JP5459657B2 - プラントの監視制御システム及び水処理施設のトラブル認識用プログラム - Google Patents

Description

本発明は、各種プラントのトラブル発生事象を早期に認識するプラントの監視制御システム及び水処理施設のトラブル認識用プログラムに関する。

従来から多数の需要家に水道水を供給するための水処理プラントがある。この水処理プラントの送水プロセスは、例えば図９に示すようにポンプ井５１の水道水を送水ポンプ５２を通して配水槽５３に送水する。配水槽５３に送水された水道水は、需要家の飲み水として一般需要家に配水される。

このとき、送水ポンプ５２は、ポンプ井５１の水位が予め定めた規定水位以上であることを始動条件とし、配水槽５３の水位が低水位レベルＬＬに達したときに運転を実行し、水位が満水水位レベルＨＬに達したときに自動停止する。従って、送水ポンプ５２は、点検、補修が行われない限り、年間を通して自動運転されている。

通常、水処理プラントの送水プロセスには種々の故障検出手段が設けられている。例えば配水槽５３の水位が低水位レベルＬＬ以下の非常に低いレベルに達した時、あるいは送水ポンプ５２の温度が異常加熱状態となった時、送水ポンプ５２を駆動する電動機が過負荷状態となった時、ポンプ井５１の水位が規定水位よりも非常に低くなった時、送水プロセス系の故障と検出し、監視制御装置に故障警報信号を送信し、監視員に通報する。

従って、多くのプラントの故障検出手段は、制御対象の計測値と予め定めたしきい値とを比較し、計測値がしきい値を超えたとき、制御対象が異常であると検知する。

ところで、このような完全自動式のプロセスでは、故障が発生しない限り、監視員が故障検出情報を受け取ることができない。その結果、故障発生前に予兆が発生している場合、その予兆を見過ごすことが多く、後日大きなトラブルを起したり、事故を拡大させてしまう問題がある。

そこで、従来、上下水道設備のプラントを維持管理する上下水道維持管理システムが提案されている。

この上下水道維持管理システムは、上下水道事業体が管理する複数の施設にネットワーク回線を介して維持管理会社装置が接続され、当該維持管理会社装置には運転情報収集手段及びプラント診断手段が設けられている。

維持管理会社装置の運転情報収集手段は、ネットワーク回線を介して各施設に設置される複数の機器の動作情報を取り込むコントローラや運転情報収集装置から複数種類の運転情報を収集する。プラント診断手段は、運転情報収集手段で収集された複数種類のプラント運転情報に基づいて診断処理を実行する。

プラント診断手段は、具体的には、収集した運転情報から施設異常や機器異常の発生の有無を監視する診断工程を一定周期ごとに実行する。診断工程で異常を検出すると、該当設備や機器の保守先に自動的に通報する（特許文献１）。

特開２００３−１７８１１８号公報

従って、特許文献１に記載の技術によれば、プラント管理サービス会社にプラントの維持管理を委託する方式をとっているので、維持管理の委託コストが非常に高いものとなる。また、プラント管理サービス会社は、多数のプラントの管理を請け負うことから、過去の運転情報に基づいて一定周期ごとに比較的明確に故障と分かる故障を検出するものであって、各個別のプラントについて常時診断することが難しい。その結果、急激に変化するが、明確に故障と判断できない運転情報の場合には早期に予兆を発見することができない。

さらに、大規模のプラント設備の監視システムでは、複数の監視員を常駐させて監視することから、その監視員の経験のもとに予兆を検知し、その予兆検知結果に基づいて保全を実施することが考えられる。

