JP2675637B2 - Pump control device - Google Patents

Pump control device

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JP2675637B2
JP2675637B2 JP23745889A JP23745889A JP2675637B2 JP 2675637 B2 JP2675637 B2 JP 2675637B2 JP 23745889 A JP23745889 A JP 23745889A JP 23745889 A JP23745889 A JP 23745889A JP 2675637 B2 JP2675637 B2 JP 2675637B2
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pump control
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秀樹 大野
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は管渠から流れ込んでくる汚水,雨水を沈殿池
およびスクリーンを介してポンプ井に蓄え、ポンプによ
り下水処理設備へ揚水するようにした汚水・雨水ポンプ
設備のポンプ制御装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial field of application) The present invention stores sewage and rainwater flowing from a pipe in a pump well through a settling basin and a screen, and then pumps it to a sewage treatment facility. The present invention relates to a pump control device for sewage / rainwater pump equipment designed to pump water.

(従来の技術) 従来、下水道における汚水・雨水ポンプ設備は、ポン
プ井とポンプ群とから構成され、ポンプ井は地下埋設の
管渠と接続し、ポンプ群は吸込側をポンプ井と、吐出側
を下水処理場の初沈池とそれぞれ接続している。そし
て、市街地に降った雨水や、家庭や工場から排出される
汚水は、管渠を通ってポンプ井に流れ込んでくる。この
場合、ポンプ群は一般に複数台のポンプで構成され、そ
の吐出流量は運転ポンプの組合わせの変更によって段階
的に、または一部速度制御や吐出弁開度制御によって連
続的に調整される。
(Prior art) Conventionally, sewage and rainwater pump equipment in sewers is composed of a pump well and a pump group, the pump well is connected to an underground buried pipe, and the pump group has a suction side and a discharge side. Are connected to the first sedimentation basin of the sewage treatment plant. Then, the rainwater that falls in the city and the sewage discharged from homes and factories flows into the pump well through the pipe. In this case, the pump group is generally composed of a plurality of pumps, and the discharge flow rate thereof is adjusted stepwise by changing the combination of operating pumps or continuously by partial speed control or discharge valve opening control.

一般に、家庭や工場からの汚水は、人間集団の活動に
よって、その時系列変化が週単位か日単位かにより、あ
る程度定形的となっている。しかし、雨水は降雨量の地
域別の時系列変化として把えても、管渠を通ってポンプ
井に流入してくる雨水の時系列変化として把えても、共
にその都度変化するものであり、再現性に乏しいため
に、予め日単位等のポンプ運転計画を立て得るのに十分
な期間に渡る予測値を得ることは困難である。
In general, sewage from households and factories has a certain degree of regularity depending on the activity of human groups, depending on whether the time series change is weekly or daily. However, whether the rainwater changes as a time-series change of rainfall amount by region or as the time-series change of rainwater flowing into the pump well through the pipe, it changes with each change. It is difficult to obtain a predicted value over a period sufficient to plan a pump operation plan on a daily basis or the like because it is poor in nature.

以上のような特性を持った流入下水に対し、汚水に関
しては下水処理効率向上を目的として、ポンプ井貯留を
有効に使用して揚水量を一定とする制御が要求され、一
方雨水に関しては下水処理設備が対象とする地域の浸水
を防止することを目的として、迅速な揚水を行なって河
川等に速やかに流入雨水を排水する制御が要求される。
For the inflow sewage with the above characteristics, it is required to control the pump well effectively to keep the pumping volume constant for the purpose of improving the sewage treatment efficiency for sewage, while the sewage treatment for rainwater is required. For the purpose of preventing inundation of the target area of the facility, it is required to perform a quick pumping and control the drainage of inflowing rainwater to rivers.

しかしながら、従来では現在流入している下水が汚水
のみであるのか、雨水を含んだ汚水であるのか、すなわ
ち晴天時の下水流入であるのか、雨天時の下水流入であ
るのかを判別できないことから、このような相反する両
目的に対応できるポンプの自動制御を行なうことが困難
であった。
However, conventionally, it is not possible to determine whether the sewage that is currently inflowing is only sewage, is sewage containing rainwater, that is, whether it is sewage inflow in fine weather, or sewage inflow in rainy weather, It has been difficult to perform automatic control of the pump that can cope with such conflicting purposes.

(発明が解決しようとする課題) 以上のように従来では、晴天時の水処理負荷の平滑化
と雨天時の迅速な水の排水という相反する目的を満たす
ポンプ制御が行なえないという問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, conventionally, there has been a problem that pump control cannot be performed to satisfy the contradictory objectives of smoothing the water treatment load in fine weather and quickly draining water in rainy weather. .

