JP2018097811A - デマンド監視装置及び監視制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】水処理設備において、運転状態を変更すべき機器をより容易に判断することを可能とするデマンド監視装置及び監視制御システムを提供することである。
【解決手段】実施形態のデマンド監視装置は、表示部と、制御部とを持つ。表示部は、画面を表示する。制御部は、監視対象となる水処理設備の電力に関する情報である電力情報を取得する。制御部は、前記電力情報に基づいて所定のデマンド時限におけるデマンド電力の情報と、前記水処理設備に備えられた１又は複数の機器についてその機器の運転状態を変更することによって前記デマンド時限において電力を削減できる機器を示す機器識別情報と、を表す画面を前記表示部に表示させる。制御部は、入力装置を介して前記機器に対する前記運転状態を変更する指示を受け付けると、前記指示を示す指示信号を出力する。
【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、デマンド監視装置及び監視制御システムに関する。

従来、水処理設備を監視対象とする監視制御システムは、ユーザに対して監視に資する情報を表示する操作端末（例えばＨＭＩ：Human Machine Interface）を備える。このような操作端末は、水処理設備の使用電力量に応じたデマンド電力の推定結果を画面に表示することでデマンド監視装置として機能する場合がある。デマンド監視装置の使用者は、画面に表示されたデマンド電力の推定結果を見ることによって、デマンド電力が目標電力を超えないように水処理設備に備わる機器のうち停止させる機器や使用電力を低くする機器について判断する。そして、使用者は判断に応じてデマンド監視装置を操作することによって各機器の運転状態を変更する。

しかしながら、どの機器の運転状態を変更すべきか判断するためには、十分な経験やノウハウが必要となる場合があった。そのため、デマンド監視装置の使用者にとって、どの機器の運転状態を変更すべきか判断することが困難となる場合があった。

特開２０１５−１６６９５３号公報

本発明が解決しようとする課題は、水処理設備において、運転状態を変更すべき機器をより容易に判断することを可能とするデマンド監視装置及び監視制御システムを提供することである。

実施形態のデマンド監視装置は、表示部と、制御部とを持つ。表示部は、画面を表示する。制御部は、監視対象となる水処理設備の電力に関する情報である電力情報を取得する。制御部は、前記電力情報に基づいて所定のデマンド時限におけるデマンド電力の情報と、前記水処理設備に備えられた１又は複数の機器についてその機器の運転状態を変更することによって前記デマンド時限において電力を削減できる機器を示す機器識別情報と、を表す画面を前記表示部に表示させる。制御部は、前記機器に対する前記運転状態を変更する指示を受け付けると、前記指示に応じた指示信号を出力する。

監視制御システム１の構成例を示すシステム構成図である。 監視制御サーバ３０の機能構成の例を示す概略ブロック図である。 操作端末４０の機能構成の例を示す概略ブロック図である。 運用情報の具体例を示す図である。 デマンド監視画面の具体例を示す図である。 フロー画面の具体例を示す図である。 操作画面の具体例を示す図である。 操作端末４０の動作の流れを示すフローチャートである。

以下、実施形態のデマンド監視装置及び監視制御システムを、図面を参照して説明する。
図１は、監視制御システム１の構成例を示すシステム構成図である。監視制御システム１は、複数の監視対象機器１０、制御装置２０、監視制御サーバ３０及び操作端末４０を備える。操作端末４０はデマンド監視装置として機能する。制御装置２０は、複数の監視対象機器１０と通信可能に接続される。制御装置２０と複数の監視対象機器１０とは、有線通信で接続されてもよいし、無線通信で接続されても良い。監視制御サーバ３０は、制御装置２０及び操作端末４０と通信可能に接続される。制御装置２０と監視制御サーバ３０とは、有線通信で接続されてもよいし、無線通信で接続されても良い。監視制御サーバ３０と操作端末４０とは、有線通信で接続されてもよいし、無線通信で接続されても良い。

