JP2005115765A - Device for deriving plant operation plan - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the burden of engineers by automatically and properly setting set supply values at which a fast and optimum operation plan can be derived even in the case of the optimization computation of a plant operation plan, while taking the trade-off between computation time and an evaluation value into consideration. <P>SOLUTION: The operation plan could become inappropriate because of changes in various conditions after a certain period of time has elapsed since system operation. In such a case, an operator starts a set supply value discrete interval computing means 6 to compute new discrete intervals of the set supply values. An optimum plan computing means 2 creates an operation plan optimized by use of the plurality of set supply values having the new discrete intervals computed. Because the new discrete intervals are computed while the balance between the evaluation value and the computation time is taken into consideration, the operation plan created according to the set supply values with the discrete intervals becomes conforming to actual conditions. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、各種プラントにおいて用いられるプラント運用計画導出装置に関するものである。   The present invention relates to a plant operation plan deriving device used in various plants.

例えば、浄水場などのプラントシステムにおいて浄水池から受水池まで効率的且つ安定な送水を行う場合、需要予測及びその他の条件を考慮して1日の運用計画を導出し、この導出した運用計画に基づきプラントの運転を実施するようにしている。この運用計画導出にあたっては、一般に、受水池に対する浄水の供給量を離散的に扱い、適切に選択された供給量、及び予測需要等に基づき、制御上の誤差や運転コストが最小になるように最適化を行っている。   For example, in the case of efficient and stable water transfer from a water purification pond to a water receiving pond in a plant system such as a water purification plant, a daily operation plan is derived in consideration of demand forecasts and other conditions. Based on this, the plant is operated. In deriving this operation plan, in general, the amount of clean water supplied to the receiving pond is handled discretely so that control errors and operating costs are minimized based on the appropriately selected supply amount and predicted demand. Optimization is in progress.

これまで、プラント運用計画の最適化演算の手法とひとつとして、遺伝的アルゴリズム(GA)が適用されてきた(例えば、特許文献1参照)。遺伝的アルゴリズムによれば、送水量や浄水処理量といった供給量を離散的に扱い、その離散量をより細かく定義することにより最適な運用計画を求めることが可能となる。   Until now, a genetic algorithm (GA) has been applied as one of optimization calculation methods for plant operation plans (see, for example, Patent Document 1). According to the genetic algorithm, it is possible to treat the supply amount such as the water supply amount and the water treatment amount discretely, and to obtain an optimum operation plan by defining the discrete amount more finely.

また、浄水の供給量設定値を含む各種パラメータを演算する手法もある(例えば、特許文献2参照)。この手法では、評価値の分布状況をもとに適切なパラメータの予測をおこなっている。
特開2001−214470号公報 特開2000−132535号公報
There is also a method of calculating various parameters including a set amount of purified water supply (see, for example, Patent Document 2). In this method, appropriate parameters are predicted based on the distribution of evaluation values.
JP 2001-214470 A JP 2000-132535 A

しかし、特許文献1に係る手法では次のような課題がある。すなわち、システム稼働後ある程度の期間が経過すると、種々の条件の変化により運用計画が次第に実情と合わなくなってくることがある。例えば、運用計画作成に時間がかかりすぎて制御が間に合わなくなるような事態が生じることである。このような場合、オペレータは浄水の供給量の値を新たに設定し直すなどして運用計画作成の仕方の変更を検討する必要がある。   However, the technique according to Patent Document 1 has the following problems. In other words, after a certain period of time has elapsed since the system was operated, the operation plan may gradually become inconsistent with the actual situation due to changes in various conditions. For example, it may take a long time to create an operation plan, resulting in a situation where control is not in time. In such a case, the operator needs to consider changing the method of creating the operation plan by resetting the value of the purified water supply amount.

ところが、複数の浄水場から複数の受水池への送水計画といった広域プラントを対象とし、供給源となる浄水場などから受水池などへの供給量を離散量で定義してそのプラント運用計画を演算する場合、離散間隔を細かくすると最適化の問題規模が増大し、演算時間の増大を招くこととなる。また、離散間隔を大きくすると演算時間は短縮されるものの、不要な台数制御が発生したり、不必要な電力量を消費してしまい、評価値が低下することになる。また、特許文献2に係る手法では、演算時間を評価していないため、十分な結果を得られていないのが実情である。   However, it is intended for wide-area plants such as water transfer plans from multiple water treatment plants to multiple water receiving ponds, and the plant operation plan is calculated by defining the supply amount from the water purification plant that is the supply source to the water receiving ponds as discrete amounts. In this case, if the discrete interval is made fine, the problem size of optimization increases and the calculation time increases. In addition, if the discrete interval is increased, the calculation time is shortened, but unnecessary number control occurs or unnecessary power is consumed, and the evaluation value decreases. In addition, in the method according to Patent Document 2, since the calculation time is not evaluated, the actual situation is that a sufficient result cannot be obtained.

プラントの広域監視化に伴い、効率的かつ安定的な上水道プラント運用を実現し、かつ、実用性を失うことなく高速にプラント運用計画を作成するためには、演算時間を考慮して供給量設定値といった各パラメータを適切に決定することが重要となる。また、プラントの複雑化・大規模化に伴って、最適あるいは近似的に最適なプラント運用計画を実用的な時間内で迅速に演算することが困難となりつつあり、演算規模の増大により、プラント運用最適化演算に適切な供給量設定値といった各種パラメータ設定値の設定範囲も増大し、それを調整する技術者の負担が多くなっている状況である。そのため、広域プラントにおいて、各種パラメータの調整を技術者の負担とすることなく自動的に求めることができるプラント運用計画導出装置の実現が望まれている。   Along with the wide-area monitoring of the plant, in order to realize efficient and stable waterworks plant operation and to create a plant operation plan at high speed without losing practicality, supply amount setting is considered in consideration of calculation time It is important to appropriately determine each parameter such as a value. In addition, with the increasing complexity and scale of plants, it is becoming difficult to quickly calculate optimal or approximate optimal plant operation plans within a practical period of time. The setting range of various parameter setting values such as the supply amount setting value appropriate for the optimization calculation is also increasing, and the burden on the engineer who adjusts it is increasing. Therefore, it is desired to realize a plant operation plan deriving device that can automatically obtain various parameter adjustments without burdening engineers in a wide area plant.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、プラント運用計画の最適化演算においても高速で最適な(又は、近似的に最適な)運用計画を導出できる供給量設定値を、技術者が試行錯誤の末に設定するのではなく、演算時間と評価値とのトレードオフを考慮しつつ、自動的に且つ適切に設定できるようにすることにより、技術者の負担を軽減すると共に、より好適なプラント運用計画を導出することが可能なプラント運用計画導出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and a supply amount setting value that can derive an optimal (or approximately optimal) operation plan at high speed even in an optimization calculation of a plant operation plan, In addition to reducing the burden on the engineer by allowing the operator to set automatically and appropriately, taking into account the trade-off between the calculation time and the evaluation value, rather than setting it after trial and error. It is an object of the present invention to provide a plant operation plan deriving device capable of deriving a more suitable plant operation plan.