しかし、大きな監視室の設置、複数の監視員の常駐など、プラント設備に関する年間のランニングコストが非常に高くなる。

一方、中小規模のプラント設備の監視システムでは、自動運転による無人化の方向に進んでいる。その結果、プラント設備において明確に故障と判断できる故障の場合には故障警報を発報できるが、事故前の予兆の段階で通報することは難しい。このような場合には、たまたま監視員が監視制御盤を見たとしても、全く気付かないケースが多い。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、無人ないし少人数配置のプラント設備系であっても、故障に発展する前の予兆を確実に検知し、異常内容を通報するプラントの監視制御システム及び水処理施設のトラブル認識用プログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、プラント設備系を構成する制御対象機器を制御する少なくとも１台のコントローラと、前記プラント設備系の動作状態を監視する監視制御系とで構成されるプラントの監視制御システムであって、前記コントローラは、前記制御対象機器の基本動作パターン及び当該制御対象機器の動作に伴う基本プロセス変量パターンの何れかまたは両方に所望の逸脱許容値を加味した参照パターンデータを記憶する参照パターン設定部と、前記コントローラの少なくとも運転制御に関する制御対象機器の動作パターン、当該制御対象機器の運転・停止に伴うプロセス変量パターンの変化から故障に至る前段階の予兆となるパターン異常を検知し、パターン異常内容を前記監視制御系に送信するパターン認識処理部とを備え、
前記パターン認識処理部は、各チェックパターンのチェック開始条件を満たすか否かを判断するチェック開始条件判断手段と、このチェック開始条件判断手段で該当チェックパターンのチェック開始条件を満たすと判断されたとき、前記制御対象機器の運転による動作パターンや当該制御対象機器の運転・停止に伴うプロセス変量パターンを取得するパターン取得手段と、このパターン取得手段で取得された前記動作パターン、前記プロセス変量パターンと対応する前記参照パターンデータとを比較し、故障に至る前段階の予兆となるパターン異常を検知するパターン異常検知手段と、このパターン異常検知手段で検知されたパターン異常内容を前記監視制御系に送信する送信処理手段とを設けた構成である。

また、本発明は、ポンプ井内の水道水を配水槽へ送水する送水ポンプの運転に関する基本動作パターン及び当該送水ポンプの動作・停止に伴う基本プロセス変量パターンの何れかまたは両方に所望の逸脱許容値を加味した参照パターンデータを記憶する参照パターン設定部、前記送水ポンプに関する動作パターンやプロセス変量パターンの異常を検知するパターン認識処理部及び通信部を備えたコンピュータによって、前記パターンの変化から故障に至る前段階の予兆となる前記パターン異常を検知する水処理施設のトラブル認識用プログラムであって、
前記コンピュータに、前記パターン認識処理部が、前記配水槽の水位レベルから前記動作パターンまたは前記プロセス変量パターンのチェック開始条件を満たすか否かを判断するチェック開始条件判断機能と、このチェック開始条件判断機能によって該当パターンのチェック開始条件を満たすと判断されたとき、前記送水ポンプの運転に関する動作パターンや当該送水ポンプの運転・停止に伴うプロセス変量パターンを取得するパターン取得機能と、このパターン取得機能で取得された前記動作パターン、前記プロセス変量パターンと前記参照パターン設定部に格納される対応する参照パターンデータとを比較し、故障に至る前段階の予兆となるパターン異常を検知するパターン異常検知機能と、このパターン異常検知機能で検知されたパターン異常内容を前記通信部を通して監視制御系に送信する送信処理機能とを実現させることを特徴とする水処理施設のトラブル認識用プログラムである。

本発明によれば、無人ないし少人数配置のプラント設備系であっても、故障発生前の重大トラブルに至る予兆を確実に検知でき、運転員に異常状態を警報できるプラントの監視制御システム及び水処理施設のトラブル認識用プログラムを提供できる。

本発明に係るプラントの監視制御システムの一実施の形態を示す全体構成図。 コントローラの一具体例を示す構成図。 参照パターン設定部の一例を説明するデータ配列例図。 送水ポンプの運転・停止に関する基本動作パターンを説明する図。 配水槽の水位変化を表す基本プロセス変量パターンを説明する図。 コントローラにおける各パターンのトラブル事象を認識するための一連の処理の流れを説明するフロー図。 図６に示すポンプ運転・停止時間のチェック処理の一例を説明する図。 図１に示す監視制御系のデータベースに形成されるトラブル事象メッセージテーブルのデータ配列例図。 従来の水処理プラント（上水道施設）における送水プロセスを説明する図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は本発明に係るプラントの監視制御システムの一実施の形態を示す構成図である。

プラントの監視制御システムは、プラント設備系１と、制御ＬＡＮ２に接続される例えばポンプ自動運転停止制御を行う現場サイド側の１台以上のコントローラ３と、配水槽水位計４で計測される水位信号を取り込んで通信回線５等に送信するテレメータ送信装置６と、テレメータ受信装置７と、ポンプ井１ａのポンプ井水位計８と、動力制御盤９と、監視制御系１０とで構成される。

