JP2018053638A - Water quality management system and method - Google Patents

Water quality management system and method Download PDF

Info

Publication number
JP2018053638A
JP2018053638A JP2016193480A JP2016193480A JP2018053638A JP 2018053638 A JP2018053638 A JP 2018053638A JP 2016193480 A JP2016193480 A JP 2016193480A JP 2016193480 A JP2016193480 A JP 2016193480A JP 2018053638 A JP2018053638 A JP 2018053638A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
pipe network
water quality
drainage
distribution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016193480A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6603191B2 (en
Inventor
太一 石飛
Taichi Ishitobi
太一 石飛
賢司 小泉
Kenji Koizumi
賢司 小泉
進吾 足立
Shingo Adachi
進吾 足立
信補 高橋
Shinsuke Takahashi
信補 高橋
達広 佐藤
Tatsuhiro Sato
達広 佐藤
剛 武本
Takeshi Takemoto
剛 武本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2016193480A priority Critical patent/JP6603191B2/en
Publication of JP2018053638A publication Critical patent/JP2018053638A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6603191B2 publication Critical patent/JP6603191B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/152Water filtration

Landscapes

  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of automating water discard work to lower a human cost, and to provide a relationship between an amount of water discard and an effect of water quality for a consumer to users.SOLUTION: The water quality control method is used in a water distribution pipe network that supplies water to consumers and comprises a water supply source, a chlorine injection facility for injecting chlorine into water at the water supply source, a main pipe for distributing water from the water supply source, an end of a pipe network connected to the main pipe, and a water quality meter and a drainage facility connected to the end of the pipe network, by utilizing a water quality control apparatus which is an information processing device capable of communicating with the water quality meter and the drainage facility. The water quality control apparatus is capable of accessing a database for simulating a residual chlorine concentration distribution of the water distribution pipe network. A water discard plan satisfying the prescribed conditions for the residual chlorine concentration distribution at the end of the pipe network and satisfying the prescribed conditions for water discard amount is extracted as an optimum water discard plan from multiple water discharge plans applied to each of chlorine injection plans by applying the multiple water discard plans to each chlorine injection plans and calculating the residual chlorine concentration distribution at the end of the pipe network based on the database.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、水を配給するシステムにおける、水質の管理に関する技術である。本発明は特に、水道水質管理システムに関し、特に管路全体の水質予測、及び管理方法に関する。   The present invention is a technique relating to water quality management in a water distribution system. The present invention particularly relates to a tap water quality management system, and more particularly to a water quality prediction and management method for the entire pipeline.

水を配給する配水管網においては、ブロック化された管網のバルブ付近や、管網末端において水が長期間滞留する場合がある。長期間滞留した水は、残留塩素濃度が低下するなど水質が変化する場合があるため、長時間滞留した水を排水する捨水という作業がある。   In a water distribution pipe network that distributes water, water may stay for a long time in the vicinity of a valve of the blocked pipe network or at the end of the pipe network. Water that has been retained for a long period of time may change its water quality, such as a decrease in residual chlorine concentration.

水質の維持と捨水作業に係るシステムの先行技術は、例えば特許文献1に見ることができる。なお、本明細書では、配水に係る管路全体を「配水管網」ということにする。また、配水管網において、ループ構造を持ち常に水が流れている管網を「本管」と、ループ構造が弱いかあるいは無く、水が滞留している管網を「管網末端」と、本管のうち配水池(あるいは、配水施設や浄水場)から可能な限り遠い箇所を「本管末端」ということにする。   The prior art of the system relating to the maintenance of water quality and the drainage work can be found in, for example, Patent Document 1. In this specification, the entire pipeline relating to water distribution is referred to as a “water distribution pipe network”. In addition, in the water distribution pipe network, the pipe network having a loop structure and constantly flowing water is called “main pipe”, and the pipe structure in which the loop structure is weak or not and water is retained is called “the pipe network end”. The part of the main that is as far as possible from the water reservoir (or distribution facility or water treatment plant) is called the “main end”.

特開2012−237156号公報JP 2012-237156 A

特許文献1の技術では、残留塩素計、水温計、及び導電率計を有する水質検出手段により、水道管路内の水質に関する情報を検出し、この検出された情報に基づき把握される水道管路内の水質変化に応じ、排水手段の電動弁を制御して排水量を増減することで、水質の変化した水道管路内の水を排出し、水道管路内の水質を改善させる。また、水圧計により、水道管路内の水圧に関する情報を検出し、この検出された情報に基づき把握される水道管路内の水圧低下に応じ、排水手段の電動弁を制御して排水量を減らすことで、水道管路内の水圧低下を軽減する。   In the technique of Patent Document 1, water quality detection means having a residual chlorine meter, a water temperature meter, and a conductivity meter detects information on the water quality in the water pipeline, and the water pipeline is grasped based on the detected information. According to the water quality change in the inside, by controlling the electric valve of the drainage means to increase or decrease the amount of drainage, the water in the water pipeline with the changed water quality is discharged and the water quality in the water pipeline is improved. In addition, the water pressure gauge detects information related to the water pressure in the water pipe, and reduces the amount of drainage by controlling the motorized valve of the drainage means according to the drop in the water pressure in the water pipe determined based on the detected information. This will reduce the water pressure drop in the water pipe.

特許文献1の技術では、配水管網の他の箇所、例えば本管の塩素濃度を制御することはできないため、捨水の制御は特定箇所の塩素濃度に依存し、柔軟な制御ができない。さらに管網末端内の水質分布を予測できないため効率的に捨水できず、捨水量が増大する。   In the technique of Patent Document 1, the chlorine concentration in the other part of the water distribution pipe network, for example, the main pipe, cannot be controlled. Therefore, the control of the waste water depends on the chlorine concentration in the specific part and cannot be controlled flexibly. Furthermore, since the water quality distribution in the end of the pipe network cannot be predicted, it cannot be efficiently drained, and the amount of waste water increases.

例えば、市規模の配水管網では、1000−10000箇所程度の捨水ポイントを、数十人単位の人で1年程度の周期で巡回して作業を行う。各箇所の作業時間は約1時間と見積もられる。また、捨水量は総配水量の0.5〜1.0%程度と予想される。このため、捨水量をより効率的に制御する課題は重要である。   For example, in a city-scale water distribution network, work is carried out by circulating about 1000-10000 points of water drainage at a cycle of about one year by several tens of people. The working time at each location is estimated to be about 1 hour. The amount of water discarded is expected to be about 0.5 to 1.0% of the total water distribution. For this reason, the subject which controls the amount of wastewater more efficiently is important.

また、捨水を少なくするためには、配水管網の最高残留塩素濃度を高く保てばよいが、残留塩素濃度はカルキ臭などの水質に影響するため、水質維持に必要な範囲にコントロールすることが望ましい。   In order to reduce wastewater, the maximum residual chlorine concentration in the water distribution network should be kept high. However, since the residual chlorine concentration affects water quality such as odor of lime, it should be controlled within the range necessary for water quality maintenance. It is desirable.

そこで、本願発明の課題は、捨水作業を自動化し人的コストを下げるとともに、捨水量と消費者への水質の影響との関係をユーザに提示し、運用方法を選択できるようにすることにある。   Accordingly, an object of the present invention is to automate the water draining operation and reduce the human cost, and to present the relationship between the amount of water drained and the influence of the water quality on the consumer so that the operation method can be selected. is there.

上記課題を解決するための本願発明の一側面は、水供給源と、水供給源において水に塩素を注入する塩素注入設備と、水供給源から水を配水する本管と、本管に接続される管網末端とを備え、消費者に水の供給を行う配水管網に適用する、水質管理システムである。当該システムは配水管網の構造に関する管網図面情報を格納した管網図面情報データベースと、管網末端における排水に伴う水質変化の測定値である排水運用情報を格納する排水運用情報データベースと、水の需要量を推定するための需要量履歴情報データベースにアクセスが可能である。このシステムは、管網末端モデル化部と、水質分布計画策定部と、捨水計画策定部とを備えるものである。管網末端モデル化部は、排水運用情報に基づいて、管網末端における水質の経時的変化を表現する管網末端モデルを生成する。水質分布計画策定部は、塩素注入設備の塩素注入量が異なる複数の塩素注入計画について、管網図面情報と水の需要量に基づいて本管の残留塩素濃度分布を算出し、また、塩素注入計画の其々について、管網図面情報に基づいて、管網末端の入り口における残留塩素濃度を算出する。捨水計画策定部は、管網末端における排水の量とタイミングの組み合わせを複数の捨水計画として生成し、また、塩素注入計画の其々について、複数の捨水計画を適用し、管網末端入り口における残留塩素濃度と、管網末端モデルに基づいて、管網末端の残留塩素濃度分布を算出する。また、捨水計画策定部は、塩素注入計画の其々について適用した複数の捨水計画のなかから、管網末端の残留塩素濃度分布が規定の条件を満足し、かつ、捨水量が最小の捨水計画を最適捨水計画として抽出する。   One aspect of the present invention for solving the above problems is a water supply source, a chlorine injection facility for injecting chlorine into water at the water supply source, a main for distributing water from the water supply source, and a connection to the main The water quality management system is applied to a distribution pipe network that supplies water to consumers. The system includes a pipe network drawing information database that stores pipe network drawing information related to the structure of the water distribution pipe network, a drainage operation information database that stores drainage operation information that is a measured value of water quality change due to drainage at the end of the pipe network, It is possible to access a demand history information database for estimating the demand amount. This system includes a pipe network end modeling unit, a water quality distribution plan formulation unit, and a water discharge plan formulation unit. The pipe network end modeling unit generates a pipe network end model that represents a change in water quality with time at the pipe network end based on the drainage operation information. The water quality distribution plan formulation department calculates the residual chlorine concentration distribution in the main pipe based on the pipe network drawing information and the water demand for multiple chlorine injection plans with different chlorine injection amounts from the chlorine injection facility. For each plan, the residual chlorine concentration at the end of the pipe network is calculated based on the pipe network drawing information. The drainage plan formulation department generates a combination of drainage amount and timing at the end of the pipe network as multiple drainage plans, and also applies multiple drainage plans for each of the chlorine injection plans, Based on the residual chlorine concentration at the entrance and the tube network end model, the residual chlorine concentration distribution at the tube network end is calculated. In addition, the wastewater plan formulation department, among the multiple wastewater plans applied for each of the chlorine injection plans, the residual chlorine concentration distribution at the end of the pipe network satisfies the specified conditions, and the amount of wastewater is the smallest. The drainage plan is extracted as the optimal drainage plan.

本発明の他の一側面は、水供給源と、水供給源において水に塩素を注入する塩素注入設備と、水供給源から水を配水する本管と、本管に接続される管網末端と、管網末端に接続される水質計および排水設備を備え、消費者に水の供給を行う配水管網において、水質計および排水設備と交信可能な情報処理装置である水質管理装置による水質管理方法である。水質管理装置は、配水管網の残留塩素濃度分布をシミュレートするためのデータベースをアクセス可能であるものとする。この方法では、塩素注入設備の塩素注入量が異なる複数の塩素注入計画について、データベースに基づいて配水管網の残留塩素濃度分布を算出し、管網末端における排水の量とタイミングの組み合わせを複数の捨水計画として生成し、塩素注入計画の其々について、複数の捨水計画を適用し、データベースに基づいて、管網末端の残留塩素濃度分布を算出し、塩素注入計画の其々について適用した複数の捨水計画のなかから、管網末端の残留塩素濃度分布が規定の条件を満足し、かつ、捨水量が規定の条件を満たす捨水計画を最適捨水計画として抽出する。   Another aspect of the present invention is a water supply source, a chlorine injection facility for injecting chlorine into water at the water supply source, a main pipe for distributing water from the water supply source, and a network end connected to the main pipe Water quality management by a water quality management device, which is an information processing device that can communicate with the water quality meter and drainage equipment, in a water distribution pipe network that has a water quality meter and drainage equipment connected to the end of the pipe network and supplies water to consumers Is the method. It is assumed that the water quality management device can access a database for simulating the distribution of residual chlorine concentration in the distribution pipe network. In this method, the distribution of residual chlorine concentration in the distribution pipe network is calculated based on the database for multiple chlorine injection plans with different chlorine injection amounts in the chlorine injection facility, and multiple combinations of the amount of drainage and timing at the end of the pipe network are calculated. Generated as a wastewater plan, applied multiple wastewater plans for each of the chlorine injection plans, calculated the residual chlorine concentration distribution at the end of the pipe network based on the database, and applied each of the chlorine injection plans From the plurality of drainage plans, a drainage plan in which the residual chlorine concentration distribution at the end of the pipe network satisfies the specified condition and the drainage amount satisfies the specified condition is extracted as the optimum drainage plan.

本発明によれば、捨水作業を自動化し人的コストを下げるとともに、捨水量と消費者への水質の影響との関係をユーザに提示し、運用方法を選択することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while draining work can be automated and a human cost can be reduced, the relationship between the amount of discarded water and the influence of the water quality on consumers can be presented to the user, and an operation method can be selected.

実施例が適用される配水管網の一例を示すモデル図。The model figure which shows an example of the water pipe network with which an Example is applied. 実施例の水質管理システムの全体構成を説明するブロック図。The block diagram explaining the whole structure of the water quality management system of an Example. 管網図面情報データベースの格納情報の一例を示す表図。The table which shows an example of the storage information of a pipe network drawing information database. 需要量履歴情報データベースの格納情報の一例を示す表図。The table figure which shows an example of the storage information of a demand amount historical information database. 水質運用履歴データベースの格納情報の一例を示す表図。The table | surface figure which shows an example of the storage information of a water quality operation history database. 排水運用情報データベースの格納情報の一例を示す表図。The table which shows an example of the storage information of a drainage operation information database. 管網末端モデルデータベースの格納情報の一例を示す表図。The table which shows an example of the storage information of a pipe network end model database. システムの処理全体を俯瞰するフロー図。The flowchart which overlooks the whole process of a system. 管網末端の概念図。The conceptual diagram of a pipe network end. 管網末端の拡大モデル図。The expansion model figure of a pipe network end. キャリブレーション方法を説明する概念図。The conceptual diagram explaining the calibration method. 水質測定結果の一例を示す表図。The table which shows an example of a water quality measurement result. キャリブレーションのフロー図。Calibration flow diagram. 管網末端モデル生成の詳細フロー図。The detailed flow figure of pipe network end model generation. 水質管理装置の全体フロー図。The whole flow chart of a water quality management device. 水質分布計画策定部の処理の詳細フロー図。The detailed flowchart of the process of a water quality distribution plan formulation part. 捨水計画策定部の処理の詳細フロー図。The detailed flowchart of the process of a wastewater plan formulation part. 捨水シミュレーションの処理の詳細フロー図。The detailed flowchart of the process of a wastewater simulation. 演算結果表示操作部に表示される操作画面の一例の平面図。The top view of an example of the operation screen displayed on a calculation result display operation part. 他の実施例の水質管理システムの全体構成を説明するブロック図。The block diagram explaining the whole structure of the water quality management system of another Example. 検針データベースの一例を示す表図。The table which shows an example of a meter-reading database. 他のキャリブレーション方法を説明する概念図。The conceptual diagram explaining the other calibration method. 塩素注入計画の概念を示すグラフ図。The graph which shows the concept of a chlorine injection plan. 実施例の処理の全体概念を示すモデル図。The model figure which shows the whole concept of the process of an Example. 管網末端モデルのデータ概念図。The data conceptual diagram of a pipe network end model.

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。   Embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not construed as being limited to the description of the embodiments below. Those skilled in the art will readily understand that the specific configuration can be changed without departing from the spirit or the spirit of the present invention.

以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、重複する説明は省略することがある。   In the structures of the invention described below, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals in different drawings, and redundant description may be omitted.

本明細書等における「第1」、「第2」、「第3」などの表記は、構成要素を識別するために付するものであり、必ずしも、数または順序を限定するものではない。また、構成要素の識別のための番号は文脈毎に用いられ、一つの文脈で用いた番号が、他の文脈で必ずしも同一の構成を示すとは限らない。また、ある番号で識別された構成要素が、他の番号で識別された構成要素の機能を兼ねることを妨げるものではない。   In the present specification and the like, notations such as “first”, “second”, and “third” are attached to identify the components, and do not necessarily limit the number or order. In addition, a number for identifying a component is used for each context, and a number used in one context does not necessarily indicate the same configuration in another context. Further, it does not preclude that a component identified by a certain number also functions as a component identified by another number.

図面等において示す各構成の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。   The position, size, shape, range, and the like of each component illustrated in the drawings and the like may not represent the actual position, size, shape, range, or the like in order to facilitate understanding of the invention. For this reason, the present invention is not necessarily limited to the position, size, shape, range, and the like disclosed in the drawings and the like.

以下で詳細に説明する実施例の代表例では、捨水と水質のバランスを調整可能にする。そのため、少なくとも2つ以上の水質計(本管に設置される)、複数の自動排水設備を備えた管網の水質分布を推定し、塩素濃度を管理する。   In the representative example of the embodiment described in detail below, the balance between the water drainage and the water quality can be adjusted. Therefore, at least two or more water quality meters (installed in the main) and the water distribution of the pipe network equipped with a plurality of automatic drainage facilities are estimated, and the chlorine concentration is managed.