上記課題を解決するための手段として、請求項1記載の発明は、予測需要に基づきプラントシステムの上流側から下流側へ供給対象物を供給する場合の供給量に関する運用計画を導出するプラント運用計画導出装置において、少なくとも前記供給対象物の需要予測値を含む、前記運用計画を導出するために必要なデータを入力するデータ入力手段と、前記データ入力手段からのデータに基づく演算を行い、離散的に表された複数の供給量設定値を用いて前記運用計画の作成を行う最適計画演算手段と、少なくとも、前記最適計画演算手段が作成した前記運用計画、この作成した運用計画に対する評価値、及びこの作成に要した演算時間を含むデータを出力するデータ出力手段と、前記データ出力手段が出力する前記評価値及び前記演算時間についての過去実績データを保存するデータ記憶手段と、前記データ記憶手段が保存する過去実績データ、及び前記データ出力手段が出力する前記最適計画演算手段の演算結果を用いて、前記評価値及び前記演算時間の双方が好適となるように供給量設定値離散間隔についての演算を行う供給量設定値離散間隔演算手段と、を備え、前記最適計画演算手段は、前記供給量設定値離散間隔演算手段が演算した前記供給量設定値離散間隔を有する複数の供給量設定値を用いて前記運用計画を作成するものである、ことを特徴とする。   As a means for solving the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a plant operation plan for deriving an operation plan related to a supply amount when supplying a supply object from an upstream side to a downstream side of a plant system based on a predicted demand. In the deriving device, a data input means for inputting data necessary for deriving the operation plan including at least a demand forecast value of the supply object, and an operation based on the data from the data input means Optimal plan calculation means for creating the operation plan using a plurality of supply amount setting values represented in the above, at least the operation plan created by the optimum plan calculation means, an evaluation value for the created operation plan, and Data output means for outputting data including the calculation time required for the creation, and the evaluation value and the calculation time output by the data output means Data storage means for storing past performance data, past performance data stored by the data storage means, and calculation results of the optimum plan calculation means output by the data output means, the evaluation value and the calculation Supply amount set value discrete interval calculation means for calculating a supply amount set value discrete interval so that both of the times are suitable, and the optimum plan calculation means includes the supply amount set value discrete interval calculation means. The operation plan is created using a plurality of supply amount setting values having the calculated supply amount setting value discrete intervals.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記供給量設定値離散間隔は等間隔である、ことを特徴とする。   According to a second aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the supply amount set value discrete intervals are equal intervals.

請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記供給量設定値離散間隔は遺伝的アルゴリズムにより設定された任意間隔である、ことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the supply amount set value discrete interval is an arbitrary interval set by a genetic algorithm.

請求項4記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の発明において、前記供給量設定値離散間隔演算手段は、前記データ出力手段から出力される前記最適計画演算手段の演算結果に含まれる演算時間が、予め設定されている許容値を超えた時点で前記供給量設定値離散間隔の演算を終了するものである、ことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the supply amount set value discrete interval calculation means outputs the calculation result of the optimum plan calculation means output from the data output means. The calculation of the supply amount set value discrete interval is ended when the included calculation time exceeds a preset allowable value.

請求項5記載の発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の発明において、前記プラントシステムの経年変化又は季節の変動、その他予め設定された判定基準に基づき、現在の供給量設定値離散間隔を更新する必要があると判定した場合に、前記供給量設定値離散間隔演算手段に更新指令を出力して新たに演算した供給量設定値離散間隔を前記最適計画演算手段に出力させるようにする離散間隔更新判定手段を、備えたことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, based on a secular change or seasonal variation of the plant system, and other predetermined criteria, a current supply amount set value discrete When it is determined that the interval needs to be updated, an update command is output to the supply amount set value discrete interval calculation means so that the newly calculated supply amount set value discrete interval is output to the optimum plan calculation means. And a discrete interval update judging means.

請求項6記載の発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の発明において、前記供給量設定値離散間隔を手動操作により設定することが可能な離散間隔手動設定手段を、備えたことを特徴とする。   The invention according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 4, further comprising a discrete interval manual setting means capable of manually setting the supply amount set value discrete interval. Features.

請求項7記載の発明は、請求項請求項1乃至6のいずれかに記載の発明において、前記プラントシステムの上流側から下流側へ供給する供給対象物とは、浄水場の浄水池から受水池へ供給する浄水である、ことを特徴とする。   The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 6, wherein the supply object to be supplied from the upstream side to the downstream side of the plant system is from a water purification pond of a water purification plant to a water receiving pond. It is characterized by being purified water to be supplied to.

請求項8記載の発明は、請求項7記載の発明において、前記供給量設定値離散間隔演算手段は、前記浄水池から受水池に至る管路抵抗を考慮して、送水ポンプの運転台数切換地点付近に前記供給量設定値が設定されることを回避するように、前記供給量設定値離散間隔の演算を行うものである、ことを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the invention according to claim 7, wherein the supply amount set value discrete interval calculation means takes into account the pipe resistance from the water purification pond to the water receiving pond, and the number of water pump operating unit switching points The supply amount set value discrete interval is calculated so as to avoid setting the supply amount set value in the vicinity.

請求項9記載の発明は、請求項7記載の発明において、前記供給量設定値離散間隔演算手段は、前記浄水システムの浄水池から受水池への浄水の供給が自然流下により行われるものである場合に、流量調節弁の有効流量特性を考慮して、開度変化に対する流量変化が大きい領域及び小さな領域を除外した設定領域内に前記供給量設定値が設定されるように、前記供給量設定値離散間隔の演算を行うものである、ことを特徴とする。   The invention according to claim 9 is the invention according to claim 7, wherein the supply amount set value discrete interval calculation means is such that the supply of purified water from the water purification pond to the water receiving basin of the water purification system is performed by natural flow. In this case, the supply amount setting value is set so that the supply amount set value is set in a setting region excluding a region where the flow rate change is large and a small region with respect to the opening degree change in consideration of an effective flow rate characteristic of the flow control valve It is characterized in that it calculates a discrete value interval.

本発明によれば、プラント運用計画の最適化演算においても高速で最適な(又は、近似的に最適な)運用計画を導出できる供給量設定値を、技術者が試行錯誤の末に設定するのではなく、演算時間と評価値とのトレードオフを考慮しつつ、自動的に且つ適切に設定できるようにすることにより、技術者の負担を軽減すると共に、より好適なプラント運用計画を導出することが可能なプラント運用計画導出装置を提供することができる。   According to the present invention, the engineer sets a supply amount setting value that can derive an optimal (or approximately optimal) operation plan at high speed even in an optimization calculation of a plant operation plan after trial and error. Rather than reducing the burden on engineers and deriving a more suitable plant operation plan by enabling automatic and appropriate setting while considering the trade-off between computation time and evaluation value Can be provided.

以下、本発明の実施形態を図1乃至図7を参照しつつ説明する。なお、この実施形態では、プラントシステムが浄水場の送水システムである場合を例に取っているが、本発明は、これに限定されるわけではなく、その他に、例えばガス供給システムや電力供給システムなど、供給対象物の供給についての運用計画を導出する場合に需要予測を利用した方が好ましいシステムを広く含むものである。したがって、本発明における「供給対象物」は、液体、気体、あるいは固体などの有体物ばかりでなく、電気などの無体物も広く含んでいる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7. In this embodiment, the case where the plant system is a water supply system of a water purification plant is taken as an example. However, the present invention is not limited to this, and in addition, for example, a gas supply system or a power supply system. Such systems widely include systems that preferably use demand prediction when deriving an operation plan for supply of supply objects. Accordingly, the “supply object” in the present invention widely includes intangibles such as electricity as well as tangibles such as liquid, gas, or solid.

