JP2018185678A - Operation planning device, operation control system, and operation planning method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、運用計画立案装置、運用制御システム、および、運用計画立案方法に関するものであり、具体的には、プラント個別の状況や運転ノウハウを適宜に反映させた運用計画を立案可能とする技術に関する。 The present invention relates to an operation plan planning device, an operation control system, and an operation plan planning method, and more specifically, a technology that makes it possible to plan an operation plan that appropriately reflects individual plant conditions and operation know-how. About.
上下水道施設など各種プラントの運用に際しては、該当施設の仕様や生成物の需給関係、運転用リソース、など様々な条件を勘案しつつ、運用の品質や効率が最適となるよう運用計画を立案する必要がある。 When operating various plants such as water and sewage facilities, formulate an operation plan that optimizes the quality and efficiency of operation, taking into account various conditions such as the specifications of the facility, the supply and demand relationship of products, operating resources, etc. There is a need.
このような運用計画に関する従来技術としては、例えば、プラント内のプラント機器に対する制御を予め作成してある運用計画に基づき行うプラント運用制御装置において、前記プラントからプロセスコントローラを介して入力したプロセスデータを記憶するプロセスデータ記憶手段と、前記プロセスデータ記憶手段に記憶された過去の実績値、及びヒューマンインターフェースから入力される所定の情報に基づき、需要を予測演算する需要予測部と、前記需要予測部で予測演算された需要予測値に基づき、免疫的アルゴリズムを用いて最適な運用計画についての演算を行うIA最適計画演算手段と、前記IA最適計画演算手段が前記免疫的アルゴリズムを用いる演算を行う際に、記憶細胞及びサプレッサー細胞を記憶させておくための細胞記憶手段と、を備えたことを特徴とするプラント運用制御装置(特許文献1参照)などが提案されている。 As a conventional technique related to such an operation plan, for example, in a plant operation control apparatus that performs control for plant equipment in a plant based on an operation plan that has been created in advance, process data input from the plant via a process controller is used. A process data storage means for storing, a past performance value stored in the process data storage means, and a demand prediction section for predicting and calculating demand based on predetermined information input from a human interface; and the demand prediction section IA optimal plan calculating means for calculating an optimal operation plan using an immune algorithm based on the predicted demand calculation value, and when the IA optimal plan calculating means performs calculation using the immune algorithm , Cells for storing memory cells and suppressor cells And 憶 means, such as a plant operation control apparatus characterized by comprising a (see Patent Document 1) has been proposed.
従来技術においては、最適化の初期解として実績値を使用することで準最適な運用計画を高速に求めることは可能である。しかしながら、その対象として、配水池やポンプ等の施設数が多岐に亘るプラントを想定しておらず、また、運用実績に潜在しているはずの熟練運転員らの運転傾向を運用計画に適宜に反映させることもない。つまり、運用計画最適化の観点からすれば、当該運用計画に反映させるべき事象が十分に反映されていないとの課題が残されている。こうした課題は、将来の人口減に伴う事業維持の困難性や、熟練者の高齢化や定年退職による運転ノウハウの未承継、といった問題を抱える水道事業において特に明らかと言える。 In the prior art, it is possible to obtain a semi-optimal operation plan at high speed by using the actual value as the initial solution for optimization. However, it does not assume a plant with a wide range of facilities such as distribution reservoirs and pumps as the target, and the operation plan of skilled operators who should be latent in the operation results is appropriately set in the operation plan. There is no reflection. That is, from the viewpoint of optimizing the operation plan, there remains a problem that the events to be reflected in the operation plan are not sufficiently reflected. These issues are particularly evident in water supply businesses that have problems such as difficulties in maintaining the business due to future population decline, and aging of skilled workers and uninherited operation know-how due to retirement.
そこで本発明の目的は、プラント個別の状況や運転ノウハウを適宜に反映させた運用計画を立案可能とする技術を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technique that enables the creation of an operation plan that appropriately reflects the individual plant situation and operation know-how.
上記課題を解決する本発明の運用計画立案装置は、プラントの運用計画を立案する装置であって、前記プラントに関する運転実績データから所定事象に関する運転範囲の分布を抽出し、前記運転範囲からの逸脱度を示す基本指標を前記所定事象ごとに定める運転範囲抽出部と、前記所定事象の基本指標を組合せることで、運用計画における評価指標を生成し、前記プラントの構成に関する制約条件および前記評価指標を目的関数とする最適化問題を解くことで、過去の所定期間に関して運用計画案を立案し、前記運用計画案と当該期間に関する運転実績データとの一致度を計算し、前記一致度が最大となる前記評価指標の
構成を探索する問題構成学習部と、前記プラントに関する所定の需要予測値に基づき、前記探索した評価指標を目的関数とした最適化問題を解くことで運用計画を立案する運用計画立案部と、を備えることを特徴とする。
The operation plan planning apparatus of the present invention that solves the above problems is a device for planning a plant operation plan, which extracts a distribution of an operation range related to a predetermined event from operation result data related to the plant, and deviates from the operation range. By combining the operation range extraction unit that defines the basic index for each predetermined event and the basic index of the predetermined event, an evaluation index in the operation plan is generated, and the constraint condition regarding the configuration of the plant and the evaluation index By solving the optimization problem with the objective function as an objective function, an operation plan is drafted for a predetermined period in the past, the degree of coincidence between the operation plan and the operation result data for the period is calculated, and the degree of coincidence is maximized. A problem configuration learning unit that searches for a configuration of the evaluation index, and an objective function that determines the searched evaluation index based on a predetermined demand prediction value related to the plant Characterized in that it comprises the operation planning unit, the to design operation plan by solving the optimization problem.
また、本発明の運用制御システムは、運用計画に基づきプラントを制御する運用制御システムであって、前記プラントのセンサによる計測値を収集し、前記プラントを制御するサブコントローラに制御指示を行う監視制御装置と、前記監視制御装置の制御目標となる運用計画を立案する運用計画立案装置であって、前記監視制御装置を介して得た前記プラントに関する計測値たる運転実績データから、所定事象に関する運転範囲の分布を抽出し、前記運転範囲からの逸脱度を示す基本指標を前記所定事象ごとに定める運転範囲抽出部と、前記所定事象の基本指標を組合せることで、運用計画における評価指標を生成し、前記プラントの構成に関する制約条件および前記評価指標を目的関数とする最適化問題を解くことで、過去の所定期間に関して運用計画案を立案し、前記運用計画案と当該期間に関する運転実績データとの一致度を計算し、前記一致度が最大となる前記評価指標の構成を探索する問題構成学習部と、前記プラントに関する所定の需要予測値に基づき、前記探索した評価指標を目的関数とした最適化問題を解くことで運用計画を立案する運用計画立案部とを備える運用計画立案装置と、を含むことを特徴とする。 Further, the operation control system of the present invention is an operation control system for controlling a plant based on an operation plan, which collects measurement values by the sensors of the plant and performs a control instruction to a sub-controller that controls the plant. And an operation plan planning device for planning an operation plan as a control target of the monitoring control device, from an operation result data as a measurement value obtained through the monitoring control device, and an operation range related to a predetermined event And generating an evaluation index in the operation plan by combining a basic index of the predetermined event and an operating range extraction unit that determines a basic index indicating the degree of deviation from the operating range for each predetermined event. By solving an optimization problem with the objective function of the constraint condition regarding the plant configuration and the evaluation index, A problem configuration learning unit that formulates an operation plan, calculates a degree of coincidence between the operation plan and the operation result data relating to the period, and searches for a configuration of the evaluation index that maximizes the degree of coincidence; An operation plan drafting device comprising an operation plan drafting unit for drafting an operation plan by solving an optimization problem using the searched evaluation index as an objective function based on a predetermined demand forecast value relating to To do.
