JP2008019763A - ポンプ遠隔管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】さまざまな故障項目を表示することができ、さらにはポンプの遠隔操作や遠隔運転監視を行うことができるポンプ遠隔管理システムを提供する。
【解決手段】本発明のポンプ遠隔管理システムは、少なくとも１つのポンプ１０と、ポンプ１０の運転を制御するポンプ制御部２０と、ポンプ制御部２０から故障情報および運転情報を取得する機能を有する通信装置５０と、通信装置５０と通信する遠隔管理装置７０とを備える。通信装置５０は、故障が発生した時に故障情報を遠隔管理装置７０に送信し、取得した運転情報を遠隔管理装置７０に所定の周期で送信し、遠隔管理装置７０から送信される命令データを受け、この命令データをポンプ制御部２０に送信するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明はポンプ遠隔管理システムに係り、特に遠隔地に設置されたポンプの故障情報、運転情報を取得し、ポンプの遠隔操作を可能とするポンプ遠隔管理システムに関するものである。

集合住宅やオフィスビルなどの建物では、水道本管からの水を給水末端（給水栓や給湯器など）に供給するためにポンプ装置が広く用いられている。このポンプ装置の異常停止は断水に直結するため、このような建物ではポンプを複数台備えてバックアップ機能を持たせることが必要不可欠である。このため、建物には、複数台のポンプが設置され、運転中に特定のポンプの故障が検知された場合には、他の正常なポンプに運転を切替えて給水を継続するようになっている。

通常、このようなポンプの故障の有無は、遠方監視装置により監視されている。例えば、ポンプの流入側の圧力や吐出側の圧力の低下、ポンプの回転速度を制御するインバータの故障などが発生すると、故障の発生を知らせるＯＮ／ＯＦＦスイッチが入り、これにより遠方監視装置に故障の発生を通報する。

しかしながら、このような従来の警報システムでは、監視しようとする故障項目の数に応じてＯＮ／ＯＦＦスイッチを増やす必要があり、機器が大きくなってしまう。また、故障が発生した後に通報がなされるため、未然にポンプの故障を防ぐことができないという問題があった。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、さまざまな故障項目を表示することができ、さらにはポンプの遠隔操作や遠隔運転監視を行うことができるポンプ遠隔管理システムを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、少なくとも１つのポンプと、前記ポンプの運転を制御するポンプ制御部と、前記ポンプ制御部から故障情報および運転情報を取得する機能を有する通信装置と、前記通信装置と通信する遠隔管理装置とを備え、前記通信装置は、故障が発生した時に前記故障情報を前記遠隔管理装置に送信し、取得した前記運転情報を前記遠隔管理装置に所定の周期で送信し、前記遠隔管理装置から送信される命令データを受け、この命令データを前記ポンプ制御部に送信するように構成されていることを特徴とするポンプ遠隔管理システムである。

本発明の好ましい態様は、前記ポンプ制御部は、所定の故障項目を包括する一括故障データを生成し、前記通信装置は、前記一括故障データを前記ポンプ制御部から定期的に取得し、前記一括故障データに変化があった場合には前記遠隔管理装置に前記故障情報を送信するように構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記故障情報および前記運転情報を構成する項目とその数は可変に構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記少なくとも１つのポンプは、複数のポンプであることを特徴とする。

本発明によれば、ＯＮ／ＯＦＦスイッチを用いることなく、ポンプの様々な故障情報を遠隔管理装置に送信することができる。また、故障情報のみならず、ポンプの吐出圧力やその目標値などの運転情報を遠隔管理装置に送信することができるので、ポンプの状態を遠隔監視することができ、故障の発生を予見することが可能となる。さらに、遠隔管理装置から通信装置を介して制御部に命令データを送信することができるので、ポンプの運転を遠隔操作することが可能となる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態におけるポンプ遠隔管理システムを示す模式図である。なお、以下に説明する実施形態では、本発明を、建物に水道水を供給するためのポンプ装置（給水装置）に適用した例を示す。

