JP4972872B2

JP4972872B2 - 流入量演算装置

Info

Publication number: JP4972872B2
Application number: JP2005100755A
Authority: JP
Inventors: 伸二野毛
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2025-03-31
Also published as: JP2006284197A

Description

本発明は、ダム等の貯水池へ流入する流入量を演算する装置に関し、特に時間間隔算出法を使用した流入量演算装置に関する。

ダム等の貯水池への水の流入量を算出する方法に時間間隔算出法が使用されている。この時間間隔算出法は、次式の（１）で示される式を使用して、貯水池への水の流入量を算出する方法である。

この（１）式のＴは、１０分、３０分、６０分等の算出時間間隔の中から選択されるものであり、この選択は貯水池の水理条件を熟知した管理者が行ったり、または、自動的に選択することが特許第３０１５４５６号公報や特開２００１−２４８１３９号公報に開示されている。

上記特許第３０１５４５６号公報には、貯水池の貯水位のデータに加え、貯水位の変動率Δｈに基づいて、算出時間間隔を設定して、この設定された算出時間間隔に基づいて流入量を算出するダム流入計算装置が開示されている。また、上記特開２００１−２４８１３９号公報には、貯水池の水位計で計測された貯水位のデータに加え、貯水位の変化する時間間隔を演算し、この演算結果に応じて貯水池への水の流入量の算出時間間隔を変更制御し、その後この算出時間間隔で貯水池への水の流入量を算出する貯水設備監視制御装置が開示されている。
特許第３０１５４５６号公報特開２００１−２４８１３９号公報

上記した特許文献１および２では、算出時間間隔を貯水池の水位の変動率又は水位変化が生じる時間間隔をも利用し、算出時間間隔を設定して、この設定された算出時間間隔での流入する流入量の計算を行っている。したがって、この算出時間間隔を設定した後に、対応する算出時間間隔で再度流入量を計算せねばならない問題や、水位の変動率や水位変化が生じる時間間隔の演算や計測を行わねばならないという問題があった。

さらに、算出時間間隔は現在の流入量に基づいて、算出すべき算出時間間隔に変更する必要があるが、現在の流入量から算出すべき算出時間間隔を選択し、この選択された算出時間間隔で算出した流入量が算出時間間隔の条件に一致せず、複数の算出時間間隔の間での演算を繰り返すことになり、いわゆるハンチングが生じるという問題もあった。

上記課題を解決するために、本発明の流入量演算装置は、水位計から得られた水位データに基づき、流入量毎に予め定められた各算出時間間隔での流入量の演算を各々実行し、流入量の演算結果に基づき、該当する算出時間間隔での流入量を貯水池等への流入量とすることを特徴とする。

さらに、上記の流入量の演算では、流入量と算出時間間隔とを対応づけて、現在の流入量に応じて、算出時間間隔を切り換えるが、この切り換えた算出時間間隔での流入量値が対応する算出時間間隔の条件に適合しているか否かを判断し、適合している場合には、この流入量値を採用する様に装置を構成する。

即ち、水位データと放流量とから流入量を時間間隔算出法を用いて算出する流入量算出装置において、上記（１）の式で示される時間間隔算出法で流入量を演算する際に使用する複数の算出時間間隔と、それぞれの算出時間間隔を用いて流入量を計算する際の流入量範囲とを前記複数の算出時間間隔の各々に対応させて格納したデータ記憶部と、前記算出時間間隔で算出した流入量が前記流入量範囲に入る場合には、前記流入量を演算結果とし、前記流入量範囲に入らない場合には、他の算出時間間隔で算出し、算出した流入量が前記他の算出時間間隔に対応付けられた流入量範囲である場合に、前記流入量を演算結果とする処理／演算部とを有する構成とし、さらには、この構成に加え、前記算出時間間隔を手動で選択するか、自動で選択するかを設定する算出時間間隔自動／手動選択部を有することを特徴とした。また、前記複数の算出時間間隔での各々流入量を予め演算しておき、前記データ記憶部に格納しておく構成も特徴とした。

ダム等の貯水池への流入量を演算するにあたって、現在の流入量に応じて、算出時間間隔を切り換えるが、予め各流入量範囲に対して各々算出時間間隔が対応付けられた流入量―算出時間間隔設定条件対応テーブルを用い、算出時間間隔を選び、その算出時間間隔に基づいて算出された流入量が前記算出時間間隔に対応付けられた流入量範囲内か否かを判断し、流入量範囲内でない場合には、前記テーブルの他の算出時間間隔を用いて流入量範囲内か否かを判断する様に構成したので、流入量範囲に対応した算出時間間隔で流入量を算出できる。

