JP2005188824A - 水処理監視制御システム、移動型水処理監視サーバ、冷却塔装置、水処理監視方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 冷却塔の設置現場など、場所を選ばずに水処理監視サーバを用いた監視・制御を可能とする。
【解決手段】 循環水の水質情報を測定し、測定された水質情報を無線回線を用いてパケット通信網２０に出力する冷却塔装置３０と、この冷却塔装置３０から出力された水質情報をパケット通信網２０を介して無線受信し、無線受信された水質情報を解析して冷却塔装置３０を制御するための制御信号を生成すると共に、パケット通信網２０を介し制御信号を冷却塔装置３０に無線送信する移動型水処理監視サーバ５０とを備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、各種の水処理を監視制御するための水処理監視制御システム等に係り、より詳しくは、例えば無線回線に接続される移動型水処理監視サーバを用いて冷却塔などの水処理装置を監視制御する水処理監視制御システム等に関する。

各種産業用や空調用等に用いられる循環冷却水系では、熱交換器や冷凍機などの熱交換により温度上昇した水を冷却塔で一部蒸発させ、蒸発潜熱の放出により再冷却させて循環使用している。この冷却塔における循環水の電導度は、循環水の蒸発によって上昇する。一般の冷却塔では、電導度が所定の上限値に達するとブローダウン(排出、ブロー)を行い、このブローダウンに伴って補給水が供給されることによって循環水の電導度が下がっていく。そして、電導度が所定の下限値に達するとブローダウンは中止され、補給水の入力も止まる。

また、循環冷却水系では、循環水系内の溶解物の濃縮により塩分などの固形物が析出するスケールの問題、塩素イオンや硫酸イオン等の濃度が増加することによる腐食の問題、レジオネラ属菌に代表される微生物の発生問題等から、各種の水処理薬品(薬剤)が循環水に注入される。この循環水の薬剤濃度は、蒸発に伴う補給水の入力においては変化しないが、ブローダウンが行われ、補給水が入力される時点では薄くなる。かかる場合には、循環水の薬剤濃度を上げることが必要となる。

公報記載の従来技術には、ブロー水量の変動や冷却水中の薬剤濃度の変動を小さく抑えるために、冷却水の一定量を常にブローするための定流量ブロー弁と、導電率を測定する導電率計と、測定結果に応じて弁の開閉を行う導電率連動ブロー弁と、各ブロー弁の各々のブロー水量に応じて水処理薬剤を供給する手段を有する自動ブロー薬注装置についての提案がある(例えば、特許文献１参照。)。また、水処理薬剤の濃度演算を演算機能を有する制御器で行い、維持管理目標濃度範囲内となるように水処理薬剤の注入量を制御する技術が開示されている(例えば、特許文献２参照。)。更に、補給水量と循環水の水質を逐次検出し、この情報をもとに水処理薬品の注入量を制御する技術の提案がある(例えば、特許文献３参照。)。

特許第２９９１０６０号公報(第２−３頁、図１) 特許第３３５８５２３号公報(第２−４頁、図１) 特開２００２−１５９９６２号公報(第２−３頁、図１)

この上記特許文献１〜３に示すように、導電率や薬剤濃度を測定し、薬剤の注入濃度や補給水量等を制御する技術は従来から存在しており、これらの技術によれば、循環冷却水系における例えば薬剤濃度の維持等を図ることが可能となる。
しかしながら従来技術では、実際に行われる制御管理システムの維持、運営についての検討が全くなされていない。実際の冷却塔の循環水において、所定の電導度の範囲を具体的に数値で設定する場合には、例えば循環水と補給水との比(濃縮率)をどの数値で設定するか、また循環水の電導度の低下していく割合や、薬剤の注入濃度が下がったときに薬剤をどの程度循環水に注入するか(薬剤注入ポンプの稼働時間および注入量をどのように調整するか)等について、個々の冷却塔によって異なった管理が必要となる。即ち、これらの制御項目は、冷却塔の容量や負荷の状態、設置場所、温湿度状況、四季の変化等によって変動することから、冷却塔の薬注濃度を一定に保つための薬剤注入装置による注入量の自動制御は、冷却塔毎に個別で、且つ複雑、高度となる。そのために、従来では、個々の冷却塔に対して精度の高い自動制御を実現することは事実上、困難であった。

また、循環冷却水系に用いられる冷却塔は、一般にビルの屋上や工場地帯の僻地等の屋外に配置される場合が多く、この冷却塔に近接して制御装置を配置した場合には、風雨や寒暖等による過酷な環境条件により、制御管理システムを長期に亘って維持することが困難となる。更に、高度な制御を実施しようとすると制御装置も高価となり、全ての循環冷却水系にこれらの制御装置を配置すると、循環冷却水系管理全体のコストもそれに応じて上昇してしまう。