監視対象機器１０は、監視制御システム１の監視対象となる設備に設けられた個々の装置である。監視制御システム１の監視対象は水処理プラント（水処理施設）である。そのため、監視対象機器１０は例えばポンプ、ブロワ、濾過機、貯槽、調整機構（例えば調整弁）である。監視対象機器１０は、自装置の状態を表す信号（以下「状態信号」という。）を制御装置２０に出力する。このような状態信号の出力は、監視対象機器１０そのものが行ってもよいし、監視対象機器１０に設けられた１以上のセンサが行ってもよい。出力される状態信号は、例えばセンサと制御装置２０とをつなぐ電線の電圧の高低によってデジタル値を表してもよい。出力される状態信号は、例えばセンサと制御装置２０とをつなぐ電線を流れる電流の大きさによってアナログ値を表してもよい。監視対象機器１０自身によって出力される状態信号が示す情報の具体例として、監視対象機器１０が動作しているか否かを示す情報、監視対象機器１０が動作している継続時間（運転時間）などがある。監視対象機器１０に設けられるセンサの具体例として、温度センサ、湿度センサ、加速度センサ、加重センサ、赤外線センサ、画像センサ、電力計がある。

制御装置２０は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等の情報処理装置を用いて構成される。制御装置２０は、監視対象機器１０から出力された状態信号を取得する。制御装置２０は、入力される電力量パルス信号から、デマンド電力を求める。制御装置２０は、1台の監視対象機器１０から複数種の状態信号を取得してもよい。制御装置２０は、取得された状態信号に基づいて、監視対象機器１０の状態を表す状態情報と、監視対象となる設備における電力に関する情報（以下「電力情報」という。）と、を生成する。電力情報は、例えば監視対象となる設備における使用電力の実測値を含んでもよい。制御装置２０は、監視制御サーバ３０から監視対象機器１０に対する制御信号を受信すると、受信された制御信号に応じて監視対象機器１０を制御する。

図２は、監視制御サーバ３０の機能構成の例を示す概略ブロック図である。監視制御サーバ３０は、パーソナルコンピュータ、サーバ装置などの情報処理装置を用いて構成される。監視制御サーバ３０は、情報処理装置が監視制御プログラムを実行することによって実現される。監視制御サーバ３０は、通信部３０１、制御指示部３０２、状態情報記憶部３０３、状態情報制御部３０４、電力情報記憶部３０５及び電力情報制御部３０６を備える。

通信部３０１は、制御装置２０及び操作端末４０と通信する通信インタフェースである。制御装置２０と通信する通信部３０１と、操作端末４０と通信する通信部３０１とがそれぞれ異なるハードウェアとして設けられてもよい。

制御指示部３０２は、通信部３０１を介して操作端末４０から送信された操作指示情報を受信する。操作指示情報は、監視対象機器１０に対する操作の内容を示す情報である。制御指示部３０２は、受信された操作指示情報に従って、監視対象機器１０を制御するための信号（制御信号）を生成する。制御指示部３０２は、生成された制御信号を、通信部３０１を介して操作対象となる監視対象機器１０が接続された制御装置２０に送信する。

状態情報記憶部３０３は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。状態情報記憶部３０３は、自装置において受信される状態情報を記憶する。

状態情報制御部３０４は、制御装置２０から状態情報を受信すると、受信された状態情報（例えばカウント値）を工学値に変換する。工学値への変換方法は、状態情報毎に予め決められている。工学値の具体例として、キログラム、メートル、トン、パーセント、キロワット等の単位の値がある。プロセス情報制御部３０４は、変換によって得られた工学値を状態情報記憶部３０３に記録する。状態情報制御部３０４は、操作端末４０から状態情報の読み出し依頼を受信すると、依頼に応じて状態情報記憶部３０３から工学値を読み出す。状態情報制御部３０４は、読み出された工学値を操作端末４０に送信する。状態情報制御部３０４は、操作端末４０に対してプッシュ型で所定のタイミングで工学値を配信してもよい。

電力情報記憶部３０５は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。電力情報記憶部３０５は、監視対象となる設備の電力に関する情報（電力情報）を記憶する。

電力情報制御部３０６は、通信部３０１を介して制御装置２０から受信された電力情報に基づいて、監視対象となる設備におけるデマンド電力を推定する。デマンド電力の推定は、どのような技術の適用によって実現されてもよい。電力情報制御部３０６は、デマンド電力の推定結果を含む電力情報を電力情報記憶部３０５に記録する。電力情報制御部３０６は、操作端末４０から電力情報の読み出し依頼を受信すると、依頼に応じて電力情報記憶部３０５から電力情報を読み出す。電力情報制御部３０６は、読み出された電力情報を操作端末４０に送信する。電力情報制御部３０６は、操作端末４０に対してプッシュ型で所定のタイミングで電力情報を配信してもよい。