プラント設備系１は、「背景技術」で説明したように、ポンプ井１ａ，ポンプ電動機を備えた送水ポンプ１ｂ，配水槽１ｃ等で連結された上水道の水処理プラント設備を例に挙げて説明するが、特に上水道の水処理プラント設備に限定するものではない。

コントローラ３は、ポンプ井１ａのポンプ井水位計８で計測されたポンプ井水位とテレメータ受信装置７から制御ＬＡＮ２を通して送られてくる配水槽１ｃの水位とを取り込み、動力制御盤９と連携をとりつつ送水ポンプ１ｂを運転・停止する制御指示信号を出力するが、さらに後記にて詳細に説明するが、現場サイドの制御対象機器（例えば送水ポンプ）の動作パターンや配水槽水位変化等のプロセス変量パターンの変化から故障発生前のトラブル事象パターンを認識し、監視制御系１０に伝達する機能を持っている。

動力制御盤９は、送信ポンプ１ｂのポンプ電動機への電力供給ラインに開閉回路が設けられ、コントローラ３からのポンプ運転・停止の制御指示信号に従って当該開閉回路を開閉し、送信ポンプ１ｂのポンプ電動機をオン・オフする。

監視制御系１０は、監視制御部１０ａとキーボード・ポインティングデバイス等の入力部１０ｂと表示部１０ｃとデータベース１０ｄとからなり、制御ＬＡＮ２に接続される多数のコントローラ３，…に対してプラント設備系１，…を制御するための制御データを送信し、かつ、多数のローカル用コントローラ３，…から伝送されてくるプラント設備系１の動作状態を監視する機能を持っている。

次に、本発明の要部となる現場サイドのコントローラ３の構成について、図２を参照して説明する。

現場サイドのコントローラ３は、トラブル事象パターン認識プログラムを備え、プラント設備系１の制御対象機器の動作パターン、プロセス変量パターンから故障発生前の予兆となるトラブル事象パターンを検知し、“パターン異常”として監視制御系１０に注意情報を伝達し、運転員に知らせることにある。

コントローラ３は、具体的には、外部のポンプ井水位計８や動力制御盤９の所要とする信号を取り込み、必要に応じてパターン認識処理部３５で処理可能なデジタルデータに変換する入出力インターフェース部３１、テレメータ受信装置７や監視制御系１０の間で必要なデータのやり取りを行う通信部３２、トラブル事象パターンを認識するプログラムを格納するプログラムメモリ３３、トラブル事象パターンと認識するための参照パターンデータを格納する参照パターン設定部３４、ＣＰＵで構成されたパターン認識処理部３５及び一時的にデータを格納するデータ蓄積部３６が設けられている。

参照パターン設定部３４には、例えば図３に示すような参照パターンデータが設定されている。

参照パターンデータは、プラント設備系１を構成する制御対象機器、得ようとするプロセス変量によって異なるが、上水道施設の送水プロセスの故障予兆を検知する場合、例えば以下の２つのパターンの想定のもとに設定されている。

（１） 配水槽１ｃを満水水位にするまでの送水ポンプ１ｂの運転時間は一定時間Ｔ１（基本動作パターンで）運転するものとする。
従って、時間軸上に送水ポンプ１ｂの運転・停止時間を表すと、図４に示すようなグラフとなる。つまり、ポンプ運転“１”時間Ｔ１−ポンプ停止“０”時間Ｔ２−ポンプ運転“１”時間Ｔ１−ポンプ停止“０”時間Ｔ２を繰り返す基本動作パターンとなる。

そこで、制御対象機器（送水ポンプ１ｂ）が一定時間Ｔ１（基本動作パターン）±Δｔ１（逸脱許容時間）を超えて運転しているか否か（長過ぎ、短過ぎ）をチェックし、また、ポンプ停止時間Ｔ２±Δｔ２（逸脱許容時間）を超えて停止している否か（長過ぎ、短過ぎ）をチェックする。そこで、参照パターン設定部３４には、配水槽１ｃの満水処理時としては、送水ポンプ１ｂの一定運転時間Ｔ１（基本動作パターン）、参照パターンＴ１±Δｔ１、送水ポンプ１ｂの一定停止時間Ｔ２（基本動作パターン）、参照パターンＴ２±Δｔ２が設定される。

