JP3658803B2

JP3658803B2 - 配水水質自動測定装置の異常診断方法

Info

Publication number: JP3658803B2
Application number: JP16321595A
Authority: JP
Inventors: 昌男藤生
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 1995-06-29
Filing date: 1995-06-29
Publication date: 2005-06-08
Anticipated expiration: 2020-06-08
Also published as: JPH0915235A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、上水道の配水施設（配水池、配水管網内）での配水水質（ｐＨ，残塩濃度，濁度，色度，導電率，温度，水圧など）を２４時間連続して計測する配水水質自動測定装置の異常診断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
配水水質の自動測定装置（以下、配水モニタという）は耐環境性キュービクルの構造であり、水質計測器からなる水質測定部と装置機能をコントロールするコントロールユニット部および中央監視所へデータを伝送するためのデータ伝送部、コントロールユニット部と組み合わせて配水モニタの計測状態閲覧や各種設定値の設定ならびに保守工程の選択実施等が可能となる機能を持つグラフィック操作パネル等からなり、配水モニタは屋外設置可能となっている。
【０００３】
図１は配水モニタシステムの構成を示す。１１はｐＨ計，残塩濃度計，濁色度計，導電率計，温度，水圧などの水質計器の検出器、１２は検出器１１の検出信号を増幅する水質計器の変換器、１３は制御弁，ファン，除湿器，ヒータ，ポンプ，流量計，漏水検出器などの装置機能、１４はシーケンサで、水質計器変換器１２からの各水質信号及び装置機能１３の流量計，漏水検出器からの各信号を入力部でＡ／Ｄ変換し、そのデータ基に装置機能１３の制御弁，ポンプ等を制御する。
【０００４】
１５はグラフィック操作パネルで、シーケンサ１４からのデータが入力すると共に、画面の切り換えによりシーケンサ１４の内部で使用する数値の入力や保守工程の実施など種々の操作が可能となっている。１６はグラフィック操作パネルの画面を印刷するハードコピプリンタ、１７はシーケンサ１４からのデータを中央監視部へ伝送するデータ伝送部である。
【０００５】
配水モニタの機能は主に以下のとおりである。
【０００６】
（１）水温，濁度，色度，ｐＨ、残留塩素，導電率，水圧等の水質項目をオンラインで自動計測する。
【０００７】
（２）水質計器の自動校正機能により、保守周期を長期化可能にしている。
【０００８】
（３）自己診断機能により、計測器の故障診断が可能である。
【０００９】
（４）断水の際には水圧計の水圧計測値低下により断水を検知する。
【００１０】
（５）計測値に上下限値を設定することにより、上下値を逸脱した場合には、上下限の逸脱警報を出力する。
【００１１】
（６）計測データや警報等の状態信号を中央監視所へテレメータや専用回線等により遠隔伝送する。
【００１２】
（７）試料水消費量は少水量（３００〜５００ｍｌ／分程度）で連続計測する。
【００１３】
（８）水質計検出部および測定用配管からなる水質測定室とコントロールユニット部，データ伝送部，グラフィック操作パネルおよび水質計変換器等の電気機器を集合設置した電気制御室とは中仕切で完全分離され、電気機器に悪影響を及ぼす水分を遮断している。
【００１４】
（９）屋外設置を可能とするため、遮熱板を取り付けた構造であり、さらに、盤内（水質測定室、電気制御室各々）は、ファンおよびヒーターにより適正温度範囲となるよう自動制御される。
【００１５】
（１０）グラフィック操作パネルを用いて、この画面上からの動作指令によりコントロールユニット部から制御出力により配水モニタ内の機器を容易に動作可能となる。また、コントロールユニット部に入力された計測信号を画面表示することも可能である。このグラフィック操作パネルを用いて、複数の保守操作に関する画面を切り換えて表示使用することにより作業効率向上のための機能を持たせている。
【００１６】
配水モニタは、従来の巡回方式による水質試験に代わって水質を常時計測監視するため、水質計測値の精度と安定性が要求される。このため、おおむね３ケ月に一度の周期で水質計の指示校正や点検等のメンテナンスを実施する。
【００１７】
図２は配水モニタの配管系統を示すもので、採水用の電磁弁ＳＶ１に流量計２１を介して電磁弁ＳＶ２，ＳＶ９及び三方電磁ＳＶ７が接続されている。電磁弁ＳＶ２には水温計２２，電磁弁ＳＶ３，ニードル弁ＮＶ２が接続され、この弁ＳＶ３，ＮＶ２を介して導電率計２３及びドレン用電磁弁ＳＶ４と三方電磁弁ＳＶ１１が接続され、導電率計２３の出口側には残塩濃度計２４及びドレン用電磁弁ＳＶ５が接続され、残塩濃度計２４の出口側にｐＨ計２５とこのｐＨ計にｐＨ７の水を供給する電磁弁ＳＶ６が接続されている。