一例を挙げると、浄水場から需要家へ水道水を供給する水道管路内において、水道管路内の管網を形成する配水本管内の水質に関する情報を検出する水質検出手段を設ける。また、水道管路内に設けられ、管網を形成しない配水支管内の水質に関する情報を検出する水質手段を備えた、管網を形成しない配水支管内の水を排出する排水手段を設ける。これらの構成と連動して、水質検出手段と排水手段から検出された情報を基に水道管路内の水質を制御する水質管理装置を設ける。水質管理装置は遠隔通信にて外部の情報を受け取る通信インタフェース部と、水質検出手段から検出された情報を保持する水質運用履歴情報データベースと、ユーザによって入力された水道管路の過去の需要量情報を保持する需要量履歴データベースと、ユーザによって入力された水道管路の情報を保持する管網図面情報データベースと、排水手段から検出された制御情報を保持する排水運用情報データベースと、管網を形成しない配水支管の水質変化モデルを保持する管網末端モデルデータベースと、管網を形成しない配水支管の水質変化モデルを計算する管網末端モデル化部と、管網を形成する配水本管内の水質分布を予測および変更する水質分布計画策定部と、水質分布計画策定部の計算結果を用いて捨水量が最小になるよう排水手段の操作計画を計算する捨水計画策定部と、水質分布計画策定部の計算結果と捨水計画策定部の計算結果を表示しユーザの操作を受け付ける演算結果表示操作部と、外部装置を遠隔通信によって制御する外部装置制御手段と、を備える。   As an example, in a water pipe that supplies tap water from a water purification plant to a customer, a water quality detection means that detects information on the water quality in a water distribution main that forms a pipe network in the water pipe is provided. In addition, a drainage means for discharging the water in the distribution branch not forming the pipe network is provided, which is provided in the water pipe and includes a water quality means for detecting information on the water quality in the distribution branch not forming the pipe network. In conjunction with these configurations, a water quality management device is provided for controlling the water quality in the water pipe based on the information detected from the water quality detection means and the drainage means. The water quality management device is a communication interface unit that receives external information by remote communication, a water quality operation history information database that holds information detected from the water quality detection means, and past demand information on water pipes input by the user Demand history database that holds water, pipe network drawing information database that holds information on water pipes entered by the user, drainage operation information database that holds control information detected from drainage means, and forms a pipe network Pipe network end model database holding the water quality change model of non-distributed water distribution pipes, pipe network end modeling unit for calculating the water quality change model of water distribution pipes not forming the pipe network, and water quality distribution in the distribution mains forming the pipe network Drainage means to minimize the amount of wastewater using the calculation results of the water quality distribution plan formulation department and the water quality distribution plan development department The calculation plan display unit that calculates the operation plan, the calculation result of the water quality distribution plan formulation unit and the calculation result of the drainage plan formulation unit, and accepts the user's operation, and the external device via remote communication External device control means for controlling.

管網末端モデル化部は、管網を形成しない配水支管内の水をあらかじめすべて排水し、その後排水を停止し、指定時間後または前記排水手段に備えられた水出検出手段において水質異常が検知された時点で排水を開始し、排水を開始すると共に排水された水の水質を微細に測定することで、ある時間後における前記管網を形成しない配水支管内の水質変化量を測定し水質変化モデルを計算できるように構成する。   The pipe network end modeling section drains all the water in the distribution branch that does not form the pipe network in advance, then stops draining, and detects water quality abnormalities after a specified time or in the water discharge detection means provided in the drainage means. When the water is discharged, the water quality change is measured by measuring the amount of water quality change in the distribution branch that does not form the pipe network after a certain time by measuring the quality of the drained water finely after starting drainage. Configure the model to be calculated.

<1.配水管網>
図1は、本実施例が適用される配水管網の一例を示すモデル図である。1は浄水場(水供給源)、2は捨水装置、3は水質計、4は管網末端、5は本管の範囲である。
<1. Water distribution network>
FIG. 1 is a model diagram showing an example of a water pipe network to which the present embodiment is applied. 1 is a water purification plant (water supply source), 2 is a wastewater treatment device, 3 is a water quality meter, 4 is the end of the pipe network, and 5 is the range of the main.

浄水場1は、配水すべき水を生成し蓄える設備であり水の供給源となる。浄水場1は、塩素を水に投入する塩素注入装置を含む。捨水装置2は、所定量の水を捨水する機構であり、そのため例えばバルブのような機構を備える。水質計3は、水に含まれる残留塩素の量と温度を測定する。水質計3は、その他の物理量を測定しても良い。管網末端4は先に述べたように水が滞留している部分であり、管網末端4には図示しない水の消費者への配水管が存在する。   The water purification plant 1 is a facility for generating and storing water to be distributed and serves as a water supply source. The water purification plant 1 includes a chlorine injection device that introduces chlorine into water. The water discarding device 2 is a mechanism that drains a predetermined amount of water, and therefore includes a mechanism such as a valve. The water quality meter 3 measures the amount and temperature of residual chlorine contained in water. The water quality meter 3 may measure other physical quantities. As described above, the pipe network end 4 is a portion where water is retained, and the pipe network end 4 has a water distribution pipe for water consumers (not shown).

本管の範囲5には、複数の箇所に水質計3が設置されている。水質計3は図1に示すように、浄水場1からの距離が異なるものが複数配されている。   In the main area 5, water quality meters 3 are installed at a plurality of locations. As shown in FIG. 1, a plurality of water quality meters 3 having different distances from the water purification plant 1 are arranged.

<2.水質管理システム構成>
<2−1.全体構成>
図2は、本実施例の水質管理システムの全体構成を説明するブロック図である。
<2. Water quality management system configuration>
<2-1. Overall configuration>
FIG. 2 is a block diagram illustrating the overall configuration of the water quality management system of the present embodiment.

浄水場1は、飲料水を生成する施設であり、図示しない塩素注入装置を備えている。塩素注入の量やタイミングは、監視制御端末201または監視制御サーバ202によって操作することができる。   The water purification plant 1 is a facility that generates drinking water, and includes a chlorine injection device (not shown). The amount and timing of chlorine injection can be operated by the monitoring control terminal 201 or the monitoring control server 202.

水質計3は、一定時間ごとに残留塩素濃度と水温を測定する。測定データは、通信回線203を通して水質管理装置で収集され、後述する各種データベースへ登録する情報のための基礎データとなる。また、水質計3は監視制御サーバ202へ水質情報を送っている。ここで扱う水質とは残留塩素濃度と水温であるが、その他、水の濁度やpH値なども取得、送信が可能である。   The water quality meter 3 measures the residual chlorine concentration and the water temperature at regular intervals. The measurement data is collected by the water quality management device through the communication line 203 and becomes basic data for information to be registered in various databases described later. Further, the water quality meter 3 sends water quality information to the monitoring control server 202. The water quality handled here is the residual chlorine concentration and the water temperature, but the turbidity and pH value of water can also be acquired and transmitted.

捨水装置2は、例えば排泥弁と称される装置を用いる。これは、捨水を行うための装置であり、バルブを開けることにより管網内の水が外部へ排出される。既に述べたように従来は手動で操作するが、本実施例では通信回線203を介し、水質管理装置200からの遠隔通信によって、自動で開閉するものとする。捨水装置2は通常管網末端4に最低1つ設置され、対応して水質計が配置される。捨水装置2の近くに配置された水質計は、特にキャリブレーション機能を備える水質計204となっている。この水質計は、通信回線203を介した制御によって動作方法を制御可能となっている。   For example, a device called a drainage valve is used as the water discarding device 2. This is a device for draining water, and the water in the pipe network is discharged to the outside by opening the valve. As described above, it is manually operated in the past, but in this embodiment, it is automatically opened and closed by remote communication from the water quality management device 200 via the communication line 203. At least one drainage device 2 is usually installed at the end 4 of the pipe network, and a water quality meter is arranged correspondingly. The water quality meter disposed in the vicinity of the water discarding device 2 is a water quality meter 204 having a calibration function. This water quality meter can control the operation method by control via the communication line 203.

消費者205は、配水される水を利用する施設であり、例えば各家庭や工場その他の施設である。消費者205に供給される水の品質を保証することが重要である。   The consumer 205 is a facility that uses the water that is distributed, and is, for example, each home, factory, or other facility. It is important to ensure the quality of the water supplied to the consumer 205.

以上の設備に対して、通信回線203を介して水質管理装置200が接続されている。水質管理装置200は、例えばサーバのような情報処理装置であり、入力装置、出力装置、処理装置および記憶装置を備える。本実施例では計算や制御等の機能は、記憶装置に格納されたプログラムが処理装置によって実行されることで、定められた処理を他のハードウェアと協働して実現される。情報処理装置が実行するプログラム、その機能、あるいはその機能を実現する手段を、「機能」、「手段」、「部」、「ユニット」、「モジュール」等と呼ぶ場合がある。また、データやプログラムを格納する記憶装置の部分を称して、「格納部」「データベース(DB)」と呼ぶ場合がある。   A water quality management device 200 is connected to the above facilities via a communication line 203. The water quality management device 200 is an information processing device such as a server, and includes an input device, an output device, a processing device, and a storage device. In this embodiment, functions such as calculation and control are realized in cooperation with other hardware by executing a program stored in the storage device by the processing device. A program executed by the information processing apparatus, its function, or means for realizing the function may be referred to as “function”, “means”, “unit”, “unit”, “module”, or the like. A part of a storage device that stores data and programs may be referred to as a “storage unit” or a “database (DB)”.

水質管理装置200は、管網末端モデル化部210、水質分布計画策定部220、捨水計画策定部230、演算結果表示操作部240、を備える。また、後述する各種データベースを備える。これらの動作の詳細は後に処理フローとともに説明するが、以下には概要のみ示す。   The water quality management device 200 includes a pipe network end modeling unit 210, a water quality distribution plan formulation unit 220, a water discharge plan formulation unit 230, and a calculation result display operation unit 240. Moreover, various databases to be described later are provided. Details of these operations will be described later together with the processing flow, but only an outline is shown below.

管網末端モデル化部210は、本実施例ではソフトウェアで構成する管網末端モデル算出部211を備える。   The pipe network end modeling unit 210 includes a pipe network end model calculating unit 211 configured by software in this embodiment.

水質分布計画策定部220は、本実施例ではソフトウェアで構成する塩素注入計画算出部221および水質分布予測算出部222を備える。また、水質分布予測情報を格納する記憶装置である、水質分布予測格納部223を備える。   The water quality distribution plan formulation unit 220 includes a chlorine injection plan calculation unit 221 and a water quality distribution prediction calculation unit 222 which are configured by software in this embodiment. Moreover, the water quality distribution prediction storage part 223 which is a memory | storage device which stores water quality distribution prediction information is provided.

捨水計画策定部230は、本実施例ではソフトウェアで構成する捨水動作シミュレーション部231および捨水動作最適化部232を備える。また捨水計画を格納する記憶装置である、捨水計画格納部233を備える。   The drainage plan formulation unit 230 includes a drainage operation simulation unit 231 and a drainage operation optimization unit 232 configured by software in this embodiment. Moreover, the water discharge plan storage part 233 which is a memory | storage device which stores a water discharge plan is provided.

演算結果表示操作部240は、水質運用計画を格納する記憶装置である、水質運用計画格納部241を備える。また、ユーザが運用方法の提示を受け、また運用方法を選択するためのインタフェースである、運用方法表示選択部242を備える。   The calculation result display operation unit 240 includes a water quality operation plan storage unit 241 that is a storage device that stores a water quality operation plan. In addition, an operation method display selection unit 242 that is an interface for the user to receive an operation method and select an operation method is provided.

外部装置制御部206は、通信回線203を介して外部の装置を制御する、入力および出力装置の一つである。通信インタフェース部207は、通信回線203を介してデータ等を送受信する、入力および出力装置の一つである。また、特に図示しないが、水質管理装置200は、サーバが当然備えるキーボード等の入力装置や、画像表示装置やプリンタなどの出力装置を備えるものとする。また、水質管理装置200は磁気ディスク装置や半導体メモリ等の記憶装置を内蔵し、あるいは、通信回線203等を介してアクセス可能なものとする。磁気ディスク装置や半導体メモリ等には、後述する各種データベースやプログラムが格納されるものとする。   The external device control unit 206 is one of input and output devices that control external devices via the communication line 203. The communication interface unit 207 is one of input and output devices that transmit and receive data and the like via the communication line 203. Although not particularly illustrated, the water quality management apparatus 200 includes an input device such as a keyboard and an output device such as an image display device and a printer that are naturally provided in the server. Further, the water quality management device 200 has a built-in storage device such as a magnetic disk device or a semiconductor memory, or can be accessed via the communication line 203 or the like. It is assumed that various databases and programs described later are stored in the magnetic disk device, the semiconductor memory, and the like.

<2−2.水質管理装置の利用するデータベース>
水質管理装置200は、管網図面情報データベース251、需要量履歴情報データベース252、水質運用履歴データベース253、排水運用情報データベース254、管網末端モデルデータベース255、を利用する。これらは、水質管理装置200に内蔵される。あるいは、データベースは、通信回線などを介してアクセスできれば、水質管理装置の外部にあってもよい。以下に内容を説明する。
<2-2. Database used by water quality management equipment>
The water quality management apparatus 200 uses a pipe network drawing information database 251, a demand amount history information database 252, a water quality operation history database 253, a drainage operation information database 254, and a pipe network end model database 255. These are built in the water quality management device 200. Alternatively, the database may be outside the water quality management device as long as it can be accessed via a communication line or the like. The contents will be described below.

<2−2−1.管網図面情報データベース>
図3は、管網図面情報データベース251の格納情報の一例である。管網図面情報データベース251は、配水管網の物理的な構成や特性をデータベース化したものである。
<2-2-1. Pipe network drawing information database>
FIG. 3 is an example of information stored in the pipe network drawing information database 251. The pipe network drawing information database 251 is a database of the physical configuration and characteristics of the water distribution pipe network.

例えば配管情報2511は配管の属性を現すものであり、配管のID、配管の位置を示す座標情報、配管の種類や材質、配管の口径、配管の長さ、配管内での残留塩素濃度の減少係数、配管の接続元の節点ID、接続先の節点ID等がある。残塩減少係数は後述する管網計算に用いる。   For example, the pipe information 2511 represents the attributes of the pipe. The pipe ID, the coordinate information indicating the position of the pipe, the pipe type and material, the pipe diameter, the pipe length, and the residual chlorine concentration in the pipe are reduced. There are a coefficient, a connection node ID, a connection node ID, and the like. The residual salt reduction coefficient is used for pipe network calculation described later.

また、節点情報2512は節点の属性を現すものであり、節点のID、節点の座標、節点を介した水の需要量の変化パターン、節点に接続される配管を示す接続配管のID、節点の種別等がある。   Further, the node information 2512 represents the attribute of the node, the node ID, the coordinate of the node, the change pattern of the demand for water through the node, the ID of the connection pipe indicating the pipe connected to the node, the node information There are types.

また、管網末端情報は、管網末端の属性を現すものであり、管網末端のID,管網末端を構成する配管のID,管網末端に含まれる節点のID等が含まれる。   The pipe network end information represents the attributes of the pipe network end, and includes an ID of the pipe network end, an ID of a pipe constituting the end of the pipe network, an ID of a node included in the end of the pipe network, and the like.

本実施例では、管網図面情報データベース251に上記3種類の情報を含んでいるが、これらが対応付けられていれば、3種類の情報を別個のデータベースとしても良いことは言うまでもない。また、管網末端情報2513は、配水管網の管網末端部分を抽出したものであるため、配管情報2511と節点情報2512に含め、管網末端であることを示すフラグを付して識別しても良い。配管情報と節点情報は現状の既存設備の動作に必要な情報として運用されている。本実施例では管網図面情報データベース251は配水管網の物理的な設置に伴って準備されるものとし、既存の値を用いるものとする。   In this embodiment, the pipe network drawing information database 251 includes the above three types of information, but it goes without saying that the three types of information may be used as separate databases as long as they are associated with each other. Moreover, since the pipe network end information 2513 is obtained by extracting the pipe network end portion of the water distribution pipe network, the pipe network end information 2513 is included in the pipe information 2511 and the node information 2512 with a flag indicating the end of the pipe network. May be. Piping information and node information are used as information necessary for the operation of existing facilities. In this embodiment, the pipe network drawing information database 251 is prepared with the physical installation of the water distribution pipe network, and the existing values are used.

<2−2−2.需要量履歴情報データベース>
図4は、需要量履歴情報データベース252の格納情報の一例である。需要量履歴情報データベース252は、水の過去の需要パターンを保存するものである。
<2-2-2. Demand history information database>
FIG. 4 is an example of information stored in the demand history information database 252. The demand history information database 252 stores past demand patterns of water.

