JP3756705B2 - 上水道プラントの広域最適水運用装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上水道プラント全体を対象とする広域最適水運用装置に係り、特に上水道プラントの運用を上水需要予測に基づいて最適化し、運転員に対して、プラント運用の意志決定の支援を行なったり、あるいは支援だけでなく完全な自動化運用を実現できるようにした上水道プラントの広域最適水運用装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、上水道プラントの運用を行なう場合、送水計画、浄水場内計画、取水計画のいずれに対しても、実際の運用においては、運転員が過去の経験に基づいて判断し、運用を行なってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような運転員の経験に依存した上水道プラントの運用では、運用にばらつきが生じ、場合によっては、効率的な運用でない恐れもある。
【０００４】
また、経験豊富な運転員の育成が難しく、熟練者のノウハウを継承することが困難となっているのが実状である。
【０００５】
そこで、上水道プラントの運用を需要予測に基づいて最適化し、運転員に対して、プラント運用の意志決定の支援を行なったり、支援だけでなく完全な自動化運用を実現する装置が必要とされる。
【０００６】
そのためには、上水需要予測等に基づいて、実用上十分な速度で最適化演算を行ない、浄水プラントの運用計画を作成する装置が必要となる。
【０００７】
また、最適化された計画に熟練運転員の運用ノウハウを加味することは、運転員の立場から見た場合に安心感を与え得る運転支援となる。
【０００８】
そして、これらを実現することは、上水道プラント全体の自動化運転にとって極めて重要な課題である。
【０００９】
本発明の目的は、上水道プラントの運用を上水需要予測に基づいて最適化し、運転員に対して、プラント運用の意志決定の支援を行なったり、あるいは支援だけでなく完全な自動化運用を実現することが可能な上水道プラントの広域最適水運用装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
複数の浄水場で取水源から原水を取水し浄水設備系を運用して浄水を生産し、前記浄水場で生産された浄水を配水池を経て配水区へ送水供給する上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの少なくとも一部を記憶するプラントデータ記憶手段と、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を得る需要予測手段と、前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記配水池の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように前記浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する送水最適運用計画演算手段と、前記送水最適運用計画演算手段により作成された送水最適運用計画に基づいて、前記浄水場内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する浄水場内最適運用計画演算手段とを備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記送水最適運用計画演算手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画として得る類似日運用検索手段を備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記類似日運用検索手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、当該傾向との類似度によって前記上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画として得るＫＤＤ応用類似日運用検索手段を備えている。
【００１１】
従って、気象情報、または上水需要予測値に基づいて、ＫＤＤ手法で上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、この傾向との類似度によって上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を上水道プラントの送水運用計画として得ることにより、上記請求項３または請求項４の発明と同様の作用を奏するのに加えて、類似日運用検索手段では検索しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して検索できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った計画を作成することができる。
【００１２】
複数の浄水場で取水源から原水を取水し浄水設備系を運用して浄水を生産し、前記浄水場で生産された浄水を配水池を経て配水区へ送水供給する上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの少なくとも一部を記憶するプラントデータ記憶手段と、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を得る需要予測手段と、前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記配水池の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように前記浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する送水最適運用計画演算手段と、前記送水最適運用計画演算手段により作成された送水最適運用計画に基づいて、前記浄水場内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する浄水場内最適運用計画演算手段とを備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画として得る類似日運用検索手段を付加し、前記送水最適運用計画演算手段と前記類似日運用検索手段とを、切替手段により適宜切替選択して使用するようにしたことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記類似日運用検索手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、当該傾向との類似度によって前記上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画として得るＫＤＤ応用類似日運用検索手段を備えている。
【００１３】
従って、気象情報、または上水需要予測値に基づいて、ＫＤＤ手法で上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、この傾向との類似度によって上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を上水道プラントの送水運用計画として得ることにより、上記請求項３または請求項４の発明と同様の作用を奏するのに加えて、類似日運用検索手段では検索しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して検索できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った計画を作成することができる。
【００１４】
複数の浄水場で取水源から原水を取水し浄水設備系を運用して浄水を生産し、前記浄水場で生産された浄水を配水池を経て配水区へ送水供給する上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの少なくとも一部を記憶するプラントデータ記憶手段と、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を得る需要予測手段と、前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記配水池の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように前記浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する送水最適運用計画演算手段と、前記送水最適運用計画演算手段により作成された送水最適運用計画に基づいて、前記浄水場内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する浄水場内最適運用計画演算手段とを備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記送水最適運用計画演算手段、および浄水場内最適運用計画演算手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得る類似日運用検索手段を備えたことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記類似日運用検索手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、当該傾向との類似度によって前記上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得るＫＤＤ応用類似日運用検索手段を備えている。
【００１５】
従って、気象情報、または上水需要予測値に基づいて、ＫＤＤ手法で上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、この傾向との類似度によって上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得ることにより、上記請求項５または請求項６の発明と同様の作用を奏するのに加えて、類似日運用検索手段では検索しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して検索できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った計画を作成することができる。
【００１６】
複数の浄水場で取水源から原水を取水し浄水設備系を運用して浄水を生産し、前記浄水場で生産された浄水を配水池を経て配水区へ送水供給する上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの少なくとも一部を記憶するプラントデータ記憶手段と、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を得る需要予測手段と、前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記配水池の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように前記浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する送水最適運用計画演算手段と、前記送水最適運用計画演算手段により作成された送水最適運用計画に基づいて、前記浄水場内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する浄水場内最適運用計画演算手段とを備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得る類似日運用検索手段を付加し、前記送水最適運用計画演算手段、および浄水場内最適運用計画演算手段と前記類似日運用検索手段とを、切替手段により適宜切替選択して使用するようにしたことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記類似日運用検索手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、当該傾向との類似度によって前記上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得るＫＤＤ応用類似日運用検索手段を備えている。
【００１７】
従って、気象情報、または上水需要予測値に基づいて、ＫＤＤ手法で上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、この傾向との類似度によって上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得ることにより、上記請求項５または請求項６の発明と同様の作用を奏するのに加えて、類似日運用検索手段では検索しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して検索できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った計画を作成することができる。
【００１８】
複数の浄水場で取水源から原水を取水し浄水設備系を運用して浄水を生産し、前記浄水場で生産された浄水を配水池を経て配水区へ送水供給する上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの少なくとも一部を記憶するプラントデータ記憶手段と、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を得る需要予測手段と、前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記配水池の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように前記浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する送水最適運用計画演算手段と、前記送水最適運用計画演算手段により作成された送水最適運用計画に基づいて、前記浄水場内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する浄水場内最適運用計画演算手段とを備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記送水最適運用計画演算手段、および浄水場内最適運用計画演算手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得る類似日運用検索手段を備え、前記類似日運用検索手段により得られた送水運用計画および浄水場内運用計画に基づいて、必要とされる前記取水源からの原水の取水量を均等かつ定量的に取水するように最適化する取水最適運用計画を作成する取水最適運用計画手段を付加したことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記類似日運用検索手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、当該傾向との類似度によって前記上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得るＫＤＤ応用類似日運用検索手段を備えている。
【００１９】
従って、気象情報、または上水需要予測値に基づいて、ＫＤＤ手法で上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、この傾向との類似度によって上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得ることにより、上記請求項７の発明と同様の作用を奏するのに加えて、類似日運用検索手段では検索しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して検索できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った計画を作成することができる。
【００２０】
複数の浄水場で取水源から原水を取水し浄水設備系を運用して浄水を生産し、前記浄水場で生産された浄水を配水池を経て配水区へ送水供給する上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの少なくとも一部を記憶するプラントデータ記憶手段と、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を得る需要予測手段と、前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記配水池の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように前記浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する送水最適運用計画演算手段と、前記送水最適運用計画演算手段により作成された送水最適運用計画に基づいて、前記浄水場内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する浄水場内最適運用計画演算手段とを備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得る類似日運用検索手段を付加し、前記送水最適運用計画演算手段、および浄水場内最適運用計画演算手段と前記類似日運用検索手段とを、切替手段により適宜切替選択して使用するようにした上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記送水最適運用計画演算手段、および浄水場内最適運用計画演算手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得る類似日運用検索手段を備え、前記類似日運用検索手段により得られた送水運用計画および浄水場内運用計画に基づいて、必要とされる前記取水源からの原水の取水量を均等かつ定量的に取水するように最適化する取水最適運用計画を作成する取水最適運用計画手段を付加したことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記類似日運用検索手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、当該傾向との類似度によって前記上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得るＫＤＤ応用類似日運用検索手段を備えている。
【００２１】
従って、気象情報、または上水需要予測値に基づいて、ＫＤＤ手法で上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、この傾向との類似度によって上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得ることにより、上記請求項７の発明と同様の作用を奏するのに加えて、類似日運用検索手段では検索しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して検索できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った計画を作成することができる。
【００２２】
複数の浄水場で取水源から原水を取水し浄水設備系を運用して浄水を生産し、前記浄水場で生産された浄水を配水池を経て配水区へ送水供給する上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの少なくとも一部を記憶するプラントデータ記憶手段と、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を得る需要予測手段と、前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記配水池の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように前記浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する送水最適運用計画演算手段と、前記送水最適運用計画演算手段により作成された送水最適運用計画に基づいて、前記浄水場内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する浄水場内最適運用計画演算手段とを備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記浄水場内最適運用計画演算手段により作成された浄水場内最適運用計画に基づいて、必要とされる前記取水源からの原水の取水量を均等かつ定量的に取水するように最適化する取水最適運用計画を作成する取水最適運用計画手段を付加したことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記送水最適運用計画演算手段、浄水場内最適運用計画演算手段、および取水最適運用計画手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画ならびに取水運用計画として得る類似日運用検索手段を備えたことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記類似日運用検索手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、当該傾向との類似度によって前記上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画ならびに取水運用計画として得るＫＤＤ応用類似日運用検索手段を備えている。
【００２３】