本発明の目的は、晴天時の水処理負荷の平滑化と雨天
時の迅速な水の排水という相反する目的を満たすポンプ
制御を行なうことが可能な信頼性の高いポンプ制御装置
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a highly reliable pump control device capable of performing pump control satisfying the contradictory objectives of smoothing the water treatment load in fine weather and quickly draining water in rainy weather. is there.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記の目的を達成するために本発明では、管渠から流
れ込んでくる汚水,雨水を沈殿池およびスクリーンを介
してポンプ井に蓄え、ポンプにより下水処理設備へ揚水
するようにした汚水・雨水ポンプ設備のポンプ制御装置
を、ポンプ井に設けられた水位計およびポンプの吐出側
に設けられた吐出流量計からの水位検出信号および吐出
流量検出信号をそれぞれ入力する入力手段と、入力手段
から入力される水位検出信号,吐出流量検出信号を基に
流入流量推定値を推定演算し、かつ当該流入流量推定値
の変化率,当該流入流量推定値と記憶・更新される流入
流量パターンとの偏差,および当該偏差の変化率に基づ
いて、晴天モードまたは雨天モードの天候モードを判定
する天候モード判定演算手段と、晴天モード時用のポン
プの台数制御,および流量制御を実行する晴天モード時
用ポンプ制御手段と、雨天モード時用のポンプの台数制
御,および流量制御を実行する雨天モード時用ポンプ制
御手段と、天候モード判定演算手段にて判定された天候
モードに応じて、晴天モード時用ポンプ制御手段による
ポンプ制御と雨天モード時用ポンプ制御手段によるポン
プ制御とを切換える切換手段とを備えて構成している。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, in the present invention, wastewater and rainwater flowing from a pipe are stored in a pump well via a sedimentation basin and a screen, The pump control device of the sewage / rainwater pump equipment that pumps water to the sewage treatment equipment is used to detect the water level detection signal and the discharge flow rate detection signal from the water level meter installed in the pump well and the discharge flow meter installed on the discharge side of the pump. And an inflow flow rate estimated value based on the water level detection signal and the discharge flow rate detection signal input from the input means, and the change rate of the inflow flow rate estimated value and the inflow flow rate estimated value. A weather mode determination calculator that determines the weather mode of fine weather mode or rainy mode based on the deviation from the stored / updated inflow flow pattern and the rate of change of the deviation. And a fine weather mode pump control means for executing the number of pumps control and a flow rate control for the fine weather mode, and a pump control means for a rainy weather mode performing a number control of the pumps and a flow rate control for the rainy weather mode And a switching means for switching between pump control by the fine weather mode pump control means and pump control by the rainy mode pump control means according to the weather mode determined by the weather mode determination calculation means. ing.

(作用) 従って、本発明のポンプ制御装置においては、ポンプ
井の水位とポンプの吐出流量とから流入流量推定値が推
定演算され、この流入流量推定値の変化率と、流入流量
推定値と記憶・更新される流入流量パターンとの偏差、
および当該偏差の変化率との夫々について、晴天/雨天
モード判定値を求め、各判定値の組合せに基づいて、晴
天モードへの変更、雨天モードへの変更、又は現状の天
候モードの維持が決定されて晴天モードまたは雨天モー
ドの天候モードが判定され、この判定された天候モード
に応じて、晴天モード時用ポンプ制御手段によるポンプ
制御と雨天モード時用ポンプ制御手段によるポンプ制御
とが切換えて行なわれることにより、晴天時には晴天モ
ード時用ポンプ制御手段が晴天モード時用のポンプの台
数制御および流量制御を実行して例えばポンプ吐出流量
一定制御を行なって水処理負荷の平滑化を図ることが可
能となり、雨天時には雨天モード時用ポンプ制御手段が
雨天モード時用のポンプの台数制御および流量制御を実
行して例えば水位一定制御を行なって迅速な雨水の排水
を行なうことが可能となる。
(Operation) Therefore, in the pump control device of the present invention, the inflow flow rate estimated value is estimated and calculated from the water level of the pump well and the discharge flow rate of the pump, and the change rate of the inflow flow rate estimated value, the inflow flow rate estimated value and the storage are stored.・ Deviation from the updated inflow rate pattern,
For each of the deviation and the rate of change of the deviation, a fine weather / rainy weather mode determination value is obtained, and based on the combination of each determination value, it is decided to change to the fine weather mode, change to the rainy mode, or maintain the current weather mode. The weather mode of the clear weather mode or the rainy mode is determined, and the pump control by the pump control means for the fine weather mode and the pump control by the pump control means for the rainy mode are performed by switching according to the determined weather mode. As a result, during fine weather, the fine weather mode pump control means can control the number of pumps and the flow rate control during the fine weather mode, for example, perform constant pump discharge flow rate control to smooth the water treatment load. Then, in rainy weather, the rainwater mode pump control means controls the number of pumps and flow rate control in rainy weather mode to It is possible to perform the drainage rapid rainwater performs a constant control.

(実施例) 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明
する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明のポンプ制御装置を適用して下水処
理場のポンプ制御を行なう場合のシステム構成例を示す
図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a system configuration when the pump control device of the present invention is applied to control pumps in a sewage treatment plant.

第1図において、下水処理場は、管渠1から流れ込ん
でくる下水(汚水,雨水)が、沈殿池2およびスクリー
ン3を介してポンプ井4に流入して蓄えられ、このポン
プ井4に蓄えられた下水を、ポンプ群5により下水処理
設備6へ揚水するように構成されている。また、ポンプ
井4には水位計7を設置しており、その水位には上限値
8と下限値9の運用範囲が決められている。さらに、ポ
ンプ群5の吐出側には、吐出流量計10を付設している。
In the sewage treatment plant in FIG. 1, the sewage (sewage, rainwater) flowing from the pipe 1 flows into the pump well 4 via the settling basin 2 and the screen 3 and is stored in the pump well 4. The obtained sewage is pumped to the sewage treatment facility 6 by the pump group 5. Further, a water level gauge 7 is installed in the pump well 4, and the operating range of the upper limit value 8 and the lower limit value 9 is determined for the water level. Further, a discharge flow meter 10 is attached to the discharge side of the pump group 5.

