JP2014237954A - 緊急遮断弁制御装置及び緊急遮断弁制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】地震発生時に複数の緊急遮断弁についての閉弁要否を迅速かつ的確に判定し、必要な応急給水量を確保した上で、可能な限り生活用水等の継続的な通水を可能にする。
【解決手段】監視装置８のデータ記憶部８３に、配水施設１００Ａ〜１００Ｆが受け持つ配水地区２０が必要とする緊急給水量と、緊急給水量を確保するために優先的に閉弁すべき緊急遮断弁７の情報を記憶する。監視装置８の閉弁要否演算部８２は、データ記憶部８３に記憶された情報と、配水施設に備えられた制御装置１から送信される各配水施設の現時点の貯水量に基づいて、各緊急遮断弁７に関する閉弁要否を演算し、制御装置１に送信する。制御装置１は、地震計測装置２の地震計測データが規定値を超えたとき、監視装置８から送信された閉弁要否データに基づいて、対応する緊急遮断弁７を閉弁する。
【選択図】図１

Description

本発明は、貯水槽と配水地区とを繋ぐ水道管に設けられた緊急遮断弁の開閉制御を行う緊急遮断弁制御装置及び緊急遮断弁制御方法に関する。

浄水場で造水された水道水は、各配水地区に備えられた複数の貯水槽から配水地区全域に供給されている。貯水槽には、貯水槽自体やこれに接続されている水道管の損傷等による水道水の流出を防止する目的で、緊急遮断弁が設置されている。緊急遮断弁は、制御装置からの閉弁信号を受信すると速やかに閉動作を開始して、閉弁状態に移行する。

地震発生時には、配水地区全域で必要な応急給水量を確保して、医療機関や避難所等への運搬給水に対応できるようにするため、災害発生後、各貯水槽に備えられた緊急遮断弁を迅速に閉弁する必要がある。一方、水道水は、飲料水や医療用水の他、生活用水、都市活動水、産業活動用水、消防用水としても使用されるため、災害発生後も可能な限りは通水を継続することが望まれる。必要とする応急給水量や生活用水量等は、各配水地区の人口構成や産業構造等によって、配水地区毎に異なる。また、閉弁された緊急遮断弁の開弁動作は人手操作によるため、開弁状態に復旧するまでに長時間を要するし、通水開始後はいわゆる赤水と呼ばれる濁水が蛇口から流れ出るので、緊急遮断弁の閉弁は、できるだけ避けることが望ましい。したがって、災害発生時に貯水槽の緊急遮断弁を閉めるか否かは、これらの諸事情を考慮した上で、配水地区毎に迅速かつ的確に判断する必要がある。

しかしながら、水道水の需要量は、人間の生活や経済活動の影響を受け、２４時間内で大きな変動を示すので、個々の貯水槽の貯水量も時々刻々と変動している。そのため、人が災害発生時に複数の緊急遮断弁の閉弁要否を迅速かつ的確に判断することは、極めて困難である。従来、このような事情に鑑みて、貯水槽の緊急時の状況を検知する地震計、流量計又は水位計等の検知装置と、該検知装置からの検知信号に基づいて遮水弁の駆動装置を作動させる制御装置とを備え、制御装置が検知装置の検知データから自動的に遮水弁の閉弁要否を判断して、遮水弁の開閉制御を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１の請求項１参照）。また、地震発生時に緊急遮断弁の閉弁が遅れないようにするため、中央監視装置からの指令によって緊急遮断弁を閉弁するのではなく、各緊急遮断弁に対応して設けられた中継ユニットにより直接的に緊急遮断弁を閉弁する技術が提案されている（例えば、特許文献２の請求項１参照）。

特許文献１に開示の技術によれば、地震計、流量計又は水位計が予め設定された震度、過大流量又は異常低水位を検知したとき、遮水弁を自動的に全開状態から全閉状態に切り換えるので、地震発生時に迅速かつ確実に貯水槽の遮水を行うことができる。

また、特許文献２に開示の技術によれば、各緊急遮断弁に対応して設けられた中継ユニットにより直接的に緊急遮断弁を閉弁するので、操作員の判断により中央監視装置から緊急遮断弁に制御信号を送る場合に比べて、緊急遮断弁の閉操作を迅速化でき、大量の水の流出を防止することができる。

特開平９−２５６４２６号公報 特開２００２−３０７０２号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載の技術は、いずれも、検知装置が異常を検知したときに遮水弁（緊急遮断弁）を自動的に遮断する構成であるので、応急給水量の確保には効果的であるものの、配水地区への通水が全くできない状態となり、住民の生活が却って不便になる場合が生じる。即ち、地震等の災害発生時には、医療施設や公共施設に応急的に給水する応急給水量の確保が最も重要であるが、応急給水量が確保されていれば、余剰の水については、生活用水、都市活動水、産業活動用水、消防用水として、配水地区への給水を継続することが望ましい。特許文献１、２に記載の技術によっても、遮水弁（緊急遮断弁）を再度開弁することにより、生活用水等の給水が可能になるが、上述したように、遮水弁（緊急遮断弁）の開弁操作には長時間を要するし、通水開始後は濁水が蛇口から流れ出るので望ましくない。

