JP3800713B2 - 配水施設制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、上水道の配水施設において、配水池を制御する配水施設制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
配水池は、浄水場からの送水を受け、当該配水区域の需要量に応じて配水を行うための貯留池で、配水量の時間変動を調整する機能とともに、配水池より上流側の事故発生時などにも、所定の水量、水圧を維持できる機能を持つことが必要である（この配水池については、「水道施設設計・解説」：厚生省監修・１９９０年度版参照）。一方、浄水施設は計画１日最大給水量を基準としているので、毎時一定量の浄水が配水池に送られる。配水池の制御としては、これら２つの条件をバランス良く満たすことが要求される。この制御の代表的な例として、水位一定制御や時間毎に設定した水位でのレベル制御などがある。
【０００３】
図２１は従来の配水池水位制御をポンプ台数制御に適用した配水施設の概略構成図で、１は配水池、２は配水池１の水位を計測する水位計である。３は浄水池から配水池１に水を送水する複数台からなる送水ポンプで、これら送水ポンプ３は、ポンプ台数制御部４からのポンプ起動停止指令により制御される。ポンプ台数制御部４は水位計２からの信号により運転ポンプ台数が決定される。５は配水区の管網である。
【０００４】
上記のように構成された配水施設において、配水池１の現在水位が設定された設定最高水位ＨＷＬ（ポンプ全台停止）より高くなった場合、ポンプは全台停止とするが、水位が以下の場合にはポンプの運転台数を次のように制御する。
【０００５】
現在水位がポンプ制御水位１（ＬＴ１）より高くなった場合、次式からポンプは１台運転とする。なお、ＬＷＬは設定最低水位である。
【０００６】
ＬＴ１＝（（ＨＷＬ−ＬＷＬ）／５）×１−ＨＷＬ
次に、現在水位がポンプ制御水位２（ＬＴ２）より高くなった場合、次式からポンプは２台運転とする。
【０００７】
ＬＴ２＝（（ＨＷＬ−ＬＷＬ）／５）×２−ＨＷＬ
以下、現在水位がポンプ制御水位３（ＬＴ３）より高くなった場合、
ＬＴ３＝（（ＨＷＬ−ＬＷＬ）／５）×３−ＨＷＬ
の式からポンプは３台運転とし、ポンプ制御水位４（ＬＴ４）より高くなった場合、
ＬＴ４＝（（ＨＷＬ−ＬＷＬ）／５）×４−ＨＷＬ
の式からポンプは４台運転とする。なお、現在水位がＬＴ４より低くなった場合は、ポンプは５台運転とする。
【０００８】
図２２は従来の配水池水位制御をバルブ開度制御に適用した配水施設の概略構成図で、１は配水池、２は配水池１の水位を計測する水位計である。６は浄水池から配水池１に水を送水するときに開度制御される受水バルブで、この受水バルブ６の開度制御で浄水池から配水池１に水が給水される。受水バルブ６は受水バルブ制御部７からの受水バルブ開度変更指令により制御される。受水バルブ制御部７は、水位計２からの信号によりバルブ開度が決定される。８は配水ポンプである。
【０００９】
上記のように構成された配水施設おいて、現在水位が設定されたＨＷＬより高くなった場合には、受水バルブ６を閉じ、水位がＬＴ１より高くなった場合には受水バルブ６を５０％開度とする。ただし、ＬＴ１は次式により決定される。
【００１０】
ＬＴ１＝（（ＨＷＬ−ＬＷＬ）／５）×１−ＨＷＬ
以下同様に水位がＬＴ２以上になったときには、受水バルブ６を５５％開度とし、ＬＴ３のときには、バルブを６０％開度、ＬＴ４のときには、バルブを６５％開度とする。そのときの式はそれぞれ次のようになる。
【００１１】
ＬＴ２＝（（ＨＷＬ−ＬＷＬ）／５）×２−ＨＷＬ
ＬＴ３＝（（ＨＷＬ−ＬＷＬ）／５）×３−ＨＷＬ
ＬＴ４＝（（ＨＷＬ−ＬＷＬ）／５）×４−ＨＷＬ
なお、現在水位がＬＴ４より低くなった場合、バルブは７０％開度とする。
【００１２】
図２３は従来の配水池水位制御をポンプ台数制御を用いて塩素混和池に適用した配水施設の概略構成図で、１は配水池、２は配水池１の水位を計測する水位計である。３は、塩素混和池９から配水池１に水を供給する複数台からなる送水ポンプで、これら送水ポンプ３は、ポンプ台数制御部４からのポンプ起動停止指令により制御される。ポンプ台数制御部４は水位計２からの信号により運転ポンプ台数が決定される。５は配水区の管網である。なお、ポンプ起動時、塩素注入装置１０の流量変更の時間に合わせてポンプ起動を３０分遅らせる。また、ポンプ停止時、塩素注入装置１０の流量変更の時間に合わせてポンプ停止を３０分遅らせる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
配水施設の配水池には、「配水量に時間変動」の緩衝機能が求められる。配水池の水位の最も簡易な制御としては、水位一定制御が上げられるが、水位一定制御ではほとんど緩衝機能が働かない。配水の時間変動を考慮した、時間毎の目標水位を設定する制御方法は、ある程度の運用の成果を上げているが、日々の配水パターンが一定ではないため、うまく運用されない日が頻繁に発生してしまう。配水池より上流側に事故が発生した時には、配水池は、貯水配水能力が求められる。この要求をより良く満たすため、配水池の水位は、有効水深の範囲で、常に高めに設定される。しかし、上記緩衝機能の要求を満たすためには、水位はある程度変動し、事故対応の要求を満たすためには、水位は高く一定である必要がある。
【００１４】
つまり、これらは相反する要求であり、これら要求をお互いうまく満たした制御をする必要があるが、そのような理想的な制御は現状では行われていない。
【００１５】
特に上記のような制御ではポンプの起動、停止回数の頻度が多くなるため、設備や機器に損傷を与え、耐久性を低下させ易くなる問題がある。
【００１６】
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、短期需要予測を用いて配水施設制御を行うことにより、効率良く配水制御を行うことが可能となり、機器制御動作の頻度を極力低減して機器類の耐久性を向上させた配水施設制御装置を提供することを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を達成するために、第 1 発明は、送水ポンプと配水池とを結ぶ送水管路に設けられ、配水池に送水される送水量を計測する第１流量計と、配水池から配水区域に配水される配水管路に設けられ、配水区域に配水される配水量を計測する第２流量計と、この第２流量計で計測された配水量が与えられ、この配水量を単位時間の積算データとして時系列的に蓄えて過去の配水量時系列データをｎ次元、ｔ時間遅れの状態空間に埋め込んだ短期需要予測部とを有し、前記短期需要予測部は、カオス短期需要予測を用い、前記両流量計で計測された送水と配水量および水位計で計測された水位をポンプ台数制御部に与え、ポンプ台数制御部からの要求により短期需要予測部からのカオス短期需要予測データをポンプ台数制御部に供給し、ポンプ台数制御部は送配水量、水位およびカオス短期需要予測データから送水ポンプの起動停止を判断してポンプ起動停止指令を送水ポンプに与えて送水ポンプを制御するとともに、短期需要予測部からのカオス短期需要予測データにより単位時間後の予測水位を計算する予測水位計算部と、予め設定された予測有効数の範囲で予測水位が設定最高水位より高くなったとき、ポンプを１台減らし、設定最低水位より低くなったとき、ポンプを１台増やすような制御を行うポンプ起動停止制御部とからなることを特徴とするものである。
【００１８】
第 2 発明は、 前記受水バルブと配水池とを結ぶ送水管路に設けられ、配水池に送水される送水量を計測する第１流量計と、配水池から配水区域に配水される配水管路に設けられ、配水区域に配水される配水量を計測する第２流量計と、この第２流量計で計測された配水量が与えられ、この配水量を単位時間の積算データとして時系列的に蓄えて過去の配水量時系列データをｎ次元、ｔ時間遅れの状態空間に埋め込んだ短期需要予測部とを有し、前記短期需要予測部は、カオス短期需要予測を用い、前記両流量計で計測された送水と配水量および水位計で計測された水位を受水バルブ制御部に与え、受水バルブ制御部からの要求により短期需要予測部からのカオス短期需要予測データを受水バルブ制御部に供給し、受水バルブ制御部は送配水量、水位およびカオス短期需要予測データからバルブの開度を判断してバルブ開閉指令を受水バルブに与えて受水バルブを制御するとともに、前記受水バルブ制御部は、短期需要予測部からのカオス短期需要予測データにより単位時間後の予測水位を計算する予測水位計算部と、予め設定された予測有効数の範囲で予測水位が設定最高水位より高くなったとき、バルブを規定量閉め、設定最低水位より低くなったとき、バルブを規定量あけるバルブ制御部とからなることを特徴とするものである。
【００１９】
第３発明は、前記送水ポンプと配水池とを結ぶ送水管路に設けられ、配水池に送水される送水量を計測する第１流量計と、配水池から配水区域に配水される配水管路に設けられ、配水区域に配水される配水量を計測する第２流量計と、この第２流量計で計測された配水量が与えられ、この配水量を単位時間の積算データとして時系列的に蓄えて過去の配水量時系列データをｎ次元、ｔ時間遅れの状態空間に埋め込んだ短期需要予測部とを有し、前記短期需要予測部は、カオス短期需要予測を用い、前記両流量計で計測された送水と配水量および水位計で計測された水位をポンプ台数制御部に与え、ポンプ台数制御部からの要求により短期需要予測部からのカオス短期需要予測データをポンプ台数制御部に供給し、ポンプ台数制御部は送配水量、水位およびカオス短期需要予測データから送水ポンプの起動停止を判断してポンプ起動停止指令を送水ポンプに与えて送水ポンプを制御するとともに、送水ポンプの起動時あるいは停止時、前記塩素注入装置の注入量変更の時間に合わせて送水ポンプの起動停止を一定時間遅らせるようにし、かつ、前記ポンプ台数制御部は、短期需要予測部からのカオス短期予測データにより単位時間後の予測水位を計算する予測水位計算部と、予め設定された予測有効数の範囲で予測水位が設定最高水位より高くなったとき、ポンプを１台減らし、設定最低水位より低くなったとき、ポンプを１台増やすような制御を行うとともに、ポンプ起動停止時、塩素注入装置の注入量変更の時間に合わせてポンプ起動停止を数十分遅らせる制御を行うポンプ起動停止制御部とからなることを特徴とするものである。
【００２０】
第４発明および第５発明は、前記ポンプ台数制御部が、ポンプ台数可変速制御を行うとともに、予測水位が設定最高水位より高くなったときには、ポンプ回転数を減らし、設定最低水位より低くなったときにはポンプ回転数を増やすようにしたものである。
【００２１】
第６発明は、前記ポンプ台数可変速制御における可変速操作量を、次式から得るようにしたものである。
【００２２】
可変速操作量（％）＝Σ（ＥＲＲＯＲ）×ＧＡＩＮ×１００
ただし、ＥＲＲＯＲ：予測水位のエラー値、ＧＡＩＮ：可変速の変化量ゲイン
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の第１形態をポンプ台数制御に適用した配水施設制御装置の概略構成図で、図１において、１１は配水池で、この配水池１１には水位計１２が設けられている。１３は、図示しない浄水池に一時的に蓄えられた浄水を配水池１１に送水する複数台からなる送水ポンプである。配水池１１の水位は水位計１２により電気信号に変換されてポンプ台数制御部１４に与えられる。前記配水池１１から自然流下によって配水区の需要水量に応じ、浄水が配水区の管網１５に配水される。
【００２４】
前記ポンプ台数制御部１４には、水位計１２からの電気信号の他に、送水ポンプ１３による送水量を計測する第１流量計１６からの電気信号と、配水池１１からの配水量を計測する第２流量計１７からの電気信号とが与えられる。ポンプ台数制御部１４はこれら電気信号、すなわち配水池の水位、ポンプ送水量、配水量および後述する短期需要予測データから送水ポンプ１３の起動停止を判断し、ポンプ起動停止指令として送水ポンプ１３を制御している。