そして、ポンプ運転時間があまりにも長過ぎるとか短過ぎる場合や停止時間が長過ぎる場合、パターン異常（トラブル事象パターンデータ）として検知する。

（２） 配水槽１ｃの水位変化はある一定の周期で上昇及び下降を繰り返すものとする。
従って、時間軸上に配水槽１ｃの水位変化を表すと、図５に示すようなグラフとなる。同図において（イ）はポンプ運転時の上昇水位変化、（ロ）はポンプ停止時で配水槽１ｃから流出水が無い状態、（ハ）はポンプ停止時で配水槽１ｃから流出水がある状態を示している。この図５に示すパターンは（イ）−（ロ）−（ハ）の変化が順番に繰り返す。

そこで、参照パターン設定部３４には例えば次のような参照パターンデータが格納されるものとする。

ポンプ運転時の配水槽１ｃの上昇水位変化に対して、Ｔ３（基本上昇変化プロセス変量パターン）±Δｔ３（逸脱許容時間）、水位変化傾向Ａ３（＝（Ｈ３／Ｔ３、基本上昇変化傾向プロセス変量パターン）±Δａ３（逸脱許容変化傾向）、ポンプ停止時の配水槽１ｃから流出水無し状態では、水位変化無しの状態であって、±Δａ４（逸脱許容変化傾向）、ポンプ運転時の配水槽１ｃの下降水位変化としては、Ｔ５（基本下降変化プロセス変量パターン）±Δｔ５（逸脱許容時間）、水位変化傾向Ａ５（＝（Ｈ５／Ｔ５、基本下降変化プロセス変量パターン）±Δａ５（逸脱許容変化傾向）等の参照パターンを格納される。

前記パターン認識処理部３５は、ポンプ井１ａのポンプ井水位計８で計測されたポンプ井水位が規定水位以上であることを送水ポンプ始動条件とし、テレメータ受信装置７から送られてくる配水槽水位が、低水位レベルＬＬに達したときポンプ運転制御指示信号を送出し、満水水位レベルＨＬに達したときポンプ停止制御指示信号を送出するが、このときプログラムメモリ３３に格納されるプログラムに従い、プラント設備系１の制御対象機器の動作パターン、配水槽水位変化に関するプロセス変量パターンと参照パターン設定部３４に設定される参照パターンとを比較し、故障発生の予兆となるトラブル事象パターンを検知する処理を実行する。

パターン認識処理部３５は、機能的には、動作パターンやプロセス変量パターンのパターンチェック処理を行うための開始条件を判断するチェック開始条件判断手段３５Ａと、制御対象機器である例えば送水ポンプ１ｂの運転・停止時間に関する動作パターンや配水槽１ｃの上昇及び下降変化時間や変化傾向の変化に関するプロセス変量パターンを取得するパターン取得手段３５Ｂと、このパターン取得手段３５Ｂで取得された動作パターンやプロセス変量パターンと参照パターン設定部３４に設定される参照パターンとを比較し、故障発生の予兆となるパターン異常（トラブル事象パターン）を検知するパターン異常検知手段３５Ｃと、このパターン異常検知手段３５Ｃで検知されたパターン異常内容を監視制御系１０に送信する送信処理手段３５Ｄとで構成される。

次に、本発明の要部となるコントローラ３の動作及び本発明に係る水処理施設のトラブル認識用プログラムによる一連の処理について説明する。

なお、プラント設備系１の制御対象機器の動作パターン、プロセス変量パターンのパターンチェックに際し、これら複数のパターンを同時並列的にチェックするケース、複数のパターンを決められた順序に従って順次チェックする場合、あるいはプラントの制御対象機器の種類やプラントの取付け箇所等に応じて予め定められた動作パターン、プロセス変量パターンだけ選択的に処理するケースがあるが、以下、複数のパターンを選択的にチェック処理する後者の例について図６を参照して説明する。

コントローラ３のパターン認識処理部３５は、ポンプ井１ａのポンプ井水位計８で計測されたポンプ井水位が規定水位以上であることを送水ポンプ起動（始動）条件とし、プログラムメモリ３３に格納されるプログラムを読み出し、前記（１）パターンである配水槽１ｃの満水処理時のポンプ運転・停止に係る動作パターンのパターンチェック処理を行うか否かを判断する（Ｓ１）。

