JP2006125001A - 水運用計画装置及び方法，プログラム，記録媒体並びに水運用計画サービス用のサーバ - Google Patents

Abstract

【課題】 水質の異なる複数の水源から取水する水道施設において、水輸送や水処理などのコストを最小化できる水運用計画の立案を実現可能にする。
【解決手段】 各水源７Ａ，７Ｂから取水する際の水道施設６における水輸送コストを、原水購入費用を含めて演算する水輸送コスト演算手段と、この水輸送コスト演算手段で演算された水輸送コストに基いて水道施設６における水輸送量の計画値を演算する水輸送量計画値演算手段とを具備した水運用計画装置１によって水道施設の水運用計画を立案する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の水源から取水する水道施設における水運用計画を立案する装置や方法等に関する。

安全な水の安定供給は、水道施設に課せられた重要な役割である。表流水（河川，ダム，湖沼など），地下水，伏流水などの水源から取水した原水は、浄水場で水処理が施されて濁質や有害物質を除去され、配水池や配水管路網を経て末端需要者に供給される。水道施設では、一般に、複数の水源から取水し、複数の浄水場あるいは複数の水処理系統を有するとともに複数の配水池を有しており、配水管路網は広域に分散配置されており、これらの各部がコンピュータシステムにより統合管理されている。水道水の需要量（水需要量）は、社会経済活動により大きく変動する特徴がある。これに対応し、水資源の有効活用と水道施設群の効率的運用を実現するには、水需要量の予測値や、配水池から需要者へ送る水の量（配水量）や、浄水場から配水池に送る水の量（送水量）や、水源から取水する原水の量（取水量）を予め計画し、この計画に沿った運用を行うことが有効である。これらを水運用計画と呼び、計画値は少なくとも将来２４時間分を立案させる必要がある。

水道水源には、水利権の関係上取水量が制約されている水源や、水道用水供給事業者からの受水（購入）による水源や、汚濁が進行している水源や、井戸水などの清浄な水源などがある。水運用計画では、このような複数の水源から選択的に効率よく取水して、水質基準確保及び安定供給の確保を前提に、造水コストや輸送コストを最低限に抑える計画手法が求められる。

特に、取水計画では、浄水場の水処理に関するコストを考慮しなければならない。水質変動のある水源から取水する場合には、高濁度時などの水質悪化時に取水すると当然水処理コストは高額となる。一方、井戸水のように常に清浄な水では処理コストを低くできる。このように、条件の異なる複数の水源から取水では、水処理コストを考慮した取水量の調整が不可欠である。

取水量計画の従来技術としては、原水の汚濁物質濃度を計測して取水量を制限する方法（例えば、特許文献１参照）や、複数の井戸からの取水量や配水池からの配水流量をシミュレートする方法（例えば、特許文献２参照）や、運用コストが最小となる取水流量，浄水生産量及び送水流量を求める水運用計画装置（例えば、特許文献３参照）や、消費動力を制約条件に抑える水配制御方法（例えば、特許文献４参照）や、上水道施設全体の運用コストを計算する上水道水運用評価装置（例えば、特許文献５参照）が提案されている。
特開２００４−４２０１６号公報（段落番号０００８〜１１、図１） 特開平１１−２０３２６８号公報（段落番号０００６、図１〜４） 特開平８−１２８０７８号公報（段落番号００１５〜２２、図１〜５） 特開２００３−２０２９２４号公報（段落番号００２４、図３） 特開２００２−２６６３８０号公報（要約）

特開２００４−４２０１６号公報（特許文献１）には、原水の汚濁物質濃度が高い時には取水量を低減させるように取水制御を実施して薬品量を低減することが記載されているが、取水量計画の立案方法についてはなんら記載されていない。

特開平１１−２０３２６８号公報（特許文献２）に記載の技術は、複数の井戸や配水池を対象に取水量・配水流量をシミュレートするのみで、水処理に関わる電力量や薬品量などのコストはシミュレートされていない。また、清浄な井戸水のみを対象としているため、水質が変動する水源を持つ浄水場の取水計画立案には適用できない。

特開平８−１２８０７８号公報（特許文献３）に記載の技術は、浄水生産コストを浄水場毎に流量原単位（円/ｍ^３）により計算しており、水質変動時の水処理の薬品量や電力量の変化は計算することはできない。このため、原水水質変動を浄水生産コストに反映できないという課題がある。また、複数の水質の異なる水源からの取水量を計画立案において、水源毎の取水量を適正に求めることができないという課題がある。さらに、浄水場内に様式の異なる水処理系統が複数存在する場合についてもコストを算出できないという課題がある。さらに、浄水生産コストは少なくとも電力量と薬品量を計算せねばならないが、特許文献３に記載の技術ではなんら考慮されていない。

特開２００３−２０２９２４号公報（特許文献４）に記載の技術は、水輸送に関わる消費動力のみをコストとして扱っており、水処理に必要な薬品量や薬品コストは計算できないという課題がある。また、複数の水源からの取水量をどのように決定するかについてはなんら記載されておらず、水質が変動する水源を持つ浄水場の取水計画立案には適用できない。

特開２００２−２６６３８０号公報（特許文献５）に記載の技術は、施設全体の運用コストを計算しているが、原水購入費は考慮されておらず、原水の購入費が変わる広い範囲等での取水計画に適用できない。

以上のように、水質の異なる複数の水源から取水する水道施設における最適な水運用計画は、上記従来技術では実現できない。

本発明の目的は、水質の異なる複数の水源から取水する水道施設において、水輸送や水処理などのコストを最小化できる水運用計画の立案を実現可能にすることにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る第１の水運用計画装置は、複数の水源から取水する水道施設の水運用計画を立案する水運用計画装置において、各水源から取水する際のこの水道施設における水輸送コストを原水購入費用を含めて演算する水輸送コスト演算手段と、この水輸送コスト演算手段で演算された水輸送コストに基いてこの水道施設における水輸送量の計画値を演算する水輸送量計画値演算手段とを備えたことを特徴とすることを特徴とする。

また、この水道施設は、少なくとも一つ以上の水処理系列から構成され、この水処理系列のプロセスは、少なくとも粉末活性炭注入，凝集，沈殿，ろ過，消毒，輸送のうち何れかのプロセスを含むことを特徴とする。

次に、本発明に係る第１の水運用計画方法は、複数の水源から取水する水道施設の水運用計画を立案する水運用計画方法において、各水源から取水する際のこの水道施設における水輸送コストを原水購入費用を含めて演算する水輸送コスト演算ステップと、この水輸送コスト演算ステップで演算された水輸送コストに基いてこの水道施設における水輸送量の計画値を演算する水輸送量計画値演算ステップとを有することを特徴とする。

次に、本発明に係る第１の水運用計画立案のためのプログラムは、コンピュータを、複数の水源から取水する水道施設において各水源から取水する際の水輸送コストを原水購入費用を含めて演算する水輸送コスト演算手段と、この水輸送コスト演算手段で演算された水輸送コストに基いてこの水道施設における水輸送量の計画値を演算する水輸送量計画値演算手段として機能させることを特徴とする。

次に、本発明に係る第１のコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、コンピュータを、複数の水源から取水する水道施設において各水源から取水する際の水輸送コストを原水購入費用を含めて演算する水輸送コスト演算手段と、この水輸送コスト演算手段で演算された水輸送コストに基いてこの水道施設における水輸送量の計画値を演算する水輸送量計画値演算手段として機能させる水運用計画立案のためのプログラムを記録したことを特徴とする。