従って、気象情報、または上水需要予測値に基づいて、ＫＤＤ手法で上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、この傾向との類似度によって上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画ならびに取水運用計画として得ることにより、上記請求項８または請求項９の発明と同様の作用を奏するのに加えて、類似日運用検索手段では検索しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して検索できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った計画を作成することができる。
【００２４】
複数の浄水場で取水源から原水を取水し浄水設備系を運用して浄水を生産し、前記浄水場で生産された浄水を配水池を経て配水区へ送水供給する上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの少なくとも一部を記憶するプラントデータ記憶手段と、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を得る需要予測手段と、前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記配水池の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように前記浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する送水最適運用計画演算手段と、前記送水最適運用計画演算手段により作成された送水最適運用計画に基づいて、前記浄水場内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する浄水場内最適運用計画演算手段とを備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記浄水場内最適運用計画演算手段により作成された浄水場内最適運用計画に基づいて、必要とされる前記取水源からの原水の取水量を均等かつ定量的に取水するように最適化する取水最適運用計画を作成する取水最適運用計画手段を付加したことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画ならびに取水運用計画として得る類似日運用検索手段を付加し、前記送水最適運用計画演算手段、浄水場内最適運用計画演算手段、および取水最適運用計画手段と、前記類似日運用検索手段とを、切替手段により適宜切替選択して使用するようにしたことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記類似日運用検索手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、当該傾向との類似度によって前記上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画ならびに取水運用計画として得るＫＤＤ応用類似日運用検索手段を備えている。
【００２５】
従って、気象情報、または上水需要予測値に基づいて、ＫＤＤ手法で上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、この傾向との類似度によって上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画ならびに取水運用計画として得ることにより、上記請求項８または請求項９の発明と同様の作用を奏するのに加えて、類似日運用検索手段では検索しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して検索できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った計画を作成することができる。
【００２６】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記需要予測手段に代えて、ＫＤＤ手法により、前記プラントデータ記憶手段から上水需要と相関のあるプラントデータを見つけ、当該相関データによる上水需要の時系列パターンを前記ＫＤＤ手法の一部であるデータマイニング手法により抽出して上水需要予測値を得るＫＤＤ応用需要予測手段を備えている。
【００２７】
従って、ＫＤＤ手法で、上水需要と相関のあるプラントデータを見つけ、この相関データによる上水需要の時系列パターンをＫＤＤ手法の一部であるデータマイニング手法で抽出して上水需要予測値を得ることにより、上記請求項１乃至請求項２１のいずれか１項の発明と同様の作用を奏するのに加えて、需要予測手段では予測しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して予測できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った上水需要予測を行なうことができる。
【００６３】
【発明の実施の形態】
本発明は、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するために、上水需要を予測し、その需要予測値に基づいて、各給水所の配水池容量を効率的に活用しながら、浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成し、またその運用計画に基づいて、浄水場内の浄水処理に関して効率的な運用を実現するために浄水場内最適運用計画を作成し、さらに浄水場内最適運用計画に基づいて、必要とされる河川や地下水等の取水源からの原水の取水量をできるだけ均等かつ定量的に取水するように最適化する取水最適運用計画を作成する、というように、上水道プラント全体を対象として水運用を行なうものである。
【００６４】
以下、上記のような考え方に基づく本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００６５】
（第１の実施の形態：請求項２に対応）
図１は、本発明が対象とする上水道プラントの構成例を示す概要図である。
【００６６】
図１において、配水区６で必要とする浄水は、複数の系から供給している。
【００６７】
例えば、本例では、浄水場２で生産された浄水を、送水ポンプ３から、配水池４を経て配水ポンプ５によって供給すると共に、浄水場１２で生産された浄水も、送水ポンプ１３から、配水池１４を経て配水ポンプ１５によって供給している。
【００６８】
一方、浄水場２は、河川７および地下水８等の取水源から、原水を取水ポンプ１によって取水し、浄水場２内にある複数の浄水設備系を運用することにより、浄水を生産している。
【００６９】
また、浄水場１２は、河川９および河川１０等の取水源から原水を取水ポンプ１１によって取水し、やはり複数の浄水設備系を運用することにより、浄水を生産している。
【００７０】
各浄水場２，１２で、浄水の水質を安定化させ、かつ浄水生産で使用する薬品類の投入量を適量にし、安定的な浄水生産を行なうには、できる限り一定量の浄化処理を継続する必要がある。
【００７１】
また、各浄水場２，１２内の設備保守の都合上、適切なスケジュールでメンテナンスする必要もあり、このような問題から、浄水場２，１２内の運用は計画的に行なわれる必要がある。
【００７２】
従って、浄水場２，１２で処理されるべき浄水量は、できる限り一定である必要があり、各給水所にある配水池の容量を効率的に活用することによって、浄水場２，１２からの給水所への送水を平滑化することが求められる。よって、送水ポンプ３，１３の運用計画を最適化することが必要となる。
【００７３】
一方、浄水場２，１２で浄化処理を安定的に行なうには、浄化すべき原水をしかるべき取水源からできるだけ定量取水することが必要である。従って、取水ポンプ１，１１の運用計画が求められる。
【００７４】
なお、ここで示した上水道プラントは一例であり、実際の上水道プラント構成は、浄水場や配水池の数や取水源の数、種類、送配水ポンプの数、種類も極めて多彩である。
【００７５】
図２は、本実施の形態による上水道プラントの広域最適水運用装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【００７６】
なお、図２においては、説明の便宜上、後述する各実施の形態に係る要素についても、同時に図示している。
【００７７】
すなわち、図２に示すように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、プロセス入出力部２１と、ヒューマンインターフェース入出力部２２と、プラントデータ記憶手段２３と、需要予測手段２４と、送水最適運用計画演算手段２５と、浄水場内最適運用計画演算手段２６と、取水最適運用計画演算手段２７とから構成している。
【００７８】
プロセス入出力部２１は、前述した図１の上水道プラントとの間で信号のやりとり（上水道プラントの計測信号の入力や、上水道プラントに対して制御信号の出力）を行なう。
【００７９】
プラントデータ記憶手段２３は、上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの全てまたは一部を記憶する。
【００８０】
需要予測手段２４は、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を得る。
【００８１】
送水最適運用計画演算手段２５は、需要予測手段２４により得られた上水需要予測値に基づいて、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように浄水場２，１２からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する。
【００８２】
浄水場内最適運用計画演算手段２６は、送水最適運用計画演算手段２５により作成された送水最適運用計画に基づいて、浄水場２，１２内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する。
【００８３】
取水最適運用計画演算手段２７は、浄水場内最適運用計画演算手段２６により作成された浄水場内最適運用計画に基づいて、必要とされる各取水源からの原水の取水量を均等かつ定量的に取水するように最適化する取水最適運用計画を作成する。
【００８４】
ヒューマンインターフェース入出力部２２は、運転員等に対して、必要なデータを表示したり、需要予測手段２４、送水最適運用計画演算手段２５、浄水場内最適運用計画演算手段２６、取水最適運用計画演算手段２７等の各手段への操作・制御信号を発する。
【００８５】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置の作用について説明する。
【００８６】
図２において、配水区６での浄水需要量や、配水ポンプ５，１５の運転実績、配水池４，１４の水位、送水ポンプ３，１３の運転実績、浄水場２，１２内の運用実績、取水ポンプ１，１１の運転実績等の、上水道プラントの運用・制御に関するデータは、例えば日時、曜日等の内部信号等によって整理され、気象情報等と共に、プラントデータ記憶手段２３に記憶される。
【００８７】
次に、需要予測手段２４においては、プラントデータ記憶手段２３に記憶されたデータに基づいて、今後Ｎ時間分の上水需要予測値が得られ、上水道プラントの運用計画が作成される。
【００８８】
そして、この作成された上水道プラントの運用計画に基づいて、上水道プラントの配水池４，１４や浄水場２，１２等の運用・制御信号が、プロセス入出力部２１を介して上水道プラントの各機器に伝送され、上水道プラントの制御が行なわれる。
【００８９】
以下、かかる上水需要予測、および上水道プラントの運用計画の作成について詳細に説明する。
【００９０】
まず、需要予測手段２４における上水需要予測は、どのような方法によってもよいが、ここでは、例えば以下のようにして行なう方法について述べる。
【００９１】
すなわち、プラントデータ記憶手段２３に、例えば１時間毎１日分の需要実績データが、曜日別、例えば休日、平日、休日明け別にファイルされる。
【００９２】
いま、需要予測手段２４に対して、ヒューマンインターフェース部２２からその日の曜日が入力されると、その曜日ｗの平均値パターン
【００９３】
【数１】
【００９４】
が、上水需要実績から得られる。
【００９５】
次に、既に前日までの上水需要実績が得られているので、ｋ日の上水需要を予測するためには、例えば次のような自己回帰モデルが用いられる。
【００９６】
【数２】
【００９７】
なお、ａ１，ａ２・・・は自己回帰のパラメータであり、あらかじめ与えることも可能であり、あるいは実時間で逐次最小２乗推定（カルマンフィルタ）することも可能である。
【００９８】
結局、当日の上水需要予測値
【００９９】
【数３】
【０１００】
と、その曜日ｗのパターン
【０１０１】
【数４】
【０１０２】
が得られるため、各時間帯の比で積分すると、当日の１時間毎２４時間分の上水需要予測値
【０１０３】
【数５】
【０１０４】
が得られる。
【０１０５】
なお、上記上水需要予測の手法としては何でもよい。例えば、ニューラルネットワークでも、あるいはＧＭＤＨ等でもよい。
【０１０６】
次に、送水計画最適運用計画演算手段２５による送水最適運用計画は、例えば以下に示すような最適化問題を解くことによって得られる。
【０１０７】
すなわち、送水最適運用計画演算手段２５では、ヒューマンインターフェース部２２から入力される、運用に要するエネルギー最小化やビークカット、機器の連続運転といった、上水道プラントの運用上考慮されるべき項目を全て加味して、最適な運用計画を作成する。
【０１０８】
この場合、考慮されるべき項目の個数に制限はないが、例えば以下に示すような３つがあげられる。
【０１０９】
（ａ）ポンプ運転台数変更の最小化
（ｂ）消費電力量のビークカット
（ｃ）配水池目標水位誤差の最小化
いま、離散時間ｎにおけるポンプの運転状態をＳｉ（ｎ）、需要予測手段２４で得られた需要予測値をＱｄ（ｎ）で表わす。
【０１１０】
この時、オペレータが入力した優先度を反映した送水運用計画最適化問題を、例えば以下のように定式化する。
【０１１１】
［目的関数］
［制約条件］
なお、浄水場内最適運用計画演算手段２６、および取水計画運用計画演算手段２７においても、上述と同様の定式化を行なって最適化問題を解くことにより、浄水場内最適運用計画、および取水最適運用計画を得ることができる。
【０１１２】
ただし、この場合、浄水場内最適運用計画演算手段２６においては、上水需要予測値の代わりに、送水最適計画演算手段２５で得られた送水最適計画を用い、取水計画最適運用計画演算手段２７においては、上水需要予測値の代わりに、浄水場内最適運用計画演算手段２６で得られた浄水場内最適運用計画を用いる。
【０１１３】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、上水道プラントの運用を上水需要予測値に基づいて最適化し、従来までのような上水道プラントの一部、すなわち送水計画のみ、または浄水場内運用計画のみ、あるいは取水計画のみに対する運用計画だけでなく、上水道プラント全体、すなわち複数の浄水場や給水所、複数の取水源からの原水の取水計画等を、一度に得ることが可能となる。
【０１１４】
これにより、運転員に対して、プラント運用の意志決定の支援を行なったり、あるいは支援だけでなく完全な自動化運用を実現することができる。
【０１１５】
（変形例：請求項１に対応）
本実施の形態において、取水計画最適運用計画演算手段２７は、必要に応じて省略するようにしてもよい。
【０１１６】
（第２の実施の形態：請求項９に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、図２に示すように、前述した第１の実施の形態に類似日運用検索手段２８を付加し、前記送水最適運用計画演算手段２５、浄水場内最適運用計画演算手段２６、および取水最適運用計画演算手段２７と、類似日運用検索手段２８とを、切替スイッチＳＷにより適宜切替選択して使用する構成としている。
【０１１７】
類似日運用検索手段２８は、気象情報、または前記需要予測手段２４により得られた上水需要予測値に基づいて、プラントデータ記憶手段２３から類似した日を検索し、この類似日の運転実績を上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画ならびに取水運用計画として得る。
【０１１８】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置の作用について説明する。
【０１１９】
なお、前述した第１の実施の形態と同一要素の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる要素の作用についてのみ述べる。
【０１２０】
図２において、類似日運用検索手段２８においては、過去の類似した日の運用実績を検索し、送水運用計画、または浄水場内運用計画、あるいは取水運用計画、もしくはそれらを組み合わせた送水＋浄水場内運用計画、または浄水場内運用計画＋取水運用計画、あるいは上水道プラント全体の運用計画が得られる。
【０１２１】
この場合、検索方法としては色々あるが、例えばプラントデータ記憶手段２３で記憶されているデータについて、例えば日付や曜日毎に運用計画作成する対象となる日の気象情報予報（例えば、天気や最高気温、最低気温等）と、前日までの実績需要量等の２乗誤差をとり、その値が最小となる日を１日、もしくはあらかじめヒューマンインターフェース部２２、あるいはファイルから指定した日数分の類似日を検索して、運用計画とする方法があげられる。
【０１２２】
これにより、運転員の趣向に応じて柔軟な送水最適運用計画、および浄水場内最適運用計画、ならびに取水最適運用計画を作成することができる。
【０１２３】
また、送水最適運用計画演算手段２５、浄水場内最適運用計画演算手段２６、および取水最適運用計画手段２７による送水最適運用計画、浄水場内最適運用計画、および取水最適運用計画の最適化演算においてオンライン制御可能な時間内に演算が完了しない場合には、切替スイッチＳＷで類似日運用検索手段２８に切替えることにより、類似日運用検索手段２８による送水運用計画、浄水場内運用計画、および取水運用計画でバックアップすることができる。
【０１２４】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができるのに加えて、運転員の趣向に応じて柔軟な送水運用計画、および浄水場内運用計画、ならびに取水運用計画を作成することが可能となる。
【０１２５】
また、送水最適運用計画演算手段２５、浄水場内最適運用計画演算手段２６、および取水最適運用計画手段２７による送水最適運用計画、浄水場内最適運用計画、および取水最適運用計画の最適化演算においてオンライン制御可能な時間内に演算が完了しない場合に、類似日運用検索手段２８による送水運用計画、浄水場内運用計画、および取水運用計画でバックアップすることが可能となる。
【０１２６】
（変形例：請求項８に対応）
本実施の形態において、送水最適運用計画演算手段２５、浄水場内最適運用計画演算手段２６、および取水最適運用計画演算手段２７を省略し、これらに代えて、単に類似日運用検索手段２８のみを備えるようにしてもよい。
【０１２７】
（第３の実施の形態：請求項４に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、前述した第１の実施の形態に類似日運用検索手段２８を付加し、前記送水最適運用計画演算手段２５と、類似日運用検索手段２８とを、切替スイッチＳＷにより適宜切替選択して使用する構成としている。
【０１２８】
類似日運用検索手段２８は、気象情報、または前記需要予測手段２４により得られた上水需要予測値に基づいて、プラントデータ記憶手段２３から類似した日を検索し、この類似日の運転実績を上水道プラントの送水運用計画として得る。
【０１２９】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置の作用について説明する。
【０１３０】
なお、前述した第１の実施の形態と同一要素の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる要素の作用についてのみ述べる。
【０１３１】
図２において、類似日運用検索手段２８においては、過去の類似した日の運用実績を検索し、送水運用計画が得られる。
【０１３２】
この場合、検索方法としては色々あるが、例えばプラントデータ記憶手段２３で記憶されているデータについて、例えば日付や曜日毎に運用計画作成する対象となる日の気象情報予報（例えば、天気や最高気温、最低気温等）と、前日までの実績需要量等の２乗誤差をとり、その値が最小となる日を１日、もしくはあらかじめヒューマンインターフェース部２２、あるいはファイルから指定した日数分の類似日を検索して、運用計画とする方法があげられる。
【０１３３】
これにより、運転員の趣向に応じて柔軟な送水最適運用計画を作成することができる。
【０１３４】
また、送水最適運用計画演算手段２５による送水最適運用計画の最適化演算においてオンライン制御可能な時間内に演算が完了しない場合には、切替スイッチＳＷで類似日運用検索手段２８に切替えることにより、類似日運用検索手段２８による送水運用計画でバックアップすることができる。
【０１３５】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができるのに加えて、運転員の趣向に応じて柔軟な送水運用計画を作成することが可能となる。
【０１３６】
また、送水最適運用計画演算手段２５による送水最適運用計画の最適化演算においてオンライン制御可能な時間内に演算が完了しない場合に、類似日運用検索手段２８による送水運用計画でバックアップすることが可能となる。
【０１３７】
（変形例：請求項３に対応）
本実施の形態において、送水最適運用計画演算手段２５を省略し、これに代えて、単に類似日運用検索手段２８のみを備えるようにしてもよい。
【０１３８】
