JP2014222424A - Water distribution controller and method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an appropriate water distribution control system on the basis of an exact amount estimation of actual demand on a water distributing pipe network.SOLUTION: A water distribution controller 100 for distributing water from a water distribution place 130 to users via a water distributing pipe network 133 stores facility information of the users to which water is supplied from the water distribution place 130 via a water distributing pipe in a user information storage part 120 beforehand, acquires the facility information of the users included in an area for each of divided areas and measurement data of a flowmeter 137, calculates demand pattern for each facility element on the basis of the facility information acquired from a plurality of areas and the measurement data, estimates the amount of demand at a demand point on the basis of the demand pattern and the facility information at the demand point in which a plurality of users are compacted, and controls water distribution on the basis of the estimated amount of demand at each demand point.

Description

本発明は、配水制御装置及びその方法に関する。   The present invention relates to a water distribution control device and a method thereof.

配水池からの水を需要家に輸送する配水管網内では、需要変動に伴って流量が変化し、圧力も絶えず変化する。需要家の快適な水使用のためには適正な末端圧力となるよう配水を行う必要があり、そのためには、管網内各点の圧力、流量の状態を的確に把握する管網解析計算や、その状態をもとに管網内が適正な圧力に保たれるようポンプやバルブ等の配水機器を制御する配水制御などが重要となる。精度のよい管網解析計算やそれに基づく配水制御のためには、管網解析計算への入力情報である管網上の水需要分布を正確に把握できることが必要不可欠となる。   In the distribution pipe network that transports water from the distribution reservoir to consumers, the flow rate changes with the fluctuation of demand, and the pressure also changes constantly. In order to use the water comfortably for consumers, it is necessary to distribute water so that the proper end pressure is obtained. For this purpose, pipe network analysis calculation that accurately grasps the pressure and flow rate at each point in the pipe network and Based on this state, water distribution control for controlling water distribution equipment such as pumps and valves is important so that the inside of the pipe network is maintained at an appropriate pressure. For accurate pipe network analysis calculation and water distribution control based on it, it is indispensable to accurately grasp the water demand distribution on the pipe network, which is input information to the pipe network analysis calculation.

特許文献1に記載の技術では、配水管網を複数のエリアに分割し、エリア単位で一律に水需要分布を増加または減少させ、管網解析計算による圧力、流量の計算値と計測値との誤差が最小になるように水需要分布の補正し、配水制御を行うことが記載されている。   In the technique described in Patent Document 1, the distribution pipe network is divided into a plurality of areas, and the water demand distribution is uniformly increased or decreased in units of areas. It is described that the water demand distribution is corrected and the water distribution control is performed so that the error is minimized.

特開平9−217900号公報JP-A-9-217900

しかしながら、特許文献1に記載の技術では、同一エリア内で同一の補正を行うため、エリア内の全ての需要点で水需要のピーク時刻が一致するなど類似した需要パターンとなる。そのため、特許文献1に記載の技術では、水需要を正確に推定することができず、各需要点での正確な需要推定に基づく適切な配水制御をすることが困難である。   However, in the technique described in Patent Document 1, since the same correction is performed in the same area, a similar demand pattern is obtained such that the peak times of water demands coincide at all demand points in the area. Therefore, with the technique described in Patent Document 1, it is difficult to accurately estimate water demand, and it is difficult to perform appropriate water distribution control based on accurate demand estimation at each demand point.

上記課題を解決するため、本発明では、配水池から配水管網を経て水が供給される需要家の施設情報を記憶する需要家情報記憶部と、需要家の施設情報を取得する需要家情報取得部と、配水管網上に設置された流量計または圧力計の計測データを取得する計測データ取得部と、分割された複数のエリアごとに取得した施設情報と、計測データとに基づいて、施設特性要素別に需要パターンを算出する需要パターン算出部と、需要パターンと、複数の需要家を集約した需要点における施設情報とに基づいて、需要点における需要量を推定する需要量推定部と、推定された各需要点における需要量に基づいて配水制御をする制御部と、を備える。   In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a customer information storage unit that stores facility information of a customer who is supplied with water from a distribution reservoir via a distribution pipe network, and customer information that acquires facility information of the customer Based on the acquisition unit, the measurement data acquisition unit that acquires the measurement data of the flow meter or pressure gauge installed on the water distribution network, the facility information acquired for each of the divided areas, and the measurement data, A demand pattern calculation unit that calculates a demand pattern for each facility characteristic element, a demand amount estimation unit that estimates a demand amount at a demand point based on the demand pattern and facility information at a demand point that aggregates a plurality of consumers; A control unit that performs water distribution control based on the estimated amount of demand at each demand point.

本発明によれば、各需要点での正確な需要量推定に基づき、適切に配水制御をすることが可能となる。   According to the present invention, water distribution control can be appropriately performed based on accurate demand amount estimation at each demand point.

配水制御システムの全体構成の概略図。Schematic of the whole structure of a water distribution control system. 流量計の適切な設置場所を計画する処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process which plans the suitable installation place of a flowmeter. 配水管網を流量計のない管路によって接続された需要点の集合からなるエリアに分割する処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process which divides | segments a water distribution pipe network into the area which consists of the collection of the demand points connected by the pipe line without a flowmeter. 配水管網が上記エリアに分割された状況を示す一例。An example which shows the condition where the water pipe network was divided | segmented into the said area. 需要家の施設特性別の需要パターンを作成する処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process which creates the demand pattern according to a customer's facility characteristic. 作成された需要家の施設特性別の需要パターンの一例。An example of the demand pattern according to the facility characteristic of the created consumer. 管路流速係数の推定を行う処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process which estimates a pipe flow velocity coefficient. 配水機器(ポンプ、バルブ)の制御を行う処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process which controls water distribution apparatus (a pump, a valve | bulb).

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態に本発明が限定されることはない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiment described below.

図1に、配水制御管理装置101と、ポンプ131やバルブ132等の配水機器、圧力計136や流量計137等の計測器、ネットワーク138からなる配水制御システムの全体構成の概略図を示す。配水池130の水はポンプ131またはバルブ132などの配水機器によって配水管網133を経て需要家まで配水される。配水管網133は、管路134および需要点135から構成される。ここで、需要点135は、複数の需要家を集約した代表点とする。配水管網133上には、いくつかの需要点135の圧力を計測する圧力計136と、いくつかの管路流量を計測する流量計137が設置されている。ポンプ131、バルブ132にも圧力計136、流量計137が設置されており(図示なし)、配水池130から配水管網133への水供給量と供給圧力を計測している。配水制御管理装置101は、ネットワーク138を介してポンプ131、バルブ132、圧力計136、流量計137と相互に接続されている。   FIG. 1 shows a schematic diagram of the overall configuration of a water distribution control system including a water distribution control management device 101, water distribution devices such as a pump 131 and a valve 132, measuring instruments such as a pressure gauge 136 and a flow meter 137, and a network 138. Water in the distribution reservoir 130 is distributed to consumers through a distribution pipe network 133 by a distribution device such as a pump 131 or a valve 132. The water distribution pipe network 133 includes a pipe line 134 and a demand point 135. Here, the demand point 135 is a representative point that aggregates a plurality of consumers. On the water distribution pipe network 133, a pressure gauge 136 for measuring the pressure at several demand points 135 and a flow meter 137 for measuring several pipe flow rates are installed. The pump 131 and the valve 132 are also provided with a pressure gauge 136 and a flow meter 137 (not shown), and measure the water supply amount and supply pressure from the reservoir 130 to the distribution pipe network 133. The water distribution control management device 101 is connected to a pump 131, a valve 132, a pressure gauge 136, and a flow meter 137 through a network 138.

配水制御管理装置101は、配水管網133から計測データを収集し、配水管網133上の各需要点135における需要分布を推定し、需要点135を構成する需要家に対して適正な圧力で配水を行うようポンプ131、バルブ132の制御を行う。また、配水制御管理装置101は、CPU102、メモリ103、入力装置104、表示装置105、ハードディスク106、システムバス107などを備えている。CPU102は、配水制御管理装置101全体の動作を制御し、ハードディスク106内の各種プログラムに従って所定の処理を実行する中央演算処理装置である。メモリ103は、各種プログラムや各種データをロードする記憶装置である。入力装置104は、各種テーブルへの登録情報や各種プログラムの実行に必要となる情報を入力するための装置であり、例えばキーボード、マウス、CD/DVDドライブ装置等である。表示装置105は、各種テーブルの登録情報や各種プログラムの実行結果などを表示するための装置であり、例えばディスプレイ装置である。ハードディスク106は、各種プログラム110〜117、および各種テーブル120〜123を磁気ディスクに格納する記録装置である。システムバス106は、各種装置間の制御情報、各種データなどの授受を媒介する経路である。   The water distribution control management device 101 collects measurement data from the water distribution pipe network 133, estimates the demand distribution at each demand point 135 on the water distribution pipe network 133, and at an appropriate pressure for the consumers constituting the demand point 135. The pump 131 and the valve 132 are controlled so as to distribute water. In addition, the water distribution control management device 101 includes a CPU 102, a memory 103, an input device 104, a display device 105, a hard disk 106, a system bus 107, and the like. The CPU 102 is a central processing unit that controls the operation of the entire water distribution control management device 101 and executes predetermined processing according to various programs in the hard disk 106. The memory 103 is a storage device that loads various programs and various data. The input device 104 is a device for inputting information registered in various tables and information necessary for executing various programs, such as a keyboard, a mouse, and a CD / DVD drive device. The display device 105 is a device for displaying registration information of various tables, execution results of various programs, and the like, for example, a display device. The hard disk 106 is a recording device that stores various programs 110 to 117 and various tables 120 to 123 on a magnetic disk. The system bus 106 is a path that mediates transmission and reception of control information and various data between various devices.

入力データ登録プログラム110は、需要家に関する情報や配水管網に関する情報を所定のテーブルに登録して管理するプログラムである。流量計設置場所計画プログラム111は、配水管網133上の流量計137の適切な設置場所を計画するプログラムである。データ計測プログラム112は、圧力計136、流量計137より計測した圧力値、流量値を取得し、所定のテーブルに登録して管理するプログラムである。需要パターン作成プログラム113は、配水管網133上の需要分布推定に必要となる需要家の施設特性別の需要パターンを作成するプログラムである。需要推定プログラム114は、配水管網133上の需要分布(需要点135別における各時間帯毎の需要量)を推定するプログラムである。管網解析計算プログラム115は、上記推定された需要分布を入力情報として配水管網133の管網解析計算を行うプログラムである。管路流速係数推定プログラム116は、管網解析計算に必要となる配水管網133の管網モデルのパラメータである管路流速係数を推定するプログラムである。配水機器制御プログラム117は、各需要点135の圧力が適正圧力となるようにポンプ131の回転数やバルブ132の開度を決定し制御を行うプログラムである。   The input data registration program 110 is a program for registering and managing information about customers and information about water distribution pipe networks in a predetermined table. The flow meter installation location planning program 111 is a program for planning an appropriate installation location of the flow meter 137 on the distribution pipe network 133. The data measurement program 112 is a program that acquires pressure values and flow values measured from the pressure gauge 136 and the flow meter 137, registers them in a predetermined table, and manages them. The demand pattern creation program 113 is a program that creates a demand pattern for each facility characteristic of a customer, which is necessary for estimation of demand distribution on the distribution pipe network 133. The demand estimation program 114 is a program for estimating a demand distribution on the distribution pipe network 133 (a demand amount for each time zone for each demand point 135). The pipe network analysis calculation program 115 is a program for performing pipe network analysis calculation of the water distribution pipe network 133 using the estimated demand distribution as input information. The pipe flow velocity coefficient estimation program 116 is a program for estimating a pipe flow velocity coefficient that is a parameter of a pipe network model of the distribution pipe network 133 necessary for pipe network analysis calculation. The water distribution equipment control program 117 is a program for determining and controlling the rotation speed of the pump 131 and the opening of the valve 132 so that the pressure at each demand point 135 becomes an appropriate pressure.

