JP2004244942A - 上水道運転支援装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】運転パターンの選択肢が広く、かつ効率的な運転パターンの絞り込み作業が可能な上水道運転支援装置を得る。
【解決手段】本発明の上水道運転支援装置１は、配水量予測装置２と、諸条件を入力する条件入力装置３と、送水計画を自動的に作成する送水計画作成演算処理部４ａとポンプ切替回数計算処理部４ｃと電力量計算処理部４ｄと電力料金計算処理部４ｅとからなる送水計画作成装置４と、送水計画作成装置で作成された複数の運転パターンの中から最適なパターンを選定する運転パターン絞り込み装置５と、運転パターン絞り込み装置５で絞り込んだパターンを表示するパターン表示装置６とからなり、送水計画作成装置に、予測配水量と計画送水量のＳＮ比を演算するＳＮ比演算処理部４ｂを設けたものである。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明の上水道運転支援装置１は、配水量予測装置２と、諸条件を入力する条件入力装置３と、送水計画を自動的に作成する送水計画作成演算処理部４ａとポンプ切替回数計算処理部４ｃと電力量計算処理部４ｄと電力料金計算処理部４ｅとからなる送水計画作成装置４と、送水計画作成装置で作成された複数の運転パターンの中から最適なパターンを選定する運転パターン絞り込み装置５と、運転パターン絞り込み装置５で絞り込んだパターンを表示するパターン表示装置６とからなり、送水計画作成装置に、予測配水量と計画送水量のＳＮ比を演算するＳＮ比演算処理部４ｂを設けたものである。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は上水道施設の運転支援装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上水道における需要量は常に変動していることから、この変動に対処するために配水池を設けて、ポンプにて送水することで一時的に貯留したのち需要家へ供給される（例えば、特許文献１参照）。
このとき、送水ポンプの運転は需要量を考慮し、配水池が空になったり溢れたりしないように運転をしなければならない。また、運転コストの面から消費電力は少ないことが望ましく、水を揚水する時間帯も、昼間の電力ピークカットや夜間の安価な電力を使用することが望ましい。また、浄水場の浄化処理を確実に行い、安全な水質を保つために、浄水処理はできるだけ一定であることが望ましい。さらに、送水量を変更する場合でもポンプや配管への急激な送水を避けることが、設備の延命にかかすことができない。このような条件を加味したポンプの運転計画を作成するにあたって、一般的に計算機を用いて運転計画最適化計算を行い、ポンプの運転パターンを作成している。このような運転計画最適計算では、配水池の上下限水位や配水量と送水量の収支を制約条件として、電気料金や電力料金ならびにポンプの切り替え回数を最小とするための最適化問題を定式化し送水ポンプの運転計画を立案する。
図３は、従来の上水道運転支援装置を示すブロック図である。図において、２は配水量予測装置、３は条件入力装置、４は送水計画作成装置、５は運転パターン絞り込み装置、６はパターン表示装置である。送水計画作成装置４は、送水計画作成演算処理部４ａとポンプ切替回数計算処理部４ｃと電力量計算処理部４ｄと電力料金計算処理部４ｅからなる。配水量予測装置２により送水ポンプのスケジュールを作成する日の配水量を予測し、条件入力装置３により前記送水ポンプの設置台数や定格流量、定格電力や配水池容量などの設備諸元、契約電力、配水池の上下限水位など諸条件を入力する。これらの予測値や入力値をもとに送水計画作成装置４により送水計画を自動的に作成する。送水計画作成装置４では、送水計画作成演算処理部、ポンプ切替回数計算処理部、電力量計算処理部、電力料金計算処理部の各演算部により処理される。つぎに、運転パターン絞り込み装置５により送水計画作成装置４で作成された複数の運転パターンの中から最適なパターンが選定される。運転パターン絞り込み装置５で絞り込んだパターンをターン表示装置に表示する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−５５７６３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、配水池の容量に余裕のない場合、最低限の貯留量を常に確保した上で需要変動に対処することが望まれる。つまり、配水池の水位変動を極力抑えた運用が必要となるが、電気料金、電力量やポンプ運転切り替え回数を最小とするような運転計画を提供する従来の最適化計算処理だけでは水位変動を気にした、ポンプの最適な運転計画を立案することは難しかった。