図2は、浄水場に設置されている浄水池から市町村の所定場所に設置されている各受水池までのシステム構成を示す説明図である。この図において、図示を省略しているろ過池からのろ過水が総ろ過流量計TFMを介して、水位計WLその他のセンサが設けられている浄水池FPに送られるようになっている。浄水池FPに貯溜された浄水は、2台の送水ポンプP1,P2により第1〜第Nの系統に送られるようになっている。そして、第1〜第Nの系統に送られてきた浄水は、流量計AFM1〜AFMN及び流量調整弁FV1〜FVNを通って、水位計RWL1〜RWLN及びその他のセンサが設けられている受水池RP1〜RPNに貯溜され、更に受水池RP1〜RPNに貯溜された浄水は流量計BFM1〜BFMNを通って各配水区域へ配水されるようになっている。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing a system configuration from a water purification pond installed in a water purification plant to each receiving pond installed in a predetermined place in a municipality. In this figure, filtered water from a filter basin (not shown) is sent via a total filtration flow meter TFM to a water purification tank FP provided with a water level meter WL and other sensors. The purified water stored in the water purification pond FP is sent to the first to Nth systems by the two water pumps P1, P2. The purified water sent to the 1st to Nth systems passes through the flow meters AFM1 to AFMN and the flow rate adjustment valves FV1 to FVN, and the water reservoirs RP1 provided with water level meters RWL1 to RWLN and other sensors. The purified water stored in ~ RPN and further stored in the receiving reservoirs RP1 ~ RPN is distributed to each distribution area through the flow meters BFM1 ~ BFMN.

浄水池FPから各系統への合計供給量に関する浄水場送水計画SPLの作成にあたっては、送水ポンプP1,P2の運転台数切換を極力少なくするように平滑化することが要求される。浄水場送水計画SPLを作成する場合は、まず、需要予測値DE1〜DENを求め、その後に運用計画UPL1〜UPLN及び受水池水位DRWL1〜DRWLNを求めるようにする。本発明は、流量調整弁FV1〜FVNから受水池RP1〜RPNへの浄水の各供給量を適正に設定することにより最適な運用計画UPL1〜UPLNを作成する技術に関するものである。なお、図2のシステム構成では、浄水池FPから受水池RP1〜RPNへの送水を送水ポンプP1,P2を用いて行っているが、場合によっては自然流下により行うこともある。その場合には送水ポンプP1,P2が省略された構成となる。   In preparing the water purification plant water supply plan SPL regarding the total supply amount from the water purification pond FP to each system, it is required to smooth the water pumps P1 and P2 so as to reduce the number of operating pumps as much as possible. When creating the water purification plant water supply plan SPL, first, the demand forecast values DE1 to DEN are obtained, and then the operation plans UPL1 to UPLN and the water reservoir water levels DRWL1 to DRWLN are obtained. The present invention relates to a technique for creating optimum operation plans UPL1 to UPLN by appropriately setting each supply amount of purified water from flow rate adjustment valves FV1 to FVN to receiving reservoirs RP1 to RPN. In the system configuration of FIG. 2, water supply from the water purification tank FP to the water receiving ponds RP1 to RPN is performed using the water supply pumps P1 and P2, but depending on circumstances, it may be performed by natural flow. In that case, the water pumps P1 and P2 are omitted.

図1は、本発明の第1の実施形態の構成を示すブロック図である。この図に示すように、この実施形態に係る装置は、データ入力手段1、最適計画演算手段2、データ出力手段3、表示手段4、データ記憶手段5、及び供給量設定値離散間隔演算手段6を備えている。   FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the first exemplary embodiment of the present invention. As shown in this figure, the apparatus according to this embodiment includes a data input means 1, an optimum plan calculation means 2, a data output means 3, a display means 4, a data storage means 5, and a supply amount set value discrete interval calculation means 6. It has.

データ入力手段1は、オペレータの操作に基づき、需要予測値、あるいはプロセス機器構成に関する各種パラメータ等のデータを最適計画演算手段2へ出力するものである。ここで、需要予測値とは、各受水池の需要量をある単位時間ごとに予測した値である。その予測方法としては、統計的な手法や最小自乗法、GMDH(Grouping Method of Data Handling)などの各種同定手法、ニューラルネットワークによる方法などが考えられるが、特に手法を限定するものではなく、どの手法でもよい。例えば、需要予測したい日の天気予報や最高または最低気温予報といった天候情報やそれまでに得られた天候情報の実績値や需要量実績値などに基づいて、ある単位時間ごとにある時刻分までの需要量を予測したものを需要予測値とする。なお、システム導入時は、運用計画を導出したい日時の需要量を手動(シミュレーション用)又は自動で入力したものでもよい。また、データ入力手段から入力するプロセスの機器構成に関する各種パラメータは、受水池断面積や受水池上下限値といったプロセスごとに不変の設定値である。   The data input means 1 outputs data such as demand forecast values or various parameters relating to the process equipment configuration to the optimum plan calculation means 2 based on the operation of the operator. Here, the demand prediction value is a value obtained by predicting the demand amount of each receiving reservoir every certain unit time. As the prediction method, a statistical method, a least square method, various identification methods such as GMDH (Grouping Method of Data Handling), a method using a neural network, and the like can be considered, but the method is not particularly limited, and any method is possible. But you can. For example, based on weather information such as the weather forecast for the day on which you want to forecast demand, the highest or lowest temperature forecast, the actual value of the weather information obtained so far, and the actual value of demand volume, up to a certain time for every unit time The demand forecast value is obtained by predicting the demand amount. When the system is introduced, the demand amount at the date and time when the operation plan is to be derived may be input manually (for simulation) or automatically. In addition, various parameters related to the device configuration of the process input from the data input means are set values that do not change for each process, such as a receiving reservoir cross-sectional area and a receiving reservoir upper and lower limit value.

最適計画演算手段2は、データ入力手段1からの上記データを入力し、離散的に表された複数の供給量設定値を用いて最適化手法によりプラント運用計画を演算し、これをデータ出力手段3に出力するようになっている。このとき、プラント運用計画と共に、評価値及び演算時間についてもデータ出力手段3に出力する。   The optimum plan calculation means 2 inputs the data from the data input means 1, calculates a plant operation plan by an optimization method using a plurality of discrete supply amount setting values, and uses this as a data output means 3 is output. At this time, the evaluation value and the calculation time are output to the data output means 3 together with the plant operation plan.

データ出力手段3は、最適計画演算手段2で得られたプラント運用計画、及び供給量設定値を表示手段4に出力し、その内容を画面に表示させるようになっており、また、運用計画、評価値、及び演算時間のデータを過去実績データとしてデータ記憶手段5に出力するようになっている。   The data output means 3 outputs the plant operation plan and the supply amount set value obtained by the optimum plan calculation means 2 to the display means 4 and displays the contents on the screen. The evaluation value and calculation time data are output to the data storage means 5 as past performance data.