また、特許文献１には、過大流量及び異常低水位を検知して遮水弁を閉弁する技術が記載されているが、貯水槽における流出側の配管が破損したとしても直ちには異常が検出されず、漏水開始からある程度の時間が経過した後に初めて異常が検知されるので、特許文献１に記載の技術では、異常発生時に迅速に遮断弁を閉弁することができない。また、流量計又は水位計からの検知信号に基づいて遮水弁を閉弁するためには、流量計又は水位計からの検知信号を制御装置が継続的に収集する必要があるが、地震発生時には、検知装置の検出部や信号伝送部が損傷するリスクが高まるので、地震発生以降に流量計又は水位計からの検知信号を制御装置が継続的に収集できない場合を生じる。特許文献１に記載の技術は、流量計又は水位計からの検知信号を制御装置が継続的に収集できることを前提としているので、過大流量や異常低水位が生じているにも拘らず遮断弁を閉弁できない場合を生じ、貯水槽における貯留水の確保を保証することができない。このような不都合は、地震発生により検知装置の検出部や信号伝送部が損傷した場合のみならず、検知装置の電源が破損した場合や、時間の経過により蓄電池等の電源が喪失した場合にも、同様に発生する。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、地震発生時に複数の緊急遮断弁についての閉弁要否を迅速かつ的確に判定し、必要な応急給水量を確保した上で、可能な限り生活用水等の継続的な通水を可能にすることを課題とする。

上述の課題を解決するため、本発明は、複数の貯水施設と、これら複数の貯水施設の貯水状態を継続的に監視する監視装置と、前記貯水施設及び前記監視装置を相互に接続するネットワークとを備え、前記貯水施設は、貯水槽と、該貯水槽に連通する水道管に設置された緊急遮断弁と、該緊急遮断弁を開閉制御する制御装置と、地震計測装置を有し、前記監視装置は、前記ネットワークを介して前記制御装置から送信されるデータと予めデータ記憶部に格納された目標応急給水量を含む初期設定データとに基づいて、前記緊急遮断弁についての閉弁要否データを繰り返し演算すると共に、演算により求められた前記閉弁要否データを、前記ネットワークを介して前記制御装置に順次送信し、前記制御装置は、前記地震計測装置から出力される地震計測データが基準値を超えたとき、その時点で閉弁要否記憶部に記憶されている最新の閉弁要否データに基づいて、前記緊急遮断弁を開弁状態から閉弁状態に切り換えるか、開弁状態のまま維持することを特徴とする

本発明によれば、制御装置からの送信データと予めデータ記憶部に格納された目標応急給水量を含む初期設定データとに基づいて、緊急遮断弁についての閉弁要否データを演算するので、各配水地区が必要とする応急給水量を確実に確保することができる。また、閉弁「要」と判定された緊急遮断弁以外の緊急遮断弁については開弁状態に維持するので、必要な応急給水量を確保した上で、生活用水等の通水も維持することができる。

実施形態に係る緊急遮断弁制御装置の構成図である。 実施形態に係る監視装置のハードウェア構成を示す図である。 実施形態に係る監視装置のデータ記憶部に記憶される初期設定データの一例を示す図である。 実施形態に係る監視装置のデータ記憶部に記憶される時系列データの一例を示す図である。 実施形態に係る貯水量演算部の処理手順を示すフローチャートである。 実施形態に係る順位演算部の処理手順を示すフローチャートである。 実施形態に係る閉弁要否演算部の処理手順を示すフローチャートである。 実施形態に係る制御装置の構成を示す図である。 実施形態に係る制御装置のハードウェア構成を示す図である。 実施形態に係る判定処理部の処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る緊急遮断弁制御装置及び緊急遮断弁制御方法の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に示すように、実施の形態に係る緊急遮断弁制御装置は、地区Ａに水道水を供給する施設１００Ａ、地区Ｂに水道水を供給する施設１００Ｂ、地区Ｃに水道水を供給する施設１００Ｃ、地区Ｄに水道水を供給する施設１００Ｄ、地区Ｅに水道水を供給する施設１００Ｅ、地区Ｆに水道水を供給する施設１００Ｆの稼動を、監視装置８が集中制御する構成となっている。監視装置８は、個別地区Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの集合である配水地区全域２０における水道水の需給を考慮して、各施設１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆの稼動を制御する。

施設１００Ａには、貯水槽４が備えられており、この貯水槽４には、浄水場や配水場等の図示しない上流側水道施設からの送水が、流入管５を通って流入する。貯水槽４に貯水された水は、流出管６から配水地区２０内の個別地区Ａへ配水される。貯水槽４は、上流側水道施設からの送水量と下流側需要量の時間変動を調整する機能や、貯水量に応じて需要者への断水影響を軽減する機能や、地震災害発生時には飲料水や医療用水等生命維持に必要な応急給水を貯水する機能等を有している。貯水槽４の流出口側には、緊急遮断弁７が設置される。緊急遮断弁７は、地震発生時の水道施設の損壊や停止等に起因する貯留水の流出を防止し、主に飲料水や医療用水等の応急給水を確保する目的で設置されている。なお、緊急遮断弁７は、貯水槽４の流入側に設置してもよいし、貯水槽４の流入側及び流出口から離れた場所に設置してもよい。緊急遮断弁７は、制御装置１から閉弁信号を受信すると速やかに機械的に閉弁動作を開始する。

また、施設１００Ａには、制御装置１、地震計測装置２及び水位計測装置３が備えられており、水位計測装置３は、貯水槽４の水位を連続的に計測して、例えば１〜５Ｖの水位計測データに変換して制御装置１に出力する。

地震計測装置２は、地震の強度（地震強度）を例えば計測震度、震度階級、最大加速度等として数値化する。地震計測装置２は、地震の強度を連続的に計測して、例えば１〜５Ｖの地震強度計測データに変換して制御装置１に出力する。

制御装置１は、ネットワーク２１を介して監視装置８と接続され、水位計測装置３により計測された水位計測データ及びタイマ１ａから取得される計測時刻を、監視装置８に常時送信する。また、制御装置１は、監視装置８から送信される閉弁要否データを常時受信して保存する。閉弁要否データとは、監視装置８にて演算された緊急遮断弁７を閉弁するか否かのデータであり、詳細については後述する。制御装置１は、地震計測装置２からの地震強度計測データ及び監視装置８からの閉弁要否データに基づいて、緊急遮断弁７への閉弁信号を制御する。