ここで、適宜なメモリの動作パターンエリアにフラグ「１」が立っているとき、動作パターンチェック処理有りと判断し、チェック開始条件判断手段３５Ａを実行する（Ｓ２）。

すなわち、パターン認識処理部３５は、一定の条件例えば配水槽１ｃの水位が低水位レベルＬＬに達したとき、配水槽１ｃの水位を満水にするための送水ポンプ１ｂの運転処理を行う。つまり，配水槽１ｃの水位が低水位レベルＬＬに達したとき、チェック開始条件を満たしたと判断し、送水ポンプ１ｂへ運転制御指示信号を送出する（Ｓ２，チェック開始条件判断機能）。

パターン認識処理部３５は、送水ポンプ１ｂが運転すると、送水ポンプ１ｂの運転・停止時間のチェック処理を行う（Ｓ３）。なお、送水ポンプ１ｂの停止時、配水槽１ｃの水位は自然流下のもとに下降していくので長時間になる可能性がある。そのためパターンチェックを行わない場合もあるが、ここでは、停止時間についてもパターンチェックを行う例について説明する。

パターン認識処理部３５の運転・停止時間のチェックは、図７に示すようにパターン得取得手段３５Ｂを実行する。パターン得取得手段３５Ｂは、ポンプ運転時間を初期化（ｔｃ＝０）した後（Ｓ３０１）、送水ポンプ１ｂが運転状態にあることを確認し（Ｓ３０２）、運転時間を積算する（Ｓ３０３）。

しかる後、パターン認識処理部３５は、配水槽水位計４からテレメータ受信装置７を通して送られてくる配水槽水位から配水槽１ｃの水位が満水水位レベルＨＬに達したか否かを判断する（Ｓ３０４）。ここで、配水槽１ｃの水位が満水水位レベルＨＬに達したと判断したとき、動力制御盤９を介して送信ポンプ１０を停止する（Ｓ３０５）。従って、送水ポンプ１ｂの運転時間はステップＳ３０５のポンプ停止までの運転時間ｔｃであって、動作パターンでもある。

引き続き、パターン認識処理部３５はパターン異常検知手段３５Ｃを実行する。パターン異常検知手段３５Ｃは、送水ポンプ１ｃの運転時間（動作パターン）ｔｃが参照パターンである所定の運転時間Ｔ１（基本動作パターン）±Δｔ１（逸脱許容時間）以内か否かを判断する（Ｓ３０６）。

ここで、運転時間（動作パターン）ｔｃが運転時間Ｔ１±Δｔ１以内でなければ、既にポンプ停止となっているので、ポンプ運転時間ｔｄを初期化した後（ｔｄ＝０，Ｓ３０７）、送信ポンプ１０の停止時間を積算し（Ｓ３０８）、配水槽１ｃの水位が低水位ＬＬに達したかを判断し、達している場合にはポンプを運転した状態とし（Ｓ３０９，Ｓ３１０）、運転時間（動作パターン）ｔｃがいずれの方向、つまりＴ１＋Δｔ１を超えているか否かを判断する（Ｓ３１１）。

ここで、パターン認識処理部３５は、運転時間（動作パターン）ｔｃがＴ１＋Δｔ１を超えている場合、あるいはｔｃがＴ１−Δｔ１を超えている場合、送信処理手段３５Ｄを実行する。すなわち、Ｔ１＋Δｔ１を超えている場合には運転時間長過ぎ、Ｔ１−Δｔ１を超えている場合には運転時間短過ぎとするパターン異常を検知すると、参照パターン設定部３４に格納されるパターン異常内容データなどを通信部３２を通して監視制御系１０に伝送する（Ｓ３１２，Ｓ３１３）。

なお、送水ポンプ１ｂの停止時間のパターンチェックを行わないときには、ステップＳ３０７〜Ｓ３１０の処理は不要となる。

因みに、送水ポンプ１０の運転時間が長過ぎる場合、例えば配水槽１ｃの配水側で配管が破裂しているとか、送水ポンプ１０と配水槽１０ｓを結ぶ送水管の一部から水漏れを起している可能性が考えられる。また、送水ポンプ１０の運転時間が短過ぎる場合、例えば配水槽１ｃの配水側が詰まっている可能性があり、早急に点検を実施する必要がある。

