JP2007182685A - 下水管渠の排水ポンプ運転制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】降雨時に下水管渠に流入する雨水の流入量予測値に対し、排水遅れが生じないように、排水ポンプが運転される下水管渠の排水ポンプ運転制御装置を構成する。
【解決手段】レーダ雨量計、地上雨量計のデータによる流域内の予測降雨量から、下水管渠に流入する雨水の流入量および雨水流入量に対応した水位変化を時系列的に予測し、水位上昇が回避されるように排水ポンプの運転台数とそれぞれの排水ポンプの起動時刻を算出し、算出された起動時刻に所定の運転台数となるように排水ポンプを運転制御する下水管渠の排水ポンプ運転制御装置において、複数の排水ポンプは、予測された水位変化に対応して算出された排水ポンプの起動時刻に対して、排水ポンプの始動から所定の吐出量になるまでの起動時間を先行して排水ポンプを始動するように制御する構成とした。
【選択図】図２

Description

この発明は、下水が流入する下水管渠のポンプ所に設置された排水ポンプ運転制御装置に関するものである。

下水道設備の下水管渠は、降雨時には雨水が流入して水位が上昇し、溢水すると周囲に災害をもたらす危険性があるため、下水道設備では降雨時の雨水流入に対して適切に排水し、災害が防止されるように構成されている。

従来の下水道設備の下水管渠の排水ポンプ運転制御装置としては、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１はポンプ予測制御装置として開示されており、その構成は、レーダー雨量計や地上雨量計の降雨量計測装置と、降雨量計測装置のデータから降雨量を予測する降雨量予測装置と、予測された降雨量から下水管渠に流入する流入量を予測する流入量予測装置と、雨水の流入によって下水管渠およびポンプ井の水位上昇が回避されるように排水ポンプを運転制御するポンプ予測制御装置と、排水ポンプのポンプ台数制御を行うプロセスコントローラとを備えている。

このように構成されたポンプ予測制御装置は、流入量予測装置から出力された流入量予測値とポンプの定格に基づいてポンプ運転台数を予測計算するものであり、運転員の勘や水位計で計測された水位に基づいて運転員が運転台数を予測する場合に比較して予測精度が高くなり、降雨時の大量の浸水に対して、下水道設備の周囲地域の浸水等の災害を確実に防止できるというものである。

特開２０００−３２８６４２号公報

上記の特許文献１のポンプ予測制御装置は、流入量予測装置から出力された流入量予測値とポンプの定格に基づいてポンプ運転台数を予測計算するために運転員の勘や水位計で計測された水位に基づいて運転員が運転台数を予測するよりも予測精度を高くすることができ、周囲地域の浸水等の災害を確実に防止できるというものである。しかし、実際の排水設備に使用される排水ポンプは大容量であり、始動して所定の吐出量になるまでに数分間の起動時間を必要とし、流入量予測装置で予測した流入量により排水ポンプを起動する運転制御では、起動当初は所定の吐出量にならないので、排水が遅れて下水管渠の水位が異常上昇して溢水の危機にさらされる問題点があった。

この発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、降雨時に下水管渠に流入する雨水の流入量予測値に対して、排水遅れが生じることがないように、排水ポンプが適時に運転される下水管渠の排水ポンプ運転制御装置を提供することを目的とする。

この発明に係る下水管渠の排水ポンプ運転制御装置は、レーダ雨量計、地上雨量計のデータによる流域内の予測降雨量から、下水管渠に流入する雨水の流入量および雨水流入量に対応した水位変化を時系列的に予測し、水位上昇が回避されるように排水ポンプの運転台数とそれぞれの排水ポンプの起動時刻を算出し、算出された起動時刻に所定の運転台数となるように排水ポンプを運転制御する下水管渠の排水ポンプ運転制御装置において、複数の排水ポンプは、時系列的に予測された水位変化に対応して算出された排水ポンプの運転台数および起動時刻に対し、排水ポンプの始動から所定の吐出量になるまでの起動時間を先行して始動するように制御するものである。

排水ポンプの運転を、予測された雨水流入量に対応して水位上昇が回避されるように、起動する排水ポンプの運転台数と、それぞれのポンプの起動時刻に対して、排水ポンプの始動から所定の吐出量になるまでの起動時間を先行して始動するように制御する構成としたので、下水管渠への雨水の流入に対して、排水ポンプは排水遅れが生じることないように始動し、下水管渠内の水位上昇が生じることなく運転できる下水管渠の排水ポンプ運転制御装置が得られる。

実施の形態１．
図１は下水管渠を模式的に示した下水管渠の構成図である。
下水管渠１の端部にはポンプ所１０が設置され、ポンプ所１０は、汚水、雨水が流入するポンプ井２と、下水管渠１とポンプ井２の境界には流入ゲート３が配置され、雨水の流入が調整できるように構成されている。
下水管渠１には下水管渠水位計５、ポンプ井２にはポンプ井水位計６と複数台の排水ポンプが設置されている。

図２はブロックで示した下水管渠の排水ポンプ運転制御装置の構成図である。
この下水管渠の排水ポンプ運転制御装置は、まず、流入量予測手段１３によりレーダ雨量計１１の降雨情報から分単位の時系列に降雨量を予測する。
次にポンプ運転信号出力装置１４では、流入量予測手段１５により降雨量予測手段１３で予測した時系列的な降雨量と地上雨量計１２の地上降雨量とから、下水管渠１に流入する時系列的に雨水流入量を予測し、予測した雨水流入量と汚水量１６から時系列的に水位変化を水位変化予測手段１７により予測する。
ポンプ運転台数算出手段１８では、水位変化予測手段１７により予測された水位変化の状態から排水ポンプの運転台数および運転する排水ポンプ７の起動時刻を算出し、運転指令信号出力手段１９に入力する。
運転指令信号出力手段１９では、ポンプ運転台数算出手段１８で算出された台数の運転する排水ポンプ７を決め、指示された起動時刻に対し、排水ポンプ７の始動から所定の吐出量となる起動時間だけ先行して始動するように排水ポンプ制御装置２０に運転指令信号を出力する。
排水ポンプ制御装置２０は、入力された運転指令信号に基づき排水ポンプ７を運転制御する。