図１は、ダム等の貯水池の概略図を示すもので、貯水８はダム堰２等によって、堰き止められ、水面９の水位は水位計５によって計測され、計測された水位は水位データとして制御監視装置１０に送られる。ダム堰２には、放流設備４が設けられており、放流設備４の開度や放流量は、図示していない開度計や流量計などの各種検出器から、検知データ結果として制御監視装置１０に送られる。この制御監視装置１０には、本発明に係る流入量演算装置２０が組み込まれており、貯水池への水の流入量が演算される。

つぎに、流入量演算装置の概略構成を示す図２を参照して、流入量演算装置２０の説明をする。流入量演算装置２０には、水位計５、開度計や流量計などの各種検出器６からのデータが入力され、操作入力部４０、表示部５０、出力部６０等が接続されている。水位計５からは、貯水池の水位データが入力され、各種検出器６からは、検知データが入力される。ダム管理者は、キーボードなどの入力装置で構成される操作入力部４０から、流入量演算装置２０で流入量を計算する算出時間間隔を手動または自動のいずれで行うかの設定を行なう。ディスプレイ装置などによって構成される表示部５０には、時刻、貯水水位などの各種のデータや、設定内容が表示される。プリンタ装置などによって構成される出力部６０には、表示部５０に表示された内容や、その他、ダム管理に必要な諸データが印刷される。

流入量演算装置２０には、水位計５や各種検出器６、操作入力部４０や表示部５０および出力部６０とのデータ送受や、流入量演算装置２０内の各機能部を制御し処理を行うとともに、水位計５の水位データや各種検出器６からのデータの基づき、演算処理を行う処理／演算部２２と、各種のデータや演算結果を記憶するデータ記憶部２４、算出時間間隔を自動か手動のいずれで行うかの変更を設定するための自動／手動選択部２６とが備えられている。データ記憶部２４には、水位計５から得た水位データと貯水量との対応を示す貯水量テーブル２７、後述する対応テーブル７０、演算結果テーブル８０を有している。

算出時間間隔は、式（１）に示した様に、通常は１０分、３０分、６０分間の３種類であり、このいずれの算出時間間隔を使用すべきかは、毎分流入する流入量である流入量条件によって替わるので、図３の流入量−算出時間間隔設定条件の対応テーブル７０の例に示す様に、流入量に対して算出時間間隔が対応付けられて、データ記憶部２４に格納されている。図３では、算出時間間隔は１０分、３０分、６０分が通常であるが、必ずしも、この各算出時間間隔でなくとも本発明は実施可能であるので、一般的にＡ分、Ｂ分、Ｃ分と例示し、また流入量条件は８０ｍ^３／Ｓ以上、５０ｍ^３／Ｓ以上８０ｍ^３／Ｓ未満、５０ｍ^３／Ｓとしたが、これも例示的に示したものである。

処理／演算部２２では、水位計５および、各種検出器６からのデータに基づき、予め定められている各算出時間間隔毎の流入量が式（１）に基づき処理／演算部２２で算出され、データ記憶部２４の演算結果テーブル８０に格納されている。この算出された演算結果の例を示す図４を参照して、データ記憶部２４に格納されている演算結果の詳細を説明する。図４は、この演算結果が記憶された演算結果テーブル８０を示すものであり、流入量を算出した時刻８１、その時刻において、算出時間間隔をＡ分間としたときの計算流入量８２、８６、同様にその時刻において、算出時間間隔をＢ分間としたときの計算流入量８３、８７およびＣ分間とした場合の計算流入量８４、８８が対になって格納されている。ここで、流入量算出時刻を１分刻みとしたが、他の時間間隔であっても良い。また、算出時間間隔は通常１０分、３０分および６０分間であるが、一般化してＡ分、Ｂ分、Ｃ分とした。算出時間間隔を３種に限定することなく、増やしても良い。

次に、この流入量演算装置２０の動作を、流入量算出の処理フローを示す図５を参照して説明する。以下に説明する処理フローは、主に処理／演算部２２で実行される。

演算部処理が開始されると（Ｓ１００）、まず、算出時間間隔を自動で設定するか、手動で設定するかを判定する（Ｓ１０２）。この判定は、表示部５０に、自動か手動かの選択肢が表示され、操作者が操作入力部４０によって選択を入力することによって、算出時間間隔の設定が自動か、または手動かが判定される。手動設定が選択された場合（Ｓ１０２で「手動の場合」）、Ｓ１０４で表示部５０に算出時間間隔である「Ａ分、Ｂ分、Ｃ分」を含む表示がなされ、操作入力部４０からの選択指示によっていずれかの算出時間間隔が選択される。