また、本発明の運用計画立案方法は、プラントの運用計画を立案する情報処理装置が、前記プラントに関する運転実績データから所定事象に関する運転範囲の分布を抽出し、前記運転範囲からの逸脱度を示す基本指標を前記所定事象ごとに定める運転範囲抽出処理と、前記所定事象の基本指標を組合せることで、運用計画における評価指標を生成し、前記プラントの構成に関する制約条件および前記評価指標を目的関数とする最適化問題を解くことで、過去の所定期間に関して運用計画案を立案し、前記運用計画案と当該期間に関する運転実績データとの一致度を計算し、前記一致度が最大となる前記評価指標の構成を探索する問題構成学習処理と、前記プラントに関する所定の需要予測値に基づき、前記探索した評価指標を目的関数とした最適化問題を解くことで運用計画を立案する運用計画立案処理と、を実行することを特徴とする。 Further, according to the operation plan planning method of the present invention, the information processing device that plans the plant operation plan extracts the distribution of the operation range related to the predetermined event from the operation result data related to the plant, and indicates the deviation from the operation range. By combining the operation range extraction process for defining the basic index for each predetermined event and the basic index of the predetermined event, an evaluation index in the operation plan is generated, and the constraint condition regarding the configuration of the plant and the evaluation index are used as the objective function By solving the optimization problem, an operation plan is drafted for a predetermined period in the past, the degree of coincidence between the operation plan and the operation result data for the period is calculated, and the evaluation that maximizes the degree of coincidence Based on the problem configuration learning process for searching for the configuration of the index and a predetermined demand prediction value for the plant, the searched evaluation index is used as an objective function. And characterized in that the execution and operation planning process for planning the operation plan by solving the optimization problem, the.
本発明によれば、プラント個別の状況や運転ノウハウを適宜に反映させた運用計画を立案可能となる。 According to the present invention, it is possible to make an operation plan that appropriately reflects individual plant conditions and operation know-how.
−−−実施例1−−−
以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図1は、実施例1における運用計画立案装置101を含む運用制御システム100の論理構成例を示す図である。本実施例における運用制御システム100は、運用計画立案装置101により予め立案した運用計画に基づいて、水道プラントにおける各機器を制御し、当該水道プラントの取送配水プロセスを管理するシステムである。なお本実施例では、運用計画立案と運用制御の対象を水道プラントとしたが、勿論これに限定するものではない。
--- Example 1 ---
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a logical configuration example of an
図1で例示するように、本実施例における運用制御システム100は、運用計画立案装置101、監視制御装置102、センサ103、および、サブコントローラ104を含んで構成される。
As illustrated in FIG. 1, the
このうち運用計画立案装置101は、運転範囲抽出部111、問題構成学習部112、需要予測部113、運用計画立案部114、運転実績データ記憶部121、データ収集部151、計画出力部152、および、構成・計画表示部153、を備える。
Among them, the operation
上述の運転範囲抽出部111は、運転実績データ記憶部121より、該当水道プラントに関する過去の運転実績データを取得して、当該運転実績データから所定事象に関する運転範囲の分布を抽出し、当該運転範囲からの逸脱度を示す基本指標を上述の所定事象ごとに定めるものである。また、運転範囲抽出部111は、上述のごとく定めた基本指標に関する情報を、問題構成学習部112および構成・計画表示部153に送信する。こうした運転範囲抽出部111の処理の詳細は、図5の説明とともに後述する。
The operation
また、問題構成学習部112は、運転実績データ記憶部121より、該当水道プラントに関する過去の運転実績データを取得して、上述の運転範囲抽出部111より得た基本指標を組合せることで、運用計画の評価指標を生成し、水道プラントの構成に関する制約条件および上述の評価指標を目的関数とする最適化問題を解くことで、過去の所定期間に関して運用計画案を立案し、この運用計画案と当該期間に関する運転実績データとの一致度を計算し、この一致度が最大となる評価指標の構成を探索するものである。また、問題構成学習部112は、こうして得た一致度最大の評価指標の構成を問題構成として、運用計画立案部114および構成・計画表示部153に送信する。こうした問題構成学習部112の処理の詳細は、図6の説明とともに後述する。
In addition, the problem
また、需要予測部113は、運転実績データ記憶部121より、該当水道プラントに関する過去の運転実績データを取得して、当該運転実績データに基づいて需要の予測値を計算し、この需要の予測値を運用計画立案部114に送信する。ここで、需要の予測値とは、予測時点から所定の将来期間(例えば24時間分)における、所定の時間ステップ(例えば30分ごろ)ごと、水道プラントにおける配水区域ごとの配水量の予測値の時系列を指す。こうした需要予測の計算方法には、公知の時系列予測方法を採用する。
In addition, the
また、運用計画立案部114は、運転実績データ記憶部121より、該当水道プラントに関する直近の運転実績データを取得し、問題構成学習部112より得た上述の問題構成を取得し、また、需要予測部113より需要の予測値を取得し、当該需要予測値および当該直近の運転実績データから、運用計画の満たすべき制約条件を計算し、この制約条件と、上述の問題構成学習部112の計算した評価指標を目的関数とした最適化問題を解くことで運用計画を立案するものである。また、運用計画立案部114は、立案した運用計画を計画出力部152および構成・計画表示部153に送信する。こうした運用計画立案部114の処理の詳細は、図6の説明とともに後述する。また、運用計画の詳細は図4の説明にて後述する。
In addition, the
また、運転実績データ記憶部121は、データ収集部151より、水道プラントにおけ
る運用計画対象の取送配水プロセスの運転実績データを取得し、当該運転実績データを蓄積し、要求に応じて当該運転実績データを運転範囲抽出部111、問題構成学習部112、需要予測部113、運用計画立案部114に送信するものである。
In addition, the operation result
なお、運転実績データとは、水道プラントにおける取送配水プロセスのセンサ計測値、および、機器やセンサの故障状態のデータ等を指す。また、運転実績データには、監視制御装置102で管理している関連データ、すなわち、機器やセンサの故障状態の変化に関するアラーム情報等を含めてもよい。
In addition, operation performance data refers to sensor measurement values of a water distribution process in a water plant, data on failure states of devices and sensors, and the like. Further, the operation result data may include related data managed by the
また、データ収集部151は、監視制御装置102から、水道プラントにおける運用計画対象の取送配水プロセスの運転実績データを受信し、運転実績データ記憶部121に送信するものである。データ収集部151と監視制御装置102との間は、適宜なネットワークを介して通信可能に結ばれているものとする。
In addition, the
また、計画出力部152は、運用計画立案部114より運用計画を取得し、これを監視制御装置102に対し、運用制御の目標値として送信するものである。
The
また、構成・計画表示部153は、運転範囲抽出部111より運転範囲の分布および基本指標の情報を取得し、また、問題構成学習部112より問題構成を取得し、また、運用計画立案部114より運用計画を取得し、これら取得した情報らを、後述する表示部206など適宜な操作者向けのディスプレイ上のウィンドウに表示するものである。こうした構成・計画表示部153の表示例は、図7および図8の説明として後述する。
