JP3709856B2 - 上水道配水系統の管理システム - Google Patents
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【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、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作業員配備時間を格納する人員データベースと、
前記監視制御システムデータベース及び施設データベースからデータを取り込む現況取込部、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、前記現況取込部で取り込まれたデータにより予め作成された前記上水道配水系統の運用案を変更する為の改良用プログラム、並びに、前記人員データベースの両方の前記時間の和である遅れ時間を作業員配備開始時間に加算して算出された施設状態の実変更時刻及び前記改良用プログラムにより変更された内容を前記上水道配水系統の管路流量推移移動計算に反映するモデル実行部、を有する運用案生成部を有する計算装置と
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を提供する。
【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102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116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DB121,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、ある施設の状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DB123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DB125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15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1501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。
【0045】
【発明の効果】
運用案生成部106の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、105…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
DB、122…地理情報DB、123…配備地点DB、124…検針ブロック
DB、125…給水車DB、1101…配備地点候補取込、1102…配備地点入力、1103…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。
Claims (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作業員配備時間を格納する人員データベースと、
前記監視制御システムデータベース及び施設データベースからデータを取り込む現況取込部、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、前記現況取込部で取り込まれたデータにより予め作成された前記上水道配水系統の運用案を変更する為の改良用プログラム、並びに、前記人員データベースの両方の前記時間の和である遅れ時間を作業員配備開始時間に加算して算出された施設状態の実変更時刻及び前記改良用プログラムにより変更された内容を前記上水道配水系統の管路流量推移移動計算に反映するモデル実行部、を有する運用案生成部を有する計算装置と
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。
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