JP2003288102A - プラントデータ分析方法 - Google Patents

プラントデータ分析方法

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JP2003288102A
JP2003288102A JP2002092488A JP2002092488A JP2003288102A JP 2003288102 A JP2003288102 A JP 2003288102A JP 2002092488 A JP2002092488 A JP 2002092488A JP 2002092488 A JP2002092488 A JP 2002092488A JP 2003288102 A JP2003288102 A JP 2003288102A
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JP2002092488A
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Rika Kajima
理華 鹿島
Hiromitsu Shimakawa
博光 島川
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

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  • Activated Sludge Processes (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラントデータの運転で、外部要因の影響で
起こる制御の失敗を回避するための情報を過去の事例デ
ータから分析抽出させることが課題となっていた。 【解決手段】 プラントデータの中で、外部影響パラメ
ータから影響を受ける項目を選び、制御対象量項目の値
を成功、失敗、範囲外に分類し、検索された制御事例の
失敗数または失敗率が第1の規定値を超える外部影響パ
ラメータ項目の値の範囲を抽出し、抽出された外部影響
パラメータ項目の値の範囲内における制御対象量項目の
制御事例の成功数または成功率を算出し、その値が第2
の規定値を超える操作対象パラメータ項目の値の範囲を
推奨設定値として抽出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はプラント制御で計
測され、採取され、蓄積されたプラントデータから制御
の成功率を高める設定値を得るプラントデータ分析方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】プラントの運転は、数値モデル等に基づ
いた制御モデルに沿って運転が行われている。しかし、
制御モデルに組み入れられていない外部要因がある場合
や機械的な処理だけでは閉じていない場合には、その制
御結果に影響が及ぶ。図5は従来の下水処理場の水質制
御システムの構成を示すブロック図である。図におい
て、1は曝気槽、2は沈殿池、3は曝気風量設定手段、
4は返送汚泥量設定手段である。
【0003】次に動作について説明する。曝気槽1には
下水から流入してきた未処理の水5が入る。曝気槽1内
には微生物を含む泥が含まれ、この微生物を活性化させ
るために曝気風量設定手段3で設定された分量の空気6
が送り込まれる。ある時間をかけ、微生物が有機物を食
べることによる微生物反応が起こる。曝気槽1から出た
水7は沈殿池2に入る。このとき微生物を含む泥も水と
一緒に沈殿池2に入る。泥は沈殿池2の底に沈み水と分
離する。沈殿池2の水は、処理済みの水8として沈殿池
2から出る。微生物を含んだ泥は、再使用するための必
要量が返送汚泥量設定手段4で設定され、返送汚泥9と
して曝気槽1に戻される。余った泥は余剰汚泥10とし
てプロセスの外に出される。
【0004】この水質制御システムにおいて、このよう
に下水処理プロセスに添って、流入してきた下水5は処
理されるが、制御が成功したか失敗したかは、放出され
た処理済みの水8の中の有機物や窒素、リンがいかに取
り除かれたかにより決る。また、制御の成功は、水温な
どの外部要因にも依存する。しかし、水温などの外部要
因が加わると制御が難しくなり、曝気風量設定値や返送
汚泥量など操作が重要となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のプラントの運転
は、下水処理のプラントの例に示したような方法で行わ
れているが、例えば、その水質は、急激な気温の変化
や、降雨、人間の活動の変化(平日と休日の差や、朝昼
晩など)などの外部要因からの影響を受ける。さらに、
下水処理プロセスは複雑な微生物反応に基づいているた
め、曝気風量設定値や返送汚泥量などの制御対象項目の
目標値を満たすための操作が困難であった。従来、予め
用意された制御モデルに従って操作が行われようになっ
ているが、それだけでは制御しきれない外部要因によっ
て引き起こされる状態が発生した場合、プラントの運転