図３は図２のポンプ運転信号出力装置１４により運転する排水ポンプ７の運転処理の状態を示したものである。
図３の「時刻」は、処理開始時点をｔとし、ｔ＋１ａは一定時間後ａは排水ポンプの起動時間の処理結果を表示する時刻を示している。
「必要なポンプの運転台数」は、その時刻におけるポンプ運転台数算出手段１８が算出した排水ポンプの運転台数である。
「ポンプ追加運転台数」は、ある時刻に必要な排水ポンプ７の運転台数に対して、始動から所定の吐出量となるまでの起動時間を先行して始動する排水ポンプ７の台数である。「ポンプの運転台数」は、各時点で所定の吐出量で運転されている排水ポンプ７の運転台数である。

図３に示す処理結果では、時刻ｔ＋２ａでは「必要なポンプの運転台数」は１台であり、排水ポンプ起動時間を例えば２分間とすると、ｔ＋１ａの時刻で排水ポンプ１台を始動する運転指令信号を出力することで、ｔ＋２ａの時刻で必要な排水ポンプが正常に運転されている状態が確保される。また、t＋４ａの時刻では「必要な排水ポンプ台数」は２台であり、t＋３ａの時刻で１台の排水ポンプが運転状態であり、あと１台を追加すればよく、追加する排水ポンプは、t＋３ａの時刻で始動するように運転指令信号を出力しｔ＋４ａで２台のポンプが正常に運転された状態が確保される。

このように予測された雨水流入量に対応して起動する排水ポンプの運転台数を算出し、それぞれの排水ポンプが所定の吐出量となる起動時刻に対して、排水ポンプの始動から所定の吐出量になるまでの起動時間を先行して始動するように制御する構成としたことにより、下水管渠への雨水の流入に対して、排水ポンプの起動遅れによる排水の遅れが生じなくなり、下水管渠内の異常な水位上昇が生じることなく排水ポンプが運転できる下水管渠の排水ポンプ運転制御装置となる。

実施の形態２．
排水ポンプの起動電流は定格電流に比較して大きく、電源は排水ポンプの起動電流が供給できる容量が必要であり、複数台の排水ポンプが追加運転される場合には、複数台の起動電流が供給できる電源容量が必要となる。
実施の形態２は、電源容量を低く抑えるために、追加運転する排水ポンプが同時に始動することがないように制御する構成である。
図４は追加する排水ポンプの複数台の同時始動の可能性がある場合の制御の状況を示すものである。この図４は、t＋３ａの時刻で３台の排水ポンプが同時に必要となる場合の制御例を示すものである。
図２のポンプ運転台数算出手段１８により、ｔ＋３ａの時刻で３台の排水ポンプ７が必要と算出されたとき、図４のポンプ追加運転台数に示すように、ｔ、ｔ＋１ａ、ｔ＋２ａの各時刻に排水ポンプ７を１台づつ始動することで、ｔ＋３ａの時刻で必要なポンプ運転台数３台が正常に運転された状態が確保される。

このようにある時刻で、複数の排水ポンプが正常運転されていることが必要な場合、同時始動することがないように、必要となる時刻になる前に１台づつ始動するように制御することで、排水ポンプに供給する電源容量を少なくすることができる。
また、追加運転の排水ポンプが必要となる時点で運転されていることを確保したことで、排水ポンプの起動遅れによる下水管渠の水位の上昇やポンプ井の水位の上昇が回避できる下水管渠の排水ポンプ運転制御装置が得られる。

実施の形態１の下水管渠およびポンプ所の設備構成図である。 実施の形態１の下水管渠の排水ポンプ運転制御装置の構成図である。 運転指令信号により運転する排水ポンプの運転処理の状態を示した説明図である。 追加する排水ポンプの複数台が同時始動しないように制御する場合の状況説明図である。

符号の説明

１ 下水管渠、２ ポンプ井、３ 流入ゲート、５ 下水管渠水位計、
５ ポンプ井水位計、７ 排水ポンプ、１０ ポンプ所、１１ レーダ雨量計、
１２ 地上雨量計、１３ 降雨量予測手段、１４ ポンプ運転信号出力手段、
１５ 流入量予測手段、１６ 汚水量、１７ 水位変化予測手段、
１８ ポンプ運転台数算出手段、１９ ポンプ運転指令信号出力手段、
２０ 排水ポンプ制御装置。

Claims (2)

1. レーダ雨量計、地上雨量計のデータによる流域内の予測降雨量から、下水管渠に流入する雨水の流入量および雨水流入量に対応した水位変化を時系列的に予測し、水位上昇が回避されるように排水ポンプの運転台数とそれぞれの排水ポンプの起動時刻を算出し、算出された起動時刻に所定の運転台数となるように上記排水ポンプを運転制御する下水管渠の排水ポンプ運転制御装置において、上記複数の排水ポンプは、時系列的に予測された上記水位変化に対応して算出された上記排水ポンプの運転台数および起動時刻に対し、上記排水ポンプの始動から所定の吐出量になるまでの起動時間を先行して始動するように制御することを特徴とする下水管渠の排水ポンプ運転制御装置。
2. 上記排水ポンプは複数の排水ポンプが同時に始動しないように運転制御することを特徴とする請求項１記載の下水管渠の排水ポンプ運転制御装置。

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