施設１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆについても、施設１００Ａと同様に構成される。但し、各施設１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆの貯水槽４は、受け持つ個別地区Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの特性に応じて、底面積が異なる場合がある。

監視装置８は、図１に示すように、データ通信部８０、貯水量演算部８１、閉弁要否演算部８２、データ記憶部８３、順位演算部８４を備えており、各施設１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆに備えられた各貯水槽４の水位計測データから、各貯水槽４に備えられた緊急遮断弁７の閉弁要否データを演算する。また、演算により求められた閉弁要否データを、各施設１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆに備えられた各制御装置１に送信する。なお、データ記憶部８３は、データ通信部８０、貯水量演算部８１、閉弁要否演算部８２からアクセスされる。

図２に、監視装置８のハードウェア構成を示す。この図から明らかなように、本例の監視装置８は、ＰＣ（Personal Computer）等で構成されており、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）８０２、ＨＤ（Hard Disk）８０３、通信インタフェース８０４及び入出力インタフェース８０５が、バス８０６を介して互いに接続されている。入出力インタフェース８０５には、ＬＣＤなどの表示装置８０７及び入力装置であるマウス・キーボード８０８が接続される。また通信インタフェース８０４には、ネットワーク２１が接続される。

図１に示したデータ通信部８０、貯水量演算部８１、閉弁要否演算部８２、順位演算部８４はＲＡＭ８０２に配置され、ＣＰＵ８０１によって実行されることで具現化する。また、図１のデータ記憶部８３はＨＤ８０３に配置され、貯水量演算部８１、閉弁要否演算部８２、データ通信部８０からアクセスされる。データ通信部８０、貯水量演算部８１、閉弁要否演算部８２、順位演算部８４の実行タイミングは、通信インタフェース８０４がネットワーク２１からデータを受信したタイミング、入出力インタフェース８０５がマウス・キーボード８０８からの入力を受信したタイミング、データ記憶部８３のデータが更新されたタイミング、データ通信部８０、貯水量演算部８１、閉弁要否演算部８２、順位演算部８４の処理が終了したタイミング、一定周期などで実行されることで具現化する。また、図１のデータ記憶部８３に格納されているデータは、マウス・キーボード８０８により入力や修正され、データ記憶部８３に格納されているデータは、表示装置８０７に出力表示される。

データ通信部８０は、ネットワーク２１を介して、各施設１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆに備えられた各制御装置１と接続され、これらの各制御装置１から最新の水位計測データを、例えば０．１秒周期、０．５秒周期、１秒周期、１０秒周期などで受信する。また、水位計測データを受信したタイミングで水位計測時刻を生成する。これらの水位計測データ及び水位計測時刻データは、データ記憶部８３に時系列的に保存する。保存タイミングは、例えば１秒周期、１０秒周期、１分周期、１０分周期などとすることができる。

また、データ通信部８０は、データ記憶部８３に保存されている閉弁要否データを読出し、ネットワーク２１を介して各制御装置１へ送信する。監視装置８から制御装置１へのデータ送信タイミングは、例えば、閉弁要否演算部８２が処理を終了したイベントや、データ記憶部８３に閉弁要否データが格納されたイベントとすることができる。

データ記憶部８３には、図３に例示する初期設定データ８３０が記憶される。図３の例では、初期設定データ８３０が、目標水量フィールド８３１、貯水槽施設情報フィールド８３２、貯水槽耐振化フィールド８３３及び個別地区情報フィールド８３４から構成されている。

目標水量フィールド８３１には、震災時に配水地区全域２０で確保しなくてはならない応急給水の目標水量と、貯水槽の順位条件（適合条件）を初期設定する。ここで、配水地区全域２０とは、施設１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆに備えられた各貯水槽４から配水可能な配水地区であり、個別地区Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの集合である。また、個別地区Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆとは、対応する施設に備えられた貯水槽４から水道水を供給可能な地区、つまり対応する施設に備えられた貯水槽４が損傷して水道水供給機能を喪失した場合に断水する地区である。

目標水量とは、配水地区全域２０で確保すべき応急給水量の目標値であり、配水地区２０内に存在する医療機関及び公共機関の数、民家の数、及び事業所の数等を考慮して、配水地区２０毎に設定される。例えば、医療機関及び公共機関の数が多い配水地区２０ほど、目標水量値を高く設定する。

また、貯水槽の順位条件（適合条件）とは、優先的に閉弁する緊急遮断弁７の順位であり、データ記憶部８３に格納されている各種データと、昇順、降順、ＡＮＤ、ＯＲ、四則演算の組合せなどで記述される。例えば、図３に例示した「貯水量ＡＮＤ昇順」は、貯水量が大きい貯水槽４の順に緊急遮断弁７を閉弁する設定としたことを意味している。一般に、必要な応急給水量を確保するためには、貯水量が多い少数の貯水槽４について貯水を管理する方が、管理上有利である。したがって、各貯水槽４の耐震化度や水道管の耐震化度に差がない場合は、貯水槽の順位条件（適合条件）を「貯水量ＡＮＤ昇順」に設定する。これに対して、各貯水槽４の耐震化度に差があり、貯水量が多い貯水槽４の耐震化度が必ずしも高くない場合には、必要な応急給水量を確実に確保するため、貯水槽の順位条件（適合条件）を「貯水槽耐振化度ＡＮＤ昇順」とする。また、各水道管の耐震化度に差があり、貯水量が多い貯水槽４に繋がる水道管の耐震化度が必ずしも高くない場合には、必要な応急給水量を確実に確保するため、貯水槽の順位条件（適合条件）を「水道管耐振化度ＡＮＤ昇順」とする。さらには、医療機関や公共施設が少なく、民家や事業所が多い配水地区２０については、貯水量が小さい貯水槽４で必要な応急給水量を確保できるため、多量の生活用水、都市活動水、産業活動用水、消防用水を配水地区に給水すべく、順位条件（適合条件）を「貯水量ＡＮＤ降順」等とすることもできる。このように、本実施形態に係る緊急遮断弁制御装置は、配水地区２０の特性に合わせて貯水槽の順位条件（適合条件）を適宜に設定できるようにしたので、必要な応急給水量の確保と、生活用水等の給水維持とを両立させることができる。