員の技量に頼って設定値の操作を行わなければならず、
制御の結果も一定しないなどの問題があった。
【0006】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、プラントデータの運転で、外部要
因の影響で起こる制御の失敗を回避するための情報を分
析抽出して以降の制御に反映させるプラントデータ分析
方法を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係るプラント
データ分析方法は、プラントデータの中から制御対象量
項目、操作対象パラメータ項目、制御対象量項目に影響
を及ぼす外部影響パラメータ項目を選び、制御対象量項
目の値を制御の成功、失敗、範囲外に分類し、外部影響
パラメータ項目と制御対象量項目との関係から制御事例
の失敗数または失敗率のみを検索し、検索された失敗数
または失敗率が第1の規定値を超える外部影響パラメー
タ項目の値の範囲を抽出し、この値の範囲が複数あれ
ば、その中のひとつを抽出し、抽出された外部影響パラ
メータ項目の値の範囲内における制御対象量項目の制御
事例の成功数または成功率を算出し、算出された成功数
または成功率が第2の規定値を超える操作対象パラメー
タ項目の値の範囲を推奨設定値として抽出するようにし
たものである。
【0008】この発明に係るプラントデータ分析方法
は、プラントが下水処理場の水質制御システムであっ
て、制御対象量項目を処理後に放流される放流水中の有
機物等の濃度とし、操作対象パラメータ項目が曝気風量
設定手段により設定される曝気風量とし、外部影響パラ
メータ項目が有機物等の濃度に影響を及ぼす曝気槽の水
温、降雨量、人間の活動の変化等としたものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1.この実施の形態1では、水温などの外部
要因によって制御が難しい場合に、制御を成功に導くた
めの曝気風量設定値や返送汚泥量など操作パラメータ値
を、過去のデータから抽出して提示するプラントデータ
分析方法について説明する。図2はこの発明の実施の形
態1によるプラントデータ分析方法を適用した下水処理
場の水質制御システムの構成を示すブロック図である。
図において、上述した図5と同一または相当する部分に
は同一符号を付し、その説明を原則として省略する。2
1は測定データ格納手段、22はデータ分析処理手段、
23はモニタである。
【0010】次に動作について説明する。沈殿池2から
出た処理済みの水8の有機物や窒素、リンの含有量が分
析抽出され、測定データとして、処理済みの水8を取り
込んだ日時や、曝気槽1の処理日時や測定データと共に
測定データ格納手段21に格納される。沈殿池2での測
定データも同様に、測定データ格納手段21に格納され
る。データ分析処理手段22では、測定データ格納手段
21から必要なデータを読み出して後述する分析方法に
より処理を行い、成功率の高い曝気風量の設定値の範囲
を抽出する。抽出された設定値の範囲はモニタ23に表
示され、現在の水温に対して成功率が高くなる曝気風量
の設定値を選び、曝気風量設定手段3で設定された設定
値も、測定データとして測定データ格納手段21に格納
される。返送汚泥量についても同様である。
【0011】図1はこの発明の実施の形態1に係るプラ
ントデータの分析方法の手順を示すフローチャートであ
る。まず、分析の対象となる項目を選択する(ステップ
ST1)。ここでは、外部影響パラメータ項目として水
温を選び、制御対象量項目として放流水8中の有機物濃
度を選び、さらに操作対象パラメータ項目として曝気風
量6を選ぶ。放流水中の有機物濃度は、その値が既定値
X以下であるとき制御は成功で、Xより大きい値をとる
とき制御は失敗であるという定義がされているものとす
る。外部影響パラメータ項目の水温の値に対し、放流水
中の有機物濃度(制御対象量項目)がXより大きい値を
とって失敗した事例数を過去のデータから抽出する(ス
テップST2)。水温と失敗した事例数の関係は図3に
示される。
【0012】次に、制御事例の失敗数が、全事例数のN
%を越える場合である水温(外部影響パラメータ項目)
の値の範囲rti〜rtjを抽出する(ステップST
3)。この結果より、水温がrti〜rtjの値をとる
とき、制御が難しい場合といえる。次に、成功と失敗の
如何を問わず、水温がrti〜rtjの値をとるという
条件を満たすプラント状態のみを抽出する。抽出された
プラント状態について、操作対象パラメータ項目である
曝気風量に対する、制御の成功率を見る(ステップST
4)。制御の成功率は、制御対象量項目である放流水中
の有機物濃度がXより小さい事例数を、曝気風量の各値
ごとに計数し、これを曝気風量の各値ごとに計数した事
例数で割ることにより求める。事例が少ない曝気風量の
値を選択しないように、全事例数のM%を満たしている
曝気風量の値を選んでから成功率が高い曝気風量の値を
抽出しなければならない。
【0013】曝気風量と制御の成功率の関係は図4に示