図4の例では、節点ごとに需要量を管理するものとし、需要量情報2521では、対象となる節点のID、記録日、需要変化履歴ID、その他を格納している。需要量変化履歴情報2522では、需要変化履歴IDに対応して、何時どれだけの容量を使用したかを保存している。記録頻度や格納方法は一例であり、これに限るものではない。この情報は、通常の配水管網で管理される値を用いるものとし、通信回線203を経由して水質管理装置200に提供されるものとする。需要量変化履歴情報2522は、後述の各種管網計算に利用する。   In the example of FIG. 4, the demand amount is managed for each node, and the demand amount information 2521 stores the target node ID, the recording date, the demand change history ID, and the like. In the demand amount change history information 2522, it is stored when and how much capacity is used corresponding to the demand change history ID. The recording frequency and the storage method are examples, and are not limited thereto. This information uses values managed by a normal water distribution network, and is provided to the water quality management apparatus 200 via the communication line 203. The demand amount change history information 2522 is used for various pipe network calculations described later.

<2−2−3.水質運用履歴データベース>
図5は、水質運用履歴データベース253の格納情報の一例である。水質運用履歴データベース253には、水質計3や水質計204から得られた水質のデータを保存しておく。
<2-2-3. Water quality operation history database>
FIG. 5 is an example of information stored in the water quality management history database 253. The water quality operation history database 253 stores water quality data obtained from the water quality meter 3 and the water quality meter 204.

図5の例では、水質計ごとにデータを管理するものとし、水質運用履歴情報2531では、対象となる水質計のID、記録日、水質変化履歴ID、その他を格納している。水質変化履歴情報2532では、水質変化履歴IDに対応して、何時どんな水質だったかを保存している。記録頻度や格納方法は一例であり、これに限るものではない。この情報は、通信回線203を経由して水質管理装置200に提供されるものとし、後述の各種管網計算に利用する。   In the example of FIG. 5, data is managed for each water quality meter, and the water quality operation history information 2531 stores the ID of the target water quality meter, the recording date, the water quality change history ID, and the like. In the water quality change history information 2532, the water quality change history ID corresponding to the water quality change history ID is stored. The recording frequency and the storage method are examples, and are not limited thereto. This information is provided to the water quality management apparatus 200 via the communication line 203 and is used for various pipe network calculations described later.

<2−2−4.排水運用情報データベース>
図6は、排水運用情報データベース254の格納情報の一例である。排水運用情報データベース254には、捨水装置2で排水を行った場合に、その情報を記録する。このとき、捨水装置には排水のための弁と、排水時の水質を測定する水質計が備わっているものとする。
<2-2-4. Drainage Operation Information Database>
FIG. 6 is an example of information stored in the drainage operation information database 254. In the drainage operation information database 254, information is recorded when drainage is performed by the water discarding device 2. At this time, it is assumed that the drainage device is provided with a valve for drainage and a water quality meter for measuring water quality during drainage.

図6の例では、管網末端ごとにデータを管理するものとし、排水運用情報2541では、対象となる管網末端のID、記録日、記録時刻、キャリブレーション用排水(後述)を行ったか否かのフラグ、排水水質情報ID、その他を格納している。排水水質分布情報2542では、排水水質情報IDに対応して、総排水量、および、排水量の推移に対応した水質を保存している。記録頻度や格納方法は一例であり、これに限るものではない。この情報は、後述の各種管網計算に利用する。後述する管網末端モデル化部において管網末端のキャリブレーションを実施した場合は、キャリブレーション用排水の属性に値「True」を入れ、通常の排水とは異なることを示しておく。この情報は、水質計204と連動する捨水装置2から、通信回線203を経由して水質管理装置200に提供されるものとする。   In the example of FIG. 6, it is assumed that data is managed for each end of the pipe network. In the drainage operation information 2541, the ID of the target pipe network, the recording date, the recording time, and drainage for calibration (described later) are performed. The flag, drainage water quality information ID, and others are stored. In the drainage water quality distribution information 2542, the total drainage amount and the water quality corresponding to the transition of the drainage amount are stored corresponding to the drainage water quality information ID. The recording frequency and the storage method are examples, and are not limited thereto. This information is used for various pipe network calculations described later. In the case where the end of the pipe network is calibrated in the pipe end modeling unit, which will be described later, the value “True” is set in the attribute of the drainage for calibration to indicate that it is different from normal drainage. This information is provided to the water quality management device 200 via the communication line 203 from the water draining device 2 linked with the water quality meter 204.

<2−2−5.管網末端モデルデータベース>
図7は、管網末端モデルデータベース255の格納情報の一例である。管網末端モデルデータベース255は、管網末端4の水質の変化量を記録するデータベースであり、キャリブレーション用排水の記録を基に、所定時間後に水質がどう変化したかを記録してある。
<2-2-5. Pipe network end model database>
FIG. 7 is an example of information stored in the pipe network end model database 255. The pipe network end model database 255 is a database for recording the amount of change in the water quality at the pipe network end 4 and records how the water quality has changed after a predetermined time based on the record of the calibration drainage.

図7の例では、管網末端ごとにデータを管理するものとし、管網末端モデル対応情報2551では、対象となる管網末端のID、管網末端モデルID、その他を格納している。管網末端モデル構成情報2552では、管網末端モデルIDに対応して、モデル適用時間幅、モデル適用可能時期、および、管の長さに応じた水質の変化量を保存している。例えば、図7の例では、排泥弁1003の箇所を原点0として、原点から50m奥までの配管の範囲における24時間経過後の水質変化量は、マイナス0.3mg/Lの塩素濃度減少であることを示している。   In the example of FIG. 7, data is managed for each pipe network end, and the pipe network end model correspondence information 2551 stores the target pipe network end ID, pipe network end model ID, and the like. The pipe network end model configuration information 2552 stores the amount of change in water quality corresponding to the model application time width, the model applicable time, and the length of the pipe corresponding to the pipe network end model ID. For example, in the example of FIG. 7, the amount of change in water quality after 24 hours in the piping range from the origin to the depth of 50 m with the location of the drainage valve 1003 as the origin 0 is a decrease in chlorine concentration of minus 0.3 mg / L. It shows that there is.

各管網末端は複数のモデルを持っており、条件に応じてモデルを使い分ける。モデル適用時間幅は、管網末端の残留塩素濃度を初期状態においてから、何時間後にこのモデルが適用されるかを示す。例えば24時間後の水質変化量をまとめたものなら「24h」と記録される。一度作成されたモデルは、管網末端4のどのような状態からでも適用が可能である。従って、初期状態は、前日の残留塩素濃度分布結果があればそれを使用し、なければ末端の水質と管網末端モデルを用いて予測すればよい。また、モデル適用可能時期とは、このモデルを適用できる条件の情報である。条件は例えば、季節や祝日であり、例えば「春に適用」や「正月に適用」などである。これは、残留塩素濃度は、水温や水の消費量により影響を受けるためである。記録頻度や格納方法は一例であり、これに限るものではない。   Each pipe network end has a plurality of models, and different models are used according to conditions. The model application time width indicates how many hours later the model is applied from the initial state of the residual chlorine concentration at the end of the pipe network. For example, if the change in water quality after 24 hours is summarized, “24h” is recorded. The model once created can be applied from any state of the pipe network end 4. Therefore, the initial state can be predicted by using the residual chlorine concentration distribution result of the previous day, if any, and using the water quality at the end and the pipe end model. The model applicable time is information on conditions under which this model can be applied. The condition is, for example, a season or a holiday, such as “apply in spring” or “apply in New Year”. This is because the residual chlorine concentration is affected by water temperature and water consumption. The recording frequency and the storage method are examples, and are not limited thereto.

<2−3.水質管理装置の機能ブロック>
以下、水質管理装置200の各機能ブロックの概要を説明する。機能ブロックの動作詳細は、後にシステムの動作フローを用いて説明する。
<2-3. Functional block of water quality management device>
Hereinafter, an outline of each functional block of the water quality management device 200 will be described. Details of the operation of the functional block will be described later using an operation flow of the system.

上述のように、これらの機能ブロックは、記憶装置に格納されたプログラムが処理装置によって実行されることで所望の機能を実行する。また、プログラムで実現した機能と同等の機能は、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などのハードウェアでも実現できる。そのような態様も本願発明の範囲に含まれる。   As described above, these functional blocks execute a desired function by executing a program stored in the storage device by the processing device. In addition, functions equivalent to the functions realized by the program can be realized by hardware such as FPGA (Field Programmable Gate Array) and ASIC (Application Specific Integrated Circuit). Such an embodiment is also included in the scope of the present invention.

なお、水質管理装置200の構成は、単体のサーバで構成してもよいし、あるいは、入力装置、出力装置、処理装置、記憶装置の任意の部分が、ネットワークで接続された他のコンピュータで構成されてもよい。発明の思想としては等価であり、変わるところがない。   The configuration of the water quality management device 200 may be configured by a single server, or may be configured by another computer in which any part of the input device, output device, processing device, and storage device is connected via a network. May be. The idea of the invention is equivalent and unchanged.

<2−3−1.管網末端モデル化部>
管網末端モデル化部210は、管網末端モデルのためのキャリブレーション指示を、外部装置制御部206と通信回線203を介して、捨水装置2および水質計204に与える。キャリブレーションの結果得られた情報は、通信回線203および通信インタフェース部207を介して収集される。収集された情報は排水運用情報データベース254に格納され、管網末端モデル算出部を基に管網末端の水質変化のモデル化を行う。モデルは管網末端モデルデータベース255に格納される。
<2-3-1. Pipe network end modeling section>
The pipe network end modeling unit 210 gives a calibration instruction for the pipe network end model to the water discarding device 2 and the water quality meter 204 via the external device control unit 206 and the communication line 203. Information obtained as a result of the calibration is collected via the communication line 203 and the communication interface unit 207. The collected information is stored in the drainage operation information database 254, and the water quality change at the end of the pipe network is modeled based on the pipe end model calculation unit. The model is stored in the pipe network end model database 255.

また、モデル化としては新規作成の他、既存モデルに対する修正を行っても良い。修正は排水運用情報データベース254にデータが追加された場合に、その値を基に行う。データが追加される場合とは、例えば、管網末端4の水質計で水質違反を検知し、捨水計画とは無関係に排水を行った場合などが想定される。   Further, as modeling, in addition to newly creating, the existing model may be modified. The correction is performed based on the value when data is added to the drainage operation information database 254. The case where data is added is assumed, for example, when a water quality violation is detected by a water quality meter at the end 4 of the pipe network, and drainage is performed regardless of the water discharge plan.

<2−3−2.水質分布計画策定部>
水質分布計画策定部220では、塩素注入計画算出部221で浄水場1における塩素注入方法を生成する。その塩素注入方法の条件下で、水質分布予測算出部222は、管網図面情報データベース251と需要量履歴情報データベース252の情報を用いて本管の水質分布がどうなるかを計算する。計算結果は水質分布予測格納部223に格納する。
<2-3-2. Water Quality Distribution Planning Department>
In the water quality distribution plan formulation unit 220, the chlorine injection plan calculation unit 221 generates a chlorine injection method in the water purification plant 1. Under the condition of the chlorine injection method, the water quality distribution prediction calculation unit 222 calculates what happens to the water quality distribution of the main pipe using the information in the pipe network drawing information database 251 and the demand amount history information database 252. The calculation result is stored in the water quality distribution prediction storage unit 223.

水質分布予測は需要量によって変化するため需要量を予測することが望ましく、そのため需要量履歴情報データベース252の需要量の過去の履歴を利用する。また水質分布の過去の履歴と照らし合わせ、乖離していないか、残塩減少係数が大幅に変わっていないかを確認することも可能である。なお、残塩減少係数はユーザから与えられるものとしているので、水質運用履歴情報データベース253の使用は必須ではない。   Since the water quality distribution prediction changes depending on the demand amount, it is desirable to predict the demand amount. Therefore, the past history of the demand amount in the demand amount history information database 252 is used. It is also possible to confirm that there is no deviation from the past history of water quality distribution and whether the residual salt reduction coefficient has changed significantly. Since the residual salt reduction coefficient is given by the user, the use of the water quality operation history information database 253 is not essential.

<2−3−3.捨水計画策定部>
捨水計画策定部230は、水質分布情報や各種データベース情報を基に、捨水量が最小になるよう運用する捨水計画を生成する。捨水動作最適化部232は、水質分布予測格納部223から管網末端の入り口の残留塩素濃度を取得する。捨水動作シミュレーション部231では、取得した残留塩素濃度と管網末端モデルデータベース255によるモデルや、他のデータベースのデータを用いて捨水動作のシミュレーションを行い、管網末端の塩素濃度分布を得る。シミュレーションは、塩素注入計画算出部221で設定された種々の注入塩素濃度、および、捨水動作最適化部232で生成されて捨水計画格納部233に格納された、種々の捨水計画の組み合わせ条件で複数とおり行われる。シミュレーションの結果として、各組み合わせ条件における捨水の総量を得ることができる。
<2-3-3. Wastewater planning department>
Based on the water quality distribution information and various database information, the water discharge plan formulation unit 230 generates a water discharge plan that is operated so as to minimize the water discharge amount. The wastewater operation optimizing unit 232 acquires the residual chlorine concentration at the inlet of the end of the pipe network from the water quality distribution prediction storage unit 223. The draining operation simulation unit 231 performs a draining operation simulation using the acquired residual chlorine concentration and the model based on the pipe network end model database 255 or data of another database, and obtains the chlorine concentration distribution at the end of the pipe network. The simulation is a combination of various injection chlorine concentrations set by the chlorine injection plan calculation unit 221 and various water discharge plans generated by the water discharge operation optimization unit 232 and stored in the water discharge plan storage unit 233. It is done in multiple ways depending on conditions. As a result of the simulation, the total amount of waste water in each combination condition can be obtained.

<2−3−4.演算結果表示部>
演算結果表示操作部240は、捨水計画策定部230の処理結果を水質運用計画格納部241に格納し、運用方法表示選択部242で結果を表示し、ユーザの操作を受け付ける。
<2-3-4. Calculation result display section>
The calculation result display operation unit 240 stores the processing result of the water discharge plan formulation unit 230 in the water quality operation plan storage unit 241, displays the result in the operation method display selection unit 242, and accepts the user's operation.

<3.システムの処理概要>
図8は、本実施例のシステムの処理全体を俯瞰するフロー図である。図8で概要を説明し細部は後に図を用いて詳述する。
<3. System processing overview>
FIG. 8 is a flowchart showing an overview of the entire processing of the system of this embodiment. The outline will be described with reference to FIG. 8, and details will be described later with reference to the drawings.

処理S801で処理を開始する。開始トリガーは、例えば装置初期化処理や、電源ONである。装置初期化処理では、前回の記録を利用できるか(前回の水質分布や管網末端水質)、キャリブレーションが必要か、必要なデータがあるかなどのチェックを行っている。   Processing starts in step S801. The start trigger is, for example, device initialization processing or power ON. In the device initialization process, it is checked whether the previous record can be used (previous water quality distribution and pipe end water quality), whether calibration is necessary, and whether there is necessary data.

処理は3つの部分からなり、主に、データを受け取り各種のデータベースを生成あるいは更新する部分(処理S802〜S805)、画面操作し、水質運用方法を計画する部分(処理S806〜S809)、運用計画に従い外部装置を動かす部分(処理S810〜S812)が存在する。   The process consists of three parts, mainly the part that receives data and generates or updates various databases (processes S802 to S805), the part that operates the screen and plans the water quality operation method (processes S806 to S809), and the operation plan There exists a part (processes S810 to S812) for moving the external device according to the above.

処理S802では、水質管理装置200は、通信インタフェース部207を介して、通信回線203から送られるデータを受信する。受信するデータは各節点、捨水装置2や水質計3、204から送信される排水情報や水質情報である。   In process S802, the water quality management apparatus 200 receives data sent from the communication line 203 via the communication interface unit 207. The data to be received are drainage information and water quality information transmitted from each node, the drainage device 2 and the water quality meters 3 and 204.

処理S803では、受信したデータが排水情報か水質情報かで処理を分岐する。処理S804では、排水情報を受信し、排水運用情報を記録する。処理S805では水質情報を受信し、水質運用情報を記録する。   In process S803, the process branches depending on whether the received data is drainage information or water quality information. In process S804, drainage information is received and drainage operation information is recorded. In process S805, the water quality information is received and the water quality operation information is recorded.

具体的には、処理S804において、管網末端からの排水運用情報をもとに、排水運用情報データベース254(図6)を生成あるいは更新する。また、処理S405では、水質計3,204、捨水装置2、からの水質データをもとに、水質運用履歴データベース253(図5)を生成あるいは更新する。   Specifically, in step S804, the drainage operation information database 254 (FIG. 6) is generated or updated based on the drainage operation information from the end of the pipe network. Moreover, in process S405, based on the water quality data from the water quality meter 3,204 and the water discarding apparatus 2, the water quality operation history database 253 (FIG. 5) is generated or updated.

なお、他のデータベースである、管網図面情報データベース251(図3)は先に述べたように、配水管網の設置時に準備され、設備の改変が無い限り通常は不変である。需要量履歴情報データベース252(図4)は、節点を介した需要量の時間的変化を記録しており、通常は配水管網の運用上必要なデータとして別途蓄積される。管網末端モデルデータベース255(図7)は、排水運用情報データベース254(図6)のデータに基づいて生成、更新される(後述)。   In addition, the pipe network drawing information database 251 (FIG. 3), which is another database, is prepared at the time of installation of the water distribution pipe network as described above, and is normally unchanged unless the facilities are modified. The demand amount history information database 252 (FIG. 4) records temporal changes in the demand amount via the nodes, and is normally separately stored as data necessary for the operation of the water distribution pipe network. The pipe end model database 255 (FIG. 7) is generated and updated based on the data of the drainage operation information database 254 (FIG. 6) (described later).