このような従来の制御管理システムにおける欠点を解消するために、発明者等は、例えば電話回線を介して冷却塔における水質状況を吸い上げ、水質管理を遠隔地で行う遠隔監視・制御方法について検討を加えた。電話回線を介した遠隔監視・制御方法によれば、メーカやメンテナンス会社等の遠隔から、電話回線を通して現状データの確認や制御を行うことが可能となる点で優れている。しかしながら、制御される対象となる冷却塔が存在する現場と制御を行う遠隔監視装置とが、物理空間的に必ず離れて構成されることから、解決すべき幾つかの問題が生じてしまう。例えば冷却塔にて所定のトラブルが生じた場合等には、冷却塔が配置されている現場にサービス担当者が駆けつけて対応をとる必要があるが、かかる対応は遠隔監視装置からは離れて実行される。そのために、例えばトラブル対応の内容等を遠隔監視装置に反映させることが非常に難しい。また、例えばパラメータ設定等、遠隔監視側から現場に指示する場合にも、遠隔監視システムとは全く別個に電話等を用いて指示することが必要となり、円滑な対応が困難であった。更に、例えば冷却塔の設置時には、２４時間、昼夜に亘って現場に張り付いてメンテナンスを行うことが必要となる場合もあるが、かかる場合に、現場と遠隔監視装置とが離れていることで、初期設定情報等を遠隔監視に反映させることが難しく、その反映には多くの工数がかかっていた。

本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、水処理監視サーバを用いて集中的に水処理を監視・制御する場合にあって、監視・制御する水処理監視サーバを移動型とすることで、例えば各種水処理装置の設置現場等、場所を選ばずに水処理監視サーバを用いた監視・制御を可能とすることにある。
また他の目的は、パケット網を介して循環冷却水系側の装置と水処理監視サーバとのデータのやりとりを可能とすることにより、正確かつ安全なデータ転送と、極め細やかな制御管理、保守管理を可能とすることにある。

かかる目的のもと、本発明が適用される水処理監視制御システムは、水処理の水質情報を測定し、測定された水質情報を無線回線を用いてネットワークに出力する水処理装置と、この水処理装置から出力された水質情報をネットワークを介して受信し、受信された水質情報を解析して水処理装置を制御するための制御信号を生成すると共に、無線回線を用いてネットワークを介し、制御信号を水処理装置に送信する移動型水処理監視サーバとを含む。

ここで、この水処理装置によって測定され出力される水質情報は、循環水系に用いられる循環水の薬剤濃度または電導度のデータであり、移動型水処理監視サーバにて生成され送信される制御信号は、薬剤注入量に関する制御信号であることを特徴とすることができる。また、この水処理装置は、水質情報をパケット化して出力し、移動型水処理監視サーバは、受信したパケットから水質情報を取り出すと共に、生成された制御信号をパケット化して送信することを特徴とすれば、パケット化によりデジタルデータが送信されることから、過酷な環境条件で使用されることの多い水処理装置にて従来のアナログ通信によるデータ送信を起因とするデータエラーを抑制し、水処理監視制御システムにおける安全かつ正確なデータ送受信を実現できる点で好ましい。

更にこの移動型水処理監視サーバは、受信したパケットから水処理装置を特定し、特定された水処理装置に応じた解析を実行することを特徴とすれば、複数の水処理装置を一括して監視する場合であっても、適切かつ正確な監視処理を実現することができる点で優れている。

一方、本発明が適用される移動型水処理監視サーバは、冷却塔に用いられる循環水の薬剤濃度のデータまたは電導度のデータをネットワークを介して無線受信する無線受信手段と、この無線受信手段により無線受信された薬剤濃度のデータまたは電導度のデータを解析する解析手段と、この解析手段による解析に基づいて、冷却塔に注入される薬剤の薬剤注入量を決定する注入量決定手段と、この注入量決定手段により決定された薬剤注入量に関するデータをネットワークを介して無線送信する無線送信手段とを含む。

ここで、この解析手段は、無線受信された薬剤濃度のデータまたは電導度のデータをプロットし、グラフ化して出力することを特徴とすることができる。また、この解析手段は、グラフ化された情報を元に変化を予測し、注入量決定手段は、この解析手段による予測に基づいて薬剤注入量を決定することを特徴とすることができる。

しかして、本発明が適用される冷却塔装置は、負荷を冷却するための循環水を保有する冷却塔と、この冷却塔に保有された循環水の薬剤濃度を測定する薬剤濃度計と、冷却塔の循環水に対して薬剤を注入する薬剤注入ポンプと、薬剤濃度計により測定された薬剤濃度のデータをパケット化して無線送信すると共に、薬剤注入ポンプを制御するためのパケット化された制御信号を無線受信する通信ユニットとを含む。

また他の観点から把えると、本発明が適用される冷却塔装置は、冷却塔に保有された循環水の電導度を測定する電導度計と、この電導度計により測定された電導度のデータをパケット化して無線送信すると共に、薬剤注入ポンプを制御するためのパケット化された制御信号を無線受信する通信ユニットとを含む。

ここで、これら通信ユニットにより無線受信される制御信号は、移動型水処理監視サーバによってデータ解析され決定された薬剤注入ポンプによる薬剤注入量と稼働時間に関する情報であることを特徴とすることができる。