In addition, the configuration /
また、監視制御装置102は、運用制御対象の水道プラントにおける取送配水プロセスの状態を計測するセンサ103から計測値を収集し、この計測値と、当該センサ103や水道プラントにおける機器の故障状態の情報と、センサ103や機器の故障状態の変化に関するアラーム情報とを、運用計画立案装置101に送信する装置となる。またこの監視制御装置102は、運用制御の目標値として運用計画を運用計画立案装置101から受信し、当該運用計画に基づいて、運用制御対象の水道プラントにおける取送配水プロセスの状態を制御するサブコントローラ104に対し、制御目標値を送信する。
In addition, the
なお、運用計画立案装置101は、監視制御装置102からは遠隔地に設置されたデータセンター上のプログラムとして実現してもよい。また、運用計画立案装置101を、遠隔地のデータセンター上のプログラムと、監視制御装置102の側に置かれた端末に分割して実現してもよい。例えば、データセンター上のプログラムで運転範囲抽出部111と問題構成学習部112を実装し、上述の端末には運転範囲抽出部111と問題構成学習部112をのぞく部分を実装することができる。
The
続いて、本実施例における運用計画立案装置101のハードウェア構成について説明する。図2は、実施例1における運用計画立案装置のハードウェア構成例を示す図である。
Next, the hardware configuration of the operation
図2に例示するように、本実施例における運用計画立案装置101は、CPU201、メモリ202、メディア入出力部203、入力部205、通信制御部204、表示部206、周辺機器IF部207、および、バス210、を含んで構成されている。
As illustrated in FIG. 2, the
このうちCPU201は、メモリ202上のプログラム2021を実行する演算装置である。また、メモリ202は、上述のプログラム2021やテーブル等を一時記憶する記憶手段である。また、メディア入出力部203は、所定の記憶媒体から読み取った上述のプログラム2021やテーブル等を保持し、適宜にメモリ202に格納する。
Among these, the
また、入力部205は、キーボード、マウス等の入力インターフェイスをユーザに提供する装置である。また、通信制御部204は、ネットワーク220と接続して、監視制御装置102等の外部装置と通信を実行するネットワークインターフェイス等である。
The
また、表示部206は、図1の構成・計画表示部153による情報の表示先となる装置であり、具体的にはディスプレイである。また、周辺機器IF部207は、プリンタ等のインターフェイスである。
The
また、バス210は、CPU201、メモリ202、メディア入出力部203、入力部205、通信制御部204、表示部206、および、周辺機器IF部207を相互接続するものである。
The
図1と図2との対比から明らかなように、図1の運用計画立案装置101は、CPU201がプログラム2021を実行することで実現している。なお、運用計画立案装置101と監視制御装置102を、同一のハードウェア上に異なるプログラムとして実現することとしてもよい。
As is clear from the comparison between FIG. 1 and FIG. 2, the
図3は、実施例1において運用制御対象の水道プラントにおける取送配水系の設備構成を示す図である。図3を参照して、運用計画立案装置101が監視対象とする水道プラントである水道の取送配水プロセスの構成を説明する。
FIG. 3 is a diagram illustrating an equipment configuration of a delivery / distribution system in a water plant that is subject to operation control in the first embodiment. With reference to FIG. 3, the structure of the water supply / distribution process of the water supply which is the water supply plant which the operation
図3で例示する設備構成においては、配水池301、302から配水区域341に対して、配水ポンプ施設321、322により多点注入でポンプ配水している。図中には、配水管354のように、代表的な配水管のみを記載している。
In the equipment configuration illustrated in FIG. 3, the water is distributed from the
また、上述の配水区域341中には、末端局361、361があり、ここで水圧や水質を計測する。また、配水池303から配水区域342に対して減圧バルブ334を通じて自然流下配水している。一方、配水池301への流入は、送水管351を通じた用水供給事業者からの受水と、取水ポンプ施設324からの原水を浄水場311で処理した浄水とからなる。こうした配水池301の水の一部は、送水ポンプ施設323、送水管353を経由して配水池303に送水している。また、配水池322への流入は、送水管352を通じた用水供給事業者からの受水である。なお、各配水池の送水管からの流入部には、流量調整バルブ331、332、333が配置されている。
Moreover, in the above-mentioned
この例にて、監視制御装置102が計測値を収集するセンサ103は、各配水池の水位計、各ポンプ施設、バルブにおける流量計、各ポンプ施設と末端局における水圧計、各ポンプ施設のポンプ運転号機、回転数、消費電力の計測器、各バルブの開度の計測器、などが該当する。
In this example, the
また、この例にて、監視制御装置102が制御を指示するサブコントローラ104は、各ポンプの始動・停止、回転数調整機器、各バルブの開度調整などを制御するコントローラが該当する。
In this example, the sub-controller 104 to which the monitoring and
続いて、図4A、図4Bを参照して、本実施例1における運用計画例を説明する。運用計画とは、ここでは、運用計画立案時点から所定の将来期間(例えば24時間分)における、制御目標ないしはプロセス状態の推移の計画をさす。こうした制御目標ないしはプロセス状態の具体例としては、配水池の水位、各流量計での取送配水量、各ポンプ施設におけるポンプ運転台数、回転数、各バルブの開度などがある。 Next, an operation plan example according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 4A and 4B. Here, the operation plan refers to a plan for transition of control target or process state in a predetermined future period (for example, 24 hours) from the time of the operation plan. Specific examples of such control targets or process states include the water level in the distribution reservoir, the amount of water delivered and delivered by each flow meter, the number of pumps operated at each pump facility, the number of revolutions, and the opening of each valve.
図4Aでは、運用計画の例として配水池Aの水位の推移400を、また図4Bでは、運
用計画の例として送水ポンプ施設Sのポンプ運転台数の推移410を示している。
4A shows a transition 400 of the water level of the reservoir A as an example of the operation plan, and FIG. 4B shows a
こうした運用計画における推移は、時間ステップ(以下、例として30分間とする)ごとの値の時系列で表現する。この際、時々刻々と変化するプロセスを30分間ごとの値で表現するために、適切な集約方法で時間ステップを代表する値を定める。例えば、水位は毎時0分および30分における値、取水・送水・配水量は各30分の平均値を取る。対象で配水池施設能力等に余裕のない場合、ポンプ運転台数は、毎時0分および30分だけでなく、任意の時刻に切替できるようにする必要がある。 The transition in such an operation plan is expressed by a time series of values for each time step (hereinafter, 30 minutes as an example). At this time, in order to express the process that changes every moment as a value every 30 minutes, a value representative of the time step is determined by an appropriate aggregation method. For example, the water level takes values at 0 and 30 minutes per hour, and the water intake / water supply / distribution amount takes an average value of 30 minutes each. If there is no surplus in the capacity of the reservoir in the target, the number of pumps to be operated needs to be switched not only at 0 and 30 minutes per hour, but also at any time.