水質運用方法を計画する部分では、処理S806で操作画面を起動し、処理S807で水質管理装置を起動し、処理S808で生成した運用計画を結果画面に表示する。その後処理S809で必要な運用計画を保存する。   In the part for planning the water quality operation method, the operation screen is activated in process S806, the water quality management device is activated in process S807, and the operation plan generated in process S808 is displayed on the result screen. Thereafter, a necessary operation plan is stored in step S809.

処理S810では、運用計画が生成済みかどうかを判定し、処理S811では生成済みの運用計画を読み込み、S812では運用計画に従って捨水計画のための排水装置の制御を行う。また、塩素注入装置の制御を行ってもよい。また、キャリブレーション用排水(後述)などの計画も運用計画として保存され、ここで実行される
<4.キャリブレーション>
以下、管網末端におけるキャリブレーションについて説明する。キャリブレーションの結果に基づいて、管網末端の水質分布をシミュレートするための管網末端モデルを生成する。
In process S810, it is determined whether or not the operation plan has been generated. In process S811, the generated operation plan is read, and in S812, the drainage device is controlled for the drainage plan according to the operation plan. Further, the chlorine injection device may be controlled. In addition, a plan such as calibration drainage (described later) is also stored as an operation plan and executed here. <4. Calibration>
Hereinafter, calibration at the end of the pipe network will be described. Based on the result of the calibration, a pipe end model for simulating the water quality distribution at the end of the pipe is generated.

図9は、管網末端4の概念図である。ループ構造を形成しない端、またはバルブ91が閉まっているためループ構造が失われている箇所が対象となる。またループ構造を形成しているが、ループ構造が非常に弱く、水が滞留し動かない場所も対象となる。管網末端4は、予め管網図面情報データベース251(図3)で管理者が定義しておく。   FIG. 9 is a conceptual diagram of the pipe network end 4. An end where the loop structure is not formed, or a portion where the loop structure is lost because the valve 91 is closed is an object. Moreover, although the loop structure is formed, the place where the loop structure is very weak and water stays and does not move is also targeted. The network end 4 is defined in advance by the administrator in the network network drawing information database 251 (FIG. 3).

図10は管網末端4の拡大モデル図である。管網末端4は、配水管網を構成する本管1001から分岐した部分である。管網末端4には、キャリブレーション機能を有する水質計204が配置されている。また、管網末端には捨水装置2が配置されており、図10においては、排水口1002、排水口につながる排泥弁1003、および制御装置1004が捨水装置2を構成する。水質計204および捨水装置2は、通信回線203を介して水質管理装置200により操作の制御が可能となっている。   FIG. 10 is an enlarged model view of the pipe network end 4. The pipe network end 4 is a portion branched from the main pipe 1001 constituting the water distribution pipe network. A water quality meter 204 having a calibration function is arranged at the end 4 of the pipe network. Further, the drainage device 2 is disposed at the end of the pipe network. In FIG. 10, the drainage port 1002, the mud valve 1003 connected to the drainage port, and the control device 1004 constitute the drainage device 2. The operation of the water quality meter 204 and the water discarding device 2 can be controlled by the water quality management device 200 via the communication line 203.

図10では、管網末端と排泥弁1003と排水口1002が直接つながっているが、排水管として別途分岐して接続された管に設置されていても問題ない。情報を送受信する通信装置1005は通信回線203を介して水質管理装置200と送受信が可能であり。制御装置1004は、その送受信する情報に基づいて排泥弁1003の開閉を制御する。また、水質計204に水を導入するために、水質データ測定用のサンプリング管1006が備えられている。サンプリング管1006開口を排泥弁1003近傍に配置すると、排泥弁1003の箇所の水質を、水質計204で測定することができる。水質計204は水質データを送信するほか、通信によって制御方法(測定頻度)が変更可能である点が、通常の水質計2とは異なる。   In FIG. 10, the end of the pipe network, the mud valve 1003 and the drain port 1002 are directly connected, but there is no problem even if the pipe network is separately installed as a drain pipe. A communication device 1005 that transmits and receives information can transmit and receive with the water quality management device 200 via the communication line 203. The control device 1004 controls the opening / closing of the mud valve 1003 based on the information transmitted / received. Further, in order to introduce water into the water quality meter 204, a sampling pipe 1006 for measuring water quality data is provided. When the sampling pipe 1006 opening is disposed in the vicinity of the exhaust mud valve 1003, the water quality at the location of the exhaust mud valve 1003 can be measured by the water quality meter 204. The water quality meter 204 is different from the normal water quality meter 2 in that the control method (measurement frequency) can be changed by communication in addition to transmitting water quality data.

図11はキャリブレーション方法を説明する概念図である。ある時刻(例00:00)に排泥弁1003を開放し、本管1001の水が管網末端4を満たすまで排水口1002から水を捨てる。このため、例えば水を捨てながら水質を測定し、水質が一定になった時点で排泥弁を止める(図11(a))。   FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating a calibration method. At a certain time (for example, 00:00), the mud valve 1003 is opened, and water is discarded from the drain 1002 until the water in the main pipe 1001 fills the end 4 of the pipe network. For this reason, for example, the water quality is measured while discarding water, and the mud valve is stopped when the water quality becomes constant (FIG. 11 (a)).

その後、指定時間、例えば24時間後まで待機する(図11(b))。または水質計204の測定値が基準値(例0.1mg/L)を下回るまで待機してもよい。時間の経過とともに、残留塩素量は減少するが、均一に減少するとは限らず、例えば図11(b)のように、残留塩素量は例えば温度や滞留時間に依存して、濃度が濃い部分と薄い部分が生じる。指定時間後、排泥弁1003を開放し、水を捨てながら細かく水質を測定する。その場合、図11(c)に示すように、水質計204に近い水から順番に、水質計204によって残留塩素濃度が測定される。   After that, it waits for a specified time, for example, 24 hours later (FIG. 11 (b)). Or you may wait until the measured value of the water quality meter 204 falls below a reference value (example 0.1 mg / L). Although the amount of residual chlorine decreases with the passage of time, it does not necessarily decrease uniformly. For example, as shown in FIG. 11B, the amount of residual chlorine depends on, for example, temperature and residence time, Thin parts occur. After the specified time, the mud valve 1003 is opened, and the water quality is measured finely while throwing away the water. In this case, as shown in FIG. 11 (c), the residual chlorine concentration is measured by the water quality meter 204 in order from the water closest to the water quality meter 204.

図12は、水質測定結果の一例である。図12に示すように、排水量に応じて水質の変化を測定する。こうすることで、図11の例では24時間後の配水支管内の水質分布を把握することが可能となる。この時捨てる量は管の長さから割り出した配水管内の水の量で決定する。すなわち、図12では排水量0〜200リットルまでの残留塩素量が0.1mg/Lであるから、排泥弁1003の位置から当該体積を配水支管の断面積で除した長さの部分までの残留塩素量が0.1mg/Lであることがわかる。このようにして得られた分布を基にモデルを計算する。   FIG. 12 is an example of the water quality measurement result. As shown in FIG. 12, the change in water quality is measured according to the amount of drainage. By doing so, in the example of FIG. 11, it becomes possible to grasp the water quality distribution in the distribution branch after 24 hours. The amount discarded at this time is determined by the amount of water in the distribution pipe calculated from the length of the pipe. That is, in FIG. 12, the amount of residual chlorine from 0 to 200 liters of drainage is 0.1 mg / L, so the residual from the position of the mud valve 1003 to the length of the volume divided by the cross-sectional area of the water distribution branch It can be seen that the chlorine content is 0.1 mg / L. A model is calculated based on the distribution thus obtained.

<5.管網末端モデル生成>
<5−1.キャリブレーションのフロー>
図13は、キャリブレーションのフローチャートであり、特定の管網末端における処理を説明している。キャリブレーションにより、特定の管網末端における水質変化のモデルである管網末端モデルを生成する。開始のトリガーは水質管理装置の初回起動時、またはユーザの指示により行われる。本フローチャートでは、図11で説明したように管網末端の水を一度すべて排水し、指定時間後に排水しながら水質を測定することで管網末端内の水質変化量を取得する。同様の処理は、各管網末端において行われるものとする。
<5. Pipe network end model generation>
<5-1. Calibration flow>
FIG. 13 is a flow chart of calibration, and describes processing at a specific pipe network end. Calibration generates a tube network end model that is a model of water quality change at a specific tube network end. The start trigger is performed when the water quality management device is activated for the first time or by a user instruction. In this flowchart, as described with reference to FIG. 11, all the water at the end of the pipe network is drained once, and the water quality change amount in the end of the pipe network is acquired by measuring the water quality while draining after a specified time. A similar process is assumed to be performed at each pipe network end.

処理S1301では、排水計画を立案する。すなわち、どの管網末端において、何時排水を開始し、何時排水を終了するかを定める。   In process S1301, a drainage plan is drawn up. That is, it is determined at which pipe network end when drainage starts and when drainage ends.

処理S1302では、指定開始時刻になるまで待機する。   In process S1302, the process waits until the designated start time is reached.

処理S1303では、管網末端の水の総入れ替えを実行する。水の総入れ替えにおいては、図11に示したように排水中において残留塩素濃度の推移を水質計204によって測定する。   In process S1303, total replacement of water at the end of the pipe network is executed. In total replacement of water, as shown in FIG. 11, the transition of the residual chlorine concentration in the waste water is measured by the water quality meter 204.

処理S1304では、終了時刻に至るまでの間、水質計204の測定値において残留塩素濃度の異常発生を監視する。   In process S1304, the occurrence of an abnormality in the residual chlorine concentration is monitored in the measurement value of the water quality meter 204 until the end time is reached.

処理S1305では、残留塩素濃度が規定値を逸脱した場合(例えば0.1mg/Lを下回った場合)には、その時点で測定を終了し、処理S1306に進む。規定値を逸脱しない場合には、引き続き測定を続ける。   In the process S1305, when the residual chlorine concentration deviates from the specified value (for example, when it falls below 0.1 mg / L), the measurement is terminated at that time, and the process proceeds to the process S1306. If the value does not deviate from the specified value, continue measurement.

以上の処理は、管網末端モデル化部210が外部装置制御部206を制御し、通信回線203を介して水質計204と捨水装置2を制御することで実行する。   The above processing is executed by the pipe network end modeling unit 210 controlling the external device control unit 206 and controlling the water quality meter 204 and the water discarding device 2 via the communication line 203.

処理S1306では、測定結果として、図12に例を示したデータを取得する。そのためには、水質計204と捨水装置2からの測定データを、通信回線203を介して水質管理装置200に送信する。データは通信インタフェース部207を介して受信される。   In process S1306, the data illustrated in FIG. 12 is acquired as the measurement result. For that purpose, the measurement data from the water quality meter 204 and the water discarding device 2 are transmitted to the water quality management device 200 via the communication line 203. Data is received via the communication interface unit 207.

処理S1307では、測定データに基づいて、図6に例を示した排水運用情報データベース254にデータを格納する。キャリブレーション用の排水の場合には、排水運用情報2541のキャリブレーション用排水のフラグが「True」となり、測定された排水水質分布情報2542が格納される。   In process S1307, based on the measurement data, the data is stored in the drainage operation information database 254 shown as an example in FIG. In the case of calibration drainage, the calibration drainage flag of the drainage operation information 2541 becomes “True”, and the measured wastewater quality distribution information 2542 is stored.

処理S1308では、排水運用情報データベース254のデータを基に、管網末端モデル算出部211が管網末端モデルを生成する。モデルでは、排水水質分布情報2542から、例えば排水量あたりの水質の変化量を規定する。詳細は図14で説明する。   In process S1308, based on the data in the drainage operation information database 254, the pipe network end model calculation unit 211 generates a pipe network end model. In the model, for example, the amount of change in water quality per drainage amount is defined from the wastewater quality distribution information 2542. Details will be described with reference to FIG.

処理S1309では、算出した管網末端モデルを、図7に例を示した管網末端モデルデータベース255に格納する。   In step S1309, the calculated pipe network end model is stored in the pipe end model database 255 shown in FIG.

以上のように、管網末端4は、水質計204と排水弁(排泥弁1003)を備える排水設備を備え、排水設備を制御することにより、排水弁により管網末端の水を全て排水し、その後排水を停止し、指定時間後または水質計204において所定の水質が検知された時点で排水を開始し、排水を開始すると共に排水された水の水質を水質計で測定することにより、排水運用情報2541を取得する。   As described above, the pipe end 4 includes a drainage facility including a water quality meter 204 and a drainage valve (a mud valve 1003). By controlling the drainage facility, all the water at the end of the pipe network is drained by the drainage valve. Then, the drainage is stopped, the drainage is started after a specified time or when a predetermined water quality is detected in the water quality meter 204, and the drainage is started and the quality of the drained water is measured by the water quality meter. Operation information 2541 is acquired.

<5−2.管網末端モデル生成の詳細フロー>
図14は、管網末端モデル算出部211による、管網末端モデル生成S1308の詳細フロー図である。開始のトリガーは。排水運用情報データベース254が生成された場合または更新があった場合である。またはユーザの指示により行うこともできる。
<5-2. Detailed flow of pipe end model generation>
FIG. 14 is a detailed flowchart of pipe network end model generation S1308 by the pipe network end model calculating unit 211. What is the start trigger? This is a case where the drainage operation information database 254 is generated or updated. Alternatively, it can be performed by a user instruction.

処理S1401では、更新された、または新規の排水運用情報を排水運用情報データベース254から読み込む。   In process S1401, updated or new drainage operation information is read from the drainage operation information database 254.

処理S1402では、管網末端モデルデータベース255に既存のモデルがあるかどうかを確認する。   In step S1402, it is confirmed whether there is an existing model in the pipe network end model database 255.

処理S1403では、既存モデルがなければ排水運用情報から管網末端モデルを生成する。管網末端モデルは、排水運用情報に基づいて、管網末端の所定の箇所の所定時間経過時における水質変化量のデータとして、管網末端モデルデータベース255に保存して終了する。   In process S1403, if there is no existing model, a pipe network end model is generated from the drainage operation information. The pipe network end model is stored in the pipe network end model database 255 as data on the amount of change in water quality at a predetermined time at a predetermined location at the end of the pipe network based on the drainage operation information, and ends.

処理S1404では、管網末端モデルデータベース255に既存のモデルがある場合、既存のモデルを読み込む。既存のモデルが存在する場合には、必要に応じて、管網末端モデルを修正する。既存のモデルかどうかの確認は、管網末端IDの整合をチェックする。また、新たな排水運用情報の取得時期がモデル適用可能時期に該当するかどうかをチェックする。両者が一致するモデルは既存のモデルと判定される。   In process S1404, if there is an existing model in the pipe network end model database 255, the existing model is read. If an existing model exists, the pipe network end model is modified as necessary. To check whether the model is an existing model, the consistency of the pipe network end ID is checked. In addition, it is checked whether the time when new drainage operation information is acquired corresponds to the time when the model can be applied. A model in which both match is determined to be an existing model.

処理S1405では、既存の管網末端モデルを修正する。修正方法は、新規に得られた排水運用情報がキャリブレーションにより得られた排水運用情報の場合には、新規に得られた管網末端モデルの数値と、過去の管網末端モデルの数値の平均値を採用するという方法がある。また、最も大きい変化量を採用するという方法がある。あるいは、平均値を採用した上で、最も大きい変化量に応じて平均値に補正を行うことが考えられる。例えば、大きい変化量は、残留塩素濃度の減少割合が大きく、水質劣化の可能性があるため、平均値に対して水質劣化の余裕を確保するように補正を行う。   In process S1405, the existing pipe network end model is corrected. When the newly obtained drainage operation information is the drainage operation information obtained by calibration, the correction method is the average of the newly obtained pipe end model values and the past pipe end model values. There is a method of adopting a value. There is also a method of adopting the largest change amount. Alternatively, it is conceivable to correct the average value according to the largest change amount after adopting the average value. For example, since a large change amount has a large decrease rate of residual chlorine concentration and there is a possibility of water quality deterioration, correction is performed so as to secure a margin for water quality deterioration with respect to the average value.

排泥弁1003は、水質計204の測定水質が規定範囲を逸脱した場合には、自動的に排水を行うように構成しているが、水質悪化により排水が自動実行された場合は、管網末端の水を全て入れ替え、そのままキャリブレーションを実行する。あるいは、悪化した水質の部分のみ必要分だけ捨て、捨てた量だけ既存モデルに補正をかける。   The drainage valve 1003 is configured to automatically drain water when the measured water quality of the water quality meter 204 deviates from the specified range. However, when drainage is automatically executed due to water quality deterioration, Replace all the water at the end and perform the calibration as it is. Alternatively, only the portion of the deteriorated water quality is discarded, and the existing model is corrected by the amount discarded.