更に本発明は方法のカテゴリから把えることができる。即ち、本発明が適用される水処理監視方法は、冷却塔に用いられる循環水の薬剤濃度のデータまたは電導度のデータをネットワークを介して無線受信し、無線受信された薬剤濃度のデータまたは電導度のデータを解析し、解析された薬剤濃度のデータまたは電導度のデータに基づいて、冷却塔に注入される薬剤の薬剤注入量を決定し、決定された薬剤注入量に関するデータをネットワークを介して冷却塔に無線送信しており、冷却塔が設置されている設置場所から離れた遠隔地、および設置場所の近接地にて冷却塔を監視することを特徴とすることができる。

また、本発明は、冷却塔の通信ユニットとネットワークを介して無線送受信を可能とする通信ユニットが接続可能に構成され、移動型水処理監視サーバとして機能するコンピュータ装置に実行されるプログラムであって、このプログラムは、通信ユニットにより無線受信された、冷却塔に用いられる循環水の薬剤濃度のデータまたは電導度のデータを解析する機能と、解析された薬剤濃度のデータまたは電導度のデータに基づいて、冷却塔に注入される薬剤の薬剤注入量を決定する機能と、決定された薬剤注入量に関するデータを通信ユニットに対して出力する機能とを実現させる。

尚、これらのプログラムをコンピュータに対して提供する際に、例えばコンピュータにインストールされた状態にて提供される場合の他、コンピュータに実行させるプログラムをコンピュータが読取可能に記憶した記憶媒体にて、これらのプログラムを提供する形態が考えられる。この記憶媒体としては、例えば各種ＤＶＤやＣＤ−ＲＯＭ媒体等が該当し、ＤＶＤやＣＤ−ＲＯＭ読取装置等によってプログラムが読み取られ、ＨＤＤやフラッシュＲＯＭ等にこのプログラムが格納され、ＣＰＵにて実行される。また、これらのプログラムは、例えば、プログラム伝送装置からネットワークを介して提供される場合もある。

本発明によれば、水処理監視サーバを用いて集中的に水処理を監視・制御することが可能となり、また、集中的に水処理を監視・制御する水処理監視サーバを移動型とすることで、各種水処理装置の設置現場等、場所を選ばずに水処理監視サーバを用いた監視・制御が可能となる。
また、パケット網を介して、循環冷却水系側の装置と水処理監視サーバとのデータのやりとりを行うことで、正確かつ安全なデータ転送と、極め細やかな制御管理、保守管理が可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態が適用される水処理監視制御システムの全体構成を示した図である。図１に示す水処理監視制御システム１０は、無線通信を介した通信を可能とするネットワークであるパケット通信網２０、監視対象となる水処理装置の一例である冷却塔装置３０、冷却塔装置３０や図示しない純水装置などの水処理装置を監視する移動型水処理監視サーバ５０で構成されている。

冷却塔装置３０は、循環冷却水系を構成し制御対象となる冷却塔３１、無線回線を用いてパケット通信網２０を介して移動型水処理監視サーバ５０と通信を行う通信ユニット３２、冷却塔装置３０の全体を制御する制御部３３を備えている。また、冷却塔３１における循環水中の薬剤濃度を検出する薬剤濃度計３４、循環水中の電導度を測定する電導度計３５、移動型水処理監視サーバ５０によるコンピュータ処理に基づき、制御部３３からの指示によって薬剤注入量を調整する薬剤注入ポンプ３６を備えている。

移動型水処理監視サーバ５０は、移動型水処理監視サーバ５０の全体を制御すると共に水処理監視のための各種アプリケーションを実行する制御部５１、無線回線を用いてパケット通信網２０を介して冷却塔装置３０と通信を行う通信ユニット５２、制御部５１によって形成されたグラフィックデータに基づいて、例えばプロットデータや補間データ等を表示する表示部(ディスプレイ)５３、例えばメンテナンス作業を行う作業者や監視オペレータ等によってなされる入力を受け付ける入力部５４を備えている。制御部５１、表示部５３、および入力部５４は、例えばノートブック型パーソナルコンピュータ(ノートＰＣ)等の携帯型コンピュータ装置によって実現され、通信ユニット５２は、ノートＰＣに接続される例えば携帯電話や通信カードあるいはリモート端末等によって実現される。勿論、移動型水処理監視サーバ５０として全てを集約して１つの筐体内に含まれる場合もある。

図２は、冷却塔装置３０を更に詳細に示した図である。図２には、図１に示した構成の他に、負荷となる熱交換器４９、薬剤注入ポンプ３６から注入される薬剤を溜める薬注装置３７、ブローダウンされる水の吐出量を調整する電磁弁３８、吐出量を制御するタイマー制御部３９、熱交換器４９に循環水を供給する循環ポンプ４１、熱交換器４９を経て昇温した循環水(冷却水)を散水する散水装置４２が示されている。