需要家情報管理テーブル120は、需要家別の施設特性情報や水使用量の検針データなどの需要家に関する情報を管理するテーブルである。管網情報管理テーブル121は、管路134、需要点135などの配水管網133に関する情報を管理するテーブルである。上記の配水管網133に関する情報は、管網解析計算に必要となる情報である。計測データ管理テーブル122は、圧力計136、流量計137より計測した時刻別の圧力値、流量値を管理するテーブルである。需要パターン管理テーブル123は、配水管網133上の需要分布推定に必要となる需要家の施設特性別の需要パターンを管理するテーブルである。   The customer information management table 120 is a table for managing information related to customers such as facility characteristic information for each customer and meter reading data of water usage. The pipe network information management table 121 is a table for managing information related to the water distribution pipe network 133 such as the pipeline 134 and the demand point 135. The information related to the water distribution pipe network 133 is information necessary for pipe network analysis calculation. The measurement data management table 122 is a table for managing the pressure value and the flow rate value for each time measured by the pressure gauge 136 and the flow meter 137. The demand pattern management table 123 is a table for managing a demand pattern for each facility characteristic of a customer, which is necessary for estimating a demand distribution on the distribution pipe network 133.

さて本発明の実施の形態では、配水制御管理装置101において、ハードディスク106内の各種プログラム110〜117がCPU101によって実行されることにより、以下の(1)〜(9)の各種処理が実現され、需要家の施設特性を考慮した正確な水需要の推定とそれに基づく管網解析や配水機器制御ができるようになる。   In the embodiment of the present invention, in the water distribution control management device 101, the various programs 110 to 117 in the hard disk 106 are executed by the CPU 101, whereby the following various processes (1) to (9) are realized. It will be possible to accurately estimate water demand in consideration of facility characteristics of consumers, and to perform pipe network analysis and water distribution equipment control based on it.

(1)需要家に関する情報の登録。
(2)配水管網に関する情報の登録。
(3)流量計の適切な設置場所の計画(図2〜4で詳細説明)。
(4)圧力、流量の計測値の収集。
(5)需要家の施設特性別の需要パターンの作成(図5で詳細説明)。
(6)配水管網上の需要分布の推定。
(7)管網解析計算に基づく配水管網上の圧力、流量分布の推定。
(8)管路流速係数の推定(管網モデルキャリブレーションに関する。図7で詳細説明)。
(9)配水圧を適正化する配水機器の制御(図8で詳細説明)。
(1) Registration of information about consumers.
(2) Registration of information about water distribution network.
(3) Planning of the appropriate installation location of the flow meter (detailed explanation in FIGS.
(4) Collection of measured values of pressure and flow rate.
(5) Creation of a demand pattern for each facility characteristic of a consumer (detailed explanation in FIG. 5).
(6) Estimation of demand distribution on the water distribution network.
(7) Estimation of pressure and flow distribution on the distribution pipe network based on pipe network analysis calculation.
(8) Estimating the pipe flow velocity coefficient (related to pipe network model calibration, detailed description with reference to FIG. 7).
(9) Control of water distribution equipment to optimize water distribution pressure (detailed explanation in FIG. 8).

以下、処理(1)〜(9)の実現方法について、図2〜8を用いて説明する。
はじめに、配水制御管理装置101における、需要家に関する情報の登録を行う処理(1)について説明する。配水制御管理装置101の管理者は、入力装置104より、各需要家に関する情報として、需要家名、住所、需要家の施設特性情報、水道利用者数(住宅の場合は家族人員数、他の施設の場合は水道を使用する可能性のある施設利用者数)、および定期的に行われる水使用量の検針データと水使用期間などを入力する。ここで、需要家の施設特性情報とは、住宅、商業施設、工場、事業所、飲食店などの業種情報のことであるが、地域の事情に合わせて独自の施設特性情報を追加してもよい。また上記水道利用者数と組合せて、住宅(家族3人以下)、住宅(家族4人以上)などのように施設特性情報をさらに細分化して、入力してもよい。本実施例では、施設特性が、住宅、商業施設、工場、事業所の4種類であるとする。そして配水制御管理装置101の入力データ登録プログラム110では、入力された需要家のエントリごとに、入力情報を需要家情報管理テーブル120に登録する。
Hereinafter, the realization method of processing (1)-(9) is demonstrated using FIGS.
First, the process (1) for registering information related to consumers in the water distribution control management device 101 will be described. The administrator of the water distribution control management device 101 uses the input device 104 as information related to each customer as the customer name, address, customer facility characteristic information, the number of water users (in the case of a house, the number of family members, other In the case of a facility, enter the number of facility users who may use water), metering data on the amount of water used regularly and the period of water usage. Here, the facility characteristic information of the consumer refers to industry information such as housing, commercial facilities, factories, offices, restaurants, etc. Even if unique facility characteristic information is added according to the local circumstances. Good. Further, in combination with the number of water users, facility characteristic information may be further subdivided and input such as a house (3 or less family members), a house (4 or more family members), and the like. In the present embodiment, it is assumed that there are four types of facility characteristics: a house, a commercial facility, a factory, and a business office. And in the input data registration program 110 of the water distribution control management apparatus 101, input information is registered into the customer information management table 120 for every inputted customer entry.

上記のようにして、配水制御管理装置101の入力データ登録プログラム110によって、需要家に関する情報の登録処理が行われる。   As described above, the registration process of information related to consumers is performed by the input data registration program 110 of the water distribution control management device 101.

次に、配水制御管理装置101における、配水管網に関する情報の登録を行う処理(2)について説明する。配水制御管理装置101の管理者は、入力装置104より、配水管網133に関する情報として、管路134の識別情報、管路長、管路径、流速係数、接続情報(管路の始点、終点となる需要点の識別情報)、流量計の有無情報、および需要点135の識別情報、位置情報、標高、圧力計の有無情報などを入力する。そして配水制御管理装置101の入力データ登録プログラム110では、入力された管路および需要点のエントリごとに、管網情報管理テーブル121に登録する。   Next, the process (2) for registering information related to the water distribution pipe network in the water distribution control management apparatus 101 will be described. The administrator of the water distribution control management device 101 uses the input device 104 as information related to the water distribution pipe network 133 as identification information of the pipe 134, pipe length, pipe diameter, flow velocity coefficient, connection information (the start and end points of the pipe). Identification information on demand points), flow meter presence / absence information, demand point 135 identification information, position information, altitude, pressure gauge presence / absence information, and the like. And in the input data registration program 110 of the water distribution control management apparatus 101, it registers into the pipe network information management table 121 for every entry of the input pipe line and demand point.

上記のようにして、配水制御管理装置101の入力データ登録プログラム110によって、配水管網に関する情報の登録処理が行われる。   As described above, the input data registration program 110 of the water distribution control management device 101 performs information registration processing regarding the water distribution pipe network.

次に、配水制御管理装置101における、流量計の適切な設置場所の計画を行う処理(3)について、図2〜図4を用いて説明する。これは、後述する需要家の施設特性別の需要パターンを作成可能とするため、配水管網133を水供給量算出可能な複数のエリアに分割するよう流量計137の適切な設置場所を計画するものである。処理(3)は、需要家の施設特性別の需要パターンの作成をはじめて行う場合や、管路構造が変化した場合(管路134の追加、削除、管路長・管路径の異なる管路への交換)などに実行する。図2は、流量計の適切な設置場所を計画する処理を示すフローチャートである。図3は、配水管網を流量計のない管路によって接続された需要点の集合からなるエリアに分割する処理を示すフローチャートである。図4は、配水管網が上記エリアに分割された状況を示す一例である。   Next, the process (3) for planning an appropriate installation place of the flowmeter in the water distribution control management device 101 will be described with reference to FIGS. In order to make it possible to create a demand pattern for each facility characteristic of a consumer, which will be described later, an appropriate installation location of the flow meter 137 is planned so as to divide the distribution pipe network 133 into a plurality of areas where the water supply amount can be calculated. Is. In the process (3), when the demand pattern for each facility characteristic of the customer is created for the first time, or when the pipeline structure changes (addition or deletion of the pipeline 134, to pipelines with different pipeline lengths / diameters) For example). FIG. 2 is a flowchart showing a process for planning an appropriate installation location of the flowmeter. FIG. 3 is a flowchart showing a process of dividing the water distribution pipe network into areas composed of a set of demand points connected by a pipe line without a flow meter. FIG. 4 is an example showing a situation in which the water distribution pipe network is divided into the above areas.

ステップS201において、配水制御管理装置101の流量計設置場所計画プログラム111は、管網情報管理テーブル121より、配水管網133を構成する管路134の識別情報、管路径、接続情報(管路の始点、終点となる需要点の識別情報)、流量計の有無、および需要点135の識別情報を取得する。そして流量計設置場所計画プログラム111は、流量計137の新規設置数NにN=0を設定する。   In step S201, the flow meter installation location planning program 111 of the water distribution control management device 101 uses the pipe network information management table 121 to identify the identification information, the pipe diameter, and the connection information of the pipes 134 that constitute the water distribution pipe network 133. The identification information of the demand point serving as the start point and the end point), the presence / absence of the flow meter, and the identification information of the demand point 135 are acquired. Then, the flow meter installation place planning program 111 sets N = 0 to the number N of new installations of the flow meter 137.