Ａ分が選択された場合には、データ記憶部２４に記憶されているその時刻の算出時間間隔がＡ分の演算結果が採用され、この結果が表示部５０に表示され、または出力部６０で時刻とともに印刷されても良い。同様に、Ｓ１０４で算出時間間隔がＢ分またはＣ分が選択されると、対応する算出時間間隔の計算流量が演算結果テーブル８０から読み出され、表示乃至は印刷される。

一方、Ｓ１０２で算出時間間隔の自動選択が設定された場合には、Ｓ１２０に処理が移る。本実施の形態では、算出時間間隔はＡ分、Ｂ分、Ｃ分の３種類であり、この内のいずれの算出時間間隔を最初に選んでも良いが、Ａ分を最初の算出時間間隔として選択したとする。既に、各算出時間間隔についての演算結果は、データ記憶部２４の演算結果テーブル８０に格納されているので、この時刻での算出時間間隔をＡ分とした時の計算流入量をこの演算結果テーブル８０から読み出す。この読み出された計算流入量が、データ記憶部２４の対応テーブル７０の条件に適合しているか否かを判定する。もし、この算出時間間隔Ａ分とした場合の計算流入量が、対応テーブル７０の算出時間間隔Ａ分を採用する流入量条件を満たしている場合には、（Ｓ１２０でＹＥＳの場合）、処理はＳ１０６に移り、算出時間間隔Ａ分の演算結果をその時刻での算出流入量として採用し（Ｓ１０６）、処理を終了する（Ｓ２００）。

一方、Ｓ１２０で、算出時間間隔Ａ分とした場合の計算流入量が、対応テーブル７０の算出時間間隔Ａ分を採用する流入量条件を満たしていない場合には、（Ｓ１２０でＮＯの場合）、処理はＳ１２２に移る。Ｓ１２２では、算出時間間隔Ａ分での計算流入量がどの算出時間間隔の流入量条件を満たしているかを判定する。具体的には、図４の演算結果テーブル８０を参照して説明すると、現在時刻９時０分とすれば、算出時間間隔Ａ分で演算した結果は５０．２０ｍ^３／Ｓであり、この計算流入量とが、対応テーブル７０のどの流入量条件に合致しているかを、流入量条件７２、７３と比較する。この例では、計算流入量５０．２０ｍ^３／Ｓは、流入量条件７２に合致するので、Ｓ１２２では、算出時間間隔Ｂ分の場合の条件に一致すると判定され（Ｓ１２２のＢ分の場合）、処理はＳ１２４に移る。

Ｓ１２４では、同時刻の算出時間間隔Ｂ分の場合の計算流入量が演算結果テーブル８０から読み出され、この算出時間間隔Ｂ分の計算流入量が、対応テーブル７０の算出時間間隔Ｂ分の流入量条件７２に合致するか否かが判定される。合致した場合には（Ｓ１２４でＹＥＳの場合）、処理はＳ１０８に移り、算出時間間隔Ｂ分の演算結果である計算流入量が採用され（Ｓ１０８）、処理が終了する（Ｓ２００）。

Ｓ１２４で、算出時間間隔Ｂ分の場合の計算流入量が、対応テーブル７０の算出時間間隔Ｂ分の流入量条件７２に合致しない場合には（Ｓ１２４でＮＯの場合）、処理はＳ１２６に移り、算出時間間隔Ａ分の流入量条件７１に合致する場合には（Ｓ１２６でＡ分の場合）、計算流入量は算出時間間隔Ａ分の結果を採用し（Ｓ１０６）、処理を終了する（Ｓ２００）。Ｓ１２６で、算出時間間隔Ｂ分の計算流入量が対応テーブル７０の算出時間間隔Ｃ分の流入量条件７３に合致する場合には（Ｓ１２６でＣ分の場合）、処理は、Ｓ１２８に移り、演算結果テーブル８０から、算出時間間隔Ｃ分の場合の計算流入量が読み出され、この計算流入量が算出時間間隔Ｃ分の流入量条件７３を満たすか否かが判定される。

Ｓ１２８で、読み出された算出時間間隔Ｃ分の場合の計算流入量が、流入量条件７３を満たす場合には（Ｓ１２８でＹＥＳの場合）、処理はＳ１１０に移り、算出時間間隔Ｃ分での計算流入量が採用され（Ｓ１１０）、処理を終了する（Ｓ２００）。