データ記憶手段5に保存された、これらの過去実績データは供給量設定値離散間隔演算手段6が供給量設定値離散間隔を演算する場合に用いられることになる。また、供給量設定値離散間隔演算手段6が演算動作中である場合、データ出力手段3は、最適計画演算手段2からの運用計画、評価値、及び演算時間のデータを直ちに供給量設定値離散間隔演算手段6に出力するようになっている。これにより、供給量設定値離散間隔演算手段6は、好適な供給量設定値離散間隔を演算することができる。   These past performance data stored in the data storage means 5 are used when the supply amount set value discrete interval calculation means 6 calculates the supply amount set value discrete interval. In addition, when the supply amount set value discrete interval calculation means 6 is performing a calculation operation, the data output means 3 immediately supplies the operation plan, evaluation value, and calculation time data from the optimum plan calculation means 2 to the supply amount set value discrete. It is output to the interval calculation means 6. Thereby, the supply amount set value discrete interval calculation means 6 can calculate a preferable supply amount set value discrete interval.

次に、最適計画演算手段2が行う演算の内容につき説明する。最適計画演算手段2では、需要予測値及び供給量設定値、更に受水池、浄水池、排水池等の容量、運用水位上下限値などの各種パラメータに基づいてプラント運用計画を演算するが、この場合、浄水池や受水池の運用水位が上下限を逸脱したり需要予測値に対して不足するようなことがないように、あるいは、総ろ過流量や送水量に急激な変化が生じないように演算を行う。また、この際、運用コストについてもできるだけ低減化するよう考慮して演算を行う。なお、定式化の方法は、どのような送水計画を最適化したいかによって異なるので多種多様であるが、例えば広域上水道プラントの場合、以下のように目的関数を設定すると共に制約条件を付することにより定式化を行うようにする。   Next, the contents of the calculation performed by the optimum plan calculation means 2 will be described. The optimum plan calculation means 2 calculates a plant operation plan based on various parameters such as a demand forecast value and a supply amount set value, a capacity of a receiving pond, a water purification pond, a drainage basin, an operation water level upper and lower limit value, etc. In order to prevent the operation water level of the water purification pond and the receiving pond from deviating from the upper and lower limits or the demand forecast value, the total filtration flow rate and the water supply amount should not be changed suddenly. Perform the operation. At this time, the calculation is performed in consideration of reducing the operation cost as much as possible. The formulation method varies depending on what kind of water transmission plan you want to optimize, but for example, in the case of a wide-area waterworks plant, set an objective function and attach constraints as follows. To formulate.

(1)<目的関数の設定>
目的関数をFとすると、このFはF=A+B+Cで表され、(1)式のようにFを最小化し得るように最適計画演算手段2は各受水池に対する運用計画を演算する。そして、最適計画演算手段2は、Fの逆数すなわち1/Fを評価値としてデータ出力手段3に出力する。なお、本発明では、この評価値を用いて浄水の供給量設定値の設定を行うので、本発明の技術を適用し得るシステムは、目的関数を設定することができ、この目的関数から評価値を得ることのできるシステムであることが前提である。
(1) <Setting objective function>
Assuming that the objective function is F, F is expressed as F = A + B + C, and the optimum plan calculation means 2 calculates the operation plan for each receiving pond so that F can be minimized as shown in the equation (1). Then, the optimum plan calculation means 2 outputs the reciprocal of F, that is, 1 / F to the data output means 3 as an evaluation value. In the present invention, since the set value of the purified water supply amount is set using this evaluation value, the system to which the technique of the present invention can be applied can set the objective function, and the evaluation value can be determined from this objective function. It is a premise that the system can be obtained.

minimize F=A+B+C …… (1)
F:[目的関数]
A:[浄水場送水量の変化]
B:[各受水池目標水位との誤差]
C:[運用コスト]
ここで、「浄水場送水量の変化」を目的関数に入れ、その最小化(つまり平坦化)を図っているのは、送水ポンプP1,P2の起動・停止回数の低減化を図るためである。そして、浄水場送水量は、受水池RP1〜受水池RPNへの供給量の総和として表される。「 各受水池目標水位との誤差」を最小化するにあたっては、朝方の受水池水位を上限値近傍にし、朝方の需要量の急激な変動に備えたり、夜間に受水池の浄水をある程度使い切るようにし、また、最終時刻での水位を常に一定にして浄水の安定供給の実現を図るようにする。「 運用コスト」を最小化するにあたっては、ポンプ動力等に関する電力料金の低減化を深夜電力の活用により図るようにする。
minimize F = A + B + C (1)
F: [Objective function]
A: [Change in the amount of water sent to the water treatment plant]
B: [Error from each target reservoir water level]
C: [Operating costs]
Here, the reason why the “change in the amount of water supplied to the water purification plant” is included in the objective function and is minimized (that is, flattened) is to reduce the number of start and stop times of the water pumps P1 and P2. . And the amount of water purification plant water supply is represented as the sum total of the supply_amount | feed_rate to receiving pond RP1-receiving pond RPN. When minimizing the "error with each target reservoir level", the morning reservoir level should be close to the upper limit, to prepare for sudden fluctuations in the morning demand, or to use up some of the purified water at night. In addition, the water level at the final time is always kept constant to achieve a stable supply of purified water. When minimizing the “operating cost”, we will try to reduce the electricity charge for pump power etc. by using midnight power.

(2)<制約条件の付加>
制約条件としては、第一に、各受水池の容量に基づく水位上下限値を満たした送水運用を実現しなければならないという条件、第二に、送水ポンプP1,P2の能力に基づく制限を考慮し、送水量の急激変動を抑制しながら送水運用を実現しなければならないという条件などがある。
(2) <Addition of constraints>
As constraints, firstly, the condition that the water supply operation must satisfy the water level upper and lower limits based on the capacity of each receiving pond must be realized, and secondly, the restriction based on the capacity of the water pumps P1 and P2 However, there is a condition that the water supply operation must be realized while suppressing the rapid fluctuation of the water supply amount.

次に、供給量設定値演算手段6が行う演算の内容につき説明する。供給量設定値離散間隔演算手段6は、(2)式で表される制約条件の下に、(3)式で示されるように、目的関数fを最小化し得る供給量設定値離散間隔の設定を行う。   Next, the contents of the calculation performed by the supply amount set value calculation means 6 will be described. The supply amount set value discrete interval calculation means 6 sets the supply amount set value discrete interval that can minimize the objective function f as shown by the equation (3) under the constraint condition expressed by the equation (2). I do.

T≦Tmax …… (2)

Figure 2005115765
T:演算時間〔s〕
Tmax:許容演算時間〔s〕
f:目的関数
E:評価値〔-〕(E=1/Fの関係となる)
W1:演算時間に関する重み係数〔-〕
W2:評価値に関する重み係数〔-〕
x:供給量設定値離散間隔〔m3/h〕
i:受水池又は系統の番号(1〜Nのいずれかの値)
図3は、供給量設定値離散間隔演算手段6が(3)式に基づき演算した離散間隔を有する複数の供給量設定値を各受水池について示した図表である。この図表において、供給量下限値S0及び供給量上限値Smは、送水ポンプP1,P2の能力あるいはその他の条件により決められている固定値であり、この両固定値の間の各設定値は可変値である。 T ≦ Tmax (2)
Figure 2005115765
T: Calculation time [s]
Tmax: Allowable calculation time [s]
f: Objective function E: Evaluation value [-] (E = 1 / F)
W1: Weighting factor for computation time [-]
W2: Weight coefficient for evaluation value [-]
x: Supply amount set value discrete interval [m 3 / h]
i: Receiving pond or system number (any value from 1 to N)
FIG. 3 is a chart showing a plurality of supply amount set values having discrete intervals calculated by the supply amount set value discrete interval calculation means 6 based on the equation (3) for each receiving reservoir. In this chart, the supply amount lower limit value S0 and the supply amount upper limit value Sm are fixed values determined by the capacity of the water pumps P1 and P2 or other conditions, and each set value between these fixed values is variable. Value.