熱交換器４９には、循環ポンプ４１を経て冷却塔３１内の循環水が供給される。熱交換器４９を通過し昇温した循環水は、散水装置４２によって散水され、例えばファン４３の駆動によって取り入れられた外気と気液接触して冷却され、冷却塔３１の下部に保有される。一方、循環水が保有される冷却塔３１の下部には電磁弁３８が設けられており、タイマー制御部３９からの制御に基づき、例えば循環水の塩類が濃縮すると考えられる所定の時間間隔でこの電磁弁３８が開かれ、ブローダウンが実行される。一方で、冷却塔３１では、循環水の水量をほぼ一定に保持するために補給水が供給される。

また、冷却塔３１内の循環水が保有される下部には、電導度を測定するためのセンサ３５ａが設けられ、このセンサ３５ａを用いて電導度計３５によって電導度が測定される。電導度計３５による測定結果は制御部３３に入力される。また、冷却塔３１に近接して設けられる薬注装置３７は、制御部３３からの指示に基づく薬剤注入ポンプ３６が開かれることで、薬剤を冷却塔３１に供給している。ブローダウンが行われる経路には、所定のセンサ(図示せず)が設けられ、薬剤濃度計３４による薬剤濃度の測定が行われる。薬剤濃度計３４による測定結果は制御部３３に入力される。このようにして、薬剤濃度計３４および電導度計３５によって測定される電導度や薬剤濃度のデータ(アナログデータ)は、制御部３３によってＡ/Ｄ(アナログ/デジタル)変換され、通信ユニット３２によってパケット化され、ネットワークであるパケット通信網２０を介して移動型水処理監視サーバ５０に無線送信される。一方、通信ユニット３２では、移動型水処理監視サーバ５０から受信した薬剤注入量制御信号が含まれるパケットを再構成してデジタルデータが取り出され、制御部３３に出力される。制御部３３では、Ｄ/Ａ(デジタル/アナログ)変換が実行され、解析された薬剤注入量制御信号に基づいて薬剤注入ポンプ３６を制御している。

図３は、冷却塔装置３０の通信ユニット３２および移動型水処理監視サーバ５０の通信ユニット５２によって生成されるパケットの構造例を示した図である。ここでは１つのパケットが例として挙げられている。各々のパケットは、ヘッダ、データ、トレーラに区分される。ヘッダは、１つのパケットの先頭を示す情報である開始符号、データの送り先を示す情報である宛先アドレス、データを送り出したコンピュータを示す情報である送信元アドレス、および何番目のパケットであるかを示す情報である通し番号で構成される。トレーラは、通信中の誤りを検出するための情報である誤り検出、１つのパケットの終わりを示す情報である終了符号で構成される。冷却塔装置３０の通信ユニット３２から出力されるパケットのデータには、デジタル化された電導度データおよび/または薬剤濃度データが格納される。一方、移動型水処理監視サーバ５０の通信ユニット５２から出力されるパケットのデータでは、デジタル化された薬剤注入量の制御信号が格納される。

本実施の形態では、図３に示すようなパケットを用い、パケット無線通信技術を用いて水処理に関する各種データの送受信を実施している。電導度データや薬剤濃度データ、薬剤注入量制御信号等をパケット化して通信することにより、通信回線の占有を防ぐことが可能となり、パケットとパケットとの間に他の通信パケットを割り込ませて電送することができる。そのために、本実施の形態では、冷却塔３１の循環水中の薬剤濃度を一定にするリアルタイム自動監視制御システム(冷却塔装置３０)が近くに複数存在していても、各々の冷却塔３１に対して独立したリアルタイム制御を同時に行うことが可能となる。また、パケット無線通信技術を用いることで、高価な専用回線を持つ必要がない。更に、本実施の形態では、パケット無線通信網だけを使用するために、薬剤情報のセキュリティを高度に保つことができる。

次に、冷却塔装置３０および移動型水処理監視サーバ５０にて実行される処理の流れについて説明する。
本実施の形態が適用される水処理監視制御システム１０では、冷却水系の冷却塔３１における循環水中の薬剤濃度を一定にするための制御が実行される。この循環水中の薬剤濃度を一定にする方法には、循環水の薬剤濃度を直接測定して薬剤注入量を調整する直接的制御方法と、循環水の電導度を測定して間接的に薬剤注入量を調整する間接的制御方法とがある。薬剤濃度を測定する直接的制御方法は精度が高く、電導度を測定する間接的制御方法は比較的簡便であるという特徴がある。以下では、これらの方法をまとめて説明する。