次に、図5を参照して、本実施例の運転範囲抽出部111により抽出される運転範囲の分布および基本指標の例について説明する。
Next, with reference to FIG. 5, an example of the distribution of the operation range and the basic index extracted by the operation
本実施例における運転範囲抽出部111は、運転実績データ記憶部121から運転実績データを取得し、これに基づき運転範囲の抽出、基本指標定義、および、結果送信の各ステップにて処理を行う。
The operation
このうち運転実績データの取得ステップにおいて、運転範囲抽出部111は、運転実績データ記憶部121より運転実績データを取得する。
Among these, in the operation result data acquisition step, the operation
また、運転範囲の抽出ステップにおいて、運転範囲抽出部111は、各対象項目について、運転実績データの典型的な運転範囲を計算する。運転範囲抽出部111が処理対象とする項目、すなわち対象項目は、予め設定したプロセス状態の計測値である。例えば、運転範囲抽出部111は、取水量、送水量、配水量、配水池水位、各種ポンプ・バルブの運転切替操作の回数、間隔、時間帯、運転時間などの事象を対象項目とする。
In the operation range extraction step, the operation
また、運転範囲抽出部111は、同じ計測値に関して、複数の時間区分や集約方法を用いることで複数の運転範囲の分布を抽出し、基本指標を定めることができる。運転範囲抽出部111は、例えば取水量について、30分平均値の運転範囲と、1日あたりの積算値の運転範囲とを抽出し、それぞれに別の基本指標を定めることができる。
In addition, the driving
また、運転範囲抽出部111は、計測値を加工した値について運転範囲の分布を抽出し、基本指標を定めてもよい。例えば、運転範囲抽出部111は、送水量の前時刻からの変化量や、取送配水ポンプの運転に要する消費電力、前記消費電力にもとづく各施設における電力の30分平均値(電力デマンド値)、需要予測の誤差に対する運用計画の頑健性の指標などを処理の対象とできる。
In addition, the operation
なお、需要予測の誤差に対する運用計画の頑健性としては、例えば、需要量が予測よりも継続的に多いか少ない状況で、運用計画どおりの運転操作を継続した場合の配水池水位の推移をシミュレーションし、所定時間内において配水池水位が運用範囲を逸脱する最大の大きさなどを用いることができる。 As for the robustness of the operation plan against demand forecast errors, for example, simulation of the transition of the reservoir water level when the operation operation is continued according to the operation plan in a situation where the demand is continuously greater or less than the forecast. And the maximum magnitude | size etc. from which a reservoir water level deviates from an operation range within predetermined time can be used.
例えば、運転範囲抽出部111は、ある配水ポンプ施設における1日あたりのポンプ台数の切替回数を対象項目とし、当該項目のヒストグラムを計算し、大部分の実績データが含まれる範囲を計算する。
For example, the operation
図5に示す、(a)運転実績の分布グラフ500は、運転範囲抽出部111が計算した、ある配水ポンプ施設における1日あたりのポンプ台数の切替回数のヒストグラムである。運転範囲抽出部111は、相対頻度が所定の値以上である切替回数の上限値を計算することで、当該項目の範囲を計算する。運転範囲抽出部111の計算した範囲の上限値を図中に破線で示す。
The (a) operation
運転範囲抽出部111による範囲の計算方法は、対象項目等に応じて、所定のパーセンタイル値を計算する方法や、平均値から標準偏差の所定倍値はなれた値を計算する方法などを用いる。また、対象項目等に応じて、上限値だけでなく、下限値も計算する。必要に応じて、一つの対象項目に対して、複数の上限値、下限値を計算してもよい。
As a range calculation method by the operation
また、運転範囲抽出部111は、基本指標定義ステップにて、上述の運転範囲からの逸脱度を定量化する基本指標の計算方法を定める。運転範囲抽出部111は、例えば、上述のポンプの切替回数に関して、運転範囲(切替回数上限値)を用いて以下の計算方法を基本指標として定める。
In addition, the operation
(基本指標値)=max[(切替回数)−(切替回数上限値)、0]
ここでmaxは最大値演算である。
(Basic index value) = max [(number of times of switching) − (upper limit number of times of switching), 0]
Here, max is a maximum value calculation.
図5における、(b)基本指標値グラフ510は、運転範囲抽出部111が上述のごとき手法にて定めた、ある配水ポンプ施設における1日あたりのポンプ台数の切替回数の基本指標値である。
A (b) basic
また、運転範囲抽出部111は、上述の基本指標の一覧とそれらの計算方法を問題構成学習部112に送信して処理を終了する。
In addition, the driving
運用計画立案装置101は、上述の運転範囲抽出部111の処理により、過去の運転実績データにもとづいて個々の運転範囲抽出項目に対する、(経験ある)運転員の操作傾向を抽出できる。なお、運用計画立案装置101は、需要予測の誤差に対する運用計画の頑健性を基本指標とすることで、需要予測に誤差が生じても安定した運用を継続できる運用計画を立案できる。
The
以下、本実施形態における運用計画立案方法の実際手順について図に基づき説明する。以下で説明する運用計画立案方法に対応する各種動作は、運用計画立案装置101がメモリ等に読み出して実行するプログラムによって実現される。そして、このプログラムは、以下に説明される各種の動作を行うためのコードから構成されている。
Hereinafter, actual procedures of the operation planning method according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. Various operations corresponding to the operation planning method described below are realized by a program that the
図6は、実施例1における運用計画立案方法のフロー例を示す図であり、具体的には問題構成学習部112の処理フローを示すフローチャートである。以下、図6のフローを参照して、問題構成学習部112の処理を説明する。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation plan planning method according to the first embodiment, and more specifically, a flowchart illustrating a processing flow of the problem
この場合まず、問題構成学習部112は処理を開始する(ステップ601)。この開始は、入力部205ないし通信制御部204を介して所定装置から所定の指示を受け付けるか、或いは、予め定めた時期の到来を検知して実行されるものとする。
In this case, first, the problem
続いて、問題構成学習部112は、運転実績データ記憶部121より運転実績データを取得し、また、運転範囲抽出部111より基本指標の一覧とそれらの計算方法を取得する(ステップ602)。
Subsequently, the problem
また、問題構成学習部112は、上述のステップ602で得た基本指標を組合せることで、運用計画の評価指標を生成する(ステップ603)。このステップにおける問題構成学習部112は、例えば線形演算と最大値演算により基本指標をランダムに組合せることで、少なくとも一つの評価指標を生成する。
In addition, the problem
運用計画を表現するベクトルをX、運用計画立案時点までのプラント状態をs、基本指
標ないしは基本指標を組合せた指標をh_iとすると(ここで、_は下付き文字の略記法である)、線形演算と最大値演算による組合せで構成できる指標の例としては
Assuming that the vector representing the operation plan is X, the plant state up to the time of planning the operation plan is s, and the basic indicator or an indicator combining the basic indicators is h_i (where _ is an abbreviation for subscript), linear Examples of indicators that can be configured with a combination of calculation and maximum value calculation
がある。ここで、w_i、k_iは任意の定数である。
There is. Here, w_i and k_i are arbitrary constants.
次に、問題構成学習部112は、上述の水道プラントにおける構成に関する制約条件およびステップ603で得た評価指標を目的関数とする最適化問題を解くことで、過去の所定期間に関して運用計画案を立案する(ステップ604)。
Next, the problem
この場合の問題構成学習部112は、ステップ603で得ている評価指標をfとし、水道プラントの構成に関する複数の制約条件をg_j (j=1,2,…,N)として、運転実績データのある過去の期間pにたいして、当該期間に影響をおよぼすプラントの状態を表現するベクトルをs_pとすると、最適化問題
In this case, the problem
を解いて最適な運用計画案X*_pを立案する。
To formulate an optimal operation plan X * _p.
上述の状態s_pには、具体的には、当該期間pにおける需要量(実績値ないしは予測値)、当該期間に入る直前の配水池水位やポンプ運転台数、当該期間に入る前までの取水量積算値などが含まれる。 Specifically, in the above-described state s_p, the demand amount (actual value or predicted value) in the period p, the reservoir water level and the number of pumps operated immediately before entering the period, and the amount of water intake before entering the period Contains values etc.