図１に示すように、このポンプ遠隔管理システムは、ポンプ１０と、このポンプ１０の運転を制御する制御盤（ポンプ制御部）２０と、制御盤２０に接続される通信装置５０と、通信装置５０に接続されるモデム６０と、モデム６０に接続される遠隔管理センター（遠隔管理装置）７０とを備えている。ポンプ１０、制御盤２０、通信装置５０、およびモデム６０は、１つのポンプ装置（給水装置）として建物の敷地内に設置され、遠隔管理センター７０はＮＴＴ回線などのネットワーク回線を通じてポンプ装置と通信を行う。

図２はポンプ装置を詳細に示す模式図である。図２に示すように、ポンプ１０はインバータ１８に電気的に接続されており、制御盤２０は、インバータ１８を介してポンプ１０の回転速度を制御する。ポンプ１０には光学式または磁気式のロータリーエンコーダ（回転速度検出器）１５が設けられており、ロータリーエンコーダ１５からの出力信号によりポンプ１０の回転速度が制御盤２０でモニタされるようになっている。制御盤２０は、インバータ１８を含む各種機器を制御するように構成されている。なお、この例では、１台のポンプ１０が制御盤２０に接続されているが、複数のポンプが接続されていてもよい。

ポンプ１０は、水道本管１２から延びる上流給水管２２に接続され、ポンプ１０の吐出側には吐出管２６が接続されている。吐出管２６には、ポンプ１０が停止した場合に吐出側から吸込側に水が逆流することを防止し、吐出管２６内の圧力を維持するための逆止弁２８と、吐出管２６内の水量が少なくなったことを検出するフロースイッチ（水量検出器）３０とが設けられている。このフロースイッチ３０は、ポンプ１０から吐出管２６に吐出される水量が設定値よりも少なくなると動作し、過少水量検出信号を発する。フロースイッチ３０は制御盤２０に接続されており、吐出管２６内の過少水量が制御盤２０でモニタされるようになっている。

ポンプ１０の上流側には、上流給水管２２内の水圧（吸込圧力）を検出する吸込側圧力センサ１６が設置されている。この吸込側圧力センサ１６は制御盤２０に接続され、吸込側圧力センサ１６の出力信号が制御盤２０に送信されるようになっている。また、吐出管２６には、吐出管２６内の水圧（吐出圧力）を検出する吐出側圧力センサ３４と、吐出管２６中の水を蓄えておく圧力タンク３６とが、それぞれ枝管３８，３９を介して取り付けられている。吐出側圧力センサ３４は制御盤２０に接続されており、吐出側圧力センサ３４からの信号により吐出管２６内の水圧が制御盤２０でモニタされるようになっている。

吐出管２６は、オフィスビルやマンションなどの給水末端４０に延びる下流給水管４２に接続されており、ポンプ１０の運転により水道本管１２の水が各給水末端４０に供給される。これらの給水末端４０は、例えば、分岐した下流給水管４２のそれぞれに設けられる給湯器や給水栓、トイレ洗浄用のフラッシュバルブなどである。

制御盤２０は、入力パネル４４から入力された吐出圧力の目標値および吐出側圧力センサ３４からの出力信号に基づいて、インバータ１８を介してポンプ１０の回転速度（回転周波数）を制御する。すなわち、制御盤２０は、インバータ１８を制御して所定の交流電圧もしくは直流電圧をポンプ１０のモータに印加し、ポンプ１０を増減速させる。ポンプ１０の回転が高速になるのに従って、ポンプ１０の吐出量が増大する。このとき、吐出管２６内の水圧は上昇するが、この吐出圧力は吐出側圧力センサ３４により逐次検出されており、制御盤２０は、吐出側圧力センサ３４により検出される圧力が目標値に一致するように、ポンプ１０の回転速度をフィードバック制御する。

ここで、ポンプ１０が運転される様子について説明する。給水末端４０において水が使用され、吐出側圧力センサ３４により検出される圧力が予め設定された始動圧力以下に低下すると、給水装置１０のポンプ１０が始動される。ポンプ１０が駆動されると、水道本管１２の水が上流給水管２２を介してポンプ１０に吸い込まれ、所定の圧力で吐出管２６に吐出される。吐出管２６に吐出された水は、下流給水管４２を通って需要側の給水末端４０に給水される。ポンプ１０により揚水される水は、中層住宅や高層住宅、商業用ビルなどの最も高い位置に設けられる給水末端４０にも十分給水できる圧力に加圧される。