図４は、冷却塔装置３０にて実行される処理を示したフローチャートである。制御部３３は、薬剤濃度計３４または電導度計３５を用いて、冷却塔３１内の循環水における薬剤濃度または電導度を測定する(ステップ１０１)。ここで測定される薬剤濃度としては、残留塩素濃度、紫外線吸収物質濃度、赤外線吸収物質濃度、蛍光物質濃度、同位体元素濃度、その他特異的吸・発光物質濃度等がある。これらの薬剤濃度や電導度を取得した制御部３３では、Ａ/Ｄ変換が行われ、通信ユニット３２では、このデジタル化された薬剤濃度データまたは電導度データを、図３に示すような形式にてパケット化する(ステップ１０２)。その後、通信ユニット３２は、作成されたパケットを、無線回線を用いてパケット通信網２０を介し、移動型水処理監視サーバ５０へ送信する(ステップ１０３)。パケットを受信した移動型水処理監視サーバ５０では、後述するような処理によって、データの解析や薬剤注入量の調整・設定作業等が実行される。

その後冷却塔装置３０の通信ユニット３２および制御部３３では、移動型水処理監視サーバ５０から送信されるパケットが受信されたか否かが判断される(ステップ１０４)。パケットを受信していない場合には、一定時間が経過したか否かが判断され(ステップ１０５)、一定時間が経過していない場合にはステップ１０４に戻ってパケットの有無が判断され、一定時間が経過した後にはステップ１０１に戻って薬剤濃度または電導度のデータ転送が再度実行される。この一定時間は、移動型水処理監視サーバ５０にて、例えばデータをプロットするのに必要な時間として予め定められているものである。勿論、移動型水処理監視サーバ５０からの要求やユーザの設定等によって、適宜、時間が変更されるように構成することもできる。ステップ１０４で移動型水処理監視サーバ５０からのパケットを無線回線を通して通信ユニット３２が受信した場合には、通信ユニット３２または制御部３３にて、パケットから薬剤注入量の設定信号が取り出される(ステップ１０６)。そして、制御部３３は、取り出された設定信号に基づいて薬剤注入ポンプ３６を調整制御し(ステップ１０７)、冷却塔３１における循環水中の薬剤濃度が一定になるように自動制御される。その後、制御部３３は、自動制御結果を確認するのに適当なものとして予め定められている一定時間が経過したか否かを判断し(ステップ１０８)、経過していない場合には待機し、経過した場合には、ステップ１０１に戻って薬剤濃度または電導度のデータ転送処理が実行される。
尚、図４に示すフローチャートでは、冷却塔装置３０が自ら薬剤濃度または電導度のデータを送信するような流れで説明したが、移動型水処理監視サーバ５０の要求によって、その都度、送信するように構成することも可能である。また、冷却塔装置３０ではデータを蓄積しておき、移動型水処理監視サーバ５０が蓄積されたデータをポーリングして取り出すように構成することもできる。

図５は、移動型水処理監視サーバ５０にて実行される処理を示したフローチャートである。移動型水処理監視サーバ５０の通信ユニット５２は、パケット通信網２０を介して無線通信によってパケットを受信する(ステップ２０１)。移動型水処理監視サーバ５０が同時に複数の水処理装置を管理・監視している場合もあることから、制御部５１では、受信したパケットのヘッダに含まれる送信元アドレスから、制御対象となる水処理装置である冷却塔装置３０が特定される(ステップ２０２)。また制御部５１では、受信したパケットのデータから薬剤濃度データまたは電導度データが取り出される(ステップ２０３)。制御部５１では、取り出された薬剤濃度データまたは電導度データの解析がなされる(ステップ２０４)。この解析は、制御部５１にて実行されるアプリケーションプログラムで行われ、入力されたデータに基づくリアルタイム処理がなされる。ここでは、冷却塔３１の容量、負荷である熱交換器４９の状態、冷却塔３１の設置場所、四季、温湿度等の条件に基づき、個々の水処理装置(冷却塔装置３０)における独自のパラメータ設定により変更されたアプリケーションによって、状況に応じた解析がなされる。移動型水処理監視サーバ５０には、通常の監視ソフトの他に、各種の運転履歴処理のアプリケーションソフトが用意されており、その都度、必要なアプリケーションが例えばポート番号(アプリケーション毎に設定されている番号)で指定される。このようにして解析された解析結果は、薬剤注入ポンプ３６の稼働時間と薬剤注入量の設定に活用される。また、例えばグラフや表として、表示部５３に表示される(ステップ２０５)。

図６(ａ),(ｂ)は、電導度の傾斜角と薬剤注入量との関係の一例を示した図である。図６(ａ)は電導度の傾斜角とそれに対応したポンプの薬剤注入量と稼働時間の例を示しており、図６(ｂ)は、冷却塔の稼働時における最適ブロー設定値の確認のために表示部５３に表示されるグラフ例を示している。図６(ａ)は横軸に冷却塔の稼働時間、縦軸に電導度が示されている。電導度の傾斜角度は、季節(温湿度)や負荷、ブローダウン量(補給水量)の変化等によって変わる。制御部５１は、図６(ａ)に示すような循環水中の電導度の変化をプロットした画像グラフにより、電導度の傾斜角度を検出し、検出された傾斜角度に応じて薬剤ポンプへの稼働時間と薬剤注入量を決定している。例えば垂線に対して６０度の角度となる緩やかな傾斜の場合には、薬剤注入量は５０cc/分で稼働時間は１０分、例えば垂線に対して３０度の角度となる急な傾斜の場合には、薬剤注入量は２０cc/分で稼働時間は１０分となる。制御部５１は、取得されたデータをプロットし、適宜、そのプロット間の部分に補間を加えて、画像グラフを生成する。そして、この画像グラフの傾斜角度の解析によって、薬剤注入量を決定することができる。

