JP4037627B2 - ポンプ設備の流入液量予測演算装置及び流入液量予測演算方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有効液位変動幅内で液槽断面が一定の液槽を用いた排水ポンプ設備等のポンプ設備において、ポンプの運転制御に必要なアナログ液位計のアナログ出力信号を利用してポンプ運転中の液槽内に流入する液流入量を予測演算するポンプ設備の流入液量予測演算装置及び流入液量予測演算方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の技術としては、マンホール流入量検出方法がある。この技術はＨ（上限）水位で排水を開始し、Ｌ（下限）水位で排水を完了する排水ポンプ設備で、ポンプ停止中のＬ水位からＨ水位へ達する時間により演算した単位時間当りの流入量が、ポンプ運転中も継続してマンホールに流入するものと仮定して、積算流入量を演算するものである。
【０００３】
上記従来の技術では、ポンプ停止中のＬ（下限）水位からＨ（上限）水位へ達する時間により単位時間当りの流入量を演算しているため、ポンプ運転開始直前にマンホールへの流入量が急増（急減）した場合は、演算した単位時間当りの流入量と、ポンプ運転中の実流入量に差異が生じ、積算流入量の誤差が生じるという問題がある。
【０００４】
また、上記従来の技術では、Ｈ（上限）水位とＬ（下限）水位との水位間の水槽容量は既知として演算される為、このＨ水位とＬ水位を変更した場合は、当該水位間の水槽容量を再設定する必要があった。
【０００５】
また、上記従来の技術では、ポンプ停止中のＬ（下限）水位からＨ（上限）水位の到達信号で単位時間当りの流入量を演算しているため、当該水位間の任意の水位でポンプを運転（例えば手動運転）した場合は、演算を継続できないという問題もあった。
【０００６】
また、上記従来の技術では、ポンプ停止時刻に該当する帳票集計時間帯に、前回のポンプ停止時刻からの積算流入量を集計する為、ポンプ停止中の時間が帳票集計間隔よりも長い（ポンプ運転頻度が少ない）場合は、積算流入量＝“０”の帳票時間帯が生じ、実際の流入量の変化に近い帳票を集計することができなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ポンプの始動時刻より所定時間前から流入量が急増（急減）した場合でも予測演算した流入量と実流入量の差異が小さく、またＨ（上限）液位若しくはＬ（下限）液位を変更した場合でも当該液位間の液槽容量を再設定する必要がなく、またＨ（上限）液位若しくはＬ（下限）液位の間の任意の液位でポンプを運転した場合でも演算が継続でき、更に実際の流入量の変化により近い帳票を集計できるポンプ設備の流入液量予測演算装置及び流入液量予測演算方法を提供を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため請求項１に記載の発明は、有効液位変動幅内で断面積が一定の液槽と、該液槽内の液を排出するポンプを具備するポンプ設備の流入液量予測演算装置であって、液槽の液位を検出するアナログ液位計と、アナログ液位計の液位出力信号を単位時間毎に取得・保存する液位データ保存機能と、単位時間より大きい演算時間間隔で取得・保存した液位データを基に前記液槽内に流入する単位時間当たりの液流入量を演算する液流入量演算機能とを有する演算装置を設け、ポンプの始動時刻より所定時間だけ遡った時刻から該ポンプの始動時刻までに取得・保存した液位データを基に液流入量演算機能で液槽内に流入する単位時間当たりの液流入量を演算して求め、ポンプの運転中も該演算して求めた液流入量が液槽内に継続して流入するものと仮定することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、有効液位変動幅内で断面積が一定の液槽と、該液槽内の液を排出するポンプを具備するポンプ設備の流入液量予測演算方法であって、液槽の液位をアナログ液位計で検出すると共に、該検出した液位出力信号を単位時間毎に取得・保存し、単位時間より大きい演算時間間隔で取得・保存した液位データを基に液槽内に流入する単位時間当たりの液流入量を演算する液流入量演算機能を備え、ポンプの始動時刻より所定時間だけ遡った時刻から該ポンプの始動時刻までに取得・保存した液位データを基に液流入量演算機能で液槽内に流入する単位時間当たりの液流入量を演算して求め、ポンプの運転中も該演算して求めた液流入量が液槽内に継続して流入するものと仮定することを特徴とする。