一方、ポンプ制御装置11は、プロセス入出力処理部11
Aと、マンマシンインタフェース部11Bと、記憶部11C
と、天候モード判定演算部11Dと、晴天時ポンプ制御演
算部11Eと、雨天時ポンプ制御演算部11Fと、切換部11G
とから構成している。
On the other hand, the pump control device 11 includes the process input / output processing unit 11
A, man-machine interface section 11B, storage section 11C
, Weather mode determination calculation unit 11D, fine weather pump control calculation unit 11E, rainy time pump control calculation unit 11F, and switching unit 11G
It is composed of

ここで、プロセス入出力処理部11Aは、上記下水処理
場の水位計7および吐出流量計10からの水位検出信号お
よび吐出流量検出信号を入力すると共に、後述する起動
/停止指令信号および速度制御指令信号(またはバルブ
開度指令信号)を下水処理場のポンプ群5に対して出力
するものである。また、マンマシンインタフェース部11
Bは、オペレータによりCRT12から入力される天候モード
判定情報,および制御パラメータを設定するためのもの
である。さらに、記憶部11Cは、マンマシンインタフェ
ース部11Bから設定される天候モード判定情報,制御パ
ラメータ、上記プロセス入出力処理部11Aから入出力さ
れる水位検出信号,吐出流量検出信号,および起動/停
止指令信号,速度制御指令信号(またはバルブ開度指令
信号)を記憶するものである。
Here, the process input / output processing unit 11A inputs the water level detection signal and the discharge flow rate detection signal from the water level meter 7 and the discharge flow rate meter 10 of the sewage treatment plant, as well as a start / stop command signal and a speed control command described later. A signal (or a valve opening command signal) is output to the pump group 5 in the sewage treatment plant. In addition, the man-machine interface unit 11
B is for setting weather mode determination information and control parameters input from the CRT 12 by the operator. Further, the storage unit 11C includes weather mode determination information set from the man-machine interface unit 11B, control parameters, a water level detection signal input / output from the process input / output processing unit 11A, a discharge flow rate detection signal, and a start / stop command. The signal and the speed control command signal (or valve opening command signal) are stored.

一方、天候モード判定演算部11Dは、プロセス入出力
処理部11Aから入力される水位検出信号,吐出流量検出
信号を基に流入流量推定値を推定演算し、さらにこの流
入流量推定値の変化率と、この流入流量推定値と記憶・
更新される流入流量パターンとの偏差およびこの偏差の
変化率とに基づいて、晴天モードまたは雨天モードの天
候モードを判定するものである。また、晴天時ポンプ制
御演算部11Eは、マンマシンインタフェース部11Bから設
定される制御パラメータ,およびプロセス入出力処理部
11Aから入力される水位検出信号,吐出流量検出信号に
基づいて、晴天モード時用のポンプの台数制御および流
量制御演算を行ない、起動/停止指令信号および速度制
御指令信号(またはバルブ開度指令信号)を出力するも
のである。さらに、雨天時ポンプ制御演算部11Fは、同
じくマンマシンインタフェース部11Bから設定される制
御パラメータ,およびプロセス入出力処理部11Aから入
力される水位検出信号,吐出流量検出信号に基づいて、
雨天モード時用のポンプの台数制御および流量制御演算
を行ない、起動/停止指令信号および速度制御指令信号
(またはバルブ開度指令信号)を出力するものである。
さらにまた、切換部11Gは、天候モード判定演算部11Dで
判定された天候モードに応じて、晴天モード時用ポンプ
制御演算部11Eからの起動/停止指令信号,速度制御指
令信号(またはバルブ開度指令信号)と、雨天モード時
用ポンプ制御演算部11Fからの起動/停止指令信号,速
度制御指令信号(またはバルブ開度指令信号)とを切換
え出力するものである。
On the other hand, the weather mode determination calculation unit 11D estimates and calculates the inflow flow rate estimated value based on the water level detection signal and the discharge flow rate detection signal input from the process input / output processing unit 11A, and further calculates the change rate of the inflow flow rate estimated value. , This estimated inflow rate and memory
The weather mode of the fine weather mode or the rainy weather mode is determined based on the deviation from the updated inflow flow rate pattern and the change rate of this deviation. In addition, the fine weather pump control calculation unit 11E includes a control parameter set from the man-machine interface unit 11B and a process input / output processing unit.
Based on the water level detection signal and discharge flow rate detection signal input from 11A, the number of pumps and flow rate control calculation for the clear weather mode are performed, and the start / stop command signal and speed control command signal (or valve opening command signal ) Is output. Furthermore, the rain pump control calculation unit 11F, based on the control parameter similarly set from the man-machine interface unit 11B, and the water level detection signal and the discharge flow rate detection signal input from the process input / output processing unit 11A,
The number of pumps for the rain mode and the flow rate control calculation are performed, and a start / stop command signal and a speed control command signal (or valve opening command signal) are output.
Furthermore, the switching unit 11G, depending on the weather mode determined by the weather mode determination calculation unit 11D, starts / stops a command signal from the pump control calculation unit 11E for fine weather mode, a speed control command signal (or valve opening degree). (Command signal), and a start / stop command signal and a speed control command signal (or valve opening command signal) from the rain mode pump control calculation unit 11F are switched and output.