図３は、操作端末４０の機能構成の例を示す概略ブロック図である。操作端末４０は、パーソナルコンピュータ、サーバ装置などの情報処理装置を用いて構成される。操作端末４０は、情報処理装置が操作端末プログラムを実行することによって実現される。操作端末４０は、入力部４０１、表示部４０２、通信部４０３、運用情報記憶部４０４、フロー画面情報記憶部４０５及び制御部４０６を備える。

入力部４０１は、キーボード、ポインティングデバイス（マウス、タブレット等）、ボタン、タッチパネル等の既存の入力装置を用いて構成される。入力部４０１は、ユーザの指示を操作端末４０に入力する際にユーザによって操作される。入力部４０１は、入力装置を操作端末４０に接続するためのインタフェースであっても良い。この場合、入力部４０１は、入力装置においてユーザの入力に応じ生成された入力信号を操作端末４０に入力する。

表示部４０２は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等の画像表示装置である。表示部４０２は、監視対象となる設備の状態を示す情報として様々な情報を示す画面を表示する。表示部４０２は、画像表示装置を操作端末４０に接続するためのインタフェースであっても良い。この場合、表示部４０２は、上記の画面を表示するための映像信号を生成し、自身に接続されている画像表示装置に映像信号を出力する。

通信部４０３は、監視制御サーバ３０と通信する通信インタフェースである。
運用情報記憶部４０４は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。運用情報記憶部４０４は、運用情報を記憶する。運用情報は、監視対象となる設備においてデマンド電力の推定結果に応じて各監視対象機器の運用を決定する際に使用者に対して提供される情報である。運用情報は、監視対象となる設備に備えられる各監視対象機器を示す識別情報（以下「機器識別情報」という。）と、各監視対象機器の運転状態を変更することによって現在のデマンド時限において削減できる電力（以下「調整可能電力」という。）と、を対応付けて有する情報である。運転状態の変更とは、例えば運転中の監視対象機器１０を停止させることである。運転状態の変更とは、例えば稼動に要する電力が異なる複数の運転状態を有する監視対象機器１０において、一の運転状態から他の運転状態に変更させることであってもよい。このように稼動に要する電力が異なる複数の運転状態の具体例として、ＰＩＤ制御（Proportional-Integral-Differential Controller）を適用することで複数の運転状態を実現させる技術がある。

図４は、運用情報の具体例を示す図である。図４では、機器識別情報の具体例として、負荷名称が用いられている。負荷名称は、電力の負荷として動作する各監視対象機器の名称を示す。図４（Ａ）の例は、電力順の運用情報の具体例を示す。図４（Ａ）の例では、監視対象機器のうち、調整可能電力の値が大きいものから順に所定の数（例えば３台）の監視対象機器に関する負荷名称及び調整可能電力が運用情報として示される。

図４（Ｂ）の例は、運用順の運用情報の具体例を示す。図４（Ｂ）の例では、監視対象機器のうち、運転状態を変更したとしても監視対象となる設備における影響が小さい監視対象機器として予め定義された所定の数（例えば３台）の監視対象機器に関する負荷名称及び調整可能電力が運用情報として示される。

フロー画面情報記憶部４０５は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。フロー画面情報記憶部４０５は、機器識別情報とフロー画面を示す識別情報と、を対応付けて記憶する。表示部４０２に運用情報が表示されている際に、使用者によって機器識別情報が選択されると、選択された機器識別情報に対応付けられたフロー画面が表示部４０２に表示される。機器識別情報に対応付けてフロー画面情報記憶部４０５に記憶されているフロー画面は、機器識別情報が示す機器と、その機器の周囲に設けられた他の機器と、の状態を示す。

制御部４０６は、通信部４０３を介して監視制御サーバ３０と通信することによって、監視対象となる設備の電力情報を受信する。制御部４０６は、受信された電力情報に基づいてデマンド監視画面を表示部４０２に表示させる。デマンド監視画面は、デマンド電力の推定結果と、運用情報と、を有する画面である。また、制御部４０６は、通信部４０３を介して監視制御サーバ３０と通信することによって、１又は複数の監視対象機器１０の状態情報を受信する。制御部４０６は、受信された状態情報に基づいてフロー画面を表示部４０２に表示させる。フロー画面は、１又は複数の監視対象機器１０に関して、その名前（機器識別情報）と、他の監視対象機器１０との接続関係と、を示す図である。制御部４０６は、フロー画面の表示中に監視対象機器１０が選択されると、選択された監視対象機器１０について運転状態の変更を指示するための画面（以下「操作画面」という。）を表示する。そして、制御部４０６は、表示された操作画面に対する使用者の操作に応じて、監視制御サーバ３０に対し制御信号を送信する。

