JP3358422B2 - 上水道配水系統の管理システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水源から取水した
水を浄化して配水池に送水し需要家群へ供給する上水道
配水系統の管理システムに係り、特に水処理施設或いは
配水管路網に故障が生じたり或いは異常が検知されたと
きに、水の流れを変更して断水地域を少なくし、また断
水が予想される地域へ給水車を配備する緊急時の運用案
立案システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術として、特開昭63−101905号公
報には、水システムの運用計画を作成し、モデルプログ
ラムによる配水池貯水量と管路流量の推移計算を行う装
置が提案されている。また、特開平7−64609号公報に
は、地図情報データベースと需要家データベースを利用
して、特定エリア内の需要量を算出する装置が提案され
ている。

【０００３】しかし、これらの従来技術は、水処理設備
或いは配水管網の故障時の対応までを考慮していない。

【０００４】特開昭55−143614号公報には、突発的な故
障や許容範囲を超えた需要量誤差に対応できるようにし
た上水送水系統の安全制御方式が記載されている。この
制御方式は、監視者が計算機と入出力装置を介して対話
しながら送水系統のシミュレーションを実行していくも
のである。

【０００５】しかし、緊急時における水処理施設の状態
変更及び状態変更のための人員投入等に関してまでは記
載されていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来技
術、特に、数理アルゴリズムを応用した平常時用水運用
立案プログラムは、あくまでも平常時用の立案プログラ
ムであり、例えば、緊急時の水運用では、上記の様な平
常時とは異なる多数の事柄を考慮せねばならない為、こ
れをそのまま適用することは出来ない。そのため、従
来、水道局では、緊急時を想定して水運用の机上検討を
行い、検討結果を緊急時用の資料集として残し、緊急時
には、この資料に基づいて運用を行っていた。

【０００７】しかしながら、緊急事態が発生した場合、
過去に検討してきた上記資料集を見ながら水運用を立案
するのでは時間がかかってしまっていた。

【０００８】さらに、緊急事態において断水が発生した
場合、水供給を必要とする市民にとって、どこが給水地
点（広域広場，学校等）なのかは、大きな問題であり、
早急に必要な情報である。給水地点が通例であるとして
も、その通例となっている地点が震災等による被害があ
った場合は、給水地点を変更せざるを得ない。また、ど
の様な緊急時にも対応し、市民にとって距離的、または
時間的に平等な給水車配備地点を計画することも要求さ
れる。

【０００９】そこで、本発明は、上記の従来技術におけ
る問題点に鑑み、かかる多変数，多制約，多目的，状況
依存である水システムにおける緊急時の水運用立案の作
成を支援するための緊急時水運用立案支援システムを提
供する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記の
目的を達成するための手段として、かかるシステム運用
の緊急事態発生により、水道管路の流量変更または系統
変更を行う場合、変更に要する人員配備時間と作業時間
を考慮に入れた水運用立案結果を出力し、さらに、一般
需要家に対して、断水が余儀なく発生する際に、給水車
の配備計画を支援するための緊急時水運用立案支援シス
テムであって、従来技術に加えて、施設変更作業条件を
格納する人員データベースと、給水車の配備情報を格納
する給水車データベースを利用し、さらに、給水車配備
計画を付加することにより、課執を解決することができ
る、緊急時水運用立案支援システムを提案する。