また、水道プラントの構成に関する制約条件の例としては、水需要を満足する配水量を確保すること、取送配水量が各施設の設計範囲内であること、配水池水位が施設の設計範囲内であること、取送配水量と配水池水位の間で水量収支の関係式を満たすことなどがある。これらの制約条件の定式化方法は、取送配水運用計画の立案に関する公知技術を用いることができる。 In addition, examples of constraints related to water plant configuration include ensuring the amount of water distribution that satisfies water demand, that the amount of water delivered and distributed is within the design range of each facility, and that the water level of the distribution pond is within the design range of the facility In other words, the relationship between the water supply and distribution and the distribution reservoir water level may be satisfied. As a method for formulating these constraint conditions, a publicly-known technique relating to the planning of a delivery / distribution operation plan can be used.
また、最適化問題の最適解として運用計画案を求める方法は、例えば、遺伝的アルゴリズムや、数理計画法などの公知の技術を用いることができる。 As a method for obtaining an operation plan as an optimal solution of the optimization problem, for example, a known technique such as a genetic algorithm or mathematical programming can be used.
なお、問題構成学習部112は、次ステップでの評価のために、期間pを複数用意し、各期間に対して運用計画案を立案するものとする。
The problem
続いて、問題構成学習部112は、上述のステップ604で立案した運用計画案と、当該期間における運転実績データとの一致度を計算し、この一致度が最大となる評価指標の構成を探索する(ステップ605)。
Subsequently, the problem
このステップにおける問題構成学習部112は、例えば下記の式で与える一致度により、評価指標fを目的関数に用いて立案した運用計画案を評価する。
The problem
ここで、E[f]は評価値、a_pは期間pにおける運用計画案X*_pに対応した実績値,[・]_mはベクトルの第m成分、l_m,αは定数である。
Here, E [f] is the evaluation value, a_p is the actual value corresponding to the operation plan X * _p in the period p, [•] _m is the m-th component of the vector, and l_m and α are constants.
上述の一致度の式は、定数l_mの設定方法により、取水量、送水量、配水量、配水池水位、ポンプおよびバルブの運転切替時刻にもとづいて計算される。 The above equation of coincidence is calculated based on the amount of water intake, the amount of water delivered, the amount of water delivered, the water level of the reservoir, the operation switching time of the pumps and valves by the method of setting the constant l_m.
続いて、問題構成学習部112は、これまで構成した評価指標fに対して計算した、一致度E[f]に基づいて、十分大きい一致度の評価指標fを得たとして問題構成の処理を終了するかどうかを判定する(ステップ606)。
Subsequently, the problem
上述の判定の結果、終了する場合(ステップ606:終了)、問題構成学習部112は、処理をステップ607に遷移させる。他方、上述の判定の結果、継続する場合(ステップ606:継続)、問題構成学習部112は、処理をステップ603に戻す。
As a result of the determination described above, when the process ends (step 606: end), the problem
上述のステップ606における処理終了の具体的な判定方法と、ステップ603における評価指標の構成方法については、例えば遺伝的プログラミングなどの公知の技術を用いることができる。
For a specific method for determining the end of processing in
次に、問題構成学習部112はこれまで構成した評価指標のうち、一致度が最大となる評価指標を選択し、目的関数として選択した評価指標と、上述の水道プラントの構成に関する制約条件との組を問題構成として定め、当該問題構成を運用計画立案部114および構成・計画表示部153に送信し(ステップ607)、フローを終了する(ステップ608)。
Next, the problem
運用計画立案装置101は、上述の問題構成学習部112の処理により、互いにトレードオフの関係を有することのある各運転範囲抽出項目に関する運転員の総合的な要求や判断を、各項目の優先順位づけとして過去の運転実績データにもとづいて抽出できる。
The
また、運用計画立案部114は、計画立案時点から所定の将来期間を計画の立案対象期間を対象として、問題構成学習部112から受信した問題構成に基づいて運用計画の立案処理を行う。最適化問題の定式化や最適化問題を解くアルゴリズムは、問題構成学習部112のステップ604での処理と同様である。
Further, the operation
また、運用計画立案装置101は、上述の運用計画立案部114の処理により、配水池の計画初期水位、ポンプ施設の計画初期運転台数等がどのような組合せであっても、運転範囲抽出部111および問題構成学習部112が抽出した、(経験ある)運転員の過去の要求や判断を反映した運用計画を立案できる。
In addition, the operation
なお、運転範囲抽出部111および問題構成学習部112は、例えば数ヶ月ごとの所定の周期にて当該処理を行う。また、運用計画立案部114は、24時間や12時間周期を原則とし、プラント運転状態との解離度に応じて操作者から指示を受けて当該処理を行う。また、運転範囲抽出部111および問題構成学習部112の処理周期の間の期間では、運用計画立案部114は、最後に問題構成学習部112が計算した問題構成を用いて運用計画を立案する。
Note that the driving
なお、図7は、問題構成表示ウィンドウ701の例を示す図である。図7を参照して、構成・計画表示部153が表示部206等で表示する問題構成の形態について説明する。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the problem
構成・計画表示部153がディスプレイ等の表示部206で表示する問題構成表示ウィンドウ701は、目的関数表示パネル711を有する。構成・計画表示部153は、この目的関数表示パネル711に、問題構成学習部112から得た問題構成のうち、目的関数(評価指標)の構成を表示する。
A problem
この目的関数表示パネル711は、目的関数として基本指標の線形演算で定まる評価指標、すなわち式(2)が選択された場合の例を示す。列721から列723は、基本指標の項目を示し、列724が当該項目のしきい値(運転範囲抽出部111の計算した範囲の境界値)を示す。列725の逆数と、列726の積が、式(2)で該当する基本指標h_iに対する係数w_iとなる。
This objective
また、構成・計画表示部153は、この目的関数表示パネル711において、しきい値や重みなどのパラメータの修正を入力として受け付けてもよい。当該修正を受け付けた場合、構成・計画表示部153は、修正後のパラメータを運用計画立案部114に送信する。一方、運用計画立案装置101は、上述の構成・計画表示部153での処理により、操作者に対して、抽出した(経験ある)運転員の過去の要求や判断を提示し、必要に応じて修正を受け付けることができる。
Further, the configuration /
また、図8は、運用計画表示ウィンドウ801の例を示す図である。図8を参照して、構成・計画表示部153が運用計画およびその基本指標に関する評価結果を、表示部206等にて操作者に提示する形態について説明する。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an operation
この場合の構成・計画表示部153が、ディスプレイ等の表示部206で表示する運用計画表示ウィンドウ801は、項目選択パネル811、指標値表示パネル812、および、計画詳細表示パネル813を有する。
The operation
構成・計画表示部153は、上述の各パネルのうち項目選択パネル811に対して、表示対象とする運用計画および基本指標の項目の選択肢を表示する。また、構成・計画表示部153は、項目選択パネル811にて、操作者からの選択操作を受け付けて、表示する運用計画および基本指標の項目の入力を受け取る。
The configuration /
また、構成・計画表示部153は、指標値表示パネル812に対して、項目選択パネル811で選択された項目を対象に、運転範囲抽出部111が抽出した運転範囲の分布における運用計画の位置づけを表示し、また、対応する基本指標を計算して表示する。
In addition, the configuration /
また、構成・計画表示部153は、指標値表示パネル812に、運転範囲抽出部111から受信した指標関数821およびしきい値822をグラフ表示し、その上に計画値825を重ねて指標値826を可視化し、運転範囲からの逸脱度827を数値で表示している。
In addition, the configuration /
構成・計画表示部153は、計画詳細表示パネル813に対して、構成・計画表示部153から受信した運用計画のうち項目選択パネル811で選択された項目の計画期間における時系列での推移を、計画値時系列835としてグラフ表示している。また構成・計画表示部153は、しきい値831を重ねて表示している。
The configuration /
運用計画立案装置101は、立案した運用計画を、上述の構成・計画表示部153の処理により、抽出した運転員の過去の要求や判断の満足度(逸脱度)の観点で評価し、操作