次に、本発明に係る第２の水運用計画装置は、複数の水源から取水する水道施設の水運用計画を立案する水運用計画装置において、各水源の水質と各水源からの取水量とを入力として、水処理に必要な薬品量を演算する薬品量演算手段と、各水源からの取水量を入力として、水処理及び／または水輸送に必要な電力量を演算する電力量演算手段と、この薬品量演算手段で演算された薬品量とこの電力量演算手段で演算された電力量と原水購入費用とに基いて取水コストを演算する取水コスト演算手段とを備えたことを特徴とする。

また、この薬品量演算手段は、薬品量原単位と取水量とを積算する手段を具備し、この薬品原単位は、少なくとも一つ以上の水質項目を変数とする関数であることを特徴とする。

また、この水道施設は、少なくとも一つ以上の水処理系列から構成され、この水処理系列のプロセスは、少なくとも粉末活性炭注入，凝集，沈殿，ろ過，消毒，輸送のうち何れかのプロセスを含むことを特徴とする。

次に、本発明に係る第２の水運用計画方法は、複数の水源から取水する水道施設の水運用計画を立案する水運用計画方法において、各水源の水質と各水源からの取水量とを入力として、水処理に必要な薬品量を演算する薬品量演算ステップと、各水源からの取水量を入力として、水処理及び／または水輸送に必要な電力量を演算する電力量演算ステップと、この薬品量演算ステップで演算された薬品量とこの電力量演算ステップで演算された電力量と原水購入費用とに基いて取水コストを演算する取水コスト演算ステップとを有することを特徴とする。

次に、本発明に係る第２の水運用計画立案のためのプログラムは、コンピュータを、複数の水源から取水する水道施設における各水源からの取水量とを入力として、水処理に必要な薬品量を演算する薬品量演算手段と、各水源からの取水量を入力として、水処理及び／または水輸送に必要な電力量を演算する電力量演算手段と、この薬品量演算手段で演算された薬品量とこの電力量演算手段で演算された電力量と原水購入費用とに基いて取水コストを演算する取水コスト演算手段として機能させることを特徴とする。

次に、本発明に係る第２のコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、コンピュータを、複数の水源から取水する水道施設における各水源からの取水量とを入力として、水処理に必要な薬品量を演算する薬品量演算手段と、各水源からの取水量を入力として、水処理及び／または水輸送に必要な電力量を演算する電力量演算手段と、この薬品量演算手段で演算された薬品量とこの電力量演算手段で演算された電力量と原水購入費用とに基いて取水コストを演算する取水コスト演算手段として機能させる水運用計画立案のためのプログラムを記録したことを特徴とする。

次に、本発明に係る水運用計画サービス用のサーバは、複数の水源から取水する水道施設を所有する業者側のコンピュータにネットワークで接続される水運用計画サービス用のサーバにおいて、この水道施設の施設データとこの水道施設における薬品及び／または電力の原単位のデータと原水購入費用のデータとを格納した格納手段と、このコンピュータからこのネットワークを介して前記水道施設のプロセスデータを受信したことに基き、そのプロセスデータと、この格納手段から読み出したデータとに基いて、各水源から取水する際の水輸送コストを演算する水輸送コスト演算手段と、この水輸送コスト演算手段で演算された水輸送コストに基いてこの水道施設における水輸送量計画値を演算する水輸送量計画値演算手段と、この水輸送量計画値演算手段で演算された水輸送量計画値を、このネットワークを介してこのコンピュータに配信する配信手段とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る第１の水運用計画装置，水運用計画方法，プログラム，記録媒体によれば、複数の水源から取水する水道施設（さらには、複数の水源から取水し、複数の水処理系列を有する水道施設）における水輸送量（各水源からの取水量，配水池への送水量，配水池からの配水量等）の計画値を、取水コストが最小となるように求めることができる。また、汚濁が激しい水源の取水を減らし、他の水源の取水を増やすような場合にも、コストを定量的に示すことができるので、意思決定を支援することができる。

また、近年問題となっている渇水、地震などの災害、水源汚染事故、管路の破裂などの対策として浄水場や配水池間の水融通を実施することが大きなテーマになっているが、水融通には膨大な工事費用が必要であるため、最適な工事を実施せねばならない。そこで、計画設計段階において本発明を用いて様々の条件で水運用計画を試行することにより、効果を定量的に検証できる。

本発明に係る第２の水運用計画装置，水運用計画方法，プログラム，記録媒体によれば、複数の水源からの取水量計画値を求める過程で、水処理に必要な薬品量と、水輸送や水処理に必要な電力量とを計算できるので、省コストの観点からだけでなく、省資源・省エネルギーの観点からも、複数の水源からの取水量計画値を適切に決定することができる。

本発明に係る水運用計画サービス用のサーバによれば、水道施設所有事業者にとって、水輸送計画値の提供サービスをいつでもどこでも受けられ、水運用計画の立案の負担を軽減することができる。また、水運用計画の立案に関連する高度な管理を計画サーバに委ねることができるので、職員確保の負担を軽減できる。

さらに、複数の水道施設所有事業者の水運用計画を共通の計画サーバで管理することにより、複数の水道施設所有事業者の間での水運用計画に関するコミュニケーションを図ることができ、特に、広域な水環境に関する意識が高まる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、本発明を取水量計画値の立案に適用した例である。

図１は、本発明を適用した水運用システムの全体概略構成の一例を示す図である。この水運用システムは、計画サーバ１と、端末２と、監視制御サーバ３と、ネットワーク４と、コントローラ５と、水道施設６とで構成されている。

水道施設６は、水質の異なる二つの水源（河川，ダムなど表流水）７Ａ及び７Ｂから取水するものであり、水源７Ａ，７Ｂに一対一に対応した二つの水処理系列（系列Ａと系列Ｂ）から成る浄水場と、二つの配水池とを有している。

水処理系列Ａを例にとって、水道施設６の構成及び機能を説明する。水源７Ａから取水設備６１Ａにより取水された原水６０Ａは、着水井６２Ａ，凝集沈殿池６３Ａ，砂ろ過池６５Ａ，塩素消毒池６７Ａを経て送水６８になり、配水池７４に送られる。

原水センサ８Ａは、浄水場への導水路に設置されており、原水６０Ａの流量及び水質を計測する。取水設備６１Ａは、例えばポンプなどの、原水を圧送する水輸送装置で構成される。原水中の臭気成分や有機物が高いときには、薬品注入設備７０から粉末活性炭を着水井６２Ａに注入して吸着除去する。凝集沈殿池６３Ａでは、薬品注入設備７１より凝集剤，酸剤，アルカリ剤などの薬品を注入し、原水中の濁質成分を凝集させてフロックと呼ばれる濁質の塊を形成させた後に、このフロックを沈殿池で沈降させて除去する。センサ６４Ａは、凝集沈殿池６３Ａの出口の水の流量及び水質を計測する。

砂ろ過池６５Ａでは、凝集沈殿池６３Ａで除去できなかった濁質やマンガンなど重金属を除去する。薬品注入設備７２から塩素を注入することにより、溶解性のマンガンや鉄が酸化されて不溶性物質に変化し、砂ろ過池６５Ａのろ過砂層内に捕捉される。ろ過砂は、自動的に洗浄して補足物資により目詰まりを防止している。センサ６６Ａは、砂ろ過池６５Ａの出口の水の流量及び水質を計測する。