ここで、流量計設置場所を計画するためには、少なくとも流量計137の新規設置数N=1にする必要があるが、すでに設置済みの流量計137によって配水管網133が水供給量算出可能な複数のエリアに分割できているのであれば、流量計を新たに設置する必要はない。よって本処理(3)では、流量計137の設置場所を計画する前に、既存の流量計137によって配水管網133を水供給量算出可能な複数のエリアに分割可能であるかどうかの確認を行うようにする。上記の処理を1つのアルゴリズムで実行できるようにするため、本処理(3)では、N=0(既存の流量計のみ)の場合からスタートして、徐々にNの数を増やしていく(新規に流量計を設置)ものとする。   Here, in order to plan the installation location of the flow meter, it is necessary to set at least the number N of new flow meters 137 to be installed, but the water distribution network 133 can calculate the water supply amount by the flow meter 137 already installed. If it can be divided into a plurality of areas, there is no need to newly install a flow meter. Therefore, in this process (3), before planning the installation location of the flow meter 137, it is confirmed whether or not the existing flow meter 137 can divide the distribution pipe network 133 into a plurality of areas where the water supply amount can be calculated. To do. In order to enable the above processing to be executed by one algorithm, this processing (3) starts from the case of N = 0 (only the existing flow meter) and gradually increases the number of N (new) A flow meter is installed on the

ステップS202において、N=0のとき、本ステップS202は実行せずステップS203に進む。N≧1のとき、流量計設置場所計画プログラム111は、GA(Genetic Algorithm、遺伝的アルゴリズム)を用いて、流量計137がまだ設置されていない管路134の中から、新たに流量計137を設置すべきN個の管路134を選定することにより流量計設置場所計画案を作成(または修正)する。   In step S202, when N = 0, this step S202 is not executed and the process proceeds to step S203. When N ≧ 1, the flow meter installation place planning program 111 uses a GA (Genetic Algorithm, genetic algorithm) to newly install a flow meter 137 from the pipeline 134 where the flow meter 137 is not yet installed. A flow meter installation place plan is created (or modified) by selecting N pipes 134 to be installed.

ステップS203において、流量計設置場所計画プログラム111は、配水管網133を流量計137のない管路134によって接続された需要点135の集合からなるエリア(エリア境界部分に設置された流量計137によってエリア内への水供給量を算出可能となるエリア)に分割する。この処理の流れを、図3および図4を用いて説明する。   In step S203, the flow meter installation place planning program 111 reads the area consisting of a set of demand points 135 connected to the distribution pipe network 133 by the pipe 134 without the flow meter 137 (by the flow meter 137 installed in the area boundary portion). The area is divided into areas where the water supply amount into the area can be calculated. The flow of this process will be described with reference to FIGS.

ステップS301において、流量計設置場所計画プログラム111は、需要点135の1つを探索のスタート点として設定する。   In step S301, the flow meter installation place planning program 111 sets one of the demand points 135 as a search start point.

ステップS302において、流量計設置場所計画プログラム111は、スタート点から流量計のない管路134を介して接続されている全ての需要点135を探索し、同一エリアとして識別する。   In step S302, the flow meter installation place planning program 111 searches all the demand points 135 connected from the start point via the pipeline 134 without the flow meter, and identifies them as the same area.

ステップS303において、流量計設置場所計画プログラム111は、上記識別されたどのエリアにも含まれない需要点135が存在するかどうか(全ての需要点135が上記識別済みのエリアのいずれかに含まれているかどうか)の確認を行う。存在する場合はステップS304に進み、存在しない場合は全ての需要点のエリア分割が完了したとみなして処理を終了する。   In step S303, the flow meter installation place planning program 111 determines whether or not there is a demand point 135 that is not included in any of the identified areas (all demand points 135 are included in any of the identified areas. Check whether or not When it exists, it progresses to step S304, and when it does not exist, it considers that area division of all the demand points was completed, and complete | finishes a process.

ステップS304において、流量計設置場所計画プログラム111は、上記識別されたどのエリアにも含まれない需要点135の1つをを探索のスタート点として設定し、ステップS302に進む。   In step S304, the flow meter installation place planning program 111 sets one of the demand points 135 not included in any of the identified areas as a search start point, and proceeds to step S302.

図4の例では、例えば、はじめに需要点1がスタート点として設定される。そして流量計のない管路134によって接続された全ての需要点2、5、6が探索され、需要点1、2、5、6が1つのエリア401として識別される。次に識別済みのエリア(需要点1、2、5、6)に含まれない需要点3がスタート点として設定される。そして流量計のない管路134によって接続された全ての需要点4、7、8、11が探索され、需要点3、4、7、8、11が1つのエリア401として識別される。以下、ステップ302〜304を繰り返し、配水管網133は以下の需要点からなる4つのエリア401に分割される。
・需要点1、2、5、6からなるエリア
・需要点3、4、7、8、11からなるエリア
・需要点9、10、13、14からなるエリア
・需要点12、15、16からなるエリア
分割されたエリアは、その境界となる管路に流量計137が設置されているため(配水池からの水供給量も流量計によって計測可能)、時刻別の水供給量を算出可能となる。
In the example of FIG. 4, for example, the demand point 1 is first set as the start point. And all the demand points 2, 5, 6 connected by the pipe line 134 without a flow meter are searched, and the demand points 1, 2, 5, 6 are identified as one area 401. Next, a demand point 3 not included in the identified area (demand points 1, 2, 5, 6) is set as a start point. And all the demand points 4, 7, 8, 11 connected by the pipe line 134 without a flow meter are searched, and the demand points 3, 4, 7, 8, 11 are identified as one area 401. Thereafter, steps 302 to 304 are repeated, and the water distribution pipe network 133 is divided into four areas 401 including the following demand points.
-Area consisting of demand points 1, 2, 5, 6-Area consisting of demand points 3, 4, 7, 8, 11-Area consisting of demand points 9, 10, 13, 14-From demand points 12, 15, 16 The divided area has a flow meter 137 installed in the pipeline that becomes the boundary (the water supply amount from the reservoir can also be measured by the flow meter), so that the water supply amount by time can be calculated. Become.

流量計の適切な設置場所の計画を行う処理(2)の説明に戻る。   Returning to the description of the process (2) for planning an appropriate installation location of the flowmeter.

ステップS204において、流量計設置場所計画プログラム111は、分割されたエリア数が、需要家の施設特性数(本実施例では4種類としている)以上であるかどうかの確認を行う。エリア数が施設特性数以上であればステップS205に進み、そうでなければステップS209に進む。後述する需要家の施設特性別の需要パターンを作成のためには、水供給量を算出可能なエリア数が、少なくとも需要家の施設特性数以上必要であり、エリア数が足りない場合は、ステップS209以降において流量計設置場所計画案の見直しを行うものである。   In step S204, the flow meter installation location planning program 111 checks whether or not the number of divided areas is equal to or greater than the number of customer facility characteristics (four types in this embodiment). If the number of areas is equal to or greater than the number of facility characteristics, the process proceeds to step S205, and if not, the process proceeds to step S209. In order to create a demand pattern for each facility characteristic of a consumer, which will be described later, the number of areas where water supply can be calculated is at least greater than the number of facility characteristics of the customer. After S209, the flow meter installation location plan is reviewed.

ステップS205において、流量計設置場所計画プログラム111は、需要家情報管理テーブル121より、それぞれの需要点135を構成する全ての需要家の件数とその施設特性情報(住宅、商業施設、工場、事業所)を取得する。そして流量計設置場所計画プログラム111は、各エリアの需要家の件数と、需要家の施設特性別の構成比率を算出する。上記構成比率は、例えば、住宅:商業施設:工場:事業所=1:2:3:4などである。   In step S205, the flow meter installation location planning program 111, from the customer information management table 121, records the number of all customers who make up each demand point 135 and the facility characteristic information (housing, commercial facility, factory, office). ) To get. Then, the flow meter installation location planning program 111 calculates the number of customers in each area and the composition ratio of each customer according to facility characteristics. The composition ratio is, for example, house: commercial facility: factory: business office = 1: 2: 3: 4.

ステップS206において、流量計設置場所計画プログラム111は、ステップS205において算出した各エリアに十分な件数の需要家が含まれているかどうか、すなわち各エリアの需要家件数が所定の件数以上であるかどうかの確認を行う。所定の件数として、例えば、全需要家件数÷エリア数×80%などの値を設定する。全てのエリアの需要家件数が所定件数以上であればステップS207に進み、そうでなければステップS209に進む。後述する需要家の施設特性別の需要パターンを高精度で作成するためには、水供給量を算出可能な各エリアに十分な件数の需要家が含まれている必要があり、需要家件数が十分でない場合は、ステップS209以降において流量計設置場所計画案の見直しを行うものである。   In step S206, the flow meter installation location planning program 111 determines whether a sufficient number of customers are included in each area calculated in step S205, that is, whether the number of customers in each area is greater than or equal to a predetermined number. Confirm. For example, a value such as the total number of customers / the number of areas × 80% is set as the predetermined number. If the number of customers in all areas is greater than or equal to the predetermined number, the process proceeds to step S207, and if not, the process proceeds to step S209. In order to create a high-accuracy demand pattern for each customer facility, which will be described later, it is necessary for each area where water supply can be calculated to contain a sufficient number of customers. If it is not sufficient, the flow meter installation place plan is reviewed in step S209 and thereafter.

ステップS207において、流量計設置場所計画プログラム111は、ステップS205において算出した各エリアの需要家の施設特性別の構成比率が十分異なっているかどうか、すなわち各エリアの上記構成比率からなる各ベクトルの線形独立性を示す指標値が所定値以上であるかどうかの確認を行う。上記線形独立性を示す指標として、例えば、上記各ベクトルからなる行列の最小特異値を用いるものとし(最小特異値が0に近いほど線形従属性が高く、0より大きいほど線形独立性が高い)、上記所定値は、例えば0.1として設定する。行列の最小特異値を求める方法は公知であり、一般的な行列計算ソフトウェアによって算出可能であるため、本実施形態では特に説明を行わない。上記線形独立性を示す指標が所定値以上であればステップS208に進み、そうでなければステップS209に進む。後述する需要家の施設特性別の需要パターンを高精度で作成するためには、水供給量を算出可能な各エリアの需要家の施設特性別の構成比率が十分異なっている必要があり、上記構成比率が十分異なっていない場合は、ステップS209以降において流量計設置場所計画案の見直しを行うものである。   In step S207, the flow meter installation location planning program 111 determines whether or not the composition ratios for each facility characteristic of the consumers in each area calculated in step S205 are sufficiently different, that is, the linearity of each vector composed of the above composition ratios in each area. It is confirmed whether the index value indicating independence is a predetermined value or more. As an index indicating the linear independence, for example, the minimum singular value of a matrix composed of each of the vectors is used (the linear dependency is higher as the minimum singular value is closer to 0, and the linear independence is higher than 0). The predetermined value is set as 0.1, for example. Since the method for obtaining the minimum singular value of a matrix is known and can be calculated by general matrix calculation software, no particular description is given in this embodiment. If the index indicating the linear independence is greater than or equal to a predetermined value, the process proceeds to step S208, and if not, the process proceeds to step S209. In order to create a high-accuracy demand pattern for each customer facility characteristic, which will be described later, it is necessary that the composition ratio for each customer facility characteristic in each area where water supply can be calculated is sufficiently different. When the composition ratio is not sufficiently different, the flow meter installation place plan is reviewed in step S209 and thereafter.