者に対して提示できる。
The operation
−−−実施例2−−−
本実施例では、運用計画立案装置101が、実施例1の構成に加えて監視制御システム102の機器状態に基づいてプラントの運用条件を抽出する運用条件抽出部915を備える例について示す。
--- Example 2 ---
In the present embodiment, an example in which the
この場合の運用計画立案装置101は、問題構成学習部112が運用条件ごとに評価指標の構成に加える変更を探索して計算し、また運用計画立案部114は、運用条件に対応する評価指標の構成を目的関数として選択することとなる。なお、運用計画立案装置101における構成と処理の大部分は上述の実施例1と同様のため、重複する説明は繰り返さず、相違点のみ説明する。
In this case, the operation
図9は、実施例2における運用計画立案装置101の論理構成を示す図であり、具体的には、運用条件抽出部915を備えた運用計画立案装置101を含む運用制御システム100の構成例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a logical configuration of the operation
本実施例における運用条件抽出部915は、運転実績データ記憶部121より運転実績データを取得し、この運転実績データから水道プラントにおける機器状態の平常時からの相違点を運用条件として抽出し、この運用条件を問題構成学習部112および運用計画立案部114に送信する。
The operation
例えば、ある期間において、特定の配水池および配水ポンプ施設の設備が電気点検等により一時的に停電したとの情報が運転実績データに含まれている場合、運用条件抽出部915は、この配水池および配水ポンプ施設における停電を、一つの運用条件として抽出する。こうした、運用条件抽出部915が抽出する運用条件は、停電にかぎらず、ポンプ等の機械設備の故障や使用休止、流量計等の計装設備の故障、監視制御システムの一部機能制限等を含む。
For example, when the operation result data includes information that the power distribution facility and the equipment of the distribution pump facility have temporarily failed due to electrical inspection or the like in a certain period, the operation
本実施例における問題構成学習部112は、追加で上述の運用条件抽出部915より運用条件を受信し、平常条件と各運用条件について問題構成を学習し、問題構成を運用計画立案部114および構成・計画表示部153に送信する。本実施例の問題構成学習部112の詳細は、図10の説明にて後述する。
The problem
本実施例の運用計画立案部114は、追加で運用条件抽出部915より、計画対象期間における運用条件を受信し、また、問題構成学習部112より、運用条件に対応した問題構成、特に目的関数とする評価指標の構成を受信し、当該運用条件に対応した問題構成を用いて運用計画を立案し、この運用計画を計画出力部152および構成・計画表示部153に送信するものとなる。
The
図10は、本実施例における運用計画立案方法のフロー例を示す図であり、具体的には問題構成学習部112の処理を示すフローチャートである。以後、図10を参照して本実施例における問題構成学習部112の処理を説明する。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a flow of an operation plan planning method according to the present embodiment, and more specifically, a flowchart illustrating processing of the problem
まず、問題構成学習部112は処理を開始する(ステップ1001)。この開始は、入力部205ないし通信制御部204を介して所定装置から所定の指示を受け付けるか、或いは、予め定めた時期の到来を検知して実行されるものとする。
First, the problem
次に、問題構成学習部112は、運転実績データ記憶部121より運転実績データを、運転範囲抽出部111より基本指標の一覧とそれらの計算方法を、また、運用条件抽出部
915より過去の運用条件をそれぞれ受信する(ステップ1002)。
Next, the problem
次に、問題構成学習部112は、平常条件、すなわち、もっとも典型的で同条件での運転期間の長い運用条件に対して、問題構成を学習する(ステップ1003)。本ステップでは、学習の対象期間pを、平常条件であった期間内に限定して、図6におけるステップ603からステップ606までの処理を行う。
Next, the problem
次に、問題構成学習部112は、平常条件以外の各運用条件に対して、問題構成を学習する(ステップ1004)。本ステップでは、学習の対象期間pを、各運用条件であった期間内に限定し、また、評価指標の構成を、平常条件の指標に近い構成に限定して、図6におけるステップ603からステップ606までの処理を行う。
Next, the problem
なお、上述の評価指標の構成が、平常条件の指標に近い構成である、とは、例えば、当該運用条件の評価指標を定める定数(式(1)や(2)におけるw_iやk_i)のベクトルと、平常条件の評価指標を定める定数のベクトルとの距離が、所定の値よりも小さいことを言う。ベクトル間の距離は、両ベクトルの差のL1ノルム、L2ノルムや、異なる要素の数等を用いることができる。 Note that the above-described configuration of the evaluation index is a configuration close to that of the normal condition, for example, a vector of constants (w_i and k_i in the expressions (1) and (2)) that determine the evaluation index of the operation condition. And a constant vector that defines an evaluation index under normal conditions is smaller than a predetermined value. For the distance between the vectors, the L1 norm of the difference between the two vectors, the L2 norm, the number of different elements, or the like can be used.
次に、問題構成学習部112は、上述のステップ1003、1004でそれぞれ得た、平常条件と各運用条件に対する問題構成を、運用計画立案部114および構成・計画表示部153に送信し(ステップ1005)、フローを終了する(ステップ1006)。
Next, the problem
本実施例の運用計画立案装置101は、上述の運用条件抽出部915、問題構成学習部112、および、運用計画立案部114での追加処理により、水道プラントにおける機器状態が特殊な運用条件のもとにおける、運用に対する運転員の過去の要求や判断の変化を抽出し、当該機器状態に応じた運用計画を立案できる。
The operation
図11は、運用条件別問題構成表示ウィンドウ1101の例を示す図である。図11を参照して、構成・計画表示部153が運用条件別の問題構成を操作者に提示する形態について説明する。
FIG. 11 is a diagram showing an example of the problem
構成・計画表示部153が、ディスプレイ等の表示部206に表示する運用条件別問題構成表示ウィンドウ1101は、運用条件選択ボックス1110、判定基準表示パネル1120、および、構成変更表示パネル1130を有する。
The operation condition-specific problem
構成・計画表示部153は、上述のうち運用条件選択ボックス1110に、平常時以外の各運用条件をプルダウンメニュー等で選択可能に一覧表示して、操作者による、表示対象の運用条件の選択を、入力として受け付ける。図11では、「配水池C設備停電」すなわち、配水池および配水池Cに設置された配水ポンプ施設の設備が停電した条件が、操作者により選択されている。
The configuration /
また、構成・計画表示部153は、判定基準表示パネル1120にて、上述の運用条件選択ボックス1110で選択された運用条件に関する判定基準を表示する。この判定基準表示パネル1120のテーブルにおいて、列1121には判定に利用するデータ項目が、列1122には、当該データ項目に関して上述の運用条件に該当すると判定する条件が表示されている。
Further, the configuration /
また、構成・計画表示部153は、構成変更表示パネル1130にて、上述の運用条件選択ボックス1110で選択された運用条件において、平常時の問題構成に対して加える問題構成の変更点を表示する。図11の例の場合、テーブルの列1131から1133は
基本指標の項目を示し、列1134から列1136が変更される数値を示す。
Further, the configuration /
本実施例の運用計画立案装置101は、上述の構成・計画表示部153の処理により、操作者に対して運用条件ごとに抽出した運転員の過去の要求や判断の変化を提示し、必要に応じて修正を受け付けることができる。
The operation
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。 Each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit. Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor. Information such as programs, tables, and files for realizing each function can be stored in a memory, a hard disk, a recording device such as an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
こうした本実施形態によれば、プラント個別の状況や運転ノウハウを適宜に反映させた運用計画を立案可能となる。 According to this embodiment, it is possible to make an operation plan that appropriately reflects the individual plant situation and operation know-how.