砂ろ過池６５Ａの後、塩素消毒池６７Ａの入口で、薬品注入設備７３から殺菌を目的に再び塩素が注入される。塩素注入により、送水６８や配水６９に殺菌力を持つ残留塩素を溶解させて末端蛇口までの安全を保持する。水道水の水質基準として、残留塩素は０．１ｍｇ／Ｌ以上と定められている。また、ｐＨ調整を目的にしてアルカリ剤が注入される。

このようにして得られる塩素消毒池６７Ａの出口の水は、浄水と呼ばれる。この浄水は、ポンプ７７で加圧されて送水６８となり、二つの配水池７４に貯水された後に、自然流下またはポンプで加圧されることにより、配水６９として水道管路（図示略）を経て需要家に供給される。センサ７５は送水６８の流量及び水質を計測し、センサ７６は配水池７４の水質を計測する。また、水道管路上に設けられたセンサ（図示略）が、配水６９の流量及び水質を計測する。

なお、水質には、濁度，臭気，色度，ｐＨ，紫外線吸光度，有機物濃度，電気伝導度，アンモニア性窒素などセンサで自動計測できる項目と、微量な有機物や化学物質，重金属，微生物など自動計測できない項目とがあり、後者の項目については、人手により採水を行い水質分析装置を用いて計測する。また、原水６０Ａの流量及び水質については、原水センサ８Ａを直接水源７Ａに設置して計測する場合や、水源７Ａの管理事業者からデータを入手する場合もある。

水処理系列Ｂは、水処理系列Ａと同一の構成であり、水源７Ｂから取水設備６１Ｂにより取水された原水６０Ｂが、着水井６２Ｂ，凝集沈殿池６３Ｂ，砂ろ過池６５Ｂ，塩素消毒池６７Ｂを経て、水処理系列Ａからの浄水と混合されて送水６８になり、配水池７４に送られる。図では各薬品注入設備７０〜７３から水処理系列Ｂへの矢印の図示を省略しているが、水処理系列Ａに対するのと同様にして、着水井６２Ｂには薬品注入設備７０から粉末活性炭が注入され、凝集沈殿池６３Ｂには薬品注入設備７１から薬品が注入され、砂ろ過池６５Ｂ，塩素消毒池６７Ｂの入口ではそれぞれ薬品注入設備，７２７３から塩素が注入される。原水センサ８Ｂは原水６０Ｂの流量及び水質を計測し、センサ６４Ｂは凝集沈殿池６３Ｂの出口の水の流量及び水質を計測し、センサ６６Ｂは砂ろ過池６５Ｂの出口の水の流量及び水質を計測する。

コントローラ５は、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリやＣＰＵや通信インタフェースなどから成っており、データの送受信や制御を高速に実行する装置である（長期間のデータ保存機能やディスプレイ，キーボードなどのヒューマンインタフェースは備えていない）。このコントローラ５は、センサ８Ａ，８Ｂ，６４Ａ，６４Ｂ，６６Ａ，６６Ｂ，７５，７６及び水道管路上のセンサで計測された水質・流量のデータや、薬品注入設備７０，７１，７２及び７３で注入される薬品量のデータや、水道施設６内の装置の状態信号・故障信号などのプロセスデータを収集すると共に、水道施設６の各プロセスを制御して原水６０Ａ及び６０Ｂから送水６８や配水６９を生成させる働きをする。

コントローラ５は、ネットワーク（例えばＬＡＮ）４を介して計画サーバ１，端末２及び監視制御サーバ３に接続されており、収集したプロセスデータを監視制御サーバ３に送信したり、監視制御サーバ３から水道施設６内の装置の起動・停止を命令する情報や制御設定値の情報を受信する。計画サーバ１，端末２及び監視制御サーバ３は、例えば水道施設６を管理する管理棟内に設置されている。

監視制御サーバ３は、２４時間稼動できる工業用パソコンから成っており、以下の機能を有している。
１）コントローラ５から受信したプロセスデータを計画サーバ１に送信したり、計画サーバ１から水運用計画値のデータを受信する機能
２）日・月・年のデータベース機能
３）水道施設６の各センサの計測データや、水道施設６内の装置の故障や起動停止の情報や、計画サーバ１から受信した水運用計画値のデータを、画面表示して運転者に提示する機能
４）マウス，タッチパネル，キーボード，ライトペンなどの入力デバイスにより、画面表示を変更したり、コントローラ５を介して水道施設６内の装置の起動・停止や制御設定値の設定・変更を行う機能

計画サーバ１は、コンピュータ（ワークステーションまたはパーソナルコンピュータ）に、水運用計画立案のためのプログラムをインストールしたものである。このプログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に格納したものであってもよく、あるいはまたＷｅｂサイトからダウンロードするようになっていてもよい。計画サーバ１は、監視制御サーバ３からプロセスデータを受信し、このプロセスデータ等に基いて水道施設６の将来の水運用計画を立案して、端末２及び監視制御サーバ３にその計画値のデータを配信する。

端末２は、コンピュータまたはネットワークに接続可能な携帯端末から成っており、計画サーバ１から水運用計画値などのデータを受信するために使用される。また、端末２は、各浄水場あるいは各水処理系列からの送水量計画値を設定してその設定値情報を計画サーバ１に送信するためにも使用される。この送水量計画値の設定は、例えば、配水区域や浄水場の点検などの状況により、送水量を人為的に指定せざるを得ないような場合に行われる。

次に、図２は、計画サーバ１の詳細な構成を示す図である。計画サーバ１は、ＣＰＵ１０，施設データベース１１，プロセスデータベース１２，計画値データベース１３，原単位データベース１６，データ入出力端末（キーボード，マウス及びディスプレイ）１４，ネットワークインタフェース１５及びメモリ（ＲＯＭ）１７を備えている。

メモリ１７には、送水量演算２０，配水量演算２１，取水量演算２２，取水総コスト演算２３，薬品量演算２４，電力量演算２５，水需要量演算２８，ＷＥＢサーバ機能２６及びデータ収集２７の各機能を実現するためのプログラム群（水運用計画立案プログラム）が記憶されており、ＣＰＵ１０がこのプログラム群を実行して計画サーバ１に各機能を実現させる。

ネットワークインタフェース１５は、ネットワーク４に接続された監視制御サーバ３やコントローラ５や端末２と通信する機能を有している。各データベース１１〜１３，１６には、ネットワーク４から送られてきた情報や、メモリ１７に記憶されたプログラム群を実行して生成された情報や、データ入出力端末１４から設定された情報が格納される。

プロセスデータベース１２には、監視制御サーバ３から送られてきたプロセスデータが格納される。プロセスデータとは、前述のように、水道施設６内の各センサで計測された水質・流量のデータや、注入される活性炭量・薬品量のデータや、水道施設６内の各装置の状態信号・故障信号などである。さらに、水道施設６の管理範囲外である水源７Ａや７Ｂの水位などのデータが、水源７Ａや７Ｂを管理している事業者と通信回線を接続して収集されて、プロセスデータベース１２に格納される。また、例えば人手による水質試験データや観測データなどのコントローラ５から送信不可能なデータが、端末２で入力されてネットワーク４から送られたり、あるいはデータ入出力端末１４で入力されて、プロセスデータベース１２に格納される。

施設データベース１１には、水道施設６の土木構造，配管，導水路，薬品注入設備，水処理機械設備，ポンプ設備，計装（計測用のセンサ及び制御用のコントローラ）などの情報が保存される。

原単位データベース１６には、薬品注入設備の電力量の原単位（単位薬品量あたりの電力量）や、水処理機械設備，ポンプ設備など造水に関わる装置の電力量の原単位（単位取水量あたりの電力量）や、水処理系列の各プロセスに注入される個々の薬品の原単位（単位取水量あたりの薬品量）や、水利権で定められている水源から取水するときのコスト（原水購入費用）や、水道用水供給事業者から受水するときのコストや、電力事業者との電力契約条件などの情報が格納されている。