ステップS208において、N=0のとき、本ステップS208は実行せずステップS210に進む。N≧1のとき、流量計設置場所計画プログラム111は、管網情報管理テーブル121より、ステップS202において作成した新たに流量計137を設置すべきN個の管路137の管路径を取得し、管路径に応じた流量計価格と工事費から新規流量計137の設置コストを計算する(一般に管路径が大きいほど流量計の価格と工事費は高くなる)。そして流量計設置場所計画プログラム111は、上記流量計設置コストをマイナス倍した値と、ステップS206において算出した各エリア内の最小の需要家件数と、ステップS207において算出した各エリアの需要家の施設特性別構成比率からなる各ベクトルの線形独立性を示す指標値(上記各ベクトルからなる行列の最小特異値)の加重平均をとった目的関数の値を計算し、目的関数値が収束したかどうかの判定を行う。上記目的関数値が最大値に収束していればステップS210に進み、そうでなければステップS209に進む。上記目的関数の値が大きいほど、上記流量計設置場所計画案に基づいて流量計設置を行った際の流量計設置コストが安くなり、また各エリアに十分な件数の需要家が含まれ、かつ各エリアの需要家の施設特性別の構成比率が十分異なるようになるため、後述するように、より高精度な需要家施設特性別の需要パターンが作成できるようになる。 ステップS209において、N=0のとき、本ステップS209は実行せずステップS211に進む。N≧1のとき、流量計設置場所計画プログラム111は、新規流量計設置数NのときのステップS202における上記GAによる流量計設置場所計画案の作成回数が十分大きな所定回数以上であるかどうか、例えば1万回以上であるかどうかの確認を行う。上記計画案作成回数が所定回数以上であればステップS211に進む。そうでなければステップS202に進み、新規流量計設置数Nの値を変更しないままで、GAを用いて新たな流量計設置場所計画案の作成を行う。   In step S208, when N = 0, this step S208 is not executed and the process proceeds to step S210. When N ≧ 1, the flow meter installation place planning program 111 acquires the pipe diameters of the N pipe lines 137 that should be newly installed in step S202 from the pipe network information management table 121, The installation cost of the new flow meter 137 is calculated from the flow meter price corresponding to the pipe diameter and the construction cost (in general, the larger the pipe diameter, the higher the price and construction cost of the flow meter). Then, the flow meter installation location planning program 111 calculates a value obtained by negatively multiplying the flow meter installation cost, the minimum number of customers in each area calculated in step S206, and the customer facility in each area calculated in step S207. Whether or not the objective function value has converged by calculating the value of the objective function that is the weighted average of the index values (minimum singular values of the matrix consisting of the above vectors) indicating the linear independence of each vector consisting of the composition ratios by characteristics Judgment is made. If the objective function value has converged to the maximum value, the process proceeds to step S210; otherwise, the process proceeds to step S209. The larger the objective function value, the lower the flow meter installation cost when the flow meter is installed based on the above flow meter installation location plan, and there are a sufficient number of customers in each area, and Since the composition ratios of the customer in each area for each facility characteristic are sufficiently different, a more accurate demand pattern for each customer facility characteristic can be created as will be described later. In step S209, when N = 0, the process proceeds to step S211 without executing step S209. When N ≧ 1, the flow meter installation location planning program 111 determines whether or not the number of creations of the flow meter installation location plan by the GA in step S202 when the number N of new flow meters is installed is greater than a predetermined number of times. For example, it is confirmed whether it is 10,000 times or more. If the number of plan creations is equal to or greater than the predetermined number, the process proceeds to step S211. Otherwise, the process proceeds to step S202, and a new flow meter installation place plan is created using GA without changing the value of the number N of new flow meters installed.

ステップS210において、流量計設置場所計画プログラム111は、配水制御管理装置101の管理者に対して、図4に示すようにビジュアルな形で、作成された流量計設置場所計画案を表示装置105に表示する。管理者は上記流量計設置場所計画案を確認、評価し、適切であれば流量計設置場所計画案が確定となり、処理を終了する。不適であればステップS210に進む。   In step S210, the flow meter installation location planning program 111 provides the display device 105 with the flow meter installation location plan created in a visual form as shown in FIG. 4 for the administrator of the water distribution control management device 101. indicate. The administrator confirms and evaluates the flow meter installation location plan, and if appropriate, the flow meter installation location plan is finalized, and the processing ends. If not, the process proceeds to step S210.

ステップS211において、流量計設置場所計画プログラム111は、流量計137の新規設置数Nを1つ加算してステップS202に進み、新たな新規流量計設置数Nのもとで、GAを用いて流量計設置場所計画案の作成を行う。ここで、ステップS209から本ステップS211に処理が進んできた場合は、新規流量計設置数Nでは十分な回数の流量計設置場所計画案の作成を行っても適切な案が得られなかったため、Nの数を増やして新たに流量計設置場所計画案を作成することを意味する。ステップ210から本ステップS211に処理が進んできた場合は、新規流量計設置数Nでは最適な流量計設置場所計画案でも配水制御管理装置101の管理者の承認を得られなかったため、Nの数を増やして新たに流量計設置場所計画案を作成することを意味する。   In step S211, the flow meter installation location planning program 111 increments the new installation number N of the flow meter 137 by one, and proceeds to step S202. Under the new new flow meter installation number N, the flow rate is calculated using GA. Create the total installation location plan. Here, when the process has proceeded from step S209 to step S211, an appropriate plan could not be obtained even if the number of new flow meter installations N was sufficient to create a flow meter installation location plan. This means that the number of N is increased to create a new flow meter installation place plan. If the process has proceeded from step 210 to step S211, the optimal flow meter installation location plan for the new flow meter installation number N could not be approved by the administrator of the water distribution control management apparatus 101. Means to create a new plan for installing the flow meter.

上記のようにして、配水制御管理装置101の流量計設置場所計画プログラム111によって、流量計の適切な設置場所の計画処理が行われる。   As described above, the flow meter installation location planning program 111 of the water distribution control management device 101 performs the planning process for an appropriate installation location of the flow meter.

そして配水制御管理装置101の管理者は、上記確定した流量計設置場所計画案に従って管路134上に流量計の設置を行う。また上記分割された各エリア内に圧力計136が設置されていない場合は、各エリア内の任意の地点(需要点)に圧力計の設置を行う。そして上記管理者は、入力装置104より、新たに流量計を設置した管路134の識別情報と、新たに圧力計を設置した需要点135の識別情報を入力する。配水制御管理装置101の入力データ登録プログラム110では、上記入力された管路134の流量計有無情報を「有」に更新し、上記入力された需要点135の圧力計有無情報を「有」に更新する。   Then, the administrator of the water distribution control management device 101 installs the flow meter on the pipeline 134 in accordance with the determined flow meter installation place plan. When the pressure gauge 136 is not installed in each divided area, the pressure gauge is installed at an arbitrary point (demand point) in each area. And the said manager inputs the identification information of the pipeline 134 which newly installed the flowmeter, and the identification information of the demand point 135 which newly installed the pressure gauge from the input device 104. FIG. In the input data registration program 110 of the water distribution control management apparatus 101, the input / existing flow meter presence / absence information of the pipeline 134 is updated to “present”, and the input pressure gauge presence / absence information of the demand point 135 is changed to “present”. Update.

次に、配水制御管理装置101における、圧力、流量の計測値の収集を行う処理(4)について説明する。配水制御管理装置101のデータ計測プログラム112では、所定周期ごとに(例えば5分周期など)、ネットワーク138を介して各圧力計136、各流量計137、ポンプ133、バルブ134より流量、圧力の計測値の収集を行い、上記計測値を計測データ管理テーブル122に登録する。   Next, the process (4) for collecting measured values of pressure and flow rate in the water distribution control management apparatus 101 will be described. In the data measurement program 112 of the water distribution control management device 101, the flow rate and pressure are measured from each pressure gauge 136, each flow meter 137, pump 133, and valve 134 via the network 138 at every predetermined period (for example, every 5 minutes). The values are collected and the measured values are registered in the measured data management table 122.

上記のようにして、配水制御管理装置101のデータ計測プログラム112によって、圧力、流量の計測値の収集処理が行われる。   As described above, collection processing of measured values of pressure and flow rate is performed by the data measurement program 112 of the water distribution control management device 101.

次に、配水制御管理装置101における、需要家の施設特性別の需要パターンの作成を行う処理(5)について、図5、図6を用いて説明する。処理(5)は、需要家の施設特性別の需要パターンの作成をはじめて行う場合や、需要分布の推定精度が悪くなってきた場合などに実行する。図5は、需要家の施設特性別の需要パターンを作成する処理を示すフローチャートである。図6は、作成された需要家の施設特性別の需要パターンの一例である。   Next, the process (5) for creating the demand pattern for each facility characteristic of the consumer in the water distribution control management device 101 will be described with reference to FIGS. Process (5) is executed when the demand pattern for each facility characteristic of the customer is created for the first time or when the estimation accuracy of the demand distribution is getting worse. FIG. 5 is a flowchart showing a process of creating a demand pattern for each customer facility characteristic. FIG. 6 is an example of the demand pattern for each facility characteristic of the created consumer.

ステップS501において、配水制御管理装置101の需要パターン作成プログラム113は、管網情報管理テーブル121より、配水管網133を構成する管路134の識別情報、接続情報(管路の始点、終点となる需要点の識別情報)、流量計の有無、および需要点135の識別情報を取得する。そして、上記流量計の適切な設置場所の計画を行う処理(3)において説明したように、図3に示すフローチャートに従って、配水管網133を水供給量算出可能な複数のエリアに分割する。そして需要パターン作成プログラム113は、上記分割されたエリアに関する情報として、エリア識別情報、およびエリア内の需要点、流量計、圧力計の識別情報を需要パターン管理テーブル123に登録する。   In step S501, the demand pattern creation program 113 of the water distribution control management device 101 becomes the identification information and connection information (the start point and end point of the pipe line) of the pipe line 134 constituting the water pipe network 133 from the pipe network information management table 121. Demand point identification information), the presence or absence of a flow meter, and the demand point 135 identification information. Then, as described in the process (3) for planning an appropriate installation location of the flow meter, the distribution pipe network 133 is divided into a plurality of areas where the water supply amount can be calculated according to the flowchart shown in FIG. The demand pattern creation program 113 registers area identification information and identification information of demand points, flow meters, and pressure gauges in the area in the demand pattern management table 123 as information related to the divided areas.

ステップS502において、需要パターン作成プログラム113は、需要家情報管理テーブル120より、各需要家の最新の水使用量の検針値とその水使用期間を取得する。このとき各需要家の水使用期間が一致していない場合、需要パターン作成プログラム113は、同一の水使用期間となるよう水使用量検針値の補正を行う。例えば、4月2日から5月31日までの60日間の水使用量Aを4月1日から5月31日までの61日間の水使用量Bに補正する場合、前回の検針期間2月2日から4月1日までの59日間の水使用量Cであったとすると、B=A+C/59で計算する。そして需要パターン作成プログラム113は、上記各エリア内に含まれる全ての需要家の水使用量の検針値を合計して、エリア別の所定期間(上記同一の水使用期間)Tにおけるトータル需要量を算出する。   In step S <b> 502, the demand pattern creation program 113 acquires the latest meter reading value and the water usage period of each customer from the customer information management table 120. At this time, when the water usage periods of the consumers do not match, the demand pattern creation program 113 corrects the water usage meter reading value so that the water usage period is the same. For example, when the water usage A for 60 days from April 2 to May 31 is corrected to the water usage B for 61 days from April 1 to May 31, the previous meter reading period February Assuming that the amount of water used is C for 59 days from 2nd to 1st April, B = A + C / 59. And the demand pattern creation program 113 totals the meter reading value of the water usage amount of all the consumers contained in each said area, and calculates the total demand amount in the predetermined period (the said same water usage period) T according to area. calculate.