【００２５】
１８は詳細を後述する短期需要予測部で、この短期需要予測部１８には第２流量計１７からの配水量の電気信号が供給され、ポンプ台数制御部１４からの要求によって短期需要予測データがポンプ台数制御部１４に出力される。
【００２６】
短期需要予測部１８はカオス理論による短期需要予測手法を採用したもので、以下その詳細を述べる。短期需要予測部１８は配水量を単位時間の積算データとして時系列的に蓄え、その過去の配水量の時系列データをｎ次元、ｔ時間遅れの状態空間に埋め込むようにしたものである。
【００２７】
まず，配水量の時系列データy(t)からベクトル(y(t),y(t-τ),y(t-2τ),…y(t-(n-1)τ))をつくる（τは遅れ時間）。このベクトルは、ｎ次元再構成状態空間「Ｒn」の１点を示すことになる。従って、時間ｔを変化させると、このｎ次元再構成状態空間に軌道が描ける。この様子を図２に示す。図２に示したように、いま、最新の観測によって得られたデータベクトルz(T)をｎ次元再構成状態空間にプロットし、その近傍のデータベクトルをx(i)とし、x(i)のｓステップ先の状態をx(i+s)とする。そして、予測すべきｓステップ先のデータベクトルz(T+s)の予測値（以下予測値には記号∧を付す）を∧z(T+s)とする。この様子を図３に示す。状態x(i)のｓステップ後の状態x(i+s)への変化は、x(i),x(i+s)を用いて次のように言語的表現で表すことができる。
【００２８】
IF x(T) is x(i) THEN x(T+s) is x(i+s) ……（１）
この（１）式において、x(T)はｎ次元再構成状態空間におけるz(T)の近傍のデータベクトルを表す集合、x(T+s)はx(T)のｓステップ後のデータベクトルを表す集合であり、x(i)は、z(T)の近傍のデータベクトルであるから、状態z(T)から状態z(T+s)のダイナミクスを、状態x(i)から状態x(i+s)のダイナミクスから推定することができる。
【００２９】
ｎ次元再構成状態空間に埋め込まれたアトラクタは滑らかな多様体であり、z(T)からz(T+s)への軌道はz(T)からx(i)へのユークリッド距離によって影響される。ところで、
x(i)=(y(i),y(i-τ),y(i-2τ),…y(i-(n-1)τ)) ……（２）
x(i+s)=(y(i+s),y(i+s-τ),y(i+s-2τ),…y(i+s-(n-1)τ))
であるので、（２）式はｎ次元再構成状態空間におけるｊ軸に注目すると、
IF aj(T) is yj(i) THEN aj(T+s) is yj(i+s) (j=1〜n) …（３）
ここで、aj(T)は、z(T)の近傍値x(i)のｎ次元再構成状態空間におけるｊ軸成分、aj(T+s)は、x(i+s)のｎ次元再構成状態空間におけるｊ軸成分、ｎは、埋め込み次元数である。
【００３０】
また、z(T)から∧z(T+s)への軌道は、z(T)からx(i)へのベクトル距離によって影響されるが、埋め込まれたアトラクタが滑らかな多様体であり、これは非線形な影響を受ける。よってx(T)からx(T+s)へのマッピングを非線形化するために、（３）式をファジィ関数により表現すると、次の（４）式のようになる。
【００３１】
【数１】
【００３２】
ところで、z(T)=(y(T),y(T-τ),y(T-2τ),…y(T-(n-1)τ))であるので、z(T)のｎ次元再構成状態空間におけるｊ軸成分はyj(T)となる。よって、データベクトルz(T)のｓステップ後のデータベクトルz(T+s)への予測値［∧z(T+s)］のｊ軸成分は、（４）式のaj(T)にファジィ値［〜yj(T)］を代入しファジィ推論をすることにより、aj(T+s)として求めることができる。
【００３３】
短期需要予測部１８は上記のようにして求めた需要量の予測データを、ポンプ台数制御部１４の要求に応じて渡す。
【００３４】
前記ポンプ台数制御部１４は予測水位計算部とポンプ起動・停止制御部からなり、これらは次のような動作を行う。まず、予測水位計算部の動作について述べる。予測水位計算部は、短期需要予測部１８で採用した単位時間後の予測水位（Ｌ１）を次式で計算する。
【００３５】
Ｌ1＝（Ｑ0−Ｑ1）／Ｓ＋Ｌ0
すると、２単位時間後の予測水位（Ｌ２）は、次式のようになる。
【００３６】
Ｌ2＝（Ｑ0−Ｑ2）／Ｓ＋Ｌ1
以下、３単位時間後、４単位時間後…１２単位時間後の予測水位(Ｌ１２）まで求めると次のようになる。
【００３７】
Ｌ3＝（Ｑ0−Ｑ3）／Ｓ＋Ｌ2
Ｌ4＝（Ｑ0−Ｑ4）／Ｓ＋Ｌ3
Ｌ5＝（Ｑ0−Ｑ5）／Ｓ＋Ｌ4
・
・
・
Ｌ12＝（Ｑ0−Ｑ12）／Ｓ＋Ｌ11
なお、Ｓは配水池の底面積、Ｌ0は現在水位、Ｌ1は単位時間後の水位、Ｌ2は単位時間×２後の水位、Ｌ3は単位時間×３後の水位、Ｌ4は単位時間×４後の水位、Ｌ5は単位時間×５後の水位、Ｌ6は単位時間×６後の水位、Ｌ7は単位時間×７後の水位、Ｌ8は単位時間×８後の水位、Ｌ9は単位時間×９後の水位、Ｌ10は単位時間×１０後の水位、Ｌ11は単位時間×１１後の水位、Ｌ12は単位時間×１２後の水位である。
【００３８】
また、Ｑ0は単位時間あたりの送水ポンプ送水量（現状の値の積算）、Ｑ1は１番目の単位時間の予測配水量（単位時間あたり）、Ｑ2は２番目の単位時間の予測配水量（単位時間あたり）、Ｑ3は３番目の単位時間の予測配水量（単位時間あたり）……Ｑ10は１0番目の単位時間の予測配水量（単位時間あたり）、Ｑ11は１１番目の単位時間の予測配水量（単位時間あたり）、Ｑ12は１２番目の単位時間の予測配水量（単位時間あたり）である。
【００３９】
次にポンプ起動停止制御部について述べる。ポンプ起動停止制御部は、予め設定されたポンプ台数制御に使用する予測有効数（ＥＴ）の範囲で、予測水位がＨＷＬ（設定最高水位：ポンプ減台水位）より高くなった場合、ポンプを１台減台し、また、予め設定された予測有効数（ＥＴ）の範囲で、予測水位がＬＷＬ（設定最低水位：ポンプ増台水位）より低くなった場合、ポンプを１台増台する制御を行う。このように、ポンプ台数制御部１４からのポンプ起動停止指令で送水ポンプ１３は制御される。
【００４０】
ここで、この発明の実施の第１形態による制御結果（図４）と従来例による制御結果（図５）とを比較して見る。第１形態での設定値は、ＨＷＬ：９ｍ、ＬＷＬ：５ｍ、単位時間：１時間、予測有効数（ＥＴ）：８、制御周期：１時間、配水池の有効水深：１０ｍとし、配水量予測のために、短期需要予測部１８に制御を行う前、１.５ヶ月の時間あたりの配水量を入力した。
【００４１】
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は第１形態におけるそれぞれのトレンドグラフ、図５は図２１に示す従来例の代表的な１日のトレンドグラフである。図４（ａ）はポンプ起動が起こった日のデータで、グラフ中の符号Ｂの時点で３台目のポンプが起動していることを示すもので、符号Ｂの時点での水位は符号Ａの時点での水位よりも高いにもかかわらず、符号Ａの時点では、将来の予測水位に問題が無いためポンプは起動せず、符号Ｂの時点では将来の水位が低くなると予測されたため、ポンプの起動が起きていることを示すグラフである。
【００４２】
図４（ｂ）はポンプ停止が起こった日のデータで、グラフ中の符号Ｄの時点で３台目のポンプが停止していることを示すもので、符号Ｃの時点での水位は符号Ｄの時点での水位よりも高いにもかかわらず、符号Ｃの時点では、将来の予測水位に問題が無いためポンプは停止せず、符号Ｄの時点では将来の水位が高くなると予測されたため、ポンプの停止が生じていることを示すグラフである。
【００４３】
図４（ｃ）は一日中ポンプの起動停止が起こらなかった日のデータで、配水量の変動に応じて水位が穏やかに変化していることを示すグラフである。
【００４４】
図５は従来例における代表的な一日のデータで、この従来例においては、配水量の変動によって水位が変化し、水位のレベル設定値（ＬＴ１等）を越えるごとにポンプの起動・停止が起きていて、水位は制御範囲内に収まっているが、ポンプの起動停止回数が多くなる。なお、各設定値等は第１形態と同様にして制御を行った。
【００４５】
上記第１形態の制御結果は連続１４日間検討した。その間のポンプの起動回数は５回であった。水位はＨＷＬとＬＷＬの間で穏やかに変動し、ＨＷＬとＬＷＬを越えることは無かった。一方、従来例の場合も第１形態と総配水量が同程度の時期に連続１４日間のデータで検討した。その間のポンプ起動回数は５２回であった。水位はＨＷＬとＬＷＬを越えることは無かった。なお、第１形態ではポンプは２台と３台のみの稼働状況であったのに対して、従来例ではポンプ１台から３台の間で運転された。
【００４６】
次に第１形態と従来例とで検討したポンプ５台の流量Ｑ・水位圧力Ｈカーブを図６に示す。第１形態における同一の配管で送水する並列運転のポンプは、一般的な構成で、この構成では管路の抵抗の関係から稼働台数が多くなるほど加速的に送水量は頭打ちとなる。このことは言い換えればそれぞれのポンプの送水量が加速的に減少し効率が悪くなることを意味する。従って、省エネルギの点から考えるとポンプの運転は、あまり台数が変化する事が無く、配水量の平均を挟む流量となる台数で緩やかに交互に運転されることが望ましい。このような制御手段が第１形態のポンプ２台運転とポンプ３台運転を緩やかに繰り返す状態で、このような状態がまさに望ましい運転と言えるものである。
【００４７】
第１形態の配水施設は浄水場からの浄水を受けて配水を行っている。ところで、浄水場はその構造からほぼ一定量の浄水を安定して供給することが望ましく、第１形態のポンプ２台運転とポンプ２台運転を緩やかに繰り返す状態は、浄水場の安定運用の観点からも効果が大きい。
【００４８】
次に第１形態の効果を述べる。第１形態ではポンプ起動回数が１４日間で５回のみであり、ポンプや関連装置の耐久性からも良い制御と言える。また、ポンプ起動回数が１４日間で５回のみであり、ポンプ起動時の大きな電気量から考えると省エネルギな良い制御である。さらに、ポンプ運転台数が２台と３台の状態のみであるから、最も効率が良く、かつ、浄水場からの受水が安定していて、浄水配水施設の運用上良い利点がある。
【００４９】
図７はこの発明の実施の第２形態をバルブ開度制御に適用した配水施設制御装置の概略構成図で、第１形態と同一部分には同一符号を付して示す。一般に、広域水道事業などの浄水場で作られた浄水は、各地域の配水池に自然流下もしくは、ポンプにより圧力送水される。配水池では、受水バルブをコントロールして、必要な水の量に応じた受水を行える。しかし、浄水場の浄水を作る能力はコンスタントであるため、全体のシステムの特性から配水池側により一定に近い受水を義務付ける場合が多い。図７の第２形態においては、浄水場からの受水流量を受水バルブ２１でコントロールしている。配水池１１からは配水ポンプ２２によって配水区の管網１５の需要水量に応じて浄水が配水される。
【００５０】
配水池１１の水位は水位計１２によって受水バルブ制御部２３に与えられる。受水バルブ２１の受水量は第１流量計１６によって受水バルブ制御部２３に供給される。また、配水池１１からの配水量は第２流量計１７によって受水バルブ制御部２３に供給される。１８は短期需要予測部で、この短期需要予測部１８は第２流量計１７から配水量を得て、受水バルブ制御部２３からの要求によって、短期需要予測のデータを受水バルブ制御部２３に出力している。受水バルブ制御部２３は配水池水位、配水量、受水量、短期需要予測データから受水バルブ２１の開度を判断し、バルブ開閉指令として受水バルブ２１の開度を制御している。
【００５１】
前記短期需要予測部１８は、局所ファジィ再構成法の簡便法である重心法を用いて検討した。重心法は局所ファジィ再構成法とｎ次元再構成状態空間への埋め込みとz(T)の近傍のデータを抽出するまでは同様に行う。予測はｊ軸成分を近傍のデータの値の重心を求め、その値を予測値としたものである。短期需要予測部１８は上記のようにして求めた需要量の予測データを、受水バルブ制御部２３の要求に応じて供給する。