薬品原単位は、例えば後出の式（３）や式（４）に示すように、プロセスデータベース１２に格納される水質データの項目のうちの少なくとも一つ以上の項目を変数に持つ関数で表されている。

なお、薬品原単位は、プロセスデータベース１２に格納された運用実績値の統計解析演算により自動的に算出あるいはチューニングされるが、ジャーテストなど実験的データを用いて決定してもよい。また、凝集沈殿反応，塩素消費反応，重金属酸化反応などに基づいて薬品原単位の演算式を決定してもよい。

また、電力原単位は、プロセスデータベース１２に格納された装置毎の電力量と原水流量あるいは薬品注入量の実績値とを用いて、縦軸を電力量原単位（ｋＷｈ／ｍ^３）とし、横軸を流量あるいは薬品注入量（ｍ^３／ｈ）として相関図で表してもよいし、装置の仕様から計算式を作成してもよい。

データ収集２７は、ネットワークインタフェース１５を介して監視制御サーバ３から送信されてくる水道施設６のプロセスデータを収集してプロセスデータベース１２に格納する機能である。

水需要量演算２８は、配水区域の当日あるいは翌日あるいは複数日の水需要量を予測する機能であり、例えば一日の総水需要量予測値あるいは時間単位の水需要量予測値を演算する。演算手法は、天候，最高気温，曜日，祝日，休日，過去の水需要量実績値などに基づいて統計処理で計算するという手法であってもよいし、他の公知な手法を用いてもよい。演算に必要なデータは、プロセスデータベース１２や計画値データベース１３から抽出するほか、端末２やデータ入出力端末１４からも入力させる。水需要量演算２８で演算して得られた水需要量予測値のデータは、計画値データベース１３に格納される。

配水量演算２１は、水需要量演算２８によって演算された水需要量予測値を満足するための配水量計画値を演算する機能である。この配水量計画値の演算は、まずいずれか一つの配水池（図１の水道施設６では二つの配水池７４のうちの一つ）に対して、水需要量予測値と配水池の貯留量との確保を条件として、配水池への流入量（送水量），配水池からの流出量（配水量），配水池の水位，水道管路の流量を演算し、残りの全ての配水池に対しても一つ一つ同様にして送水量，配水量，配水池水位及び管路流量を演算する、というようにして行われる。

この配水量計画値の演算に必要な配水池や管路等の情報は施設データベース１１から抽出し、過去の実績はプロセスデータベース１２や計画値データベース１３から抽出する。このときに、点検や増設改造工事により使用できない配水池，送水管路系統，配水管路系統，浄水場の送水能力などの情報は、予め端末２やデータ入出力端末１４から入力して施設データベース１１に反映しておくことが望ましい。演算して得られた配水量計画値（配水池毎の送水量，配水量，配水池水位及び管路流量）のデータは、計画値データベース１３に格納される。

送水量演算２０は、配水量演算２１によって演算された配水量計画値を満足するための送水量計画値を演算する機能である。この演算は、施設データベース１１から抽出した複数の配水池と複数の浄水場あるいは水処理系列（図１の水道施設６では二つの配水池７４と二つの水処理系列Ａ，Ｂ）との接続ルートを決定し、浄水場あるいは水処理系統毎に各配水池への送水量を決定するというようにして行われる。演算して得られた配水池毎の送水量計画値のデータは、計画値データベース１３に格納される。

取水量演算２２は、送水量演算２０によって演算された送水量計画値を満足するような水源毎の取水量計画値を演算する機能である。この演算は、薬品量演算２４，電力量演算２５及び取水コスト演算２３を用いることにより、水源から取水して送水を生成する間に必要な電力量，水処理で使用する薬品量，水利権などの取水に関る費用を合計し、総コストを最小化するようにして行われる。演算して得られた水源毎の取水量計画値（図１の水道施設６の場合には、水源７Ａ，７Ｂと水処理系列Ａ，Ｂとが一対一に対応しているので、水処理系列毎の原水流量計画値と同じ意味になる）のデータは、計画値データベース１３に格納される。

薬品量演算２４は、各浄水場あるいは各水処理系列（図１の水道施設６では二つの配水池７４と二つの水処理系列Ａ，Ｂ）毎に、注入される粉末活性炭，凝集剤，塩素，アルカリ剤などの薬品量を演算する機能である。この演算は、プロセスデータベース１２に格納されている原水の水質データと、原単位データベース１６に格納されている薬品原単位のデータと、各水源からの取水量のデータとを用いて行われる。

電力量演算２５は、各浄水場あるいは各水処理系列（図１の水道施設６では二つの配水池７４と二つの水処理系列Ａ，Ｂ）毎に、設置されている装置の電力量を演算する機能である。この演算は、取水量計画値、原単位データベース１６に格納されている電力量原単位のデータと、各水源からの取水量のデータとを用いて行われる。

取水コスト演算２３は、複数の水源（図１の水道施設６では二つの水源７Ａ及び７Ｂ）から取水して送水に至るまでの取水コストを演算する機能である。この演算は、薬品量演算２４によって演算された薬品量のデータと、電力量演算２５によって演算された電力量のデータと、原単位データベース１６に格納されているコスト原単位やコストのデータと、各水源からの取水量のデータとを用いて行われる。

ＷＥＢサーバ機能２６は、施設データベース１１，プロセスデータベース１２，計画値データベース１３及び原単位データベース１６に格納されたデータのうち外部に参照を許可したデータを編集し、編集したデータをネットワーク４を介してＷＥＢコンテンツとして提供する機能である。

例えば、利用者が、端末２にインストールされているブラウザで計画サーバ１にアクセスし、ユーザＩＤ及びパスワードを入力して水運用計画値のデータを要求すると、ＷＥＢサーバ機能２３は、要求されたデータを検索・編集して、編集したデータを端末２に提供する。

また、ＷＥＢサーバ機能２６は、配水量演算２１や送水量演算２０や取水量演算２２によって演算された計画値等のデータを電子メールで端末２に通知するようになっている。これにより、利用者は、計画サーバ１にアクセスしなくてもこれらの計画値等を確認することができる。

このＷＥＢサーバ機能２６により、広域なエリアに分散配置されている水道施設の維持管理者全員で最新の水運用計画を共有できるので、運用の効率化とトラブルへの迅速な対応とを実現することができる。

図３は、計画サーバ１による水運用計画立案フローの一例を示したものである。最初に、ステップＳ４０で水需要量演算２８（図２）によって水需要予測値を求め、次に、ステップＳ４１で配水量演算２１（図２）によって各配水池の配水量計画値を求める。次に、ステップＳ４２で送水量演算２０（図２）によって各浄水場あるいは各水処理系列からの送水量計画値を求め、次に、ステップＳ４３で取水量演算２２（図２）によって各水源からの取水量計画値を求める。

次のステップ４４では、ステップ４１で求めた全ての配水池の配水量計画値とステップ４０で求めた水需要予測値とが所定の偏差以内であるか、配水池の配水池水位が所定の基準範囲内であるか、浄水場の水処理能力や水輸送能力を逸脱した急激な変動が発生していないかなどの条件を判定する。

条件を満足する場合は、ステップＳ４５に進み、各ステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３で求めた計画値を有効として計画値データベース１３（図２）に格納するととともに、監視制御サーバ３にこれらの計画値のデータを配信したり、ＷＥＢサーバ機能２６（図２）によって端末２にこれらの計画値のデータを配信する。