【００１１】本発明は、以下の（１）ないし（４）の水
管理システムにある。

【００１２】（１）水源から取水した水を浄化した配水
池に送水し需要家群へ供給する上水道配水系統の管理シ
ステムであって、前記上水道配水系統に配備された水処
理施設及び配水管路網の監視制御データを格納する監視
制御システムデータベースと、前記水処理施設及び配水
管路の施設条件を格納する施設データベースと、前記上
水道配水系統に故障が生じた時或いは故障が予想された
ときに前記監視制御システムデータベースと施設データ
ベースからデータを取り込んで配水経路の変更を行う運
用案生成部と、前記水処理施設及び配水管路網の設備変
更作業に要する時間と投入人員を格納する人員データベ
ースとを備え、当該上水道 配水系統を含む周辺の地理情
報を格納する地理情報データベースと、前記運用 案生成
部で得られた運用案で断水が予想される地域の地理情報
を取り込んで給 水車の配備地点候補を決定し格納する配
備地点データベースと、当該配水系統 の需要家の使用水
量データを検針ブロック単位に格納する検針ブロックデ
ータ ベースと、給水車に関する情報を格納する給水車デ
ータベースと、前記断水が 予想される地域の水需要量を
前記検針ブロックデータベースのデータに基づい て算出
して給水車配備地点と給水車配備計画を立案する給水車
・配備地点管理 部とを備えたことを特徴とする上水道配
水系統の管理システム。

【００１３】

【００１４】（２）水源から取水した水を浄化して需要
家に配水する上水道配水系統に配備された水処理施設及
び配水管路網を管理するための外部記憶装置と計算装置
と表示入力装置とからなるシステムであって、前記外部
記憶装置には、水処理施設及び配水管路網の監視制御デ
ータを格納する監視制御システムデータベース，前記水
処理施設及び配水管路の施設条件を格納する施設データ
ベース，前記水処理施設及び配水管路網の設備変更作業
に要する時間と、投入人員を格納する人員データベー
ス，地域情報データベース，断水地域が生じた時の給水
車配備地点を格納する配備地点データベース，当該配水
系統における需要家の使用水量データを検針ブロック単
位に格納する検針ブロックデータベース及び給水車に関
する情報を格納する給水車データベースを備え、前記計
算装置には、配水系統の故障が生じたときに前記外部記
憶装置に格納されたデータ及び当該計算装置に内蔵され
たプログラムを用いて配水経路変更案を生成する運用案
生成部と、該運用案生成部で生成された運用案において
断水が生じる地域へ給水車を配備する計画を前記外部記
憶装置に格納されたデータを用いて立案する給水車配備
計画部とを備えたことを特徴とする上水道配水系統の管
理システム。

【００１５】（３）前記（２）に記載の上水道配水系統
の管理システムにおいて、前記運用案生成部には前記外
部記憶装置から監視制御データを取り込んで配水経路の
現況を求める現況取り込み部と、前記施設データベース
のデータを入力し系統変更プログラムにしたがって配水
系統を変更する運用案改良部とを備えたことを特徴とす
る上水道配水系統の管理システム。

【００１６】本発明により提供される緊急時水運用立案
支援システムによれば、上記運用案生成部において、人
員データベースを用いることにより、施設の状態変更の
ための人員配備時刻と作業時間を考慮に入れた適切で現
実的に可能な運用案を提供し、上記給水車配備計画部で
モデルプログラムを実行することにより、行政区域内に
おいて、いかなる緊急事態が発生した場合でも、市民に
対し、効果的な給水車の配備計画を提供できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例の詳細につ
いて、添付の図面を参照しながら説明する。まず、本発
明による緊急時水運用立案支援システムは、図２のよう
に基本的には、表示入力装置１０１，計算装置１０２、
及び外部記憶装置１０３とから構成される。表示入力装
置１０１は、ＣＲＴ(Cathode Ray Tube)等のディスプレ
イからなる表示装置，キーボード、及びマウスなどから
なる入力装置から構成される。表示装置は各部のデータ
の入力や出力の表示に、入力装置は上記表示装置上にお
ける各部のデータの入力等に用いる。以下の実施例の説
明では、給水車配備計画の実行部までの一連の動作を一
実施例として説明する。

【００１８】図１には、計算装置１０２と外部記憶装置
１０３の内部の詳細な構成が示されており、計算装置１
０２上には、マンマシンインターフェース１０４，実行
管理部１０５，運用案生成部１０６，給水車配備計画部
１１２が搭載されている。かかる構成において、さら
に、運用案生成部１０６は、現況取込部１０７と運用案
改良部１０８とから構成され、運用案改良部１０８に
は、さらに改良用サブプログラム群１０９とモデル実行
部１１０が搭載され、モデル実行部１１０には、モデル
プログラム群１１１が搭載されている。