【００５２】
受水バルブ制御部２３は第１形態で示した予測水位計算部とバルブ制御部からなり、バルブ制御部は次のような制御動作を行う。バルブ制御部は、予め設定された予測有効数（ＥＴ）の範囲で、予測水位がＨＷＬ1（バルブ漸閉時の設定最高水位）より高くなった場合、バルブを規定量閉め、また、予め設定された予測有効数（ＥＴ）の範囲で、予測水位がＬＷＬ1（バルブ漸開時の設定最低水位）より低くなった場合、バルブを規定量開ける制御を行う。このようにして、受水バルブ制御部２３からのバルブ制御指令で受水バルブ２１は制御される。
【００５３】
次に第２形態のバルブ開度制御と、従来例によるバルブ開度制御との比較結果をトレンドグラフを用いて示す。なお、第２形態での設定値は、ＨＷＬ：９ｍ、ＬＷＬ：６ｍ、単位時間：１時間、予測有効数（ＥＴ）：８、制御周期：１時間、配水池の有効水深：１０ｍとし、配水量予測のために、短期需要予測部１８に制御を行う前、１.５ヶ月の時間あたりの配水量を入力した。
【００５４】
図８（ａ）は第２形態でのそれぞれ１日のトレンドグラフであり、図８（ｂ）は、図２２に示す従来例の代表的な１日のトレンドグラフである。図８（ａ）において、バルブ制御を行った日のデータで、グラフ中の符号Ｂの時点でバルブが開放し、この符号Ｂの時点での水位は符号Ａの時点における水位とほぼ同じにもかかわらず、符号Ａの時点では将来の予測水位に問題が無いため、バルブ開度は変更せず、符号Ｂの時点では将来の水位が低くなると予測されたため、バルブ漸開の操作が起きている。一方、従来例の図８（ｂ）においては、配水量の変動によって水位が変化し、水位のレベル設定値（ＬＴ１等）を越えるごとにバルブの漸開、漸閉が起きている。水位は制御範囲内に収まっているが、バルブの調整回数が多くなる欠点がある。
【００５５】
上記第２形態における制御結果は連続１４日間検討した。その間のバルブの開度操作回数は３回であった。このように操作回数が少ない理由として、第２形態おいて、バルブの開度は水位の動きが制御水位幅を生かすような開度に自然に落ち着いて、一度安定してしまうとバルブはほとんど動かなかったためである。なお、水位はＨＷＬ1とＬＷＬ1の間で穏やかに変動し、ＨＷＬ1とＬＷＬ1を越えることは無かった。また、従来例も第２形態と総配水量が同程度の時期に連続１４日間のデータで検討した。その間のバルブの開度操作回数は５５回にもなった。なお、水位は第２形態と同様に、ＨＷＬ1とＬＷＬ1を越えることは無かった。
【００５６】
次に第２形態の効果について述べる。第２形態によれば、バルブにより受水する配水池の制御でも、短期需要予測を用いた制御を行ったので、バルブの制御回数を少なくできる。また、バルブにより受水する配水池の制御では、時間とともに制御回数が最も少なくなるようなバルブ開度に自然に落ち着いて行くので、より一層安定な制御が可能となる。さらに、受水バルブの制御回数が少なくでき、浄水場からの安定受水ができるため、浄水場の運用の安定に後見し、設計段階にも反映させれば、貯留の貯水タンクの大きさを小さくできるため、よりコストの安い浄水を提供できるようになる。このほか、受水バルブの制御回数が少ないために、特に長い配管を通って送水される場合等の水撃作用の防止に有効であり、カオス短期需要予測の重心法でもまずまずの良い制御結果が得られることが分かった。
【００５７】
図９はこの発明の実施の第３形態をポンプ台数制御を用いて塩素混和池に適用した配水施設制御装置の概略構成図で、第１形態と同一部分には同一符号を付して示す。図９において、図示しない浄水池に一時蓄えられた浄水は、塩素注入施設である塩素混和池２４を通って送水ポンプ１３によって配水池１１に送水される。配水池１１からは配水ポンプ２２によって配水区の管網１５の需要水量に応じて浄水が配水される。配水池１１の水位は水位計１２によってポンプ台数制御部１４に供給される。送水ポンプ１３の送水量は第１流量計１６によってポンプ台数制御部１４に供給される。このポンプ台数制御部１４には、さらに、配水池１１からの配水量が第２流量計１７から供給される。
【００５８】
第２流量計１７の配水量は短期需要予測部１８にも供給され、短期需要予測部１８はポンプ台数制御部１４からの要求によって、短期需要予測のデータをポンプ台数制御部１４に出力している。ポンプ台数制御部１４は、配水池の水位、配水量、送水量、短期需要予測データからポンプの起動停止を判断し、ポンプ起動停止指令として、送水ポンプ１３を制御している。ポンプ１３の起動時は塩素注入装置２５の注入量変更の時間が必要となるため、ポンプ起動の判断をした場合、塩素注入装置２５の注入量変更をして、30分後に実際のポンプ起動を行うシーケンスとした。ポンプ停止時も同様にポンプ停止判断の30分後に実際のポンプ停止を行った。
【００５９】
上記短期需要予測部１８における短期需要予測は次のように行う。まず、過去の配水量パタンを日のタイプに分ける、
タイプ１：月曜日〜金曜日
タイプ２：土曜日
タイプ３：日曜日と祝祭日（祝祭日は曜日より優先）。
【００６０】
短期需要予測を行う日のタイプに合わせて、過去の同タイプの日のうちから、最も近い日を３日選択して、その日の配水データから予測する時間のデータを抽出し、平均値を求め予測値を得た。例えば、ある火曜日の11時の配水量を知りたいならば、タイプ１の最も近い日を３日調べ、前日の月曜日、先週の金曜日、先週の木曜日の11時の配水量（月曜日11時：540m3、金曜日11時：600m3、木曜日11時：510m3）を平均し、予測値550m3((540+600+510)／3＝550)を得る。
【００６１】
次にポンプ台数制御部１４について述べるに、この制御部１４は次に記述する部分を除いて第１形態と同様の制御動作を行う。送水ポンプ１３起動時、塩素注入装置２５の注入量変更の時間に合わせてポンプ起動を30分遅らせる。また、ポンプ停止時、塩素注入装置２５の注入量変更の時間に合わせてポンプ停止を30分遅らせる。
【００６２】
ここで、この発明の実施の第３形態による制御結果と従来例による制御結果とを比較して見る。第３形態での設定値は、ＨＷＬ：９ｍ、ＬＷＬ：５ｍ、単位時間：１時間、予測有効数（ＥＴ）：８、制御周期：１時間、ポンプ起動判断後のポンプ起動までの待ち時間：30分、配水池の有効水深：１０ｍとし、配水量予測のために、短期需要予測部１８に制御を行う前、２ヶ月の時間あたりの配水量を入力した。
【００６３】
図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第３形態でのそれぞれ１日のトレンドグラフであり、図１１は図２３に示す従来例の代表的な１日のトレンドグラフである。図１０（ａ）のトレンドグラフはポンプ起動が起こった日のデータで、実際にポンプが起動したのは、ポンプ起動判断30分後である。図１０（ｂ）のトレンドグラフはポンプ停止が起こった日のデータで、実際にポンプが停止したのは、ポンプ停止判断30分後である。図１０（ｃ）のトレンドグラフは一日中ポンプの起動停止が起こらなかった日のデータで、ポンプ起動停止の必要の無い日は、図のように水位が変化する。
【００６４】
図１１は従来例の代表的な１日のデータで、配水量の変動によって水位が変化し、水位の変化に応じて頻繁にポンプ起動停止が起きている。実際にポンプが起動したのは、ポンプ起動判断30分後であり、また、実際にポンプが停止したのは、ポンプ停止判断30分後である。この日のポンプ停止回数は４回、ポンプ起動回数は４回である。
【００６５】
なお、第３形態の制御結果は連続１４日間検討した。その間のポンプの起動回数は５回であった。塩素注入装置２５の流量変化の遅れがあっても、短期需要予測による配水池制御は非常に良い制御を示した。また、ポンプの起動・停止の頻度が図１０（ａ），（ｂ）に示すように少ないため、塩素注入装置２５の注入量変化の回数が図１２（ａ），（ｂ）に示すように少なくなるとともに、図１０（ｃ）に示すようにポンプの起動停止が起こらなかった日には図１２（ｃ）に示すように塩素注入装置２５の注入量も図に示すような変化になり、安定した塩素濃度で配水できた。一方、従来例も第３形態と総配水量が同程度の時期に連続１４日間のデータで検討した。その間のポンプ起動回数は５７回にもなった。このようにポンプの起動・停止の頻度が図１１に示すように多いと、その度に塩素注入装置２５の注入量を変化させなければならず、配水の塩素濃度は図１３に示すように大きく上下動してしまった。
【００６６】
次に第３形態の効果について述べる。第３形態によれば、ポンプ起動がすぐに行えない施設でも、ポンプ起動回数が１４日間で５回のみであり、第１形態と同様に機器に優しい良い制御ができるとともに、省エネルギな良い制御ができ、しかも、塩素注入装置の安定運用ができる利点がある。また、第１形態と同様にポンプ運転台数が２台と３台の状態のみで、最も効率がよくなり、かつ浄水場からの受水が安定していて、浄水配水施設の運用上好ましくなる。さらに、短期需要予測に過去データからのパタン分け予測を利用していて、他の短期予測に劣らず、配水施設の良い運用ができる等の利点が得られる。
【００６７】
図１４はこの発明の実施の第４形態をポンプ台数可変速制御に適用した配水施設制御装置の概略構成図で、第１形態と同一部分には同一符号を付して示す。図１４において、１３は図示しない浄水池に一時的に蓄えられた浄水を配水池１１に送水する可変速運転される複数台の送水ポンプで、これら送水ポンプ１３はポンプ台数可変速制御部２６からの出力により制御される。ポンプ台数可変速制御部２６の出力は、ポンプ起動停止指令と可変速運転指令である。
【００６８】
ポンプ台数可変速制御部２６には、水位計１２からの電気信号の他に、送水ポンプ１３による送水量を計測する第１流量計１６からの電気信号と、配水池１１からの配水量を計測する第２流量計１７からの電気信号とが与えられる。ポンプ台数可変速制御部２６は、これら電気信号、すなわち配水池の水位、ポンプ送水量、配水量および前述した短期需要予測データから送水ポンプ１３の可変速運転と起動停止を判断して送水ポンプ１３の制御を行っている。なお、短期需要予測データは、第１形態で述べた短期需要予測部１８から出力される。
【００６９】
短期需要予測部１８は第１形態のようにして求めた需要量の予測データをポンプ台数可変速制御部２６の要求に応じて供給する。このポンプ台数可変速制御部２６は図示しない予測水位計算部とポンプ制御指令値決定部からなり、これらは次のような動作を行うが、前者の予測水位計算部は第１形態で述べた動作と同様であるので、ここでは説明を省略し、後者のポンプ制御指令値決定部について述べる。
【００７０】
ポンプ制御指令値決定部は、予め設定されたポンプ台数制御に使用する予測有効数の範囲で、予測水位がＨＷＬより高くなった場合、ポンプを１台少なくし、予測水位がＬＷＬより低くなった場合、ポンプを１台増加する制御を行う。また、予め設定された可変速制御に使用する予測有効数（ＶＴ）の範囲で、予測水位がＨＷＬより高くなった場合、ポンプ回転数を減らし、予測水位がＬＷＬより低くなった場合、ポンプ回転数を増やす。なお、ポンプ回転数の可変速操作量は、（ＶＴ）の範囲での予測水位のエラー値（ＥＲＲＯＲ：制御範囲から外れた量）を積算し、次式から求める。
【００７１】
操作量（％）＝Σ（ＥＲＲＯＲ）×ＧＡＩＮ×１００
なお、ＧＡＩＮは可変速の変化量ゲインである。
【００７２】
ここで、実施の第４形態と従来例による制御との比較をするために、図２１に示す配水施設の概略構成図で使用しているポンプ台数制御部に代えてポンプ台数可変速制御部を使用した場合を例に取って述べる。図２１のように構成された配水施設において、配水池１の現在水位がポンプ制御水位１（ＬＴ１）より高くなった場合、ポンプは１台運転とする。ただし、ＬＴ１＝ＨＷＬ（設定最高水位）である。
【００７３】
次に、現在水位がポンプ制御水位２（ＬＴ２）より高くなった場合、次式よりポンプは２台運転とする。
ＬＴ２＝（（ＨＷＬ−ＬＷＬ）／３）×１−ＨＷＬ
現在水位がポンプ制御水位２（ＬＴ２）以下でポンプ制御水位３（ＬＴ３）以上の場合、次式よりポンプは３台運転とする。