（第４の実施の形態：請求項６に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、前述した第１の実施の形態に類似日運用検索手段２８を付加し、前記送水最適運用計画演算手段２５、および浄水場内最適運用計画演算手段２６と、類似日運用検索手段２８とを、切替スイッチＳＷにより適宜切替選択して使用する構成としている。
【０１３９】
類似日運用検索手段２８は、気象情報、または前記需要予測手段２４により得られた上水需要予測値に基づいて、プラントデータ記憶手段２３から類似した日を検索し、この類似日の運転実績を上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得る。
【０１４０】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置の作用について説明する。
【０１４１】
なお、前述した第１の実施の形態と同一要素の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる要素の作用についてのみ述べる。
【０１４２】
図２において、類似日運用検索手段２８においては、過去の類似した日の運用実績を検索し、送水運用計画、または浄水場内運用計画、もしくはそれらを組み合わせた送水＋浄水場内運用計画、あるいは上水道プラント全体の運用計画が得られる。
【０１４３】
この場合、検索方法としては色々あるが、例えばプラントデータ記憶手段２３で記憶されているデータについて、例えば日付や曜日毎に運用計画作成する対象となる日の気象情報予報（例えば、天気や最高気温、最低気温等）と、前日までの実績需要量等の２乗誤差をとり、その値が最小となる日を１日、もしくはあらかじめヒューマンインターフェース部２２、あるいはファイルから指定した日数分の類似日を検索して、運用計画とする方法があげられる。
【０１４４】
これにより、運転員の趣向に応じて柔軟な送水最適運用計画、および浄水場内最適運用計画取水最適運用計画を作成することができる。
【０１４５】
また、送水最適運用計画演算手段２５、浄水場内最適運用計画演算手段２６による送水最適運用計画、および浄水場内最適運用計画の最適化演算においてオンライン制御可能な時間内に演算が完了しない場合には、切替スイッチＳＷで類似日運用検索手段２８に切替えることにより、類似日運用検索手段２８による送水運用計画、および浄水場内運用計画でバックアップすることができる。
【０１４６】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができるのに加えて、運転員の趣向に応じて柔軟な送水運用計画、および浄水場内運用計画を作成することが可能となる。
【０１４７】
また、送水最適運用計画演算手段２５、浄水場内最適運用計画演算手段２６、および取水最適運用計画手段２７による送水最適運用計画、浄水場内最適運用計画、および取水最適運用計画の最適化演算においてオンライン制御可能な時間内に演算が完了しない場合に、類似日運用検索手段２８による送水運用計画、および浄水場内運用計画でバックアップすることが可能となる。
【０１４８】
（変形例：請求項５に対応）
本実施の形態において、送水最適運用計画演算手段２５、および浄水場内最適運用計画演算手段２６を省略し、これらに代えて、単に類似日運用検索手段２８のみを備えるようにしてもよい。
【０１４９】
（第５の実施の形態：請求項７に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、前述した第４の実施の形態の変形例に、取水最適運用計画演算手段２７を付加した構成としている。
【０１５０】
取水最適運用計画演算手段２７は、前記類似日運用検索手段２８により得られた送水運用計画および浄水場内運用計画に基づいて、必要とされる取水源からの原水の取水量を均等かつ定量的に取水するように最適化する取水最適運用計画を作成する。
【０１５１】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置の作用について説明する。
【０１５２】
なお、前述した第４の実施の形態と同一要素の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる要素の作用についてのみ述べる。
【０１５３】
図２において、取水最適運用計画演算手段２７においては、類似日運用検索手段２８からの送水運用計画および浄水場内運用計画に基づいて、前述と同様の定式化を行なって最適化問題を解くことにより、浄水場内最適運用計画、および取水最適運用計画が得られる。
【０１５４】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第４の実施の形態と同様の効果を得ることができるのに加えて、第２または第３の実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【０１５５】
（第６の実施の形態：請求項１３に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、図２に示すように、前記第１の実施の形態に上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９を付加し、送水最適計画演算手段２５、浄水場内最適運用計画演算手段２６、および取水最適運用計画演算手段２７と、上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９とを、切替スイッチＳＷにより適宜切替選択して使用する構成としている。
【０１５６】
上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９は、前記需要予測手段２４により得られた上水需要予測値に基づいて、配水池４，１４の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように浄水場２，１２からの浄水送水量を平滑化させ、必要とされる取水源からの原水の取水量を均等かつ定量的に取水するように最適化する上水道プラント全体の運用計画を作成する。
【０１５７】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置の作用について説明する。
【０１５８】
なお、前述した第１の実施の形態と同一要素の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる要素の作用についてのみ述べる。
【０１５９】
図２において、上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９においては、上水道プラント全体の運用計画最適化問題として、前述した最適化方法を適用することによって定義することができ、これに対して最適化演算を行なうことによって、上水道プラント全体の運用計画を最適化する上水道プラント広域最適運用計画が作成される。
【０１６０】
ここで、このような最適化問題を解く方法としては、特に限定されない。すなわち、例えば数理計画法（列挙法の一種である分岐限定法やシンプレックス法、改訂シンプレックス法、動的計画法等）やタブサーチ法、シミュレーテッドアニーリング法、遺伝的アルゴリズム、免役的アルゴリズム等、いずれの方法であってもよい。
【０１６１】
これにより、より一層最適でかつ精度の高い送水運用計画、浄水場内運用計画、および取水運用計画を作成することができる。
【０１６２】
また、上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９による計画の最適化演算に時間を要するような場合には、切替スイッチＳＷで送水最適運用計画演算手段２５、浄水場内最適運用計画演算手段２６、および取水最適運用計画手段２７に切替えることにより、部分的に最適化演算を行ない、計画の作成に要する時間を短縮することができる。
【０１６３】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができるのに加えて、より一層最適でかつ精度の高い送水運用計画、浄水場内運用計画、および取水運用計画を作成することが可能となる。
【０１６４】
また、上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９による計画の最適化演算に時間を要するような場合に、送水最適運用計画演算手段２５、浄水場内最適運用計画演算手段２６、および取水最適運用計画手段２７により、部分的に最適化演算を行ない、計画の作成に要する時間を短縮することが可能となる。
【０１６５】
（変形例：請求項１２に対応）
本実施の形態において、送水最適運用計画演算手段２５、浄水場内最適運用計画演算手段２６、および取水最適運用計画手段２７を省略し、これらに代えて、単に上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９のみを備えるようにしてもよい。
【０１６６】
（第７の実施の形態：請求項１１に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、図２に示すように、前記第１の実施の形態の変形例に上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９を付加し、送水最適計画演算手段２５、および浄水場内最適運用計画演算手段２６と、上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９とを、切替スイッチＳＷにより適宜切替選択して使用する構成としている。
【０１６７】
上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９は、前記需要予測手段２４により得られた上水需要予測値に基づいて、配水池４，１４の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように浄水場２，１２からの浄水送水量を平滑化させるように最適化する上水道プラント全体の運用計画を作成する。
【０１６８】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置の作用について説明する。
【０１６９】
なお、前述した第１の実施の形態と同一要素の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる要素の作用についてのみ述べる。
【０１７０】
図２において、上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９においては、上水道プラント全体の運用計画最適化問題として、前述した最適化方法を適用することによって定義することができ、これに対して最適化演算を行なうことによって、上水道プラント全体の運用計画を最適化する上水道プラント広域最適運用計画が作成される。
【０１７１】
ここで、このような最適化問題を解く方法としては、特に限定されない。すなわち、例えば数理計画法（列挙法の一種である分岐限定法やシンプレックス法、改訂シンプレックス法、動的計画法等）やタブサーチ法、シミュレーテッドアニーリング法、遺伝的アルゴリズム、免役的アルゴリズム等、いずれの方法であってもよい。
【０１７２】
これにより、より一層最適でかつ精度の高い送水運用計画、および浄水場内運用計画を作成することができる。
【０１７３】
また、上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９による計画の最適化演算に時間を要するような場合には、切替スイッチＳＷで送水最適運用計画演算手段２５、および浄水場内最適運用計画演算手段２６に切替えることにより、部分的に最適化演算を行ない、計画の作成に要する時間を短縮することができる。
【０１７４】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができるのに加えて、より一層最適でかつ精度の高い送水運用計画、および浄水場内運用計画を作成することが可能となる。
【０１７５】
また、上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９による計画の最適化演算に時間を要するような場合に、送水最適運用計画演算手段２５、および浄水場内最適運用計画演算手段２６により、部分的に最適化演算を行ない、計画の作成に要する時間を短縮することが可能となる。
【０１７６】
（変形例：請求項１０に対応）
本実施の形態において、送水最適運用計画演算手段２５、および浄水場内最適運用計画演算手段２６を省略し、これらに代えて、単に上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９のみを備えるようにしてもよい。
【０１７７】
（第８の実施の形態：請求項１４に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、前記第１の実施の形態の変形例において、送水最適運用計画、および浄水場内最適運用計画それぞれを作成する場合に、プラントデータ記憶手段２３に記憶されているそれぞれの実績データを最適化演算の初期値として用いる構成としている。
【０１７８】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置においては、送水最適運用計画、および浄水場内最適運用計画をそれぞれを作成する際に、それぞれの実績データを最適化演算の初期値として用いることにより、前述した第１の実施の形態の変形例と同様の作用を奏することができる。
【０１７９】
特に、この場合には、それぞれの実績データを最適化演算の初期値として用いることにより、最適化演算を行なう際の演算効率を高めて、より一層迅速に送水最適運用計画、および浄水場内最適運用計画を作成することができる。
【０１８０】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第１の実施の形態の変形例と同様の効果を得ることができるのに加えて、最適化演算を行なう際の演算効率を高めて、より一層迅速に送水最適運用計画、および浄水場内最適運用計画を作成することが可能となる。
【０１８１】
（第９の実施の形態：請求項１５に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、前記第１の実施の形態において、送水最適運用計画、浄水場内最適運用計画、および取水最適運用計画それぞれを作成する場合に、プラントデータ記憶手段２３に記憶されているそれぞれの実績データを最適化演算の初期値として用いる構成としている。
【０１８２】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置においては、送水最適運用計画、浄水場内最適運用計画、および取水最適運用計画をそれぞれを作成する際に、それぞれの実績データを最適化演算の初期値として用いることにより、前述した第１の実施の形態と同様の作用を奏することができる。
【０１８３】
特に、この場合には、それぞれの実績データを最適化演算の初期値として用いることにより、最適化演算を行なう際の演算効率を高めて、より一層迅速に送水最適運用計画、浄水場内最適運用計画、および取水最適運用計画を作成することができる。
【０１８４】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができるのに加えて、最適化演算を行なう際の演算効率を高めて、より一層迅速に送水最適運用計画、浄水場内最適運用計画、および取水最適運用計画を作成することが可能となる。
【０１８５】
（第１０の実施の形態：請求項１６に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、前記第７の実施の形態の変形例において、送水最適運用計画、および浄水場内最適運用計画それぞれを作成する場合に、プラントデータ記憶手段２３に記憶されているそれぞれの実績データを最適化演算の初期値として用いる構成としている。
【０１８６】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置においては、送水最適運用計画、および浄水場内最適運用計画をそれぞれを作成する際に、それぞれの実績データを最適化演算の初期値として用いることにより、前述した第７の実施の形態の変形例と同様の作用を奏することができる。
【０１８７】
特に、この場合には、それぞれの実績データを最適化演算の初期値として用いることにより、最適化演算を行なう際の演算効率を高めて、より一層迅速に送水最適運用計画、および浄水場内最適運用計画を作成することができる。
【０１８８】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第７の実施の形態の変形例と同様の効果を得ることができるのに加えて、最適化演算を行なう際の演算効率を高めて、より一層迅速に送水最適運用計画、および浄水場内最適運用計画を作成することが可能となる。
【０１８９】
（第１１の実施の形態：請求項１７に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、前記第６の実施の形態の変形例において、送水最適運用計画、浄水場内最適運用計画、および取水最適運用計画それぞれを作成する場合に、プラントデータ記憶手段２３に記憶されているそれぞれの実績データを最適化演算の初期値として用いる構成としている。
【０１９０】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置においては、送水最適運用計画、浄水場内最適運用計画、および取水最適運用計画をそれぞれを作成する際に、それぞれの実績データを最適化演算の初期値として用いることにより、前述した第６の実施の形態の変形例と同様の作用を奏することができる。
【０１９１】
特に、この場合には、それぞれの実績データを最適化演算の初期値として用いることにより、最適化演算を行なう際の演算効率を高めて、より一層迅速に送水最適運用計画、浄水場内最適運用計画、および取水最適運用計画を作成することができる。
【０１９２】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第６の実施の形態の変形例と同様の効果を得ることができるのに加えて、最適化演算を行なう際の演算効率を高めて、より一層迅速に送水最適運用計画、浄水場内最適運用計画、および取水最適運用計画を作成することが可能となる。
【０１９３】
（第１２の実施の形態：請求項２１に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、図２に示すように、前記第２の実施の形態の変形例における類似日運用検索手段２８を省略し、これに代えて、ＫＤＤ（Ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ｉｎ Ｄａｔａｂａｓｅ）応用類似日検索手段３０を備えた構成としている。
【０１９４】
ＫＤＤ応用類似日検索手段３０は、気象情報、または前記需要予測手段２４により得られた上水需要予測値に基づいて、プラントデータ記憶手段２３からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、この傾向との類似度によって上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画ならびに取水運用計画として得る。
【０１９５】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置の作用について説明する。
【０１９６】
なお、前述した第２の実施の形態の変形例と同一要素の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる要素の作用についてのみ述べる。
【０１９７】
図２において、ＫＤＤ応用類似日検索手段３０においては、過去の類似した日の運用実績を検索し、送水運用計画、または浄水場内運用計画、あるいは取水運用計画、もしくはそれらを組み合わせた送水＋浄水場内運用計画、または浄水場内運用計画＋取水運用計画、あるいは上水道プラント全体の運用計画が得られる。
【０１９８】
ＫＤＤ手法は、プラントデータ記憶手段２３で記憶している大量のデータから、ある目的、ここでは送水運用計画、または浄水場内運用計画、あるいは取水運用計画、もしくはそれらを組み合わせた送水＋浄水場内運用計画、または浄水場内運用計画＋取水運用計画、あるいは上水道プラント全体の運用計画のパターンを発見し、類似日として検索する場合のキーとするための手法である。
【０１９９】
以下に、その手順について説明する。
【０２００】
（ａ）目標を設定する
ＫＤＤ手法によって、何を発見したいかが決められる。
【０２０１】
ここでは、送水運用計画、または浄水場内運用計画、あるいは取水運用計画、もしくはそれらを組み合わせた送水＋浄水場内運用計画、または浄水場内運用計画＋取水運用計画、あるいは上水道プラント全体の運用計画のパターンを幾つか発見し、相関あるデータとパターンを決定木によって選択することにより、送水運用計画、または浄水場内運用計画、あるいは取水運用計画、もしくはそれらを組み合わせた送水＋浄水場内運用計画、または浄水場内運用計画＋取水運用計画、あるいは上水道プラント全体の運用計画が作成される。
【０２０２】
（ｂ）データの変換を行なう
欠損データの補間や連続データの離散化を行ない、パターン発見を行なうＫＤＤ手法の一部であるデータマイニングアルゴリズムが実行できるようにする。
【０２０３】
（ｃ）データマイニング
パターンを発見し、相関ルール（データ間に存在する隠れた関係のこと、例えば午前８時における上水需要予測値がある値以上ならば、午前１０時の運用計画としてある送水ポンプを起動すること等を指す）、分類ルール（データをあらかじめ定められた幾つかのクラスに分類するためのルール、例えば曜日毎の運用計画を分類すること等を指す）、決定木（運用計画パターンを唯一に決定するため、判断する。例えば、午前８時の上水需要予測値がある値以上、かつ午後１時における上水需要予測値がある値以下、かつ配水池初期水位がある値の幅以内にある場合、３日前の運用パターンとなること等を指す）等が得られる。
【０２０４】
（ｄ）評価