【００１９】さらに、給水車配備計画部１１２には、地
図情報取込部１１３，配備計画実行部１１４、及び給水
車・配備地点管理部１１８が搭載されている。配備計画
実行部１１４は、条件入力部１１５とモデル実行部１１
６とから構成されており、モデル実行部１１６には、モ
デルプログラム群１１７が搭載されている。

【００２０】外部記憶装置１０３には、各種のデータベ
ース（ＤＢ）が搭載されている。具体的には、監視制御
システムＤＢ１１９，施設ＤＢ１２０，人員ＤＢ１２
１，地理情報ＤＢ１２２，配備地点ＤＢ１２３，検針ブ
ロックＤＢ１２４、及び給水車ＤＢ１２５が搭載されて
いる。

【００２１】これらの各種データベースの内、まず、監
視制御システムＤＢ１１９は、監視制御システムが活用
するデータベースやデータファイルを格納するための手
段である。図３に、監視制御システムＤＢの一例を示
す。次に、施設ＤＢ１２０は、配水池，管路，浄水場、
及び取水場の運用における容量上下限等を管理するため
の手段である。図４に、施設ＤＢの一例を示す。次に、
給水車ＤＢ１２５は、自治体が所有する給水車のデータ
を格納するための手段である。図５に、給水車ＤＢの一
例を示す。次に、配備地点ＤＢ１２３は、運用案生成部
により出力された運用案における、断水需要点の配備地
点候補を格納するための手段である。図６に配備地点候
補の一例を示す。次に、地理情報ＤＢ１２２は、行政区
域内における道路，河川，建造物等の地図情報を格納す
るための手段である。次に、検針ブロックＤＢ１２４
は、検針ブロック単位の人口，世帯数，検針データ等を
格納するための手段である。図７に、検針ブロックＤＢ
の一例を示す。次に、人員ＤＢ１２１は、施設の状態変
更を行う際の、作業員配備時間（施設までの到達時間）
と作業時間等を格納するための手段である。図８に、人
員ＤＢの一例を示す。以上が各種データベースの説明で
ある。

【００２２】かかる構成の緊急時水運用立案支援システ
ムにおいて、計算装置１０２上のマンマシンインターフ
ェース１０４は、上記表示入力装置１０１により表示や
入出力を実行するプログラムを搭載する。また、水運用
立案過程においては、利用者によって改良が施されるた
め、様々な場面で戻りが発生する。こうしたシステム上
の動作を監視し、各部の遷移と起動を管理するのが実行
管理部１０５である。次に、運用案生成部１０６におけ
る現況取込部１０７は、監視制御システムＤＢ１１９よ
り現況のプラントデータ，設備データを取り込み、改良
前の初期値となる運用案を生成するための手段である。
運用案改良部１０８は、改良用サブプログラム１０９と
モデル実行部１１０から構成され、改良用サブプログラ
ム１０９は、例えば、管路の水量変更（管路の水量を任
意に変える）や系統変更（管路の向きを逆転させる等）
のためのプログラムである。一方、モデル実行部１１０
は、モデルプログラム群１１１を搭載し、然るべきモデ
ルプログラムを起動する。これは、例えば、運用案にお
ける配水池貯水量・管路流量推移計算や配水池貯水時間
均等化（閉じた水系における配水池の貯水量を互いに調
整し、時間の均等化を計る）である。

【００２３】次に、給水車配備計画部１１２における地
理情報取込部１１３は、行政区域内の地理情報を地理情
報ＤＢ１２２より取り込むための手段である。さらに、
配備計画実行部１１４は、給水車の配備地点と配備地点
への給水車の台数と容量を計画し、配備支援するための
手段である。上記配備計画実行部１１４における、条件
入力部１１５は、配備地点の給水量を決定するための条
件を入力するための手段であり、さらに、モデル実行部
１１６は、モデルプログラム群１１７を搭載し、然るべ
きモデルプログラムを起動する。これは、例えば、配備
地点指定モデル、及び全指定モデルである。