そこで、本発明は、オペレータの運転パターンの選択肢が広く、かつ効率的な運転パターンの絞り込み作業が可能な上水道運転支援装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために本発明は、送水ポンプのスケジュールを作成する日の配水量を予測する配水量予測装置と、前記送水ポンプの設置台数や定格流量、定格電力や配水池容量などの設備諸元、契約電力、配水池の上下限水位など諸条件を入力する条件入力装置と、送水計画を自動的に作成する送水計画作成演算処理部とポンプ切替回数計算処理部と電力量計算処理部と電力料金計算処理部とからなる送水計画作成装置と、前記送水計画作成装置で作成された複数の運転パターンの中から最適なパターンを選定する運転パターン絞り込み装置と、前記運転パターン絞り込み装置５で絞り込んだパターンを表示するパターン表示装置とからなる上水道運転支援装置において、前記送水計画作成装置に、予測配水量と計画送水量のＳＮ比を演算するＳＮ比演算処理部を設けたものである。
本構成によれば、水位変動を考慮することができ、オペレータの選択肢を広げることができるとともスケジュールの絞り込み作業を効率的に行う効果がある。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１は本発明の上水道運転支援装置の構成を示すブロック図である。
上水道運転支援装置１は、配水量予測装置２、条件入力装置３、送水計画作成装置４、運転パターン絞り込み装置５、パターン表示装置６で構成されている。配水量予測装置２は、送水ポンプのスケジュールを作成する日の配水量を予測する装置であり、過去の実績値を統計的処理することで、その日の需要量を予測する。この予測値の精度が良ければ良いほど、送水ポンプの運転計画の精度が向上する。なお、前日の実績値をそのまま使用する場合もある。条件入力装置３は、送水ポンプの運転計画作成にさいして必要な条件を入力する装置である。送水ポンプの設置台数や定格流量、定格電力や配水池容量などの設備諸元、１日の電力量を算出するための契約電力、配水池の上下限水位などを入力する装置である。送水計画作成装置４は、送水計画作成演算処理部４ａ、ＳＮ比計算処理部４ｂ、ポンプ切替回数計算処理部４ｃ、電力量計算処理部４ｄ、電力料金計算処理部４ｅにより構成されており、配水量と条件入力値から、その日の送水ポンプの運転計画を作成する装置である。運転パターン絞り込み装置５は、送水計画作成装置４で作成された複数の運転パターンの中から、同じく送水計画作成装置４で計算された、電力料金、電力量、ポンプ切替回数、ＳＮ比をキーワードとして、運転パターンを絞り込む装置である。パターン表示装置６は運転パターン絞り込み装置５で絞り込んだパターンを表示する装置である。
次に本装置の適用方法を説明する。
オペレータは送水計画作成演算処理部４ａにて、配水池の水位上下限値を逸脱しない全ての送水ポンプの運転パターンを算出する。一般的には最適ヒューリスティック法などから算出され、この運転パターン全てについて、ＳＮ比、運転切替回数の合計、使用電力量の合計、電力料金の合計を算出する。
まず、ＳＮ比計算処理部４ｂでは、各時間の配水量予測値と計画送水量がどの程度離れているかを評価するためのＳＮ比を計算する。なお、各時刻の計画送水量は、各時刻のポンプの起動台数とポンプの定格流量より算出される。
今、各時刻における配水量予測値をＱＨ（ｎ）＝ＱＨ（０），ＱＨ（１），・・・ＱＨ（ｎ））、ポンプの運転パターンから算出される各時刻の計画送水量をＱＳ（ｎ）＝ＱＳ（０），ＱＳ（１），・・・ＱＳ（ｎ））で表すと、ＳＮ比は次の式で求められる。
【０００７】
【数１】
【０００８】
ＳＮ比は、ばらつきの程度の評価尺度となっており、ＳＮ比の違いを明確にするためにＳＮ比を対数値に置き換えて１０倍して、デシベル値で表現する。
【０００９】
【数２】
【００１０】
予測配水量と計画送水量の差は配水池水位の変動を表現しており、ＳＮ比が大きくなることは水位変動が大きくなることを意味している。
次に、ポンプ切替回数計算処理部４ｃでは、送水ポンプの運転パターンから、ｎ時間中のポンプの起動停止回数を合計する。
次に、電力量計算処理部４ｄでは、送水ポンプの運転パターンから、ｎ時間中のポンプの起動時間（ｈ）とポンプの電力（ｋＷ）から、電力量（ｋＷｈ）の合計を求める。
次に、電力料金計算処理部４ｅでは、送水ポンプの運転パターンから、ｎ時間中のポンプの起動時間（ｈ）とそのときの電力量（ｋＷｈ）、単位時間当たりの契約電気料（ｋＷｈ／円）から、電力料金（円）の合計を求める。
続いて、運転パターン絞り込み装置５では、配水池の水位変動率つまり予測配水量と計画送水量のＳＮ比、ならびに運転切替回数の合計、使用電力量の合計、電力料金の合計をキーワードとしてオペレータは送水ポンプの運転パターンの絞り込みを行う。
図２に、本発明の実施形態の絞り込み装置画面を示す。
図では、最優先する項目として電気料金を選択し、以降ポンプ切替回数、配水池水位変動率、電力量の順で運転パターンの並び替えを行うことができる。例えば、同じ電気料金、同じポンプの切替回数を示すパターンがある場合は、オペレータは電力量よりも水位変動率を優先させた運転パターンを選択することができる。
【００１１】
【発明の効果】