以上のキャリブレーション処理は、管網末端モデルデータベース255を構築するために行うが、管網末端モデルとしては、季節や時期に応じて種々のモデルを準備することが望ましいため、配水管網の通常の運用のバックグランドで常時実行することが望ましい。   The above calibration process is performed in order to construct the pipe network end model database 255. However, since it is desirable to prepare various models as the pipe network end model according to the season and timing, It is desirable to always execute in the operation background.

<6.水質分布計画策定部および捨水計画策定部の動作>
<6−1.全体フロー>
図15は、水質管理装置の動作のフローチャートであり、主に水質分布計画策定部220と捨水計画策定部230が関係する部分である。開始のトリガーはユーザによって操作があった場合を想定している。このフローでは浄水場で投入する最高残塩濃度を種々設定し、各設定条件の中で捨水の量が最小になるよう運用する計画を生成する。
<6. Operation of Water Quality Distribution Planning Department and Wastewater Planning Department>
<6-1. Overall flow>
FIG. 15 is a flowchart of the operation of the water quality management apparatus, and is a part mainly related to the water quality distribution plan formulation unit 220 and the water discharge plan formulation unit 230. The start trigger is assumed to be operated by the user. In this flow, the maximum residual salt concentration to be introduced at the water purification plant is set in various ways, and a plan is created to operate so that the amount of waste water is minimized within each setting condition.

処理S1501では、最高残留塩素濃度(a)を初期化する。例えば、残留塩素濃度には適正範囲があるので、0.1mg/Lを下限とし、1mg/Lを上限とすれば、初期値として0.4mg/Lを設定する。この後の処理では、最高残留塩素濃度(a)を少しずつ増やしながら塩素注入計画を立てる。例えば0.4mg/Lから始め、ループのたびに0.05mg/Lずつ増やす
処理S1502では、設定した最高残留塩素濃度(a)で水質分布計画策定部220を実行する。ここでは、塩素注入計画を作成し、本管の水質分布を予測する。すなわち、時間と残留塩素濃度の組み合わせによって1日の塩素注入方法を表す塩素注入計画を上限値(a)、下限値(ユーザ指定、例えば0.1mg/L)の範囲で複数立案する。立案する数は例えば10個程度で、それぞれについて後に水質分布予測を立て、管網末端入口の濃度を予測する。後に図16で説明する。
In process S1501, the maximum residual chlorine concentration (a) is initialized. For example, since the residual chlorine concentration has an appropriate range, if the lower limit is 0.1 mg / L and the upper limit is 1 mg / L, the initial value is set to 0.4 mg / L. In the subsequent processing, a chlorine injection plan is made while gradually increasing the maximum residual chlorine concentration (a). For example, starting from 0.4 mg / L and increasing by 0.05 mg / L for each loop In process S1502, the water quality distribution plan formulation unit 220 is executed with the set maximum residual chlorine concentration (a). Here, a chlorine injection plan is prepared and the water quality distribution in the main is predicted. That is, a plurality of chlorine injection plans representing a daily chlorine injection method by combining the time and the residual chlorine concentration are planned in the range of the upper limit value (a) and the lower limit value (user designation, for example, 0.1 mg / L). The number of plans is about 10, for example, and water quality distribution prediction is made later for each to predict the concentration at the end of the pipe network. This will be described later with reference to FIG.

処理S1503では、捨水計画策定部230を実行する。ここでは、捨水計画として捨水時刻と捨水量を決定する。ここでは、ある1つの塩素注入計画と水質予測の下、捨水計画を立てる。捨水計画は複数ある管網末端それぞれで決定される。例えばある管網末端aでは、10:00に500L、管網末端bでは17:00に100Lとなる。この捨水計画の決定は、管網末端aにおいて複数立てられた捨水計画案(例えば100個)の中から最も条件に合うものを選択る。条件に合うかどうかは捨水シミュレーションを実行することで確認できる。全ての管網末端についてこれを実行し、それぞれの末端での捨水計画を立案することで、水質と捨水の両方の計画を備えた水質運用方法が決定できる。後に図17で説明する。   In process S1503, the water discharge plan formulation unit 230 is executed. Here, the water discharge time and the water discharge amount are determined as the water discharge plan. Here, a water discharge plan is made under a certain chlorine injection plan and water quality prediction. The drainage plan is determined at each end of the pipe network. For example, at a pipe network end a, it becomes 500 L at 10:00, and at a pipe network end b, it becomes 100 L at 17:00. The determination of the water discharge plan is performed by selecting a water discharge plan (for example, 100) that meets the most conditions from a plurality of water discharge plan drafts (for example, 100) at the pipe network end a. Whether it meets the conditions can be confirmed by executing a wastewater simulation. By executing this for all pipe network ends and drafting a drainage plan at each end, it is possible to determine the water quality operation method with both water quality and water discharge plans. This will be described later with reference to FIG.

処理S1504では、処理S1502および処理S1503の実行が指定回数以上となったかどうかを判定する。計画回数が指定回数以上とは、ここでは塩素注入計画の個数のことを表している。図15のフローチャート上では1つ塩素注入計画を立案し、捨水計画を立てることを、を繰り返す表現になっている。捨水の量を最小化する条件を得るための処理については、既知の組み合わせ最適化アルゴリズムから自由に選択して利用できるが、本実施例では、モンテカルロ法を利用している。   In process S1504, it is determined whether execution of processes S1502 and S1503 has exceeded the specified number of times. Here, the number of planned times is equal to or greater than the specified number represents the number of chlorine injection plans. In the flowchart of FIG. 15, one chlorine injection plan is drawn up and a water discharge plan is made repeatedly. The processing for obtaining the condition for minimizing the amount of waste water can be freely selected from a known combination optimization algorithm, but in this embodiment, the Monte Carlo method is used.

すなわち、図15の処理では、ひとつの最高残留塩素濃度(a)に対して、水質分布計画を複数生成する(S1502)。水質分布計画によって生成される水質分布は、配水管網その他の条件が普遍とすれば、浄水場1における塩素注入計画に依存している。そして、各水質分布計画について、捨水計画策定部で複数の捨水計画をランダムに生成し、捨水が最小になる捨水計画を選ぶ(S1503)。そのモンテカルロ法の試行回数を処理S1504で判定している。   That is, in the process of FIG. 15, a plurality of water quality distribution plans are generated for one maximum residual chlorine concentration (a) (S1502). The water quality distribution generated by the water quality distribution plan depends on the chlorine injection plan at the water purification plant 1 if the distribution pipe network and other conditions are universal. Then, for each water quality distribution plan, a plurality of water discharge plans are randomly generated by the water discharge plan formulation unit, and a water discharge plan that minimizes water discharge is selected (S1503). The number of trials of the Monte Carlo method is determined in step S1504.

処理S1505では、試行回数を実行した後に、最高残留塩素濃度(a)ごとに、捨水が最小の捨水計画を選択して水運用計画格納部241に保存する。保存されるデータは、ある塩素注入計画と対応付けられた捨水計画である(後の図24参照)。すなわち、複数の塩素注入計画の内、最も良い捨水量を示したものを選択し保存する。そしてこれをある塩素注入計画における捨水量、および水質分布とする。さらにオプションとして、その中で平均塩素注入量が少ないものや、捨水ポイント数が少ないものを選択してもよい。   In process S1505, after the number of trials is executed, a drainage plan with the smallest drainage is selected and stored in the water operation plan storage unit 241 for each maximum residual chlorine concentration (a). The stored data is a water discharge plan associated with a certain chlorine injection plan (see FIG. 24 later). That is, the one that shows the best water discharge amount among a plurality of chlorine injection plans is selected and stored. And let this be the amount of wastewater and water quality distribution in a certain chlorine injection plan. Further, as an option, one with a small average chlorine injection amount or one with a small number of waste water points may be selected.

処理S1506では、最高残留塩素濃度が上限に達しているかどうか判定し、達していない場合には、処理S1507で残留塩素濃度を一定値増加して、処理S1502に戻る。最高残留塩素濃度としては、例えば1mg/Lである。   In process S1506, it is determined whether or not the maximum residual chlorine concentration has reached the upper limit. If not, the residual chlorine concentration is increased by a certain value in process S1507, and the process returns to process S1502. The maximum residual chlorine concentration is, for example, 1 mg / L.

最高残留塩素濃度が上限に達している場合には、処理S1508に進み、演算結果表示操作部240に結果を表示する。演算結果表示操作部への結果の表示については、後述する。   If the maximum residual chlorine concentration has reached the upper limit, the process proceeds to step S1508, and the result is displayed on the calculation result display operation unit 240. The display of the result on the calculation result display operation unit will be described later.

結局、図15の処理の出力としては、ひとつの最高残留塩素濃度(a)に対して、捨水量が最小となる、水質分布計画と捨水計画の組み合わせを得ることができる。水質分布計画は浄水場の塩素注入の条件を制御し、捨水計画は管網末端の捨水の条件を制御する。なお、配水管網全体での捨水量を評価するためには、各管網末端において捨水量が最小となる条件を求め、その捨水量を合計すればよい。   Eventually, as the output of the process of FIG. 15, a combination of a water quality distribution plan and a water discharge plan can be obtained in which the amount of water discharge is minimized for one maximum residual chlorine concentration (a). The water distribution plan controls the conditions for chlorine injection at the water treatment plant, and the water discharge plan controls the conditions for water discharge at the end of the pipe network. In addition, in order to evaluate the amount of wastewater in the entire distribution pipe network, a condition for minimizing the amount of wastewater at the end of each pipe network is obtained, and the amount of wastewater may be totaled.

<6−2.水質分布計画策定部の処理フロー>
図16は、水質分布計画策定部220の実行処理S1502の詳細フローチャートである。開始のトリガーは水質管理装置200からの呼び出しである。このフローでは、塩素注入計画を作成し、本管の水質分布を予測する。要素技術としては、既存技術である(EPANET)などを利用することができる。EPANET(エパネット) はアメリカ合衆国環境保護庁の水道水資源課(英:Water Supply and Water Resources Division)により開発された管網解析用のパブリックドメインソフトウェアである。
<6-2. Water quality distribution plan development department processing flow>
FIG. 16 is a detailed flowchart of the execution process S1502 of the water quality distribution plan formulation unit 220. The start trigger is a call from the water quality management device 200. In this flow, a chlorine injection plan is created and the water quality distribution in the main is predicted. As an elemental technology, an existing technology (EPANET) or the like can be used. EPANET is public domain software for pipe network analysis developed by the Water Supply and Water Resources Division of the United States Environmental Protection Agency.

処理S1601では、塩素注入計画算出部221で、浄水場1における塩素の注入量を立案する。 図23は、塩素注入計画算出部221で作成される塩素注入計画の概念を示す図である。最高残留塩素濃度2301と、最低残留塩素濃度2302の間で、残留塩素濃度2303を制御する。例えば最高残留得塩素濃度を1.0mg/L、最低残留塩素濃度を0.1mg/Lとした場合、図23のような塩素注入計画が複数生成できる。つまり、与えられた上下限値の中で濃度を例えばランダムに変化させ、それを塩素注入計画として立案する。   In process S1601, the chlorine injection plan calculation unit 221 plans the chlorine injection amount in the water purification plant 1. FIG. 23 is a diagram showing a concept of a chlorine injection plan created by the chlorine injection plan calculation unit 221. The residual chlorine concentration 2303 is controlled between the maximum residual chlorine concentration 2301 and the minimum residual chlorine concentration 2302. For example, when the maximum residual chlorine concentration is 1.0 mg / L and the minimum residual chlorine concentration is 0.1 mg / L, a plurality of chlorine injection plans as shown in FIG. 23 can be generated. In other words, the concentration is randomly changed, for example, within the given upper and lower limit values, and this is formulated as a chlorine injection plan.

図16以降で説明する本実施例では、例えばこの上下限値の中で10通りの塩素注入計画を立案し、次にそれぞれの案について捨水計画を立案する。   In the present embodiment, which will be described with reference to FIG. 16 and subsequent figures, for example, 10 chlorine injection plans are made in the upper and lower limits, and then a water discharge plan is made for each proposal.

図24は、本実施例の処理の全体概念を示す図である。上述のように塩素注入計画2401を複数生成する。処理の手順としては、まず1つの塩素注入計画2401(およびそれに付随する水質分布予測)を選択する。次に複数存在する管網末端2402の中から1つ選択し、選択した管網末端において複数の捨水計画2403を立案し、シミュレーションによってその結果を確かめる。例えば、100通りの捨水計画2403(時刻と捨水量の組み合わせ)を生成し、その中で最も良いもの、例えば規定の残留塩素濃度で最も捨水量が少ないものを選択する。これを管網末端2402すべてに対し実行することで、管網末端2402ごとに最も好ましい捨水計画を決定し、それらを合算することで選択した塩素注入計画2401(例えば塩素注入計画(1))の捨水量を計算する。これを立案した全ての塩素注入計画2401に対し実行する。その後、最も捨水量が少ない塩素注入計画2401を選択する(同時に捨水計画2403も決定する)。   FIG. 24 is a diagram showing the overall concept of the processing of this embodiment. As described above, a plurality of chlorine injection plans 2401 are generated. As a processing procedure, first, one chlorine injection plan 2401 (and an associated water quality distribution prediction) is selected. Next, one of a plurality of pipe network ends 2402 is selected, a plurality of drainage plans 2403 are drawn up at the selected pipe network ends, and the result is confirmed by simulation. For example, 100 different water discharge plans 2403 (combination of time and water discharge amount) are generated, and the best one among them, for example, the one with the minimum residual water discharge amount with the specified residual chlorine concentration is selected. By executing this for all the pipe network ends 2402, the most preferable drainage plan is determined for each pipe network end 2402, and the chlorine injection plan 2401 (for example, chlorine injection plan (1)) selected by adding them is added. Calculate the amount of wastewater. This is executed for all the chlorine injection plans 2401 for which this is planned. Thereafter, the chlorine injection plan 2401 with the smallest amount of water drainage is selected (the water drainage plan 2403 is also determined at the same time).

塩素注入計画において注入できる残留塩素濃度の最高値が増えると、より捨水量を減らせる計画を立てられる代わりにカルキ臭が増大する可能性がある。反対に、最高値が下がるとカルキ臭は収まるが、捨水量が増大する。従って、最高残留塩素濃度をすこしずつ変えながら捨水量を計算することで、最終的に後に図19で説明するトレードオフのグラフを作成することが可能になる。   If the maximum residual chlorine concentration that can be injected in the chlorine injection plan increases, the odor of lime may increase instead of planning to reduce the amount of wastewater. On the other hand, when the maximum value is lowered, the scent of lime is settled, but the amount of water discharged increases. Accordingly, by calculating the water discharge amount while changing the maximum residual chlorine concentration little by little, it becomes possible to finally create a trade-off graph described later with reference to FIG.

なお、塩素注入計画で一定の濃度にしない理由としては、需要量が一定ではないということがある。例えば朝の需要量が多く水が大量に消費される場面では、残塩濃度を上げる必要はほとんどない。ここで浄水池の水に高い濃度を設定すると、その濃度のまま需要家に届いてしまう。反対に夜は需要量が少ないため高い濃度にしないと需要家に届くまでに残留塩素濃度が低下し、水質違反を起こす可能性がある。そのため、浄水場で投入する塩素量は一定ではなくある上下限値の中で変動させる必要があり、捨水を削減するのに最もよい変動方法を見つけるため複数計画を立案することが望ましい。以降の説明で、具体的な処理は詳細に説明される。   The reason why the chlorine injection plan does not make the concentration constant is that the demand is not constant. For example, there is almost no need to increase the residual salt concentration in a scene where there is a large amount of demand in the morning and a large amount of water is consumed. If a high concentration is set in the water of the water purification pond here, it will reach the customer with that concentration. On the other hand, since the amount of demand is low at night, if the concentration is not high, the residual chlorine concentration will decrease before reaching the customer, which may cause a water quality violation. Therefore, the amount of chlorine input at the water purification plant must be varied within certain upper and lower limits, and it is desirable to develop multiple plans to find the best variation method for reducing wastewater. In the following description, specific processing will be described in detail.

処理S1602では、水質分布予測算出部222にて、ある塩素注入方法において、本管における水質分布を管網計算によりシミュレートする。このために、管網図面情報データベース251(図3)、需要量履歴情報データベース252(図4)、水質運用履歴データベース253(図5)のデータを用いる。   In step S1602, the water quality distribution prediction calculation unit 222 simulates the water quality distribution in the main pipe by pipe network calculation in a certain chlorine injection method. For this purpose, data of the pipe network drawing information database 251 (FIG. 3), the demand amount history information database 252 (FIG. 4), and the water quality operation history database 253 (FIG. 5) are used.

管網計算によって水質分布を計算する場合、基本的には次のようなステップを踏む。   When calculating water quality distribution by pipe network calculation, the following steps are basically taken.

(1)まず管網内の水の動きを調べるため、水圧、流速、流向、滞留時間などを求める。これには管網図面と管網のパラメータ(延長や口径、標高)、需要量データが必要となる。水道水は消費者が水を使用することによって流れるため、需要量を設定して水の流れを計算する必要がある。需要量は過去のデータを参考に将来予測を立て利用する。予測手法としては、平均値を取る、あるいは、直近の値をとる等周知の方法を適宜適用してよい。   (1) First, in order to investigate the movement of water in the pipe network, water pressure, flow velocity, flow direction, residence time, etc. are obtained. This requires pipe network drawings, pipe network parameters (extension, diameter, elevation), and demand data. Since tap water flows when consumers use the water, it is necessary to set the demand and calculate the water flow. Demand is estimated and used based on past data. As a prediction method, a known method such as taking an average value or taking the latest value may be appropriately applied.