得られたパターンを解釈し、評価する。十分でない場合には、上記（ｃ）の処理が繰り返し行なわれる。
【０２０５】
相関ルールの発見においては、例えば以下に示すような方法が考えられる。
【０２０６】
すなわち、相関がありそうなデータ（時系列的なデータも含めて全てのデータ）と、送水計画演算手段２５の最適化問題の定式化で示したような目的関数値が、ある幅内にある関係が幾つも探索される。
【０２０７】
相関がありそうなデータも一つであることは希であるから、複数のデータとのＡＮＤやＯＲ、あるいは階層関係であってもよい。
【０２０８】
例えば、ｎ時で送水ポンプｋの起動停止状態をＳk （ｎ）で表わすものとすると、起動していればＳk （ｎ）＝１と表わし、停止であれば、Ｓk （ｎ）＝０と表わすこととする。
【０２０９】
この場合、過去の１日通した運用実績データから、ｎ時でＳk （ｎ）＝１である日を探索し、目的関数ｆを、前記（３）式のようにあらかじめ決定された目的関数式によって演算し、この目的関数ｆがある幅内にあるデータ集合が見つけられる。
【０２１０】
この時、相関ルールの満足度（あるデータまたは複数データとのＡＮＤやＯＲ、あるいは階層関係のデータが、目的関数ｆをある幅内にする割合）と、存在度（あるデータまたは複数データとのＡＮＤやＯＲ、あるいは階層関係のデータが、目的関数ｆをある幅内にする全データに対する割合）とが、最大であるようにパターンが抽出される。
【０２１１】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第２の実施の形態の変形例と同様の効果を得ることができるのに加えて、類似日運用検索手段２８では検索しきれないものについて、ＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して検索できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った計画を作成することが可能となる。
【０２１２】
（第１３の実施の形態：請求項１８に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、図２に示すように、前記第３の実施の形態の変形例における類似日運用検索手段２８を省略し、これに代えて、ＫＤＤ応用類似日検索手段３０を備えた構成としている。
【０２１３】
ＫＤＤ応用類似日検索手段３０は、気象情報、または前記需要予測手段２４により得られた上水需要予測値に基づいて、プラントデータ記憶手段２３からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、この傾向との類似度によって上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を上水道プラントの送水運用計画として得る。
【０２１４】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置の作用について説明する。
【０２１５】
なお、前述した第３の実施の形態の変形例と同一要素の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる要素の作用についてのみ述べる。
【０２１６】
図２において、ＫＤＤ応用類似日検索手段３０においては、過去の類似した日の運用実績を検索し、送水運用計画が得られる。
【０２１７】
ＫＤＤ手法は、プラントデータ記憶手段２３で記憶している大量のデータから、ある目的、ここでは送水運用計画のパターンを発見し、類似日として検索する場合のキーとするための手法である。
【０２１８】
なお、この場合の手順は、前述した第１２の実施の形態の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０２１９】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第３の実施の形態の変形例と同様の効果を得ることができるのに加えて、類似日運用検索手段２８では検索しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して検索できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った計画を作成することが可能となる。
【０２２０】
（第１４の実施の形態：請求項１９に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、図２に示すように、前記第４の実施の形態の変形例における類似日運用検索手段２８を省略し、これに代えて、ＫＤＤ応用類似日検索手段３０を備えた構成としている。
【０２２１】
ＫＤＤ応用類似日検索手段３０は、気象情報、または前記需要予測手段２４により得られた上水需要予測値に基づいて、プラントデータ記憶手段２３からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、この傾向との類似度によって上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得る。
【０２２２】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置の作用について説明する。
【０２２３】
なお、前述した第４の実施の形態の変形例と同一要素の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる要素の作用についてのみ述べる。
【０２２４】
図２において、ＫＤＤ応用類似日検索手段３０においては、過去の類似した日の運用実績を検索し、送水運用計画、または浄水場内運用計画、もしくはそれらを組み合わせた送水＋浄水場内運用計画、あるいは上水道プラント全体の運用計画が得られる。
【０２２５】
ＫＤＤ手法は、プラントデータ記憶手段２３で記憶している大量のデータから、ある目的、ここでは送水運用計画、または浄水場内運用計画、もしくはそれらを組み合わせた送水＋浄水場内運用計画、あるいは上水道プラント全体の運用計画のパターンを発見し、類似日として検索する場合のキーとするための手法である。
【０２２６】
なお、この場合の手順は、前述した第１２の実施の形態の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０２２７】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第４の実施の形態の変形例と同様の効果を得ることができるのに加えて、類似日運用検索手段２８では検索しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して検索できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った計画を作成することが可能となる。
【０２２８】
（第１５の実施の形態：請求項２０に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、図２に示すように、前記第５の実施の形態における類似日運用検索手段２８を省略し、これに代えて、ＫＤＤ応用類似日検索手段３０を備えた構成としている。
【０２２９】
ＫＤＤ応用類似日検索手段３０は、気象情報、または前記需要予測手段２４により得られた上水需要予測値に基づいて、プラントデータ記憶手段２３からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、この傾向との類似度によって上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得る。
【０２３０】
なお、この場合の手順は、前述した第１２の実施の形態の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０２３１】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第５の実施の形態と同様の効果を得ることができるのに加えて、類似日運用検索手段２８では検索しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して検索できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った計画を作成することが可能となる。
【０２３２】
（第１６の実施の形態：請求項２２に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、図２に示すように、前記第１乃至第１５の実施の形態による上水道プラントの広域最適水運用装置２０における需要予測手段２４を省略し、これに代えて、ＫＤＤ応用需要予測手段３１を備えた構成としている。
【０２３３】
ＫＤＤ応用需要予測手段３１は、ＫＤＤ手法により、プラントデータ記憶手段２３から上水需要と相関のあるプラントデータを見つけ、この相関データによる上水需要の時系列パターンを、ＫＤＤ手法の一部であるデータマイニング手法により抽出して上水需要予測値を得る。
【０２３４】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置の作用について説明する。
【０２３５】
なお、前述した第１乃至第１５の実施の形態と同一要素の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる要素の作用についてのみ述べる。
【０２３６】
図２において、ＫＤＤ応用需要予測手段３１においては、前述したＫＤＤ手法により、時系列的な上水需要予測値をプラントデータ記憶手段２３に記憶されている膨大な過去の実績データから時系列パターンを発見し、その相関ルール、分類ルール、決定木等を抽出することにより、上水需要予測値が得られる。
【０２３７】
なお、その実現方法としては、前述したＫＤＤ応用類似日検索手段３０の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０２３８】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第１乃至第１５の実施の形態と同様の効果を得ることができるのに加えて、需要予測手段２４では予測しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して予測できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った上水需要予測を行なうことが可能となる。
【０２３９】
（その他の実施の形態）
（ａ）前述した上水需要予測の手法としては、ニューラルネットワークやＧＭＤＨ、その他の統計的手法等、何でも適用することが可能であり、特に限定されるものではない。
【０２４０】
（ｂ）前述した最適化演算の手法についても、数理計画手法（列挙法の一種である分岐限定法やシンプレックス法、改訂シンプレックス法、動的計画法等）や、タブサーチ法、シミュレーテッドアニーリング法、遺伝的アルゴリズム、免役的アルゴリズム等、何でも適用することが可能であり、特に限定されるものではない。
【０２４１】
（ｃ）前述した第１２乃至第１５の実施の形態において、類似日運用検索手段２８に代えてＫＤＤ応用類似日検索手段３０を備えるのではなく、類似日運用検索手段２８に加えてＫＤＤ応用類似日検索手段３０を備え、両者を切替手段により適宜切替選択して使用するようにしてもよい。
【０２４２】
（ｄ）前述した第１２乃至第１５の実施の形態において、需要予測手段２４に代えてＫＤＤ応用需要予測手段３１を備えるのではなく、需要予測手段２４に加えてＫＤＤ応用需要予測手段３１を備え、両者を切替手段により適宜切替選択して使用するようにしてもよい。
【０２４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の上水道プラントの広域最適水運用装置によれば、上水道プラントの運用を上水需要予測に基づいて最適化し、運転員に対して、プラント運用の意志決定の支援を行なったり、あるいは支援だけでなく完全な自動化運用を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が対象とする上水道プラントの構成例を示す概要図。
【図２】本発明による上水道プラントの広域最適水運用装置の実施の形態を示す機能ブロック図。
【符号の説明】
１，１１…取水ポンプ
２，１２…浄水場
３，１３…送水ポンプ
４，１４…配水池
５，１５…配水ポンプ
６…配水区
７，９，１０…河川
８…地下水
２０…上水道プラントの広域最適水運用装置
２１…プロセス入出力部
２２…ヒューマンインターフェース部
２３…プラントデータ記憶手段
２４…需要予測手段
２５…送水最適運用計画演算手段
２６…浄水場内最適運用計画演算手段
２７…取水最適運用計画演算手段
２８…類似日運用検索手段
２９…上水道プラント広域最適運用計画演算手段
３０…ＫＤＤ応用類似日運用検索手段
３１…ＫＤＤ応用需要予測手段。
【発明の属する技術分野】
本発明は、上水道プラント全体を対象とする広域最適水運用装置に係り、特に上水道プラントの運用を上水需要予測に基づいて最適化し、運転員に対して、プラント運用の意志決定の支援を行なったり、あるいは支援だけでなく完全な自動化運用を実現できるようにした上水道プラントの広域最適水運用装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、上水道プラントの運用を行なう場合、送水計画、浄水場内計画、取水計画のいずれに対しても、実際の運用においては、運転員が過去の経験に基づいて判断し、運用を行なってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような運転員の経験に依存した上水道プラントの運用では、運用にばらつきが生じ、場合によっては、効率的な運用でない恐れもある。
【０００４】
また、経験豊富な運転員の育成が難しく、熟練者のノウハウを継承することが困難となっているのが実状である。
【０００５】
そこで、上水道プラントの運用を需要予測に基づいて最適化し、運転員に対して、プラント運用の意志決定の支援を行なったり、支援だけでなく完全な自動化運用を実現する装置が必要とされる。
【０００６】
そのためには、上水需要予測等に基づいて、実用上十分な速度で最適化演算を行ない、浄水プラントの運用計画を作成する装置が必要となる。
【０００７】
また、最適化された計画に熟練運転員の運用ノウハウを加味することは、運転員の立場から見た場合に安心感を与え得る運転支援となる。
【０００８】
そして、これらを実現することは、上水道プラント全体の自動化運転にとって極めて重要な課題である。
【０００９】
本発明の目的は、上水道プラントの運用を上水需要予測に基づいて最適化し、運転員に対して、プラント運用の意志決定の支援を行なったり、あるいは支援だけでなく完全な自動化運用を実現することが可能な上水道プラントの広域最適水運用装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
複数の浄水場で取水源から原水を取水し浄水設備系を運用して浄水を生産し、前記浄水場で生産された浄水を配水池を経て配水区へ送水供給する上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの少なくとも一部を記憶するプラントデータ記憶手段と、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を得る需要予測手段と、前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記配水池の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように前記浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する送水最適運用計画演算手段と、前記送水最適運用計画演算手段により作成された送水最適運用計画に基づいて、前記浄水場内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する浄水場内最適運用計画演算手段とを備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記送水最適運用計画演算手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画として得る類似日運用検索手段を備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記類似日運用検索手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、当該傾向との類似度によって前記上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画として得るＫＤＤ応用類似日運用検索手段を備えている。
【００１１】
従って、気象情報、または上水需要予測値に基づいて、ＫＤＤ手法で上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、この傾向との類似度によって上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を上水道プラントの送水運用計画として得ることにより、上記請求項３または請求項４の発明と同様の作用を奏するのに加えて、類似日運用検索手段では検索しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して検索できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った計画を作成することができる。
【００１２】
複数の浄水場で取水源から原水を取水し浄水設備系を運用して浄水を生産し、前記浄水場で生産された浄水を配水池を経て配水区へ送水供給する上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの少なくとも一部を記憶するプラントデータ記憶手段と、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を得る需要予測手段と、前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記配水池の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように前記浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する送水最適運用計画演算手段と、前記送水最適運用計画演算手段により作成された送水最適運用計画に基づいて、前記浄水場内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する浄水場内最適運用計画演算手段とを備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画として得る類似日運用検索手段を付加し、前記送水最適運用計画演算手段と前記類似日運用検索手段とを、切替手段により適宜切替選択して使用するようにしたことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記類似日運用検索手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、当該傾向との類似度によって前記上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画として得るＫＤＤ応用類似日運用検索手段を備えている。
【００１３】
従って、気象情報、または上水需要予測値に基づいて、ＫＤＤ手法で上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、この傾向との類似度によって上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を上水道プラントの送水運用計画として得ることにより、上記請求項３または請求項４の発明と同様の作用を奏するのに加えて、類似日運用検索手段では検索しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して検索できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った計画を作成することができる。
【００１４】
複数の浄水場で取水源から原水を取水し浄水設備系を運用して浄水を生産し、前記浄水場で生産された浄水を配水池を経て配水区へ送水供給する上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの少なくとも一部を記憶するプラントデータ記憶手段と、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を得る需要予測手段と、前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記配水池の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように前記浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する送水最適運用計画演算手段と、前記送水最適運用計画演算手段により作成された送水最適運用計画に基づいて、前記浄水場内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する浄水場内最適運用計画演算手段とを備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記送水最適運用計画演算手段、および浄水場内最適運用計画演算手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得る類似日運用検索手段を備えたことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記類似日運用検索手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、当該傾向との類似度によって前記上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得るＫＤＤ応用類似日運用検索手段を備えている。