第2図は、マンマシンインタフェース部11Bから設定
される天候モード判定情報の一例を示す図である。すな
わち、この天候モード判定情報に基づいて、流入流量推
定値の変化率から判定した晴天/雨天モード判定結果13
と、流入流量推定値と記憶・更新される流入流量パター
ンとの偏差から判定した晴天/雨天モード判定結果14
と、流入流量推定値と記憶・更新される流入流量パター
ンとの偏差の変化率から判定した晴天/雨天モード判定
結果15とから、晴天/雨天モード16を決定し、この晴天
/雨天モード16をマンマシンインタフェース部11Bから
設定する。第2図中、(+1)は天候モードを雨天モー
ドとすること、(−1)は天候モードを雨天モードとす
ること、(0)は現状の天候モードを維持することをそ
れぞれ示す。
FIG. 2 is a diagram showing an example of weather mode determination information set from the man-machine interface unit 11B. That is, based on this weather mode determination information, the clear / rainy weather mode determination result 13 determined from the rate of change of the estimated inflow flow rate value
And the clear / rainy weather mode determination result determined from the deviation between the estimated inflow rate and the stored / updated inflow rate pattern 14
And the clear / rainy weather mode judgment result 15 determined from the change rate of the deviation between the estimated inflow flow rate value and the stored / updated inflow flow rate pattern, the clear / rainy weather mode 16 is determined, and the clear / rainy weather mode 16 is determined. Set from the man-machine interface section 11B. In FIG. 2, (+1) indicates that the weather mode is the rain mode, (-1) indicates that the weather mode is the rain mode, and (0) indicates that the current weather mode is maintained.

次に、かかる構成のポンプ制御装置の作用について説
明する。
Next, the operation of the pump control device having such a configuration will be described.

第1図において、下水処理場に設置された水位計7お
よび吐出流量計10からの水位検出信号および吐出流量検
出信号は、プロセス入出力処理部11Aを通してポンプ制
御装置11にそれぞれ入力され、記憶部11Cに記憶され
る。また、オペレータによりCRT12からマンマシンイン
タフェース部11Bを介して設定される天候モード判定情
報,制御パラメータも記憶部11Cに記憶される。そし
て、天候モード判定演算部11Dでは、上記水位検出信号
および吐出流量検出信号と天候モード判定情報とに基づ
いて天候モードの判定演算が行なわれ、その結果晴天モ
ードまたは雨天モードの天候モードが出力される。
In FIG. 1, the water level detection signal and the discharge flow rate detection signal from the water level meter 7 and the discharge flow meter 10 installed in the sewage treatment plant are respectively input to the pump control device 11 through the process input / output processing unit 11A, and the storage unit. Remembered at 11C. The weather mode determination information and control parameters set by the operator from the CRT 12 via the man-machine interface unit 11B are also stored in the storage unit 11C. Then, in the weather mode determination calculation unit 11D, the determination calculation of the weather mode is performed based on the water level detection signal and the discharge flow rate detection signal and the weather mode determination information, and as a result, the weather mode of the fine weather mode or the rainy mode is output. It

一方、晴天時ポンプ制御演算部11Eでは、制御パラメ
ータと水位検出信号および吐出流量検出信号とに基づい
て、晴天モード時用のポンプの台数制御および流量制御
演算が行なわれる。この場合、晴天時用のポンプ制御演
算としては、例えば記憶・更新される流入流量パターン
を吐出流量目標値としたPI制御による回転数やバルブに
よる流量一定制御、および吐出流量目標値を吐出できる
ポンプ台数を運転する台数制御の演算が行なわれ、これ
に応じて起動/停止指令信号および速度制御指令信号
(またはバルブ開度指令信号)が出力される。また、雨
天時ポンプ制御演算部11Fでは、同じく制御パラメータ
と水位検出信号および吐出流量検出信号とに基づいて、
雨天モード時用のポンプの台数制御および流量制御演算
が行なわれる。この場合、雨天時用のポンプ制御演算と
しては、例えば運転・停止水位設定値に基づくレベルス
イッチ式の台数制御、および水位目標値を用いたPI制御
による回転数やバルブによる水位一定制御の演算が行な
われ、これに応じて起動/停止指令信号および速度制御
指令信号(またはバルブ開度指令信号)が出力される。
On the other hand, the fine weather pump control calculation unit 11E performs the number of pumps control and the flow rate control calculation for the fine weather mode based on the control parameter, the water level detection signal, and the discharge flow rate detection signal. In this case, as the pump control calculation for fine weather, for example, a pump that is capable of discharging the discharge flow target value and the constant rotation speed and valve constant control by PI control in which the stored and updated inflow flow pattern is the discharge flow target value A calculation for controlling the number of units operating is performed, and in response thereto, a start / stop command signal and a speed control command signal (or a valve opening command signal) are output. Further, in the rain pump control calculation unit 11F, similarly, based on the control parameter and the water level detection signal and the discharge flow rate detection signal,
The number of pumps and the flow rate control calculation for the rain mode are performed. In this case, as the pump control calculation for rainy weather, for example, a level switch type unit control based on the operating / stop water level set value, and a calculation of the rotational speed by the PI control using the water level target value and the constant water level control by the valve are performed. Then, the start / stop command signal and the speed control command signal (or the valve opening command signal) are output in response.