【００１０】
上記のように液槽の液位を検出するアナログ液位計と、アナログ液位計の液位出力信号を単位時間毎に取得・保存する液位データ保存機能と、単位時間より大きい演算時間間隔で取得・保存した液位データを基に液槽内に流入する単位時間当たりの液流入量を演算する液流入量演算機能とを有し、ポンプの始動時刻より所定時間だけ遡った時刻から該ポンプの始動時刻までに取得・保存した液位データを基に液流入量演算機能で液槽内に流入する単位時間当たりの液流入量を演算して求めるので、該単位時間当りの液流入量を演算するための液位データが取得された時間とポンプ始動時刻との間の時間を小さくできるから、予測した単位時間当りの流入量とポンプ運転中の実流入量との差異が減少する。即ち、液位データ取得時とポンプ始動時刻が接近しているから、液位データ取得時の流入量がポンプ運転中にも継続する確率が高く、予測流入量と実流入量との差異は減少する。
【００１１】
また、アナログ液位計で検出した液位変化量と液槽断面積の積で容積を演算するため、ポンプの運転を開始するＨ（上限）液位若しくはポンプの運転を停止するＬ（下限）液位の設定を変更しても従来のように、設定変更した液位に基づいて液槽容量を再設定する必要がない。
【００１２】
また、ポンプの運転・停止信号で液位を演算するため、任意の水位でポンプを運転（例えば、手動運転）しても演算が可能で、従来のように任意の水位でポンプを運転した場合、演算を継続できないということはない。
【００１３】
また、従来の技術では上記のように、ポンプ停止時刻に該当する帳票集計時間帯に、前回のポンプ停止時刻からの積算流入量を集計する為、ポンプ停止中の時間が帳票集計間隔よりも長い（ポンプ運転頻度が少ない）場合は、積算流入量＝“０”の帳票時間帯が生じたが、請求項１及び２に記載の発明では、ポンプ停止中もポンプ運転中も流入量を演算する為、ポンプの運転停止に関係なく帳票集計時間帯の積算流入量を集計することが可能となり、実際の流入量の変化により近い帳票の集計が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。本実施形態ではポンプ設備として汚水が流入するマンホールを具備するマンホール排水ポンプ設備を例に説明する。図１は本発明に係るマンホール排水ポンプ設備の構成を示す図である。図１において、１０は汚水が流入するマンホールであり、該マンホール１０の底部に排水ポンプ１１が配置されている。マンホール１０内には流入管１２から汚水Ｑが流入するようになっている。該マンホール１０内の汚水Ｑの水位１３がＨ（上限）水位となったら排水ポンプ１１を起動することにより、汚水Ｑは吐出管１４を通って排出される。汚水Ｑの水位１３がＬ（下限）水位となったら、排水ポンプ１１を停止する。
【００１５】
１５はマンホール１０の任意の位置に配置され汚水Ｑの水位１３を検知するアナログ水位計であり、該アナログ水位計１５は、例えば圧力センサ（図示せず）を具備し、該圧力センサが受ける水圧により水位を測定するものである。該アナログ水位計１５の水位出力信号は演算装置１６に入力される。該演算装置１６は後に詳述するように、アナログ水位計１５の水位出力信号を単位時間毎に取得（サンプリング）・保存するデータ保存機能と、保存されている水位データより排水ポンプ１１の運転直前の単位時間当りの汚水流入量を演算して求める機能等の各種演算機能を有している。演算装置１６の出力は制御装置１７に出力され、該制御装置１７により排水ポンプ１１は運転制御されるようになっている。なお、図では１台の排水ポンプ１１のみを図示したが、排水ポンプ１１を複数台とし、汚水Ｑの流入量に応じて複数台の排水ポンプを運転する場合もある。