図５は、デマンド監視画面の具体例を示す図である。デマンド監視画面５０１は、表示部４０２の表示面５０に表示される。デマンド監視画面５０１では、デマンド電力グラフ５０２、電力順運用情報５０３及び運用順運用情報５０４が表示される。デマンド監視画面５０１では、他にも監視対象となる設備の電力に関する種々の情報（例えば、調整電力、警報電力など）が表示されてもよい。

デマンド電力グラフ５０２では、契約電力を基準として予め定められる目標電力の値を示す水平の線と、使用電力が目標電力に到達することを前提として定められるガイドラインの線と、使用電力の実測値と、使用電力の実測値に基づいて定められるデマンド電力の推移の推定結果と、が示される。操作端末４０の使用者は、デマンド監視画面５０１の表示を見ることによって、監視対象となる設備の機器の運転状態を変更する必要があるか否か判定する。例えば、デマンド電力グラフ５０２において、現在のデマンド時限におけるデマンド電力の推定結果が目標電力を上回っている場合には、使用者は監視対象となる設備の機器の運転状態を変更する必要があると判定してもよい。

使用者は、監視対象となる設備の機器の運転状態を変更する必要があると判定した場合、１以上の監視対象機器１０のうち、いずれの監視対象機器１０の運転状態を変更すべきか判定する。その際に、使用者は、電力順運用情報５０３又は運用順運用情報５０４の表示を参考にしてもよい。例えば、電力順運用情報５０３を参考にして運転状態を変更すべき監視対象機器１０を選択することによって、より大幅に使用電力を削減して目標電力以内に抑えることが可能となる。例えば、運用順運用情報５０４を参考にして運転状態を変更すべき監視対象機器１０を選択することによって、設備に対してより影響の少ない監視対象機器１０の運転状態を優先して変更することが可能となる。

デマンド監視画面５０１では、電力順運用情報５０３又は運用順運用情報５０４の一部が使用者によって選択されると、制御部４０６は、選択された部分に応じたフロー画面を表示部４０２に表示させる。例えば負荷名称（機器識別情報）が選択されると、制御部４０６は、選択された負荷名称に対応付けてフロー画面情報記憶部４０５に記憶されているフロー画面を表示部４０２に表示させる。例えば調整可能電力が選択されると、制御部４０６は、選択された調整可能電力の負荷名称に対応付けてフロー画面情報記憶部４０５に記憶されているフロー画面を表示部４０２に表示させる。このような選択は、入力装置に対する操作に応じて移動するカーソル５０５を用いて行われてもよい。なお、本実施形態において、負荷名称とは「機器識別情報」の一例である。

図６はフロー画面の具体例を示す図である。図６の具体例は、図５に示される電力順運用情報５０３の１号配水ポンプが選択された場合に表示されるフロー画面５０６である。図５の画面において、“１号配水ポンプ”なる負荷名称の監視対象機器１０が選択されると、選択された監視対象機器１０である１号配水ポンプと、その周囲に設置される他の監視対象機器１０と、を表示するためのフロー画面５０６が表示される。

図７は操作画面の具体例を示す図である。図７の具体例は、図６に示されるフロー画面において１号配水ポンプが選択された場合に表示される操作画面５０７である。図６の画面において、“１号配水ポンプ”を示すアイコンが選択されると、選択された１号配水ポンプに対する制御を受け付けるための操作画面５０７が表示される。操作画面５０７には、操作対象の監視対象機器１０の名称を示す名称表示領域７１と、操作対象の監視対象機器１０の現在の状態を示す状態表示領域７２と、運転状態に遷移させることを指示するためのボタンである運転ボタン７３と、停止状態に遷移させることを指示するためのボタンである停止ボタン７４と、が含まれる。状態表示領域７２には、例えば操作対象の監視対象機器１０が運転中であるか停止中であるかを示してもよい。例えば、カーソル５０５によって停止ボタン７４が選択された後に実行ボタン７５が選択されることに応じて、制御部４０６は制御信号を送信してもよい。

図８は、操作端末４０の動作の流れを示すフローチャートである。操作端末４０の制御部４０６は、監視制御サーバ３０から電力情報を受信する（ステップＳ１０１）。制御部４０６は、運用情報記憶部４０４から、運用情報を読み出す（ステップＳ１０２）。制御部４０６は、取得された電力情報及び運用情報に基づいてデマンド監視画面５０１を更新する（ステップＳ１０３）。