一方、ステップＳ３０６において、運転時間（動作パターン）ｔｃが所定運転時間Ｔ１±Δｔ１以内であれば、ステップＳ３０７〜Ｓ３１０と同様な処理を行う（Ｓ３１４〜Ｓ３１７）。

これらステップＳ３０７〜Ｓ３０９及びＳ３１４〜Ｓ３１６の処理は、送水ポンプ１ｃの停止時間に関する動作パターンｔｄを取得する処理である（パターン得取得手段３５Ｂ）。

パターン認識処理部３５は、送水ポンプ１ｃの停止時間に関する動作パターンｔｄを取得した後、パターン異常検知手段３５Ｃを実行する。

パターン異常検知手段３５Ｃは、送水ポンプ１ｃの停止時間に関する動作パターンｔｄと参照パターン設定部３４に設定される停止時間Ｔ２（基本動作パターン）±Δｔ２（逸脱許容時間）とを比較し（Ｓ３１８）、動作パターンｔｄがＴ２±Δｔ２を超えている時、動作パターンｔｄ＞Ｔ２＋Δｔ２か、ｔｄ＞Ｔ２−Δｔ２かを判断し（Ｓ３１９）、停止時間が長過ぎか、停止時間短過ぎとするパターン異常と検知する。

そして、パターン認識処理部３５は、パターン異常とする検知結果に基づき、パターン送信処理手段３５Ｄを実行し、参照パターン設定部３４に設定されるパターン異常内容データなどを通信部３２を通して監視制御系１０に伝送した後（Ｓ３２０，Ｓ３２１）、図６のステップＳ４に移行し、監視制御系１０へのパターン異常の送信完了を確認する。

ところで、ポンプ運転・停止時間のパターンチェック処理後、適宜なメモリの配水槽水位パターンエリアに設定されるフラグに基づき、前記（２）パターンである配水槽水位変化のプロセス変量パターンのパターンチェック処理をするか否かを判断する（Ｓ５）。ステップＳ５において、配水槽水位変化のパターンチェック処理有りと判断したとき、チェック開始条件を満たすか否かを判断する（Ｓ６）。

パターン認識処理部３５は、一定の条件例えば配水槽１ｃの水位変化が低水位レベルＬＬに達したとき、配水槽１ｃ内の水位を満水にするための処理を行うものとすると、例えば配水槽１ｃ内の水位が低水位レベルＬＬに達したとき、配水槽水位のチェック開始条件を満たしたと判断し、配水槽水位変化のパターンチェック処理を実行する（Ｓ７）。

配水槽１ｃの水位変化は、前述した図５に示すように低水位レベルＬＬと満水水位レベルＨＬの間で（イ）−（ロ）−（イ）−（ロ）……を繰り返しながら変化していく。

このとき、配水槽１ｃの上昇水位変化時間Ｔ３及び変化傾向Ａ３（＝Ｈ３／Ｔ３）は、送水ポンプ１０の吐出容量や送信ポンプ１ｂのポンプ電動機の運転速度等によって異なるが、送水ポンプ１０を所定の吐出容量で駆動し、かつ、ポンプ電動機を定格運転速度で動作させると、上昇水位変化時間Ｔ３及び変化傾向Ａ３がほぼ一定となる。

また、送水ポンプ１０の停止時で配水槽１ｃから流出水が無い状態では、配水槽１ｃの水位変化は流出水が無い間は配水槽１ｃの水位は変化しない。

さらに、送水ポンプ１０の停止時で配水槽１ｃから流出水が有る状態では、予め想定だきる配水槽１ｃの下降水位変化時間Ｔ５及び変化傾向Ａ５（＝Ｈ５／Ｔ５）となる。

従って、パターン認識処理部３５は、ポンプ運転時の上昇水位変化時間及び変化傾向と、参照パターン設定部３４に格納される参照パターンＴ３±Δｔ３、Ａ３±Δａ３とを比較すれば、図７と同様の処理手順に従って、上昇水位変化（基本プロセス変量）パターン、変化傾向を逸脱するパターン異常を検知することができる。