【００１６】
マンホール１０は有効水位変動幅内ではその断面積Ａ（ｍ²）が一定のマンホールであり、演算装置１６はアナログ水位計１５で測定され、保存された水位保存データ（Ａ／Ｄ変換値）を水位に換算する換算式を用意している。そして排水ポンプ１１の停止中の汚水Ｑの水位Ｌ（ｍ）を演算間隔ΔＴ₁（ΔＴ₁＝Δｔ×ｎ₁）毎に算出し、水位変化量ΔＬ（ΔＬ＝Ｌ₂−Ｌ₁）（ｍ）より演算間隔ΔＴ₁毎の汚水Ｑの流入量ΔＷ（ｍ³）を演算し、ポンプ停止中の積算流量Ｗ_TILを演算する。
ΔＷ＝ΔＬ×Ａ
Ｗ_TIL＝Ｗ_TIL＋ΔＷ （１）
但し、Ｌ₂は今回演算時の水位、Ｌ₁は前回演算時の水位、Δｔはアナログ水位計の水位出力信号を取得する単位時間
ここで、演算間隔ΔＴ₁の間に排水ポンプ１１の始動時刻Ｔ_P2が発生した場合は、該始動時刻Ｔ_P2発生までの水位変化量ΔＬと時間で演算する。
【００１７】
図２はマンホール１０内の水位Ｌの変化とアナログ水位計１５の水位出力信号の取得単位時間（サンプリング時間）と演算間隔の関係を示す図である。図２に示すように汚水Ｑの水位１３が変化する場合、演算装置１６は取得単位時間Δｔ毎にアナログ水位計１５の水位出力信号ｌ₁、ｌ₂、ｌ₃…ｌ_nを取得し、その記憶装置１６ａに保存する。演算装置１６は演算間隔ΔＴ₁（ΔＴ₁＝Δｔ×ｎ₁）毎に水位Ｌを算出し、水位変化量ΔＬ（ΔＬ＝Ｌ₂−Ｌ₁）（ｍ）より演算間隔ΔＴ₁毎の汚水Ｑの流入量ΔＷ（ｍ³）を演算する。
【００１８】
ポンプ運転信号検出の時刻から排水ポンプ１１の始動に要する時間だけ遡った時刻から該ポンプ始動時刻までに相当する時間の前記記憶装置１６ａに保存された水位データにより、図３に示すポンプ始動時刻Ｔ _P2における水位Ｌ_P2を算出する。また、ポンプ始動時刻Ｔ_P2からポンプ始動前参照時間Ｔ _SPだけ遡った時刻（ポンプ始動時刻Ｔ _P2 から所定時間遡った時刻）に相当する水位データより、ポンプ始動前時刻Ｔ_P1における水位Ｌ_P1を算出する。
【００１９】
上記算出されたポンプ始動時刻Ｔ_P2における水位Ｌ_P2、ポンプ始動前時刻Ｔ_P1における水位Ｌ_P1より、排水ポンプ１１の運転中も運転直前（ポンプ始動時刻に接近した該ポンプ始動時刻前）の汚水Ｑの流入量が継続するものと仮定して、ポンプ運転中の演算間隔ΔＴ₂（ΔＴ₂＝Δｔ×ｎ₂）毎の汚水Ｑの流入量ΔＷｐ（ｍ³）を予測演算し、ポンプ運転中の積算流量Ｗ_TILを演算する。
ΔＷｐ＝〔{（Ｌ_P2−Ｌ_P1）×Ａ}／（Ｔ_P2−Ｔ_P1）〕×ΔＴ₂
Ｗ_TIL＝Ｗ_TIL＋ΔＷｐ （２）
なお、当該段落は請求項１、２に係る発明の実施例を示す。
【００２０】
ポンプ停止中は上記（１）式により汚水Ｑの積算流量Ｗ_TILを演算し、ポンプ運転中は上記（２）式により汚水Ｑの積算流量Ｗ_TILを演算し、帳票集計間隔毎の汚水Ｑの積算流量Ｗ_TILを集計する。
【００２１】
従来は、図３のポンプ停止時刻Ｔ_P0からポンプ始動時刻Ｔ_P2までの時間Ｔ_TP0〜_TP2の水位変化で汚水流入量を演算していたのに対して、本実施形態例ではポンプ始動前時刻Ｔ_P1からポンプ始動時刻Ｔ_P2の時間Ｔ_SPを規定することにより、汚水流入量の予測精度を向上させることができる。
【００２２】
なお、上記実施形態例では、汚水が流入するマンホールを具備するマンホール排水ポンプ設備を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、水等の液体の排出を行うポンプ設備に広く適用できる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように各請求項に記載の発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。
【００２４】