条件を満足しない場合は、ステップＳ４１に戻って各配水池の配水量計画値を変更した後、ステップＳ４２，Ｓ４３で配水量計画値，取水量計画値を求め直して再びステップ４４で判定を行う。

図３には、水需要量，配水量，送水量，取水量の順に計画立案する例を示したが、例えば取水量を先にしてもよいし、水道施設の実情に合わせて計画立案順序を決定してもよい。

また、前述のように端末２からは各浄水場あるいは各水処理系列からの送水量計画値の設定情報を計画サーバ１に送信することができるようになっており、利用者が端末２でユーザＩＤ及びパスワードを入力して送水量計画値を設定すると、計画サーバ１では、この設定情報に基いて取水量演算２２によって各水源からの取水量計画値が求められる。

図４は、取水量演算２２による図１の水道施設６の取水量計画値の演算フローの一例を示したものである。なお、この例では、送水量計画値として１時から２４時までの１時間毎の送水量計画値Ｙ（ｉ）（ｉ＝１〜２４）を用いるものとする。

図３のステップＳ４２で配水量計画値が求められるか、あるいは前述のように端末２で配水量計画値が設定されると、まずステップＳ１００で、プロセスデータベース１２（図２）から各水源あるいは各取水原水の水質データを読み出す。この水質データは、水源が表流水や地下水の場合には、濁度，ｐＨ，有機物濃度，臭気，紫外線吸光度，色度，アンモニア性窒素，水温，微生物量などであり、水源が水道用水事業者からの受水の場合には、ｐＨ，残留塩素，濁度，色度などである。プロセスデータベース１２に格納されていない水質データは、端末２あるいはデータ入出力端末１４（図２）から入力させる。

次に、ステップS１０１で、施設データベース１１から抽出したデータに基き、各水処理系列Ａ，Ｂでの１時間毎の排水量（洗浄用に用いられたりオーバーフローすることにより、送水６８となることなく排出される水量）を算出して、式（１）により１時間毎の総取水量計画値を求める。
Ｘ（ｉ） ＝ Ｙ（ｉ） ＋ Ｗａ （ｉ） ＋ Ｗｂ（ｉ） …（１）
だだし、Ｘ（ｉ）：時間ｉにおける水源７Ａ及び７Ｂからの総取水量計画値（ｉ＝１〜２４）、Ｙ（ｉ）：時間ｉにおける水処理系列Ａ及びＢからの総送水量計画値（ｉ＝１〜２４）、Ｗａ：（ｉ）時間ｉにおける水処理系列Ｂの排水量（ｉ＝１〜２４）、Ｗｂ（ｉ）：時間ｉにおける水処理系列Ｂの排水量（ｉ＝１〜２４）

次のステップS１０２では、プロセスデータベース１２から前日の取水量実績値あるいは計画値を読み出し、総取水量計画値に占める水源Ａと水源Ｂとの割合を決定して、式（２）を満足するように水源Ａからの取水量計画値と水源Ｂからの取水量計画値とを求める。
Ｘ（ｉ） ＝ Ｘａ（ｉ） ＋ Ｘｂ（ｉ） …（２）
だだし、Ｘ（ｉ）：時間ｉにおける水源７Ａ及び７Ｂからの総取水量計画値（ｉ＝１〜２４）、Ｘａ（ｉ）：時間ｉにおける水源７Ａからの取水量計画値（ｉ＝１〜２４）、Ｘｂ（ｉ）：時間ｉにおける水源７Ｂからの取水量計画値（ｉ＝１〜２４）

次のステップS１０３では、薬品量演算２４（図２）により、プロセスデータベース１２に格納されている原水の水質データと、原単位データベース１６に格納されている薬品原単位のデータと、ステップS１０２で求められた１時間毎の水源Ａ，Ｂからの取水量計画値とを用いて、各水処理系列Ａ，Ｂにおける１時間毎の薬品注入量を求める。

ステップS１０３での水処理系列Ａにおける粉末活性炭注入量の演算式の一例を、式（３）に示す。
Ｄａ（ｉ）＝Ｘａ（ｉ）×（Ｋｏａ×Ｔｏａ（ｉ）＋Ｃｏａ） …（３）
ただし、Ｄａ（ｉ）：水処理系列Ａの時間ｉにおける粉末活性炭注入量（ｉ＝１〜２４）、Ｘａ（ｉ）：時間ｉにおける水源７Ａからの取水量計画値（ｉ＝１〜２４）、（Ｋｏａ×Ｔｏａ（ｉ）＋Ｃｏａ）：粉末活性炭原単位、Ｔｏａ（ｉ）：水処理系列Ａの時間iにおける原水臭気（ｉ＝１〜２４）、Ｋｏａ：水質係数、Ｃｏａ：定数

また、ステップS１０３での水処理系列Ａにおける凝集剤注入量の演算式の一例を、式（４）に示す。
Ｐａ（ｉ）＝Ｘａ（ｉ）×（Ｋｌａ×Ｔｕａ（ｉ）＋Ｋ２ａ×ｐＨａ（ｉ）＋ Ｋ３ａ×ＴＯＣａ（ｉ）＋Ｃｌａ） …（４）
ただし、Ｐａ（ｉ）：水処理系列Ａの時間ｉにおける凝集剤注入量（ｉ＝１〜２４）、Ｘａ（ｉ）：水処理系列Ａの時間iにおける取水量計画値（ｉ＝１〜２４）、（Ｋ１ａ×Ｔｕａ（ｉ）＋Ｋ２ａ×ｐＨａ（ｉ）＋ Ｋ３ａ×ＴＯＣａ（ｉ）＋Ｃｌａ）：凝集剤原単位、Ｔｕａ（ｉ）：水処理系列Ａの時間ｉにおける原水濁度（ｉ＝１〜２４）、ｐＨａ（ｉ）：水処理系列Ａの時間ｉにおける原水のｐＨ（ｉ＝１〜２４）、ＴＯＣａ（ｉ）：水処理系列Ａの時間ｉにおける原水有機物（ｉ＝１〜２４）、Ｋ１ａ，Ｋ２ａ，Ｋ３ａ：水質係数、
Ｃｌａ：定数

次のステップS１０４では、電力量演算２５（図２）により、施設データベース１１に格納されているポンプなどの装置のデータと、原単位データベース１６に格納されている水輸送に関わる装置の電力原単位（単位取水量当たりの電力量）及び薬品輸送及び薬品生成に関わる装置の電力原単位（単位薬品量当たりの電力量）のデータと、ステップS１０２で求められた１時間毎の水源Ａ，Ｂからの取水量計画値とを用いて、各水処理系列Ａ，Ｂにおける１時間毎の電力量を求める。

ステップS１０４での水処理系列Ａの取水設備６１Ａにおける電力量の演算式の一例を、式（６）に示す。
Ｅ１ａ（ｉ） ＝ Ｘａ（ｉ）×Ｍ（Ｘａ（ｉ）） …（６）
ただし、Ｅ１ａ（ｉ）：水処理系列Ａの時間ｉにおける電力量（ｉ＝１〜２４）、Ｘａ（ｉ）：水処理系列Ａの時間ｉにおける取水量計画値（ｉ＝１〜２４）、Ｍ（Ｘａ（ｉ））：取水量Ｘａ（ｉ）（ｍ^３／ｈ）における取水設備の電力量原単位（ｋＷｈ／ｍ^３）