すなわち、図3の図表は、供給量設定値離散間隔演算手段6が(3)式に基づき演算した離散間隔を用いて両固定値間を等間隔に分けることにより得られる各供給量設定値S1〜Sm-1を、下限値S0及び上限値Smと共に示したものであり、最適計画演算手段2が運用計画演算の際に用いることができる複数の供給量設定値候補をテーブル形式で示したものである。そして、この図表における右端には「流量ステップ数」つまり、下限値S0及び上限値Smを含んだ全ての設定値の数(m+1通り)が記載されている。例えば、受水池RPNについて、供給量設定値離散間隔演算手段6は離散間隔を20〔m3/h〕と演算しており、最適計画演算手段2が運用計画演算の際に用いることができる設定値は0,20,40,60,80,100〔m3/h〕の6通りである。この離散間隔を仮に10〔m3/h〕に小さくしたとすると、同様に最適計画演算手段2が運用計画演算の際に用いることができる設定値は0,10,20,30,40,50,60,70.80,90,100〔m3/h〕の11通りになり、演算規模が約2×106倍と指数関数的に増大することになる。 That is, the chart of FIG. 3 shows each supply amount set value S1 obtained by dividing the fixed values into equal intervals using the discrete intervals calculated by the supply amount set value discrete interval calculation means 6 based on the equation (3). ~ Sm-1 is shown together with the lower limit value S0 and the upper limit value Sm, and a plurality of supply amount setting value candidates that can be used by the optimal plan calculation means 2 in the operation plan calculation are shown in a table format. It is. At the right end of the chart, “flow step number”, that is, the number of all set values including the lower limit value S0 and the upper limit value Sm (m + 1) is described. For example, for the reservoir RPN, the supply amount set value discrete interval computing means 6 computes the discrete interval as 20 [m 3 / h], and the optimum plan computing means 2 can be used for operation plan computation. There are six values: 0, 20, 40, 60, 80, 100 [m 3 / h]. Assuming that the discrete interval is reduced to 10 [m 3 / h], the set values that can be used by the optimal plan calculation means 2 in the operation plan calculation are similarly 0, 10, 20, 30, 40, 50. , 60, 70.80, 90, 100 [m 3 / h], and the operation scale increases exponentially as approximately 2 × 10 6 times.

図4は、供給量設定値離散間隔演算手段6が(3)式及び遺伝的アルゴリズム(GA)の手法に基づき演算した離散間隔を有する複数の供給量設定値を各受水池について示した図表である。図3の図表では、各設定値間の間隔は等間隔になっていたが、この図4の図表では等間隔ではなく任意の数となっている。したがって、この図4の図表に係る設定値を用いれば、最適計画演算手段2は運用計画をよりきめ細かく作成することができる。   FIG. 4 is a chart showing a plurality of supply amount set values having discrete intervals calculated by the supply amount set value discrete interval calculation means 6 based on the method of equation (3) and the genetic algorithm (GA) for each receiving reservoir. is there. In the chart of FIG. 3, the interval between the set values is equal. However, in the chart of FIG. 4, the interval is not an equal interval but an arbitrary number. Therefore, if the set values according to the chart of FIG. 4 are used, the optimum plan calculation means 2 can create the operation plan more finely.

次に、上記の遺伝的アルゴリズムの手法を図5のフローチャートに基づき説明する。なお、以下の説明における「個体」とは、図4に示したように、全ての受水池の設定値全体を指しており、「遺伝子」とは上下限値間の任意の離散間隔を示している。   Next, the method of the above genetic algorithm will be described based on the flowchart of FIG. As shown in FIG. 4, “individual” in the following description refers to the entire set value of all receiving ponds, and “gene” indicates an arbitrary discrete interval between the upper and lower limit values. Yes.

<ステップ1:初期個体群の生成>
ランダムに遺伝子を割り当てて生成した固体を、それぞれ予め定義した個体数n個だけ発生させる。
<Step 1: Generation of initial population>
The number of solids generated by randomly assigning genes is generated for each of a predetermined number of individuals.

<ステップ2:各固体の評価>
与えられた遺伝子に基づき、最適計画演算手段2運用計画を導出し、その運用計画の評価値と演算時間を参照する。その後、(3)式によって評価値を求める。そのとき制約条件が存在すればチェックし、制約条件を満足しなければその個体の評価値を0とする。
<Step 2: Evaluation of each solid>
Based on the given gene, the optimum plan calculation means 2 operation plan is derived, and the evaluation value and calculation time of the operation plan are referred to. Thereafter, an evaluation value is obtained by equation (3). At this time, if there is a constraint condition, it is checked. If the constraint condition is not satisfied, the evaluation value of the individual is set to zero.

<ステップ3:淘汰処理>
評価値の悪い(評価値の小さい)個体を予め定義した個体数だけ淘汰(削除)する。
<Step 3: Haze processing>
The number of individuals with a poor evaluation value (small evaluation value) is selected (deleted) by a predetermined number of individuals.

<ステップ4:交叉処理>
ランダムにペアリングを行う。ペアリングは全個体数に対する割合(交叉率)分だけ行い、ペアごとに、ランダムに遺伝子座(遺伝子の場所)を選び、一点交叉(選んだ遺伝子の場所から交互に遺伝子のセットを交換)させる。なお、交叉処理は同じ受水池番号同士で行う。
<Step 4: Crossover process>
Pair at random. Pairing is done by the ratio (crossover rate) to the total number of individuals, and for each pair, a locus (gene location) is randomly selected, and one point crossover (a set of genes is exchanged alternately from the selected gene location). . Crossover processing is performed between the same reservoir numbers.

<ステップ5:突然変異処理>
全個体数に対する割合(突然変異率)分だけランダムに個体を選び、各個体の任意(ランダムに決定する)の遺伝子座の遺伝子を変更させる。
<Step 5: Mutation processing>
Individuals are selected at random for the ratio (mutation rate) to the total number of individuals, and genes at arbitrary (determined randomly) loci of each individual are changed.

<ステップ6:終了判定処理>
すなわち、ステップ2〜5の処理が設定回数以上繰り返し行われたか否かを判定し、設定回数以上繰り返されていればアルゴリズムを終了する。ステップ2における運用計画の評価値は、最適計画演算手段2が運用計画の評価値及び演算時間を導出した後に求まるため、ステップ2では、毎回最適計画演算を行うようにする。
<Step 6: End determination processing>
That is, it is determined whether or not the processing in steps 2 to 5 has been repeated a set number of times or more. Since the evaluation value of the operation plan in step 2 is obtained after the optimum plan calculation means 2 derives the evaluation value and calculation time of the operation plan, in step 2, the optimum plan calculation is performed every time.