本明細書の記載により、少なくとも次のことが明らかにされる。すなわち、本実施形態の運用計画立案装置において、前記問題構成学習部は、前記基本指標を線形演算および最大値演算により組合せることで前記評価指標を生成するものであるとしてもよい。 At least the following will be clarified by the description of the present specification. That is, in the operation planning apparatus of the present embodiment, the problem configuration learning unit may generate the evaluation index by combining the basic index by linear calculation and maximum value calculation.
これによれば、運用計画立案に向けて適宜な評価指標を効率良く生成することが可能となる。 According to this, it is possible to efficiently generate an appropriate evaluation index for planning an operation plan.
また、本実施形態の運用計画立案装置において、前記問題構成学習部は、需要予測の誤差に対する運用計画の頑健性の指標を基本指標として用いるものであるとしてもよい。 Further, in the operation plan planning apparatus of the present embodiment, the problem configuration learning unit may use an index of robustness of the operation plan with respect to an error in demand prediction as a basic index.
これによれば、需要予測に対して実需が大きくずれる事態となった場合でも、これに対応して実際のプラント運用に問題が生じないことを運用計画の要点として考慮することが出来る。 According to this, even when the actual demand is greatly deviated with respect to the demand prediction, it can be considered as a main point of the operation plan that there is no problem in the actual plant operation correspondingly.
また、本実施形態の運用計画立案装置において、前記運転実績データが示す、前記プラントにおける所定機器の状態に基づいて、当該プラントの運用条件を抽出する運用条件抽出部を更に備え、前記問題構成学習部は、前記運用条件ごとに前記評価指標の構成に加える変更を探索するものであり、前記運用計画立案部は、前記運用条件に対応する評価指標の構成を目的関数として選択するものである、としてもよい。 The operation plan planning apparatus according to the present embodiment further includes an operation condition extraction unit that extracts an operation condition of the plant based on a state of a predetermined device in the plant indicated by the operation result data, and the problem configuration learning The unit searches for changes to be made to the configuration of the evaluation index for each operation condition, and the operation plan planning unit selects the configuration of the evaluation index corresponding to the operation condition as an objective function. It is good.
これによれば、評価指標の探索を効率良く行うことが可能となる。 According to this, it is possible to efficiently search for an evaluation index.
また、本実施形態の運用計画立案装置において、前記運用計画と、前記運用計画の前記運転範囲からの逸脱度とを、所定装置にて表示する構成・計画表示部を更に備える、としてもよい。 The operation plan planning apparatus of the present embodiment may further include a configuration / plan display unit that displays the operation plan and a deviation degree of the operation plan from the operation range on a predetermined device.
これによれば、運用計画立案装置のユーザが、立案された運用計画とその内容について容易に認識し、その良否等について理解がしやすくなる。 According to this, the user of the operation plan planning apparatus can easily recognize the planned operation plan and its contents, and can easily understand the quality and the like.
また、本実施形態の運用計画立案装置において、前記探索した評価指標の構成を所定装置にて表示し、前記構成に対する修正指示を受け付ける構成・計画表示部を更に備えるとしてもよい。 The operation plan planning apparatus according to the present embodiment may further include a configuration / plan display unit that displays a configuration of the searched evaluation index on a predetermined device and receives a correction instruction for the configuration.
これによれば、評価指標をユーザの思考や実際状況等に則したものに修正可能となる。 According to this, it becomes possible to correct the evaluation index to be in accordance with the user's thoughts or actual situation.
また、本実施形態の運用計画立案装置において、水道プラントの取送配水プロセスを運用計画立案の対象とし、前記運転範囲抽出部は、取水量、送水量、配水量、配水池水位、ポンプおよびバルブの運転切替操作の回数、間隔、時間帯、の少なくともいずれかについて、前記分布を抽出するものである、としてもよい。 Further, in the operation planning apparatus of the present embodiment, the water supply / distribution process of the water plant is the target of the operation plan, and the operation range extraction unit is configured to extract the water intake, the water supply amount, the water distribution amount, the distribution reservoir water level, the pump and the valve. The distribution may be extracted with respect to at least one of the number of operation switching operations, the interval, and the time zone.
これによれば、水道プラントに関する運用計画において、キーとなりうる事象に関して基本指標を特定し、ひいてはこれを用いる評価指標と運用計画における精度を良好なものと出来る。 According to this, in the operation plan regarding the water plant, it is possible to specify a basic index regarding an event that can be a key, and thereby to improve the evaluation index using this and the accuracy in the operation plan.
また、本実施形態の運用計画立案装置において、水道プラントの取送配水プロセスを運用計画立案の対象とし、前記問題構成学習部は、前記運用計画案と当該期間に関する運転実績データとの一致度を、取水量、送水量、配水量、配水池水位、ポンプおよびバルブの運転切替時刻の差、の少なくともいずれかに基づいて計算するものである、としてもよい。 Further, in the operation plan planning apparatus of the present embodiment, the water supply / distribution process of the water plant is the target of the operation plan, and the problem configuration learning unit determines the degree of coincidence between the operation plan draft and the operation result data relating to the period. It is also possible to calculate based on at least one of water intake amount, water supply amount, water distribution amount, water distribution reservoir water level, and pump and valve operation switching time.
これによれば、水道プラントに関する運用計画において、キーとなりうる事象に関して精度良好な評価指標を特定出来る。 According to this, in the operation plan regarding the water plant, it is possible to specify an evaluation index with good accuracy with respect to an event that can be a key.