一方、図６(ｂ)に示す表示例では、冷却塔３１の稼働時における電導度変化が示されている。所定の時間間隔で得られたデータがプロットされ、そのデータの間が補間されて、図６(ｂ)に示すような画像グラフが得られる。このようなグラフを生成し、このグラフを認識することで、ブローダウンのＯＮ/ＯＦＦの範囲で、電導度を下げるのに寄与した時間帯の各傾斜値に基づき、最適ブローダウンの設定値が確認できる。また、最適薬剤注入のためのタイマー設定値を確認することができる。かかる確認は、制御部５１にて実行される処理プログラム(アプリケーションプログラム)によって行うことも可能であるが、ディスプレイに表示される画像データをユーザが見ることで、ユーザにより最適値を設定することも可能である。

図５に戻って説明すると、ステップ２０５で解析結果が表示された後、制御部５１は、入力部５４を介してユーザからの入力があったか否かを判断する(ステップ２０６)。例えば、初期設定時やトラブル等の緊急対応時などでは、ユーザからの入力が特に優先される。このようなユーザ入力があった場合には、そのままステップ２０８へ移行する。ユーザ入力がない場合に、制御部５１は、ステップ２０４にてなされた解析に基づき、薬剤注入が必要か否かを自動的に判断する(ステップ２０７)。制御部５１が判断する最も簡単な手法は、取得された薬剤濃度や電導度の値が、予め定められている上限値や下限値を超えているか否かを判断するものである。また、更に高度な判断手法としては、図６(ａ)に示したようなプロットデータに基づき、ある上限値や下限値を超えると予想される稼働時間を予測して、そのタイミングに合わせて薬剤注入が必要か否かを判断するものが挙げられる。

このようにしてステップ２０７の判断を行った結果、薬剤注入が必要ではないと判断された場合には、ステップ２０１に戻って処理が再度実行される。薬剤注入が必要であると判断される場合には、薬剤注入ポンプ３６の稼働時間と薬剤注入量の設定がなされ(ステップ２０８)、かかる設定に基づいて、注入量の設定制御信号が生成される(ステップ２０９)。生成された設定制御信号は、図３に示すようなパケットのデータに入れられ、ヘッダの宛先アドレスを制御対象となる冷却塔装置３０に設定して、パケットが生成される。そして、通信ユニット５２は、無線通信によってパケット網２０に接続し、生成されたパケットを冷却塔装置３０に対して送信し(ステップ２１０)、ステップ２０１に戻る。設定制御信号を含むパケットを受信した冷却塔装置３０は、前述した図４に示すステップ１０６以降の処理によって制御され、自動的に稼働する。

以上のように、移動型水処理監視サーバ５０では、従来、行われていなかった高度なデータ解析が集中的に行われる。実行される処理としては、データのプロット化、プロット化されたプロットデータの補間、画像化処理、グラフレベルの比較等があり、これらによって解析がなされ、薬剤注入ポンプ３６の稼働時間と薬剤注入量の設定が移動型水処理監視サーバ５０にて決定される。これらの解析を行うためには、各種ソフトウェア処理が必要であると共に、高速化処理とワーキングエリアを確保する意味で、比較的高速なＣＰＵと、比較的大きなメモリ容量を必要とする。かかるＣＰＵやメモリを個々の水処理装置(冷却塔３１など)に設けることは、費用の点から好ましくない。また、冷却塔３１が配設される場所は、例えばビルの屋上等、気温、湿度の変化が極めて大きく、コンピュータの置かれる環境としては好ましくない。本実施の形態によれば、冷却塔３１に付帯する設備は、電導度計、薬剤濃度計、通信ユニット(パケット通信装置)等、最小限のもので足り、制御を行うコンピュータ装置は、環境の良い場所に配置することが可能となる。

更に、本実施の形態では、循環水中の薬剤濃度や電導度のデータを無線回線でパケット網に接続している。無線回線を介して接続することで、屋上等の設置場所から信号線を這わす必要がなくなる。また、例えば循環水の電導度や薬剤濃度の変化を捉えるためには、電導度計や薬剤濃度計からのデータを頻繁に送信する必要があるが、例えば有線を介して通常の電話回線に接続する場合には、データを取得する度に電話回線に接続することが必要となりその接続コストも高価になる。また、各冷却塔の装置毎に電話加入料や回線使用料を支払う必要があり経済的に好ましくない。本実施の形態のように、無線回線を介してパケット網に接続することにより、費用も低く抑えることが可能となり、かかる経済的な点からも優れた効果が得られる。尚、無線回線を介したパケット網の例としては、ＮＴＴドコモ株式会社が提供しているＤｏＰａ(商標)等の、パケット通信を利用したデータ通信サービスを用いることが有効である。