【００１５】
従って、気象情報、または上水需要予測値に基づいて、ＫＤＤ手法で上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、この傾向との類似度によって上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得ることにより、上記請求項５または請求項６の発明と同様の作用を奏するのに加えて、類似日運用検索手段では検索しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して検索できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った計画を作成することができる。
【００１６】
複数の浄水場で取水源から原水を取水し浄水設備系を運用して浄水を生産し、前記浄水場で生産された浄水を配水池を経て配水区へ送水供給する上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの少なくとも一部を記憶するプラントデータ記憶手段と、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を得る需要予測手段と、前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記配水池の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように前記浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する送水最適運用計画演算手段と、前記送水最適運用計画演算手段により作成された送水最適運用計画に基づいて、前記浄水場内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する浄水場内最適運用計画演算手段とを備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得る類似日運用検索手段を付加し、前記送水最適運用計画演算手段、および浄水場内最適運用計画演算手段と前記類似日運用検索手段とを、切替手段により適宜切替選択して使用するようにしたことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記類似日運用検索手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、当該傾向との類似度によって前記上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得るＫＤＤ応用類似日運用検索手段を備えている。
【００１７】
従って、気象情報、または上水需要予測値に基づいて、ＫＤＤ手法で上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、この傾向との類似度によって上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得ることにより、上記請求項５または請求項６の発明と同様の作用を奏するのに加えて、類似日運用検索手段では検索しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して検索できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った計画を作成することができる。
【００１８】
複数の浄水場で取水源から原水を取水し浄水設備系を運用して浄水を生産し、前記浄水場で生産された浄水を配水池を経て配水区へ送水供給する上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの少なくとも一部を記憶するプラントデータ記憶手段と、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を得る需要予測手段と、前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記配水池の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように前記浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する送水最適運用計画演算手段と、前記送水最適運用計画演算手段により作成された送水最適運用計画に基づいて、前記浄水場内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する浄水場内最適運用計画演算手段とを備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記送水最適運用計画演算手段、および浄水場内最適運用計画演算手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得る類似日運用検索手段を備え、前記類似日運用検索手段により得られた送水運用計画および浄水場内運用計画に基づいて、必要とされる前記取水源からの原水の取水量を均等かつ定量的に取水するように最適化する取水最適運用計画を作成する取水最適運用計画手段を付加したことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記類似日運用検索手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、当該傾向との類似度によって前記上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得るＫＤＤ応用類似日運用検索手段を備えている。
【００１９】
従って、気象情報、または上水需要予測値に基づいて、ＫＤＤ手法で上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、この傾向との類似度によって上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得ることにより、上記請求項７の発明と同様の作用を奏するのに加えて、類似日運用検索手段では検索しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して検索できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った計画を作成することができる。
【００２０】
複数の浄水場で取水源から原水を取水し浄水設備系を運用して浄水を生産し、前記浄水場で生産された浄水を配水池を経て配水区へ送水供給する上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの少なくとも一部を記憶するプラントデータ記憶手段と、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を得る需要予測手段と、前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記配水池の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように前記浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する送水最適運用計画演算手段と、前記送水最適運用計画演算手段により作成された送水最適運用計画に基づいて、前記浄水場内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する浄水場内最適運用計画演算手段とを備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得る類似日運用検索手段を付加し、前記送水最適運用計画演算手段、および浄水場内最適運用計画演算手段と前記類似日運用検索手段とを、切替手段により適宜切替選択して使用するようにした上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記送水最適運用計画演算手段、および浄水場内最適運用計画演算手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得る類似日運用検索手段を備え、前記類似日運用検索手段により得られた送水運用計画および浄水場内運用計画に基づいて、必要とされる前記取水源からの原水の取水量を均等かつ定量的に取水するように最適化する取水最適運用計画を作成する取水最適運用計画手段を付加したことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記類似日運用検索手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、当該傾向との類似度によって前記上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得るＫＤＤ応用類似日運用検索手段を備えている。
【００２１】
従って、気象情報、または上水需要予測値に基づいて、ＫＤＤ手法で上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、この傾向との類似度によって上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得ることにより、上記請求項７の発明と同様の作用を奏するのに加えて、類似日運用検索手段では検索しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して検索できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った計画を作成することができる。
【００２２】
複数の浄水場で取水源から原水を取水し浄水設備系を運用して浄水を生産し、前記浄水場で生産された浄水を配水池を経て配水区へ送水供給する上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの少なくとも一部を記憶するプラントデータ記憶手段と、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を得る需要予測手段と、前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記配水池の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように前記浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する送水最適運用計画演算手段と、前記送水最適運用計画演算手段により作成された送水最適運用計画に基づいて、前記浄水場内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する浄水場内最適運用計画演算手段とを備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記浄水場内最適運用計画演算手段により作成された浄水場内最適運用計画に基づいて、必要とされる前記取水源からの原水の取水量を均等かつ定量的に取水するように最適化する取水最適運用計画を作成する取水最適運用計画手段を付加したことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記送水最適運用計画演算手段、浄水場内最適運用計画演算手段、および取水最適運用計画手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画ならびに取水運用計画として得る類似日運用検索手段を備えたことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記類似日運用検索手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、当該傾向との類似度によって前記上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画ならびに取水運用計画として得るＫＤＤ応用類似日運用検索手段を備えている。
【００２３】
従って、気象情報、または上水需要予測値に基づいて、ＫＤＤ手法で上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、この傾向との類似度によって上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画ならびに取水運用計画として得ることにより、上記請求項８または請求項９の発明と同様の作用を奏するのに加えて、類似日運用検索手段では検索しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して検索できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った計画を作成することができる。
【００２４】
複数の浄水場で取水源から原水を取水し浄水設備系を運用して浄水を生産し、前記浄水場で生産された浄水を配水池を経て配水区へ送水供給する上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの少なくとも一部を記憶するプラントデータ記憶手段と、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を得る需要予測手段と、前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記配水池の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように前記浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する送水最適運用計画演算手段と、前記送水最適運用計画演算手段により作成された送水最適運用計画に基づいて、前記浄水場内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する浄水場内最適運用計画演算手段とを備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記浄水場内最適運用計画演算手段により作成された浄水場内最適運用計画に基づいて、必要とされる前記取水源からの原水の取水量を均等かつ定量的に取水するように最適化する取水最適運用計画を作成する取水最適運用計画手段を付加したことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画ならびに取水運用計画として得る類似日運用検索手段を付加し、前記送水最適運用計画演算手段、浄水場内最適運用計画演算手段、および取水最適運用計画手段と、前記類似日運用検索手段とを、切替手段により適宜切替選択して使用するようにしたことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記類似日運用検索手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、当該傾向との類似度によって前記上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画ならびに取水運用計画として得るＫＤＤ応用類似日運用検索手段を備えている。
【００２５】
従って、気象情報、または上水需要予測値に基づいて、ＫＤＤ手法で上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、この傾向との類似度によって上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画ならびに取水運用計画として得ることにより、上記請求項８または請求項９の発明と同様の作用を奏するのに加えて、類似日運用検索手段では検索しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して検索できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った計画を作成することができる。
【００２６】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記需要予測手段に代えて、ＫＤＤ手法により、前記プラントデータ記憶手段から上水需要と相関のあるプラントデータを見つけ、当該相関データによる上水需要の時系列パターンを前記ＫＤＤ手法の一部であるデータマイニング手法により抽出して上水需要予測値を得るＫＤＤ応用需要予測手段を備えている。
【００２７】
従って、ＫＤＤ手法で、上水需要と相関のあるプラントデータを見つけ、この相関データによる上水需要の時系列パターンをＫＤＤ手法の一部であるデータマイニング手法で抽出して上水需要予測値を得ることにより、上記請求項１乃至請求項２１のいずれか１項の発明と同様の作用を奏するのに加えて、需要予測手段では予測しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して予測できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った上水需要予測を行なうことができる。
【００６３】
【発明の実施の形態】
本発明は、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するために、上水需要を予測し、その需要予測値に基づいて、各給水所の配水池容量を効率的に活用しながら、浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成し、またその運用計画に基づいて、浄水場内の浄水処理に関して効率的な運用を実現するために浄水場内最適運用計画を作成し、さらに浄水場内最適運用計画に基づいて、必要とされる河川や地下水等の取水源からの原水の取水量をできるだけ均等かつ定量的に取水するように最適化する取水最適運用計画を作成する、というように、上水道プラント全体を対象として水運用を行なうものである。
【００６４】
以下、上記のような考え方に基づく本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００６５】
（第１の実施の形態：請求項２に対応）
図１は、本発明が対象とする上水道プラントの構成例を示す概要図である。
【００６６】
図１において、配水区６で必要とする浄水は、複数の系から供給している。
【００６７】
例えば、本例では、浄水場２で生産された浄水を、送水ポンプ３から、配水池４を経て配水ポンプ５によって供給すると共に、浄水場１２で生産された浄水も、送水ポンプ１３から、配水池１４を経て配水ポンプ１５によって供給している。
【００６８】
一方、浄水場２は、河川７および地下水８等の取水源から、原水を取水ポンプ１によって取水し、浄水場２内にある複数の浄水設備系を運用することにより、浄水を生産している。
【００６９】
また、浄水場１２は、河川９および河川１０等の取水源から原水を取水ポンプ１１によって取水し、やはり複数の浄水設備系を運用することにより、浄水を生産している。
【００７０】
各浄水場２，１２で、浄水の水質を安定化させ、かつ浄水生産で使用する薬品類の投入量を適量にし、安定的な浄水生産を行なうには、できる限り一定量の浄化処理を継続する必要がある。
【００７１】
また、各浄水場２，１２内の設備保守の都合上、適切なスケジュールでメンテナンスする必要もあり、このような問題から、浄水場２，１２内の運用は計画的に行なわれる必要がある。
【００７２】
従って、浄水場２，１２で処理されるべき浄水量は、できる限り一定である必要があり、各給水所にある配水池の容量を効率的に活用することによって、浄水場２，１２からの給水所への送水を平滑化することが求められる。よって、送水ポンプ３，１３の運用計画を最適化することが必要となる。
【００７３】
一方、浄水場２，１２で浄化処理を安定的に行なうには、浄化すべき原水をしかるべき取水源からできるだけ定量取水することが必要である。従って、取水ポンプ１，１１の運用計画が求められる。
【００７４】
なお、ここで示した上水道プラントは一例であり、実際の上水道プラント構成は、浄水場や配水池の数や取水源の数、種類、送配水ポンプの数、種類も極めて多彩である。
【００７５】
図２は、本実施の形態による上水道プラントの広域最適水運用装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【００７６】
なお、図２においては、説明の便宜上、後述する各実施の形態に係る要素についても、同時に図示している。
【００７７】
すなわち、図２に示すように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、プロセス入出力部２１と、ヒューマンインターフェース入出力部２２と、プラントデータ記憶手段２３と、需要予測手段２４と、送水最適運用計画演算手段２５と、浄水場内最適運用計画演算手段２６と、取水最適運用計画演算手段２７とから構成している。
【００７８】
プロセス入出力部２１は、前述した図１の上水道プラントとの間で信号のやりとり（上水道プラントの計測信号の入力や、上水道プラントに対して制御信号の出力）を行なう。
【００７９】
プラントデータ記憶手段２３は、上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの全てまたは一部を記憶する。
【００８０】
需要予測手段２４は、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を得る。
【００８１】