ポンプ１０の運転中に、給水末端４０における水の使用量が少なくなり、水量が設定値よりも少なくなってフロースイッチ３０が動作すると、ポンプ１０の運転が停止される。このポンプ１０の停止にあたっては、一時的にポンプ１０の運転速度を上げて吐出圧力を上げることによって、圧力タンク３６内に十分な水を蓄圧する。最終的には、圧力タンク３６内の水が所定の停止圧力にまで昇圧された状態でポンプ１０が停止される。

その後、給水末端４０において水が再び使用されると、しばらくは圧力タンク３６から水が供給されるが、圧力タンク３６の水が少なくなり、吐出側圧力センサ３４の検出圧力が上述した始動圧力以下に低下すると、ポンプ１０が再び起動される。なお、ポンプ１０の運転中に、吸込圧力が吐出圧力を上回った場合は、ポンプ１０の運転が停止される。

ここで、上述したように、制御盤２０は、吐出側圧力センサ３４により検出された吐出圧力が目標値に一致するように、ポンプ１０の回転速度を制御するが、このときの制御としては、ポンプ１０の吐出圧力が一定になるようにポンプ１０の回転速度を制御する吐出圧力一定制御や、配管の末端圧力が一定となるようにポンプ１０の吐出圧力の目標値を逐次演算し、この目標値にポンプ１０の吐出圧力が一致するようにポンプ１０の回転速度を制御する推定末端圧力一定制御などがなされる。

上述したように、制御盤２０は、水の使用量が少ないときにポンプ１０の運転を停止させる。圧力タンク３６および逆止弁２８は、ポンプ１０を停止させた後の吐出管２６内の水圧を維持させるために用いられる。図２に示すように、圧力タンク３６の内部には、ゴムなど弾力性のある材料により形成されたダイヤフラム（隔壁）４１が配置されており、このダイヤフラム４１によって形成された空気室４７には加圧空気が予め封入されている。吐出管２６を流れる水量が設定値以下のときにポンプ１０の回転速度を上げると、吐出管２６を流れる水は枝管３９を通って圧力タンク３６内に流れ込み、ダイヤフラム４１を介して空気室４７内の空気を圧縮する。逆止弁２８はポンプ１０と圧力タンク３６との間に配置されているので、圧力タンク３６内の圧縮空気によって吐出管２６内の圧力が維持される。

制御盤２０は、吸込圧力、吐出圧力、ポンプ１０の回転速度、圧力タンク３６内の圧力、インバータに供給される電流値などのポンプ１０の運転状態を常時監視している。このような運転情報は定期的に通信装置５０に取得され、遠隔管理センター７０に送られる。

図１に示すように、通信装置５０は、通信部５０ａとプロトコル変換機５０ｂとを備えている。通信部５０ａは、制御盤２０からポンプ装置の運転情報や故障情報を一定間隔（例えば、２５０ｍｓ毎）で取得するように構成されている。プロトコル変換機５０ｂは、制御盤２０から取得した各種情報（データ）をＴＣＰ／ＩＰネットワークデータに変換するためのものである。このプロトコル変換機５０ｂにより、ＮＴＴ回線などのネットワーク回線を通じて遠隔管理センター７０と制御盤２０との間でデータの送受信が可能となる。制御盤２０と通信装置５０との間、および通信装置５０とモデム６０との間を接続するためのインターフェイスとしては、ＲＳ−２３２Ｃが用いられている。なお、通信装置５０と遠隔管理センター７０とを接続するネットワーク回線は、有線に限られず、無線であってもよい。この場合は、モデムに代えて、ユビキタスモジュールなどの通信モジュールが用いられる。

制御盤２０のプログラム内には一括故障アドレスが設けられており、ポンプ１０に何らかの異常が発生すると、この一括故障アドレスによって指定されるデータ（以下、一括故障データという）が変化するようになっている。より詳しくは、一括故障データは、吸込圧力、吐出圧力、インバータ１８、圧力タンク３６内の圧力、ポンプ１０に供給される電流値、漏電などの所定の故障項目に異常があるか否かを示す記号としての役割を担い、これらの故障項目のいずれかに異常が生じた場合に、一括故障データ（ビット）が変化（例えば、正常時には０、異常時には１に変化）するようになっている。