【００１８】
電磁弁ＳＶ９には濁色度計２６が接続され、濁色度計２６の出口側にはドレン用の電磁弁ＳＶ１０及びニードル弁ＮＶ５が接続されている。また濁色度計２６の入力側には洗浄液供給用ポンプ３２が接続されている。
【００１９】
三方電磁弁７の第２のポートにはシードル弁ＮＶ３が、第３のポートにはニードル弁ＮＶ４を介してフィルタＦＬ１が接続され、弁ＮＶ３とフィルタＦＬ１の出口側は共通に接続されて三方電磁弁ＳＶ８に接続され、三方弁ＳＶ８の第２のポートは濁色度計２６に接続され、第３のポートは三方電磁弁ＳＶ１１の第２のポートに接続されている。三方電磁弁ＳＶ１１の第３のポートはドレンに接続されている。フィルタＦＬ１からのゼロ水は三方電磁ＳＶ８から濁色度計２６に、又は三方電磁弁ＳＶ８，ＳＶ１１から導電率計２３側又はドレンに流れる。圧力測定口に接続された配管には水圧計２７及びドレン用ニードル弁ＮＶ１が接続されている。
配水モニタは、従来の巡回方式による水質試験に代わって水質を常時計測監視するため、水質計測値の精度と安定性が要求される。このため、おおむね３ケ月に一度の周期で水質計の指示校正や点検等のメンテナンスを実施する。
【００２０】
このメンテナンスは図４に示すフローで行っている。即ち、シーケンサ１４にて各弁を制御して常時ｐＨ，残塩濃度，濁度，色度，導電率，温度，水圧などの配水水質と流量及び漏水を自動測定する。漏水の検出又は配水水質の異常が検出された場合、又はタイマーによる通常の例えば３ケ月に一度の保守工程開始時刻になったとき、保守工程等の動作を開始するようになっている。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
正常な水質計測を長期にわたり継続するためには、配水モニタ本体で以下の項目が故障または異常でないことが必要条件となる。
【００２２】
（１）水質計測器本体に異常・故障がないこと。
【００２３】
（２）水質計器の自動構成が正常に機能していること。
【００２４】
（３）配水モニタの計測配管へ適正流量が流れていること。
【００２５】
（４）電磁弁が正常に動作すること。
【００２６】
現在、配水モニタの水質計測機器関係の故障診断・検知機能としては、（１）の水質計測器本体の自己診断機能のみである。
【００２７】
（２）については、自動校正実行しても、その動作が正常終了したかの判断はできない。（３）については、流量計計測値を使用水量管理用としてタッチパネル画面表示して利用するのみで、適正流量管理には利用していない。
【００２８】
さらに、（４）の電磁弁の正常動作チェック機能はない。
【００２９】
（２）で自動校正が正常に機能するためには、その際の電磁弁切り換えが正常動作することが、また、（３）で適正流量を流すためには電磁弁に異状がなく所定の通水経路を確保することが、各々の条件となる。
【００３０】
すなわち、電磁弁が正常に動作することが、正常な水質計測にわたり継続するための前提条件となる。しかし、電磁弁故障または異常の検知は重要であるにもかかわらず、現在のところ電磁弁故障・異常検出機能を装備する配水モニタはない。
【００３１】
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電磁弁，ポンプ等の制御対象機器の故障，異常を検出し制御対象機器の故障，異常を単独又はグループとして特定することができる配水自動測定装置の異常診断方法を提供することにある。
【００３２】
【課題を解決するための手段及び佐用】
上記目的を達成するために、本発明における配水水質自動測定装置の異常診断方法は、各水質計器及び流量計、漏水検出器の検水信号をシーケンサに取り入れて電磁弁を含む制御対象機器を制御しながら水質を自動測定して水質等のデータを伝送部を介して上位監視部へ伝送し、漏水検知又は水質異常検出時、或いは一定周期毎に保守工程の動作を開始する排水水質自動測定装置において、
保守工程実施時の制御対象機器の動作内容，電磁弁正常動作時の流量値の変化，及び計器による測定値の変化関係と、保守項目毎における保守工程の正常時条件を前記制御対象機器の故障・異常検出条件として予め前記シーケンサのプログラムへ設定しておき、保守工程中での制御対象機器運転時の各水質測定値，流量値と前記設定条件とをそれぞれ比較し、故障，異常の可能性のある制御対象機器を単独又はグループとして特定するものである。
【００３３】
【実施例】
配水モニタ及びその配管系統は従来の技術で説明した図１及び図２のものを使用する。
【００３４】
保守工程実施時の動作内容，動作電磁弁番号と、電磁弁正常動作時の流量計計測値の変化の関係を表１に示す。
【００３５】
【表１】