ＬＴ３＝（（ＨＷＬ−ＬＷＬ）／３）×２−ＨＷＬ
同様に、現在水位がＬＴ４以上でＬＴ３未満より低くなった場合、次式よりポンプは４台運転とする。ＬＴ４＝ＬＷＬ（設定最低水位）
現在水位がＬＴ４より低くなった場合、ポンプは５台運転とする。
【００７４】
なお、ポンプの回転数変化量は次式で決定する。
操作量（％）＝ＥＲＲＯＲ（Ｔ）×ＧＡＩＮ（Ｔ）×１００
ただし、 ＥＲＲＯＲ（Ｔ）：水位のエラー値（設定水位の中心から外れた量）
ＧＡＩＮ（Ｔ）：可変速の変化量ゲイン
である。
【００７５】
ここで、この発明の実施の第４形態による制御結果（図１５）と、上述した従来例による制御結果（図１６）とを比較して見る。第４形態での設定値は、
ＨＷＬ：９ｍ、ＬＷＬ：６ｍ、単位時間：１時間、ポンプ台数制御による予測有効数ＥＴ：３、可変速制御による予測有効数ＶＴ：８、制御周期：１時間、
ＧＡＩＮ：０.０５、配水池の有効水深：１０ｍとし、配水量予測のため、短期需要予測部１８に制御を行う前、１.５ケ月の時間あたりの配水量を入力した。
【００７６】
なお、従来例での設定値次の通りである。ＨＷＬ：９ｍ、ＬＷＬ：６ｍ、設定水位の中心ＭＷＬ：７.５ｍ、制御周期：１時間、ＧＡＩＮ（Ｔ）：０.１。
【００７７】
次に第４形態の制御結果である図１５について述べる。図１５は第４形態のトレンドグラフを示すもので、この図１５からポンプの起動停止は生じていないで、２２時の時点で可変速の指令が９７％から９５％に変化したことを示している。水位は緩やかに変化し、制御範囲内に収まっている。１４日間の連続した運転ではポンプ起動は０回、可変速の変更指令は３０回であった。
【００７８】
これに対して、従来例の制御結果である図１６（この図１６は１日のデータである）においては、配水量の変動によって水位が変化し、水位のレベル設定値（ＬＴ３等）を越えるごとにポンプの起動停止が生じている。水位は制御範囲内に収まっているが、ポンプ起動停止回数と可変速指令の変化回数が多い。１４日間の連続した運転では、ポンプ起動は７９回、可変速の変更指令は１６０回であった。
【００７９】
図１７は、第４形態と従来例で検討したポンプ５台における全送水ポンプ可変速運転時におけるポンプ吐出量を示すＱＨカーブで、この図１７におけるＱＨカーブは上から１００％回転数、９５％回転数、９０％回転数および８５％回転数の場合のものである。第４形態における同一の配管で送水する並列運転のポンプは、一般的な構成である。この構成では、図１７から明かのように、管路の抵抗の関係から稼働台数が多くなるほど、加速的に送水量は頭打ちとなる。これは言い換えればそれぞれのポンプの送水量が加速的に減少し効率が悪くなることを意味する。
【００８０】
従って、省エネルギの点から考えると、ポンプの運転は、あまり台数が変化することがなく、配水量の平均が送水できる最低の台数で、微小な流量は可変速運転によって調節されることが望ましい。上記第４形態においては、ポンプ３台運転が続き、可変速運転で流量が調節される状態がまさに、その望ましい運転である。しかも、可変速運転はエネルギ効率が良いシステムと称されているため、エネルギ効率をほとんど低下させずに、制御の精度を向上させることができる。
【００８１】
上記第４形態の配水施設は、浄水場からの浄水を受けて配水を行っている。ところで、浄水場はその構造からほぼ一定量の浄水を安定して供給することが望ましく、第４形態で述べたようにポンプ３台運転が続き、可変速運転で流量が調節されるという状態は、浄水場の安定運用の観点からも効果が大きい。
【００８２】
ここで、第４形態の効果について述べる。第４形態では、ポンプ起動回数が、１４日間で０回であり、ポンプや関連装置の耐久性を考慮すると良い制御と言える。また、ポンプ起動回数が１４日間で０回であり、ポンプ起動時の大きな電気量を考慮すると省エネルギな良い制御となる。さらに、ポンプの可変速変更の回数が１４日間で３０回のみであり、送水量が安定しているとともに、ポンプ運転台数が３台の状態のみで、流量調節はポンプの可変速運転によるため最も効率が良い。この他、ポンプ運転台数が３台の状態のみで、浄水場からの受水が安定していて、浄水配水施設の運用上良い。
【００８３】
次に、この発明の実施の第５形態について述べる。この第５形態は第４形態におけるポンプ送水システムを変更して可変速運転するポンプを１台として運転したものである。このときのポンプによる送水量のグラフを図１８に示す。この第５形態においても、短期需要予測部１８およびポンプ台数可変速制御部２６の動作は第４形態と同様であるが、ポンプ１台だけ可変速制御されるように構成されている。
【００８４】
この第５形態と従来例の制御結果を図１９と図２０に示す。図１９は第４形態でのトレンドグラフで、この図１９では、ポンプの起動停止は生じていなく、１４時の時点で可変速の指令が９０％から９２％に変わった場合を示している。水位は緩やかに変化し、制御範囲内に収まっている。１４日間の連続した運転ではポンプ起動は０回、可変速の変更指令は２５回であった。
【００８５】
図２０は従来例の代表的な１日のデータで、配水量の変動によって水位が変化し、水位のレベル設定値（ＬＴ３等）を越えるごとにポンプの起動停止が生じている。水位は制御範囲内に収まっているが、ポンプの起動停止回数と可変速指令の変化回数が多い。例えば、１４日間の連続した運転においては、ポンプ起動が５８回、可変速の変更指令が１８８回と多かった。
【００８６】
上記の結果から第５形態においても、第４形態と同様に、省エネルギで、かつ安定な運転ができることが判明した。これにより、浄水場の安定運用にも適している。
【００８７】
なお、第４形態と第５形態におけるポンプ台数可変制御は第３形態のポンプ台数制御部にも適用可能である。
【００８８】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、短期需要予測を用いた配水施設制御を行うことにより、配水施設の機能を生かした自動制御ができるとともに、ポンプの起動停止回数やポンプ可変速運転の変更回数を少なくして設備や機器の耐久性を向上させ、しかも、省エネルギな運転が可能となる利点がある。また、ポンプを安定して稼働できるため、省エネルギな運転ができるとともに、浄水場からの送水を安定して受けることができる利点もあり、さらに、ポンプの起動停止がすぐに行えない配水施設の運用においても、ポンプを安定して稼働できるとともに、塩素注入装置が関係した配水施設の運用においても、ポンプの起動停止回数を少なくすることができるために、塩素注入装置を安定に運用することができる利点も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の第１形態をポンプ台数制御に適用した配水施設制御装置の概略構成図。
【図２】時系列配水量データのｎ次元再構成空間への埋め込みを示す説明図。
【図３】ｘ（Ｔ）からｘ（Ｔ＋Ｓ）へのダイナミクス説明図。
【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ）は第１形態におけるトレンドグラフ。
【図５】従来例におけるトレンドグラフ。
【図６】ポンプシステムの流量Ｑ−水位圧力Ｈカーブ特性図。
【図７】この発明の実施の第２形態をバルブ開度制御に適用した配水施設制御装置の概略構成図。
【図８】（ａ）は第２形態におけるトレンドグラフ、（ｂ）は従来例におけるトレンドグラフ。
【図９】この発明の実施の第３形態をポンプ台数制御を用いて塩素混和池に適用した配水施設制御装置の概略構成図。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は第３形態におけるトレンドグラフ。
【図１１】従来例におけるトレンドグラフ。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は第３形態における塩素濃度グラフ。
【図１３】従来例における塩素濃度グラフ。
【図１４】この発明の実施の第４形態をポンプ台数可変速制御に適用した配水施設制御装置の概略構成図。
【図１５】第４形態におけるトレンドグラフ。
【図１６】従来例におけるトレンドグラフ。
【図１７】全ポンプ可変速運転のＱＨカーブ特性図。
【図１８】ポンプ１台可変速運転のＱＨカーブ特性図。
【図１９】第５形態におけるトレンドグラフ。
【図２０】従来例におけるトレンドグラフ。
【図２１】従来の配水池水位制御をポンプ台数制御に適用した配水施設の概略構成図。
【図２２】従来の配水池水位制御をバルブ開度制御に適用した配水施設の概略構成図。
【図２３】従来の配水池水位制御をポンプ台数制御を用いて塩素混和池に適用した配水施設の概略構成図。
【符号の説明】
１１…配水池
１２…水位計
１３…送水ポンプ
１４…ポンプ台数制御部
１５…配水区の管網
１６…第１流量計
１７…第２流量計
１８…短期需要予測部
２１…受水バルブ
２２…配水ポンプ
２３…受水バルブ制御部
２４…塩素混和池
２５…塩素注入装置
２６…ポンプ台数可変速制御部
【発明の属する技術分野】
この発明は、上水道の配水施設において、配水池を制御する配水施設制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
配水池は、浄水場からの送水を受け、当該配水区域の需要量に応じて配水を行うための貯留池で、配水量の時間変動を調整する機能とともに、配水池より上流側の事故発生時などにも、所定の水量、水圧を維持できる機能を持つことが必要である（この配水池については、「水道施設設計・解説」：厚生省監修・１９９０年度版参照）。一方、浄水施設は計画１日最大給水量を基準としているので、毎時一定量の浄水が配水池に送られる。配水池の制御としては、これら２つの条件をバランス良く満たすことが要求される。この制御の代表的な例として、水位一定制御や時間毎に設定した水位でのレベル制御などがある。
【０００３】
図２１は従来の配水池水位制御をポンプ台数制御に適用した配水施設の概略構成図で、１は配水池、２は配水池１の水位を計測する水位計である。３は浄水池から配水池１に水を送水する複数台からなる送水ポンプで、これら送水ポンプ３は、ポンプ台数制御部４からのポンプ起動停止指令により制御される。ポンプ台数制御部４は水位計２からの信号により運転ポンプ台数が決定される。５は配水区の管網である。
【０００４】
上記のように構成された配水施設において、配水池１の現在水位が設定された設定最高水位ＨＷＬ（ポンプ全台停止）より高くなった場合、ポンプは全台停止とするが、水位が以下の場合にはポンプの運転台数を次のように制御する。
【０００５】
現在水位がポンプ制御水位１（ＬＴ１）より高くなった場合、次式からポンプは１台運転とする。なお、ＬＷＬは設定最低水位である。
【０００６】
ＬＴ１＝（（ＨＷＬ−ＬＷＬ）／５）×１−ＨＷＬ
次に、現在水位がポンプ制御水位２（ＬＴ２）より高くなった場合、次式からポンプは２台運転とする。
【０００７】
ＬＴ２＝（（ＨＷＬ−ＬＷＬ）／５）×２−ＨＷＬ
以下、現在水位がポンプ制御水位３（ＬＴ３）より高くなった場合、
ＬＴ３＝（（ＨＷＬ−ＬＷＬ）／５）×３−ＨＷＬ
の式からポンプは３台運転とし、ポンプ制御水位４（ＬＴ４）より高くなった場合、
ＬＴ４＝（（ＨＷＬ−ＬＷＬ）／５）×４−ＨＷＬ
の式からポンプは４台運転とする。なお、現在水位がＬＴ４より低くなった場合は、ポンプは５台運転とする。
【０００８】
図２２は従来の配水池水位制御をバルブ開度制御に適用した配水施設の概略構成図で、１は配水池、２は配水池１の水位を計測する水位計である。６は浄水池から配水池１に水を送水するときに開度制御される受水バルブで、この受水バルブ６の開度制御で浄水池から配水池１に水が給水される。受水バルブ６は受水バルブ制御部７からの受水バルブ開度変更指令により制御される。受水バルブ制御部７は、水位計２からの信号によりバルブ開度が決定される。８は配水ポンプである。
【０００９】
上記のように構成された配水施設おいて、現在水位が設定されたＨＷＬより高くなった場合には、受水バルブ６を閉じ、水位がＬＴ１より高くなった場合には受水バルブ６を５０％開度とする。ただし、ＬＴ１は次式により決定される。