尚、有線を用いた制御では、一般にアナログデータとして各種データが転送されることから、データの化け等によって装置が正しく稼働しない場合が非常に多い。特に冷却塔などの水処理装置では、ビルの屋上や各種プラントなど、屋外の環境条件の厳しい場所にて制御が行われる。そのために、有線によるアナログデータ転送を基本とするシステムでは、その信頼性が非常に低くなる。しかしながら、本実施の形態では、例えばセンサによって取得され、また監視制御部にて作成された各種データをデジタル化し、パケットの形式で送受信することによって、データの信頼性を格段に上昇させることができる。たとえ誤ったデータが転送された場合であっても、パケット通信では、図３に示すような誤り検出によって誤りが検出できることから、データの再転送等によって正しいデータの取得が容易に行える。本実施の形態のような設置環境が劣悪な水処理装置において、パケット化されたデータを用いた制御、遠隔制御は、信頼性や経済性等を含めて非常に高い効果が得られることを、発明者等により確認された。

また、本実施の形態では、水処理を集中的に管理するサーバを、移動可能な移動型水処理監視サーバ５０で構成している。無線回線を利用していることから、例えば、冷却塔装置３０の試運転時等に、冷却塔３１の設置場所近くに移動型水処理監視サーバ５０を移動させることができる。即ち、アプリケーションソフトを使用する要員のところに移動型水処理監視サーバ５０を移動させ、処理作業を専門に行わせることも可能である。設置初期の試運転時や、トラブル発生時のメンテナンス後の試運転時等では、サービス担当者が設備に張り付いて対応することが必要となるが、かかる場合に、集中管理を行う移動型水処理監視サーバ５０が近くに配置されていることで、作業効率が飛躍的に向上する。より具体的には、担当者は、施設現場で、パケット網を介して移動型水処理監視サーバ５０から施設の運転操作履歴や施設の各種設定条件、メンテナンス情報を即座に引き出すことができる。これによって、施設の異常(トラブル)に対する迅速な対応や、施設の保守管理を容易に行うことが可能となり、経験が豊富でないメンテナンス要員であっても、適切な対応をとることができる。更に、施設現場に移動型水処理監視サーバ５０を移動する場合には、例えば、ＲＳ２３２Ｃ等を用いて冷却塔装置３０と移動型水処理監視サーバ５０とを直接接続し、無線回線なしで冷却塔装置３０の高速制御を行うことも有効である。即ち、通常、遠隔監視を行うための移動型水処理監視サーバ５０を、制御対象となる水処理装置のすぐ脇に移動させることで、ネットワークを利用しない、直接接続による制御も可能となる。

尚、本実施の形態で実行されるアプリケーションソフトは、冷却塔装置３０と移動型水処理監視サーバ５０との間で、特定の運転履歴データの特性を認識する汎用アプリケーションソフトを実行するように構成することができる。具体的には、冷却塔装置３０の通信ユニット３２からの指示で、パケット通信網２０を介して移動型水処理監視サーバ５０で特定のポート番号を指定し、アプリケーションソフトを実行し、その結果を冷却塔装置３０に知らせるように構成することができる。また、同様に、冷却塔３１が設置されている現場で、通信ユニット３２からのポート番号指定で、移動型水処理監視サーバ５０のメンテナンスソフトを稼働させてメンテナンスを行い、その結果を通信ユニット３２に知らせることができる。

また、アプリケーションソフトでは、前述のように、循環水の電導度や薬剤濃度の変化をリアルタイムにプロットし、且つ補間して、描いた画像によって実時間で制御することができる。これによって、最適な数値パラメータを容易に選択することができる。このとき、施設固有のパラメータを設定し、また四季の変動についてもパラメータを変更することで、精度の高い制御をより容易に実施し得る。その結果、従来できなかった極め細やかな薬剤濃度の自動制御が、本実施の形態にて可能となった。

本発明の活用例としては、循環冷却水系の冷却塔の他、純水装置や排水処理システム等があり、各種の水処理における薬剤注入等を制御するシステムに適用することができる。

本実施の形態が適用される水処理監視制御システムの全体構成を示した図である。 冷却塔装置を更に詳細に示した図である。 冷却塔装置の通信ユニットおよび移動型水処理監視サーバの通信ユニットによって生成され、また再構成がなされるパケットの構造例を示した図である。 冷却塔装置にて実行される処理を示したフローチャートである。 移動型水処理監視サーバにて実行される処理を示したフローチャートである。 (ａ),(ｂ)は、電導度の傾斜角と薬剤注入量との関係の一例を示した図である。

符号の説明

１０…水処理監視制御システム、２０…パケット通信網、３０…冷却塔装置、３１…冷却塔、３２…通信ユニット、３３…制御部、３４…薬剤濃度計、３５…電導度計、３６…薬剤注入ポンプ、３７…薬注装置、３８…電磁弁、３９…タイマー制御部、４１…循環ポンプ、４２…散水装置、４３…ファン、４９…熱交換器、５０…移動型水処理監視サーバ、５１…制御部、５２…通信ユニット、５３…表示部(ディスプレイ)、５４…入力部