100 運用制御システム
101 運用計画立案装置
102 監視制御装置
103 センサ
104 サブコントローラ
111 運転範囲抽出部
112 問題構成学習部
113 需要予測部
114 運用計画立案部
121 運転実績データ記憶部
151 データ収集部
152 計画出力部
153 構成・計画表示部
201 CPU
202 メモリ
203 メディア入出力部
204 通信制御部
205 入力部
206 表示部
207 周辺機器IF部
210 バス
220 ネットワーク
DESCRIPTION OF
202
Claims (10)
前記プラントに関する運転実績データから所定事象に関する運転範囲の分布を抽出し、前記運転範囲からの逸脱度を示す基本指標を前記所定事象ごとに定める運転範囲抽出部と、
前記所定事象の基本指標を組合せることで、運用計画における評価指標を生成し、前記プラントの構成に関する制約条件および前記評価指標を目的関数とする最適化問題を解くことで、過去の所定期間に関して運用計画案を立案し、前記運用計画案と当該期間に関する運転実績データとの一致度を計算し、前記一致度が最大となる前記評価指標の構成を探索する問題構成学習部と、
前記プラントに関する所定の需要予測値に基づき、前記探索した評価指標を目的関数とした最適化問題を解くことで運用計画を立案する運用計画立案部と、
を備えることを特徴とする運用計画立案装置。 A device for planning a plant operation plan,
An operation range extraction unit that extracts a distribution of an operation range related to a predetermined event from operation result data related to the plant, and that defines a basic index indicating a deviation degree from the operation range for each predetermined event;
By combining the basic indicators of the predetermined event, generating an evaluation indicator in the operation plan, and solving the optimization problem with the constraint condition regarding the configuration of the plant and the evaluation indicator as an objective function, the past predetermined period Formulating an operation plan, calculating a degree of coincidence between the operation plan and the operation result data relating to the period, and a problem configuration learning unit that searches for a configuration of the evaluation index that maximizes the degree of coincidence,
Based on a predetermined demand forecast value related to the plant, an operation plan drafting unit that formulates an operation plan by solving an optimization problem with the searched evaluation index as an objective function;
An operation planning apparatus characterized by comprising:
前記基本指標を線形演算および最大値演算により組合せることで前記評価指標を生成するものであることを特徴とする請求項1に記載の運用計画立案装置。 The problem configuration learning unit
2. The operation planning apparatus according to claim 1, wherein the evaluation index is generated by combining the basic index by linear calculation and maximum value calculation.
需要予測の誤差に対する運用計画の頑健性の指標を基本指標として用いるものであることを特徴とする請求項1に記載の運用計画立案装置。 The problem configuration learning unit
2. The operation plan drafting apparatus according to claim 1, wherein an index of robustness of the operation plan with respect to an error in demand prediction is used as a basic index.
前記問題構成学習部は、前記運用条件ごとに前記評価指標の構成に加える変更を探索するものであり、
前記運用計画立案部は、前記運用条件に対応する評価指標の構成を目的関数として選択するものである、
ことを特徴とする請求項1に記載の運用計画立案装置。 Based on the state of the predetermined equipment in the plant indicated by the operation result data, further comprising an operation condition extraction unit that extracts an operation condition of the plant,
The problem configuration learning unit searches for a change to be made to the configuration of the evaluation index for each operation condition,
The operation planning unit selects a configuration of an evaluation index corresponding to the operation condition as an objective function.
The operation planning apparatus according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項1に記載の運用計画立案装置。 Further comprising a configuration / plan display unit for displaying the operation plan and a deviation degree from the operation range of the operation plan on a predetermined device,
The operation planning apparatus according to claim 1, wherein:
前記運転範囲抽出部は、取水量、送水量、配水量、配水池水位、ポンプおよびバルブの運転切替操作の回数、間隔、時間帯、の少なくともいずれかについて、前記分布を抽出するものである、
ことを特徴とする請求項1に記載の運用計画立案装置。 The water supply / distribution process of the water plant is the target of the operation plan,
The operation range extraction unit extracts the distribution for at least one of water intake, water supply, water distribution, distribution reservoir water level, number of operation switching operations of pumps and valves, interval, and time zone.
The operation planning apparatus according to claim 1, wherein:
前記問題構成学習部は、前記運用計画案と当該期間に関する運転実績データとの一致度を、取水量、送水量、配水量、配水池水位、ポンプおよびバルブの運転切替時刻の差、の少なくともいずれかに基づいて計算するものである、
ことを特徴とする請求項1に記載の運用計画立案装置。 The water supply / distribution process of the water plant is the target of the operation plan,
The problem composition learning unit determines the degree of coincidence between the operation plan and the operation result data related to the period, at least one of the intake water amount, the water supply amount, the water distribution amount, the water reservoir level, and the difference between the pump and valve operation switching times. Is calculated based on
The operation planning apparatus according to claim 1, wherein:
前記プラントのセンサによる計測値を収集し、前記プラントを制御するサブコントローラに制御指示を行う監視制御装置と、
前記監視制御装置の制御目標となる運用計画を立案する運用計画立案装置であって、
前記監視制御装置を介して得た前記プラントに関する計測値たる運転実績データから、所定事象に関する運転範囲の分布を抽出し、前記運転範囲からの逸脱度を示す基本指標を前記所定事象ごとに定める運転範囲抽出部と、
前記所定事象の基本指標を組合せることで、運用計画における評価指標を生成し、前記プラントの構成に関する制約条件および前記評価指標を目的関数とする最適化問題を解くことで、過去の所定期間に関して運用計画案を立案し、前記運用計画案と当該期間に関する運転実績データとの一致度を計算し、前記一致度が最大となる前記評価指標の構成を探索する問題構成学習部と、
前記プラントに関する所定の需要予測値に基づき、前記探索した評価指標を目的関数とした最適化問題を解くことで運用計画を立案する運用計画立案部と、
を備える運用計画立案装置と、
を含むことを特徴とする運用制御システム。 An operation control system for controlling a plant based on an operation plan,
A monitoring control device that collects measurement values from the sensors of the plant and gives a control instruction to a sub-controller that controls the plant;
An operation plan drafting device for drafting an operation plan as a control target of the monitoring control device,
Operation that extracts a distribution of an operation range related to a predetermined event from operation result data that is a measurement value related to the plant obtained through the monitoring and control device, and sets a basic index indicating a deviation from the operation range for each predetermined event. A range extractor;
By combining the basic indicators of the predetermined event, generating an evaluation indicator in the operation plan, and solving the optimization problem with the constraint condition regarding the configuration of the plant and the evaluation indicator as an objective function, the past predetermined period Formulating an operation plan, calculating a degree of coincidence between the operation plan and the operation result data relating to the period, and a problem configuration learning unit that searches for a configuration of the evaluation index that maximizes the degree of coincidence,
Based on a predetermined demand forecast value related to the plant, an operation plan drafting unit that formulates an operation plan by solving an optimization problem with the searched evaluation index as an objective function;
An operation planning device comprising:
An operation control system characterized by including:
前記プラントに関する運転実績データから所定事象に関する運転範囲の分布を抽出し、前記運転範囲からの逸脱度を示す基本指標を前記所定事象ごとに定める運転範囲抽出処理と、
前記所定事象の基本指標を組合せることで、運用計画における評価指標を生成し、前記プラントの構成に関する制約条件および前記評価指標を目的関数とする最適化問題を解くことで、過去の所定期間に関して運用計画案を立案し、前記運用計画案と当該期間に関する運転実績データとの一致度を計算し、前記一致度が最大となる前記評価指標の構成を探索する問題構成学習処理と、
前記プラントに関する所定の需要予測値に基づき、前記探索した評価指標を目的関数とした最適化問題を解くことで運用計画を立案する運用計画立案処理と、
を実行することを特徴とする運用計画立案方法。 An information processing device that creates a plant operation plan
An operation range extraction process for extracting a distribution of an operation range related to a predetermined event from operation result data related to the plant, and defining a basic index for each predetermined event indicating a deviation degree from the operation range;
By combining the basic indicators of the predetermined event, generating an evaluation indicator in the operation plan, and solving the optimization problem with the constraint condition regarding the configuration of the plant and the evaluation indicator as an objective function, the past predetermined period Drafting an operation plan, calculating a degree of coincidence between the operation plan draft and the operation result data relating to the period, and a problem configuration learning process for searching for a configuration of the evaluation index that maximizes the degree of coincidence;
Based on a predetermined demand forecast value related to the plant, an operation plan drafting process for drafting an operation plan by solving an optimization problem with the searched evaluation index as an objective function;
An operation planning method characterized by executing
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