【００１０】
ＬＴ１＝（（ＨＷＬ−ＬＷＬ）／５）×１−ＨＷＬ
以下同様に水位がＬＴ２以上になったときには、受水バルブ６を５５％開度とし、ＬＴ３のときには、バルブを６０％開度、ＬＴ４のときには、バルブを６５％開度とする。そのときの式はそれぞれ次のようになる。
【００１１】
ＬＴ２＝（（ＨＷＬ−ＬＷＬ）／５）×２−ＨＷＬ
ＬＴ３＝（（ＨＷＬ−ＬＷＬ）／５）×３−ＨＷＬ
ＬＴ４＝（（ＨＷＬ−ＬＷＬ）／５）×４−ＨＷＬ
なお、現在水位がＬＴ４より低くなった場合、バルブは７０％開度とする。
【００１２】
図２３は従来の配水池水位制御をポンプ台数制御を用いて塩素混和池に適用した配水施設の概略構成図で、１は配水池、２は配水池１の水位を計測する水位計である。３は、塩素混和池９から配水池１に水を供給する複数台からなる送水ポンプで、これら送水ポンプ３は、ポンプ台数制御部４からのポンプ起動停止指令により制御される。ポンプ台数制御部４は水位計２からの信号により運転ポンプ台数が決定される。５は配水区の管網である。なお、ポンプ起動時、塩素注入装置１０の流量変更の時間に合わせてポンプ起動を３０分遅らせる。また、ポンプ停止時、塩素注入装置１０の流量変更の時間に合わせてポンプ停止を３０分遅らせる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
配水施設の配水池には、「配水量に時間変動」の緩衝機能が求められる。配水池の水位の最も簡易な制御としては、水位一定制御が上げられるが、水位一定制御ではほとんど緩衝機能が働かない。配水の時間変動を考慮した、時間毎の目標水位を設定する制御方法は、ある程度の運用の成果を上げているが、日々の配水パターンが一定ではないため、うまく運用されない日が頻繁に発生してしまう。配水池より上流側に事故が発生した時には、配水池は、貯水配水能力が求められる。この要求をより良く満たすため、配水池の水位は、有効水深の範囲で、常に高めに設定される。しかし、上記緩衝機能の要求を満たすためには、水位はある程度変動し、事故対応の要求を満たすためには、水位は高く一定である必要がある。
【００１４】
つまり、これらは相反する要求であり、これら要求をお互いうまく満たした制御をする必要があるが、そのような理想的な制御は現状では行われていない。
【００１５】
特に上記のような制御ではポンプの起動、停止回数の頻度が多くなるため、設備や機器に損傷を与え、耐久性を低下させ易くなる問題がある。
【００１６】
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、短期需要予測を用いて配水施設制御を行うことにより、効率良く配水制御を行うことが可能となり、機器制御動作の頻度を極力低減して機器類の耐久性を向上させた配水施設制御装置を提供することを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を達成するために、第 1 発明は、送水ポンプと配水池とを結ぶ送水管路に設けられ、配水池に送水される送水量を計測する第１流量計と、配水池から配水区域に配水される配水管路に設けられ、配水区域に配水される配水量を計測する第２流量計と、この第２流量計で計測された配水量が与えられ、この配水量を単位時間の積算データとして時系列的に蓄えて過去の配水量時系列データをｎ次元、ｔ時間遅れの状態空間に埋め込んだ短期需要予測部とを有し、前記短期需要予測部は、カオス短期需要予測を用い、前記両流量計で計測された送水と配水量および水位計で計測された水位をポンプ台数制御部に与え、ポンプ台数制御部からの要求により短期需要予測部からのカオス短期需要予測データをポンプ台数制御部に供給し、ポンプ台数制御部は送配水量、水位およびカオス短期需要予測データから送水ポンプの起動停止を判断してポンプ起動停止指令を送水ポンプに与えて送水ポンプを制御するとともに、短期需要予測部からのカオス短期需要予測データにより単位時間後の予測水位を計算する予測水位計算部と、予め設定された予測有効数の範囲で予測水位が設定最高水位より高くなったとき、ポンプを１台減らし、設定最低水位より低くなったとき、ポンプを１台増やすような制御を行うポンプ起動停止制御部とからなることを特徴とするものである。
【００１８】
第 2 発明は、 前記受水バルブと配水池とを結ぶ送水管路に設けられ、配水池に送水される送水量を計測する第１流量計と、配水池から配水区域に配水される配水管路に設けられ、配水区域に配水される配水量を計測する第２流量計と、この第２流量計で計測された配水量が与えられ、この配水量を単位時間の積算データとして時系列的に蓄えて過去の配水量時系列データをｎ次元、ｔ時間遅れの状態空間に埋め込んだ短期需要予測部とを有し、前記短期需要予測部は、カオス短期需要予測を用い、前記両流量計で計測された送水と配水量および水位計で計測された水位を受水バルブ制御部に与え、受水バルブ制御部からの要求により短期需要予測部からのカオス短期需要予測データを受水バルブ制御部に供給し、受水バルブ制御部は送配水量、水位およびカオス短期需要予測データからバルブの開度を判断してバルブ開閉指令を受水バルブに与えて受水バルブを制御するとともに、前記受水バルブ制御部は、短期需要予測部からのカオス短期需要予測データにより単位時間後の予測水位を計算する予測水位計算部と、予め設定された予測有効数の範囲で予測水位が設定最高水位より高くなったとき、バルブを規定量閉め、設定最低水位より低くなったとき、バルブを規定量あけるバルブ制御部とからなることを特徴とするものである。
【００１９】
第３発明は、前記送水ポンプと配水池とを結ぶ送水管路に設けられ、配水池に送水される送水量を計測する第１流量計と、配水池から配水区域に配水される配水管路に設けられ、配水区域に配水される配水量を計測する第２流量計と、この第２流量計で計測された配水量が与えられ、この配水量を単位時間の積算データとして時系列的に蓄えて過去の配水量時系列データをｎ次元、ｔ時間遅れの状態空間に埋め込んだ短期需要予測部とを有し、前記短期需要予測部は、カオス短期需要予測を用い、前記両流量計で計測された送水と配水量および水位計で計測された水位をポンプ台数制御部に与え、ポンプ台数制御部からの要求により短期需要予測部からのカオス短期需要予測データをポンプ台数制御部に供給し、ポンプ台数制御部は送配水量、水位およびカオス短期需要予測データから送水ポンプの起動停止を判断してポンプ起動停止指令を送水ポンプに与えて送水ポンプを制御するとともに、送水ポンプの起動時あるいは停止時、前記塩素注入装置の注入量変更の時間に合わせて送水ポンプの起動停止を一定時間遅らせるようにし、かつ、前記ポンプ台数制御部は、短期需要予測部からのカオス短期予測データにより単位時間後の予測水位を計算する予測水位計算部と、予め設定された予測有効数の範囲で予測水位が設定最高水位より高くなったとき、ポンプを１台減らし、設定最低水位より低くなったとき、ポンプを１台増やすような制御を行うとともに、ポンプ起動停止時、塩素注入装置の注入量変更の時間に合わせてポンプ起動停止を数十分遅らせる制御を行うポンプ起動停止制御部とからなることを特徴とするものである。
【００２０】
第４発明および第５発明は、前記ポンプ台数制御部が、ポンプ台数可変速制御を行うとともに、予測水位が設定最高水位より高くなったときには、ポンプ回転数を減らし、設定最低水位より低くなったときにはポンプ回転数を増やすようにしたものである。
【００２１】
第６発明は、前記ポンプ台数可変速制御における可変速操作量を、次式から得るようにしたものである。
【００２２】
可変速操作量（％）＝Σ（ＥＲＲＯＲ）×ＧＡＩＮ×１００
ただし、ＥＲＲＯＲ：予測水位のエラー値、ＧＡＩＮ：可変速の変化量ゲイン
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の第１形態をポンプ台数制御に適用した配水施設制御装置の概略構成図で、図１において、１１は配水池で、この配水池１１には水位計１２が設けられている。１３は、図示しない浄水池に一時的に蓄えられた浄水を配水池１１に送水する複数台からなる送水ポンプである。配水池１１の水位は水位計１２により電気信号に変換されてポンプ台数制御部１４に与えられる。前記配水池１１から自然流下によって配水区の需要水量に応じ、浄水が配水区の管網１５に配水される。
【００２４】
前記ポンプ台数制御部１４には、水位計１２からの電気信号の他に、送水ポンプ１３による送水量を計測する第１流量計１６からの電気信号と、配水池１１からの配水量を計測する第２流量計１７からの電気信号とが与えられる。ポンプ台数制御部１４はこれら電気信号、すなわち配水池の水位、ポンプ送水量、配水量および後述する短期需要予測データから送水ポンプ１３の起動停止を判断し、ポンプ起動停止指令として送水ポンプ１３を制御している。
【００２５】
１８は詳細を後述する短期需要予測部で、この短期需要予測部１８には第２流量計１７からの配水量の電気信号が供給され、ポンプ台数制御部１４からの要求によって短期需要予測データがポンプ台数制御部１４に出力される。
【００２６】
短期需要予測部１８はカオス理論による短期需要予測手法を採用したもので、以下その詳細を述べる。短期需要予測部１８は配水量を単位時間の積算データとして時系列的に蓄え、その過去の配水量の時系列データをｎ次元、ｔ時間遅れの状態空間に埋め込むようにしたものである。
【００２７】
まず，配水量の時系列データy(t)からベクトル(y(t),y(t-τ),y(t-2τ),…y(t-(n-1)τ))をつくる（τは遅れ時間）。このベクトルは、ｎ次元再構成状態空間「Ｒn」の１点を示すことになる。従って、時間ｔを変化させると、このｎ次元再構成状態空間に軌道が描ける。この様子を図２に示す。図２に示したように、いま、最新の観測によって得られたデータベクトルz(T)をｎ次元再構成状態空間にプロットし、その近傍のデータベクトルをx(i)とし、x(i)のｓステップ先の状態をx(i+s)とする。そして、予測すべきｓステップ先のデータベクトルz(T+s)の予測値（以下予測値には記号∧を付す）を∧z(T+s)とする。この様子を図３に示す。状態x(i)のｓステップ後の状態x(i+s)への変化は、x(i),x(i+s)を用いて次のように言語的表現で表すことができる。
【００２８】
IF x(T) is x(i) THEN x(T+s) is x(i+s) ……（１）
この（１）式において、x(T)はｎ次元再構成状態空間におけるz(T)の近傍のデータベクトルを表す集合、x(T+s)はx(T)のｓステップ後のデータベクトルを表す集合であり、x(i)は、z(T)の近傍のデータベクトルであるから、状態z(T)から状態z(T+s)のダイナミクスを、状態x(i)から状態x(i+s)のダイナミクスから推定することができる。
【００２９】
ｎ次元再構成状態空間に埋め込まれたアトラクタは滑らかな多様体であり、z(T)からz(T+s)への軌道はz(T)からx(i)へのユークリッド距離によって影響される。ところで、
x(i)=(y(i),y(i-τ),y(i-2τ),…y(i-(n-1)τ)) ……（２）
x(i+s)=(y(i+s),y(i+s-τ),y(i+s-2τ),…y(i+s-(n-1)τ))
であるので、（２）式はｎ次元再構成状態空間におけるｊ軸に注目すると、
IF aj(T) is yj(i) THEN aj(T+s) is yj(i+s) (j=1〜n) …（３）
ここで、aj(T)は、z(T)の近傍値x(i)のｎ次元再構成状態空間におけるｊ軸成分、aj(T+s)は、x(i+s)のｎ次元再構成状態空間におけるｊ軸成分、ｎは、埋め込み次元数である。
【００３０】
また、z(T)から∧z(T+s)への軌道は、z(T)からx(i)へのベクトル距離によって影響されるが、埋め込まれたアトラクタが滑らかな多様体であり、これは非線形な影響を受ける。よってx(T)からx(T+s)へのマッピングを非線形化するために、（３）式をファジィ関数により表現すると、次の（４）式のようになる。