そして、切換部11Gでは、天候モード判定演算部11Dで
判定された天候モードに応じて、すなわち晴天モードの
時には晴天モード時用ポンプ制御演算部11Eからの起動
/停止指令信号,速度制御指令信号(またはバルブ開度
指令信号)が、また雨天モードの時には雨天モード時用
ポンプ制御演算部11Fからの起動/停止指令信号,速度
制御指令信号(またはバルブ開度指令信号)が切換え出
力され、これらの指令がプロセス入出力処理部11Aを介
して下水処理場のポンプ群5に与えられ、ポンプが制御
されることになる。
Then, in the switching unit 11G, according to the weather mode determined by the weather mode determination calculation unit 11D, that is, in the clear weather mode, the start / stop command signal and the speed control command signal (speed control command signal from the clear mode pump control calculation unit 11E Or the valve opening command signal), and in the rain mode, the start / stop command signal and the speed control command signal (or valve opening command signal) from the rain mode pump control calculation unit 11F are switched and output. The command is given to the pump group 5 of the sewage treatment plant via the process input / output processing unit 11A to control the pumps.

次に、上記天候モード判定演算部11Dにおける、晴天
モードまたは雨天モードの天候モードの判定演算の内容
について詳述する。
Next, the details of the determination calculation of the weather mode of the fine weather mode or the rainy mode in the weather mode determination calculation unit 11D will be described in detail.

すなわち、まず予め設定されているポンプ井構造と、
水位検出信号および吐出流量検出信号とに基づいて、離
散時刻における流入流量を算出し、この算出結果から自
己回帰モデルにより流入流量推定値が推定される(ステ
ップS1)。なお、自己回帰モデルとは、過去の離散時刻
における値の一次式として、現在の値を表現できる確率
的な推定モデルである。次に、流入流量推定値の変化率
から判定した晴天/雨天モード判定結果と、流入流量推
定値と流入流量パターンとの偏差から判定した晴天/雨
天モード判定結果と、流入流量推定値と流入流量パター
ンとの偏差の変化率から判定した晴天/雨天モード判定
結果とから、天候モード判定情報に基づいて、晴天/雨
天モードが決定される(ステップS2)。この場合、現在
の天候モードが晴天モードであることを条件に、流入流
量推定値により流入流量パターンが更新し記憶される
(ステップS3)。
That is, first of all, a preset pump well structure,
The inflow flow rate at discrete times is calculated based on the water level detection signal and the discharge flow rate detection signal, and the inflow flow rate estimated value is estimated from the calculation result by the autoregressive model (step S1). The autoregressive model is a probabilistic estimation model that can represent the current value as a linear expression of values at past discrete times. Next, the fine / rainy weather mode determination result determined from the change rate of the estimated inflow rate, the fine weather / rainy mode determination result determined from the deviation between the estimated inflow rate and the inflow rate pattern, the estimated inflow rate and the inflow rate The clear weather / rainy weather mode is determined based on the weather mode determination information from the clear weather / rainy weather mode determination result determined from the change rate of the deviation from the pattern (step S2). In this case, the inflow flow rate pattern is updated and stored based on the estimated inflow flow rate value, provided that the current weather mode is the clear weather mode (step S3).

以下、各ステップ毎に第3図に示すフロー図を用いて
詳述する。
Hereinafter, each step will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG.

(ステップS1):流入流量推定処理 離散時刻kにおける流入流量q(k)が(1)により
演算される。
(Step S1): Inflow flow rate estimation processing The inflow flow rate q (k) at the discrete time k is calculated by (1).

q(k)={h(k)−h(k−1)} ・A(h(k))+qout(k−1) ……(1) ここで、hは観測された水位、Aは水位がhの時のポ
ンプ井断面積、qoutはポンプ総吐出流量である。
q (k) = {h (k) -h (k-1)} A (h (k)) + qout (k-1) (1) where h is the observed water level and A is The cross-sectional area of the pump well when the water level is h, and q out is the total pump discharge flow rate.

次に、この(1)式で得られた流入流量q(k)を時
系列データとして、(2)式の自己回帰モデルに基づい
て流入流量推定値(k)が求められる。
Next, using the inflow flow rate q (k) obtained by the equation (1) as time series data, the inflow flow rate estimated value (k) is obtained based on the autoregressive model of the equation (2).

ここで、xi(i=1,2,…,m)は自己回帰モデルパラメ
ータ(予測係数)であり、予め相関係関数などから設定
されるものである。
Here, x i (i = 1, 2, ..., M) is an autoregressive model parameter (prediction coefficient), which is set in advance from a phase relation function or the like.