供給量設定値離散間隔演算手段6は、上述した(3)式及び遺伝的アルゴリズムに基づき離散間隔を演算し、最適計画演算手段2はこの演算された離散間隔を有する複数の供給量設定値を用いて運用計画の作成を行う。このとき、既述したように、供給量設定値離散間隔演算手段6は、最適計画演算手段2の運用計画作成に要した演算時間Tをデータ出力手段3を介して入力しており、この演算時間Tが(2)式の許容演算時間Tmaxを超えた時点で演算を終了し、それ以上の無駄な演算動作を行わないようにする。   The supply amount set value discrete interval calculation means 6 calculates a discrete interval based on the above-described equation (3) and the genetic algorithm, and the optimum plan calculation means 2 calculates a plurality of supply amount set values having the calculated discrete intervals. Use it to create an operational plan. At this time, as described above, the supply amount set value discrete interval calculation means 6 inputs the calculation time T required to create the operation plan of the optimum plan calculation means 2 via the data output means 3, and this calculation The calculation is terminated when the time T exceeds the allowable calculation time Tmax in the expression (2), and no further unnecessary calculation operation is performed.

次に、上記のように構成される図1の第1の実施形態の動作につき説明する。但し、最適計画演算手段2が運用計画作成のために用いる供給量設定値はシステム導入時点において既に設定済みであるものとする。   Next, the operation of the first embodiment of FIG. 1 configured as described above will be described. However, it is assumed that the supply amount setting value used by the optimal plan calculation means 2 for preparing the operation plan has already been set at the time of system introduction.

オペレータは、各受水池毎のある1日の運用計画を作成すべく、前日に需要予測値及び各種パラメータを、表示手段4の画面を見ながらデータ入力手段1から最適計画演算手段2に入力する。最適計画演算手段2は、この需要予測値及び各種パラメータ、並びに既に設定済みの供給量設定値を用いて運用計画を作成し、この作成した運用計画と共に、評価値及び演算時間をデータ出力手段3に出力する。   The operator inputs a demand forecast value and various parameters on the previous day from the data input means 1 to the optimum plan calculation means 2 while viewing the screen of the display means 4 in order to create a one-day operation plan for each receiving reservoir. . The optimum plan calculation means 2 creates an operation plan using the demand forecast value and various parameters, and the supply amount set value that has already been set, and together with the created operation plan, the evaluation value and calculation time are output to the data output means 3. Output to.

データ出力手段3は、作成した運用計画と、そのときに用いられる供給量設定値とを表示手段4に出力し、また、運用計画、評価値、及び演算時間をデータ記憶手段5に出力する。データ記憶手段5は、これらを過去実績データとして保存する。   The data output means 3 outputs the created operation plan and the supply amount set value used at that time to the display means 4, and outputs the operation plan, evaluation value, and calculation time to the data storage means 5. The data storage means 5 stores these as past performance data.

そして、オペレータは、最適計画演算手段2により得られた各受水池毎の運用計画に基づき浄水場送水計画の作成を行うようにする。つまり、オペレータは、通常の日常業務においては、単に、需要予測値及び各種パラメータを入力して最適計画演算手段2に運用計画を作成させるだけであり、供給量設定値離散間隔演算手段6を用いることはしない。   Then, the operator creates a water purification plant water supply plan based on the operation plan for each receiving pond obtained by the optimum plan calculation means 2. That is, in a normal daily work, the operator simply inputs the demand forecast value and various parameters and causes the optimal plan calculation means 2 to create an operation plan, and uses the supply amount set value discrete interval calculation means 6. I won't do that.

しかし、システム稼働後ある程度の期間が経過すると、種々の条件の変化により運用計画が次第に実情と合わなくなってくることがある。例えば、運用計画にしたがって各受水池に対して浄水の供給を行った場合に各受水池の水位が目標値から大きくずれてしまったり、あるいは運用計画作成に時間がかかりすぎて制御が間に合わなくなる虞も出てくる。   However, after a certain period of time has elapsed since the system was operated, the operation plan may gradually become inconsistent with the actual situation due to changes in various conditions. For example, when purified water is supplied to each receiving pond according to the operation plan, the water level of each receiving pond may deviate significantly from the target value, or it may take too much time to create an operation plan and the control will not be in time. Also come out.

このような場合、オペレータは、供給量設定値離散間隔演算手段6を起動して供給量設定値の新たな離散間隔を演算させる。これにより、供給量設定値離散間隔演算手段6は、データ記憶手段5に保存されている、運用計画、評価値、及び演算時間についての過去実績データに基づき離散間隔を演算し、これを最適計画演算手段2に出力する。最適計画演算手段2は、この演算された新たな離散間隔を有する複数の供給量設定値を用いて最適化された運用計画を作成する。そして、このとき作成された運用計画、及びそのときの評価値及び演算時間はデータ出力手段3を介して供給量設定値離散間隔演算手段6に入力される。つまり、前述の(1)式の目的関数Fが最小化されるまで、供給量設定値離散間隔演算手段6、最適計画演算手段2、データ出力手段3を結ぶループ上でデータの循環が行われる。この際、演算時間Tが許容演算時間Tmaxを超えたらその時点で演算は終了することになる。   In such a case, the operator activates the supply amount set value discrete interval calculation means 6 to calculate a new discrete interval of the supply amount set value. Thereby, the supply amount set value discrete interval calculation means 6 calculates the discrete interval based on the past performance data about the operation plan, the evaluation value, and the calculation time, which is stored in the data storage means 5, and calculates the optimum plan. Output to the computing means 2. The optimum plan calculation means 2 creates an optimized operation plan using a plurality of supply amount setting values having the calculated new discrete intervals. The operation plan created at this time, and the evaluation value and calculation time at that time are input to the supply amount set value discrete interval calculation means 6 via the data output means 3. That is, data is circulated on a loop connecting the supply amount set value discrete interval calculation means 6, the optimum plan calculation means 2, and the data output means 3 until the objective function F of the above-described equation (1) is minimized. . At this time, if the calculation time T exceeds the allowable calculation time Tmax, the calculation ends at that point.

このように、図1の構成によれば、種々の条件の変化により運用計画が次第に実情と合わなくなってきたような場合に、オペレータは、供給量設定値離散間隔演算手段6を起動して新たな離散間隔を演算させ、最適計画演算手段2にこの離散間隔を有する複数の供給量設定値を用いて運用計画を作成させることができる。この新たな離散間隔は、評価値と演算時間とのバランスを考慮した上で演算したものであるため、この離散間隔を有する供給量設定値で作成した運用計画は実情と合致したものとなる。   As described above, according to the configuration of FIG. 1, when the operation plan gradually becomes inconsistent with the actual situation due to changes in various conditions, the operator activates the supply amount set value discrete interval calculation means 6 to newly It is possible to calculate a discrete interval, and to cause the optimum plan calculation means 2 to create an operation plan using a plurality of supply amount setting values having the discrete interval. Since this new discrete interval is calculated in consideration of the balance between the evaluation value and the calculation time, the operation plan created with the supply amount setting value having this discrete interval is consistent with the actual situation.

図6は、本発明の第2の実施形態の構成を示すブロック図である。この図6の構成は、図1の構成に離散間隔更新判定手段7、及び離散間隔手動設定手段8を付加したものである。   FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the second exemplary embodiment of the present invention. The configuration of FIG. 6 is obtained by adding discrete interval update determination means 7 and discrete interval manual setting means 8 to the configuration of FIG.