このため、管網計算によるシミュレーションでは、管網図面情報データベース251のデータから水の流量、流向、水圧などの解析を行う。また、需要量履歴情報データベース252のデータから需要量予測などが行われる。   For this reason, in the simulation by pipe network calculation, water flow rate, flow direction, water pressure, etc. are analyzed from the data in the pipe network drawing information database 251. Further, a demand amount prediction or the like is performed from the data in the demand amount history information database 252.

(2)次に(1)の結果を用いて、水質分布を計算する。水質分布の計算には(1)の計算結果に加えて各配管の残塩減少速度係数が必要になる。残塩減少速度係数は、過去のある日の需要量、水質データを用いて計算することができる。   (2) Next, the water quality distribution is calculated using the result of (1). In addition to the calculation result of (1), the residual salt reduction rate coefficient of each pipe is necessary for the calculation of water quality distribution. The residual salt reduction rate coefficient can be calculated using the demand amount and water quality data of a past day.

残留塩素の減少量は原理的に以下の数式1
=C・e−kt (数式1)
で与えられる。ここで、
: t時間経過後の残留塩素濃度(mg/L)
: 残留塩素濃度の初期値
k : 残留塩素濃度の減少速度係数
t : 経過時間(hr)
である。
The amount of decrease in residual chlorine is, in principle, the following formula 1
C t = C 0 · e −kt (Formula 1)
Given in. here,
C t : Residual chlorine concentration after time t (mg / L)
C 0 : Initial value of residual chlorine concentration k: Decreasing rate coefficient of residual chlorine concentration t: Elapsed time (hr)
It is.

数式1はある残塩濃度の水の水質がt時間後にどうなるかを示す。よって、逆算することで管網の減少速度係数kを求められる。減少速度係数kは管網の種別や劣化具合で変わる。   Formula 1 shows what happens to the water quality of a certain residual salt concentration after t hours. Therefore, the reduction rate coefficient k of the pipe network can be obtained by back calculation. The reduction rate coefficient k varies depending on the type of pipe network and the degree of deterioration.

このk値と滞留時間(浄水場1から水が出発し経過した時間)がわかれば、水質分布予測が可能となる。管網図面情報データベース251は、実験等で求めたこのk値を予め持っているものとする。滞留時間については、管網図面情報データベース251の配管の物理的なデータと水の供給量、需要量を用いて推定することができる。   If the k value and the residence time (the time when water has departed from the water purification plant 1) are known, the water quality distribution can be predicted. It is assumed that the pipe network drawing information database 251 has in advance this k value obtained through experiments or the like. About residence time, it can estimate using the physical data of the piping of the pipe network drawing information database 251, the supply amount of water, and the demand amount.

従って、本管の水質分布予測に必要なデータは管網図面情報データベース251と需要量履歴情報データベース252となる。水質運用履歴情報データベース253は、水質分布計算時に過去データとかい離が無いかどうかや、その場合の補正のかけ方などを検討するためのオプション的な情報として用いる。   Therefore, the data required for the main water quality distribution prediction is the pipe network drawing information database 251 and the demand history information database 252. The water quality operation history information database 253 is used as optional information for examining whether there is no separation from past data at the time of water quality distribution calculation, and how to perform correction in that case.

また、需要量によって水の流れは変わるため、同様に水質分布も変わる。浄水場で一定の濃度で塩素を注入した場合でも、本管の水質分布は時間帯によって異なる分布を示す。捨水を実行することで本管の需要量が変わるため、厳密に言えば水質分布に影響があるが、捨水量および捨水箇所が少なく捨水回数も日に数回程度の場合は、実質的に無視して問題がない。   In addition, since the flow of water changes depending on the demand, the water quality distribution also changes. Even when chlorine is injected at a certain concentration at the water purification plant, the water quality distribution in the mains shows a different distribution depending on the time zone. Strictly speaking, there is an impact on the water quality distribution because the main demand changes by executing the water drainage, but if the amount of water drainage and the number of water drainage points are few and the number of water discharges is several times a day, There is no problem to ignore.

処理S1603では、本管の水質分布から各管網末端入り口における水質の遷移データを作成する。管網末端入口の水質遷移は、捨水計画策定部230でデータとして用いる。   In process S1603, water quality transition data at the end of each pipe network is created from the water quality distribution of the main pipe. The water quality transition at the end of the pipe network is used as data by the water discharge plan formulation unit 230.

処理S1604では、作成した本管の水質分布と各管網末端入り口における水質の遷移データを、水質分布予測格納部223に保存する。   In process S 1604, the created water quality distribution of the main pipe and the water quality transition data at each pipe network end entrance are stored in the water quality distribution prediction storage unit 223.

<6−3.捨水計画策定部の処理フロー>
図17は、捨水計画策定部230の処理S1503のフローチャートを示す。開始のトリガーは水質管理装置200からの呼び出しである。捨水計画は捨水時刻と捨水量を決定するもので、これは組み合わせ最適化アルゴリズムを自由に用いて決定できる。
<6-3. Disposal flow of wastewater planning department>
FIG. 17 shows a flowchart of the processing S1503 of the water discharge plan formulation unit 230. The start trigger is a call from the water quality management device 200. The drainage plan is to determine the drainage time and the amount of drainage, which can be determined freely using a combination optimization algorithm.

処理S1701では、捨水制御回数を設定する。捨水制御回数は、一日の排水の回数である。例えば、「1日1回まで」のように設定する。   In process S1701, the number of times of drainage control is set. The number of times of drainage control is the number of times of drainage per day. For example, “up to once a day” is set.

処理S1702では、捨水時刻と捨水量の組み合わせを捨水制御回数の制約条件で生成する。時刻としては例えば1時間刻みで24とおり、捨水量としては例えば0から管網末端全体の容量まで所定の体積刻みで設定することができる。例えば、「15時に500リットルの捨水を行う」のように設定する。消費者の使用方法により管網末端4入口の濃度が変化し、管網末端4内の濃度も消費者の使用方法により変化する。消費量は時刻により異なることが想定されるため、いつどれだけ捨水するかによりシミュレーションの結果が異なってくる。   In the process S1702, a combination of the water discharge time and the water discharge amount is generated under the restriction condition of the water discharge control frequency. The time can be set, for example, in 24 increments per hour, and the amount of water drainage can be set, for example, in a predetermined volume increment from 0 to the capacity of the entire end of the pipe network. For example, “500 liters of water is drained at 15:00” is set. The concentration at the inlet of the tube network end 4 changes depending on the usage method of the consumer, and the concentration within the tube network end 4 also changes depending on the usage method of the consumer. Since it is assumed that the amount of consumption varies depending on the time, the result of the simulation varies depending on when and how much water is discarded.

処理S1703では、生成した捨水時刻と捨水量の組み合わせで捨水動作のシミュレーションを実施する。本実施例では、モンテカルロ法を利用している。処理S1702でランダムに時刻と捨水量の組み合わせを作成し計画を立て、処理S1703で捨水シミュレーションを実行することで捨水量を算出する。   In process S1703, a simulation of the water draining operation is performed with a combination of the generated water draining time and the water draining amount. In this embodiment, the Monte Carlo method is used. In process S1702, a combination of time and water discharge amount is randomly created to make a plan, and in step S1703, a water discharge simulation is executed to calculate the water discharge amount.

シミュレーションS1703では、水質分布予測格納部223から設定時刻における管網末端の残留塩素濃度をシミュレートする。そのためには、管網末端モデルデータベース255から、該当する管網末端に対応する管網末端モデルの中から、適用可能時期を持つモデルを呼び出す。例えば、管網末端IDが1で、時期が春であれば、図7のモデルID1のモデルが使用できる。管網末端入り口の残留塩素濃度とこのモデルにより、捨水前の管網末端における残留塩素濃度分布を得ることができる。そして、捨水量を基に捨水後の管網末端における残留塩素濃度分布を得ることができる。そのためには、捨水前の管網末端における残留塩素濃度分布を、捨水量分排泥弁1103側にシフトさせればよい。また、排水に伴って本管から管網末端に流入する水の残留塩素濃度は、排水前の管網末端入り口の残留塩素濃度と同じであると仮定する。   In simulation S1703, the residual chlorine concentration at the end of the pipe network at the set time is simulated from the water quality distribution prediction storage unit 223. For this purpose, a model having an applicable time is called from the pipe network end model corresponding to the corresponding pipe network end from the pipe network end model database 255. For example, if the pipe network end ID is 1 and the time is spring, the model of model ID 1 in FIG. 7 can be used. Based on the residual chlorine concentration at the end of the pipe network and this model, the residual chlorine concentration distribution at the end of the pipe network before draining can be obtained. And the residual chlorine concentration distribution in the pipe network end after draining can be obtained based on the amount of discarded water. For this purpose, the residual chlorine concentration distribution at the end of the pipe network before water discharge may be shifted toward the drainage mud valve 1103 side by the amount of water discharge. It is assumed that the residual chlorine concentration of water flowing from the main pipe to the end of the pipe network with drainage is the same as the residual chlorine concentration at the end of the pipe network before draining.

シミュレーションS1703により、ある捨水計画の結果である、管網末端の残留塩素濃度分布が得られるので、処理S1704で水質違反をチェックする。たとえば、残留塩素濃度の許容範囲が、0.1mg/L〜1mg/Lであるとすれば、管網末端の残留塩素濃度分布の中で、一部分でも許容範囲から逸脱した場合は、その捨水計画は不採用とし、次の捨水計画候補を検証するために処理S1702へ戻る。水質違反が無かった場合には、処理S1705で結果を保存する。シミュレーション結果が、所定量保存できるまで同様の処理を繰り返し(処理S1706)、最後に保存した捨水計画から捨水量が最小となるものを抽出する(処理1707)。その後、結果を保存する(処理S1708)。   Since the simulation S1703 obtains the residual chlorine concentration distribution at the end of the pipe network, which is the result of a certain drainage plan, a water quality violation is checked in Step S1704. For example, if the allowable range of the residual chlorine concentration is 0.1 mg / L to 1 mg / L, if even a part of the residual chlorine concentration distribution at the end of the pipe network deviates from the allowable range, the water is discarded. The plan is not adopted, and the process returns to step S1702 to verify the next wastewater plan candidate. If there is no water quality violation, the result is stored in step S1705. The same process is repeated until a predetermined amount of simulation results can be stored (process S1706), and the one with the smallest water discharge amount is extracted from the last stored water discharge plan (process 1707). Thereafter, the result is stored (processing S1708).

捨水量最小の計画の抽出では、その名の通り複数の捨水計画から捨水最小のものを抽出するほか、オプションとして平均残塩濃度が低いものなどを選択できる。上記の捨水量最小の計画の抽出を各管網末端それぞれについて行い、当該計画による捨水量を合算することによって、ある最大残留塩素濃度に対して、配水管網全体での捨水量を評価することができる。この場合、捨水時刻や捨水量、あるいは捨水の実行要否は管網末端ごとに設定するものとする。   In the extraction of the plan with the smallest amount of wastewater, as the name suggests, in addition to extracting the one with the least amount of wastewater from multiple wastewater plans, the one with a low average residual salt concentration can be selected as an option. Evaluate the amount of water drainage in the entire distribution pipe network for a certain maximum residual chlorine concentration by extracting the above-mentioned minimum water discharge plan for each end of each pipe network and adding up the amount of water drained by the plan. Can do. In this case, the water discharge time, the water discharge amount, or the necessity of water discharge is set for each end of the pipe network.

以上のように、本実施例では、捨水計画および捨水シミュレーションは管網末端ごとに実行されて、最後に結果が統合される。本管を流れる水の量が非常に多いのに対して捨水量は非常に小さく捨水箇所も少ないため、捨水による本管の残塩濃度への影響はほぼ無いと考えられ、そのため各管網末端のシミュレーションは独立して実行することが可能である。   As described above, in this embodiment, the drainage plan and the drainage simulation are executed for each end of the pipe network, and finally the results are integrated. Although the amount of water flowing through the main pipe is very large, the amount of waste water is very small and there are few places of waste water, so it is considered that there is almost no impact on the residual salt concentration of the main pipe due to the water drainage. The network end simulation can be performed independently.

<6−4.捨水シミュレーションの処理フロー>
図18は、捨水シミュレーションの処理S1703の詳細フローを示す。開始トリガーは、捨水計画策定部230からの呼び出しである。
<6-4. Wastewater simulation processing flow>
FIG. 18 shows a detailed flow of processing S1703 of the wastewater simulation. The start trigger is a call from the water discharge plan formulation unit 230.

最初に管網末端の水質分布を設定する。一例としては、捨水計画格納部233を参照し、前回の捨水計画の有無を確認する(処理S1801)。   First, the water quality distribution at the end of the pipe network is set. As an example, the water discharge plan storage unit 233 is referred to and the presence / absence of the previous water discharge plan is confirmed (processing S1801).

前回の捨水計画が無い場合には、初期値を入力し(処理S1802)、管網末端の水質を初期化する(処理S1803)。初期値としては、過去の排水運用情報や管網末端モデルを利用する。排泥弁1003近くの水質計204で水質を測定しているため、これを基準に管網末端4の分布を予測し初期値とする。 前回の捨水計画がある場合には、捨水計画格納部233から前回の捨水計画から想定される、前回(前日など)の捨水の結果である管網末端の水質分布を呼び出して用いる(処理S1804)。   If there is no previous water discharge plan, an initial value is input (process S1802), and the water quality at the end of the pipe network is initialized (process S1803). As the initial value, past drainage operation information and pipe network end model are used. Since the water quality is measured by the water quality meter 204 near the drainage valve 1003, the distribution of the pipe network end 4 is predicted as an initial value based on this. If there is a previous water discharge plan, the water quality distribution at the end of the pipe network, which is the result of the previous water discharge (previous day, etc.), assumed from the previous water discharge plan is called from the water discharge plan storage unit 233 and used. (Processing S1804).

処理S1805では、捨水計画策定部230の処理S1702でランダムに生成された捨水計画である捨水時刻と捨水量の組み合わせを一つずつ読み込む。例えば、捨水計画は「15時に500リットル」のようなものである。   In the process S1805, a combination of the water discharge time and the water discharge amount, which is a water discharge plan randomly generated in the process S1702 of the water discharge plan formulation unit 230, is read one by one. For example, a wastewater plan is something like “500 liters at 15:00”.

処理S1806では、管網末端の水質変化を管網末端モデルデータベース255から呼び出したモデルを用いてシミュレートし、時間経過後の管網末端の水質分布を得る。   In step S1806, a change in water quality at the end of the pipe network is simulated using a model called from the pipe end model database 255 to obtain a water quality distribution at the end of the pipe network after a lapse of time.

管網末端モデルが表すのは、たとえば24時間後の管網末端の水質変化量である。この変化は24時間かけて行われるが、時間と変化量、初期値が分かっているため1時間あたりの変化量も計算可能である。1時間あたりの変化量は残留塩素濃度のモデル式(数式1)を基に各区間のk値(残塩減少速度係数)を求めるか、または単に24で割った値を利用することを想定している。管網計算においては1つの配管のk値は一定であると想定するが、このk値には需要家の使用方法を考慮した分が入るため、区間ごとに値が異なる。従って生成される管網末端モデルのデータは図25のようなもの表している(例:24時間の変化量と計算されたk値)。   The tube network end model represents, for example, the amount of water quality change at the tube network end after 24 hours. This change takes place over 24 hours, but since the time, change amount, and initial value are known, the change amount per hour can also be calculated. For the amount of change per hour, it is assumed that the k value (residual salt reduction rate coefficient) of each section is obtained based on the model formula of residual chlorine concentration (Formula 1), or that the value simply divided by 24 is used. ing. In the pipe network calculation, it is assumed that the k value of one pipe is constant. However, since this k value takes into account the usage method of the customer, the value differs for each section. Therefore, the data of the pipe network end model generated is as shown in FIG. 25 (example: change amount over 24 hours and calculated k value).

図25では、各区間における24時間後の水質変化量と、この区間の残塩減少速度係数を示している。与えられる条件としては、塩素注入計画による管網末端入口の水質分布予測、管網末端の図面、管網末端モデル、捨水計画がある。これにより、開始時刻、捨水時刻、捨水実行後、指定時刻の其々における管網末端の水質分布を得ることができる。   FIG. 25 shows the amount of water quality change after 24 hours in each section and the residual salt reduction rate coefficient in this section. The given conditions include prediction of water quality distribution at the end of the pipe network by the chlorine injection plan, drawing of the end of the pipe network, pipe end model, and drainage plan. Thereby, the water quality distribution at the end of the pipe network at the specified time can be obtained after the start time, the drainage time, and the drainage execution.