送水最適運用計画演算手段２５は、需要予測手段２４により得られた上水需要予測値に基づいて、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように浄水場２，１２からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する。
【００８２】
浄水場内最適運用計画演算手段２６は、送水最適運用計画演算手段２５により作成された送水最適運用計画に基づいて、浄水場２，１２内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する。
【００８３】
取水最適運用計画演算手段２７は、浄水場内最適運用計画演算手段２６により作成された浄水場内最適運用計画に基づいて、必要とされる各取水源からの原水の取水量を均等かつ定量的に取水するように最適化する取水最適運用計画を作成する。
【００８４】
ヒューマンインターフェース入出力部２２は、運転員等に対して、必要なデータを表示したり、需要予測手段２４、送水最適運用計画演算手段２５、浄水場内最適運用計画演算手段２６、取水最適運用計画演算手段２７等の各手段への操作・制御信号を発する。
【００８５】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置の作用について説明する。
【００８６】
図２において、配水区６での浄水需要量や、配水ポンプ５，１５の運転実績、配水池４，１４の水位、送水ポンプ３，１３の運転実績、浄水場２，１２内の運用実績、取水ポンプ１，１１の運転実績等の、上水道プラントの運用・制御に関するデータは、例えば日時、曜日等の内部信号等によって整理され、気象情報等と共に、プラントデータ記憶手段２３に記憶される。
【００８７】
次に、需要予測手段２４においては、プラントデータ記憶手段２３に記憶されたデータに基づいて、今後Ｎ時間分の上水需要予測値が得られ、上水道プラントの運用計画が作成される。
【００８８】
そして、この作成された上水道プラントの運用計画に基づいて、上水道プラントの配水池４，１４や浄水場２，１２等の運用・制御信号が、プロセス入出力部２１を介して上水道プラントの各機器に伝送され、上水道プラントの制御が行なわれる。
【００８９】
以下、かかる上水需要予測、および上水道プラントの運用計画の作成について詳細に説明する。
【００９０】
まず、需要予測手段２４における上水需要予測は、どのような方法によってもよいが、ここでは、例えば以下のようにして行なう方法について述べる。
【００９１】
すなわち、プラントデータ記憶手段２３に、例えば１時間毎１日分の需要実績データが、曜日別、例えば休日、平日、休日明け別にファイルされる。
【００９２】
いま、需要予測手段２４に対して、ヒューマンインターフェース部２２からその日の曜日が入力されると、その曜日ｗの平均値パターン
【００９３】
【数１】
が、上水需要実績から得られる。
【００９５】
次に、既に前日までの上水需要実績が得られているので、ｋ日の上水需要を予測するためには、例えば次のような自己回帰モデルが用いられる。
【００９６】
【数２】
なお、ａ１，ａ２・・・は自己回帰のパラメータであり、あらかじめ与えることも可能であり、あるいは実時間で逐次最小２乗推定（カルマンフィルタ）することも可能である。
【００９８】
結局、当日の上水需要予測値
【００９９】
【数３】
と、その曜日ｗのパターン
【０１０１】
【数４】
が得られるため、各時間帯の比で積分すると、当日の１時間毎２４時間分の上水需要予測値
【０１０３】
【数５】
が得られる。
【０１０５】
なお、上記上水需要予測の手法としては何でもよい。例えば、ニューラルネットワークでも、あるいはＧＭＤＨ等でもよい。
【０１０６】
次に、送水計画最適運用計画演算手段２５による送水最適運用計画は、例えば以下に示すような最適化問題を解くことによって得られる。
【０１０７】
すなわち、送水最適運用計画演算手段２５では、ヒューマンインターフェース部２２から入力される、運用に要するエネルギー最小化やビークカット、機器の連続運転といった、上水道プラントの運用上考慮されるべき項目を全て加味して、最適な運用計画を作成する。
【０１０８】
この場合、考慮されるべき項目の個数に制限はないが、例えば以下に示すような３つがあげられる。
【０１０９】
（ａ）ポンプ運転台数変更の最小化
（ｂ）消費電力量のビークカット
（ｃ）配水池目標水位誤差の最小化
いま、離散時間ｎにおけるポンプの運転状態をＳｉ（ｎ）、需要予測手段２４で得られた需要予測値をＱｄ（ｎ）で表わす。
【０１１０】
この時、オペレータが入力した優先度を反映した送水運用計画最適化問題を、例えば以下のように定式化する。
【０１１１】
［目的関数］
【０１１２】
ただし、この場合、浄水場内最適運用計画演算手段２６においては、上水需要予測値の代わりに、送水最適計画演算手段２５で得られた送水最適計画を用い、取水計画最適運用計画演算手段２７においては、上水需要予測値の代わりに、浄水場内最適運用計画演算手段２６で得られた浄水場内最適運用計画を用いる。
【０１１３】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、上水道プラントの運用を上水需要予測値に基づいて最適化し、従来までのような上水道プラントの一部、すなわち送水計画のみ、または浄水場内運用計画のみ、あるいは取水計画のみに対する運用計画だけでなく、上水道プラント全体、すなわち複数の浄水場や給水所、複数の取水源からの原水の取水計画等を、一度に得ることが可能となる。
【０１１４】
これにより、運転員に対して、プラント運用の意志決定の支援を行なったり、あるいは支援だけでなく完全な自動化運用を実現することができる。
【０１１５】
（変形例：請求項１に対応）
本実施の形態において、取水計画最適運用計画演算手段２７は、必要に応じて省略するようにしてもよい。
【０１１６】
（第２の実施の形態：請求項９に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、図２に示すように、前述した第１の実施の形態に類似日運用検索手段２８を付加し、前記送水最適運用計画演算手段２５、浄水場内最適運用計画演算手段２６、および取水最適運用計画演算手段２７と、類似日運用検索手段２８とを、切替スイッチＳＷにより適宜切替選択して使用する構成としている。
【０１１７】
類似日運用検索手段２８は、気象情報、または前記需要予測手段２４により得られた上水需要予測値に基づいて、プラントデータ記憶手段２３から類似した日を検索し、この類似日の運転実績を上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画ならびに取水運用計画として得る。
【０１１８】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置の作用について説明する。
【０１１９】
なお、前述した第１の実施の形態と同一要素の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる要素の作用についてのみ述べる。
【０１２０】
図２において、類似日運用検索手段２８においては、過去の類似した日の運用実績を検索し、送水運用計画、または浄水場内運用計画、あるいは取水運用計画、もしくはそれらを組み合わせた送水＋浄水場内運用計画、または浄水場内運用計画＋取水運用計画、あるいは上水道プラント全体の運用計画が得られる。
【０１２１】
この場合、検索方法としては色々あるが、例えばプラントデータ記憶手段２３で記憶されているデータについて、例えば日付や曜日毎に運用計画作成する対象となる日の気象情報予報（例えば、天気や最高気温、最低気温等）と、前日までの実績需要量等の２乗誤差をとり、その値が最小となる日を１日、もしくはあらかじめヒューマンインターフェース部２２、あるいはファイルから指定した日数分の類似日を検索して、運用計画とする方法があげられる。
【０１２２】
これにより、運転員の趣向に応じて柔軟な送水最適運用計画、および浄水場内最適運用計画、ならびに取水最適運用計画を作成することができる。
【０１２３】
また、送水最適運用計画演算手段２５、浄水場内最適運用計画演算手段２６、および取水最適運用計画手段２７による送水最適運用計画、浄水場内最適運用計画、および取水最適運用計画の最適化演算においてオンライン制御可能な時間内に演算が完了しない場合には、切替スイッチＳＷで類似日運用検索手段２８に切替えることにより、類似日運用検索手段２８による送水運用計画、浄水場内運用計画、および取水運用計画でバックアップすることができる。
【０１２４】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができるのに加えて、運転員の趣向に応じて柔軟な送水運用計画、および浄水場内運用計画、ならびに取水運用計画を作成することが可能となる。
【０１２５】
また、送水最適運用計画演算手段２５、浄水場内最適運用計画演算手段２６、および取水最適運用計画手段２７による送水最適運用計画、浄水場内最適運用計画、および取水最適運用計画の最適化演算においてオンライン制御可能な時間内に演算が完了しない場合に、類似日運用検索手段２８による送水運用計画、浄水場内運用計画、および取水運用計画でバックアップすることが可能となる。
【０１２６】
（変形例：請求項８に対応）
本実施の形態において、送水最適運用計画演算手段２５、浄水場内最適運用計画演算手段２６、および取水最適運用計画演算手段２７を省略し、これらに代えて、単に類似日運用検索手段２８のみを備えるようにしてもよい。
【０１２７】
（第３の実施の形態：請求項４に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、前述した第１の実施の形態に類似日運用検索手段２８を付加し、前記送水最適運用計画演算手段２５と、類似日運用検索手段２８とを、切替スイッチＳＷにより適宜切替選択して使用する構成としている。
【０１２８】
類似日運用検索手段２８は、気象情報、または前記需要予測手段２４により得られた上水需要予測値に基づいて、プラントデータ記憶手段２３から類似した日を検索し、この類似日の運転実績を上水道プラントの送水運用計画として得る。
【０１２９】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置の作用について説明する。
【０１３０】
なお、前述した第１の実施の形態と同一要素の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる要素の作用についてのみ述べる。
【０１３１】
図２において、類似日運用検索手段２８においては、過去の類似した日の運用実績を検索し、送水運用計画が得られる。
【０１３２】
この場合、検索方法としては色々あるが、例えばプラントデータ記憶手段２３で記憶されているデータについて、例えば日付や曜日毎に運用計画作成する対象となる日の気象情報予報（例えば、天気や最高気温、最低気温等）と、前日までの実績需要量等の２乗誤差をとり、その値が最小となる日を１日、もしくはあらかじめヒューマンインターフェース部２２、あるいはファイルから指定した日数分の類似日を検索して、運用計画とする方法があげられる。
【０１３３】
これにより、運転員の趣向に応じて柔軟な送水最適運用計画を作成することができる。
【０１３４】
また、送水最適運用計画演算手段２５による送水最適運用計画の最適化演算においてオンライン制御可能な時間内に演算が完了しない場合には、切替スイッチＳＷで類似日運用検索手段２８に切替えることにより、類似日運用検索手段２８による送水運用計画でバックアップすることができる。
【０１３５】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができるのに加えて、運転員の趣向に応じて柔軟な送水運用計画を作成することが可能となる。
【０１３６】
また、送水最適運用計画演算手段２５による送水最適運用計画の最適化演算においてオンライン制御可能な時間内に演算が完了しない場合に、類似日運用検索手段２８による送水運用計画でバックアップすることが可能となる。
【０１３７】
（変形例：請求項３に対応）
本実施の形態において、送水最適運用計画演算手段２５を省略し、これに代えて、単に類似日運用検索手段２８のみを備えるようにしてもよい。
【０１３８】
（第４の実施の形態：請求項６に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、前述した第１の実施の形態に類似日運用検索手段２８を付加し、前記送水最適運用計画演算手段２５、および浄水場内最適運用計画演算手段２６と、類似日運用検索手段２８とを、切替スイッチＳＷにより適宜切替選択して使用する構成としている。
【０１３９】
類似日運用検索手段２８は、気象情報、または前記需要予測手段２４により得られた上水需要予測値に基づいて、プラントデータ記憶手段２３から類似した日を検索し、この類似日の運転実績を上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得る。
【０１４０】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置の作用について説明する。
【０１４１】
なお、前述した第１の実施の形態と同一要素の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる要素の作用についてのみ述べる。
【０１４２】
図２において、類似日運用検索手段２８においては、過去の類似した日の運用実績を検索し、送水運用計画、または浄水場内運用計画、もしくはそれらを組み合わせた送水＋浄水場内運用計画、あるいは上水道プラント全体の運用計画が得られる。
【０１４３】
この場合、検索方法としては色々あるが、例えばプラントデータ記憶手段２３で記憶されているデータについて、例えば日付や曜日毎に運用計画作成する対象となる日の気象情報予報（例えば、天気や最高気温、最低気温等）と、前日までの実績需要量等の２乗誤差をとり、その値が最小となる日を１日、もしくはあらかじめヒューマンインターフェース部２２、あるいはファイルから指定した日数分の類似日を検索して、運用計画とする方法があげられる。
【０１４４】
これにより、運転員の趣向に応じて柔軟な送水最適運用計画、および浄水場内最適運用計画取水最適運用計画を作成することができる。
【０１４５】
また、送水最適運用計画演算手段２５、浄水場内最適運用計画演算手段２６による送水最適運用計画、および浄水場内最適運用計画の最適化演算においてオンライン制御可能な時間内に演算が完了しない場合には、切替スイッチＳＷで類似日運用検索手段２８に切替えることにより、類似日運用検索手段２８による送水運用計画、および浄水場内運用計画でバックアップすることができる。
【０１４６】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができるのに加えて、運転員の趣向に応じて柔軟な送水運用計画、および浄水場内運用計画を作成することが可能となる。
【０１４７】
また、送水最適運用計画演算手段２５、浄水場内最適運用計画演算手段２６、および取水最適運用計画手段２７による送水最適運用計画、浄水場内最適運用計画、および取水最適運用計画の最適化演算においてオンライン制御可能な時間内に演算が完了しない場合に、類似日運用検索手段２８による送水運用計画、および浄水場内運用計画でバックアップすることが可能となる。
【０１４８】
（変形例：請求項５に対応）
本実施の形態において、送水最適運用計画演算手段２５、および浄水場内最適運用計画演算手段２６を省略し、これらに代えて、単に類似日運用検索手段２８のみを備えるようにしてもよい。
【０１４９】
（第５の実施の形態：請求項７に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、前述した第４の実施の形態の変形例に、取水最適運用計画演算手段２７を付加した構成としている。
【０１５０】
取水最適運用計画演算手段２７は、前記類似日運用検索手段２８により得られた送水運用計画および浄水場内運用計画に基づいて、必要とされる取水源からの原水の取水量を均等かつ定量的に取水するように最適化する取水最適運用計画を作成する。
【０１５１】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置の作用について説明する。
【０１５２】
なお、前述した第４の実施の形態と同一要素の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる要素の作用についてのみ述べる。
【０１５３】
図２において、取水最適運用計画演算手段２７においては、類似日運用検索手段２８からの送水運用計画および浄水場内運用計画に基づいて、前述と同様の定式化を行なって最適化問題を解くことにより、浄水場内最適運用計画、および取水最適運用計画が得られる。
【０１５４】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第４の実施の形態と同様の効果を得ることができるのに加えて、第２または第３の実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【０１５５】
（第６の実施の形態：請求項１３に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、図２に示すように、前記第１の実施の形態に上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９を付加し、送水最適計画演算手段２５、浄水場内最適運用計画演算手段２６、および取水最適運用計画演算手段２７と、上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９とを、切替スイッチＳＷにより適宜切替選択して使用する構成としている。
【０１５６】
上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９は、前記需要予測手段２４により得られた上水需要予測値に基づいて、配水池４，１４の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように浄水場２，１２からの浄水送水量を平滑化させ、必要とされる取水源からの原水の取水量を均等かつ定量的に取水するように最適化する上水道プラント全体の運用計画を作成する。
【０１５７】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置の作用について説明する。
【０１５８】
なお、前述した第１の実施の形態と同一要素の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる要素の作用についてのみ述べる。
【０１５９】
図２において、上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９においては、上水道プラント全体の運用計画最適化問題として、前述した最適化方法を適用することによって定義することができ、これに対して最適化演算を行なうことによって、上水道プラント全体の運用計画を最適化する上水道プラント広域最適運用計画が作成される。
【０１６０】
ここで、このような最適化問題を解く方法としては、特に限定されない。すなわち、例えば数理計画法（列挙法の一種である分岐限定法やシンプレックス法、改訂シンプレックス法、動的計画法等）やタブサーチ法、シミュレーテッドアニーリング法、遺伝的アルゴリズム、免役的アルゴリズム等、いずれの方法であってもよい。
【０１６１】
これにより、より一層最適でかつ精度の高い送水運用計画、浄水場内運用計画、および取水運用計画を作成することができる。
【０１６２】
また、上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９による計画の最適化演算に時間を要するような場合には、切替スイッチＳＷで送水最適運用計画演算手段２５、浄水場内最適運用計画演算手段２６、および取水最適運用計画手段２７に切替えることにより、部分的に最適化演算を行ない、計画の作成に要する時間を短縮することができる。
【０１６３】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができるのに加えて、より一層最適でかつ精度の高い送水運用計画、浄水場内運用計画、および取水運用計画を作成することが可能となる。
【０１６４】
また、上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９による計画の最適化演算に時間を要するような場合に、送水最適運用計画演算手段２５、浄水場内最適運用計画演算手段２６、および取水最適運用計画手段２７により、部分的に最適化演算を行ない、計画の作成に要する時間を短縮することが可能となる。
【０１６５】
（変形例：請求項１２に対応）
本実施の形態において、送水最適運用計画演算手段２５、浄水場内最適運用計画演算手段２６、および取水最適運用計画手段２７を省略し、これらに代えて、単に上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９のみを備えるようにしてもよい。
【０１６６】
（第７の実施の形態：請求項１１に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、図２に示すように、前記第１の実施の形態の変形例に上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９を付加し、送水最適計画演算手段２５、および浄水場内最適運用計画演算手段２６と、上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９とを、切替スイッチＳＷにより適宜切替選択して使用する構成としている。
【０１６７】