Ｓ１２８で、読み出された算出時間間隔Ｃ分の場合の計算流入量が、流入量条件７３を満たさない場合には処理はＳ１３０に移り、算出時間間隔Ｃ分の演算結果は、算出時間間隔Ａ分かＢ分かが、対応テーブル７０の流入量条件７１、７２と比較することによって判定される。もし、算出時間間隔Ｃ分の演算結果（計算流入量）がＡ分の流入量条件を満たす場合には（Ｓ１３０でＡ分の場合）、処理はＳ１０６に移り、算出時間間隔Ａ分の演算結果（計算流入量）を採用し（Ｓ１０６）、処理を終了する（Ｓ２００）。

Ｓ１３０で、算出時間間隔Ｃ分の演算結果（計算流入量）がＢ分の流入量条件を満たす場合には（Ｓ１３０でＢ分の場合）、処理はＳ１２４に移り、再度Ｓ１２４以降の処理が繰り返される。

一方、Ｓ１２２で、算出時間間隔Ａ分での計算流入量が算出時間間隔Ｃ分の流入量条件７３を満たしていると判定された場合には（Ｓ１２２でＣ分の場合）、処理はＳ１２８に移行し、以降は上記で説明したステップを実行する。

以上、説明した様に、本実施例では、予め算出時間間隔毎の計算流入量を計算して、流入量を算定する場合に、その時刻での各算出時間間隔での計算流入量の内、算出時間間隔の条件を満たす計算流入量を採用する構成した。

このように構成した本発明と、従来の算出方法との違いを説明する。例えば算出時間間隔の設定条件が２つである場合であって、流入量が５０ｍ^３／ｓ未満の場合には６０分間隔で、流入量が５０ｍ^３／ｓ以上の場合には３０分とする例を説明する。

現在の流入量が４８ｍ^３／ｓであった場合には、先の設定条件から、算出時間間隔として流入量が５０ｍ^３／ｓ未満であるので、６０分が選択される。この算出時間間隔で流入量を計算した場合、５０．１０ｍ^３／ｓとなった場合に、算出時間間隔の設定条件に基づいて、算出時間間隔は３０分に切り替わる。この切り替わった算出時間間隔での流入量が４９．１０ｍ^３／ｓのなった場合に、算出時間間隔をまた６０分に切り換えることになる。即ち、算出時間間隔は、６０分と３０分との間を繰り返すことになり、いわゆるハンチングが生じる。

上記したハンチングを防止するために、本発明では、算出時間間隔での演算結果が、流入量−算出時間間隔設定条件を逸脱し、かつ、選択された算出時間間隔での演算結果の流入量が流入量−算出時間間隔設定条件を満足する場合に、選択された算出時間間隔での演算結果を採用する、との条件を算出時間間隔の設定条件に付加しているので、このハンチングを防止することが可能になった。

ダム等の貯水池への流入量を演算するにあたって、水位計から得られた水位データに基づき、流入量毎に予め定められた各算出時間間隔での流入量の演算を各々実行し、流入量の演算結果に基づき、該当する算出時間間隔での流入量を貯水池等への流入量とし、上記の流入量の演算では、流入量と算出時間間隔とを対応づけて、現在の流入量に応じて、算出時間間隔を切り換えるが、この切り換えた算出時間間隔での流入量値が対応する算出時間間隔の条件に適合しているか否かを判断し、適合している場合には、この流入量値を採用する様に装置を構成したので、算出時間間隔をハンチングなく自動的に設定できる。

流入量演算装置の使用例を示す図。流入量演算装置の概要構成を示す図。流入量−算出時間間隔設定条件の対応テーブルの例を示す図。演算結果の例を示す図。流入量算出の処理フローを示す図。

符号の説明

５水位計
１０制御監視装置
２０流入量演算装置
２２処理／演算部
２４データ記憶部
７０対応テーブル
８０演算結果テーブル

Claims

水位データと放流量とから流入量を時間間隔算出法を用いて算出する流入量算出装置において、
前記時間間隔算出法で前記流入量を演算する際に使用する複数の算出時間間隔それぞれを流入量範囲と対応させた流入量―算出時間間隔設定条件対応テーブルを格納したデータ記憶部と、
前記算出時間間隔で算出した流入量が前記流入量範囲に入る場合には、前記流入量を演算結果とし、前記流入量範囲に入らない場合には、他の算出時間間隔で算出し、算出した流入量が前記他の算出時間間隔に対応付けられた流入量範囲である場合に、前記流入量を演算結果とする処理／演算部とを有することを特徴とする流入量演算装置。
請求項１に記載の流入量演算装置において、
前記算出時間間隔を手動で選択するか、自動で選択するかを設定する算出時間間隔自動／手動選択部を有することを特徴とする流入量演算装置。
請求項１に記載の流入量演算装置において、
前記複数の算出時間間隔での各々流入量を予め演算しておき、前記データ記憶部に格納しておくことを特徴とする流入量演算装置。