貯水槽施設情報フィールド８３２には、貯水槽番号（ｉ）、施設名などの施設管理に関する情報、貯水槽４の底面積Ａ（ｉ）などの貯水施設１００Ａ〜１００Ｆに関する情報を初期設定する。このように、本実施形態においては、データ記憶部８３に貯水施設１００Ａ〜１００Ｆに関する情報を記憶するので、何らかの事情、例えば保守清掃が行われるとか、事故が発生したなどの事情によって、貯水槽施設１００Ａ〜１００Ｆのいずれかが運転停止の状態になっている場合にも、初期設定データ中の貯水槽施設情報８３２に設定するデータを変更するだけで対応できる。

貯水槽耐振化フィールド８３３には、貯水槽４の重要度Ｂ（ｉ）、貯水槽４の耐振化度Ｃ（ｉ）など、貯水槽４の重要度や耐久性に関する情報を初期設定する。ここで、貯水槽４の重要度とは、例えば、震災時でも可能な限り通水すべき施設、配水本管と直接接続されている施設、給水人口の多い施設、重大な二次災害を起こす可能性の高い施設などであり、０．０〜１．０の数値で表す。重要度１．０は最も重要度の高い施設であり、重要度が減るほど重要度が低くなり、重要度０．０は最も重要度の低い施設である。また、貯水槽４の耐振化度とは、貯水槽４の耐振化性能の程度であり、例えば０．０〜１．０の数値で表す。耐振化度１．０とは震災でも無被害で運用可能な耐震化度、耐振化度０．８とは軽微の被害が生じても機能を保持可能な耐震化度、耐振化度０．５とは損傷が発生しても早期に復旧が可能な耐震化度、耐振化度０．３は損傷が発生した場合に復旧に時間を要する耐震化度などに分類する。このように、本実施形態に係る緊急遮断弁制御装置は、監視装置８のデータ記憶部８３に貯水槽４の重要度Ｂ（ｉ）を初期設定するので、重要度が高い貯水施設に貯えられた水道水を優先的に残すことができ、応急給水の確保を確実に行うことができる。また、必要な応急給水量を確保した上で、可能な限りの通水維持を図ることができる。

配水地区情報フィールド８３４には、個別地区Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ毎の水道管の耐振化度Ｄ（ｉ）、医療施設や公共施設の数Ｅ（ｉ）、民家の数Ｆ（ｉ）、事業所の数Ｇ（ｉ）、消火槽の数などを初期設定する。このように、本実施形態に係る緊急遮断弁制御装置は、監視装置８のデータ記憶部８３に、個別地区毎の水道管の耐振化度Ｄ（ｉ）、医療施設や公共施設の数Ｅ（ｉ）、民家の数Ｆ（ｉ）、事業所の数Ｇ（ｉ）、消火槽の数を初期設定するので、個別地区の実情に合わせて必要な応急給水量を確実に確保できると共に、可能な限り通水の維持を図ることができる。

初期設定データ８３０の初期設定は、マウス・キーボード８０８による入力と表示装置８０７への表示により実施しても良いし、前回の目標水量フィールド８３１、貯水槽施設情報フィールド８３２、貯水槽耐振化フィールド８３３、個別地区情報フィールド８３４の初期設定データから自動的に演算しても良い。また、例えば、目標水量フィールド８３１の目標水量は、配水地区情報フィールド８３４の医療施設や公共施設の数、民家の数、事業所の数、消火槽の数などに基づいて自動的に演算しても良い。

また、データ記憶部８３には、図４に例示する時系列データ８５０が記憶される。時系列データ８５０は、水位計測時刻８５１毎のレコードから構成される。レコードには、水位計測時刻毎及び貯水槽４毎の水位計測データが格納される。また、レコードには、水位計測データに基づいて演算された貯水量、貯水量合計値及び貯水槽４毎の閉弁要否データなどの演算データが格納される。図４の例では、１つのレコードが、時刻フィールド８５１、貯水槽フィールド８５２、貯留量合計値フィールド８５３及び確保水量フィールド８３４から構成されている。これらの各レコードは、監視装置８が水位計測データを受信したタイミングで、時系列データ８５０に順次時系列的に追加される。

時刻フィールド８５１には、水位計測データを取得したタイミングで生成された水位計測時刻を、レコード作成と同時に格納する。貯水槽フィールド８５２には、時刻フィールド８５１の水位計測時刻に取得した貯水槽毎の水位計測データＬ（ｉ）を、レコード作成と同時に格納する。また、水位計測データＬ（ｉ）に基づいて貯水量演算部８１で演算された貯水量Ｗ（ｉ）と、閉弁要否演算部８３で演算された閉弁要否データＹ（ｉ）を格納する。貯留量合計値フィールド８５３には、貯水槽フィールド８５２の貯水量Ｗ（ｉ）に基づいて貯水量演算部８１で演算された貯水量合計値Ｘを格納する。確保水量フィールド８３４には、貯水槽フィールド８５２の貯水量Ｗ（ｉ）と閉弁要否データＹ（ｉ）に基づいて閉弁要否演算部８３で演算された確保水量Ｚを格納する。

貯水量演算部８１は、データ記憶部８３の水位計測データと貯水槽底面積との積演算により、貯水槽毎に貯水量を演算し、さらに各貯水量の合計演算により貯水量合計値を演算する。これら演算されたデータは、データ記憶部８３の時系列データに保存する。貯水量演算部８１は、データ記憶部８３に水位計測データが格納されたタイミングで起動する。また、貯水量演算部８１は、例えば０．１秒周期、０．５秒周期、１秒周期、１０秒周期などで起動しても良い。