離散間隔更新判定手段7は、システム導入後に最適計画演算手段2が現在適用中である供給量設定値が適正なものでなくなり、この供給量設定値の離散間隔を更新すべきものになったかどうかを、データ記憶手段5に保存されている過去実績データを用いて判定するものである。例えば、システムの経年変化や、季節の変動により、供給量設定値の離散間隔を更新すべき必要が生じることがあるので、そのような場合に離散間隔更新判定手段7が判定を行う。   The discrete interval update determination means 7 determines whether or not the supply amount set value currently applied by the optimum plan calculation means 2 after the system introduction is not appropriate, and the discrete interval of this supply amount set value should be updated. The determination is made using the past performance data stored in the data storage means 5. For example, it may be necessary to update the discrete interval of the supply amount set value due to aging of the system or seasonal fluctuations. In such a case, the discrete interval update determination unit 7 performs the determination.

また、離散間隔更新判定手段7の判定如何にかかわらず、オペレータが自らの判断に基づき供給量設定値の離散間隔を更新したい場合もある。そこで、この実施形態では手動操作手段8が付加されている。オペレータは、この手動操作手段8を操作して更新指令を供給量設定値離散間隔演算手段6に出力することにより、強制的に現在使用されている供給量設定値の離散間隔を更新させることができるようになっている。   Further, the operator may want to update the discrete interval of the supply amount set value based on his / her own determination regardless of the determination by the discrete interval update determination means 7. Therefore, in this embodiment, manual operation means 8 is added. The operator operates this manual operation means 8 to output an update command to the supply amount set value discrete interval calculation means 6 to forcibly update the discrete interval of the supply amount set value currently used. It can be done.

ところで、上記した第1及び第2の実施形態は、浄水場のプラントシステムを例に取り説明したものであるが、浄水場のプラントシステムにおいて、送水ポンプによる送水、又は自然流下による送水を行う場合は、特有の注意すべき事項があるのでこれにつき説明しておく。   By the way, although the above-mentioned 1st and 2nd embodiment explained taking the plant system of a water purification plant as an example, in the plant system of a water purification plant, when performing water supply by a water pump or water supply by natural flow Since there is a particular noteworthy matter, I will explain this.

図7は、2台の送水ポンプP1,P2の能力特性と、浄水池FPから受水池RP1〜RPNに至る管路の管路抵抗曲線との関係を示した説明図である。この図に示すように、送水ポンプを1台又は2台用いる場合の運転範囲は吐出量Q0〜Q2の範囲であり、全揚程Hはこの運転範囲における管路抵抗を超えていなければならない。したがって、通常は、吐出量Q0〜Q1の範囲では「ポンプ1台単独100%」での運転を行い、吐出量Q1〜Q2の範囲では「ポンプ2台並列100%」での運転を行うことになる。したがって、もし吐出量がQ1又はQ2付近になるように供給量設定値の離散間隔が設定されると、送水ポンプの運転台数が頻繁に切り換わる事態が発生する虞がある。よって、供給量設定値離散間隔演算手段6が離散間隔を演算する場合、送水ポンプの運転地点がQ1,Q2となるのを回避するようにすることが好ましい。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing the relationship between the performance characteristics of the two water pumps P1 and P2 and the pipeline resistance curves of the pipelines from the clean water reservoir FP to the receiving reservoirs RP1 to RPN. As shown in this figure, the operating range when one or two water pumps are used is the range of discharge amounts Q0 to Q2, and the total head H must exceed the pipe resistance in this operating range. Therefore, normally, the operation is performed with “one pump alone 100%” in the range of discharge amounts Q0 to Q1, and the operation is performed with “two pumps in parallel 100%” in the range of discharge amounts Q1 to Q2. Become. Therefore, if the discrete interval of the supply amount set value is set so that the discharge amount is in the vicinity of Q1 or Q2, there is a risk that the number of operating water pumps frequently switches. Therefore, when the supply amount set value discrete interval calculation means 6 calculates the discrete interval, it is preferable to avoid the operation points of the water pump being Q1 and Q2.

図8は、流量調節弁FV1〜FVNについての有効流量特性を示す説明図である。各流量調節弁は、損失係数の値に応じて固有の有効流量特性を持っており、損失係数Cpが小さくなるほど(つまり抵抗が大きくなるほど)流量制御が不可能な領域が拡大する。また、最大弁開度付近の領域では開度変化に対して流量変化が大きくなり、また、損失係数が小さい調節弁の場合最小弁開度付近の領域では開度変化に対して流量変化が小さくなる。したがって、使用可能な弁開度の設定範囲もこれらの領域が除外されるように、供給量設定値の離散間隔を設定することが好ましい。   FIG. 8 is an explanatory diagram showing the effective flow characteristics of the flow control valves FV1 to FVN. Each flow rate control valve has a unique effective flow rate characteristic according to the value of the loss coefficient, and as the loss coefficient Cp decreases (that is, the resistance increases), the region where flow rate control is impossible increases. In the region near the maximum valve opening, the flow rate change increases with respect to the opening change, and in the case of a control valve with a small loss factor, the flow rate change decreases with respect to the opening change in the region near the minimum valve opening. Become. Therefore, it is preferable to set the discrete interval of the supply amount set value so that these ranges are also excluded from the usable valve opening setting range.

本発明の第1の実施形態の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the 1st Embodiment of this invention. 上記第1の実施形態の適用対象となる浄水池から各受水池までのシステム構成を示す説明図。Explanatory drawing which shows the system structure from the water purification pond used as the application object of the said 1st Embodiment to each receiving pond. 図1における供給量設定値離散間隔演算手段6が演算した離散間隔(等間隔)を有する複数の供給量設定値を各受水池について示した図表。The table | surface which showed the several supply amount setting value which has the discrete interval (equal interval) which the supply amount setting value discrete interval calculating means 6 in FIG. 1 calculated about each receiving pond. 図1における供給量設定値離散間隔演算手段6が演算した離散間隔(任意間隔)を有する複数の供給量設定値を各受水池について示した図表。The table | surface which showed the some supply amount setting value which has the discrete interval (arbitrary interval) which the supply amount setting value discrete interval calculating means 6 in FIG. 1 calculated about each receiving pond. 図1における供給量設定値離散間隔演算手段6が離散間隔を演算する場合に用いる遺伝的アルゴリズムについて説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating the genetic algorithm used when the supply amount setting value discrete interval calculating means 6 in FIG. 1 calculates a discrete interval. 本発明の第2の実施形態の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明を浄水場のプラントシステムに適用する場合の注意事項を説明するためのポンプ能力特性図。The pump capability characteristic figure for demonstrating the notes in the case of applying this invention to the plant system of a water purification plant. 本発明を浄水場のプラントシステムに適用する場合の注意事項を説明するための流量調節弁有効流量特性図。The flow control valve effective flow characteristic figure for demonstrating the precautions when applying this invention to the plant system of a water purification plant.