デマンド監視画面５０１が表示されている際に監視対象機器１０の選択がなされると（ステップＳ１０４−ＹＥＳ）、制御部４０６は、選択された監視対象機器１０に対応付けられたフロー画面を表示することを決定する（ステップＳ１０５）。制御部４０６は、決定したフロー画面を表示するために必要となる状態情報を監視制御サーバ３０から取得する（ステップＳ１０６）。そして、制御部４０６は、取得された状態情報に基づいてフロー画面を表示部４０２に表示させる（ステップＳ１０７）。

このように構成された操作端末４０では、デマンド監視画面５０１において電力順運用情報５０３及び運用順運用情報５０４が表示される。そのため、使用者は電力順運用情報５０３又は運用順運用情報５０４を閲覧することによって、より容易に運転状態を変更すべき機器を判断することが可能となる。

デマンド監視画面５０１において機器識別情報が選択されると、選択された機器識別情報が示す監視対象機器１０と、その監視対象機器１０の周囲に設けられた他の監視対象機器１０と、の状態を示すフロー画面が表示される。そのため、使用者は、機器識別情報の選択に応じて表示されたフロー画面を見ることによって、その監視対象機器１０の運転状態を変更した際に設備に生じる影響について容易に検討することが可能となる。

（変形例）
デマンド監視画面５０１の電力順運用情報５０３及び運用順運用情報５０４において、機器識別情報ではなく調整可能電力が選択されたことに応じてフロー画面が表示されてもよい。この場合、制御部４０６は、運用情報に基づいて、選択された調整可能電力に対応する機器識別情報を取得する。そして、制御部４０６は、取得された機器識別情報に基づいて、表示されるべきフロー画面を決定してもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、事前に登録された画面情報に基づいて画面を表示する構成（制御部４０７，４０７ａ）を持つことにより、監視対象となる設備に関する画面を操作端末に表示させる際に要する手間を軽減することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…監視制御システム、１０…監視対象機器、２０…制御装置、３０…監視制御サーバ、３０１…通信部、３０２…制御指示部、３０３…プロセス情報記憶部、３０４…プロセス情報制御部、３０５…デマンド情報記憶部、３０６…デマンド情報制御部、４０…操作端末、４０１…入力部、４０２…表示部、４０３…通信部、４０４…運用情報記憶部、４０５…フロー画面情報記憶部、４０６…制御部、５０１…デマンド監視画面、５０６…フロー画面

Claims (6)

1. 画面を表示する表示部と、
   監視対象となる水処理設備の電力に関する情報である電力情報を取得し、前記電力情報に基づいて所定のデマンド時限におけるデマンド電力の情報と、前記水処理設備に備えられた１又は複数の機器についてその機器の運転状態を変更することによって前記デマンド時限において電力を削減できる機器を示す機器識別情報と、を表す画面を前記表示部に表示させる制御部、を備え、
   前記制御部は、前記機器に対する前記運転状態を変更する指示を受け付けると、前記指示に応じた指示信号を出力する、デマンド監視装置。
2. 前記制御部は、前記１又は複数の機器についてその機器の運転状態を変更することによって前記デマンド時限において削減できる電力を示す調整可能電力の情報を、前記画面にさらに表示させる、請求項１に記載のデマンド監視装置。
3. 前記制御部は、前記機器のうち、前記調整可能電力の値が大きいものから順に所定の数の機器の機器識別情報を前記画面に表示させる、請求項２に記載のデマンド監視装置。
4. 前記制御部は、前記機器のうち、前記運転状態を変更したとしても前記水処理設備における影響が小さい機器として予め定義された所定の数の機器の機器識別情報を前記画面に表示させる、請求項２又は３のいずれか一項に記載のデマンド監視装置。
5. 前記制御部は、前記画面において前記機器識別情報又は前記調整可能電力の情報に関する表示が選択されることに応じて、選択された前記機器識別情報又は前記調整可能電力の情報に対応する前記機器と、前記機器の周囲に設けられた他の機器と、の状態を示すフロー画面を前記表示部に表示させる、請求項２から４のいずれか一項に記載のデマンド監視装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のデマンド監視装置と、
   前記水処理設備に設けられた１又は複数の機器を制御する制御装置と、
   前記水処理設備の電力に関する情報である電力情報を取得し、前記デマンド電力の情報を生成し、前記デマンド電力の情報を前記デマンド監視装置に送信する監視制御サーバと、
   を備える監視制御システム。

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