上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９は、前記需要予測手段２４により得られた上水需要予測値に基づいて、配水池４，１４の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように浄水場２，１２からの浄水送水量を平滑化させるように最適化する上水道プラント全体の運用計画を作成する。
【０１６８】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置の作用について説明する。
【０１６９】
なお、前述した第１の実施の形態と同一要素の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる要素の作用についてのみ述べる。
【０１７０】
図２において、上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９においては、上水道プラント全体の運用計画最適化問題として、前述した最適化方法を適用することによって定義することができ、これに対して最適化演算を行なうことによって、上水道プラント全体の運用計画を最適化する上水道プラント広域最適運用計画が作成される。
【０１７１】
ここで、このような最適化問題を解く方法としては、特に限定されない。すなわち、例えば数理計画法（列挙法の一種である分岐限定法やシンプレックス法、改訂シンプレックス法、動的計画法等）やタブサーチ法、シミュレーテッドアニーリング法、遺伝的アルゴリズム、免役的アルゴリズム等、いずれの方法であってもよい。
【０１７２】
これにより、より一層最適でかつ精度の高い送水運用計画、および浄水場内運用計画を作成することができる。
【０１７３】
また、上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９による計画の最適化演算に時間を要するような場合には、切替スイッチＳＷで送水最適運用計画演算手段２５、および浄水場内最適運用計画演算手段２６に切替えることにより、部分的に最適化演算を行ない、計画の作成に要する時間を短縮することができる。
【０１７４】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができるのに加えて、より一層最適でかつ精度の高い送水運用計画、および浄水場内運用計画を作成することが可能となる。
【０１７５】
また、上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９による計画の最適化演算に時間を要するような場合に、送水最適運用計画演算手段２５、および浄水場内最適運用計画演算手段２６により、部分的に最適化演算を行ない、計画の作成に要する時間を短縮することが可能となる。
【０１７６】
（変形例：請求項１０に対応）
本実施の形態において、送水最適運用計画演算手段２５、および浄水場内最適運用計画演算手段２６を省略し、これらに代えて、単に上水道プラント広域最適運用計画演算手段２９のみを備えるようにしてもよい。
【０１７７】
（第８の実施の形態：請求項１４に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、前記第１の実施の形態の変形例において、送水最適運用計画、および浄水場内最適運用計画それぞれを作成する場合に、プラントデータ記憶手段２３に記憶されているそれぞれの実績データを最適化演算の初期値として用いる構成としている。
【０１７８】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置においては、送水最適運用計画、および浄水場内最適運用計画をそれぞれを作成する際に、それぞれの実績データを最適化演算の初期値として用いることにより、前述した第１の実施の形態の変形例と同様の作用を奏することができる。
【０１７９】
特に、この場合には、それぞれの実績データを最適化演算の初期値として用いることにより、最適化演算を行なう際の演算効率を高めて、より一層迅速に送水最適運用計画、および浄水場内最適運用計画を作成することができる。
【０１８０】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第１の実施の形態の変形例と同様の効果を得ることができるのに加えて、最適化演算を行なう際の演算効率を高めて、より一層迅速に送水最適運用計画、および浄水場内最適運用計画を作成することが可能となる。
【０１８１】
（第９の実施の形態：請求項１５に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、前記第１の実施の形態において、送水最適運用計画、浄水場内最適運用計画、および取水最適運用計画それぞれを作成する場合に、プラントデータ記憶手段２３に記憶されているそれぞれの実績データを最適化演算の初期値として用いる構成としている。
【０１８２】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置においては、送水最適運用計画、浄水場内最適運用計画、および取水最適運用計画をそれぞれを作成する際に、それぞれの実績データを最適化演算の初期値として用いることにより、前述した第１の実施の形態と同様の作用を奏することができる。
【０１８３】
特に、この場合には、それぞれの実績データを最適化演算の初期値として用いることにより、最適化演算を行なう際の演算効率を高めて、より一層迅速に送水最適運用計画、浄水場内最適運用計画、および取水最適運用計画を作成することができる。
【０１８４】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができるのに加えて、最適化演算を行なう際の演算効率を高めて、より一層迅速に送水最適運用計画、浄水場内最適運用計画、および取水最適運用計画を作成することが可能となる。
【０１８５】
（第１０の実施の形態：請求項１６に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、前記第７の実施の形態の変形例において、送水最適運用計画、および浄水場内最適運用計画それぞれを作成する場合に、プラントデータ記憶手段２３に記憶されているそれぞれの実績データを最適化演算の初期値として用いる構成としている。
【０１８６】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置においては、送水最適運用計画、および浄水場内最適運用計画をそれぞれを作成する際に、それぞれの実績データを最適化演算の初期値として用いることにより、前述した第７の実施の形態の変形例と同様の作用を奏することができる。
【０１８７】
特に、この場合には、それぞれの実績データを最適化演算の初期値として用いることにより、最適化演算を行なう際の演算効率を高めて、より一層迅速に送水最適運用計画、および浄水場内最適運用計画を作成することができる。
【０１８８】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第７の実施の形態の変形例と同様の効果を得ることができるのに加えて、最適化演算を行なう際の演算効率を高めて、より一層迅速に送水最適運用計画、および浄水場内最適運用計画を作成することが可能となる。
【０１８９】
（第１１の実施の形態：請求項１７に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、前記第６の実施の形態の変形例において、送水最適運用計画、浄水場内最適運用計画、および取水最適運用計画それぞれを作成する場合に、プラントデータ記憶手段２３に記憶されているそれぞれの実績データを最適化演算の初期値として用いる構成としている。
【０１９０】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置においては、送水最適運用計画、浄水場内最適運用計画、および取水最適運用計画をそれぞれを作成する際に、それぞれの実績データを最適化演算の初期値として用いることにより、前述した第６の実施の形態の変形例と同様の作用を奏することができる。
【０１９１】
特に、この場合には、それぞれの実績データを最適化演算の初期値として用いることにより、最適化演算を行なう際の演算効率を高めて、より一層迅速に送水最適運用計画、浄水場内最適運用計画、および取水最適運用計画を作成することができる。
【０１９２】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第６の実施の形態の変形例と同様の効果を得ることができるのに加えて、最適化演算を行なう際の演算効率を高めて、より一層迅速に送水最適運用計画、浄水場内最適運用計画、および取水最適運用計画を作成することが可能となる。
【０１９３】
（第１２の実施の形態：請求項２１に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、図２に示すように、前記第２の実施の形態の変形例における類似日運用検索手段２８を省略し、これに代えて、ＫＤＤ（Ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ｉｎ Ｄａｔａｂａｓｅ）応用類似日検索手段３０を備えた構成としている。
【０１９４】
ＫＤＤ応用類似日検索手段３０は、気象情報、または前記需要予測手段２４により得られた上水需要予測値に基づいて、プラントデータ記憶手段２３からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、この傾向との類似度によって上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画ならびに取水運用計画として得る。
【０１９５】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置の作用について説明する。
【０１９６】
なお、前述した第２の実施の形態の変形例と同一要素の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる要素の作用についてのみ述べる。
【０１９７】
図２において、ＫＤＤ応用類似日検索手段３０においては、過去の類似した日の運用実績を検索し、送水運用計画、または浄水場内運用計画、あるいは取水運用計画、もしくはそれらを組み合わせた送水＋浄水場内運用計画、または浄水場内運用計画＋取水運用計画、あるいは上水道プラント全体の運用計画が得られる。
【０１９８】
ＫＤＤ手法は、プラントデータ記憶手段２３で記憶している大量のデータから、ある目的、ここでは送水運用計画、または浄水場内運用計画、あるいは取水運用計画、もしくはそれらを組み合わせた送水＋浄水場内運用計画、または浄水場内運用計画＋取水運用計画、あるいは上水道プラント全体の運用計画のパターンを発見し、類似日として検索する場合のキーとするための手法である。
【０１９９】
以下に、その手順について説明する。
【０２００】
（ａ）目標を設定する
ＫＤＤ手法によって、何を発見したいかが決められる。
【０２０１】
ここでは、送水運用計画、または浄水場内運用計画、あるいは取水運用計画、もしくはそれらを組み合わせた送水＋浄水場内運用計画、または浄水場内運用計画＋取水運用計画、あるいは上水道プラント全体の運用計画のパターンを幾つか発見し、相関あるデータとパターンを決定木によって選択することにより、送水運用計画、または浄水場内運用計画、あるいは取水運用計画、もしくはそれらを組み合わせた送水＋浄水場内運用計画、または浄水場内運用計画＋取水運用計画、あるいは上水道プラント全体の運用計画が作成される。
【０２０２】
（ｂ）データの変換を行なう
欠損データの補間や連続データの離散化を行ない、パターン発見を行なうＫＤＤ手法の一部であるデータマイニングアルゴリズムが実行できるようにする。
【０２０３】
（ｃ）データマイニング
パターンを発見し、相関ルール（データ間に存在する隠れた関係のこと、例えば午前８時における上水需要予測値がある値以上ならば、午前１０時の運用計画としてある送水ポンプを起動すること等を指す）、分類ルール（データをあらかじめ定められた幾つかのクラスに分類するためのルール、例えば曜日毎の運用計画を分類すること等を指す）、決定木（運用計画パターンを唯一に決定するため、判断する。例えば、午前８時の上水需要予測値がある値以上、かつ午後１時における上水需要予測値がある値以下、かつ配水池初期水位がある値の幅以内にある場合、３日前の運用パターンとなること等を指す）等が得られる。
【０２０４】
（ｄ）評価
得られたパターンを解釈し、評価する。十分でない場合には、上記（ｃ）の処理が繰り返し行なわれる。
【０２０５】
相関ルールの発見においては、例えば以下に示すような方法が考えられる。
【０２０６】
すなわち、相関がありそうなデータ（時系列的なデータも含めて全てのデータ）と、送水計画演算手段２５の最適化問題の定式化で示したような目的関数値が、ある幅内にある関係が幾つも探索される。
【０２０７】
相関がありそうなデータも一つであることは希であるから、複数のデータとのＡＮＤやＯＲ、あるいは階層関係であってもよい。
【０２０８】
例えば、ｎ時で送水ポンプｋの起動停止状態をＳk （ｎ）で表わすものとすると、起動していればＳk （ｎ）＝１と表わし、停止であれば、Ｓk （ｎ）＝０と表わすこととする。
【０２０９】
この場合、過去の１日通した運用実績データから、ｎ時でＳk （ｎ）＝１である日を探索し、目的関数ｆを、前記（３）式のようにあらかじめ決定された目的関数式によって演算し、この目的関数ｆがある幅内にあるデータ集合が見つけられる。
【０２１０】
この時、相関ルールの満足度（あるデータまたは複数データとのＡＮＤやＯＲ、あるいは階層関係のデータが、目的関数ｆをある幅内にする割合）と、存在度（あるデータまたは複数データとのＡＮＤやＯＲ、あるいは階層関係のデータが、目的関数ｆをある幅内にする全データに対する割合）とが、最大であるようにパターンが抽出される。
【０２１１】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第２の実施の形態の変形例と同様の効果を得ることができるのに加えて、類似日運用検索手段２８では検索しきれないものについて、ＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して検索できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った計画を作成することが可能となる。
【０２１２】
（第１３の実施の形態：請求項１８に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、図２に示すように、前記第３の実施の形態の変形例における類似日運用検索手段２８を省略し、これに代えて、ＫＤＤ応用類似日検索手段３０を備えた構成としている。
【０２１３】
ＫＤＤ応用類似日検索手段３０は、気象情報、または前記需要予測手段２４により得られた上水需要予測値に基づいて、プラントデータ記憶手段２３からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、この傾向との類似度によって上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を上水道プラントの送水運用計画として得る。
【０２１４】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置の作用について説明する。
【０２１５】
なお、前述した第３の実施の形態の変形例と同一要素の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる要素の作用についてのみ述べる。
【０２１６】
図２において、ＫＤＤ応用類似日検索手段３０においては、過去の類似した日の運用実績を検索し、送水運用計画が得られる。
【０２１７】
ＫＤＤ手法は、プラントデータ記憶手段２３で記憶している大量のデータから、ある目的、ここでは送水運用計画のパターンを発見し、類似日として検索する場合のキーとするための手法である。
【０２１８】
なお、この場合の手順は、前述した第１２の実施の形態の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０２１９】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第３の実施の形態の変形例と同様の効果を得ることができるのに加えて、類似日運用検索手段２８では検索しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して検索できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った計画を作成することが可能となる。
【０２２０】
（第１４の実施の形態：請求項１９に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、図２に示すように、前記第４の実施の形態の変形例における類似日運用検索手段２８を省略し、これに代えて、ＫＤＤ応用類似日検索手段３０を備えた構成としている。
【０２２１】
ＫＤＤ応用類似日検索手段３０は、気象情報、または前記需要予測手段２４により得られた上水需要予測値に基づいて、プラントデータ記憶手段２３からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、この傾向との類似度によって上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得る。
【０２２２】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置の作用について説明する。
【０２２３】
なお、前述した第４の実施の形態の変形例と同一要素の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる要素の作用についてのみ述べる。
【０２２４】
図２において、ＫＤＤ応用類似日検索手段３０においては、過去の類似した日の運用実績を検索し、送水運用計画、または浄水場内運用計画、もしくはそれらを組み合わせた送水＋浄水場内運用計画、あるいは上水道プラント全体の運用計画が得られる。
【０２２５】
ＫＤＤ手法は、プラントデータ記憶手段２３で記憶している大量のデータから、ある目的、ここでは送水運用計画、または浄水場内運用計画、もしくはそれらを組み合わせた送水＋浄水場内運用計画、あるいは上水道プラント全体の運用計画のパターンを発見し、類似日として検索する場合のキーとするための手法である。
【０２２６】
なお、この場合の手順は、前述した第１２の実施の形態の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０２２７】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第４の実施の形態の変形例と同様の効果を得ることができるのに加えて、類似日運用検索手段２８では検索しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して検索できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った計画を作成することが可能となる。
【０２２８】
（第１５の実施の形態：請求項２０に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、図２に示すように、前記第５の実施の形態における類似日運用検索手段２８を省略し、これに代えて、ＫＤＤ応用類似日検索手段３０を備えた構成としている。
【０２２９】
ＫＤＤ応用類似日検索手段３０は、気象情報、または前記需要予測手段２４により得られた上水需要予測値に基づいて、プラントデータ記憶手段２３からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、この傾向との類似度によって上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得る。
【０２３０】
なお、この場合の手順は、前述した第１２の実施の形態の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０２３１】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第５の実施の形態と同様の効果を得ることができるのに加えて、類似日運用検索手段２８では検索しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して検索できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った計画を作成することが可能となる。
【０２３２】
（第１６の実施の形態：請求項２２に対応）
本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置２０は、図２に示すように、前記第１乃至第１５の実施の形態による上水道プラントの広域最適水運用装置２０における需要予測手段２４を省略し、これに代えて、ＫＤＤ応用需要予測手段３１を備えた構成としている。
【０２３３】
ＫＤＤ応用需要予測手段３１は、ＫＤＤ手法により、プラントデータ記憶手段２３から上水需要と相関のあるプラントデータを見つけ、この相関データによる上水需要の時系列パターンを、ＫＤＤ手法の一部であるデータマイニング手法により抽出して上水需要予測値を得る。
【０２３４】
次に、以上のように構成した本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置の作用について説明する。
【０２３５】
なお、前述した第１乃至第１５の実施の形態と同一要素の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる要素の作用についてのみ述べる。
【０２３６】
図２において、ＫＤＤ応用需要予測手段３１においては、前述したＫＤＤ手法により、時系列的な上水需要予測値をプラントデータ記憶手段２３に記憶されている膨大な過去の実績データから時系列パターンを発見し、その相関ルール、分類ルール、決定木等を抽出することにより、上水需要予測値が得られる。