以上述べたように、本装置によれば、送水ポンプの運転計画の立案に際し、予測配水量と計画送水量のＳＮ比を演算するＳＮ比演算処理部を設けたので、水位変動を考慮することができ、オペレータの選択の幅を広げることができるとともスケジュールの絞り込み作業を効率的に行う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す上水道運転支援装置のブロック図である。
【図２】図１における運転パターン絞り込み装置の画面表示例を示す説明図である。
【図３】従来の上水道運転支援装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 上水道運転支援装置
２ 配水量予測装置
３ 条件入力装置
４ 送水計画作成装置
４ａ 送水計画作成演算処理部
４ｂ ＳＮ比計算処理部
４ｃ ポンプ切替回数計算処理部
４ｄ 電力量計算処理部
４ｅ 電力料金計算処理部
５ 運転パターン絞り込み装置
６ パターン表示装置
７ 運転パターン絞り込み装置画面
【発明の属する技術分野】
本発明は上水道施設の運転支援装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上水道における需要量は常に変動していることから、この変動に対処するために配水池を設けて、ポンプにて送水することで一時的に貯留したのち需要家へ供給される（例えば、特許文献１参照）。
このとき、送水ポンプの運転は需要量を考慮し、配水池が空になったり溢れたりしないように運転をしなければならない。また、運転コストの面から消費電力は少ないことが望ましく、水を揚水する時間帯も、昼間の電力ピークカットや夜間の安価な電力を使用することが望ましい。また、浄水場の浄化処理を確実に行い、安全な水質を保つために、浄水処理はできるだけ一定であることが望ましい。さらに、送水量を変更する場合でもポンプや配管への急激な送水を避けることが、設備の延命にかかすことができない。このような条件を加味したポンプの運転計画を作成するにあたって、一般的に計算機を用いて運転計画最適化計算を行い、ポンプの運転パターンを作成している。このような運転計画最適計算では、配水池の上下限水位や配水量と送水量の収支を制約条件として、電気料金や電力料金ならびにポンプの切り替え回数を最小とするための最適化問題を定式化し送水ポンプの運転計画を立案する。
図３は、従来の上水道運転支援装置を示すブロック図である。図において、２は配水量予測装置、３は条件入力装置、４は送水計画作成装置、５は運転パターン絞り込み装置、６はパターン表示装置である。送水計画作成装置４は、送水計画作成演算処理部４ａとポンプ切替回数計算処理部４ｃと電力量計算処理部４ｄと電力料金計算処理部４ｅからなる。配水量予測装置２により送水ポンプのスケジュールを作成する日の配水量を予測し、条件入力装置３により前記送水ポンプの設置台数や定格流量、定格電力や配水池容量などの設備諸元、契約電力、配水池の上下限水位など諸条件を入力する。これらの予測値や入力値をもとに送水計画作成装置４により送水計画を自動的に作成する。送水計画作成装置４では、送水計画作成演算処理部、ポンプ切替回数計算処理部、電力量計算処理部、電力料金計算処理部の各演算部により処理される。つぎに、運転パターン絞り込み装置５により送水計画作成装置４で作成された複数の運転パターンの中から最適なパターンが選定される。運転パターン絞り込み装置５で絞り込んだパターンをターン表示装置に表示する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−５５７６３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、配水池の容量に余裕のない場合、最低限の貯留量を常に確保した上で需要変動に対処することが望まれる。つまり、配水池の水位変動を極力抑えた運用が必要となるが、電気料金、電力量やポンプ運転切り替え回数を最小とするような運転計画を提供する従来の最適化計算処理だけでは水位変動を気にした、ポンプの最適な運転計画を立案することは難しかった。
そこで、本発明は、オペレータの運転パターンの選択肢が広く、かつ効率的な運転パターンの絞り込み作業が可能な上水道運転支援装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために本発明は、送水ポンプのスケジュールを作成する日の配水量を予測する配水量予測装置と、前記送水ポンプの設置台数や定格流量、定格電力や配水池容量などの設備諸元、契約電力、配水池の上下限水位など諸条件を入力する条件入力装置と、送水計画を自動的に作成する送水計画作成演算処理部とポンプ切替回数計算処理部と電力量計算処理部と電力料金計算処理部とからなる送水計画作成装置と、前記送水計画作成装置で作成された複数の運転パターンの中から最適なパターンを選定する運転パターン絞り込み装置と、前記運転パターン絞り込み装置５で絞り込んだパターンを表示するパターン表示装置とからなる上水道運転支援装置において、前記送水計画作成装置に、予測配水量と計画送水量のＳＮ比を演算するＳＮ比演算処理部を設けたものである。