そして需要パターン作成プログラム113は、計測データ管理テーブル122より、上記所定期間Tにおける所定周期ごとの所定管路上の流量計測値を取得する。そして上記各エリアにおける上記所定期間の流量収支(流入量−流出量の合計)を計算し、エリア別の上記所定期間Tのトータル水供給量を算出する。そして需要パターン作成プログラム113は、上記水供給量から上記需要量を減じることにより、エリア別の上記所定期間Tの漏水量を算出する。   Then, the demand pattern creation program 113 acquires a flow rate measurement value on a predetermined pipeline for each predetermined period in the predetermined period T from the measurement data management table 122. Then, the flow rate balance (inflow amount−outflow amount) of the predetermined period in each area is calculated, and the total water supply amount of the predetermined period T for each area is calculated. And the demand pattern creation program 113 calculates the amount of water leakage of the said predetermined period T according to area by subtracting the said demand amount from the said water supply amount.

ステップS503において、需要パターン作成プログラム113は、計測データ管理テーブル122より、上記所定期間Tにおける所定周期ごとの所定需要点上の圧力計測値を取得する。そして上記各エリア内のいずれかの圧力計測値を用いて、上記所定期間Tにおけるエリア別、時刻別の代表圧力を算出する。   In step S <b> 503, the demand pattern creation program 113 acquires a pressure measurement value on a predetermined demand point for each predetermined period in the predetermined period T from the measurement data management table 122. Then, the representative pressure for each area and each time in the predetermined period T is calculated using any pressure measurement value in each area.

そして需要パターン作成プログラム113は、上記エリア別、時刻別の代表圧力に基づき、上記所定期間Tにおけるエリア別、時刻別の漏水量を算出する。時刻t(所定期間T内の時刻)における所定エリアAの漏水量L(t)は、エリア放出係数c(A)と時刻tにおけるエリア代表圧力P(t)を用いて、以下の近似式で表すことができる。   Then, the demand pattern creation program 113 calculates the amount of water leakage by area and time by the predetermined period T based on the representative pressure by area and time. The amount of water leakage L (t) in the predetermined area A at time t (time within the predetermined period T) is expressed by the following approximate expression using the area discharge coefficient c (A) and the area representative pressure P (t) at time t. Can be represented.

L(t)=c(A)×P(t)^k …(式1)
ここでkは0.5〜2.8の値をとる定数であり、本実施形態ではk=0.5とする。
上記近似式(式1)の両辺の上記所定期間における総和をとると、以下のようになる。
L (t) = c (A) × P (t) ^ k (Equation 1)
Here, k is a constant having a value of 0.5 to 2.8, and in this embodiment, k = 0.5.
Taking the sum of both sides of the approximate expression (Expression 1) over the predetermined period, the following is obtained.

ΣL(t)=c(A)×ΣP(t)^k …(式2)
上記(式2)の右辺、すなわち上記所定期間TのエリアAの漏水量はステップS502において算出されており、上記(式2)の左辺内のエリアAの代表圧力P(t)も算出されているため、上記(式2)を解いて、上記所定エリアAのエリア放出係数c(A)を算出する。そしてc(A)を上記(式1)に代入して解くことにより、上記所定期間Tにおけるエリア別、時刻別の漏水量L(t)を算出する。そして需要パターン作成プログラム113は、上記算出された上記エリア別のエリア放出係数を需要パターン管理テーブル123に登録する。
ΣL (t) = c (A) × ΣP (t) ^ k (Expression 2)
The right side of the above (Equation 2), that is, the amount of water leakage in the area A during the predetermined period T is calculated in step S502, and the representative pressure P (t) of the area A in the left side of the (Equation 2) is also calculated. Therefore, the above (Equation 2) is solved to calculate the area emission coefficient c (A) of the predetermined area A. Then, by substituting c (A) into (Equation 1) and solving, the amount of water leakage L (t) for each area and each time in the predetermined period T is calculated. Then, the demand pattern creation program 113 registers the calculated area release coefficient for each area in the demand pattern management table 123.

ステップS504において、需要パターン作成プログラム113は、需要家情報管理テーブル120より、各需要家の施設特性情報(住宅、商業施設、工場、事業所の4種類)を取得し、上記施設特性別に需要家の件数をカウントして、各エリアにおける需要家施設特性別の需要家件数を算出する。そして需要パターン作成プログラム113は、計測データ管理テーブル122より、上記所定期間Tにおける所定周期ごとの所定管路上の流量計測値を取得する。そして上記各エリアにおける各時刻ごとの流量収支(流入量−流出量)を計算し、所定期間Tにおけるエリア別、時刻別の水供給量を算出する。   In step S504, the demand pattern creation program 113 acquires facility characteristic information (four types of housing, commercial facility, factory, and office) of each consumer from the customer information management table 120, and the customer is classified according to the facility characteristics. The number of customers is calculated for each area according to the customer facility characteristics. Then, the demand pattern creation program 113 acquires a flow rate measurement value on a predetermined pipeline for each predetermined period in the predetermined period T from the measurement data management table 122. Then, the flow rate balance (inflow amount-outflow amount) at each time in each area is calculated, and the water supply amount by area and time in the predetermined period T is calculated.

ここで、所定エリアAに関する変数を以下のように定義すると、エリアAにおいて以下の(式3)が成り立つ。
t:所定期間T内の時刻
F(t):時刻tにおけるエリアAの水供給量(既知)
L(t):時刻tにおけるエリアAの漏水量(既知)
α(A,i):エリアAにおける需要家施設特性iの需要家件数(既知)
Z(i,t):時刻tにおける需要家施設特性iの需要家1件あたりの需要量(未知)
(i=1、2、3、4のときの施設特性は、それぞれ住宅、商業施設、工場、事業所である)
F(t)−L(t)=Σα(A,i)×Z(i,t) (Σはiに関する総和)…(式3)
ある時刻tにおいて、(式3)における未知変数はZ(i,t)(i=1,2,3,4)の4つである。上記エリア数は需要家施設特性数(4つ)以上となるようにエリア分割されているため、各エリアにおいて成り立つ(式3)の数は4つ以上となる。また各エリアの需要家の施設特性別の構成比率が異なっているため、上記各エリアにおいて成り立つ連立方程式(式3)は不定または不能とならず求解可能となる。需要パターン作成プログラム113は、上記連立方程式を解いて、上記所定期間Tにおける需要家施設特性別、時刻別の需要家1件あたりの需要量を算出する。上記連立方程式において、未知変数の数より式の数の方が多い場合は、最小2乗法などにより計算誤差を最小化するように解を決定すればよい。
Here, when the variables related to the predetermined area A are defined as follows, the following (Equation 3) is established in the area A.
t: Time within a predetermined period T F (t): Water supply amount of area A at time t (known)
L (t): Amount of water leakage in area A at time t (known)
α (A, i): Number of customers with customer facility characteristic i in area A (known)
Z (i, t): Demand per customer with customer facility characteristic i at time t (unknown)
(Institutional characteristics when i = 1, 2, 3, 4 are residential, commercial, factory, and office respectively)
F (t) −L (t) = Σα (A, i) × Z (i, t) (Σ is the sum of i) (Equation 3)
At a certain time t, there are four unknown variables Z (i, t) (i = 1, 2, 3, 4) in (Expression 3). Since the area is divided so that the number of customer facility characteristics (four) or more, the number of (Equation 3) that holds in each area is four or more. Further, since the composition ratios of the customers in each area according to the facility characteristics are different, the simultaneous equations (Equation 3) established in each area are not indefinite or impossible and can be solved. The demand pattern creation program 113 solves the simultaneous equations and calculates a demand amount per customer for each customer facility characteristic and time in the predetermined period T. In the above simultaneous equations, when the number of expressions is larger than the number of unknown variables, the solution may be determined so as to minimize the calculation error by the least square method or the like.

ステップS505において、需要パターン作成プログラム113は、上記算出した上記所定期間Tにおける需要家施設特性別、時刻別の需要家1件あたりの需要量について、毎日の時刻別の平均をとり、需要家施設特性別の1日の時刻別需要量(需要パターン)を作成する。このとき、例えば平日・休日別に平均をとって、平日・休日別の需要パターンを作成してもかまわない。そして需要パターン作成プログラム113は、上記作成された需要家施設特性別の需要パターンを需要パターン管理テーブル123に登録する。ここで図6に、作成された需要家施設特性別の需要パターンの一例を示しておく。   In step S505, the demand pattern creation program 113 takes the average of the demand amount per customer for each customer facility characteristic and time for the predetermined period T calculated as described above, A daily demand amount (demand pattern) for each day according to characteristics is created. At this time, for example, an average for each weekday / holiday may be taken to create a demand pattern for each weekday / holiday. The demand pattern creation program 113 registers the created demand pattern for each customer facility characteristic in the demand pattern management table 123. Here, FIG. 6 shows an example of the created demand pattern for each customer facility characteristic.

上記のようにして、配水制御管理装置101の需要パターン作成プログラム113によって、需要家の施設特性別の需要パターンの作成処理が行われる。   As described above, the demand pattern creation program 113 of the water distribution control management device 101 performs a demand pattern creation process for each facility characteristic of the customer.

すなわち、需要家情報取得部が分割された複数のエリアごとに取得した施設情報と、計測データとに基づいて、施設特性要素別に需要パターンを算出する。   That is, the demand pattern is calculated for each facility characteristic element based on the facility information acquired for each of the plurality of areas divided by the customer information acquisition unit and the measurement data.