(ステップS2):天候モード条件演算処理および天候モ
ード判定処理 現在の流入流量推定値q(k)と、演算周期Δt前の
流入流量推定値q(k−Δt)とから、流入流量推定値
の変化率Δが(3)式により求められる。
(Step S2): Weather mode condition calculation processing and weather mode determination processing From the current inflow flow rate estimated value q (k) and the inflow flow rate estimated value q (k−Δt) before the calculation cycle Δt, the inflow flow rate estimated value is calculated. The rate of change Δ is calculated by the equation (3).

Δ={(k)−(k−Δt)}/Δt……(3) 次に、この(3)式で得られた流入流量推定値の変化
率Δから、判定値DΔが(4)式により求められ
る。
Δ = {(k) − (k−Δt)} / Δt (3) Next, from the change rate Δ of the estimated inflow flow rate obtained by the equation (3), the determination value DΔ is obtained by the equation (4). Required by.

Δ≧ΔincならばDΔ=+1 Δdec<Δ<ΔincならばDΔ=0 ……(4) Δ≦ΔdecならばDΔ=−1 ここで、Δinc、Δdecは各々予め設定されている
流入流量推定値の増加率しきい値、減少率しきい値であ
る。
If Δ ≧ Δ inc, then DΔ = + 1 Δ dec <Δ <Δ inc, then DΔ = 0 ... (4) If Δ ≦ Δ dec, then DΔ = −1 where Δ inc and Δ dec are set in advance. These are the increase rate threshold and the decrease rate threshold of the estimated inflow rate.

次に、現在の流入流量推定値(k)と、演算周期Δ
t前の流入流量推定値(k−Δt)、および詳細を後
述する現在の相当するする流入流量パターンqp(k′)
と、演算周期Δt前の流入流量パターンqp(k′−Δ
t)とから、流入流量推定値と流入流量パターンとの偏
差dqpおよび偏差の変化率Δdqpが、(5)式および
(6)式によりそれぞれ求められる。
Next, the current estimated inflow rate (k) and the calculation cycle Δ
Estimated inflow rate (k- [Delta] t) before t, and current corresponding inflow rate pattern qp (k ') whose details will be described later.
And the inflow flow rate pattern qp (k'-Δ before the calculation cycle Δt
From t), the deviation dqp and the change rate Δdqp of the deviation between the estimated inflow flow rate and the inflow flow pattern are obtained by the equations (5) and (6), respectively.

dqp=(k)−qp(k′) ……(5) Δdqp=〔{(k)−qp(k′)} −{(k−Δt)−qp(k′−Δt)}〕/Δt ……(6) 次に、この(5)式,(6)式で得られた偏差dqpお
よび偏差の変化率Δdqpから、各々判定値Ddqp,DΔdqpが
(7),(8)式によりそれぞれ求められる。
dqp = (k) −qp (k ′) (5) Δdqp = [{(k) −qp (k ′)} − {(k−Δt) −qp (k′−Δt)}] / Δt ... (6) Next, from the deviation dqp and the deviation change rate Δdqp obtained by the expressions (5) and (6), the determination values Ddqp and DΔdqp are respectively calculated by the expressions (7) and (8). .

ここで、dqp+、dqp−、Δdqpinc、Δdqpdecは、各々
予め設定されている偏差正しきい値、偏差負しきい値、
偏差の増加率しきい値、偏差の減少率しきい値である。
Here, dqp +, dqp−, Δdqp inc , and Δdqp dec are the deviation positive threshold value, deviation negative threshold value, and
These are a deviation increase rate threshold value and a deviation decrease rate threshold value.

次に、(4)式、(7)式、(8)式にて求められた
判定値DΔ、Ddqp,DΔdqpの組合せについて、天候モ
ード判定情報に基づいて、天候モードが決定される。第
2図に示すを用いた天候モード判定情報を用いた例で示
すと、 DΔ=+1、Ddqp=+1, DΔdqp=+1ならばD=+1 すなわち天候モードを雨天モードとすることが決定さ
れ、 DΔ=−1、Ddqp=−1, DΔdqp=−1ならばD=−1 すなわち天候モードを晴天モードとすることが決定さ
れる。なお、他の天候モードを雨天モード(D=+1)
とする場合としては、 DΔq=0、Ddqp=+1,DΔdqp=+1の組合せがある。
Next, the weather mode is determined based on the weather mode determination information for the combination of the determination values DΔ, Ddqp, DΔdqp obtained by the equations (4), (7), and (8). As an example using the weather mode determination information shown in FIG. 2, if DΔ = + 1, Ddqp = + 1, DΔdqp = + 1, D = + 1, that is, the weather mode is determined to be the rain mode, and DΔ = -1, Ddqp = -1, D [Delta] dqp = -1, it is decided that the weather mode is the clear weather mode. In addition, other weather mode is rainy weather mode (D = + 1)
In this case, there are combinations of DΔq = 0, Ddqp = + 1 and DΔdqp = + 1.