本構成によれば、水位変動を考慮することができ、オペレータの選択肢を広げることができるとともスケジュールの絞り込み作業を効率的に行う効果がある。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１は本発明の上水道運転支援装置の構成を示すブロック図である。
上水道運転支援装置１は、配水量予測装置２、条件入力装置３、送水計画作成装置４、運転パターン絞り込み装置５、パターン表示装置６で構成されている。配水量予測装置２は、送水ポンプのスケジュールを作成する日の配水量を予測する装置であり、過去の実績値を統計的処理することで、その日の需要量を予測する。この予測値の精度が良ければ良いほど、送水ポンプの運転計画の精度が向上する。なお、前日の実績値をそのまま使用する場合もある。条件入力装置３は、送水ポンプの運転計画作成にさいして必要な条件を入力する装置である。送水ポンプの設置台数や定格流量、定格電力や配水池容量などの設備諸元、１日の電力量を算出するための契約電力、配水池の上下限水位などを入力する装置である。送水計画作成装置４は、送水計画作成演算処理部４ａ、ＳＮ比計算処理部４ｂ、ポンプ切替回数計算処理部４ｃ、電力量計算処理部４ｄ、電力料金計算処理部４ｅにより構成されており、配水量と条件入力値から、その日の送水ポンプの運転計画を作成する装置である。運転パターン絞り込み装置５は、送水計画作成装置４で作成された複数の運転パターンの中から、同じく送水計画作成装置４で計算された、電力料金、電力量、ポンプ切替回数、ＳＮ比をキーワードとして、運転パターンを絞り込む装置である。パターン表示装置６は運転パターン絞り込み装置５で絞り込んだパターンを表示する装置である。
次に本装置の適用方法を説明する。
オペレータは送水計画作成演算処理部４ａにて、配水池の水位上下限値を逸脱しない全ての送水ポンプの運転パターンを算出する。一般的には最適ヒューリスティック法などから算出され、この運転パターン全てについて、ＳＮ比、運転切替回数の合計、使用電力量の合計、電力料金の合計を算出する。
まず、ＳＮ比計算処理部４ｂでは、各時間の配水量予測値と計画送水量がどの程度離れているかを評価するためのＳＮ比を計算する。なお、各時刻の計画送水量は、各時刻のポンプの起動台数とポンプの定格流量より算出される。
今、各時刻における配水量予測値をＱＨ（ｎ）＝ＱＨ（０），ＱＨ（１），・・・ＱＨ（ｎ））、ポンプの運転パターンから算出される各時刻の計画送水量をＱＳ（ｎ）＝ＱＳ（０），ＱＳ（１），・・・ＱＳ（ｎ））で表すと、ＳＮ比は次の式で求められる。
【０００７】
【数１】
ＳＮ比は、ばらつきの程度の評価尺度となっており、ＳＮ比の違いを明確にするためにＳＮ比を対数値に置き換えて１０倍して、デシベル値で表現する。
【０００９】
【数２】
予測配水量と計画送水量の差は配水池水位の変動を表現しており、ＳＮ比が大きくなることは水位変動が大きくなることを意味している。
次に、ポンプ切替回数計算処理部４ｃでは、送水ポンプの運転パターンから、ｎ時間中のポンプの起動停止回数を合計する。
次に、電力量計算処理部４ｄでは、送水ポンプの運転パターンから、ｎ時間中のポンプの起動時間（ｈ）とポンプの電力（ｋＷ）から、電力量（ｋＷｈ）の合計を求める。
次に、電力料金計算処理部４ｅでは、送水ポンプの運転パターンから、ｎ時間中のポンプの起動時間（ｈ）とそのときの電力量（ｋＷｈ）、単位時間当たりの契約電気料（ｋＷｈ／円）から、電力料金（円）の合計を求める。
続いて、運転パターン絞り込み装置５では、配水池の水位変動率つまり予測配水量と計画送水量のＳＮ比、ならびに運転切替回数の合計、使用電力量の合計、電力料金の合計をキーワードとしてオペレータは送水ポンプの運転パターンの絞り込みを行う。
図２に、本発明の実施形態の絞り込み装置画面を示す。
図では、最優先する項目として電気料金を選択し、以降ポンプ切替回数、配水池水位変動率、電力量の順で運転パターンの並び替えを行うことができる。例えば、同じ電気料金、同じポンプの切替回数を示すパターンがある場合は、オペレータは電力量よりも水位変動率を優先させた運転パターンを選択することができる。
【００１１】
【発明の効果】
以上述べたように、本装置によれば、送水ポンプの運転計画の立案に際し、予測配水量と計画送水量のＳＮ比を演算するＳＮ比演算処理部を設けたので、水位変動を考慮することができ、オペレータの選択の幅を広げることができるとともスケジュールの絞り込み作業を効率的に行う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す上水道運転支援装置のブロック図である。
【図２】図１における運転パターン絞り込み装置の画面表示例を示す説明図である。
【図３】従来の上水道運転支援装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 上水道運転支援装置
２ 配水量予測装置
３ 条件入力装置
４ 送水計画作成装置
４ａ 送水計画作成演算処理部
４ｂ ＳＮ比計算処理部
４ｃ ポンプ切替回数計算処理部
４ｄ 電力量計算処理部
４ｅ 電力料金計算処理部
５ 運転パターン絞り込み装置
６ パターン表示装置
７ 運転パターン絞り込み装置画面
Claims (1)