【００３１】
【数１】
ところで、z(T)=(y(T),y(T-τ),y(T-2τ),…y(T-(n-1)τ))であるので、z(T)のｎ次元再構成状態空間におけるｊ軸成分はyj(T)となる。よって、データベクトルz(T)のｓステップ後のデータベクトルz(T+s)への予測値［∧z(T+s)］のｊ軸成分は、（４）式のaj(T)にファジィ値［〜yj(T)］を代入しファジィ推論をすることにより、aj(T+s)として求めることができる。
【００３３】
短期需要予測部１８は上記のようにして求めた需要量の予測データを、ポンプ台数制御部１４の要求に応じて渡す。
【００３４】
前記ポンプ台数制御部１４は予測水位計算部とポンプ起動・停止制御部からなり、これらは次のような動作を行う。まず、予測水位計算部の動作について述べる。予測水位計算部は、短期需要予測部１８で採用した単位時間後の予測水位（Ｌ１）を次式で計算する。
【００３５】
Ｌ1＝（Ｑ0−Ｑ1）／Ｓ＋Ｌ0
すると、２単位時間後の予測水位（Ｌ２）は、次式のようになる。
【００３６】
Ｌ2＝（Ｑ0−Ｑ2）／Ｓ＋Ｌ1
以下、３単位時間後、４単位時間後…１２単位時間後の予測水位(Ｌ１２）まで求めると次のようになる。
【００３７】
Ｌ3＝（Ｑ0−Ｑ3）／Ｓ＋Ｌ2
Ｌ4＝（Ｑ0−Ｑ4）／Ｓ＋Ｌ3
Ｌ5＝（Ｑ0−Ｑ5）／Ｓ＋Ｌ4
・
・
・
Ｌ12＝（Ｑ0−Ｑ12）／Ｓ＋Ｌ11
なお、Ｓは配水池の底面積、Ｌ0は現在水位、Ｌ1は単位時間後の水位、Ｌ2は単位時間×２後の水位、Ｌ3は単位時間×３後の水位、Ｌ4は単位時間×４後の水位、Ｌ5は単位時間×５後の水位、Ｌ6は単位時間×６後の水位、Ｌ7は単位時間×７後の水位、Ｌ8は単位時間×８後の水位、Ｌ9は単位時間×９後の水位、Ｌ10は単位時間×１０後の水位、Ｌ11は単位時間×１１後の水位、Ｌ12は単位時間×１２後の水位である。
【００３８】
また、Ｑ0は単位時間あたりの送水ポンプ送水量（現状の値の積算）、Ｑ1は１番目の単位時間の予測配水量（単位時間あたり）、Ｑ2は２番目の単位時間の予測配水量（単位時間あたり）、Ｑ3は３番目の単位時間の予測配水量（単位時間あたり）……Ｑ10は１0番目の単位時間の予測配水量（単位時間あたり）、Ｑ11は１１番目の単位時間の予測配水量（単位時間あたり）、Ｑ12は１２番目の単位時間の予測配水量（単位時間あたり）である。
【００３９】
次にポンプ起動停止制御部について述べる。ポンプ起動停止制御部は、予め設定されたポンプ台数制御に使用する予測有効数（ＥＴ）の範囲で、予測水位がＨＷＬ（設定最高水位：ポンプ減台水位）より高くなった場合、ポンプを１台減台し、また、予め設定された予測有効数（ＥＴ）の範囲で、予測水位がＬＷＬ（設定最低水位：ポンプ増台水位）より低くなった場合、ポンプを１台増台する制御を行う。このように、ポンプ台数制御部１４からのポンプ起動停止指令で送水ポンプ１３は制御される。
【００４０】
ここで、この発明の実施の第１形態による制御結果（図４）と従来例による制御結果（図５）とを比較して見る。第１形態での設定値は、ＨＷＬ：９ｍ、ＬＷＬ：５ｍ、単位時間：１時間、予測有効数（ＥＴ）：８、制御周期：１時間、配水池の有効水深：１０ｍとし、配水量予測のために、短期需要予測部１８に制御を行う前、１.５ヶ月の時間あたりの配水量を入力した。
【００４１】
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は第１形態におけるそれぞれのトレンドグラフ、図５は図２１に示す従来例の代表的な１日のトレンドグラフである。図４（ａ）はポンプ起動が起こった日のデータで、グラフ中の符号Ｂの時点で３台目のポンプが起動していることを示すもので、符号Ｂの時点での水位は符号Ａの時点での水位よりも高いにもかかわらず、符号Ａの時点では、将来の予測水位に問題が無いためポンプは起動せず、符号Ｂの時点では将来の水位が低くなると予測されたため、ポンプの起動が起きていることを示すグラフである。
【００４２】
図４（ｂ）はポンプ停止が起こった日のデータで、グラフ中の符号Ｄの時点で３台目のポンプが停止していることを示すもので、符号Ｃの時点での水位は符号Ｄの時点での水位よりも高いにもかかわらず、符号Ｃの時点では、将来の予測水位に問題が無いためポンプは停止せず、符号Ｄの時点では将来の水位が高くなると予測されたため、ポンプの停止が生じていることを示すグラフである。
【００４３】
図４（ｃ）は一日中ポンプの起動停止が起こらなかった日のデータで、配水量の変動に応じて水位が穏やかに変化していることを示すグラフである。
【００４４】
図５は従来例における代表的な一日のデータで、この従来例においては、配水量の変動によって水位が変化し、水位のレベル設定値（ＬＴ１等）を越えるごとにポンプの起動・停止が起きていて、水位は制御範囲内に収まっているが、ポンプの起動停止回数が多くなる。なお、各設定値等は第１形態と同様にして制御を行った。
【００４５】
上記第１形態の制御結果は連続１４日間検討した。その間のポンプの起動回数は５回であった。水位はＨＷＬとＬＷＬの間で穏やかに変動し、ＨＷＬとＬＷＬを越えることは無かった。一方、従来例の場合も第１形態と総配水量が同程度の時期に連続１４日間のデータで検討した。その間のポンプ起動回数は５２回であった。水位はＨＷＬとＬＷＬを越えることは無かった。なお、第１形態ではポンプは２台と３台のみの稼働状況であったのに対して、従来例ではポンプ１台から３台の間で運転された。
【００４６】
次に第１形態と従来例とで検討したポンプ５台の流量Ｑ・水位圧力Ｈカーブを図６に示す。第１形態における同一の配管で送水する並列運転のポンプは、一般的な構成で、この構成では管路の抵抗の関係から稼働台数が多くなるほど加速的に送水量は頭打ちとなる。このことは言い換えればそれぞれのポンプの送水量が加速的に減少し効率が悪くなることを意味する。従って、省エネルギの点から考えるとポンプの運転は、あまり台数が変化する事が無く、配水量の平均を挟む流量となる台数で緩やかに交互に運転されることが望ましい。このような制御手段が第１形態のポンプ２台運転とポンプ３台運転を緩やかに繰り返す状態で、このような状態がまさに望ましい運転と言えるものである。
【００４７】
第１形態の配水施設は浄水場からの浄水を受けて配水を行っている。ところで、浄水場はその構造からほぼ一定量の浄水を安定して供給することが望ましく、第１形態のポンプ２台運転とポンプ２台運転を緩やかに繰り返す状態は、浄水場の安定運用の観点からも効果が大きい。
【００４８】
次に第１形態の効果を述べる。第１形態ではポンプ起動回数が１４日間で５回のみであり、ポンプや関連装置の耐久性からも良い制御と言える。また、ポンプ起動回数が１４日間で５回のみであり、ポンプ起動時の大きな電気量から考えると省エネルギな良い制御である。さらに、ポンプ運転台数が２台と３台の状態のみであるから、最も効率が良く、かつ、浄水場からの受水が安定していて、浄水配水施設の運用上良い利点がある。
【００４９】
図７はこの発明の実施の第２形態をバルブ開度制御に適用した配水施設制御装置の概略構成図で、第１形態と同一部分には同一符号を付して示す。一般に、広域水道事業などの浄水場で作られた浄水は、各地域の配水池に自然流下もしくは、ポンプにより圧力送水される。配水池では、受水バルブをコントロールして、必要な水の量に応じた受水を行える。しかし、浄水場の浄水を作る能力はコンスタントであるため、全体のシステムの特性から配水池側により一定に近い受水を義務付ける場合が多い。図７の第２形態においては、浄水場からの受水流量を受水バルブ２１でコントロールしている。配水池１１からは配水ポンプ２２によって配水区の管網１５の需要水量に応じて浄水が配水される。
【００５０】
配水池１１の水位は水位計１２によって受水バルブ制御部２３に与えられる。受水バルブ２１の受水量は第１流量計１６によって受水バルブ制御部２３に供給される。また、配水池１１からの配水量は第２流量計１７によって受水バルブ制御部２３に供給される。１８は短期需要予測部で、この短期需要予測部１８は第２流量計１７から配水量を得て、受水バルブ制御部２３からの要求によって、短期需要予測のデータを受水バルブ制御部２３に出力している。受水バルブ制御部２３は配水池水位、配水量、受水量、短期需要予測データから受水バルブ２１の開度を判断し、バルブ開閉指令として受水バルブ２１の開度を制御している。
【００５１】
前記短期需要予測部１８は、局所ファジィ再構成法の簡便法である重心法を用いて検討した。重心法は局所ファジィ再構成法とｎ次元再構成状態空間への埋め込みとz(T)の近傍のデータを抽出するまでは同様に行う。予測はｊ軸成分を近傍のデータの値の重心を求め、その値を予測値としたものである。短期需要予測部１８は上記のようにして求めた需要量の予測データを、受水バルブ制御部２３の要求に応じて供給する。
【００５２】
受水バルブ制御部２３は第１形態で示した予測水位計算部とバルブ制御部からなり、バルブ制御部は次のような制御動作を行う。バルブ制御部は、予め設定された予測有効数（ＥＴ）の範囲で、予測水位がＨＷＬ1（バルブ漸閉時の設定最高水位）より高くなった場合、バルブを規定量閉め、また、予め設定された予測有効数（ＥＴ）の範囲で、予測水位がＬＷＬ1（バルブ漸開時の設定最低水位）より低くなった場合、バルブを規定量開ける制御を行う。このようにして、受水バルブ制御部２３からのバルブ制御指令で受水バルブ２１は制御される。
【００５３】
次に第２形態のバルブ開度制御と、従来例によるバルブ開度制御との比較結果をトレンドグラフを用いて示す。なお、第２形態での設定値は、ＨＷＬ：９ｍ、ＬＷＬ：６ｍ、単位時間：１時間、予測有効数（ＥＴ）：８、制御周期：１時間、配水池の有効水深：１０ｍとし、配水量予測のために、短期需要予測部１８に制御を行う前、１.５ヶ月の時間あたりの配水量を入力した。
【００５４】
図８（ａ）は第２形態でのそれぞれ１日のトレンドグラフであり、図８（ｂ）は、図２２に示す従来例の代表的な１日のトレンドグラフである。図８（ａ）において、バルブ制御を行った日のデータで、グラフ中の符号Ｂの時点でバルブが開放し、この符号Ｂの時点での水位は符号Ａの時点における水位とほぼ同じにもかかわらず、符号Ａの時点では将来の予測水位に問題が無いため、バルブ開度は変更せず、符号Ｂの時点では将来の水位が低くなると予測されたため、バルブ漸開の操作が起きている。一方、従来例の図８（ｂ）においては、配水量の変動によって水位が変化し、水位のレベル設定値（ＬＴ１等）を越えるごとにバルブの漸開、漸閉が起きている。水位は制御範囲内に収まっているが、バルブの調整回数が多くなる欠点がある。
【００５５】
上記第２形態における制御結果は連続１４日間検討した。その間のバルブの開度操作回数は３回であった。このように操作回数が少ない理由として、第２形態おいて、バルブの開度は水位の動きが制御水位幅を生かすような開度に自然に落ち着いて、一度安定してしまうとバルブはほとんど動かなかったためである。なお、水位はＨＷＬ1とＬＷＬ1の間で穏やかに変動し、ＨＷＬ1とＬＷＬ1を越えることは無かった。また、従来例も第２形態と総配水量が同程度の時期に連続１４日間のデータで検討した。その間のバルブの開度操作回数は５５回にもなった。なお、水位は第２形態と同様に、ＨＷＬ1とＬＷＬ1を越えることは無かった。
【００５６】
次に第２形態の効果について述べる。第２形態によれば、バルブにより受水する配水池の制御でも、短期需要予測を用いた制御を行ったので、バルブの制御回数を少なくできる。また、バルブにより受水する配水池の制御では、時間とともに制御回数が最も少なくなるようなバルブ開度に自然に落ち着いて行くので、より一層安定な制御が可能となる。さらに、受水バルブの制御回数が少なくでき、浄水場からの安定受水ができるため、浄水場の運用の安定に後見し、設計段階にも反映させれば、貯留の貯水タンクの大きさを小さくできるため、よりコストの安い浄水を提供できるようになる。このほか、受水バルブの制御回数が少ないために、特に長い配管を通って送水される場合等の水撃作用の防止に有効であり、カオス短期需要予測の重心法でもまずまずの良い制御結果が得られることが分かった。