また、ステップS１０４での水処理系列Ａの薬品注入装置７０における電力量の演算式の一例を、式（７）に示す。
Ｅ２ａ（ｉ） ＝ Ｄａ（ｉ）×ＭＤ（Ｄａ（ｉ）） …（７）
ただし、Ｅ２ａ（ｉ）：水処理系列Ａの時間ｉにおける電力量（ｉ＝１〜２４）、Ｄａ（ｉ）：水処理系列Ａの時間ｉにおける粉末活性炭注入量（ｉ＝１〜２４）、ＭＤ（Ｄａ（ｉ））：粉末活性炭注入量Ｄａ（ｉ）（ｍ^３/ｈ）における薬品注入装置７０の電力量原単位（ｋＷｈ／ｍ^３）（ｉ＝１〜２４）

次のステップS１０５では、取水コスト演算機能２３により、水源から取水して送水に至るまでの取水コストを演算する。すなわち、原単位データベース１６から、例えば、水利権保有者あるいは他の事業者に支払う場合、あるいは他の事業者から送水を受水する場合の水量１ｍ^３当りの単価などのデータを読み出す。また、薬品１ｍ^３当りの単価や電力量１ｋＷｈ当りの単価などのコスト原単位のデータを読み出す。電力量のコスト原単位については、電力事業者との個別契約情報も反映する。そして、これらの単価と、ステップS１０２で演算した取水量計画値と、ステップS１０３で演算した薬品注入量と、ステップS１０４で計算した電力量との積算計算によって、水源から取水して送水に至るまでの取水コストを演算する。

次のステップS１０６では、前述の式（２）における水源７Ａからの取水量計画値と水源７Ｂからの取水量計画値との割合を変化させながらステップS１０２，S１０３，S１０４及びS１０５の演算を繰り返し実行させることにより、取水した原水６０Ａ,６０Ｂの流量の組合せに対応した取水コストを演算する。そして、例えば、原水６０Ａ,６０Ｂの流量の組合せの全てのケースの中から、取水コストが最小値を示す組合せを最適な取水量計画値として抽出する。次のステップS１０７では、この抽出された取水量計画値を、計画値データベース１３（図２）に格納する。

図５は、本発明を適用した水運用システムの全体概略構成の別の例を示す図であり、図１と共通する部分には同一符号を付している。このシステムでは、水道施設１０は、図１に示した水源７Ａ及び７Ｂ（表流水）に加えて、水道用水事業者の所有する浄水場である水源７Ｃから取水するようになっている。水源７Ａ，７Ｂ，７Ｃには、三つの水処理系列（系列Ａ，系列Ｂ及び系列Ｃ）が一対一に対応している。水処理系列Ａは、図１の水道施設６の水処理系列Ａと同一構成である。水処理系列Ｂは、図１の水道施設６の水処理系列Ｂのうちの砂ろ過池６５Ｂの部分を膜ろ過池７８に置き換えた構成をしている。

水処理系列Ｃでは、水源７Ｃから取水した原水６０Ｃ（浄水）が、受水設備６１Ｃに貯水された後、塩素消毒池６７Ｃを経て、水処理系列Ａ，Ｂからの浄水と混合されて送水６８になり、配水池７４に送られる。

原水センサ８Ｃは、浄水場への導水路に設置されており、原水６０Ｃの流量及び水質を計測する。センサ６６Ｃは、塩素消毒池６７Ｃの入口出水の流量及び水質を計測する。

水道施設１０のその他の構成は、図１に示した水道施設６と同一である。計画サーバ１，端末２，監視制御サーバ３，ネットワーク４，コントローラ５も、それぞれ図１と同じものである。

このシステムでも、コントローラ５で収集した水道施設１０のプロセスデータを計画サーバ１のプロセスデータベース１２（図２）に格納するとともに、水道施設１０についての施設データや原単位データを施設データベース１１（図２）や原単位データベース１６（図２）に格納すれば、計画サーバ１において、送水量演算２０（図２，図３のステップＳ４２）によって各水処理系列Ａ，Ｂ，Ｃからの送水量計画値を求め、取水量演算２２（図２，図３のステップＳ４３）によって各水源７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃからの取水量計画値を求めることができる。したがって、やはり、取水コストが最小となるように各水源７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃからの取水量計画値を求めることができ、端末２や監視制御サーバ３の表示画面でこの取水量計画値を把握することができる。

図６は、この図５の水運用システムにおいて、端末２における取水量計画値の表示画面の一例を示した図である。計画立案時刻４００と、１時間毎の各水源Ａ，Ｂ，Ｃ（図５の水源７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ）からの取水量計画値及び送出量計画値４０１と、各水源Ａ，Ｂ，Ｃの水質４０２とが表示されるようになっており、送水量計画値と各水源の水質との両方を確認しながら各水源からの取水量計画量を把握することができる。

図１や図５に示した水道施設６や水道施設１０以外に、複数の水道用水供給事業者からの送水を原水（受水）とするケースや、複数の水源が全て井戸水であり水処理系列は塩素消毒池６７のみから成るケースや、複数の水源からの原水を一つの水処理系列で処理するケースや、オゾン処理や粒状活性炭処理を施すケースや、配水池において追加塩素処理を施すケースなどもあるが、いずれのケースでも、全く同様にして、複数の水源からの取水量計画値を、取水コストが最小となるように求めることができる。

また、この取水量計画値を求める過程で、水処理に必要な薬品量と、水輸送及び水処理に必要な電力量とを計算できるので、省コストの観点からだけでなく、省資源・省エネルギーの観点からも、複数の水源からの取水量計画値を適切に決定することが可能である。

また、汚濁が激しい水源の取水を減らし、他の水源の取水を増やすような場合にも、コストを定量的に示すことができるので、意思決定を支援することができる。

また、近年問題となっている渇水、地震などの災害、水源汚染事故、管路の破裂などの対策として浄水場や配水池間の水融通を実施することが大きなテーマになっているが、水融通には膨大な工事費用が必要であるため、最適な工事を実施せねばならない。そこで、計画設計段階において本発明を用いて様々の条件で水運用計画を試行することにより、効果を定量的に検証できる。

以上の例では、図３及び図４に示したように、計画サーバ１が、水運用計画の立案処理として、取水コストに基いて取水量計画値を演算している。しかし、これに限らず、取水量以外の水輸送量（例えば、配水量または送水量）の計画値を、その水輸送のコストに基いて演算するようにしてもよい。

また、以上の例では、図１や図５に示したように、コントローラ５，監視制御サーバ３及び計画サーバ１を設け、監視制御サーバ３を介してコントローラ５と計画サーバ１との間でデータを送受信している。しかし、例えば小規模な水道施設（プロセスデータ等のデータ量が少ない水道施設）の水運用計画を立案するような場合には、監視制御サーバ３を省略して、コントローラ５と計画サーバ１との間で直接データを送受信したり、さらには、１台のコンピュータでコントローラ５，監視制御サーバ３及び計画サーバ１の機能を兼ねるようにしてもよい。

また、以上の例では計画サーバ１としてコンピュータを用いているが、これに限らず、上述の水運用計画立案プログラムに相当するファームウェアを格納した専用ＬＳＩを有する装置を計画サーバ１として用いるようにしてもよい。

ところで、本発明は、ビジネスモデルとしても実現することができる。そこで、図７に、本発明をビジネスに適用した水運用計画サービスシステムの概要を示す。ここでは、水道施設所有事業者３０，管理センタ３１及び維持管理会社３２がビジネスの当事者である。

