定値をそれぞれ個別の遮断弁１に適合す
る値として入力手段からマイクロコンピュータ１４へ入
力し記憶部で記憶する。

【００２２】ステップＳ₂では３種類のセンサ３ａ、３
ｂ、３ｃにより測定された水の３要素としての圧力、流
量、濁度に関する測定データが操作盤１１を介して送ら
れて来ると一定のサンプリング周期及び所定のタイミン
グでマイクロコンピュータ１４の記憶部に一時的に記憶
保持される。そして、これらの測定データはステップＳ
₃、Ｓ₄、Ｓ₅でそれぞれ上下限設定値と比較され、上
下限設定値外であるかが判定される。この比較、判定の
結果、上記３種類の測定データのうちいずれか１つにで
も異常があれば、ステップＳ₆で弁操作のためのトリガ
信号を操作盤１１へ送り、操作盤１１のシーケンサによ
る制御で緊急遮断弁１を操作する。

【００２３】緊急遮断弁１は、水の圧力、流量、水質に
何ら異常のない通常動作では水を全通させて各家庭等へ
水を支障なく供給する配管系において何らかの異常によ
り水流が大量に失われるのを防止し、かつ２次災害が起
るのを抑制するために設けられるものであるから、通常
状態では一般に開放されている。

【００２４】しかし、上記３種類の測定データのいずれ
かに異常が検出されると弁操作信号を送信して遮断弁１
を遮断する。そして、Ｓ₇では上記異常な測定データと
共に警報信号を中央監視装置２０へ送り、異常状態が生
じていることを知らせる。この場合、各個々の遮断弁１
のうちいずれの設置場所の遮断弁１が遮断操作されたか
を示すＩＤ番号も同時に送信される。

【００２５】上記ステップＳ₃、Ｓ₄、Ｓ₅での比較、
判定動作において、いずれのステップでも異常な測定デ
ータが検出されなければステップＳ₈で割込信号の有無
を確認して次のステップＳ₉へ進み、正常な値として測
定されたデータをメモリに記憶する。ここで記憶される
データ量は次のステップＳ₁₀で一定時間毎にセンタへ送
られる送信時刻間に測定される測定データ量であり、セ
ンタ中央の監視装置２０へ送信されると消去され次の測
定データが記憶される。送信された測定データはセンタ
の監視装置２０の表示器に表示された後、その記憶部に
保存される。そして、上記測定、送信サイクルを繰り返
し測定が行なわれ、監視が行なわれるのである。

【００２６】上記ステップＳ₈で割込信号の有無を確認
する際に、センタの監視装置２０からの信号があると割
込信号としてマイクロコンピュータ１４が受信し、この
割込信号があるとステップＳ₈以降の動作を一旦中止
し、サブルーチンの割込ルートＳ₁₂へ進み、ステップＳ
₁₃ではその現時刻の測定データを遠隔の中央監視装置２
０へ送ると共に、次のステップＳ₁₄でセンタの監視装置
２０から操作員の判断による弁操作指令が送られて来る
と、その指令に基づいて操作盤１１を介して遮断弁１が
閉操作される。これにより、通常状態で操作員により弁
操作の確認を必要に応じて行なえる。上記操作が終ると
ステップＳ₁₅でリターンされ、割込動作が本来のルート
の動作に戻される。

【００２７】上記実施形態ではマイクロコンピュータ１
４を設けずに中央監視装置２０からモデム１３を介して
操作盤１１へ制御信号を送信して遮断弁１を監視制御す
る従来のシステムに対して、マイクロコンピュータ１４
を有する弁制御部１２を挿置するとしたが、既設のシス
テムでなく遮断弁１を含めて中継ユニット１０を新設す
る場合は、マイクロコンピュータ１４を含む弁制御部１
２を操作盤１１に一体的に設けてもよい。その場合は、
センサ３からの測定データを操作盤１１を経由せずマイ
クロコンピュータ１４へ直接入力するようにしてもよ
い。

【００２８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、この発明
の遮断弁監視制御システムは遮断弁が設けられている位
置の管路の水流状態を表わす測定データを中継してセン
タの中央監視装置へ送る中継ユニットに測定データから
対応する遮断弁付近の管路に異常状態が生じていること
を判定する機能を備えたから、地震等による破損で管路
に異常状態が生じるとその付近の遮断弁を対応する中継
ユニットで直接的に自動的に閉操作することができ、従
来中央監視装置から操作員が判断して制御信号を送るよ
うにすると操作遅れが生じるということが防止され、大
量の水の流出が確実に防止され、２次災害を引き起すこ
ともなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】遮断弁監視制御システムの全体概略ブロック図

【図２】制御ユニットの概略ブロック図

【図３】制御監視装置作動のフローチャート

【符号の説明】

１緊急遮断弁２モータ３センサ１０制御ユニット１１操作盤１２弁制御部１３モデム１４マイクロコンピュータ１５表示器２０中央監視装置２１モデム２２監視制御用コンピュータ２３表示器

フロントページの続きＦターム(参考） 5K048 AA04 AA05 BA30 CA08 DA02 DC07 EA11 EB02 EB10 EB12 EB13 FB08 FC01 HA01 HA02 HA05 HA07 HA13 HA21 HA31 5K101 KK11 KK13 LL01 MM05 MM07 NN03 NN18 NN21 NN34 RR12 SS07 TT06 UU16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上水道配管系の管路に設置される緊急遮
断弁を監視、制御し、管路の水流状態の測定データをセ
ンタへ送信する中継ユニットを遮断弁に対応して個別に
設置し、遮断弁付近の管路に水の圧力、流量、水質の状
態を測定するセンサをそれぞれ設けて測定データを中継
ユニットへ送信し、中継ユニットは測定データの上下限
値として記憶部に設定されている設定値と比較し、上記
測定データのいずれか１つでも設定値外であれば遮断弁
を閉じる制御信号を出力して遮断弁を閉操作し、設定値
内であればセンタの中央監視装置へ測定データを送信し
てセンタで監視制御できるようにした遮断弁監視制御シ
ステム。
【請求項２】前記中継ユニットは測定データを公衆電
話回線を介してセンタの中央監視装置へ送信するように
接続されていることを特徴とする請求項１に記載の遮断
弁監視制御システム。
【請求項３】前記測定データが設定値内である期間に
中央監視装置から操作員の判断による制御信号を中継ユ
ニットへ送信して遮断弁を遠隔操作できるようにしたこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の遮断弁監視制御
システム。