次に、配水制御管理装置101における、配水管網上の需要分布の推定を行う処理(6)について説明する。配水管網133の管網解析計算の入力データとしてその需要分布の推定値が必要となるため、処理(6)は、管網解析計算を行う際などに実行する。配水制御管理装置101の需要推定プログラム114は、需要家情報管理テーブル120より、各需要家の施設特性情報を取得し、上記施設特性別に需要家の件数をカウントして、各需要点135における需要家施設特性別の需要家件数を算出する。そして需要推定プログラム114は、需要パターン管理テーブル123より需要家施設特性別の需要家1件あたりの需要パターンを取得する。ここで、所定の需要点Bに関する変数を以下のように定義すると、需要点Bにおいて以下の(式4)が成り立つ。
D(B,t):時刻tにおける需要点Bの需要量(未知)
β(B,i):需要点Bにおける需要家施設特性iの需要家件数(既知)
Z(i,t):時刻tにおける需要家施設特性iの需要家1件あたりの需要量(需要パターン、既知)
(i=1、2、3、4のときの施設特性は、それぞれ住宅、商業施設、工場、事業所である)
D(B,t)=Σβ(B,i)×Z(i,t) (Σはiに関する総和)…(式4)
需要推定プログラム114は、全ての需要点135について上記(式4)を計算して、配水管網133上の時刻別の需要分布を算出する。
Next, the process (6) for estimating the demand distribution on the water distribution pipe network in the water distribution control management apparatus 101 will be described. Since an estimated value of the demand distribution is required as input data for the pipe network analysis calculation of the distribution pipe network 133, the process (6) is executed when the pipe network analysis calculation is performed. The demand estimation program 114 of the water distribution control management device 101 acquires facility characteristic information of each customer from the customer information management table 120, counts the number of customers for each facility characteristic, and demands at each demand point 135. Calculate the number of customers by house facility characteristics. Then, the demand estimation program 114 acquires a demand pattern per customer for each customer facility characteristic from the demand pattern management table 123. Here, if the variable regarding the predetermined demand point B is defined as follows, the following (Formula 4) is realized in the demand point B.
D (B, t): Demand amount at demand point B at time t (unknown)
β (B, i): number of customers with customer facility characteristic i at demand point B (known)
Z (i, t): Demand amount per customer with customer facility characteristic i at time t (demand pattern, known)
(Institutional characteristics when i = 1, 2, 3, 4 are residential, commercial, factory, and office respectively)
D (B, t) = Σβ (B, i) × Z (i, t) (Σ is the sum of i) (Formula 4)
The demand estimation program 114 calculates the above (Equation 4) for all the demand points 135 and calculates the demand distribution by time on the distribution pipe network 133.

上記のようにして、配水制御管理装置101の需要推定プログラム114によって、配水管網上の需要分布の推定処理が行われる。   As described above, the demand estimation program 114 of the water distribution control management device 101 performs the process of estimating the demand distribution on the distribution pipe network.

すなわち、需要量推定部が、需要パターンと、複数の需要家を集約した需要点における施設情報とに基づいて、需要点における需要分布(需要量)を推定する。   That is, the demand amount estimation unit estimates the demand distribution (demand amount) at the demand point based on the demand pattern and the facility information at the demand point where a plurality of consumers are aggregated.

次に、配水制御管理装置101における、管網解析計算に基づく配水管網上の圧力、流量分布の推定を行う処理(7)について説明する。処理(7)は、配水管網133上の圧力分布、流量分布を把握したい場合などに実行する。管網解析計算とは、管路134の識別情報、管路長、管路径、流速係数(管路の材質や経年によって変化する)、接続情報(管路の始点、終点となる需要点の識別情報)、および需要点135の識別情報、位置情報、標高等の管網モデル情報より導出される需要点での流量収支式、および管路での圧力平衡式を連立して解くことによって管網上の圧力、流量分布を求めるものである。管網解析計算を行うアルゴリズムは公知であり、例えばアメリカ合衆国環境保護庁が開発したEPANETなどの管網解析計算ツールがフリーで公開されているため、本実施形態では詳細な説明を省略する。管網解析計算プログラム115は、上記管網モデル情報、および与えられた配水地点(ポンプ131、バルブ132)における流量値、圧力値、配水管網133上の需要分布等の境界条件に基づいて管網解析計算を行い、配水管網133上の圧力分布および流量分布を算出する。   Next, the process (7) for estimating the pressure and flow distribution on the water distribution pipe network based on the pipe network analysis calculation in the water distribution control management apparatus 101 will be described. Process (7) is executed when it is desired to grasp the pressure distribution and flow rate distribution on the distribution pipe network 133. Pipe network analysis calculation is the identification information of the pipe 134, the pipe length, the pipe diameter, the flow velocity coefficient (varies depending on the material and age of the pipe), the connection information (identification of the demand point that is the start point and the end point of the pipe line) Information), and the flow balance equation at the demand point derived from the pipe network model information such as the identification information, position information, altitude, etc. The upper pressure and flow distribution are obtained. Since an algorithm for performing pipe network analysis calculation is publicly known, for example, a pipe network analysis calculation tool such as EPANET developed by the United States Environmental Protection Agency has been released to the public. Therefore, detailed description thereof is omitted in this embodiment. The pipe network analysis calculation program 115 is based on the above pipe network model information and boundary conditions such as a flow rate value, a pressure value, a demand distribution on the water pipe network 133, etc. at a given water distribution point (pump 131, valve 132). A network analysis calculation is performed to calculate a pressure distribution and a flow rate distribution on the distribution pipe network 133.

上記のようにして、配水制御管理装置101の管網解析計算プログラム115によって、管網解析計算に基づく配水管網上の圧力、流量分布の推定処理が行われる。   As described above, the pipe network analysis calculation program 115 of the water distribution control management device 101 performs processing for estimating the pressure and flow distribution on the water distribution pipe network based on the pipe network analysis calculation.

次に、配水制御管理装置101における、管路流速係数の推定を行う処理(8)について、図7を用いて説明する。処理(8)は、管路134の管路抵抗係数の推定をはじめて行う場合や、管路構造が変化した場合(管路134の追加、削除、管路長・管路径の異なる管路への交換)などに実行する。図7は、管路流速係数の推定を行う処理を示すフローチャートである。   Next, the process (8) for estimating the pipe flow velocity coefficient in the water distribution control management apparatus 101 will be described with reference to FIG. In the process (8), when the pipe resistance coefficient of the pipe 134 is estimated for the first time, or when the pipe structure is changed (addition or deletion of the pipe 134, pipes with different pipe lengths / diameters are used. Exchange). FIG. 7 is a flowchart showing a process for estimating the pipe flow velocity coefficient.

ステップS701において、配水制御管理装置101の管路流速係数推定プログラム116は、需要推定プログラム114を呼び出して実行し、過去の所定時刻における配水管網133上の各需要点135の需要量(需要分布)を推定する。   In step S701, the pipe flow velocity coefficient estimation program 116 of the water distribution control management device 101 calls and executes the demand estimation program 114, and the demand amount (demand distribution) of each demand point 135 on the water distribution pipe network 133 at a predetermined past time. ).

ステップS702において、管路流速係数推定プログラム116は、需要パターン管理テーブル123より、最新の上記分割されたエリアのエリア識別情報、およびエリア内の需要点、流量計、圧力計の識別情報、およびエリア別のエリア放出係数を取得する。そして計測データ管理テーブル122より、上記所定時刻における各エリア内の所定需要点上の圧力計測値をエリア別の代表圧力として取得する。そして管路流速係数推定プログラム116は、(式1)に基づいてエリア別の上記所定時刻における漏水量を算出する。   In step S <b> 702, the pipe flow velocity coefficient estimation program 116 reads the latest area identification information of the divided area, and the demand point, flow meter, pressure gauge identification information, and area in the area from the demand pattern management table 123. Get another area emission factor. Then, from the measurement data management table 122, the pressure measurement value on the predetermined demand point in each area at the predetermined time is acquired as the representative pressure for each area. Then, the pipe flow velocity coefficient estimation program 116 calculates the amount of water leakage at the predetermined time for each area based on (Equation 1).

ステップS703において、管路流速係数推定プログラム116は、ステップS701にて推定した各需要点135の需要量に対して、ステップS702にて算出したエリア別の漏水量を上記需要量に応じてエリア内の各需要点に比例配分するようにして、上記所定時刻における各需要点135の漏水を含めた需要量(需要分布)を推定する。   In step S703, the pipe flow velocity coefficient estimation program 116 calculates the water leakage amount by area calculated in step S702 for each demand point 135 estimated in step S701 according to the demand amount. The demand amount (demand distribution) including the leakage of each demand point 135 at the predetermined time is estimated so as to be proportionally distributed to each demand point.

ステップS704において、管路流速係数推定プログラム116は、管網情報管理テーブル121より、配水管網133上の管路134の識別情報、管路長、管路径、流速係数(管路の材質や経年によって変化する)、接続情報(管路の始点、終点となる需要点の識別情報)、および需要点135の識別情報、位置情報、標高等の管網モデル情報を取得する。そして管路流速係数推定プログラム116は、類似の材質や経年をもつ各管路134をいくつかの管路グループに分割し、GAを用いて、同一管路グループ内の流速係数を一律に増加または減少させて管路抵抗係数の補正案を作成(または修正)する。   In step S704, the pipe flow velocity coefficient estimation program 116 uses the pipe network information management table 121 to identify the pipe 134 on the distribution pipe network 133, the pipe length, the pipe diameter, and the flow coefficient (the pipe material and age). ), Connection information (identification information of a demand point serving as a start point and an end point of a pipeline), and pipe network model information such as identification information, position information, and altitude of the demand point 135. The pipeline flow velocity coefficient estimation program 116 divides each pipeline 134 having a similar material and age into several pipeline groups, and uses GA to uniformly increase the flow velocity coefficient in the same pipeline group. Decrease and create (or modify) a draft proposal for the pipe resistance coefficient.

ステップS705において、管路流速係数推定プログラム116は、計測データ管理テーブル122より、上記所定時刻における配水管網133上の配水地点(ポンプ131、バルブ132)における圧力、流量の計測値を取得する。そして管路流速係数推定プログラム116は、管網解析計算プログラム115を呼び出し、上記管網モデル情報、および上記取得された配水地点(ポンプ131、バルブ132)における圧力、流量の計測値、およびステップS703において推定された配水管網133上の漏水を含めた需要分布、等の境界条件を管網解析計算プログラム115に引渡して実行する。管網解析計算プログラム115は、上記処理(7)で説明した管網解析計算を行い、配水管網133上の圧力分布および流量分布を算出する。   In step S <b> 705, the pipe flow velocity coefficient estimation program 116 acquires the measured values of the pressure and flow rate at the water distribution point (pump 131, valve 132) on the water distribution network 133 at the predetermined time from the measurement data management table 122. Then, the pipe flow velocity coefficient estimation program 116 calls the pipe network analysis calculation program 115, and the pipe network model information, the measured values of the pressure and flow rate at the obtained water distribution point (pump 131, valve 132), and step S703. The boundary conditions such as the demand distribution including the water leakage on the distribution pipe network 133 estimated in (1) are delivered to the pipe network analysis calculation program 115 and executed. The pipe network analysis calculation program 115 performs the pipe network analysis calculation described in the above process (7), and calculates the pressure distribution and flow rate distribution on the water distribution pipe network 133.

ステップS706において、管路流速係数推定プログラム116は、計測データ管理テーブル122より、上記所定時刻における配水管網133上の圧力、流量計測地点における圧力、流量の計測値を取得する。そして管路流速係数推定プログラム116は、圧力、流量計測地点における計測値と上記管網解析計算による計算値との誤差が所定の許容範囲以内であるかどうかの判定を行う。そして管路流速係数推定プログラム116は、上記誤差が所定許容範囲以内でなければステップS704に進み、管路抵抗係数の補正案の修正を行う。上記誤差が所定許容範囲以内であれば、上記補正された管路抵抗係数を最適なパラメータとして決定し、管網情報管理テーブル121に登録する。   In step S706, the pipeline flow velocity coefficient estimation program 116 acquires the measured values of the pressure on the water distribution network 133 at the predetermined time, the pressure at the flow rate measurement point, and the flow rate from the measurement data management table 122. Then, the pipe flow velocity coefficient estimation program 116 determines whether or not an error between the measured value at the pressure / flow rate measurement point and the calculated value by the pipe network analysis calculation is within a predetermined allowable range. If the error is not within the predetermined allowable range, the pipeline flow velocity coefficient estimation program 116 proceeds to step S704 and corrects the pipeline resistance coefficient correction plan. If the error is within a predetermined allowable range, the corrected pipe resistance coefficient is determined as an optimum parameter and registered in the pipe network information management table 121.