されるが、成功率が高い場合の、曝気風量の値の範囲q
ui〜qujを抽出する(ステップST5)。したがっ
て、抽出された曝気風量の値の範囲qui〜qujを参
照して推奨値に設定することで、成功率の高い制御を行
えるようになる。また、これらの分析方法は、コンピュ
ータで処理するわけで、得られた推奨値を曝気風量設定
手段3に自動的に与えて制御するようにすることもでき
る。また、水質は、急激な気温の変化や、降雨、人間の
活動の変化(平日と休日の差や、朝昼晩など)などの外
部要因からの影響を受けるが、これらを外部影響パラメ
ータ項目とすることによっても成功率の高い曝気風量の
設定値を求めることができる。
【0014】以上のように、この実施の形態1によれ
ば、例えば水温が、制御が難しいr 〜rtjの値を
とったときに、過去の事例データから、成功率の高い曝
気風量の設定値qui〜qujを抽出して提示できるの
で、制御の難しい運転状態になったときの推奨値を知る
上で有効となる効果が得られる。
【0015】実施の形態2.実施の形態1では、ステッ
プST3で、制御が難しい外部影響パラメータ項目の値
として、事例の失敗数が全事例数のN%を越える場合の
外部影響パラメータ項目である水温の値の範囲rti
tjを抽出することについて示した。これに代わっ
て、制御が難しい外部影響パラメータ項目の値として、
事例の失敗数が上位N’番目までとなっているものを制
御が難しい水温の値の範囲として抽出するようにして
も、同様な効果が得られる。
【0016】実施の形態3.実施の形態1では、ステッ
プST5で、操作パラメータ項目である曝気風量に対す
る成功率が高いものを選択するために、各々の曝気風量
の値に対する事例数を計数し、その結果が全事例数のM
%を満たしているものを選んだ。これに代わって、曝気
風量の値に対する事例数が、多い順から上位M’番目ま
での曝気風量を選ぶようにしても、同様な効果が得られ
る。
【0017】実施の形態4.実施の形態4では、プラン
トが下水処理場の水質制御システムに限定されず、類似
する問題を抱えるプラントの制御システムに適用し、操
作対象パラメータ項目の推奨値を求める方法について説
明する。フローチャートは図1を使用し、図3および図
4も参照する。ステップST1において、プラントデー
タの全項目の中から、制御対象量項目p,p,…,
、操作対象パラメータ項目q,q,…,q
外部影響パラメータ項目r,r,…,rを選ぶ。
任意の時点のプラント状態は、p,p,…,p
,q,…,q,r,r,…,rで表現さ
れる。ステップST2において、ある制御対象量項目p
に着目し、その値を成功、失敗、範囲外に分類する。
ある外部影響パラメータ項目rに着目し、X軸に外部
影響パラメータ項目rを、Y軸に事例数をとり、制御
対象量項目pが「失敗」を示すプラント状態のみを検
索し、その結果データに対して外部影響パラメータ項目
と制御対象量項目の関係を見る(図3参照)。
【0018】ステップST3において、ステップST2
の結果から、失敗事例数の多い、つまり制御の難しい外
部影響パラメータ項目の値の範囲rti〜rtjを抽出
する。このような範囲が複数あれば、その中のひとつを
抽出する。ステップST4において、ある操作対象パラ
メータqに着目し、外部影響パラメータ項目rがス
テップST3で選ばれた値をとる条件のもとでも成功率
が高い操作対象パラメータ項目の値を調べるため、X軸
に操作対象パラメータ項目qを、Y軸に制御対象量項
目の成功率をとり、rがステップST3で選ばれた値
の範囲にあるときのプラント状態に対し、制御対象量項
目と操作対象パラメータ項目の関係を見る(図4参
照)。成功率は、その事例数が規定値を満たしているも
のを選び算出する。
【0019】ステップST4の結果から、成功率の高い
操作対象パラメータ項目の値qui〜qujを抽出す
る。このようにして、制御の難しい条件での、操作対象
パラメータ項目qの推奨値qui〜qujが得られ
る。なお、ステップST3で、事例の失敗数の多い外部
影響パラメータ項目の値を抽出するとき、事例の失敗数
が失敗の全事例のN%を越えているものを失敗の多いも
のとしてもよいし、また、失敗数が上位N’番目までと
なっているものを失敗の多いものとしてもよい。ステッ
プST5で、成功率を算出するものの選択で、規定事例
数を決めるとき、全体の成功事例数に対し、ある割合M
%以上の事例数をもつものを選択するようにしてもよい
し、また、事例数の多いものから順に、ある一定の順位
M’番までのものを選択するようにしてもよい。
【0020】以上のように実施の形態4によれば、外部
影響パラメータ項目の値により制御が難しくなったとき
に、過去の事例のデータから、成功率の高い操作対象パ
ラメータ項目の設定値を抽出して提示できるようにした
ので、プラントで、制御の難しい運転状態になったとき
の推奨値を知る上で有効となる効果がある。
【0021】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、プラ