因みに、通常は緩やかに変化し、それに伴ってそれ相当の変化時間を要するが、上昇水位変化が短く、急激に変化した場合、送水ポンプ１０やポンプ電動機の動作トラブルの可能性があり、また、送水ポンプ１０の停止時で配水槽１ｃから流出水が無いとき、±Δａ３を超える変化傾向が存在するとき、配水槽１ｃの配水側配管の漏水、さらに配水槽１ｃの下降水位変化時間及び変化傾向がＴ５±Δｔ３、Ａ３±Δａ３を超えるとき、同様に何らかのトラブルを起している。

従って、パターン認識処理部３５は、例えば上昇水位変化時間が長く、変化傾向が緩慢によるパターン異常とか、上昇水位が急激な変化によるパターン異常と判定し、通信部３２から監視制御系１０へ前述同様に当該パターン異常を伝送する（Ｓ８）。

監視制御系１０においては、データベース１０ｄが設けられている。このデータベース１０ｄには、少なくともトラブル事象メッセージテーブル１０ｄａ及び保守管理テーブル１０ｄｂが形成されている。

トラブル事象メッセージテーブル１０ｄａには、予め図７に示すように前述した（１），（２）パターンその他プラント設備系１の制御対象機器及びプロセス変量の種類によって異なる多数の基本動作パターンや基本プロセス変量パターンに対応して、個別具体的にパターン異常内容（トラブル事象パターンの内容）、警告メッセージが格納されている。

保守管理テーブル１０ｄｂには、少なくとも保守エリア、保守員識別データ、保守員氏名、保守員携帯電話番号、メールアドレスが対応付けられている。

従って、監視制御系１０における監視制御部１０ａは、コントローラ３の通信部３２からパターン異常内容，必要に応じて動作パターンデータＡ０１を受け取ると、トラブル事象メッセージテーブル１０ｄａからパターン異常内容に対応した警告メッセージを読み出し、あるいはパターン異常内容及び警告メッセージを読み出して表示部１０ｃに表示し、運転員に注意調査を促す警告メッセージを知らせる。

ここで、運転員は、保守管理テーブル１０ｄｂを参照し、パターン異常を起しているプラント設備系１に出向く保守員を割当て、必要に応じて保守員携帯電話番号、メールアドレスを利用し、該当保守員に保守点検を指示する。

従って、以上のような実施の形態によれば、現場サイドに設置されるコントローラ３が故障発生前の予兆となるトラブル事象のパターン異常を検知し、当該パターン異常内容を監視制御系１０に伝送するので、例えば小規模な無人のプラント設備系１であっても、故障に至る前に確実に予兆を通報できる。

また、監視制御系１０は、コントローラ３からパターン異常内容を受け取ると、その異常内容に応じた注意警告メッセージを表示し、運転員に知らせるので、重大なトラブルとなる前に該当するプラント設備系１に保守員を派遣し、異常を修復できる。

（その他の実施の形態例）
（１） 上記実施の形態では、基本なる動作パターンＴ１，Ｔ２に対して、必ず逸脱許容時間±Δｔ１，±Δｔ２を考慮したが、例えば＋Δｔ１，＋Δｔ２だけ、あるいは−Δｔ１，−Δｔ２だけ考慮してもよい。これは、プロセス変量パターンＴ３〜Ｔ５についても同様である。

（２） 上記実施の形態では、上水道水処理施設の送水プロセスについて適用したので、制御対象機器の動作パターンと配水槽１ｃの水位変化を表すプロセス変量パターンとのトラブル事象について述べたが、各種のプラント設備系１の故障前の予兆の検知に利用できるので、動作パターン、あるいはプロセス変量パターンだけのチェックもあり得るものである。

（３） 上記実施の形態では、送水ポンプ１ｃの運転と停止に関するパターンについて、トラブル事象のチェックを行うようにしたが、停止時間に関するパターンを除いても処理してもよい。

（４） 上記実施の形態では、配水槽水位計４で計測した水位データをテレメータを介して対応するコントローラ３に伝送するようにしたが、例えば配水槽水位計４に伝送部を設け、例えば有線伝送ラインを通してコントローラ３に直接伝送させても構わない。