上記のようにして、配水制御管理装置101の管路流速係数推定プログラム116および管網解析計算プログラム115によって、管路流速係数の推定処理が行われる。   As described above, the pipe flow velocity coefficient estimation process is performed by the pipe flow velocity coefficient estimation program 116 and the pipe network analysis calculation program 115 of the water distribution control management device 101.

次に、配水制御管理装置101における、配水圧を適正化する配水機器の制御を行う処理(9)について、図8を用いて説明する。処理(9)は、上記処理(4)のデータ計測周期ごとに(例えば5分周期など)、最新の圧力、流量データが計測されたタイミングで実行する。図8は、配水機器(ポンプ、バルブ)の制御を行う処理を示すフローチャートである。   Next, the process (9) for controlling the water distribution equipment for optimizing the water distribution pressure in the water distribution control management apparatus 101 will be described with reference to FIG. The process (9) is executed at the timing when the latest pressure and flow rate data is measured for each data measurement period of the process (4) (for example, a 5-minute period). FIG. 8 is a flowchart showing a process for controlling the water distribution device (pump, valve).

ステップS801において、配水制御管理装置101の配水機器制御プログラム117は、需要推定プログラム114を呼び出して実行し、現時点の次の時刻における配水管網133上の各需要点135の需要量(需要分布)を推定する。   In step S801, the water distribution equipment control program 117 of the water distribution control management apparatus 101 calls and executes the demand estimation program 114, and the demand amount (demand distribution) of each demand point 135 on the distribution pipe network 133 at the next time at the present time. Is estimated.

ステップS802において、配水機器制御プログラム117は、需要パターン管理テーブル123より、最新の上記分割されたエリアのエリア識別情報、およびエリア内の需要点、流量計、圧力計の識別情報、およびエリア別のエリア放出係数を取得する。そして計測データ管理テーブル122より、現時刻における各エリア内の所定需要点上の圧力計測値をエリア別の代表圧力として取得する。そして配水機器制御プログラム117は、(式1)に基づいてエリア別の現時刻における漏水量を算出する。上記エリア別漏水量は次時刻のものが好ましいが、次時刻のエリア別代表圧力は未計測であるため、計測可能な現時刻のエリア別代表圧力より算出される現時刻のエリア別漏水量で次時刻のエリア別漏水量を代用するものである。   In step S802, the water distribution equipment control program 117 uses the demand pattern management table 123 to identify the latest area identification information of the divided area, the demand point in the area, the flow meter, the pressure gauge identification information, and the area-specific information. Get the area emission factor. Then, from the measurement data management table 122, a pressure measurement value on a predetermined demand point in each area at the current time is acquired as a representative pressure for each area. And the water distribution apparatus control program 117 calculates the amount of water leaks in the present time according to area based on (Formula 1). The amount of water leakage by area is preferably the one at the next time, but since the representative pressure by area at the next time has not been measured, the amount of leakage by area at the current time calculated from the representative pressure by area at the current time that can be measured. The amount of water leakage by area at the next time is substituted.

ステップS803において、配水機器制御プログラム117は、ステップS801にて推定した各需要点135の需要量に対して、ステップS802にて算出したエリア別の漏水量を上記需要量に応じてエリア内の各需要点に比例配分するようにして、次時刻における各需要点135の漏水を含めた需要量(需要分布)を推定する。   In step S803, the water distribution equipment control program 117 sets the amount of leakage by area calculated in step S802 for each demand point 135 estimated in step S801 according to the demand amount. By proportionally allocating to the demand points, the demand amount (demand distribution) including the water leakage at each demand point 135 at the next time is estimated.

ステップS804において、配水機器制御プログラム117は、管網情報管理テーブル121より、配水管網133上の管路134の識別情報、管路長、管路径、流速係数(管路の材質や経年によって変化する)、接続情報(管路の始点、終点となる需要点の識別情報)、および需要点135の識別情報、位置情報、標高等の管網モデル情報を取得する。そして配水機器制御プログラム117は、GAを用いて、配水地点(ポンプ131、バルブ132)における現時刻の流量、圧力を増加または減少させて次時刻の配水計画案(流量、圧力)を作成(または修正)する。このとき上記配水計画は、各配水地からの流量(配水量)の合計が、上記漏水を含めた各需要点135の需要量の合計に一致するように作成を行う。   In step S804, the water distribution device control program 117 reads the identification information, the pipe length, the pipe diameter, and the flow velocity coefficient (changes depending on the pipe material and age over time) from the pipe network information management table 121. ), Connection information (identification information of a demand point serving as a start point and an end point of a pipeline), and pipe network model information such as identification information of the demand point 135, position information, and altitude. Then, the water distribution equipment control program 117 uses the GA to increase or decrease the current flow rate and pressure at the distribution point (pump 131, valve 132) to create a distribution plan (flow rate, pressure) at the next time (or Correct). At this time, the water distribution plan is created so that the total flow rate (distribution amount) from each distribution area coincides with the total demand amount of each demand point 135 including the water leakage.

ステップS805において、配水機器制御プログラム117は、管網解析計算プログラム115を呼び出し、上記管網モデル情報、および上記配水計画案による配水地点における次時刻の圧力、流量の計画値、およびステップS803において推定された次時刻の配水管網133上の漏水を含めた需要分布、等の境界条件を管網解析計算プログラム115に引渡して実行する。管網解析計算プログラム115は、上記処理(7)で説明した管網解析計算を行い、次時刻の配水管網133上の圧力分布および流量分布を算出する。   In step S805, the water distribution device control program 117 calls the pipe network analysis calculation program 115, and estimates the pressure in the next time at the water distribution point according to the pipe network model information and the water distribution plan, the planned value of the flow rate, and the step S803. The boundary conditions such as the demand distribution including the water leakage on the distribution pipe network 133 at the next time are delivered to the pipe network analysis calculation program 115 and executed. The pipe network analysis calculation program 115 performs the pipe network analysis calculation described in the above process (7), and calculates the pressure distribution and flow rate distribution on the water distribution pipe network 133 at the next time.

ステップS806において、配水機器制御プログラム117は、上記管網解析計算による各需要点135の圧力計算値が所定許容範囲以内であるかどうかの判定を行う。そして配水機器制御プログラム117は、上記圧力計算値が所定許容範囲以内でなければステップS804に進み、配水計画案の修正を行う。上記誤差が所定許容範囲以内であれば、ステップS807に進む。   In step S806, the water distribution equipment control program 117 determines whether or not the pressure calculation value at each demand point 135 by the pipe network analysis calculation is within a predetermined allowable range. If the pressure calculation value is not within the predetermined allowable range, the water distribution device control program 117 proceeds to step S804 and corrects the water distribution plan. If the error is within the predetermined allowable range, the process proceeds to step S807.

ステップS807において、配水機器制御プログラム117は、上記作成された次時刻の配水計画案(各配水地点からの流量、圧力)を実現するように、ポンプ131の回転数、およびバルブ132の開度を決定する。   In step S807, the water distribution device control program 117 sets the rotation speed of the pump 131 and the opening degree of the valve 132 so as to realize the water distribution plan draft (flow rate and pressure from each water distribution point) at the next time created as described above. decide.

上記のようにして、配水制御管理装置101の配水機器制御プログラム117および管網解析計算プログラム115によって、配水圧を適正化する配水機器の制御処理が行われる。   As described above, the water distribution device control program 117 and the pipe network analysis calculation program 115 of the water distribution control management device 101 perform control processing of the water distribution device to optimize the water distribution pressure.

以上述べたように、本発明の実施の形態によれば、配水管網を水供給量算出可能な複数のエリアに分割し、またエリア別の漏水量の推定を行っているため、各エリアにおいて成り立つ水供給量と漏水量と施設特性別の需要家の件数と施設特性別の需要パターンとの関係式を導出可能となる。これを解くことで需要家の施設特性別の需要パターンを算出し、上記需要パターンの重ね合わせで水需要分布の推定を行っているため、需要家の施設特性を考慮した正確な水需要の推定が可能となる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, the distribution pipe network is divided into a plurality of areas where the water supply amount can be calculated, and the water leakage amount is estimated for each area. It is possible to derive a relational expression of the water supply amount, water leakage amount, number of customers by facility characteristic, and demand pattern by facility characteristic. By solving this, the demand pattern for each facility characteristic of the customer is calculated, and the water demand distribution is estimated by superimposing the above demand patterns. Therefore, accurate water demand estimation considering the facility characteristics of the customer Is possible.

100…配水制御システム、101…配水制御管理装置、102…CPU、103…メモリ、104…入力装置、105…表示装置、106…ハードディスク、107…システムバス、110…入力データ登録プログラム、111…流量計設置場所計画プログラム、112…データ計測プログラム、113…需要パターン作成プログラム、114…需要推定プログラム、115…管網解析計算プログラム、116…管路流速係数推定プログラム、117…配水機器制御プログラム、120…需要家情報管理テーブル、121…管網情報管理テーブル、122…計測データ管理テーブル、123…需要パターン管理テーブル、130…配水池、131…ポンプ、132…バルブ、133…配水管網、134…管路、135…需要点、136…圧力計、137…流量計、138…ネットワーク。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Water distribution control system, 101 ... Water distribution control management apparatus, 102 ... CPU, 103 ... Memory, 104 ... Input device, 105 ... Display apparatus, 106 ... Hard disk, 107 ... System bus, 110 ... Input data registration program, 111 ... Flow rate Meter installation place planning program, 112 ... data measurement program, 113 ... demand pattern creation program, 114 ... demand estimation program, 115 ... pipe network analysis calculation program, 116 ... pipe flow velocity coefficient estimation program, 117 ... water distribution equipment control program, 120 ... consumer information management table, 121 ... pipe network information management table, 122 ... measurement data management table, 123 ... demand pattern management table, 130 ... water reservoir, 131 ... pump, 132 ... valve, 133 ... water distribution pipe network, 134 ... Pipe line, 135 ... Demand point, 136 ... Pressure In total, 137 ... flow meter, 138 ... network.