同様に、他にも天候モードを晴天モード(D=−1)
とする場合としては、 DΔq=−1、Ddqp=0,DΔdqp=0の組合せと、 DΔq=−1、Ddqp=0,DΔdqp=−1の組合せと、 DΔq=−1、Ddqp=−1,DΔdqp=0の組合せとがあ
る。
Similarly, in addition to the weather mode, fine weather mode (D = -1)
As the case of, the combination of DΔq = −1, Ddqp = 0, DΔdqp = 0, the combination of DΔq = −1, Ddqp = 0, DΔdqp = −1, the combination of DΔq = −1, Ddqp = −1, DΔdqp = 0 combination.

(ステップS3):流入流量パターン更新・記憶処理 現在の天候モードが晴天モードであることを条件に、
流入流量パターンqpが更新・記憶される。この場合、例
えば流入流量パターン周期が1日(=1440分)、演算周
期Δt=1分、更新方式として加重平均方式の場合を例
とすると、更新演算式は(9)式に示すようになる。
(Step S3): Inflow flow pattern update / storage processing Provided that the current weather mode is the clear weather mode,
The inflow flow rate pattern qp is updated and stored. In this case, for example, if the inflow flow rate pattern period is one day (= 1440 minutes), the calculation period Δt = 1 minute, and the weighted average method is used as the update method, the update operation expression becomes as shown in expression (9). .

ここで、αは0≦α≦1で、予め設定されている加重
平均演算係数である。
Here, α is 0 ≦ α ≦ 1, which is a preset weighted average calculation coefficient.

上述したように、本実施例のポンプ制御装置11では、
下水処理場のポンプ井4に設置された水位計7からの水
位検出信号と、ポンプ群5の吐出側に設置された吐出流
量計10からの吐出流量検出信号とから流入流量推定値を
推定演算し、さらにこの流入流量推定値の変化率と、流
入流量推定値と記憶・更新される流入流量パターンとの
偏差および偏差の変化率とから、晴天モードまたは雨天
モードの天候モードを判定し、この判定された天候モー
ドに応じて、晴天モード時用ポンプ制御演算によるポン
プ制御(台数制御および流量一定制御)と雨天モード時
用ポンプ制御演算によるポンプ制御(台数制御および水
位一定制御)とを切換えて、ポンプ制御を行なうように
したものである。
As described above, in the pump control device 11 of this embodiment,
Estimated calculation of inflow rate from the water level detection signal from the water level gauge 7 installed in the pump well 4 of the sewage treatment plant and the discharge flow rate detection signal from the discharge flow meter 10 installed on the discharge side of the pump group 5. In addition, from the change rate of the estimated inflow rate, the deviation between the estimated inflow rate and the stored / updated inflow rate pattern and the change rate of the deviation, the weather mode of the clear weather mode or the rain mode is determined, and Depending on the determined weather mode, you can switch between pump control by the pump control calculation for fine weather mode (number control and constant flow rate control) and pump control by pump control calculation for rainy mode (number control and constant water level control). The pump control is performed.

従って、晴天時には流量一定制御を行なって水処理負
荷の平滑化を図ることが可能となり、また雨天時には水
位一定制御を行なって迅速な雨水の排水を行なうことが
可能となる。これにより、晴天時の水処理負荷の平滑化
と、雨天時の迅速な水の排水という相反する両目的を満
たすことができる。
Therefore, it is possible to perform a constant flow rate control during smooth weather to smooth the water treatment load, and to perform a constant water level control during rapid rain to quickly drain rainwater. This makes it possible to satisfy the contradictory objectives of smoothing the water treatment load in fine weather and quick drainage of water in rainy weather.

尚、上記実施例において、(4)式,(7)式,
(8)式の判定条件は、その演算周期のみの条件である
が、ノイズフィルタ的方法としては、連続して複数個判
定条件が成立した場合に(+1)または(−1)とし
て、その他は(0)とするような方法を採ることができ
る。
In the above embodiment, the equations (4), (7),
The determination condition of the equation (8) is a condition of only the calculation period, but as a noise filter method, when a plurality of determination conditions are continuously satisfied, it is (+1) or (-1), and the others are A method such as (0) can be adopted.