【００２４】配備地点指定モデルとは、配備地点を前記
表示入力装置１０１の地図上で指定し、検針ブロック単
位にそのブロックが最も近い配備地点をそのブロックが
属する配備地点とし、その配備地点に必要な、給水車に
よる給水量をその配備地点に属する検針ブロック内の一
般需要家の飲料水と生活用水の総和によって求め、給水
車の配備計画をたてる。

【００２５】次に、全指定型モデルは、利用者による行
政区域の分割境界線と給水車配備地点を上記表示入力装
置１０１に直接入力し、配備計画をたてる。

【００２６】最後に、給水車管理部１１８は、保有する
給水車、その配備の可否，給水容量等を登録，変更する
ための手段である。

【００２７】続いて、本発明の緊急時水運用立案支援シ
ステムを利用した手順の一実施例を示す。なお、この実
施例では、図９における広域システムにおいて緊急事態
が起こるものとし、具体的には、導水管Ｄ１，Ｄ２で事
故が発生し、全く流れないものとする。また、事故発生
時刻は同時とする。

【００２８】上記給水車配備計画部１１２を利用して給
水車の配備を計画する利用者は、運用案生成部１０６に
おいて、運用案を作成する。まず、現況取込部１０７
で、現況を監視制御システムＤＢ１１９より取り込む。
これがまさに図９の状態である。

【００２９】図９では、導水管Ｄ１，Ｄ２以外は全て正
常であり、送水管Ｓ２は逆流にすることを可能とする。
この場合、送水管Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３、及びＳ４，Ｓ５，
Ｓ６も全く流れない状態になってしまう。いずれ、需要
点Ｙ１，Ｙ２は断水になるため、運用案改良部１０８で
なるべく断水しない様な運用案を作成する。

【００３０】運用案改良部１０８では、例えば、改良サ
ブプログラム１０９の系統変更を用いて、図１０の様に
送水管Ｓ２を逆方向に設定する。ここで、モデル実行部
110により配水池貯水量・管路流量推移移動計算を行
う。

【００３１】配水池貯水量・管路流量推移移動計算にお
ける、施設状態の実変更時刻算出の過程を図１８に示
す。入力項目として、変更施設名，変更の作業内容、及
び人員配備開始時刻がある。変更施設名と変更の作業内
容を入力することで、人員ＤＢ１２１の作業時間と作業
員配備時間の和より施設変更の遅れ時間が求まる。これ
により、施設状態の実時刻が算出される。

【００３２】具体的には、ある施設の場態を変更した場
合は、人員ＤＢ１２１を利用して、施設状態を変化させ
るための遅れ時間を考慮し、例えば、管路の流量変更
で、人員配備時間と作業時間の遅れ時間が３時間の時、
人員配備開始時刻を１３時に設定すれば、実際に管路の
流量が変更するのは、１６時となり推移計算にこの値が
反映される。

【００３３】運用案生成部１０６において、図１０を運
用案として採用すれば、断水需要点は需要点Ｙ２のみと
なり、断水需要点をＹ２の１つにすることができる。次
に、断水需要点への給水車配備計画を考える。

【００３４】給水車配備計画における一実施例を図１１
に示す。モデルプログラムは、配備地点指定モデルとす
る。

【００３５】始めに、地理情報取込部１１３にて地理情
報ＤＢ１２２より需要点Ｙ２の地図情報を取り込み、表
示入力装置１０１にて表示する。またこの時、配備地点
候補取込１１０１にて、配備地点候補を配備地点ＤＢ１
２３に格納する。

【００３６】取り込んだ断水需要点情報が、具体的に、
図１２の様な行政区域で、この様な検針ブロックの場
合、配備地点入力１１０２にて表示入力装置１０１上に
直接、または間接的に配備地点を入力する。直接入力
は、例えば、ディスプレイに出力される地図情報にマウ
ス等を用いて入力する。間接入力とは、例えば、配備地
点ＤＢ１２３より配備地点を任意選択し、それを入力す
る。図１２の様に、配備地点として３点Ａ，Ｂ，Ｃが入
力されたとする。次に検針ブロック割付１１０３にて、
図１３の様に各検針ブロックの中央からみて、最短距離
の配備地点を検索する。その結果、図１４の様に各検針
ブロックについて、配備地点が割り付けられる。