【００３６】
表１について、〔１〕は非常時の動作であり、〔２〕〜〔６〕は通常運転時に自動で実施可能な保守工程である。〔１〕の盤内漏水は、盤内（水質計測器室内）底部に設置した漏水検知器で漏水を検知するものである。また、〔２〕，〔３〕の配管洗浄は、通常の通水流量よりも流量を増加させて配管内の錆等のごみを盤外に強制排出する操作である。
【００３７】
〔４〕及び〔５〕の濁色度計の自動ゼロ校正及び薬液洗浄は本来、短期間で必要となる濁色度計２６の構成を長周期化させるための項目であり、〔４〕はフィルタ水（ゼロ水）を通水し計測基準としたゼロ点校正を一定周期で実施し、また、〔５〕は〔４〕の項目実施回数の数回に一回の割合で実施する、計測セル内の汚れを薬液で洗浄する操作である。
【００３８】
〔７〕のセンサ異常診断は導電率計２３，残塩計２４，ｐＨ計２５いずれかの計測値が異常値となった場合に実行する項目であり、水質の異常が計器故障かを判断する。
【００３９】
電磁弁等の動作は、例えば「ＳＶ１：開→閉」は、電磁弁ＳＶ１は通常「開」状態であるが、「盤内漏水」動作で「閉」となることを示す。
【００４０】
また、電磁弁ＳＶ７で「開」→「閉」、「閉」→「開」は、三方弁で、一方向は「開」から「閉」へ、他方向は「閉」から「開」への動作を示す。
【００４１】
設定流量とは、濁色度計配管系で２００ｍｌ／分、導電率・残塩・ｐＨ計配管系で１００ｍｌ／分、合量３００ｍｌ／分であり、この流量値Ｑが流量計２１で計測される。
【００４２】
表１をもとにした電磁弁等制御対象機器の故障，異常検出条件は表２に示すようになる。
【００４３】
【表２】