水道施設所有事業者３０は、飲料水を製造・配水する施設を所有する事業者であり、水道事業体に代表される。維持管理会社３２は、水道施設所有事業者３０との契約により水道施設の運転管理業務を実施する事業主体である。管理センタ３１は、水運用計画提供サービスを行う事業主体である。

このシステムでは、図１や図５に示した計画サーバ１が、管理センタ３１側に設置される。そして、図１や図５に示した監視制御サーバ３及び端末２が水道施設所有事業者３０側（水道施設の管理棟など）に備えられるとともに、維持管理会社３２側にも端末２が備えられる。

水道施設所有事業者３０と管理センタ３１との間では契約を締結するが、この契約は、水道施設所有事業者３０からみると、水道施設のプロセスデータや施設データを提供して取水量計画値などの水輸送計画値の情報の提供を受けるものであり、管理センタ３１からみると、プロセスデータを収集して水輸送計画値の情報を提供するサービスを行うものである。管理センタ３１からの情報の提供回数，情報の内容，契約期間，測定場所などは、両者の合意によって設定されることになる。

ここで、監視制御サーバ３は、水道施設所有事業者３０の所有でもよいし、管理センタ３１から貸与または支給されるものとしてもよい。また、管理センタ３１と水道施設所有事業者３０との契約対象（道施設所有事業者３０からプロセスデータや施設データを提供する対象）は、浄水場のみでもよいし、送水施設や配水施設や給水施設を含めるとしてもよい。

また、維持管理会社３２と管理センタ３１との間でも契約を締結するが、この契約は、維持管理会社３２からみると、水輸送計画値の情報の提供を受けるものであり、管理センタ３１からみると、水輸送計画値の情報を提供するサービスを行うものである。ここでも、管理センタ３１からの情報の提供回数，情報の内容，契約期間，測定場所などは、両者の合意によって設定されることになる。この結果、維持管理会社３２側でも、端末２により、水輸送計画値の情報を得ることができる。

水道施設所有事業者３０や維持管理会社３２と管理センタ３１との間の情報伝達は、ネットワーク（例えばインターネットのような広域ネットワーク），電子データメディア等の情報伝達手段を介して行われる。計画サーバ１には、契約者のみアクセスできるように所定のセキュリティが施されている。計画サーバ１は、水道施設所有事業者３０からプロセスデータや施設データなどをネットワークを介して受信すると、取水量計画値などの水輸送計画値を演算して、その計画値の情報を、水道施設所有事業者３０側の監視制御サーバ３・端末２及び維持管理会社３２側の端末２に配信する。

なお、ここでは水道施設所有事業者３０と管理センタ３１と維持管理会社３２との三つの事業主体を当事者として挙げた。しかし、管理センタ３１と維持管理会社３２とを同じ一つの事業主体が兼ねる（その一つの事業主体が、水道施設所有事業者３０との契約により、水運用計画提供サービスを行うとともに水道施設の運転管理業務を実施する）ようにしてもよい。あるいはまた、水道施設所有事業者３０が管理センタ３１を兼ねる（水道施設所有事業者３０が、維持管理会社３２との契約により、水運用計画を提供するともに水道施設の運転管理業務の提供を受ける）ようにしてもよい。また、水道施設所有事業者３０自身が水道施設の運転管理業務を実施する場合には、水道施設所有事業者３０と管理センタ３１との二つの事業主体のみを当事者とすればよい。

また、ここでは各当事者としてそれぞれ一つずつの事業主体を挙げたが、一つの管理センタ３１が複数の水道施設所有事業者や複数の維持管理会社との間で契約を締結して運用計画提供サービスを行うようにしてもよい。

図８は、管理センタ３１が三つの水道施設所有事業者との間で契約を締結して運用計画提供サービスを行う場合の水運用計画サービスシステムの構成例を示す。三つの水道施設所有事業者３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃと、それらの水道施設所有事業者の水道施設の運転管理業務を実施する維持管理会社３２とが、ネットワーク（例えばインターネット）３４に接続され、ネットワーク４を介して、管理センタ３１側に設置されている計画サーバ１にアクセスする。

水道施設所有事業者３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは、それぞれ、複数の水源（図示略）から取水する水道施設６Ａ，６Ｂ，６Ｃを所有している。水道施設所有事業者３０Ａ側には、ネットワーク４と接続される監視制御サーバ３Ａ及び端末２Ａ（図１や図５に示した監視制御サーバ３及び端末２と同じもの）が備えられており、水道施設６Ａのプロセスデータなど（図示は省略するが、図１や図５のコントローラ５に相当する装置で収集されて監視制御サーバ３Ａに送られたもの）を監視制御サーバ３Ａから計画サーバ１に送信し、計画サーバ１から配信される水輸送計画値の情報を監視制御サーバ３Ａ及び端末２Ａで受信する。

同様に、水道施設所有事業者３０Ｂ，３０Ｃでも、それぞれ監視制御サーバ３Ｂ，３Ｃ及び端末２Ｂ，２Ｃを備えており、水道施設６Ｂ，６Ｃのプロセスデータなどを計画サーバ１に送信し、計画サーバ１から配信される水輸送計画値の情報を監視制御サーバ３Ｂ，３Ｃ及び端末２Ｂ，２Ｃで受信する。

管理センタ３１の計画サーバ１は、水道施設所有事業者３０Ａからプロセスデータなどを受信すると、水道施設６Ａについての水輸送計画値を演算して、その計画値の情報を、水道施設所有事業者３０Ａ側の監視制御サーバ３Ａ・端末２Ａ及び維持管理会社３２側の端末２に配信する。

また、計画サーバ１は、水道施設所有事業者３０Ｂからプロセスデータなどを受信すると、水道施設６Ｂについての水輸送計画値を演算して、その計画値の情報を、水道施設所有事業者３０Ｂ側の監視制御サーバ３Ｂ・端末２Ｂ及び維持管理会社３２側の端末２に配信する。

また、計画サーバ１は、水道施設所有事業者３０Ｃからプロセスデータなどを受信すると、水道施設６Ｃについての水輸送計画値を演算して、その計画値の情報を、水道施設所有事業者３０Ｃ側の監視制御サーバ３Ｃ・端末２Ｃ及び維持管理会社３２側の端末２に配信する。

こうした水運用計画サービスシステムによる具体的な効果としては、水道施設所有事業者，維持管理会社にとっては、水輸送計画値の提供サービスをいつでもどこでも受けられ、水運用計画の立案の負担を軽減できることが挙げられる。また、水運用計画の立案に関連する高度な管理を管理センター側の計画サーバに委ねることができるので、職員確保の負担を軽減できる。さらに、複数の水道施設所有事業者の水運用計画を共通の計画サーバで管理することにより、複数の水道施設所有事業者の間での水運用計画に関するコミュニケーションを図ることができ、特に、広域な水環境に関する意識が高まる。

また、管理センタにとっては、人口の変化，水処理プロセスの変化，水源の水質の変化などによって水運用計画を変更する必要が生じたとしても、計画サーバのプログラムを変更するだけで容易に対応することができ、変更した事項も容易に把握することができる。

また、こうした水運用計画サービスシステムによれば、広域に分散配置された水道施設の適切な運転と、水道水供給業務の円滑化や効率化とを実現することができ、さらに危機管理，設備投資などに対して適切に助言対処することができる。しかも、サービス利用者（水道施設所有事業者，維持管理会社）は、コンピュータソフトウェアの購入やセットアップやさらにバージョンアップ対応などを行う必要がなく、低コストで水運用計画情報を入手することができる。