処理S1807では、捨水計画で規定される捨水時刻になったかどうかを判定する。捨水時刻になっていなければ、シミュレーションの指定時間を経過しているかどうか判定する(処理S1808)。指定時間が経過していなければ、処理1809で時間を進め、経過時間分の水質分布の変化を計算する(処理S1806)。この結果、例えば、「0時から15時まで管網末端4の水質分布の変化」が得られる。   In process S1807, it is determined whether or not the drainage time specified in the drainage plan has come. If it is not the draining time, it is determined whether or not the simulation specified time has elapsed (step S1808). If the designated time has not elapsed, the time is advanced in processing 1809, and the change in the water quality distribution for the elapsed time is calculated (processing S1806). As a result, for example, “change in water quality distribution of the pipe network end 4 from 0:00 to 15:00” is obtained.

処理S1807では、捨水計画で規定される捨水時刻になった場合には、捨水計画で規定される捨水量分の水の入れ替えを行う。先の例では、「15時に500リットル」の捨水を行う。入れ替えた分量だけの水が、本管から管網末端入り口を経て流入するものとし、その際の残留塩素濃度は水質分布予測格納部223から得た、管網末端入り口の残留塩素濃度を用いる。   In process S1807, when the time of water discharge specified in the water discharge plan is reached, the water for the amount of water discharge specified in the water discharge plan is replaced. In the previous example, “500 liters at 15:00” is discarded. It is assumed that the replaced amount of water flows from the main pipe through the pipe network end entrance, and the residual chlorine concentration at that time uses the residual chlorine concentration at the pipe net end entrance obtained from the water quality distribution prediction storage unit 223.

処理S1808で指定時間を経過した場合には、管網末端内の水質分布を確認し、水質違反の有無を確認する(処理S1704)。水質違反があった場合には、その旨を記録し終了する(処理S1811)。水質違反がなければ、処理S1705(図17)に進む。水質違反の設定は、ユーザが任意に行うことができ、残留塩素濃度の上限、下限あるいは温度その他の条件を設定することができる。先の例では、「15時から24時まで水質変化を実行」する。処理S1704の水質確認では、水質違反を確認するだけでなく、本日最後の水質の状態を得ることができる。次の日に捨水計画を立案する場合はこの水質を初期値として利用する。   When the designated time has passed in the process S1808, the water quality distribution in the end of the pipe network is confirmed, and the presence or absence of a water quality violation is confirmed (process S1704). If there is a water quality violation, the fact is recorded and the process ends (step S1811). If there is no water quality violation, the process proceeds to step S1705 (FIG. 17). The water quality violation can be arbitrarily set by the user, and the upper limit, lower limit, temperature, and other conditions of the residual chlorine concentration can be set. In the previous example, “perform water quality change from 15:00 to 24:00”. In the water quality confirmation of the processing S1704, not only the water quality violation can be confirmed, but also the last water quality state can be obtained today. This water quality will be used as the initial value when planning a drainage plan on the next day.

図15で説明したように、水質分布計画策定部220および捨水計画策定部230の処理の結果、ひとつの最高残留塩素濃度(a)に対して、捨水量が最小となる、水質分布計画と捨水計画の組み合わせを得ることができる。この結果を演算結果表示操作部240で表示する。   As described in FIG. 15, as a result of the processing of the water quality distribution plan formulation unit 220 and the water discharge plan formulation unit 230, the water quality distribution plan that minimizes the amount of water discharge for one maximum residual chlorine concentration (a) A combination of drainage plans can be obtained. This result is displayed on the calculation result display operation unit 240.

<7.演算結果表示操作部の処理>
図19は、演算結果表示操作部240において、水質管理装置200の出力装置(例えば画像表示装置)に表示される操作画面の一例である。
<7. Processing of calculation result display operation section>
FIG. 19 is an example of an operation screen displayed on the output device (for example, an image display device) of the water quality management device 200 in the calculation result display operation unit 240.

図の下部は、水質分布計画策定部220および捨水計画策定部230の演算結果表示と操作を受け付ける部分である。本実施例ではグラフ形式で示すものとしている。   The lower part of the figure is a part that receives calculation result display and operation of the water quality distribution plan formulation unit 220 and the water discharge plan formulation unit 230. In this embodiment, it is shown in a graph format.

棒グラフの横軸は、浄水場1での最高残留塩素濃度を示している。浄水場1において塩素を注入するため、これは配水管網全体での最高残留塩素濃度と等価である。この値は、図15の最高残留塩素濃度(a)の設定処理により与えられる。   The horizontal axis of the bar graph indicates the maximum residual chlorine concentration at the water purification plant 1. Since chlorine is injected at the water purification plant 1, this is equivalent to the maximum residual chlorine concentration in the entire distribution pipe network. This value is given by the maximum residual chlorine concentration (a) setting process of FIG.

棒グラフの上部のグラフは、実線1901が配水管網全体での捨水量を示し、点線1902は残留塩素濃度が所定値(例えば0.4mg/L)を超える需要家率を示している。捨水量は、図17のフローによる処理結果より得られる。また、需要家率については、捨水シミュレーション結果(S1705)と管網図面情報データベース251を利用し、需要家への給水管入り口部分の残留塩素濃度により得ることができる。また、棒グラフはシミュレーションの結果捨水が必要なポイント(管網末端の排水装置)の数を示している。当該捨水が必要なポイントは、図左上のモデル図にも表示することができる。   In the upper graph of the bar graph, a solid line 1901 indicates the amount of water discarded in the entire distribution pipe network, and a dotted line 1902 indicates a customer rate at which the residual chlorine concentration exceeds a predetermined value (for example, 0.4 mg / L). The amount of discarded water is obtained from the processing result according to the flow of FIG. Further, the consumer rate can be obtained from the residual chlorine concentration at the inlet of the water supply pipe to the consumer by using the drainage simulation result (S1705) and the pipe network drawing information database 251. Moreover, the bar graph shows the number of points (drainage devices at the end of the pipe network) that need to be drained as a result of simulation. The points that need to be discarded can also be displayed on the model diagram at the top left of the figure.

一般に、最高残留塩素濃度を高く設定すると、捨水の量は少なくすることができる。これは、捨水は残留塩素濃度が低くなった水を捨てるものであることから容易に理解できる。よって、例えば、浄水場での最高残留塩素濃度が高い1.50の領域と、低い0.60の領域を比較すると、最高残留塩素濃度が低い領域では、実線1901で示す捨水量と棒グラフで示す捨水ポイントが増加している。   Generally, if the maximum residual chlorine concentration is set high, the amount of waste water can be reduced. This can be easily understood from the fact that the discarded water is to discard the water having a low residual chlorine concentration. Therefore, for example, when comparing the 1.50 region with the highest maximum residual chlorine concentration at the water purification plant and the region with a low 0.60, the region with the lowest maximum residual chlorine concentration is indicated by a waste water amount and a bar graph indicated by a solid line 1901. Wastewater points are increasing.

一方、最高残留塩素濃度が高いということは、塩素濃度が高い水が需要者に供給されているということになり、例えば、点線1902で示す、濃度0.4mg/Lを超える水を供給される需要者の割合は、最高残留塩素濃度が高い領域で増加する。塩素濃度が高い場合、カルキ臭が強くなるなど水の品質に影響が出るため、殺菌などに必要な量の範囲で、塩素濃度は低いことが望ましい。   On the other hand, when the maximum residual chlorine concentration is high, it means that water having a high chlorine concentration is supplied to the customer. For example, water having a concentration exceeding 0.4 mg / L indicated by a dotted line 1902 is supplied. The percentage of consumers increases in areas where the highest residual chlorine concentration is high. When the chlorine concentration is high, the quality of water is affected, for example, the odor of chlorite is strong. Therefore, it is desirable that the chlorine concentration is low within the range necessary for sterilization.

本実施例に拠れば、水質管理装置200の出力として、図19に示す情報をユーザに示すことができる。この結果、ユーザは最高残留塩素濃度と捨水量のバランスを所望の条件に設定することができる。すなわち、水の供給者側の損失となる捨水の量と、需要者の満足度を高める最高残量塩素濃度を所望の関係に設定することが可能となる。   According to the present embodiment, the information shown in FIG. 19 can be shown to the user as the output of the water quality management device 200. As a result, the user can set the balance between the maximum residual chlorine concentration and the amount of wastewater to a desired condition. That is, it becomes possible to set the amount of waste water, which is a loss on the water supplier side, and the maximum residual chlorine concentration that enhances the satisfaction of the consumer in a desired relationship.

そのためのインタフェースの例を示す。例えば三角形付の黒い縦線1903をスライドすることで、運用方法を選択できる。グラフは一例で、ユーザの設定によって表示内容を変更可能である。表示する基本的な情報としては、浄水場での最高残塩濃度(あるいは塩素注入量)と捨水量の関係がある。他に、選択した運用の残塩注入計画を表示し、ユーザによって注入計画を変更することなども可能である。   The example of the interface for that is shown. For example, the operation method can be selected by sliding a black vertical line 1903 with a triangle. The graph is an example, and the display content can be changed according to user settings. The basic information to be displayed is the relationship between the maximum residual salt concentration (or chlorine injection amount) at the water treatment plant and the amount of water discarded. In addition, it is possible to display the residual salt injection plan of the selected operation and change the injection plan by the user.

また、左上には、例えば縦線1903で選択した条件による排水管網が図示されている。捨水が必要な管網末端が表示され、ポイントを選択することで右上に当該管網末端の捨水計画情報を表示できる。   Moreover, the drain pipe network by the conditions selected, for example with the vertical line 1903 is shown in the upper left. The end of the pipe network that needs to be drained is displayed, and by selecting a point, the drain plan information for the end of the pipe network can be displayed on the upper right.

右上は、管網末端の捨水計画の詳細情報を表示する箇所である。捨水計画の詳細や、残塩分布の遷移、管網末端モデルなど、データベースに基づいた各種の情報を表示できる。   The upper right is the location where detailed information on the drainage plan at the end of the pipe network is displayed. Various information based on the database can be displayed, such as details of the drainage plan, transition of residual salt distribution, and pipe network end model.

水質運用計画格納部241には、上記の表示に必要なデータを格納するものとする。運用方法表示選択部242によって、例えば黒い縦線1901で選択された運用方法に基づき、通信回線203を介して捨水装置2を制御することで所望の捨水を行うことができる。   The water quality operation plan storage unit 241 stores data necessary for the above display. The operation method display selection unit 242 can perform desired water drainage by controlling the water draining device 2 via the communication line 203 based on the operation method selected by the black vertical line 1901, for example.

以上のように、捨水計画策定部230は、配水管網が備える複数の管網末端の其々について捨水が最小となる最適捨水計画を抽出し、抽出した最適捨水計画の捨水量を合算する。演算結果表示操作部240は、塩素注入計画の其々について、塩素注入設備の塩素注入量に対応させて、合算した捨水量を、図19に示すような操作画面として表示する。   As described above, the water discharge plan formulation unit 230 extracts the optimal water discharge plan that minimizes the water discharge for each of a plurality of pipe network ends included in the water distribution pipe network, and the amount of water discharged from the extracted optimal water discharge plan. Add together. The calculation result display operation unit 240 displays the sum of the drainage amount as an operation screen as shown in FIG. 19 in accordance with the chlorine injection amount of the chlorine injection facility for each of the chlorine injection plans.

また演算結果表示操作部240は、操作画面の表示に応答して選択された前記塩素注入計画を認識し、配水管網が備える複数の管網末端の其々について、選択された塩素注入計画の合算した捨水量を実現するように、外部装置制御部206から通信回線203を介して最適捨水計画の実行を指示し、捨水装置2の排泥弁を動作させる。   Further, the calculation result display operation unit 240 recognizes the chlorine injection plan selected in response to the display of the operation screen, and the selected chlorine injection plan for each of a plurality of pipe network ends provided in the distribution pipe network. In order to realize the combined amount of water drainage, the external device control unit 206 instructs the execution of the optimum water drainage plan via the communication line 203, and the drainage valve of the water drainage device 2 is operated.

第2の実施例について、実施例1と異なる部分のみ説明する。実施例1では、
水質管理装置200の計算結果をユーザに表示し、ユーザがその情報を基に塩素注入装置を制御する。排泥弁1003の制御は水質管理装置200が直接制御する。すなわち、捨水装置2について、水質管理装置200からの遠隔操作を可能としていたが、塩素の注入量については、演算結果表示操作部240で表示するが、実際の塩素の注入は別途行うことにしていた。
In the second embodiment, only parts different from the first embodiment will be described. In Example 1,
The calculation result of the water quality management device 200 is displayed to the user, and the user controls the chlorine injection device based on the information. The water quality management device 200 directly controls the drainage valve 1003. In other words, although the wastewater treatment device 2 can be remotely operated from the water quality management device 200, the chlorine injection amount is displayed on the calculation result display operation unit 240, but the actual chlorine injection is performed separately. It was.

第2の実施例としては、演算結果表示操作部240から外部装置制御部206を制御する構成を追加し、通信回線203を介して浄水場1に付随する監視制御端末201や監視制御サーバ202と連携して、浄水場1での塩素注入装置も水質管理装置200から制御可能としてもよい。具体例としては、水質管理装置200の計算結果を浄水場1の監視制御端末201に直接送信し、水質管理装置200が直接塩素注入装置を制御するとともに、排泥弁1003の制御も水質管理装置200が直接制御する。   As a 2nd Example, the structure which controls the external apparatus control part 206 from the calculation result display operation part 240 is added, and the monitoring control terminal 201 attached to the water purification plant 1 or the monitoring control server 202 via the communication line 203 In cooperation, the chlorine injection device at the water purification plant 1 may also be controllable from the water quality management device 200. As a specific example, the calculation result of the water quality management device 200 is directly transmitted to the monitoring control terminal 201 of the water purification plant 1, and the water quality management device 200 directly controls the chlorine injection device, and the drainage valve 1003 is also controlled by the water quality management device. 200 directly controls.

図20を用いて、第3の実施例について、実施例1と異なる部分のみ説明する。管網末端4の需要家にスマートメータ(通信機能付き水道メーター)2001が備えられている。水質管理装置200には検針データベース2002が追加されており。スマートメータ2001で取得されたデータは、通信回線203を介して通信インタフェース部207により受信され、受信した検針データは検針データベース2002に格納される。検針データとしては、各消費者205の使用した水の量を時系列的に取得したものがある。   Only parts different from the first embodiment will be described with reference to FIG. A smart meter (water meter with communication function) 2001 is provided at a customer at the end 4 of the pipe network. A meter reading database 2002 is added to the water quality management device 200. Data acquired by the smart meter 2001 is received by the communication interface unit 207 via the communication line 203, and the received meter reading data is stored in the meter reading database 2002. As meter-reading data, there is data obtained by acquiring the amount of water used by each consumer 205 in time series.

検針データベース2002のデータは、水質管理装置200の各種計算手段で利用することができる。例えば、検針データベース2002のデータは、管網末端モデル化部210において管網末端モデルの算出に使うことができる。また、例えば、水の需要量を精密に取得することができるため、捨水動作シミュレーション部231で使用することにより、実施例1の計算に補正を行い、さらに精緻に計算することができる。   The data in the meter reading database 2002 can be used by various calculation means of the water quality management device 200. For example, the data in the meter reading database 2002 can be used for calculation of the tube network end model in the tube network end modeling unit 210. Moreover, for example, since the demand amount of water can be acquired precisely, by using it in the draining operation simulation unit 231, the calculation of the first embodiment can be corrected and the calculation can be performed more precisely.

図21は検針データベース2002の一例を示す表図である。検針データデータベースでは、各消費者でいつどれくらいの水が使用されたかの検針データが記録されている。検針場所情報2101では、スマートメータ2001が配置される節点IDと、記録日、および当該記録日の検針データIDが格納される。検針データIDに対応して、検針データ情報2012には、各時間における使用量が格納される。   FIG. 21 is a table showing an example of the meter reading database 2002. In the meter reading data database, meter reading data of when and how much water is used by each consumer is recorded. The meter reading place information 2101 stores the node ID where the smart meter 2001 is arranged, the recording date, and the meter reading data ID of the recording date. Corresponding to the meter reading data ID, the meter reading data information 2012 stores the usage amount at each time.

図22では、検診データをキャリブレーションに用いる例を説明する。図22は、スマートメータ2001付きの消費者205が配置されている管網末端4のモデル図を示す。キャリブレーション手順は実施例1と同様である。ただし、実施例3では、キャリブレーション時に検針データを取得し、管網末端4の配水管内の滞留時間分布を求める。すなわち、スマートメータ2001により、消費者205が使用した使用量のデータ2201を得ることができる。したがって、使用量分の水を配管内から除去し、その分を本管から水を引き込むことにより、配水支管内の水の移動をより精密に検出することが可能となる。それにより、管内の精密な水の滞留時間の分布2202を得ることができる。そして最終的に滞留時間分布と排水した水の水質を比較し、滞留時間と水質変化量の相関を求める。このとき、値が一意に決まればその値を、変化する場合は回帰分析などを使用し近似すればよい。求めた水質変化量は、管網末端モデルに反映し、捨水動作シミュレーションS1703で用いることができる。   FIG. 22 illustrates an example in which the examination data is used for calibration. FIG. 22 shows a model diagram of the pipe end 4 where the consumer 205 with the smart meter 2001 is located. The calibration procedure is the same as in the first embodiment. However, in Example 3, meter-reading data is acquired at the time of calibration, and the residence time distribution in the water distribution pipe at the pipe network end 4 is obtained. In other words, the usage data 2201 used by the consumer 205 can be obtained by the smart meter 2001. Therefore, it is possible to detect the movement of water in the water distribution branch more precisely by removing the amount of water used from the pipe and drawing the water from the main pipe. Thereby, a precise water residence time distribution 2202 in the pipe can be obtained. Finally, the residence time distribution and the quality of the drained water are compared, and the correlation between the residence time and the amount of change in water quality is obtained. At this time, if the value is uniquely determined, the value may be approximated by using regression analysis or the like if it changes. The obtained water quality change amount is reflected in the pipe network end model and can be used in the drainage operation simulation S1703.