上述した通信装置５０は、定期的にこの一括故障データを読み出し、ポンプ１０に故障が生じていないかどうかを監視する。そして、一括故障データが変化したときは、通信装置５０はポンプ１０に故障が生じたと判断し、上記故障項目の全てのデータを読み出すようになっている。そして、通信装置５０は、取得したデータのうち、異常が見られたデータのみを故障情報として遠隔管理センター７０に送信する。遠隔管理センター７０では、通信装置５０から送られてきたデータを読み取り、これをポンプ装置の故障状態を示す情報に変換し、具体的な故障項目を表示する。

また、通信装置５０は制御盤２０からポンプ装置の運転情報をデータとして取得し、遠隔管理センター７０に定期的に送信するように構成されている。制御盤２０から取得されるポンプ装置の運転情報は、設定項目と運転項目とに大きく分けられる。設定項目は、吐出圧力の目標値、ポンプ１０の始動圧力などであり、運転項目は、実際の吐出圧力、ポンプ１０に供給される電流値などである。これらの運転情報は定期的に取得され、通信装置５０に一時的に保存するように構成されている。ある程度のデータ（運転情報）が通信装置５０に保存されると、遠隔管理センター７０に自動的に送られる。遠隔管理センター７０では、通信装置５０からのデータを読み取り、これをポンプ１０の運転状態を示す情報に変換する。このような構成により、ポンプ装置の運転状態をオペレータが監視することが可能となり、さらに、運転状態の変化から故障を予知することが可能となる。

上述した各故障項目（吐出圧力低下、インバータ故障など）には、それぞれアドレスが割り振られている。同様に、各設定項目（吐出圧力の目標値、始動圧力など）、および各運転項目（吐出圧力、電流値など）にも、それぞれ項目ごとにアドレスが割り振られている。したがって、通信装置５０は、所望の項目（例えば、吐出圧力）に割り振られたアドレスを指定して制御盤２０にデータを要求すると、制御盤２０は、指定されたアドレスに該当するデータを通信装置５０に送信する。このようにして、通信装置５０は所望の情報を制御盤２０から取得することができる。上述した項目およびその数（すなわち、アドレスおよびその数）は可変に構成されている。

遠隔管理センター７０は、通信装置５０を介して制御盤２０に命令データを送信することができるように構成されている。すなわち、通信装置５０は、遠隔管理センター７０からの命令データを受け取り、この命令データをＴＣＰ／ＩＰネットワークデータから制御盤２０が認識可能なデータに変換し、変換された命令データを制御盤２０へ送る。制御盤２０は、命令データに従ってポンプ１０の運転を制御し、あるいは要求された運転情報を遠隔管理センター７０に送信する。このような構成により、吐出圧力や始動圧力の変更、ポンプ１０の起動／停止などを遠隔管理センター７０から遠隔操作することができる。

通常、遠隔管理センター７０にポンプの異常情報が入った場合、サービス員が現場に出向き、機器の状態を調べた上で、警報をリセットするという作業が行われている。本実施形態によれば、異常情報が入ったときに、遠隔管理センター７０において、機器の状態を通信装置５０を介して調べることにより、状況に応じて、遠隔管理センター７０から直接警報をリセットして異常停止しているポンプを始動させることができる。また、ビル側から圧力不足の要求を受けたときは、ポンプ吐出圧力設定値を、現場に行くことなく調整することもできる。サービス員が現場に行く必要がないため出動コストもかからず、時間的にも速く要求に対処することができ、ビル給水への対策と対応を迅速にできる。