その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

１…プラント設備系、１ａ…ポンプ井、１ｂ…送水ポンプ、１ｃ…配水槽、２…制御ＬＡＮ、３…コントローラ、４…配水槽水位計、８…ポンプ井水位計、９…動力制御盤、１０…監視制御系、１０ａ…監視制御部、１０ｂ…入力部、１０ｃ…表示部、１０ｄ…データベース、３４…参照パターン設定部、３５…パターン認識処理部、３５Ａ…チェック開始条件判断手段、３５Ｂ…パターン取得手段、３５Ｃ…パターン異常検知手段、３５Ｄ…送信処理手段。

Claims (4)

1. プラント設備系を構成する制御対象機器を制御する少なくとも１台のコントローラと前記プラント設備系の動作状態を監視する監視制御系とで構成されるプラントの監視制御システムにおいて、
   前記コントローラは、
   前記制御対象機器の基本動作パターン及び当該制御対象機器の動作に伴う基本プロセス変量パターンの何れかまたは両方に所望の逸脱許容値を加味した参照パターンデータを記憶する参照パターン設定部と、
   前記コントローラの少なくとも運転制御に関する制御対象機器の動作パターン、当該制御対象機器の運転・停止に伴うプロセス変量パターンの変化から故障に至る前段階の予兆となるパターン異常を検知し、パターン異常内容を前記監視制御系に送信するパターン認識処理部とを備え、
   前記パターン認識処理部は、各チェックパターンのチェック開始条件を満たすか否かを判断するチェック開始条件判断手段と、このチェック開始条件判断手段で該当チェックパターンのチェック開始条件を満たすと判断されたとき、前記制御対象機器の運転による動作パターンや当該制御対象機器の運転・停止に伴うプロセス変量パターンを取得するパターン取得手段と、このパターン取得手段で取得された前記動作パターン、前記プロセス変量パターンと対応する前記参照パターンデータとを比較し、故障に至る前段階の予兆となるパターン異常を検知するパターン異常検知手段と、このパターン異常検知手段で検知されたパターン異常内容を前記監視制御系に送信する送信処理手段とを設けたことを特徴とするプラントの監視制御システム。
2. 請求項１に記載のプラントの監視制御システムにおいて、
   プラント設備系は、ポンプ井の水道水を送水ポンプを通して配水槽へ送水する水処理プラントの送水プロセスである場合、前記制御対象機器の基本動作パターンは前記送水ポンプの運転時間に関するパターンであり、前記制御対象機器の動作に伴う基本プロセス変量パターンは前記送水ポンプの運転・停止に伴う前記配水槽の少なくとも水位変化パターンであることを特徴とするプラントの監視制御システム。
3. 請求項１に記載のプラントの監視制御システムにおいて、
   前記監視制御系は、予め複数のパターンのパターン異常内容と警告メッセージとを対応付けたトラブル事象メッセージテーブルが設けられ、前記コントローラから前記パターン異常内容を受信したとき、前記テーブルから対応する警告メッセージまたはパターン異常内容及び警告メッセージを読み出して表示することを特徴とするプラントの監視制御システム。
4. ポンプ井内の水道水を配水槽へ送水する送水ポンプの運転に関する基本動作パターン及び当該送水ポンプの動作・停止に伴う基本プロセス変量パターンの何れかまたは両方に所望の逸脱許容値を加味した参照パターンデータを記憶する参照パターン設定部、前記送水ポンプに関する動作パターンやプロセス変量パターンの異常を検知するパターン認識処理部及び通信部を備えたコンピュータによって、前記パターンの変化から故障に至る前段階の予兆となる前記パターン異常を検知する水処理施設のトラブル認識用プログラムであって、
   前記コンピュータに、
   前記パターン認識処理部が、前記配水槽の水位レベルから前記動作パターンまたは前記プロセス変量パターンのチェック開始条件を満たすか否かを判断するチェック開始条件判断機能と、このチェック開始条件判断機能によって該当パターンのチェック開始条件を満たすと判断されたとき、前記送水ポンプの運転に関する動作パターンや当該送水ポンプの運転・停止に伴うプロセス変量パターンを取得するパターン取得機能と、このパターン取得機能で取得された前記動作パターン、前記プロセス変量パターンと対応する前記参照パターン設定部に格納される対応する参照パターンデータとを比較し、故障に至る前段階の予兆となるパターン異常を検知するパターン異常検知機能と、このパターン異常検知機能で検知されたパターン異常内容を前記通信部を通して監視制御系に送信する送信処理機能とを実現させることを特徴とする水処理施設のトラブル認識用プログラム。

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