従来の捨水装置は本管の水質を制御できず、さらに管網末端内の水質分布を予測できないため効率的に捨水できず、捨水量が増大する。また、特許文献1のように管網末端のさらに末端の水質しかみていないため、管網末端内に水質異常(残塩濃度違反)があっても検知できないという課題があった。   The conventional wastewater device cannot control the water quality of the main pipe and cannot predict the water quality distribution in the end of the pipe network. Moreover, since only the water quality at the end of the pipe network is seen as in Patent Document 1, there is a problem that even if there is a water quality abnormality (residual salt concentration violation) at the end of the pipe network, it cannot be detected.

しかし、以上説明した実施例によれば、捨水作業を自動化すると共に、捨水量が最小となるよう、塩素注入と捨水装置を連動させて制御することが可能となる。また、管網末端の水質変化をキャリブレーションし、予測を正確に立てられるようになる。さらに、塩素注入量と、捨水量と、需要家への水質の影響との関係をユーザに視覚化し、運用方法を選択できるようにすることが可能となる。   However, according to the embodiment described above, it is possible to automate the water draining operation and control the chlorine injection and the water draining apparatus in conjunction with each other so that the amount of water drainage is minimized. In addition, the water quality change at the end of the pipe network can be calibrated to make accurate predictions. Furthermore, it becomes possible to visualize the relationship between the chlorine injection amount, the amount of waste water, and the influence of the water quality on the consumer, and to select an operation method.

1:浄水場(水供給源)
2:捨水装置
3:水質計
4:管網末端
5:本管
1: Water purification plant (water supply source)
2: Waste water device 3: Water quality meter 4: Pipe network end 5: Main pipe

Claims (7)

水供給源と、前記水供給源において水に塩素を注入する塩素注入設備と、前記水供給源から水を配水する本管と、前記本管に接続される管網末端とを備え、消費者に水の供給を行う配水管網に適用する、水質管理システムであって、
前記配水管網の構造に関する管網図面情報を格納した管網図面情報データベースと、前記管網末端における排水に伴う水質変化の測定値である排水運用情報を格納する排水運用情報データベースと、水の需要量を推定するための需要量履歴情報データベースにアクセスが可能であって、
管網末端モデル化部と、水質分布計画策定部と、捨水計画策定部とを備え、
前記管網末端モデル化部は、
前記排水運用情報に基づいて、前記管網末端における水質の経時的変化を表現する管網末端モデルを生成し、
前記水質分布計画策定部は、
前記塩素注入設備の塩素注入量が異なる複数の塩素注入計画について、前記管網図面情報と前記水の需要量に基づいて前記本管の残留塩素濃度分布を算出し、
前記塩素注入計画の其々について、前記管網図面情報に基づいて、前記管網末端の入り口における残留塩素濃度を算出し、
前記捨水計画策定部は、
前記管網末端における排水の量とタイミングの組み合わせを複数の捨水計画として生成し、
前記塩素注入計画の其々について、前記複数の捨水計画を適用し、前記管網末端入り口における残留塩素濃度と、前記管網末端モデルに基づいて、前記管網末端の残留塩素濃度分布を算出し、
前記塩素注入計画の其々について適用した前記複数の捨水計画のなかから、前記管網末端の残留塩素濃度分布が規定の条件を満足し、かつ、捨水量が最小の捨水計画を最適捨水計画として抽出する、
水質管理システム。
A water supply source, a chlorine injection facility for injecting chlorine into water at the water supply source, a main pipe for distributing water from the water supply source, and a network end connected to the main pipe. A water quality management system applied to a distribution pipe network that supplies water to
A pipe network drawing information database storing pipe network drawing information relating to the structure of the water distribution pipe network, a drainage operation information database storing drainage operation information which is a measured value of water quality change accompanying drainage at the end of the pipe network, It is possible to access the demand history information database for estimating demand,
It has a pipe network end modeling department, a water quality distribution planning department, and a wastewater planning department,
The pipe network end modeling unit is:
Based on the drainage operation information, generate a pipe network end model that expresses the change in water quality over time at the pipe network end,
The water quality distribution plan formulation department
For a plurality of chlorine injection plans with different chlorine injection amounts of the chlorine injection facility, the residual chlorine concentration distribution of the main pipe is calculated based on the pipe network drawing information and the water demand,
For each of the chlorine injection plans, based on the pipe network drawing information, calculate the residual chlorine concentration at the inlet of the end of the pipe network,
The wastewater planning department
Generate a combination of drainage amount and timing at the end of the pipe network as a plurality of wastewater plans,
For each of the chlorine injection plans, apply the plurality of drainage plans, and calculate the residual chlorine concentration distribution at the end of the pipe network based on the residual chlorine concentration at the end of the pipe network and the end model of the pipe network And
Among the plurality of drainage plans applied to each of the chlorine injection plans, the drainage plan having the minimum residual water concentration that satisfies the specified condition and the residual chlorine concentration distribution at the end of the pipe network is optimally discarded. Extract as water plan,
Water quality management system.
前記管網末端は、水質計と排水弁を備える排水設備を備え、
前記排水設備を制御することにより、
前記排水弁により前記管網末端の水を全て排水し、その後排水を停止し、指定時間後または前記水質計において所定の水質が検知された時点で排水を開始し、排水を開始すると共に排水された水の水質を前記水質計で測定することにより、前記排水運用情報を取得する、
請求項1記載の水質管理システム。
The pipe network end includes a drainage facility including a water quality meter and a drainage valve,
By controlling the drainage equipment,
All the water at the end of the pipe network is drained by the drain valve, and then drainage is stopped. After a specified time or when a predetermined water quality is detected by the water quality meter, drainage is started and drained. Obtaining the drainage operation information by measuring the quality of the water with the water quality meter,
The water quality management system according to claim 1.
さらに演算結果表示操作部を備え、
前記捨水計画策定部は、
前記配水管網が備える複数の管網末端の其々について最適捨水計画を抽出し、抽出した最適捨水計画の捨水量を合算し、
前記演算結果表示操作部は、
前記塩素注入計画の其々について、前記塩素注入設備の塩素注入量に対応させて、前記合算した捨水量を、操作画面として表示する、
請求項2記載の水質管理システム。
In addition, a calculation result display operation unit is provided.
The wastewater planning department
Extracting an optimal water discharge plan for each of a plurality of pipe network ends provided in the water distribution pipe network, adding up the water discharge amount of the extracted optimal water discharge plan,
The calculation result display operation unit includes:
For each of the chlorine injection plans, corresponding to the chlorine injection amount of the chlorine injection facility, the summed water amount is displayed as an operation screen.
The water quality management system according to claim 2.
前記演算結果表示操作部は、
前記操作画面の表示に応答して選択された前記塩素注入計画を認識し、
前記配水管網が備える複数の管網末端の其々について、選択された前記塩素注入計画の前記合算した捨水量を実現する、前記最適捨水計画の実行を指示し、前記排水弁を動作させる、
請求項3記載の水質管理システム。
The calculation result display operation unit includes:
Recognizing the chlorine injection plan selected in response to the display of the operation screen;
For each of a plurality of pipe network ends provided in the water distribution pipe network, the execution of the optimal water discharge plan is realized, and the drain valve is operated to realize the combined water discharge amount of the selected chlorine injection plan. ,
The water quality management system according to claim 3.
前記管網末端モデルは、
適用対象である管網末端を特定する管網末端IDと、前記管網末端における水質の経時的変化を表現するための経過時間幅を含み、水質の経時的変化は管網末端の場所に対応して規定されている、
請求項1記載の水質管理システム。
The pipe end model is
It includes a pipe network end ID that identifies the pipe network end to be applied, and an elapsed time width for expressing the time-dependent change in water quality at the pipe network end, and the time-dependent change in water quality corresponds to the location of the pipe network end Stipulated,
The water quality management system according to claim 1.
前記管網末端は、水質計と排水弁を備える排水設備と各需要家に対応したスマートメータを備え、
前記スマートメータにより、
各需要家の水の使用時間と使用量を取得し、
前記排水設備を制御することにより、
前記排水弁により前記管網末端の水を全て排水し、その後排水を停止し、指定時間後または前記水質計において所定の水質が検知された時点で排水を開始し、排水を開始すると共に排水された水の水質を前記水質計で測定することにより、前記排水運用情報を取得する、
請求項1記載の水質管理システム。
The pipe network end is equipped with a drainage facility equipped with a water quality meter and a drainage valve, and a smart meter corresponding to each customer,
With the smart meter,
Get the water usage time and usage for each customer,
By controlling the drainage equipment,
All the water at the end of the pipe network is drained by the drain valve, and then drainage is stopped. After a specified time or when a predetermined water quality is detected by the water quality meter, drainage is started and drained. Obtaining the drainage operation information by measuring the quality of the water with the water quality meter,
The water quality management system according to claim 1.
水供給源と、前記水供給源において水に塩素を注入する塩素注入設備と、前記水供給源から水を配水する本管と、前記本管に接続される管網末端と、前記管網末端に接続される水質計および排水設備を備え、消費者に水の供給を行う配水管網において、前記水質計および排水設備と交信可能な情報処理装置である水質管理装置による水質管理方法であって、
前記水質管理装置は、前記配水管網の残留塩素濃度分布をシミュレートするためのデータベースをアクセス可能であり、
前記塩素注入設備の塩素注入量が異なる複数の塩素注入計画について、前記データベースに基づいて前記配水管網の残留塩素濃度分布を算出し、
前記管網末端における排水の量とタイミングの組み合わせを複数の捨水計画として生成し、
前記塩素注入計画の其々について、前記複数の捨水計画を適用し、前記データベースに基づいて、前記管網末端の残留塩素濃度分布を算出し、
前記塩素注入計画の其々について適用した前記複数の捨水計画のなかから、前記管網末端の残留塩素濃度分布が規定の条件を満足し、かつ、捨水量が規定の条件を満たす捨水計画を最適捨水計画として抽出する、
水質管理方法。
A water supply source, a chlorine injection facility for injecting chlorine into water at the water supply source, a main pipe for distributing water from the water supply source, a pipe network end connected to the main pipe, and the pipe network end A water quality management method using a water quality management device, which is an information processing device capable of communicating with the water quality meter and the drainage facility, in a distribution pipe network including a water quality meter and a drainage facility connected to the ,
The water quality management device can access a database for simulating the residual chlorine concentration distribution of the water distribution network,
For a plurality of chlorine injection plans with different chlorine injection amounts of the chlorine injection equipment, calculate the residual chlorine concentration distribution of the distribution pipe network based on the database,
Generate a combination of drainage amount and timing at the end of the pipe network as a plurality of wastewater plans,
For each of the chlorine injection plans, applying the plurality of wastewater plans, based on the database, calculating the residual chlorine concentration distribution at the end of the pipe network,
Among the plurality of drainage plans applied for each of the chlorine injection plans, a drainage plan in which the residual chlorine concentration distribution at the end of the pipe network satisfies a specified condition and the amount of water discharged satisfies the specified condition Is extracted as the optimal wastewater plan,
Water quality management method.
JP2016193480A 2016-09-30 2016-09-30 Water quality management system and method Active JP6603191B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016193480A JP6603191B2 (en) 2016-09-30 2016-09-30 Water quality management system and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016193480A JP6603191B2 (en) 2016-09-30 2016-09-30 Water quality management system and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018053638A true JP2018053638A (en) 2018-04-05
JP6603191B2 JP6603191B2 (en) 2019-11-06

Family

ID=61834090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016193480A Active JP6603191B2 (en) 2016-09-30 2016-09-30 Water quality management system and method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6603191B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110204021A (en) * 2019-06-06 2019-09-06 清华大学 A kind of water,tap water quality support method based on user feedback
CN110342592A (en) * 2019-07-15 2019-10-18 智恒科技股份有限公司 A kind of water data acquisition upload device
CN114693191A (en) * 2022-06-01 2022-07-01 湖南长理尚洋科技有限公司 Intelligent hydraulic engineering management method and system based on ecological monitoring
CN115619189A (en) * 2022-11-09 2023-01-17 中国南方电网有限责任公司 Waste water scheduling method and device considering cascade hydroelectric waste water flow limitation
KR102494144B1 (en) * 2021-10-28 2023-02-06 주식회사 피에스글로벌 Intelligent system for supporting water supply network decision making based on big data

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111626629B (en) * 2020-06-01 2021-12-03 上海领路人照明工程有限公司 Management system and method for intelligently processing urban environmental pollution

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000084537A (en) * 1998-09-17 2000-03-28 Hitachi Ltd Water quality control system for city water
US20080109175A1 (en) * 2006-08-30 2008-05-08 Sensicore, Inc. Systems and methods for dynamic monitoring of fluid movement in a fluid distribution network using controlled concentration pulses of additives
JP2009183861A (en) * 2008-02-06 2009-08-20 Metawater Co Ltd Method for management of chlorine concentration
JP2012237156A (en) * 2011-05-12 2012-12-06 Sumiju Kankyo Engineering Kk Water quality control device, water quality management system, water quality management device and water quality management method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000084537A (en) * 1998-09-17 2000-03-28 Hitachi Ltd Water quality control system for city water
US20080109175A1 (en) * 2006-08-30 2008-05-08 Sensicore, Inc. Systems and methods for dynamic monitoring of fluid movement in a fluid distribution network using controlled concentration pulses of additives
JP2009183861A (en) * 2008-02-06 2009-08-20 Metawater Co Ltd Method for management of chlorine concentration
JP2012237156A (en) * 2011-05-12 2012-12-06 Sumiju Kankyo Engineering Kk Water quality control device, water quality management system, water quality management device and water quality management method

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110204021A (en) * 2019-06-06 2019-09-06 清华大学 A kind of water,tap water quality support method based on user feedback
CN110342592A (en) * 2019-07-15 2019-10-18 智恒科技股份有限公司 A kind of water data acquisition upload device
KR102494144B1 (en) * 2021-10-28 2023-02-06 주식회사 피에스글로벌 Intelligent system for supporting water supply network decision making based on big data
CN114693191A (en) * 2022-06-01 2022-07-01 湖南长理尚洋科技有限公司 Intelligent hydraulic engineering management method and system based on ecological monitoring
CN115619189A (en) * 2022-11-09 2023-01-17 中国南方电网有限责任公司 Waste water scheduling method and device considering cascade hydroelectric waste water flow limitation
CN115619189B (en) * 2022-11-09 2023-11-14 中国南方电网有限责任公司 Water discarding scheduling method and device considering cascade hydroelectric water discarding flow limit

Also Published As

Publication number Publication date
JP6603191B2 (en) 2019-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6603191B2 (en) Water quality management system and method
US10969261B2 (en) Devices and system for channeling and automatic monitoring of fluid flow in fluid distribution systems
US11674863B2 (en) Methods to measure water usage from energy consumption data using machine learning
Nguyen et al. Re-engineering traditional urban water management practices with smart metering and informatics
Loureiro et al. Water distribution systems flow monitoring and anomalous event detection: A practical approach
US10676901B2 (en) Interactive water monitoring system
US11656640B2 (en) Utility water sensing for sprinkler systems
DeOreo Analysis of water use in new single family homes
JP2015094665A (en) Water leakage investigation planning device, water leakage investigation planning system, and water leakage planning method
US20240255328A1 (en) Systems for and methods of monitoring water consumption
CN109716090B (en) Improved system for estimating water flow at subnet boundaries of water distribution network
Bragalli et al. Effectiveness of smart meter-based urban water loss assessment in a real network with synchronous and incomplete readings
JP2011080347A (en) Unknown water monitoring device and unknown water monitoring method
Erlanger et al. Framework for urban water resource planning
Maglionico et al. Water consumption in a public swimming pool
Morrison et al. A critical review of methods used to obtain flow patterns and volumes of individual domestic water using appliances
Sterne Characterisation of household water use events using a non-intrusive sensor
Meyer The effect of controlled pressure adjustment on consumer water demand in an urban water distribution system
Alvisi et al. Application of water consumption smart metering for water loss assessment: A case study
KR101925382B1 (en) Device and Method for Water Demand Pattern Generation based on Waterworks Management DB
KR102089847B1 (en) Management methode for water suplly pipeline network and water supply pipeline managing system
Castaneda et al. Florida Automated Water Conservation Estimation Tool Overview
Alves De Sousa The relationship between consumer demand and pressure in a selected pressure managed zone in Cape Town
Kanta et al. Evaluating Outdoor Water Use Demand under Changing Climatic and Demographic Conditions: An Agent-based Modeling Approach
Warren Investigation into a smartphone application for household water data management as a tool to improve conservation efforts

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181127

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190910

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190917

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191010

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6603191

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150