Claims (14)

配水池から配水管網を経て水が供給される需要家の施設情報を記憶する需要家情報記憶部と、
前記需要家の施設情報を取得する需要家情報取得部と、
前記配水管網上に設置された流量計または圧力計の計測データを取得する計測データ取得部と、
分割された複数のエリアごとに取得した前記施設情報と、前記計測データとに基づいて、施設特性要素別に需要パターンを算出する需要パターン算出部と、
前記需要パターンと、複数の需要家を集約した需要点における施設情報とに基づいて、前記需要点における需要量を推定する需要量推定部と、
推定された各需要点における前記需要量に基づいて配水制御をする制御部と、
を備えることを特徴とする配水制御装置。
A customer information storage unit for storing facility information of a customer who is supplied with water from a distribution reservoir via a distribution pipe network;
A customer information acquisition unit for acquiring facility information of the customer;
A measurement data acquisition unit for acquiring measurement data of a flow meter or a pressure gauge installed on the water distribution pipe network;
A demand pattern calculation unit that calculates a demand pattern for each facility characteristic element based on the facility information acquired for each of the plurality of divided areas and the measurement data;
Based on the demand pattern and facility information at a demand point that aggregates a plurality of consumers, a demand amount estimation unit that estimates a demand amount at the demand point;
A control unit that performs water distribution control based on the demand amount at each estimated demand point;
A water distribution control device comprising:
請求項1に記載の配水制御装置において、
前記計測データ取得部が取得する前記流量計の計測データとは、前記エリアにおける水流入出量であり、
前記需要パターン算出部は、
前記施設情報と、前記計測データとに加え、前記水流入出量から算出される前記エリアにおける水供給量とに基づいて需要パターンを算出することを特徴とする配水制御装置。
In the water distribution control device according to claim 1,
The measurement data of the flow meter acquired by the measurement data acquisition unit is the amount of water inflow and outflow in the area,
The demand pattern calculation unit
A water distribution control device, wherein a demand pattern is calculated based on the facility information and the measurement data, and the water supply amount in the area calculated from the water inflow / outflow amount.
請求項2に記載の配水制御装置において、
前記配水管網上に設置された前記流量計の計測データに基づいて、前記エリアにおける水供給量が算出可能となるように、前記流量計の設置位置を計画する流量計設置場所計画部を更に備え、
前記流量計は、前記計画された流量計設置位置に基づいて設置することを特徴とする配水制御装置。
In the water distribution control device according to claim 2,
A flow meter installation location planning unit for planning the installation position of the flow meter so that the water supply amount in the area can be calculated based on the measurement data of the flow meter installed on the distribution pipe network; Prepared,
The water flow control device is characterized in that the flow meter is installed based on the planned flow meter installation position.
請求項3に記載の配水制御装置において、
前記流量計設置場所計画部は、
分割された前記エリア数が、施設特性要素数以上となり、
前記エリアにおける施設特性要素の構成比率を算出したときの前記構成比率がエリア毎に相違するように又は、
新に設置される流量計にかかるコストを算出したときの前記コストが一定値より低くなるように又は、
前記エリアに属する需要家の数が一定の値を満たすように、
前記流量計の設置位置を計画する
ことを特徴とする配水制御装置。
In the water distribution control device according to claim 3,
The flow meter installation location planning section
The number of divided areas is more than the number of facility characteristic elements,
The composition ratio when calculating the composition ratio of the facility characteristic element in the area is different for each area, or
So that the cost when calculating the cost of a newly installed flow meter is lower than a certain value, or
In order for the number of consumers belonging to the area to satisfy a certain value,
A water distribution control device for planning an installation position of the flow meter.
請求項2に記載の配水制御装置において、
前記需要家情報記憶部に記憶される前記施設情報とは、前記需要家の検針データを含み、
前記需要パターン算出部は、
前記エリアにおける前記検針データの合計値と、前記エリアにおける水供給量とに基づいて前記エリアにおける漏水量を算出し、
前記施設情報と、前記計測データとに加え、前記漏水量にも基づいて需要パターンを算出することを特徴とする配水制御装置。
In the water distribution control device according to claim 2,
The facility information stored in the customer information storage unit includes meter reading data of the customer,
The demand pattern calculation unit
Calculate the amount of water leakage in the area based on the total value of the meter reading data in the area and the water supply amount in the area,
A water distribution control apparatus that calculates a demand pattern based on the water leakage amount in addition to the facility information and the measurement data.
請求項5に記載の配水制御装置において、
算出された前記需要点における需要量の分布に基づいて管網解析計算を実行し、前記配水管網上の圧力分布および流量分布を推定する管網解析計算部と、
前記配水管網上に設置された流量計または圧力計の計測データと、前記管網解析計算部によって算出された前記圧力推定値または流量推定値との比較に基づいて、管路の流速係数を推定する管路流速係数推定部と、を更に備えることを特徴とする配水制御装置
In the water distribution control device according to claim 5,
A pipe network analysis calculation unit that executes a pipe network analysis calculation based on the calculated distribution of demand at the demand point, and estimates a pressure distribution and a flow rate distribution on the water distribution pipe network;
Based on the comparison between the measurement data of the flow meter or pressure gauge installed on the distribution pipe network and the estimated pressure value or estimated flow value calculated by the pipeline analysis calculation unit, the flow velocity coefficient of the pipeline is calculated. A water distribution control device further comprising: a pipe flow velocity coefficient estimation unit for estimation
請求項5に記載の配水制御装置において、
算出された前記需要点における需要量の分布に基づいて管網解析計算を実行し、前記配水管網上の圧力分布および流量分布を推定する管網解析計算部と、を更に備え、
前記制御部は、前記管網解析計算部によって算出された前記圧力の推定値が所定の範囲となるようにポンプの回転数またはバルブの開度を制御することを特徴とする配水制御装置。
In the water distribution control device according to claim 5,
A pipe network analysis calculation unit that executes a pipe network analysis calculation based on the calculated distribution of demand at the demand point, and estimates a pressure distribution and a flow rate distribution on the water distribution pipe network; and
The water distribution control device, wherein the control unit controls the number of revolutions of the pump or the opening of the valve so that the estimated value of the pressure calculated by the pipe network analysis calculation unit falls within a predetermined range.
配水制御装置が、
配水池から配水管網を経て水が供給される需要家の施設情報を記憶し、
前記需要家の施設情報を取得し、
前記配水管網上に設置された流量計または圧力計の計測データを取得し、
分割された複数のエリアごとに取得した前記施設情報と、前記計測データとに基づいて、施設特性要素別に需要パターンを算出し、
前記需要パターンと、複数の需要家を集約した需要点における施設情報とに基づいて、前記需要点における需要量を推定し、
推定された各需要点における前記需要量に基づいて配水制御をする
ことを特徴とする配水制御方法。
Water distribution control device
Stores facility information of customers who are supplied with water from the distribution reservoir via the distribution pipe network.
Obtaining facility information of the customer;
Obtain the measurement data of the flow meter or pressure gauge installed on the water pipe network,
Based on the facility information acquired for each of the divided areas and the measurement data, a demand pattern is calculated for each facility characteristic element,
Based on the demand pattern and facility information at a demand point that aggregates a plurality of consumers, estimate the demand amount at the demand point,
A water distribution control method, wherein water distribution control is performed based on the demand amount at each estimated demand point.
請求項8に記載の配水制御方法において、
前記流量計の計測データとは、前記エリアにおける水流入出量であり、
前記施設情報と、前記計測データとに加え、前記水流入出量から算出される前記エリアにおける水供給量とに基づいて需要パターンを算出することを特徴とする配水制御方法。
In the water distribution control method according to claim 8,
The measurement data of the flow meter is the amount of water inflow and outflow in the area,
The water distribution control method characterized by calculating a demand pattern based on the water supply amount in the area calculated from the water inflow / outflow amount in addition to the facility information and the measurement data.
請求項9に記載の配水制御方法において、
前記配水管網上に設置された前記流量計の計測データに基づいて、前記エリアにおける水供給量が算出可能となるように、前記流量計の設置位置を計画し、
前記流量計は、前記計画された流量計設置位置に基づいて設置することを特徴とする配水制御方法。
In the water distribution control method according to claim 9,
Based on the measurement data of the flow meter installed on the distribution pipe network, the installation position of the flow meter is planned so that the water supply amount in the area can be calculated,
The water flow control method, wherein the flow meter is installed based on the planned flow meter installation position.
請求項10に記載の配水制御方法において、
分割された前記エリア数が、施設特性要素数以上となり、
前記エリアにおける施設特性要素の構成比率を算出したときの前記構成比率がエリア毎に相違するように又は、
新に設置される流量計にかかるコストを算出したときの前記コストが一定値より低くなるように又は、
前記エリアに属する需要家の数が一定の値を満たすように、
前記流量計の設置位置を計画する
ことを特徴とする配水制御方法。
In the water distribution control method according to claim 10,
The number of divided areas is more than the number of facility characteristic elements,
The composition ratio when calculating the composition ratio of the facility characteristic element in the area is different for each area, or
So that the cost when calculating the cost of a newly installed flow meter is lower than a certain value, or
In order for the number of consumers belonging to the area to satisfy a certain value,
A water distribution control method characterized by planning an installation position of the flow meter.
請求項9に記載の配水制御方法において、
記憶される前記施設情報とは、前記需要家の検針データを含み、
前記エリアにおける前記検針データの合計値と、前記エリアにおける水供給量とに基づいて前記エリアにおける漏水量を算出し、
前記施設情報と、前記計測データとに加え、前記漏水量にも基づいて需要パターンを算出する
ことを特徴とする配水制御方法。
In the water distribution control method according to claim 9,
The facility information to be stored includes meter reading data of the customer,
Calculate the amount of water leakage in the area based on the total value of the meter reading data in the area and the water supply amount in the area,
A water distribution control method, wherein a demand pattern is calculated based on the water leakage amount in addition to the facility information and the measurement data.
請求項12に記載の配水制御方法において、
算出された前記需要点における需要量の分布に基づいて管網解析計算を実行し、前記配水管網上の圧力分布および流量分布を推定し、
前記配水管網上に設置された流量計または圧力計の計測データと、前記管網解析計算部によって算出された前記圧力推定値または流量推定値との比較に基づいて、管路の流速係数を推定する
ことを特徴とする配水制御方法。
The water distribution control method according to claim 12,
Execute pipe network analysis calculation based on the calculated demand distribution at the demand point, estimate pressure distribution and flow distribution on the water distribution network,
Based on the comparison between the measurement data of the flow meter or pressure gauge installed on the distribution pipe network and the estimated pressure value or estimated flow value calculated by the pipeline analysis calculation unit, the flow velocity coefficient of the pipeline is calculated. A water distribution control method characterized by estimating.
請求項12に記載の配水制御方法において、
算出された前記需要点における需要量の分布に基づいて管網解析計算を実行し、前記配水管網上の圧力分布および流量分布を推定し、
算出された前記圧力の推定値が所定の範囲となるようにポンプの回転数またはバルブの開度を制御する
ことを特徴とする配水制御方法。
The water distribution control method according to claim 12,
Execute pipe network analysis calculation based on the calculated demand distribution at the demand point, estimate pressure distribution and flow distribution on the water distribution network,
A water distribution control method, wherein the rotational speed of the pump or the opening of the valve is controlled so that the calculated estimated value of the pressure falls within a predetermined range.
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