【００３７】次に、配備地点Ａに必要な給水車による給
水量は、配備地点給水量算出1104にて、Ａを割り付けら
れた全検針ブロックの一般需要家の飲料水と生活用水の
総和を検針ブロックＤＢ１２４より求めればよい。配備
地点Ｂ，Ｃについても同様である。

【００３８】次に、給水車配備１１０５にて、給水車Ｄ
Ｂ１２５における図５の給水車データテーブルを用い
て、各配備地点の給水量を元に、配備地点の給水車を選
択しそれらを配備する。

【００３９】さらに、全指定モデルによる具体例を図１
５に示す。

【００４０】具体的には、図１２の様な行政区域の検針
ブロックの時、配備地点入力1102と分割境界線入力１５
０１にて、前記表示入出力装置１０１から直接図１６の
様な配備地点Ａ，Ｂ，Ｃと分割境界線が入力された場
合、検針ブロックは図１７の様に、配備地点Ａ，Ｂ，Ｃ
に割り付けられる。また、斜線部分の検針ブロックは、
入力された分割境界線により二分割されるので、配備地
点の割り付けは、この時、面積比により分割する。以上
で割り付けは終了する。給水車の配備地点への配備計画
は、上記配備地点指定モデルの場合と同様である。

【００４１】

【発明の効果】

（１）裏付けのあるデータに基づいているため、緊急時
水運用立案支援システムの実施において、利用者に安心
感・納得性などの心理的効果を与える。

【００４２】（２）緊急時において、給水車配備計画
は、簡潔な条件を入力すれば結果が出力されるため、即
時性に優れ、計画の大幅な時間短縮ができる。

【００４３】（３）給水車配備計画部１１２をシミュレ
ーションとして利用し、その結果の妥当性を検討すれ
ば、当該行政地域内における給水車配備地点の有効性が
得られる。

【００４４】（４）さらに、給水車配備地点の有効性を
検討することにより、当該行政地域内の給水車配備地点
の拡張計画として、利用することができる。

【００４５】（５）運用案生成部１０６における、モデ
ルプログラム群１１１の配水池貯水量・管路流量推移計
算において、設備変更に要する人員配備時間と作業時間
を考慮しているので、従来より適切な運用が計画でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明となる緊急時水運用立案支援システムの
詳細な構成を示すブロック図である。