また、上記実施例において、流入流量パターン更新・
記憶処理では、演算周期毎に更新し記憶し、偏差を求め
る時点で線形補間等の方法によってスムージングする方
法を採ることもできる。そして、流入下水地域への浄水
配水流量が計測可能であれば、汚水流入流量は浄水配水
流量に時間遅れ,地中浸透等を加味することにより、統
計的演算によって推定可能であるため、流入流量パター
ンへの浄水配水流量の反映は、流量軸および時間軸の両
面で可能である。
In addition, in the above embodiment, the inflow flow rate pattern update /
In the storage process, a method of updating and storing for each calculation cycle and smoothing by a method such as linear interpolation at the time of obtaining the deviation can be adopted. Then, if the purified water distribution flow rate to the inflow sewage area can be measured, the sewage inflow rate can be estimated by statistical calculation by adding time delay, underground penetration, etc. to the purified water distribution flow rate. The flow rate of purified water distribution can be reflected in the pattern on both the flow axis and the time axis.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、ポンプ井の水位
とポンプの吐出流量とから流入流量推定値を推定演算
し、この流入流量推定値の変化率と、流入流量推定値と
記憶・更新される流入流量パターンとの偏差、および当
該偏差の変化率とから、晴天モードまたは雨天モードの
天候モードを判定し、この判定された天候モードに応じ
て、晴天モード時用ポンプ制御手段によるポンプ制御と
雨天モード時用ポンプ制御手段によるポンプ制御とを切
換えて行なうようにしたので、晴天時の水処理負荷の平
滑化と雨天時の迅速な水の配水という相反する両目的を
満たすポンプ制御を行なうことが可能な極めて信頼性の
高いポンプ制御装置が提供できる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the estimated inflow rate is calculated from the water level of the pump well and the discharge rate of the pump, and the change rate of the estimated inflow rate and the estimated inflow rate are calculated. Based on the deviation between the stored and updated inflow flow pattern and the rate of change of the deviation, the weather mode of the clear weather mode or the rainy mode is determined, and the pump control for the clear weather mode is performed according to the determined weather mode. By controlling the pump control by means and the pump control by means of the rainwater mode pump control means, it is possible to satisfy the conflicting purposes of smoothing the water treatment load in fine weather and quick water distribution in rainy weather. An extremely reliable pump control device capable of performing pump control can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明のポンプ制御装置を適用して下水処理場
のポンプ制御を行なう場合の一実施例を示すシステム構
成図、第2図は同実施例における天候モード判定情報の
一例を示す図、第3図は同実施例における天候モードの
判定演算内容を説明するためのフロー図である。 1……管渠、2……沈殿池、3……スクリーン、4……
ポンプ井、5……ポンプ群、6……下水処理設備、7…
…水位計、10……吐出流量計、11……ポンプ制御装置、
11A……プロセス入出力処理部、11B……マンマシンイン
タフェース部、11C……記憶部、11D……天候モード判定
演算部、11E……晴天時ポンプ制御演算部、11F……雨天
時ポンプ制御演算部、11G……切換部、12……CRT。
FIG. 1 is a system configuration diagram showing an embodiment in which a pump control device of the present invention is applied to control pumps in a sewage treatment plant, and FIG. 2 is a diagram showing an example of weather mode determination information in the same embodiment. FIG. 3 is a flow chart for explaining the determination calculation contents of the weather mode in the same embodiment. 1 ... pipe, 2 ... sedimentation basin, 3 ... screen, 4 ...
Pump well, 5 ... Pump group, 6 ... Sewage treatment facility, 7 ...
… Water level meter, 10 …… Discharge flow meter, 11 …… Pump control device,
11A: Process input / output processing section, 11B: Man-machine interface section, 11C: Storage section, 11D: Weather mode determination calculation section, 11E: Sunny weather pump control calculation section, 11F: Rainy weather pump control calculation section Section, 11G ... Switching section, 12 ... CRT.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】管渠から流れ込んでくる汚水,雨水を沈殿
池およびスクリーンを介してポンプ井に蓄え、ポンプに
より下水処理設備へ揚水するようにした汚水・雨水ポン
プ設備のポンプ制御装置において、 前記ポンプ井に設けられた水位計および前記ポンプの吐
出側に設けられた吐出流量計からの水位検出信号および
吐出流量検出信号をそれぞれ入力する入力手段と、 前記入力手段から入力される水位検出信号,吐出流量検
出信号を基に流入流量推定値を推定演算し、かつ当該流
入流量推定値の変化率,当該流入流量推定値と記憶・更
新される流入流量パターンとの偏差,および当該偏差の
変化率に基づいて、晴天モードまたは雨天モードの天候
モードを判定する天候モード判定演算手段と、 晴天モード時用のポンプの台数制御,および流量制御を
実行する晴天モード時用ポンプ制御手段と、 雨天モード時用のポンプの台数制御,および流量制御を
実行する雨天モード時用ポンプ制御手段と、 前記天候モード判定演算手段にて判定された天候モード
に応じて、前記晴天モード時用ポンプ制御手段によるポ
ンプ制御と雨天モード時用ポンプ制御手段によるポンプ
制御とを切換える切換手段と、 を備えて構成したことを特徴とするポンプ制御装置。
1. A pump control device for sewage / rainwater pump equipment, wherein sewage and rainwater flowing from a pipe are stored in a pump well through a sedimentation basin and a screen and pumped to a sewage treatment equipment by the pump. Input means for respectively inputting a water level detection signal and a discharge flow rate detection signal from a water level meter provided in the pump well and a discharge flow meter provided on the discharge side of the pump, and a water level detection signal input from the input means, The estimated inflow flow rate is estimated and calculated based on the discharge flow rate detection signal, and the change rate of the estimated inflow flow rate, the deviation between the estimated inflow flow rate and the stored / updated inflow rate pattern, and the change rate of the deviation Based on, the weather mode judgment calculation means for judging the weather mode of the clear weather mode or the rainy weather mode, the number of pumps control for the clear weather mode, and the flow rate For controlling the number of pumps in the rain mode, for controlling the number of pumps in the rain mode, and for controlling the flow mode in the rain mode, and the weather determined by the weather mode determination calculation means. A pump control device comprising: switching means for switching between pump control by the pump control means for the fine weather mode and pump control by the pump control means for the rainy mode according to the mode.
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