次に、図３及び図４を参照しつつ、図５に沿って貯水量演算部８１における処理手順を説明する。

まず、ステップＳ８１０で、図４に例示する新規レコードが作成されているかを判定する。例えば、レコードの時刻フィールド８５１に水位計測時刻が存在し、かつ貯水槽フィールド８５２に水位計測データが存在するにも拘わらず、貯水槽フィールド８５２に貯水量が存在しないと判定した場合（Ｓ８１０で有りと判定した場合）にはＳ８１１に移行し、それ以外（Ｓ８１０でなしと判定した場合）には開始に戻る。

ステップＳ８１１では、貯水槽番号ｉを「１」に初期化する。ステップＳ８１２では、貯水槽番号ｉを「１」として、新規レコードの貯水槽フィールド８５２に格納されている水位計測データＬ（ｉ）を読み出す。ステップＳ８１３では、図３に例示した初期設定データ８３０の貯水槽施設情報フィールド８３２に格納されている貯水槽番号ｉの貯水槽底面積Ａ（ｉ）を読み出す。ステップＳ８１４では、下記の（１）式により水位計測データと貯水槽底面積との積を演算して貯水槽番号ｉの貯水量Ｗ（ｉ）を演算する。

Ｗ（ｉ）＝Ａ（ｉ）×Ｌ（ｉ） ・・・（１）式
ｉ：貯水槽番号（ｉ＝１〜Ｎ、Ｎ：全貯水槽数）
Ｗ（ｉ）：貯水槽番号＝ｉの貯水量
Ａ（ｉ）：貯水槽番号＝ｉの底面積
Ｌ（ｉ）：貯水槽番号＝ｉの水位計測データ
次いで、ステップＳ８１５では、ステップＳ８１４の演算結果を貯水槽フィールド８５２の貯水量Ｗ（ｉ）に保存する。ステップＳ８１６では、貯水槽番号ｉに「１」を加算して、貯水槽番号ｉと全貯水槽数Ｎとを比較する。未完（ｉ≦Ｎ）と判定した場合は、ステップＳ８１１に戻り、再びステップＳ８１１〜Ｓ８１５を実行する。また、ステップＳ８１６で完了（ｉ＞Ｎ）と判定して場合は、ステップＳ８１０に戻り、再び新規レコードの有無を判定する。

以上のように、貯水量演算部８１は、データ記憶部８３に水位計測時刻と水位計測データが格納されたタイミングでステップＳ８１０からステップＳ８１６の処理を実行することにより、貯水量を演算する。このように、本実施形態に係る緊急遮断弁制御装置は、水位計測装置３により検出された水位計測データＬ（ｉ）と、監視装置８のデータ記憶部８３に記憶された各貯水槽４の底面積Ａ（ｉ）とから各貯水槽４の貯水量を求めるので、緊急遮断弁制御装置の構成及び貯水量の算出を簡略なものにすることができる。

順位演算部８４は、データ記憶部８３に格納されている順位条件に従い順位テーブルを生成する。閉弁要否演算部８２の起動タイミングは、貯水量演算部８１の処理が終了したイベントでも良いし、データ記憶部８３に貯水量が保存されたイベントでも良い。

次に、図３及び図４を参照しつつ、図６に沿って順位演算部８４における処理手順を説明する。

まず、ステップＳ８４１では、図３に例示する初期設定データ８３０の目標水量フィールド８３１に格納されている順位条件を読み出す。

ステップＳ８４２では、Ｓ８４１で読み出された順位条件を実行し、結果を順位テーブルＲ（ｊ）に格納する。ここで、ｊは順位であり１，２，３・・・Ｎの値を示す。例えば順位条件が「貯水量ＡＮＤ昇順」の場合、図４に例示した貯水槽フィールド８５１に格納されている貯水量Ｗ（ｉ）が大きい順に貯水槽番号を並び替えて、順位テーブルＲ（ｊ）に出力する。このように、目標水量フィールド８３１に格納されている順位条件と、貯水槽フィールド８５１に格納されている貯水量により、貯水槽番号が格納された順位テーブルＲ（ｊ）が生成される。

閉弁要否演算部８２は、前記順位テーブルと、データ記憶部８３に格納されている貯水量と目標水量と順位条件に基づいて、各貯水槽の閉弁要否データを演算する。閉弁要否演算部８２の演算結果は、データ記憶部８３の時系列データに保存する。また、閉弁要否演算部８２の起動タイミングは、順位演算部８４が順位テーブルを生成したイベントなどとすることができる。

次に、図３及び図４を参照しつつ、図７に沿って閉弁要否演算部８２における処理手順を説明する。なお、以下においては、順位条件が「貯水量ＡＮＤ昇順」である場合を例にとって説明する。

まず、ステップＳ８２２では、順位演算部８４が生成した順位テーブルＲ（ｊ）を読出す。ステップＳ８２３では、貯水槽番号ｉの閉弁要否データＹ（ｉ）を全て「否」に初期化する。ここで、閉弁要否データＹ（ｉ）は、貯水槽番号ｉの緊急遮断弁７を閉弁する必要がある場合は「要」、閉弁が不要である場合は「否」が格納される。また、確保水量Ｚを「０」に初期化する。さらに、１次元配列テーブルである順位テーブルＲ（ｊ）の順位ｊを「１」に初期化する。