【００５７】
図９はこの発明の実施の第３形態をポンプ台数制御を用いて塩素混和池に適用した配水施設制御装置の概略構成図で、第１形態と同一部分には同一符号を付して示す。図９において、図示しない浄水池に一時蓄えられた浄水は、塩素注入施設である塩素混和池２４を通って送水ポンプ１３によって配水池１１に送水される。配水池１１からは配水ポンプ２２によって配水区の管網１５の需要水量に応じて浄水が配水される。配水池１１の水位は水位計１２によってポンプ台数制御部１４に供給される。送水ポンプ１３の送水量は第１流量計１６によってポンプ台数制御部１４に供給される。このポンプ台数制御部１４には、さらに、配水池１１からの配水量が第２流量計１７から供給される。
【００５８】
第２流量計１７の配水量は短期需要予測部１８にも供給され、短期需要予測部１８はポンプ台数制御部１４からの要求によって、短期需要予測のデータをポンプ台数制御部１４に出力している。ポンプ台数制御部１４は、配水池の水位、配水量、送水量、短期需要予測データからポンプの起動停止を判断し、ポンプ起動停止指令として、送水ポンプ１３を制御している。ポンプ１３の起動時は塩素注入装置２５の注入量変更の時間が必要となるため、ポンプ起動の判断をした場合、塩素注入装置２５の注入量変更をして、30分後に実際のポンプ起動を行うシーケンスとした。ポンプ停止時も同様にポンプ停止判断の30分後に実際のポンプ停止を行った。
【００５９】
上記短期需要予測部１８における短期需要予測は次のように行う。まず、過去の配水量パタンを日のタイプに分ける、
タイプ１：月曜日〜金曜日
タイプ２：土曜日
タイプ３：日曜日と祝祭日（祝祭日は曜日より優先）。
【００６０】
短期需要予測を行う日のタイプに合わせて、過去の同タイプの日のうちから、最も近い日を３日選択して、その日の配水データから予測する時間のデータを抽出し、平均値を求め予測値を得た。例えば、ある火曜日の11時の配水量を知りたいならば、タイプ１の最も近い日を３日調べ、前日の月曜日、先週の金曜日、先週の木曜日の11時の配水量（月曜日11時：540m3、金曜日11時：600m3、木曜日11時：510m3）を平均し、予測値550m3((540+600+510)／3＝550)を得る。
【００６１】
次にポンプ台数制御部１４について述べるに、この制御部１４は次に記述する部分を除いて第１形態と同様の制御動作を行う。送水ポンプ１３起動時、塩素注入装置２５の注入量変更の時間に合わせてポンプ起動を30分遅らせる。また、ポンプ停止時、塩素注入装置２５の注入量変更の時間に合わせてポンプ停止を30分遅らせる。
【００６２】
ここで、この発明の実施の第３形態による制御結果と従来例による制御結果とを比較して見る。第３形態での設定値は、ＨＷＬ：９ｍ、ＬＷＬ：５ｍ、単位時間：１時間、予測有効数（ＥＴ）：８、制御周期：１時間、ポンプ起動判断後のポンプ起動までの待ち時間：30分、配水池の有効水深：１０ｍとし、配水量予測のために、短期需要予測部１８に制御を行う前、２ヶ月の時間あたりの配水量を入力した。
【００６３】
図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第３形態でのそれぞれ１日のトレンドグラフであり、図１１は図２３に示す従来例の代表的な１日のトレンドグラフである。図１０（ａ）のトレンドグラフはポンプ起動が起こった日のデータで、実際にポンプが起動したのは、ポンプ起動判断30分後である。図１０（ｂ）のトレンドグラフはポンプ停止が起こった日のデータで、実際にポンプが停止したのは、ポンプ停止判断30分後である。図１０（ｃ）のトレンドグラフは一日中ポンプの起動停止が起こらなかった日のデータで、ポンプ起動停止の必要の無い日は、図のように水位が変化する。
【００６４】
図１１は従来例の代表的な１日のデータで、配水量の変動によって水位が変化し、水位の変化に応じて頻繁にポンプ起動停止が起きている。実際にポンプが起動したのは、ポンプ起動判断30分後であり、また、実際にポンプが停止したのは、ポンプ停止判断30分後である。この日のポンプ停止回数は４回、ポンプ起動回数は４回である。
【００６５】
なお、第３形態の制御結果は連続１４日間検討した。その間のポンプの起動回数は５回であった。塩素注入装置２５の流量変化の遅れがあっても、短期需要予測による配水池制御は非常に良い制御を示した。また、ポンプの起動・停止の頻度が図１０（ａ），（ｂ）に示すように少ないため、塩素注入装置２５の注入量変化の回数が図１２（ａ），（ｂ）に示すように少なくなるとともに、図１０（ｃ）に示すようにポンプの起動停止が起こらなかった日には図１２（ｃ）に示すように塩素注入装置２５の注入量も図に示すような変化になり、安定した塩素濃度で配水できた。一方、従来例も第３形態と総配水量が同程度の時期に連続１４日間のデータで検討した。その間のポンプ起動回数は５７回にもなった。このようにポンプの起動・停止の頻度が図１１に示すように多いと、その度に塩素注入装置２５の注入量を変化させなければならず、配水の塩素濃度は図１３に示すように大きく上下動してしまった。
【００６６】
次に第３形態の効果について述べる。第３形態によれば、ポンプ起動がすぐに行えない施設でも、ポンプ起動回数が１４日間で５回のみであり、第１形態と同様に機器に優しい良い制御ができるとともに、省エネルギな良い制御ができ、しかも、塩素注入装置の安定運用ができる利点がある。また、第１形態と同様にポンプ運転台数が２台と３台の状態のみで、最も効率がよくなり、かつ浄水場からの受水が安定していて、浄水配水施設の運用上好ましくなる。さらに、短期需要予測に過去データからのパタン分け予測を利用していて、他の短期予測に劣らず、配水施設の良い運用ができる等の利点が得られる。
【００６７】
図１４はこの発明の実施の第４形態をポンプ台数可変速制御に適用した配水施設制御装置の概略構成図で、第１形態と同一部分には同一符号を付して示す。図１４において、１３は図示しない浄水池に一時的に蓄えられた浄水を配水池１１に送水する可変速運転される複数台の送水ポンプで、これら送水ポンプ１３はポンプ台数可変速制御部２６からの出力により制御される。ポンプ台数可変速制御部２６の出力は、ポンプ起動停止指令と可変速運転指令である。
【００６８】
ポンプ台数可変速制御部２６には、水位計１２からの電気信号の他に、送水ポンプ１３による送水量を計測する第１流量計１６からの電気信号と、配水池１１からの配水量を計測する第２流量計１７からの電気信号とが与えられる。ポンプ台数可変速制御部２６は、これら電気信号、すなわち配水池の水位、ポンプ送水量、配水量および前述した短期需要予測データから送水ポンプ１３の可変速運転と起動停止を判断して送水ポンプ１３の制御を行っている。なお、短期需要予測データは、第１形態で述べた短期需要予測部１８から出力される。
【００６９】
短期需要予測部１８は第１形態のようにして求めた需要量の予測データをポンプ台数可変速制御部２６の要求に応じて供給する。このポンプ台数可変速制御部２６は図示しない予測水位計算部とポンプ制御指令値決定部からなり、これらは次のような動作を行うが、前者の予測水位計算部は第１形態で述べた動作と同様であるので、ここでは説明を省略し、後者のポンプ制御指令値決定部について述べる。
【００７０】
ポンプ制御指令値決定部は、予め設定されたポンプ台数制御に使用する予測有効数の範囲で、予測水位がＨＷＬより高くなった場合、ポンプを１台少なくし、予測水位がＬＷＬより低くなった場合、ポンプを１台増加する制御を行う。また、予め設定された可変速制御に使用する予測有効数（ＶＴ）の範囲で、予測水位がＨＷＬより高くなった場合、ポンプ回転数を減らし、予測水位がＬＷＬより低くなった場合、ポンプ回転数を増やす。なお、ポンプ回転数の可変速操作量は、（ＶＴ）の範囲での予測水位のエラー値（ＥＲＲＯＲ：制御範囲から外れた量）を積算し、次式から求める。
【００７１】
操作量（％）＝Σ（ＥＲＲＯＲ）×ＧＡＩＮ×１００
なお、ＧＡＩＮは可変速の変化量ゲインである。
【００７２】
ここで、実施の第４形態と従来例による制御との比較をするために、図２１に示す配水施設の概略構成図で使用しているポンプ台数制御部に代えてポンプ台数可変速制御部を使用した場合を例に取って述べる。図２１のように構成された配水施設において、配水池１の現在水位がポンプ制御水位１（ＬＴ１）より高くなった場合、ポンプは１台運転とする。ただし、ＬＴ１＝ＨＷＬ（設定最高水位）である。
【００７３】
次に、現在水位がポンプ制御水位２（ＬＴ２）より高くなった場合、次式よりポンプは２台運転とする。
ＬＴ２＝（（ＨＷＬ−ＬＷＬ）／３）×１−ＨＷＬ
現在水位がポンプ制御水位２（ＬＴ２）以下でポンプ制御水位３（ＬＴ３）以上の場合、次式よりポンプは３台運転とする。
ＬＴ３＝（（ＨＷＬ−ＬＷＬ）／３）×２−ＨＷＬ
同様に、現在水位がＬＴ４以上でＬＴ３未満より低くなった場合、次式よりポンプは４台運転とする。ＬＴ４＝ＬＷＬ（設定最低水位）
現在水位がＬＴ４より低くなった場合、ポンプは５台運転とする。
【００７４】
なお、ポンプの回転数変化量は次式で決定する。
操作量（％）＝ＥＲＲＯＲ（Ｔ）×ＧＡＩＮ（Ｔ）×１００
ただし、 ＥＲＲＯＲ（Ｔ）：水位のエラー値（設定水位の中心から外れた量）
ＧＡＩＮ（Ｔ）：可変速の変化量ゲイン
である。
【００７５】
ここで、この発明の実施の第４形態による制御結果（図１５）と、上述した従来例による制御結果（図１６）とを比較して見る。第４形態での設定値は、
ＨＷＬ：９ｍ、ＬＷＬ：６ｍ、単位時間：１時間、ポンプ台数制御による予測有効数ＥＴ：３、可変速制御による予測有効数ＶＴ：８、制御周期：１時間、
ＧＡＩＮ：０.０５、配水池の有効水深：１０ｍとし、配水量予測のため、短期需要予測部１８に制御を行う前、１.５ケ月の時間あたりの配水量を入力した。
【００７６】
なお、従来例での設定値次の通りである。ＨＷＬ：９ｍ、ＬＷＬ：６ｍ、設定水位の中心ＭＷＬ：７.５ｍ、制御周期：１時間、ＧＡＩＮ（Ｔ）：０.１。
【００７７】
次に第４形態の制御結果である図１５について述べる。図１５は第４形態のトレンドグラフを示すもので、この図１５からポンプの起動停止は生じていないで、２２時の時点で可変速の指令が９７％から９５％に変化したことを示している。水位は緩やかに変化し、制御範囲内に収まっている。１４日間の連続した運転ではポンプ起動は０回、可変速の変更指令は３０回であった。
【００７８】
これに対して、従来例の制御結果である図１６（この図１６は１日のデータである）においては、配水量の変動によって水位が変化し、水位のレベル設定値（ＬＴ３等）を越えるごとにポンプの起動停止が生じている。水位は制御範囲内に収まっているが、ポンプ起動停止回数と可変速指令の変化回数が多い。１４日間の連続した運転では、ポンプ起動は７９回、可変速の変更指令は１６０回であった。
【００７９】
図１７は、第４形態と従来例で検討したポンプ５台における全送水ポンプ可変速運転時におけるポンプ吐出量を示すＱＨカーブで、この図１７におけるＱＨカーブは上から１００％回転数、９５％回転数、９０％回転数および８５％回転数の場合のものである。第４形態における同一の配管で送水する並列運転のポンプは、一般的な構成である。この構成では、図１７から明かのように、管路の抵抗の関係から稼働台数が多くなるほど、加速的に送水量は頭打ちとなる。これは言い換えればそれぞれのポンプの送水量が加速的に減少し効率が悪くなることを意味する。
【００８０】
従って、省エネルギの点から考えると、ポンプの運転は、あまり台数が変化することがなく、配水量の平均が送水できる最低の台数で、微小な流量は可変速運転によって調節されることが望ましい。上記第４形態においては、ポンプ３台運転が続き、可変速運転で流量が調節される状態がまさに、その望ましい運転である。しかも、可変速運転はエネルギ効率が良いシステムと称されているため、エネルギ効率をほとんど低下させずに、制御の精度を向上させることができる。