（１）液槽の液位を検出するアナログ液位計と、アナログ液位計の液位出力信号を単位時間毎に取得・保存する液位データ保存機能と、単位時間より大きい演算時間間隔で取得・保存した液位データを基に液槽内に流入する単位時間当たりの液流入量を演算する液流入量演算機能とを有し、ポンプの始動時刻より所定時間だけ遡った時刻から該ポンプの始動時刻までに取得・保存した液位データを基に液流入量演算機能で液槽内に流入する単位時間当たりの液流入量を演算して求めるので、該単位時間当りの液流入量を演算するための液位データが取得された時間とポンプ始動時刻との間の時間を小さくできるから、予測した単位時間当りの流入量とポンプ運転中の実流入量との差異が減少する。
【００２５】
（２）アナログ液位計で検出した液位変化量と液槽断面積の積で容積を演算するため、ポンプの運転を開始するＨ（上限）液位若しくはポンプの運転を停止するＬ（下限）液位の設定を変更しても従来のように、設定変更した液位に基づいて液槽容量を再設定する必要がない。
【００２６】
（３）ポンプの運転・停止信号で液位を演算するため、任意の水位でポンプを運転（例えば、手動運転）しても演算が可能で、従来のように任意の水位でポンプを運転した場合演算を継続できないということはない。
【００２７】
（４）従来の技術では上記のように、ポンプ停止時刻に該当する帳票集計時間帯に、前回のポンプ停止時刻からの積算流入量を集計する為、ポンプ停止中の時間が帳票集計間隔よりも長い（ポンプ運転頻度が少ない）場合は、積算流入量＝“０”の帳票時間帯が生じたが、請求項１及び２に記載の発明では、ポンプ停止中もポンプ運転中も流入量を演算する為、ポンプの運転停止に関係なく帳票集計時間帯の積算流入量を集計することが可能となり、実際の流入量の変化により近い帳票を集計が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマンホール排水ポンプ設備の構成を示す図である。
【図２】マンホール内の水位の変化と取得単位時間と演算間隔の関係を示す図である。
【図３】 マンホール内の水位の変化とポンプ始動時刻Ｔ_P2とポンプ始動前参照時間Ｔ_SPの関係を示す図である。
【符号の説明】
１０ マンホール
１１ 排水ポンプ
１２ 流入管
１３ 水位
１４ 吐出管
１５ アナログ水位計
１６ 演算装置
１７ 制御装置
Ｑ 汚水

Claims (2)

1. 有効液位変動幅内で断面積が一定の液槽と、該液槽内の液を排出するポンプを具備するポンプ設備の流入液量予測演算装置であって、
   前記液槽の液位を検出するアナログ液位計と、
   前記アナログ液位計の液位出力信号を単位時間毎に取得・保存する液位データ保存機能と、前記単位時間より大きい演算時間間隔で前記取得・保存した液位データを基に前記液槽内に流入する単位時間当たりの液流入量を演算する液流入量演算機能とを有する演算装置を設け、
   前記ポンプの始動時刻より所定時間だけ遡った時刻から該ポンプの始動時刻までに取得・保存した液位データを基に前記液流入量演算機能で前記液槽内に流入する単位時間当たりの液流入量を演算して求め、前記ポンプの運転中も該演算して求めた液流入量が前記液槽内に継続して流入するものと仮定することを特徴とするポンプ設備の流入液量予測演算装置。
2. 有効液位変動幅内で断面積が一定の液槽と、該液槽内の液を排出するポンプを具備するポンプ設備の流入液量予測演算方法であって、
   前記液槽の液位をアナログ液位計で検出すると共に、該検出した液位出力信号を単位時間毎に取得・保存し、前記単位時間より大きい演算時間間隔で前記取得・保存した液位データを基に前記液槽内に流入する単位時間当たりの液流入量を演算する液流入量演算機能を備え、
   前記ポンプの始動時刻より所定時間だけ遡った時刻から該ポンプの始動時刻までに取得・保存した液位データを基に前記液流入量演算機能で前記液槽内に流入する単位時間当たりの液流入量を演算して求め、前記ポンプの運転中も該演算して求めた液流入量が前記液槽内に継続して流入するものと仮定することを特徴とするポンプ設備の流入液量予測演算方法。

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