ステップＳ８２４では、順位テーブルＲ（ｊ）の順位ｊに格納されている貯水槽番号ｉを読み出す。ステップＳ８２５では、ステップＳ８２４で読み出した貯水槽番号ｉの貯水量Ｗ（ｉ）を読み出す。ステップＳ８２６では、確保水量ＺにステップＳ８２５で読み出した貯水量Ｗ（ｉ）を加算すると共に、貯水槽番号ｉの閉弁要否データＹ（ｉ）を「要」とする。ステップＳ８２７では、順位ｊに「１」を加算する。ステップＳ８２８では、初期設定データ８３０の目標水量フィールド８３１（図３参照）に格納されている目標水量と時系列データ８５０（図４参照）に格納されている確保水量Ｚとを比較し、Ｚ≧目標水量であるか否かを判定する。また、順位ｊと全貯水槽数Ｎとを比較し、ｊ≧Ｎであるか否かを判定する。ステップＳ８２８で、確保水量Ｚが目標水量未満であり、かつ順位ｊが全貯水槽数Ｎ以下であると判定（ＮＯ）した場合は、ステップＳ８２４に移行して、ステップＳ８２３からステップＳ８２８を繰り返し実行する。ステップＳ８２８で、確保水量Ｚが目標水量以上であるか、又は順位ｊが貯水槽数Ｎを超えと判定（ＹＥＳ）した場合は、ステップＳ８２９に移行する。ステップＳ８２９では、配水地区全域２０の確保水量Ｚと、貯水槽毎の閉弁要否データＹ（ｉ）を、図４に示す時系列データ８５０の貯水槽フィールド８５２に格納して、処理を終了する。

なお、図６及び図７のフローチャートでは順位条件を「貯水量ＡＮＤ昇順」として説明したが、記憶部８３の初期設定データ８３０に格納されている重要度Ｂ（ｉ）、貯水槽耐振度Ｃ（ｉ）、個別地区の水道管耐振度Ｄ（ｉ）、個別地区の医療・公共施設割合Ｅ（ｉ）、個別地区の民家割合Ｆ（ｉ）、個別地区の事業所割合Ｇ（ｉ）などの昇順や降順としても良い。例えばソート条件を貯水槽の耐振化度の高い順、配水地区の水道管路の耐振化度が小さい順、配水地区に医療施設や公共施設が多い順、配水地区に配水地区に民家が少ない順、配水地区に民家が少ない順、配水地区に事業所が少ない順などとしても良い。また、順位条件を「貯水量ＡＮＤ昇順」ＡＮＤ「貯水槽耐振化度ＡＮＤ昇順」のように、複数の順位条件を組み合わせても良い。このようにすることで、データ記憶部８２に、貯水槽毎の水位計測データに対応した貯水量、貯水槽毎の緊急遮断弁の閉弁要否、配水地区の確保水量を演算して保存することができる。

次に、図８を用いて、制御装置１の構成を説明する。

図８に示すように、制御装置１は、信号入力部１１、閉弁要否記憶部１２、判定処理部１３、データ通信部１４を有している。

信号入力部１１は、地震計測装置２から地震強度計測データを、水位計測装置３から水位計測データをそれぞれ連続的に取得し、これらの各データを計測時刻データと共に保存する。また、信号入力部１１は、水位計測データ及び計測時刻データを判定処理部１３及びデータ通信部１４に出力すると共に、地震強度計測データ及び計測時刻データを判定処理部１３に出力する
データ通信部１４は、信号入力部１１から受信した水位計測データをネットワーク２１を経由して監視装置８に送信する。またデータ通信部１４は、監視装置８からネットワーク２１を経由して緊急遮断弁７の閉弁要否データを連続的に受信し、閉弁要否記憶部１２に格納する。

閉弁要否記憶部１２には、データ通信部１４から出力された閉弁要否データが格納される。閉弁要否記憶部１２には、最新の閉弁要否データのみを格納しても良いし、計測時刻が異なる複数の閉弁要否データを時系列的に格納しても良い。

判定処理部１３は、信号入力部１１から出力される地震強度計測データと、閉弁要否記憶部１２から出力される閉弁要否データに基づいて、緊急遮断弁７の閉弁要否を判定する。判定処理部１３は、地震強度計測データが基準値以上であるか、或いは、閉弁要否データが「要」であるかなどの条件により、緊急遮断弁７の閉弁要否を判定する。さらに、判定処理部１３は、閉弁要と判定すると、閉弁出力信号を例えば電気信号により緊急遮断弁７に出力する。

図９に、実施形態に係る制御装置１のハードウェア構成を示す。

この図から明らかなように、実施形態に係る制御装置１はコントローラ等で構成されており、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）３０２、通信インタフェース３０４及び入出力インタフェース３０５が、バス３０６を介して互いに接続されている。入出力インタフェース３０５には地震計測装置２、水位計装置３、緊急遮断弁７が接続される。また通信インタフェース３０４には、ネットワーク２１が接続される。

図１の信号入力部１１、閉弁要否記憶部１２、判定処理部１３、データ通信部１４は、ＲＡＭ３０２に配置され、ＣＰＵ３０１によって実行されることで具現化する。信号入力部１１は、例えば０．１秒周期、０．５秒周期、１秒周期などで入出力インタフェース３０５から地震計測装置２や水位計測装置３からの入力信号を受信することで具現化する。閉弁要否記憶部１２は、データ通信部１４、判定処理部１３からアクセスされる。判定処理部１３は、信号入力部１１に最新の地震強度計測データを格納したタイミング、或いは例えば０．１秒周期、０．５秒周期、１秒周期などで実行することで具現化する。データ通信部１４は、通信インタフェース３０４が監視装置８から閉弁要否データを受信したタイミング、或いは信号入力部１１に最新の水位計測データを格納したタイミングで実行することで具現化する。