ントデータの中から制御対象量項目、操作対象パラメー
タ項目、制御対象量項目に影響を及ぼす外部影響パラメ
ータ項目を選び、制御対象量項目の値を制御の成功、失
敗、範囲外に分類し、外部影響パラメータ項目と制御対
象量項目との関係から制御事例の失敗数または失敗率の
みを検索し、検索された失敗数または失敗率が第1の規
定値を超える外部影響パラメータ項目の値の範囲を抽出
し、この値の範囲が複数あれば、その中のひとつを抽出
し、抽出された外部影響パラメータ項目の値の範囲内に
おける制御対象量項目の制御事例の成功数または成功率
を算出し、算出された成功数または成功率が第2の規定
値を超える操作対象パラメータ項目の値の範囲を推奨設
定値として抽出するように構成したので、外部影響パラ
メータ項目の値により制御が難しくなったときに、過去
の事例のデータから、成功率の高い操作対象パラメータ
項目の設定値を抽出して提示でき、制御の難しい運転状
態になったときの推奨値を知る上で有効となる効果があ
る。
【0022】この発明によれば、プラントが下水処理場
の水質制御システムであって、制御対象量項目を処理後
に放流される放流水中の有機物等の濃度とし、操作対象
パラメータ項目が曝気風量設定手段により設定される曝
気風量とし、外部影響パラメータ項目が有機物等の濃度
に影響を及ぼす曝気槽の水温、降雨量、人間の活動の変
化等とするように構成したので、制御が難しい値を例え
ば水温がとったときに、過去の事例のデータから、成功
率の高い曝気風量の設定値を抽出して提示できるので、
制御の難しい運転状態になったときの推奨値を知る上で
有効となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による分析の手順を
示すフローチャートである。
【図2】 この発明の実施の形態1によるプラントデー
タ分析方法を適用した下水処理場の水質制御システムの
構成を示すブロック図である。
【図3】 同実施の形態1に係る水温と失敗した制御事
例数の関係のグラフを示す説明図である。
【図4】 同実施の形態1に係る曝気風量と制御成功率
の関係のグラフを示す説明図である。
【図5】 従来の下水処理場の水質制御システムの構成
を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 曝気槽、2 沈殿池、3 曝気風量設定手段、4
返送汚泥量設定手段、21 測定データ格納手段、22
データ分析処理手段、23 モニタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C02F 3/12 C02F 3/12 K Fターム(参考) 4D028 AA08 AB00 BD06 BD12 BD16 CA00 CC09 CC12 CD00 CD01 CE03 CE04 5H004 GA07 GA15 GB08 HA04 HA16 HB01 HB04 JA12 JB07 KD52 KD61 LA15 LA18

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラントデータの中から制御対象量項
    目、操作対象パラメータ項目、前記制御対象量項目に影
    響を及ぼす外部影響パラメータ項目を選び、 前記制御対象量項目の値を制御の成功、失敗、範囲外に
    分類し、 前記外部影響パラメータ項目と前記制御対象量項目との
    関係から制御事例の失敗数または失敗率のみを検索し、 検索された失敗数または失敗率が第1の規定値を超える
    前記外部影響パラメータ項目の値の範囲を抽出し、この
    値の範囲が複数あれば、その中のひとつを抽出し、 抽出された前記外部影響パラメータ項目の値の範囲内に
    おける前記制御対象量項目の制御事例の成功数または成
    功率を算出し、 算出された成功数または成功率が第2の規定値を超える
    前記操作対象パラメータ項目の値の範囲を推奨設定値と
    して抽出するようにしたことを特徴とするプラントデー
    タ分析方法。
  2. 【請求項2】 プラントが下水処理場の水質制御システ
    ムであって、制御対象量項目を処理後に放流される放流
    水中の有機物等の濃度とし、操作対象パラメータ項目が
    曝気風量設定手段により設定される曝気風量とし、外部
    影響パラメータ項目が前記有機物等の濃度に影響を及ぼ
    す曝気槽の水温、降雨量、人間の活動の変化等としたこ
    とを特徴とする請求項1記載のプラントデータ分析方
    法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006136866A (ja) * 2004-11-15 2006-06-01 Toshiba Corp 下水処理場の制御装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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