【０２３７】
なお、その実現方法としては、前述したＫＤＤ応用類似日検索手段３０の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０２３８】
上述したように、本実施の形態の上水道プラントの広域最適水運用装置では、前述した第１乃至第１５の実施の形態と同様の効果を得ることができるのに加えて、需要予測手段２４では予測しきれないものについてＫＤＤ手法でより細かにパターン毎に分類して予測できるため、上水道プラントの運用の傾向に見合った上水需要予測を行なうことが可能となる。
【０２３９】
（その他の実施の形態）
（ａ）前述した上水需要予測の手法としては、ニューラルネットワークやＧＭＤＨ、その他の統計的手法等、何でも適用することが可能であり、特に限定されるものではない。
【０２４０】
（ｂ）前述した最適化演算の手法についても、数理計画手法（列挙法の一種である分岐限定法やシンプレックス法、改訂シンプレックス法、動的計画法等）や、タブサーチ法、シミュレーテッドアニーリング法、遺伝的アルゴリズム、免役的アルゴリズム等、何でも適用することが可能であり、特に限定されるものではない。
【０２４１】
（ｃ）前述した第１２乃至第１５の実施の形態において、類似日運用検索手段２８に代えてＫＤＤ応用類似日検索手段３０を備えるのではなく、類似日運用検索手段２８に加えてＫＤＤ応用類似日検索手段３０を備え、両者を切替手段により適宜切替選択して使用するようにしてもよい。
【０２４２】
（ｄ）前述した第１２乃至第１５の実施の形態において、需要予測手段２４に代えてＫＤＤ応用需要予測手段３１を備えるのではなく、需要予測手段２４に加えてＫＤＤ応用需要予測手段３１を備え、両者を切替手段により適宜切替選択して使用するようにしてもよい。
【０２４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の上水道プラントの広域最適水運用装置によれば、上水道プラントの運用を上水需要予測に基づいて最適化し、運転員に対して、プラント運用の意志決定の支援を行なったり、あるいは支援だけでなく完全な自動化運用を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が対象とする上水道プラントの構成例を示す概要図。
【図２】本発明による上水道プラントの広域最適水運用装置の実施の形態を示す機能ブロック図。
【符号の説明】
１，１１…取水ポンプ
２，１２…浄水場
３，１３…送水ポンプ
４，１４…配水池
５，１５…配水ポンプ
６…配水区
７，９，１０…河川
８…地下水
２０…上水道プラントの広域最適水運用装置
２１…プロセス入出力部
２２…ヒューマンインターフェース部
２３…プラントデータ記憶手段
２４…需要予測手段
２５…送水最適運用計画演算手段
２６…浄水場内最適運用計画演算手段
２７…取水最適運用計画演算手段
２８…類似日運用検索手段
２９…上水道プラント広域最適運用計画演算手段
３０…ＫＤＤ応用類似日運用検索手段
３１…ＫＤＤ応用需要予測手段。
Claims (9)
- 複数の浄水場で取水源から原水を取水し浄水設備系を運用して浄水を生産し、前記浄水場で生産された浄水を配水池を経て配水区へ送水供給する上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの少なくとも一部を記憶するプラントデータ記憶手段と、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を得る需要予測手段と、前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記配水池の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように前記浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する送水最適運用計画演算手段と、前記送水最適運用計画演算手段により作成された送水最適運用計画に基づいて、前記浄水場内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する浄水場内最適運用計画演算手段とを備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記送水最適運用計画演算手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画として得る類似日運用検索手段を備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、
前記類似日運用検索手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、当該傾向との類似度によって前記上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画として得るＫＤＤ応用類似日運用検索手段を備えたことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置。 - 複数の浄水場で取水源から原水を取水し浄水設備系を運用して浄水を生産し、前記浄水場で生産された浄水を配水池を経て配水区へ送水供給する上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの少なくとも一部を記憶するプラントデータ記憶手段と、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を得る需要予測手段と、前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記配水池の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように前記浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する送水最適運用計画演算手段と、前記送水最適運用計画演算手段により作成された送水最適運用計画に基づいて、前記浄水場内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する浄水場内最適運用計画演算手段とを備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画として得る類似日運用検索手段を付加し、前記送水最適運用計画演算手段と前記類似日運用検索手段とを、切替手段により適宜切替選択して使用するようにしたことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、
前記類似日運用検索手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、当該傾向との類似度によって前記上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画として得るＫＤＤ応用類似日運用検索手段を備えたことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置。 - 複数の浄水場で取水源から原水を取水し浄水設備系を運用して浄水を生産し、前記浄水場で生産された浄水を配水池を経て配水区へ送水供給する上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの少なくとも一部を記憶するプラントデータ記憶手段と、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を得る需要予測手段と、前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記 配水池の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように前記浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する送水最適運用計画演算手段と、前記送水最適運用計画演算手段により作成された送水最適運用計画に基づいて、前記浄水場内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する浄水場内最適運用計画演算手段とを備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記送水最適運用計画演算手段、および浄水場内最適運用計画演算手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得る類似日運用検索手段を備えたことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、
前記類似日運用検索手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、当該傾向との類似度によって前記上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得るＫＤＤ応用類似日運用検索手段を備えたことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置。 - 複数の浄水場で取水源から原水を取水し浄水設備系を運用して浄水を生産し、前記浄水場で生産された浄水を配水池を経て配水区へ送水供給する上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの少なくとも一部を記憶するプラントデータ記憶手段と、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を得る需要予測手段と、前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記配水池の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように前記浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する送水最適運用計画演算手段と、前記送水最適運用計画演算手段により作成された送水最適運用計画に基づいて、前記浄水場内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する浄水場内最適運用計画演算手段とを備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得る類似日運用検索手段を付加し、前記送水最適運用計画演算手段、および浄水場内最適運用計画演算手段と前記類似日運用検索手段とを、切替手段により適宜切替選択して使用するようにしたことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、
前記類似日運用検索手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、当該傾向との類似度によって前記上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得るＫＤＤ応用類似日運用検索手段を備えたことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置。 - 複数の浄水場で取水源から原水を取水し浄水設備系を運用して浄水を生産し、前記浄水場で生産された浄水を配水池を経て配水区へ送水供給する上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの少なくとも一部を記憶するプラントデータ記憶手段と、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を得る需要予測手段と、前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記配水池の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように前記浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する送水最適運用計画演算手段と、前記送水最適運用計画演算手段により作成された送水最適運用計画に基づいて、前記浄水場内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する浄水場内最適運用計画演算手段とを備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって 、前記送水最適運用計画演算手段、および浄水場内最適運用計画演算手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得る類似日運用検索手段を備え、前記類似日運用検索手段により得られた送水運用計画および浄水場内運用計画に基づいて、必要とされる前記取水源からの原水の取水量を均等かつ定量的に取水するように最適化する取水最適運用計画を作成する取水最適運用計画手段を付加したことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、
前記類似日運用検索手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、当該傾向との類似度によって前記上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得るＫＤＤ応用類似日運用検索手段を備えたことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置。 - 複数の浄水場で取水源から原水を取水し浄水設備系を運用して浄水を生産し、前記浄水場で生産された浄水を配水池を経て配水区へ送水供給する上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの少なくとも一部を記憶するプラントデータ記憶手段と、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を得る需要予測手段と、前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記配水池の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように前記浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する送水最適運用計画演算手段と、前記送水最適運用計画演算手段により作成された送水最適運用計画に基づいて、前記浄水場内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する浄水場内最適運用計画演算手段とを備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得る類似日運用検索手段を付加し、前記送水最適運用計画演算手段、および浄水場内最適運用計画演算手段と前記類似日運用検索手段とを、切替手段により適宜切替選択して使用するようにした上水道プラントの広域最適水運用装置であって、
前記送水最適運用計画演算手段、および浄水場内最適運用計画演算手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得る類似日運用検索手段を備え、前記類似日運用検索手段により得られた送水運用計画および浄水場内運用計画に基づいて、必要とされる前記取水源からの原水の取水量を均等かつ定量的に取水するように最適化する取水最適運用計画を作成する取水最適運用計画手段を付加したことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、
前記類似日運用検索手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、当該傾向との類似度によって前記上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画として得るＫＤＤ応用類似日運用検索手段を備えたことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置。 - 複数の浄水場で取水源から原水を取水し浄水設備系を運用して浄水を生産し、前記浄水場で生産された浄水を配水池を経て配水区へ送水供給する上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの少なくとも一部を記憶するプラントデータ記憶手段と、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を 得る需要予測手段と、前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記配水池の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように前記浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する送水最適運用計画演算手段と、前記送水最適運用計画演算手段により作成された送水最適運用計画に基づいて、前記浄水場内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する浄水場内最適運用計画演算手段とを備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記浄水場内最適運用計画演算手段により作成された浄水場内最適運用計画に基づいて、必要とされる前記取水源からの原水の取水量を均等かつ定量的に取水するように最適化する取水最適運用計画を作成する取水最適運用計画手段を付加したことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記送水最適運用計画演算手段、浄水場内最適運用計画演算手段、および取水最適運用計画手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画ならびに取水運用計画として得る類似日運用検索手段を備えたことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、
前記類似日運用検索手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、当該傾向との類似度によって前記上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画ならびに取水運用計画として得るＫＤＤ応用類似日運用検索手段を備えたことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置。 - 複数の浄水場で取水源から原水を取水し浄水設備系を運用して浄水を生産し、前記浄水場で生産された浄水を配水池を経て配水区へ送水供給する上水道プラントの広域最適水運用装置において、前記上水道プラントの運用・制御に関するあらゆるデータの少なくとも一部を記憶するプラントデータ記憶手段と、将来の上水需要を予測して上水需要予測値を得る需要予測手段と、前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記配水池の容量を参照しつつ、上水道において必要とされる上水需要を過不足なくかつ安定供給するように前記浄水場からの浄水送水量を平滑化させる送水最適運用計画を作成する送水最適運用計画演算手段と、前記送水最適運用計画演算手段により作成された送水最適運用計画に基づいて、前記浄水場内の運用を最適化する浄水場内最適運用計画を作成する浄水場内最適運用計画演算手段とを備えた上水道プラントの広域最適水運用装置であって、前記浄水場内最適運用計画演算手段により作成された浄水場内最適運用計画に基づいて、必要とされる前記取水源からの原水の取水量を均等かつ定量的に取水するように最適化する取水最適運用計画を作成する取水最適運用計画手段を付加したことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段から類似した日を検索し、当該類似日の運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画ならびに取水運用計画として得る類似日運用検索手段を付加し、前記送水最適運用計画演算手段、浄水場内最適運用計画演算手段、および取水最適運用計画手段と、前記類似日運用検索手段とを、切替手段により適宜切替選択して使用するようにしたことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置であって、
前記類似日運用検索手段に代えて、気象情報、または前記需要予測手段により得られた上水需要予測値に基づいて、前記プラントデータ記憶手段からＫＤＤ手法により上水道プラントの運用の傾向（時系列パターン）を見つけ、当該傾向との類似度によって前記上水道プラントの最適運用計画となるように運転実績を前記上水道プラントの送水運用計画および浄水場内運用計画ならびに取水運用計画として得るＫＤＤ応用類似日運用検索手段を備えたことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置。 - 請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の上水道プラントの広域最適水運用装置に おいて、
前記需要予測手段に代えて、ＫＤＤ手法により、前記プラントデータ記憶手段から上水需要と相関のあるプラントデータを見つけ、当該相関データによる上水需要の時系列パターンを前記ＫＤＤ手法の一部であるデータマイニング手法により抽出して上水需要予測値を得るＫＤＤ応用需要予測手段を備えたことを特徴とする上水道プラントの広域最適水運用装置。
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