遠隔管理センター７０には、ポンプ１０の用途に応じたメンテナンス基準値が予め入力されており、収集されたデータがメンテナンス基準値と比較されるようになっている。そして、収集データに異常がある場合には、ポンプ装置のメンテナンスを促すため警報が表示される。例えば、圧力タンク３６内の封入圧力が徐々に低下している場合、この圧力タンク３６のメンテナンス時期が近づいてきていると考えることができる。そこで、遠隔管理センター７０は、制御盤２０から送信された圧力タンク３６内の封入圧力とメンテナンス基準値とを比較し、封入圧力がメンテナンス基準値を下回ったときには、圧力タンク３６のメンテナンスを促すための表示を行う。遠隔管理センター７０が複数のポンプ装置を管理している場合、それぞれのポンプ装置ごとにメンテナンス基準値を設定することができ、各ポンプ装置に応じたメンテナンスを行うことができる。

通信装置５０は、外部電源から電力の供給を受けて動作するが、非常時に備えてバッテリーを備えることが好ましい。バッテリーを備えるメリットとしては次の点が挙げられる。ポンプ装置の電源が落ちたり、建物が停電になったりした場合、通信装置５０と制御盤２０との間の定期通信が遮断されることになる。バッテリーを備えた通信装置５０は、このような状況下でも動作を継続することができるので、ポンプ装置の電源がＯＦＦとなっていることを検知して、これを遠隔管理センター７０に通知することができる。本実施形態では、通信装置５０は制御盤２０から独立して設けられているが、通信装置５０を制御盤２０に組み込んで一体型としてもよい。

なお、図２に示す実施形態は、ポンプが水道本管に直接接続された例であるが、水道水をいったん貯留する受水槽をポンプの上流に設置し、この受水槽に貯留された水をポンプにより各給水末端に供給することとしてもよい。また、本実施形態は、共同住宅やオフィスビルなどの建物に水を供給するためのポンプ装置に本発明を適用した例を示すものであるが、本発明はこの例に限らず、他の用途のポンプにも適用することができる。また、本実施形態では、インバータを用いたポンプ装置の場合について説明されているが、本発明は商用電源で直接駆動される固定速ポンプを用いたポンプ装置にも適用できる。受水槽を用いた場合は、受水槽の水位信号が運転情報や故障情報として追加され、固定速ポンプを用いた場合は、インバータ故障や回転速度の情報が不要になるなど、ポンプ装置の構成によって、運転情報や故障情報を構成する項目が変更される。

これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

本発明の実施形態におけるポンプ遠隔管理システムを示す模式図である。 ポンプ装置を詳細に示す模式図である。

符号の説明

１０ ポンプ
１２ 水道本管
１５ ロータリーエンコーダ
１６ 吸込側圧力センサ
１８ インバータ
２０ 制御盤（ポンプ制御部）
２２ 上流給水管
２６ 吐出管
２８ 逆止弁
３０ フロースイッチ
３４ 吐出側圧力センサ
３６ 圧力タンク
３８，３９ 枝管
４０ 給水末端
４１ ダイヤフラム
４２ 下流給水管
４４ 入力パネル
４７ 空気室
５０ 通信装置
５０ａ 通信部
５０ｂ プロトコル変換機
６０ モデム
７０ 遠隔管理センター（遠隔管理装置）

Claims (4)

1. 少なくとも１つのポンプと、
   前記ポンプの運転を制御するポンプ制御部と、
   前記ポンプ制御部から故障情報および運転情報を取得する機能を有する通信装置と、
   前記通信装置と通信する遠隔管理装置とを備え、
   前記通信装置は、
   故障が発生した時に前記故障情報を前記遠隔管理装置に送信し、
   取得した前記運転情報を前記遠隔管理装置に所定の周期で送信し、
   前記遠隔管理装置から送信される命令データを受け、この命令データを前記ポンプ制御部に送信するように構成されていることを特徴とするポンプ遠隔管理システム。
2. 前記ポンプ制御部は、所定の故障項目を包括する一括故障データを生成し、
   前記通信装置は、前記一括故障データを前記ポンプ制御部から定期的に取得し、前記一括故障データに変化があった場合には前記遠隔管理装置に前記故障情報を送信するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ遠隔管理システム。
3. 前記故障情報および前記運転情報を構成する項目とその数は可変に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のポンプ遠隔管理システム。
4. 前記少なくとも１つのポンプは、複数のポンプであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のポンプ遠隔管理システム。

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