Claims (13)

1. 水処理の水質情報を測定し、測定された当該水質情報を無線回線を用いてネットワークに出力する水処理装置と、
   前記水処理装置から出力された前記水質情報を前記ネットワークを介して受信し、受信された当該水質情報を解析して当該水処理装置を制御するための制御信号を生成すると共に、無線回線を用いて前記ネットワークを介し、当該制御信号を当該水処理装置に送信する移動型水処理監視サーバと
   を含む水処理監視制御システム。
2. 前記水処理装置によって測定され出力される水質情報は、循環水系に用いられる循環水の薬剤濃度または電導度のデータであり、
   前記移動型水処理監視サーバにて生成され送信される前記制御信号は、薬剤注入量に関する制御信号であることを特徴とする請求項１記載の水処理監視制御システム。
3. 前記水処理装置は、前記水質情報をパケット化して出力し、
   前記移動型水処理監視サーバは、受信したパケットから前記水質情報を取り出すと共に、生成された前記制御信号をパケット化して送信することを特徴とする請求項１記載の水処理監視制御システム。
4. 前記移動型水処理監視サーバは、受信した前記パケットから水処理装置を特定し、特定された水処理装置に応じた解析を実行することを特徴とする請求項３記載の水処理監視制御システム。
5. 冷却塔に用いられる循環水の薬剤濃度のデータまたは電導度のデータをネットワークを介して無線受信する無線受信手段と、
   前記無線受信手段により無線受信された前記薬剤濃度のデータまたは前記電導度のデータを解析する解析手段と、
   前記解析手段による解析に基づいて、前記冷却塔に注入される薬剤の薬剤注入量を決定する注入量決定手段と、
   前記注入量決定手段により決定された前記薬剤注入量に関するデータを前記ネットワークを介して無線送信する無線送信手段と
   を含む移動型水処理監視サーバ。
6. 前記解析手段は、無線受信された前記薬剤濃度のデータまたは前記電導度のデータをプロットし、グラフ化して出力することを特徴とする請求項５記載の移動型水処理監視サーバ。
7. 前記解析手段は、グラフ化された情報を元に変化を予測し、
   前記注入量決定手段は、前記解析手段による予測に基づいて前記薬剤注入量を決定することを特徴とする請求項６記載の移動型水処理監視サーバ。
8. 負荷を冷却するための循環水を保有する冷却塔と、
   前記冷却塔に保有された循環水の薬剤濃度を測定する薬剤濃度計と、
   前記冷却塔の循環水に対して薬剤を注入する薬剤注入ポンプと、
   前記薬剤濃度計により測定された薬剤濃度のデータをパケット化して無線送信すると共に、前記薬剤注入ポンプを制御するためのパケット化された制御信号を無線受信する通信ユニットと
   を含む冷却塔装置。
9. 負荷を冷却するための循環水を保有する冷却塔と、
   前記冷却塔に保有された循環水の電導度を測定する電導度計と、
   前記冷却塔の循環水に対して薬剤を注入する薬剤注入ポンプと、
   前記電導度計により測定された電導度のデータをパケット化して無線送信すると共に、前記薬剤注入ポンプを制御するためのパケット化された制御信号を無線受信する通信ユニットと
   を含む冷却塔装置。
10. 前記通信ユニットにより無線受信される前記制御信号は、移動型水処理監視サーバによってデータ解析され決定された前記薬剤注入ポンプによる薬剤注入量と稼働時間に関する情報であることを特徴とする請求項８または９記載の冷却塔装置。
11. 冷却塔に用いられる循環水の薬剤濃度のデータまたは電導度のデータをネットワークを介して無線受信し、
    無線受信された前記薬剤濃度のデータまたは前記電導度のデータを解析し、
    解析された前記薬剤濃度のデータまたは前記電導度のデータに基づいて、前記冷却塔に注入される薬剤の薬剤注入量を決定し、
    決定された前記薬剤注入量に関するデータを前記ネットワークを介して前記冷却塔に無線送信する水処理監視方法。
12. 前記冷却塔が設置されている設置場所から離れた遠隔地、および当該設置場所の近接地にて当該冷却塔を監視することを特徴とする請求項１１記載の水処理監視方法。
13. 冷却塔の通信ユニットとネットワークを介して無線送受信を可能とする通信ユニットが接続可能に構成され、移動型水処理監視サーバとして機能するコンピュータ装置に、
    前記通信ユニットにより無線受信された、前記冷却塔に用いられる循環水の薬剤濃度のデータまたは電導度のデータを解析する機能と、
    解析された前記薬剤濃度のデータまたは前記電導度のデータに基づいて、前記冷却塔に注入される薬剤の薬剤注入量を決定する機能と、
    決定された前記薬剤注入量に関するデータを前記通信ユニットに対して出力する機能と
    を実現させるプログラム。

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