次に、図８及び図９を参照しつつ、図１０に沿って制御装置１における処理手順を説明する。

まず、ステップＳ１３１で、判定処理部１３は、地震計測装置２から地震強度計測データを受信し、この受信された地震強度計測データと基準値とを比較して、受信された地震強度計測データが基準値よりも大きいか否か判定する。 ステップＳ１３１で、地震強度計測データが基準値未満であると判定した場合、判定処理部１３は処理を終了する。これに対して、ステップＳ１３１で、地震強度計測データが基準値以上であると判定した場合、判定処理部１３はステップＳ１３２に移行し、閉弁要否の判定を行う。即ち、ステップＳ１３２で、判定処理部１３は、図８及び図９に示した閉弁要否記憶部１２から閉弁要否データを読み出し、読み出された閉弁要否データから、閉弁が「要」であるか「否」であるかを判定する。ステップＳ１３２で、閉弁要否データが「否」であると判定した場合、判定処理部１３は、処理を終了する。つまり、制御装置１は緊急遮断弁７を閉弁しない。これに対して、ステップＳ１３２で、閉弁要否データが「要」であると判定した場合、判定処理部１３は、ステップＳ１３３に移行する。ステップＳ１３３で、判定処理部１３は、緊急遮断弁７に閉弁指令を出力し、処理を終了する。

実施形態に係る緊急遮断弁制御装置及び緊急遮断弁制御方法は、下記の効果を有する。

（１）実施形態に係る緊急遮断弁制御装置及び緊急遮断弁制御方法は、時々刻々と変化している水位の連続計測データに基づいて、緊急遮断弁７の閉弁要否を連続的に判定するので、震災発生時に、応急給水を確保するために必要な貯水槽４の緊急遮断弁７を迅速に閉弁することができ、応急給水の確保或いは通水継続の運用を適切に行うことができる。

（２）実施形態に係る緊急遮断弁制御装置及び緊急遮断弁制御方法は、データ記憶部８３に格納された個別地区Ａ〜Ｆの情報８３４を含む初期設定データ８３０に基づいて緊急遮断弁７の閉弁要否を演算するので、各個別地区Ａ〜Ｆの水道管耐震化度、医療・公共施設の数、民家の数及び事業所の数等に合わせて、適切な応急給水量を確保できる。

（３）実施形態に係る緊急遮断弁制御装置及び緊急遮断弁制御方法は、データ記憶部８３に格納された貯水槽施設情報８３２を含む初期設定データ８３０に基づいて緊急遮断弁７の閉弁要否を演算するので、貯水槽施設１００Ａ〜１００Ｆのいずれかにおいて保守清掃が行われる場合や、何らかに事情により貯水槽施設１００Ａ〜１００Ｆのいずれかが運転停止の状態に場合にも、初期設定データ中の貯水槽施設情報８３２を変更するだけで対応できる。

（４）実施形態に係る緊急遮断弁制御装置及び緊急遮断弁制御方法は、監視装置８に備えられたデータ記憶部８３に時系列データ８５０を格納すると共に、監視装置８に備えられた閉弁要否演算部８２で緊急遮断弁７の閉弁要否データを演算するので、これらのデータを随時運転管理者に提供できる。よって、日常の運用においても震災時運用を想定することが可能になり、震災発生時に迅速な初動を展開できる。

（５）実施形態に係る緊急遮断弁制御装置及び緊急遮断弁制御方法は、貯水槽施設１００Ａ〜１００Ｆのそれぞれについて、繰り返し閉弁要否を演算して時系列データ８５０に記憶するので、貯水槽施設１００Ａ〜１００Ｆの耐振化工事を計画する際には、記憶部８３に格納された閉弁要否データについて、「要」の頻度の大きい貯水槽を優先的に実施するように計画することで、投資に見合った震災対策効果が期待できる。

（６）実施形態に係る緊急遮断弁制御装置及び緊急遮断弁制御方法は、監視装置８の閉弁要否演算部８２にて求められた閉弁要否データを、連続的に制御装置１の閉弁要否記憶部１２に保存するので、地震計測装置２の計測データが規定値よりも大きい場合、閉弁要否記憶部１２に保存された閉弁要否データに基づいて、緊急遮断弁７を直ちに閉弁できる。よって、地震発生後における地震計測装置２の破損や、電源喪失による地震計測装置２、水位計測装置３、ネットワーク２１及び監視装置８の停止といったリスクを排除でき、システムの信頼性を高めることができる。

なお、本発明に係る緊急遮断弁制御装置は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜変形することができる。以下に、本発明に係る緊急遮断弁制御装置の他の実施形態を列挙する。

前記実施形態では、地震計測装置２における地震強度計測データとして、最大加速度を用いたが、震度、震度階級、加速度等を使用することもできる。

前記実施形態では、制御装置１にタイマ１ａを備えたが、かかる構成に代えて、制御装置１に時刻生成機能を具備し、信号入力部１１が地震強度計測データや水位計測データを取得したタイミングで時刻を生成して、データ通信部１４から監視装置８に送信しても良い。さらに、閉弁要否記憶部１２が監視装置８から閉弁要否データを取得したタイミングで時刻を生成して、閉弁要否記憶部１２に保存しても良い。

前記実施形態では、信号入力部１１及び閉弁要否記憶部１２において、過去のデータを時系列的に蓄積したが、かかる構成に代えて、過去のデータは破棄することもできるし、所定期間前までのデータのみを保存し、それ以前のデータを破棄するようにすることもできる。

前記実施形態では、各施設１００Ａ〜１００Ｆに、制御装置１、地震計測装置２、水位計測装置３及び貯水槽４を１つずつ備えたが、各施設１００Ａ〜１００Ｆについてこれらの機器を複数設置することもできる。

前記実施形態に係る緊急遮断弁制御装置は、ビルや集合住宅などの給水装置、事業所内で使用している工業用水の冷却水装置にも適用できる。

各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、ＲＡＭに格納すること以外に、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置や、ＩＣ（Integrated Circuit）カード、ＳＤ（Secure Digital）カード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の記録媒体に格納することができる。