符号の説明Explanation of symbols

1 データ入力手段
2 最適計画演算手段
3 データ出力手段
4 表示手段
5 データ記憶手段
6 供給量設定値離散間隔演算手段
7 離散間隔更新判定手段
8 離散間隔手動設定手段
TFM 総ろ過流量計
FP 浄水池
WL 水位計
P1,P2 送水ポンプ
AFM1〜AFMN 流量計
FV1〜FVN 流量調節弁
RP1〜RPN 受水池
RWL1〜RWLN 水位計
BFM1〜BFMN 流量計
SPL 浄水場送水計画
UPL1〜UPLN 運用計画
RWL1〜RWLN 受水池水位
DE1〜DEN 需要予測値
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Data input means 2 Optimal plan calculation means 3 Data output means 4 Display means 5 Data storage means 6 Supply amount setting value Discrete interval calculation means 7 Discrete interval update determination means 8 Discrete interval manual setting means
TFM total filtration flow meter
FP water purification pond
WL water level gauge
P1, P2 water pump
AFM1 ~ AFMN flow meter
FV1 to FVN Flow control valve
RP1 ~ RPN Receiving pond
RWL1 ~ RWLN Water level gauge
BFM1 ~ BFMN flow meter
SPL water purification plant water supply plan
UPL1-UPLN operation plan
RWL1 ~ RWLN Reservoir water level
DE1-DEN demand forecast

Claims (9)

予測需要に基づきプラントシステムの上流側から下流側へ供給対象物を供給する場合の供給量に関する運用計画を導出するプラント運用計画導出装置において、
少なくとも前記供給対象物の需要予測値を含む、前記運用計画を導出するために必要なデータを入力するデータ入力手段と、
前記データ入力手段からのデータに基づく演算を行い、離散的に表された複数の供給量設定値を用いて前記運用計画の作成を行う最適計画演算手段と、
少なくとも、前記最適計画演算手段が作成した前記運用計画、この作成した運用計画に対する評価値、及びこの作成に要した演算時間を含むデータを出力するデータ出力手段と、
前記データ出力手段が出力する前記評価値及び前記演算時間についての過去実績データを保存するデータ記憶手段と、
前記データ記憶手段が保存する過去実績データ、及び前記データ出力手段が出力する前記最適計画演算手段の演算結果を用いて、前記評価値及び前記演算時間の双方が好適となるように供給量設定値離散間隔についての演算を行う供給量設定値離散間隔演算手段と、
を備え、前記最適計画演算手段は、前記供給量設定値離散間隔演算手段が演算した前記供給量設定値離散間隔を有する複数の供給量設定値を用いて前記運用計画を作成するものである、
ことを特徴とするプラント運用計画導出装置。
In the plant operation plan derivation device for deriving an operation plan related to the supply amount when supplying the supply object from the upstream side to the downstream side of the plant system based on the predicted demand,
Data input means for inputting data necessary for deriving the operation plan, including at least a demand forecast value of the supply object;
Optimal plan calculation means for performing calculation based on data from the data input means and creating the operation plan using a plurality of discretely expressed supply amount setting values;
At least the operation plan created by the optimum plan calculation means, an evaluation value for the created operation plan, and data output means for outputting data including the calculation time required for the creation,
Data storage means for storing past performance data about the evaluation value and the calculation time output by the data output means;
Using the past performance data stored by the data storage unit and the calculation result of the optimum plan calculation unit output by the data output unit, the supply amount set value so that both the evaluation value and the calculation time are suitable. Supply amount set value discrete interval computing means for computing discrete intervals;
And the optimum plan calculation means creates the operation plan using a plurality of supply amount set values having the supply amount set value discrete intervals calculated by the supply amount set value discrete interval calculation means.
A plant operation plan deriving device characterized by that.
前記供給量設定値離散間隔は等間隔である、
ことを特徴とする請求項1記載のプラント運用計画導出装置。
The supply amount set value discrete intervals are equal intervals,
The plant operation plan deriving device according to claim 1.
前記供給量設定値離散間隔は遺伝的アルゴリズムにより設定された任意間隔である、
ことを特徴とする請求項1記載のプラント運用計画導出装置。
The supply amount set value discrete interval is an arbitrary interval set by a genetic algorithm,
The plant operation plan deriving device according to claim 1.
前記供給量設定値離散間隔演算手段は、前記データ出力手段から出力される前記最適計画演算手段の演算結果に含まれる演算時間が、予め設定されている許容値を超えた時点で前記供給量設定値離散間隔の演算を終了するものである、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のプラント運用計画導出装置。
The supply amount set value discrete interval calculation means is configured to set the supply amount when a calculation time included in a calculation result of the optimum plan calculation means output from the data output means exceeds a preset allowable value. The calculation of the value discrete interval is terminated.
The plant operation plan deriving device according to any one of claims 1 to 3.
前記プラントシステムの経年変化又は季節の変動、その他予め設定された判定基準に基づき、現在の供給量設定値離散間隔を更新する必要があると判定した場合に、前記供給量設定値離散間隔演算手段に更新指令を出力して新たに演算した供給量設定値離散間隔を前記最適計画演算手段に出力させるようにする離散間隔更新判定手段を、
備えたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のプラント運用計画導出装置。
When it is determined that it is necessary to update the current supply amount set value discrete interval based on a secular change or seasonal variation of the plant system, or other preset determination criteria, the supply amount set value discrete interval calculation means A discrete interval update determination means for causing the optimum plan calculation means to output a supply amount set value discrete interval newly calculated by outputting an update command to
The plant operation plan deriving device according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
前記供給量設定値離散間隔を手動操作により設定することが可能な離散間隔手動設定手段を、
備えたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のプラント運用計画導出装置。
Discrete interval manual setting means capable of manually setting the supply amount set value discrete interval,
The plant operation plan deriving device according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
前記プラントシステムの上流側から下流側へ供給する供給対象物とは、浄水場の浄水池から受水池へ供給する浄水である、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のプラント運用計画導出装置。
The supply object to be supplied from the upstream side to the downstream side of the plant system is purified water supplied from the water purification pond of the water purification plant to the receiving pond.
The plant operation plan deriving device according to any one of claims 1 to 6.
前記供給量設定値離散間隔演算手段は、前記浄水池から受水池に至る管路抵抗を考慮して、送水ポンプの運転台数切換地点付近に前記供給量設定値が設定されることを回避するように、前記供給量設定値離散間隔の演算を行うものである、
ことを特徴とする請求項7記載のプラント運用計画導出装置。
The supply amount set value discrete interval calculation means avoids setting of the supply amount set value in the vicinity of the operation number switching point of the water pump in consideration of the pipe resistance from the water purification pond to the receiving pond. In addition, the supply amount setting value discrete interval is calculated.
The plant operation plan deriving device according to claim 7.
前記供給量設定値離散間隔演算手段は、前記浄水システムの浄水池から受水池への浄水の供給が自然流下により行われるものである場合に、流量調節弁の有効流量特性を考慮して、開度変化に対する流量変化が大きい領域及び小さな領域を除外した設定領域内に前記供給量設定値が設定されるように、前記供給量設定値離散間隔の演算を行うものである、
ことを特徴とする請求項7記載のプラント運用計画導出装置。
The supply amount set value discrete interval calculation means is opened in consideration of the effective flow characteristics of the flow control valve when the purified water is supplied from the water purification pond to the water receiving pond of the water purification system by natural flow. The supply amount set value discrete interval is calculated so that the supply amount set value is set in a setting region excluding a region where the flow rate change with respect to the degree change is large and a small region.
The plant operation plan deriving device according to claim 7.
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