また、広域な水運用計画の立案には、各水道施設所有事業者が個別に職員を必要十分に確保する必要がある。しかし、こうした職員の確保は、事業者の財政状況や人員構成などの条件が揃わなければならず、事業遂行上の大きな負担となっている。上述の水運用計画サービスシステムによれば、水運用計画の立案と配信とを、柔軟に低コストで実現することができる。

なお、本発明は、複数の水源から取水する水道施設の水運用計画を立案するだけでなく、複数の汚水源から汚水が流入する下水処理施設や産業排水処理施設の水処理計画の立案のためにも応用してよい。

本発明を適用した水運用システムの全体概略構成の一例を示す図である。 計画サーバの構成を示す図である。 水運用計画立案の手順を示すフロー図である。 取水量計画値の演算手順を示すフロー図である。 本発明を適用した水運用システムの全体概略構成の別の例を示す図である。 取水量計画値の表示画面の一例を示す図である。 本発明を適用した水運用計画サービスシステムの概要を示す図である。 本発明を適用した水運用計画サービスシステムの構成例を示す図である。

符号の説明

１…管理サーバ、 ２…端末、 ３…監視制御サーバ、 ４…ネットワーク、 ５…コントローラ、 ６…水道施設、 １０…ＣＰＵ、 １１…施設データベース、 １２…プロセスデータベース、 １３…計画値データベース、 １４…データ入出力端末、 １５…ネットワークインタフェース、 １６…原単位データベース、 １７…メモリ、 ２０…送水量演算、 ２１…配水量演算、 ２２…取水量演算、 ２３…取水コスト演算、 ２４…薬品量演算、 ２５…電力量演算、 ２６…ＷＥＢサーバ機能、 ２７…データ収集、 ２８…水需要量演算、 ３０…水道施設所有事業者、 ３１…管理センタ、 ３２…維持管理会社

Claims (12)

1. 複数の水源から取水する水道施設の水運用計画を立案する水運用計画装置において、
   各々の前記水源から取水する際の前記水道施設における水輸送コストを、原水購入費用を含めて演算する水輸送コスト演算手段と、
   前記水輸送コスト演算手段で演算された水輸送コストに基いて前記水道施設における水輸送量の計画値を演算する水輸送量計画値演算手段と
   を備えたことを特徴とする水運用計画装置。
2. 請求項１に記載の水運用計画装置において、
   前記水道施設は、少なくとも一つ以上の水処理系列から構成され、
   前記水処理系列のプロセスは、少なくとも粉末活性炭注入，凝集，沈殿，ろ過，消毒，輸送のうち何れかのプロセスを含むことを特徴とする水運用計画装置。
3. 複数の水源から取水する水道施設の水運用計画を立案する水運用計画方法において、
   各々の前記水源から取水する際の水輸送コストを、原水購入費用を含めて演算する水輸送コスト演算ステップと、
   前記水輸送コスト演算ステップで演算された水輸送コストに基いて前記水道施設における水輸送量の計画値を演算する水輸送量計画値演算ステップと
   を有することを特徴とする水運用計画方法。
4. コンピュータを、
   複数の水源から取水する水道施設において各々の前記水源から取水する際の前記水道施設における水輸送コストを、原水購入費用を含めて演算する水輸送コスト演算手段と、
   前記水輸送コスト演算手段で演算された水輸送コストに基いて前記水道施設における水輸送量の計画値を演算する水輸送量計画値演算手段と
   して機能させることを特徴とする水運用計画立案のためのプログラム。
5. コンピュータを、
   複数の水源から取水する水道施設において各々の前記水源から取水する際の水輸送コストを、原水購入費用を含めて演算する水輸送コスト演算手段と、
   前記水輸送コスト演算手段で演算された水輸送コストに基いて前記水道施設における水輸送量の計画値を演算する水輸送量計画値演算手段と
   して機能させる水運用計画立案のためのプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
6. 複数の水源から取水する水道施設の水運用計画を立案する水運用計画装置において、
   各々の前記水源の水質と各々の前記水源からの取水量とを入力として、水処理に必要な薬品量を演算する薬品量演算手段と、
   各々の前記水源からの取水量を入力として、水処理及び／または水輸送に必要な電力量を演算する電力量演算手段と、
   前記薬品量演算手段で演算された薬品量と、前記電力量演算手段で演算された電力量と、原水購入費用とに基いて取水コストを演算する取水コスト演算手段と
   を備えたことを特徴とする水運用計画装置。
7. 請求項６に記載の水運用計画装置において、
   前記薬品量演算手段は、薬品量原単位と取水量とを積算する手段を具備し、
   前記薬品原単位は、少なくとも一つ以上の水質項目を変数とする関数であることを特徴とする水運用計画装置。
8. 請求項６または７に記載の水運用計画装置において、
   前記水道施設は、少なくとも一つ以上の水処理系列から構成され、
   前記水処理系列のプロセスは、少なくとも粉末活性炭注入，凝集，沈殿，ろ過，消毒，輸送のうち何れかのプロセスを含むことを特徴とする水運用計画装置。
9. 複数の水源から取水する水道施設の水運用計画を立案する水運用計画方法において、
   各々の前記水源の水質と各々の前記水源からの取水量とを入力として、水処理に必要な薬品量を演算する薬品量演算ステップと、
   各々の前記水源からの取水量を入力として、水処理及び／または水輸送に必要な電力量を演算する電力量演算ステップと、
   前記薬品量演算ステップで演算された薬品量と、前記電力量演算ステップで演算された電力量と、原水購入費用とに基いて取水コストを演算する取水コスト演算ステップと
   を有することを特徴とする水運用計画方法。
10. コンピュータを、
    複数の水源から取水する水道施設における各々の前記水源からの取水量とを入力として、水処理に必要な薬品量を演算する薬品量演算手段と、
    各々の前記水源からの取水量を入力として、水処理及び／または水輸送に必要な電力量を演算する電力量演算手段と、
    前記薬品量演算手段で演算された薬品量と、前記電力量演算手段で演算された電力量と、原水購入費用とに基いて取水コストを演算する取水コスト演算手段と
    して機能させることを特徴とする水運用計画立案のためのプログラム。
11. コンピュータを、
    複数の水源から取水する水道施設における各々の前記水源からの取水量とを入力として、水処理に必要な薬品量を演算する薬品量演算手段と、
    各々の前記水源からの取水量を入力として、水処理及び／または水輸送に必要な電力量を演算する電力量演算手段と、
    前記薬品量演算手段で演算された薬品量と、前記電力量演算手段で演算された電力量と、原水購入費用とに基いて取水コストを演算する取水コスト演算手段と
    して機能させる水運用計画立案のためのプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
12. 複数の水源から取水する水道施設を所有する業者側のコンピュータにネットワークで接続される水運用計画サービス用のサーバにおいて、
    前記水道施設の施設データと、前記水道施設における薬品及び／または電力の原単位のデータと、原水購入費用のデータとを格納した格納手段と、
    前記コンピュータから前記ネットワークを介して前記水道施設のプロセスデータを受信したことに基き、該プロセスデータと、前記格納手段から読み出したデータとに基いて、各々の前記水源から取水する際の水輸送コストを演算する水輸送コスト演算手段と、
    前記水輸送コスト演算手段で演算された水輸送コストに基いて前記水道施設における水輸送量計画値を演算する水輸送量計画値演算手段と、
    前記水輸送量計画値演算手段で演算された水輸送量計画値を、前記ネットワークを介して前記コンピュータに配信する配信手段と
    を備えたことを特徴とする水運用計画サービス用のサーバ。

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