【００４４】
表２について、電磁弁・ポンプの番号とその故障・異常検出条件を示す。検出条件は、流量計２１による計測値Ｑの変化を基本として、一部、電磁弁ＳＶ７と洗浄液ポンプ３２は濁色度計２６の計測値変化を判断条件とする。
【００４５】
機器により、電磁弁の故障・異常を限定できるものもあれば、動作グループ単位として判断するものもある。
【００４６】
また、電磁弁ＳＶ４，５，６は「導電率、残塩、ｐＨ計のセンサ異常診断」実行の際に動作するが、これらの電磁弁が故障の際には診断結果が「計器異常」として見かけ上、計測器が故障との判断となる。したがって、「計器異常」との判断結果がでた場合には、電磁弁ＳＶ４，５，６の故障・異常の可能性も確認する。
【００４７】
本発明は、表２の検出条件をもとに、配水モニタ（図１）のシーケンサ１４に制御対象機器の故障，異常検出条件を予め設定しておき、これと測定データを比較して故障，異常の判断を行う診断プログラムを従来図４のプログラムに追加し、制御対象電磁弁の異常・故障検出を行うものである。この診断プログラムのフローを図３に示す。
【００４８】
図３について、まず、従来同様にシーケンサ１４にて各弁を制御して常時配水の水質と流量及び漏水を自動測定する（Ｓ１）。漏水の検出又は配水水質の異常が検出された場合、又はタイマーによる通常の保守工程開始時刻になったとき、保守工程等の動作を開始する（Ｓ２，Ｓ３）。
【００４９】
保守工程では表１に示す各項目の保守を順次実施し、保守工程中での電磁弁動作，ポンプ運転時の流量値，水質計測値と設定値との比較を表２に示す検出条件で行う（Ｓ４）。
【００５０】
設定値と比較し、異常の場合には、その検出条件に対応した電磁弁，ポンプ等を異常，故障の可能性のある異常機器としてその番号を配水モニタのシーケンサ１４からモデム１７等を介して上位の中央監視所等に伝送する（Ｓ５）。
【００５１】
実施例によれば、従来配水モニタでは特定することのできなかった異常機器を単独かグループとして特定することがでる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載する効果を奏する。
【００５３】
（１）電磁弁等の制御対象機器が無人連続計測に故障した場合に、機器の故障・異常を単独がグループとして特定することができる。
【００５４】
（２）このため正常な水質計測を長期にわたり継続するための必要条件が満たされ、配水モニタのより一層の信頼性向上が計れる。
【００５５】
（３）流量計測値を使用水量管理用のみではなく、故障・異常診断用信号としても利用するため、計測信号の有効利用が計れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】配水モニタのシステム構成図。
【図２】配水モニタの配管系統図。
【図３】実施例の診断プログラムフロー図。
【図４】従来例の診断プログラムフロー図。
【符号の説明】
１０…配水モニタ（配水水質の自動測定装置）
１１…水質計器検出器
１２…水質計器変換器
１３…装置機能
１４…シーケンサ
１５…グラフィック操作パネル
１６…ハードコピプリンタ
１７…データ伝送部
２１…流量計
２２…水温計
２３…導電率計
２４…残塩計
２５…ｐＨ計
２６…濁色度計
３２…ポンプ
３３…ｐＨ７液
ＳＶ１〜ＳＶ１１…電磁弁
ＮＶ１〜ＮＶ４…ニードルバルブ

Claims

各水質計器及び流量計、漏水検出器の検水信号をシーケンサに取り入れて電磁弁を含む制御対象機器を制御しながら水質を自動測定して水質等のデータを伝送部を介して上位監視部へ伝送し、漏水検知又は水質異常検出時、或いは一定周期毎に保守工程の動作を開始する排水水質自動測定装置において、
保守工程実施時の制御対象機器の動作内容，電磁弁正常動作時の流量値の変化，及び計器による測定値の変化関係と、保守項目毎における保守工程の正常時条件を前記制御対象機器の故障・異常検出条件として予め前記シーケンサのプログラムへ設定しておき、保守工程中での制御対象機器運転時の各水質測定値，流量値と前記設定条件とをそれぞれ比較し、故障，異常の可能性のある制御対象機器を単独又はグループとして特定することを特徴とした排水水質自動測定装置の異常診断方法。
装置の異常診断方法。