前記実施形態に係る各部の構成、機能、処理部、各記憶部は、それらの全部又は一部を、集積回路で設計されたハードウェアで実現することもできる。

なお、実施形態を説明する図面においては、説明上必要と考えられる制御線や情報線のみを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんどすべての構成が相互に接続されていると考えてよい。

１ 制御装置（遮断弁制御装置）
１ａ タイマ
２ 地震計測装置
３ 水位計測装置（水位計測部）
４ 貯水槽（貯水部）
５ 流入管
６ 流出管
７ 緊急遮断弁（遮断弁）
８ 監視装置
１１ 信号入力部
１２ 閉弁要否記憶部
１３ 判定処理部
１４ データ通信部
２０ 配水地区
２１ ネットワーク
８０ データ通信部
８１ 貯水量演算部
８２ 閉弁要否演算部
８３ データ記憶部
８４ 順位演算部
１００Ａ〜１００Ｆ 施設（貯水施設）

Claims (12)

1. 複数の貯水施設と、これら複数の貯水施設の貯水状態を継続的に監視する監視装置と、前記貯水施設及び前記監視装置を相互に接続するネットワークとを備え、
   前記貯水施設は、貯水槽と、該貯水槽に連通する水道管に設置された緊急遮断弁と、該緊急遮断弁を開閉制御する制御装置と、地震計測装置を有し、
   前記監視装置は、前記ネットワークを介して前記制御装置から送信されるデータと予めデータ記憶部に格納された目標応急給水量を含む初期設定データとに基づいて、前記緊急遮断弁についての閉弁要否データを繰り返し演算すると共に、演算により求められた前記閉弁要否データを、前記ネットワークを介して前記制御装置に順次送信し、
   前記制御装置は、前記地震計測装置から出力される地震計測データが基準値を超えたとき、その時点で閉弁要否記憶部に記憶されている最新の閉弁要否データに基づいて、前記緊急遮断弁を開弁状態から閉弁状態に切り換えるか、開弁状態のまま維持することを特徴とする緊急遮断弁制御装置。
2. 請求項１の緊急遮断弁制御装置において、
   前記貯水施設に前記貯水槽内の水位を計測する水位計測装置を備え、
   前記監視装置は、前記制御装置から前記ネットワークを介して送信される水位計測データと前記データ記憶部に予め格納された前記貯水槽の底面積データとから、各貯水施設に貯えられた貯水量、及び前記複数の貯水施設に貯えられた貯水量の総量を算出することを特徴とする緊急遮断弁制御装置。
3. 請求項１に記載の緊急遮断弁制御装置において、
   前記データ記憶部に、地震発生時に配水地区の全域で確保しなくてはならない応急給水の目標水量と、優先的に閉弁する緊急遮断弁の順位を決める順位条件を設定し、前記監視装置は、前記データ記憶部に設定された応急給水の目標水量、各貯水槽の貯水量及び優先的に閉弁する緊急遮断弁の順位適合条件から、地震発生時に優先的に閉弁する緊急遮断弁を演算することを特徴とする緊急遮断弁制御装置。
4. 請求項３に記載の緊急遮断弁制御装置において、
   前記順位条件は、前記データ記憶部８３に記憶されたデータと、昇順、降順、ＡＮＤ、ＯＲ又は四則演算の組合せからなることを特徴とする緊急遮断弁制御装置。
5. 請求項４に記載の緊急遮断弁制御装置において、
   前記順位条件を、貯水量ＡＮＤ昇順としたことを特徴とする緊急遮断弁制御装置。
6. 請求項４に記載の緊急遮断弁制御装置において、
   前記順位条件を、貯水量ＡＮＤ降順としたことを特徴とする緊急遮断弁制御装置。
7. 請求項４に記載の緊急遮断弁制御装置において、
   前記順位条件を、貯水槽耐震化度ＡＮＤ昇順としたことを特徴とする緊急遮断弁制御装置。
8. 請求項３に記載の緊急遮断弁制御装置において、
   前記データ記憶部に、前記複数の貯水施設のそれぞれに備えられる貯水槽に関する情報と、各貯水槽についての耐震化度に関する情報と、前記複数の貯水施設のそれぞれから給水を受ける個別地区に関する情報をさらに設定することを特徴とする緊急遮断弁制御装置。
9. 請求項８に記載の緊急遮断弁制御装置において、
   前記複数の貯水施設のそれぞれに備えられる貯水槽に関する情報には、各貯水槽の底面積を含むことを特徴とする緊急遮断弁制御装置。
10. 請求項８に記載の緊急遮断弁制御装置において、
    前記各貯水槽についての耐震化度に関する情報には、各貯水槽の重要度を含むことを特徴とする緊急遮断弁制御装置。
11. 請求項８に記載の緊急遮断弁制御装置において、
    前記個別地区に関する情報には、前記個別地区に配管された水道管の耐震化度を含むことを特徴とする緊急遮断弁制御装置。
12. 貯水槽、該貯水槽に連通する水道管に設置された緊急遮断弁、該緊急遮断弁を開閉制御する制御装置及び地震計測装置を備えた複数の貯水施設の貯水状態を、ネットワークを介して前記制御装置と接続された監視装置で継続的に監視し、
    前記監視装置には、前記ネットワークを介して前記制御装置から送信されるデータと予めデータ記憶部に格納された目標応急給水量を含む初期設定データとに基づいて、前記緊急遮断弁の閉弁要否データを繰り返し演算させると共に、演算により求められた前記閉弁要否データを、前記ネットワークを介して前記制御装置に順次送信させ、
    前記制御装置には、前記地震計測装置から出力される地震計測データが基準値を超えたとき、その時点で閉弁要否記憶部に記憶されている最新の閉弁要否データに基づいて、前記緊急遮断弁を開弁状態から閉弁状態に切り換えさせるか、開弁状態のまま維持させることを特徴とする緊急遮断弁制御方法。