【００８１】
上記第４形態の配水施設は、浄水場からの浄水を受けて配水を行っている。ところで、浄水場はその構造からほぼ一定量の浄水を安定して供給することが望ましく、第４形態で述べたようにポンプ３台運転が続き、可変速運転で流量が調節されるという状態は、浄水場の安定運用の観点からも効果が大きい。
【００８２】
ここで、第４形態の効果について述べる。第４形態では、ポンプ起動回数が、１４日間で０回であり、ポンプや関連装置の耐久性を考慮すると良い制御と言える。また、ポンプ起動回数が１４日間で０回であり、ポンプ起動時の大きな電気量を考慮すると省エネルギな良い制御となる。さらに、ポンプの可変速変更の回数が１４日間で３０回のみであり、送水量が安定しているとともに、ポンプ運転台数が３台の状態のみで、流量調節はポンプの可変速運転によるため最も効率が良い。この他、ポンプ運転台数が３台の状態のみで、浄水場からの受水が安定していて、浄水配水施設の運用上良い。
【００８３】
次に、この発明の実施の第５形態について述べる。この第５形態は第４形態におけるポンプ送水システムを変更して可変速運転するポンプを１台として運転したものである。このときのポンプによる送水量のグラフを図１８に示す。この第５形態においても、短期需要予測部１８およびポンプ台数可変速制御部２６の動作は第４形態と同様であるが、ポンプ１台だけ可変速制御されるように構成されている。
【００８４】
この第５形態と従来例の制御結果を図１９と図２０に示す。図１９は第４形態でのトレンドグラフで、この図１９では、ポンプの起動停止は生じていなく、１４時の時点で可変速の指令が９０％から９２％に変わった場合を示している。水位は緩やかに変化し、制御範囲内に収まっている。１４日間の連続した運転ではポンプ起動は０回、可変速の変更指令は２５回であった。
【００８５】
図２０は従来例の代表的な１日のデータで、配水量の変動によって水位が変化し、水位のレベル設定値（ＬＴ３等）を越えるごとにポンプの起動停止が生じている。水位は制御範囲内に収まっているが、ポンプの起動停止回数と可変速指令の変化回数が多い。例えば、１４日間の連続した運転においては、ポンプ起動が５８回、可変速の変更指令が１８８回と多かった。
【００８６】
上記の結果から第５形態においても、第４形態と同様に、省エネルギで、かつ安定な運転ができることが判明した。これにより、浄水場の安定運用にも適している。
【００８７】
なお、第４形態と第５形態におけるポンプ台数可変制御は第３形態のポンプ台数制御部にも適用可能である。
【００８８】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、短期需要予測を用いた配水施設制御を行うことにより、配水施設の機能を生かした自動制御ができるとともに、ポンプの起動停止回数やポンプ可変速運転の変更回数を少なくして設備や機器の耐久性を向上させ、しかも、省エネルギな運転が可能となる利点がある。また、ポンプを安定して稼働できるため、省エネルギな運転ができるとともに、浄水場からの送水を安定して受けることができる利点もあり、さらに、ポンプの起動停止がすぐに行えない配水施設の運用においても、ポンプを安定して稼働できるとともに、塩素注入装置が関係した配水施設の運用においても、ポンプの起動停止回数を少なくすることができるために、塩素注入装置を安定に運用することができる利点も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の第１形態をポンプ台数制御に適用した配水施設制御装置の概略構成図。
【図２】時系列配水量データのｎ次元再構成空間への埋め込みを示す説明図。
【図３】ｘ（Ｔ）からｘ（Ｔ＋Ｓ）へのダイナミクス説明図。
【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ）は第１形態におけるトレンドグラフ。
【図５】従来例におけるトレンドグラフ。
【図６】ポンプシステムの流量Ｑ−水位圧力Ｈカーブ特性図。
【図７】この発明の実施の第２形態をバルブ開度制御に適用した配水施設制御装置の概略構成図。
【図８】（ａ）は第２形態におけるトレンドグラフ、（ｂ）は従来例におけるトレンドグラフ。
【図９】この発明の実施の第３形態をポンプ台数制御を用いて塩素混和池に適用した配水施設制御装置の概略構成図。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は第３形態におけるトレンドグラフ。
【図１１】従来例におけるトレンドグラフ。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は第３形態における塩素濃度グラフ。
【図１３】従来例における塩素濃度グラフ。
【図１４】この発明の実施の第４形態をポンプ台数可変速制御に適用した配水施設制御装置の概略構成図。
【図１５】第４形態におけるトレンドグラフ。
【図１６】従来例におけるトレンドグラフ。
【図１７】全ポンプ可変速運転のＱＨカーブ特性図。
【図１８】ポンプ１台可変速運転のＱＨカーブ特性図。
【図１９】第５形態におけるトレンドグラフ。
【図２０】従来例におけるトレンドグラフ。
【図２１】従来の配水池水位制御をポンプ台数制御に適用した配水施設の概略構成図。
【図２２】従来の配水池水位制御をバルブ開度制御に適用した配水施設の概略構成図。
【図２３】従来の配水池水位制御をポンプ台数制御を用いて塩素混和池に適用した配水施設の概略構成図。
【符号の説明】
１１…配水池
１２…水位計
１３…送水ポンプ
１４…ポンプ台数制御部
１５…配水区の管網
１６…第１流量計
１７…第２流量計
１８…短期需要予測部
２１…受水バルブ
２２…配水ポンプ
２３…受水バルブ制御部
２４…塩素混和池
２５…塩素注入装置
２６…ポンプ台数可変速制御部
Claims (6)
- 複数の送水ポンプと、これら送水ポンプにより浄水場から送水を受け、当該配水区域に配水を行う配水池と、この配水池に設置され、配水池の水位を計測する水位計と、この水位計で計測した水位に応じて制御され、前記複数の送水ポンプの起動停止指令を送出するポンプ台数制御部とを備えた配水施設制御装置において、
前記送水ポンプと配水池とを結ぶ送水管路に設けられ、配水池に送水される送水量を計測する第１流量計と、配水池から配水区域に配水される配水管路に設けられ、配水区域に配水される配水量を計測する第２流量計と、この第２流量計で計測された配水量が与えられ、この配水量を単位時間の積算データとして時系列的に蓄えて過去の配水量時系列データをｎ次元、ｔ時間遅れの状態空間に埋め込んだ短期需要予測部とを有し、前記短期需要予測部は、カオス短期需要予測を用い、
前記両流量計で計測された送水と配水量および水位計で計測された水位をポンプ台数制御部に与え、ポンプ台数制御部からの要求により短期需要予測部からのカオス短期需要予測データをポンプ台数制御部に供給し、ポンプ台数制御部は送配水量、水位およびカオス短期需要予測データから送水ポンプの起動停止を判断してポンプ起動停止指令を送水ポンプに与えて送水ポンプを制御するとともに、短期需要予測部からのカオス短期需要予測データにより単位時間後の予測水位を計算する予測水位計算部と、予め設定された予測有効数の範囲で予測水位が設定最高水位より高くなったとき、ポンプを１台減らし、設定最低水位より低くなったとき、ポンプを１台増やすような制御を行うポンプ起動停止制御部とからなることを特徴とする配水施設制御装置。 - 送水ポンプ等による浄水場から送水を受け、当該配水区域に配水を行う配水池と、この配水池と浄水場とを結ぶ送水管路に設けられ、浄水場からの送水量を制御する受水バルブと、前記配水池に設置され、配水池の水位を計測する水位計と、この水位計で計測した水位に応じて制御され、前記受水バルブの開度変更指令を送出する受水バルブ制御部とを備えた配水施設制御装置において、
前記受水バルブと配水池とを結ぶ送水管路に設けられ、配水池に送水される送水量を計測する第１流量計と、配水池から配水区域に配水される配水管路に設けられ、配水区域に配水される配水量を計測する第２流量計と、この第２流量計で計測された配水量が与えられ、この配水量を単位時間の積算データとして時系列的に蓄えて過去の配水量時系列データをｎ次元、ｔ時間遅れの状態空間に埋め込んだ短期需要予測部とを有し、前記短期需要予測部は、カオス短期需要予測を用い、
前記両流量計で計測された送水と配水量および水位計で計測された水位を受水バルブ制御部に与え、受水バルブ制御部からの要求により短期需要予測部からのカオス短期需要予測データを受水バルブ制御部に供給し、受水バルブ制御部は送配水量、水位およびカオス短期需要予測データからバルブの開度を判断してバルブ開閉指令を受水バルブに与えて受水バルブを制御するとともに、前記受水バルブ制御部は、短期需要予測部からのカオス短期需要予測データにより単位時間後の予測水位を計算する予測水位計算部と、予め設定された予測有効数の範囲で予測水位が設定最高水位より高くなったとき、バルブを規定量閉め、設定最低水位より低くなったとき、バルブを規定量あけるバルブ制御部とからなることを特徴とする配水施設制御装置。 - 浄水場からの浄水が供給される塩素混和池と、この塩素混和池からの水を送水する複数の送水ポンプと、これら送水ポンプからの送水を受け、当該配水区域に配水を行う配水池と、この配水池に設置され、配水池の水位を計測する水位計と、この水位計で計測した水位に応じて制御され、前記複数の送水ポンプの起動停止指令を送出するポンプ台数制御部と、このポンプ台数制御部から送出される送水ポンプ起動停止指令でポンプが起動あるいは停止されるとき、前記塩素混和池に塩素を流入させる塩素注入装置とを備えた配水施設制御装置において、
前記送水ポンプと配水池とを結ぶ送水管路に設けられ、配水池に送水される送水量を計測する第１流量計と、配水池から配水区域に配水される配水管路に設けられ、配水区域に配水される配水量を計測する第２流量計と、この第２流量計で計測された配水量が与えられ、この配水量を単位時間の積算データとして時系列的に蓄えて過去の配水量時系列データをｎ次元、ｔ時間遅れの状態空間に埋め込んだ短期需要予測部とを有し、前記短期需要予測部は、カオス短期需要予測を用い、
前記両流量計で計測された送水と配水量および水位計で計測された水位をポンプ台数制御部に与え、ポンプ台数制御部からの要求により短期需要予測部からのカオス短期需要予測データをポンプ台数制御部に供給し、ポンプ台数制御部は送配水量、水位およびカオス短期需要予測データから送水ポンプの起動停止を判断してポンプ起動停止指令を送水ポンプに与えて送水ポンプを制御するとともに、送水ポンプの起動時あるいは停止時、前記塩素注入装置の注入量変更の時間に合わせて送水ポンプの起動停止を一定時間遅らせるようにし、かつ、前記ポンプ台数制御部は、短期需要予測部からのカオス短期予測データにより単位時間後の予測水位を計算する予測水位計算部と、予め設定された予測有効数の範囲で予測水位が設定最高水位より高くなったとき、ポンプを１台減らし、設定最低水位より低くなったとき、ポンプを１台増やすような制御を行うとともに、ポンプ起動停止時、塩素注入装置の注入量変更の時間に合わせてポンプ起動停止を数十分遅らせる制御を行うポンプ起動停止制御部とからなることを特徴とする配水施設制御装置。 - 前記ポンプ台数制御部は、ポンプ台数可変速制御を行うことを含む請求項１および請求項３記載の配水施設制御装置。
- 前記ポンプ台数可変速制御は、予測水位が設定最高水位より高くなったときには、ポンプ回転数を減らし、設定最低水位より低くなったときにはポンプ回転数を増やすようにしたことを含む請求項４記載の配水施設制御装置。
- 前記ポンプ台数可変速制御における可変速操作量は、次式から得るようにした請求項５記載の配水施設制御装置。
可変速操作量（％）＝Σ（ＥＲＲＯＲ）×ＧＡＩＮ×１００
ただし、ＥＲＲＯＲ：予測水位のエラー値、ＧＡＩＮ：可変速の変化量ゲイン
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