【図２】緊急時水運用立案支援システムの概略構成を示
すブロック図である。

【図３】監視制御システムＤＢ内の項目例図である。

【図４】施設ＤＢ内の項目例図である。

【図５】給水車ＤＢ内の項目例図である

【図６】配備地点ＤＢの項目例図である。

【図７】検針ブロックＤＢの項目例図である。

【図８】人員ＤＢ内の項目例図である。

【図９】水運用の例図である。

【図１０】水運用の例図である。

【図１１】配備地点指定モデルフロー例図である。

【図１２】行政区域の検針ブロック例図である。

【図１３】検針ブロックの配備地点への割り付けの例図
である。

【図１４】検針ブロックによる行政区域分割の例図であ
る。

【図１５】全指定モデルフロー例図である。

【図１６】行政区域分割と配備地点入力の例図である。

【図１７】検針ブロックによる行政区域の分割例図であ
る。

【図１８】施設状態の実変更時刻算出の過程の例図であ
る。

【符号の説明】

１０１…表示入力装置、１０２…計算装置、１０３…外
部記憶装置、１０４…マンマシンインターフェース、１
０５…実行管理部、１０６…運用案生成部、１０７…現
況取込部、１０８…運用案改良部、１０９…改良用サブ
プログラム、１１０…モデル実行部、１１１…モデルプ
ログラム、１１２…給水車配備計画実行部、１１３…地
理情報取込部、１１４…配備計画実行部、１１５…条件
入力部、１１６…モデル実行部、１１７…モデルプログ
ラム、１１８…給水車・配備地点管理部、１１９…監視
制御システムＤＢ、１２０…施設ＤＢ、１２１…人員Ｄ
Ｂ、１２２…地理情報ＤＢ、１２３…配備地点ＤＢ、１
２４…検針ブロックＤＢ、１２５…給水車ＤＢ、１１０
１…配備地点候補取込、１１０２…配備地点入力、１１
０３…検針ブロック割付、１１０４…配備地点給水量算
出、１１０５…給水車配備、１５０１…分割境界線入
力。

フロントページの続き (72)発明者 鈴木 真理子 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株式会社 日立製作所 大みか工場内 (72)発明者 植木 繁行 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株式会社 日立製作所 大みか工場内 (56)参考文献 特開 平７−113253（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−303677（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−64609（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−44989（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E03B 1/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水源から取水した水を浄化して配水池に送
   水し需要家群へ供給する上水道配水系統の管理システム
   であって、前記上水道配水系統に配備された水処理施設
   及び配水管路網の監視制御データを格納する監視制御シ
   ステムデータベースと、前記水処理施設及び配水管路の
   施設条件を格納する施設データベースと、前記上水道配
   水系統に故障が生じた時或いは故障が予想されたときに
   前記監視制御システムデータベースと施設データベース
   からデータを取り込んで配水経路の変更を行う運用案生
   成部と、前記水処理施設及び配水管路網の設備変更作業
   に要する時間と投入人員を格納する人員データベースと
   を備え、当該上水道配管水系統を含む周辺の地理情報を
   格納する地理情報データベースと、前記運用案生成部で
   得られた運用案で断水が予想される地域の地理情報を取
   り込んで給水車の配備地点候補を決定し格納する配備地
   点データベースと、当該配水系統の需要家の使用水量デ
   ータを検針ブロック単位に格納する検針ブロックデータ
   ベースと、給水車に関する情報を格納する給水車データ
   ベースと、前記断水が予想される地域の水需要量を前記
   検針ブロックデータベースのデータに基づいて算出して
   給水車配備地点と給水車配備計画を立案する給水車・配
   備地点管理部とを備えたことを特徴とする上水道配水系
   統の管理システム。
2. 【請求項２】水源から取水した水を浄化した需要家に配
   水する上水道配水系統に配備された水処理施設及び配水
   管路網を管理するための外部記憶装置と計算装置と表示
   入力装置とからなるシステムであって、 前記外部記憶装置には、水処理施設及び配水管路網の監
   視制御データを格納する監視制御システムデータベー
   ス，前記水処理施設及び配水管路の施設条件を格納する
   施設データベース，前記水処理施設及び配水管路網の設
   備変更作業に要する時間と投入人員を格納する人員デー
   タベース，地理情報データベース，断水地域が生じた時
   の給水車配備地点を格納する配備地点データベース，当
   該配水系統における需要家の使用水量データを検針ブロ
   ック単位に格納する検針ブロックデータベース及び給水
   車に関する情報を格納する給水車データベースを備え、 前記計算装置には、配水系統の故障が生じたときに前記
   外部記憶装置に格納されたデータ及び当該計算装置に内
   蔵されたプログラムを用いて配水経路変更案を生成する
   運用案生成部と、該運用案生成部で生成された運用案に
   おいて断水が生じる地域へ給水車を配備する計画を前記
   外部記憶装置に格納されたデータを用いて立案する給水
   車配備計画部とを備えたことを特徴とする上水道配水系
   統の管理システム。
3. 【請求項３】請求項２に記載の上水道配水系統の管理シ
   ステムにおいて、前記運用案生成部には前記外部記憶装
   置から監視制御データを取り込んで配水経路の現況を求
   める現況取り込み部と、前記施設データベースのデータ
   を入力し系統変更プログラムにしたがって配水系統を変
   更する運用案改良部とを備えたことを特徴とする上水道
   配水系統の管理システム。