- 送水ポンプのスケジュールを作成する日の配水量を予測する配水量予測装置と、前記送水ポンプの設置台数や定格流量、定格電力や配水池容量などの設備諸元、契約電力、配水池の上下限水位など諸条件を入力する条件入力装置と、送水計画を自動的に作成する送水計画作成演算処理部とポンプ切替回数計算処理部と電力量計算処理部と電力料金計算処理部とからなる送水計画作成装置と、前記送水計画作成装置で作成された複数の運転パターンの中から最適なパターンを選定する運転パターン絞り込み装置と、前記運転パターン絞り込み装置５で絞り込んだパターンを表示するパターン表示装置とからなる上水道運転支援装置において、
前記送水計画作成装置に、予測配水量と計画送水量のＳＮ比を演算するＳＮ比演算処理部を設けたことを特徴とする上水道運転支援装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003036672A JP2004244942A (ja) | 2003-02-14 | 2003-02-14 | 上水道運転支援装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003036672A JP2004244942A (ja) | 2003-02-14 | 2003-02-14 | 上水道運転支援装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004244942A true JP2004244942A (ja) | 2004-09-02 |
Family
ID=33021694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003036672A Pending JP2004244942A (ja) | 2003-02-14 | 2003-02-14 | 上水道運転支援装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004244942A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006291514A (ja) * | 2005-04-08 | 2006-10-26 | Hitachi Ltd | 上水道運用計画方法及び装置 |
| JP2008097458A (ja) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Nippon Steel Corp | プラント操業支援装置、プラント操業支援方法、コンピュータプログラム及び記憶媒体 |
| JP2012246684A (ja) * | 2011-05-27 | 2012-12-13 | Meidensha Corp | 水運用システム及び水運用方法 |
| JP2014178816A (ja) * | 2013-03-14 | 2014-09-25 | Toshiba Corp | 配水池水位設定装置、配水池水位設定方法及び配水池水位設定システム |
| WO2016098451A1 (ja) * | 2014-12-19 | 2016-06-23 | 株式会社日立製作所 | ポンプ運用計画システムおよびポンプ運用計画方法 |
-
2003
- 2003-02-14 JP JP2003036672A patent/JP2004244942A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006291514A (ja) * | 2005-04-08 | 2006-10-26 | Hitachi Ltd | 上水道運用計画方法及び装置 |
| JP2008097458A (ja) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Nippon Steel Corp | プラント操業支援装置、プラント操業支援方法、コンピュータプログラム及び記憶媒体 |
| JP4653715B2 (ja) * | 2006-10-13 | 2011-03-16 | 新日本製鐵株式会社 | プラント操業支援装置、プラント操業支援方法、コンピュータプログラム及び記憶媒体 |
| JP2012246684A (ja) * | 2011-05-27 | 2012-12-13 | Meidensha Corp | 水運用システム及び水運用方法 |
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| WO2016098451A1 (ja) * | 2014-12-19 | 2016-06-23 | 株式会社日立製作所 | ポンプ運用計画システムおよびポンプ運用計画方法 |
| JP2016119771A (ja) * | 2014-12-19 | 2016-06-30 | 株式会社日立製作所 | ポンプ運用計画システムおよびポンプ運用計画方法 |
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