JP5851259B2 - 配水運用制御装置 - Google Patents

Description

配水運用制御装置に関する。

特許文献１には、「本発明の末端圧制御装置は、配水管路網の各末端圧力測定地点に影響を及ぼす各機場の配水流量と配水圧力との関係に基づいて圧力特性を求める圧力特性作成手段を備える。圧力制御機場選択手段が、圧力特性作成手段にて作成した圧力特性に基づいて、圧力制御の対象とする機場を選択する。配水圧力目標値決定手段が、配水流量実績値に基づいて、圧力制御機場選択手段にて選択された機場の配水圧力目標値を決定する。配水圧力制御手段が、配水圧力実績値が配水圧力目標値に追従するように機場を制御する。」と記載されている。

特開２００１−１８８６１４

特許文献１には、短期的に配水ポンプを起動・停止する場合のポンプ関連設備の摩耗やポンプ消費電力のロスについては、何ら記載がない。また、圧力制御の機場の選択を動的に切り替える手法とはなっていない。

そこで、本発明の一例として、
配水管網における需要量の長周期変化を予測する需要予測部と、
前記需要量の予測に基づいて配水所の流量の計画を立案する流量計画立案部と、
前記流量計画に基づいて前記配水所の制御モードの計画を立案する制御モード計画立案部と、
配水管網における需要量の短周期変動を予測する需要変動予測部と、
前記配水所の設置ポンプ数とポンプ運転台数の増減条件とを記憶した台数増減条件記憶部と、
前記ポンプ運転台数の増減条件と前記需要量の短周期変動の予測と前記流量計画とに基づき、前記各配水所の配水量の長周期変化及び短周期変動の範囲を予測し、前記需要量の短周期変動を担う配水所において配水量の長周期変化に反してポンプ運転台数を増減させるよりも他の配水所の配水量を変化させるよう各配水所の前記流量計画を補正する配水計画補正部と、
前記補正された流量の計画に追従し配水管網内の圧力を適正化する前記各配水所の制御指令を計算する操作量計算部と、
前記制御指令を各配水所に送信する伝送部とを配水運用制御装置に備えた。

本発明によれば、配水管網の状態を反映して圧力制御を行う配水所を動的に切替え、短期的な配水ポンプの起動・停止を抑制してポンプ関連設備の摩耗やポンプ消費電力のロスを低減する配水運用制御装置を提供できる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

配水運用制御装置の構成例を示す図である。 配水運用制御装置のハードウェアブロック図である。 配水運用制御装置に接続された配水所の機器及び制御装置の構成図である。 配水計画記憶部に記録される配水計画を示すテーブルである。 運用条件記憶部に記録されるポンプ能力に起因した配水所における流量と全揚程の制御可能範囲を示す図である。 運用条件記憶部に記録される配水所の累積配水量の上下限値を示すテーブルである。 制御モード計画立案部の処理において配水管網での制御ポイントの選択を説明する図である。 制御モード計画立案部の処理において圧力制御モードの配水所を選択するための感度解析の結果を示すテーブルである。 配水所のポンプ運転台数の増減条件を示す図である。 需要量の長周期変化と短周期での変動を説明する図である。 短周期需要変動によるポンプ台数増減を抑制する配水計画の補正処理を説明する図である。 短周期需要変動によるポンプ台数増減を抑制する配水計画の補正処理のフローチャートである。 計画トレンドによるポンプ台数増減を速やかに実施する配水計画の補正処理を説明する図である。 計画トレンドによるポンプ台数増減を速やかに実施する配水計画の補正処理のフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実質同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。

図１は、配水運用制御装置１０１の構成例を示す図である。

配水運用制御装置１０１は、流量計画立案部１５１と、制御モード計画立案部１５２と、水理解析計算部１５３と、需要予測部１５４と、需要変動予測部１５５と、配水計画補正部１５６と、操作量計算部１５７と、データ収集部１５８と、伝送部１５９と、実績配水量記憶部１７１と、運用条件記憶部１７２と、解析条件記憶部１７３と、配水計画記憶部１７４と、台数増減条件記憶部１７５とを有する。

配水運用制御装置１０１が制御する対象は、配水所Ａ、配水所Ｂ、配水所Ｃである。本実施例では配水所のみを制御対象としているが、例えばバルブやブースターポンプ等を有する施設を配水運用制御装置の制御対象に含む配水管網においては、前記施設を含めて配水施設と呼ぶ。その場合、必要に応じて配水施設も配水所とみなして後述の計画立案および制御の対象として扱うことができる。

配水管網１１１へと配水所Ａ、配水所Ｂ、配水所Ｃの３つの配水所から配水が行われており、配水管網１１１内の状態を監視するためにリモートセンサ１１２、リモートセンサ１１３が設置されている。

配水所Ａは配水池１２１、制御装置１２２、配水ポンプ設備１２３、センサ１２４とから構成されている。配水所Ｂは配水池１３１、制御装置１３２、バルブ設備１３３、センサ１３４とから構成されている。配水所Ｃは配水池１４１、制御装置１４２、配水ポンプ設備１４３、センサ１４４とから構成されている。簡単化のため各配水所の配水池へ浄水を供給する浄水場等は記載していない。実際には各配水所は浄水場に併設されている、あるいは浄水場から送水管を経由して浄水を受水する等により、浄水の供給を受けている。 図に全ての情報線を記載していないものの、各配水所の制御装置や各リモートセンサは、通信ネットワークを介して配水運用制御装置１０１に接続されている。各配水所のセンサや各リモートセンサは、計測したセンサデータを配水運用制御装置１０１のデータ収集部１５８へと送信する。また、配水運用制御装置１０１の伝送部１５９から各配水所へとポンプやバルブを制御する指示値が送信される。

需要予測部１５４と、流量計画立案部１５１と、制御モード計画立案部１５２とは、配水計画を立案する機能を担う。

配水計画とは、その立案時点より所定（例えば１日後まで）の期間（以下、計画立案期間と呼ぶ）にわたって、需要量の予測に基づき、各配水所が分担する配水量と、後述する各配水所の制御モードとを定めた計画である。配水計画については図４の説明とともに後述する。

配水計画の立案は、例えば３０分毎に周期的に行い、需要予測量や、配水池水位の変化、配水所の分担配水量などを当該時点で得られる最新の情報を反映して更新する。

定期的な更新によって、需要量の当初の予測からのずれにより乗じる計画とシステム状態の偏差、例えば配水池水位の偏差や、各配水所の分担配水量の１日累積値の偏差等を是正するよう運用制御していくことができる。

分担配水量とは、配水管網１１１の需要量を分担して供給するように、配水所Ａ、配水所Ｂ、配水所Ｃのそれぞれが配水する流量とする。

需要予測部１５４は、実績配水量記憶部１７１に記録された過去及び現時点の実績配水量のデータを入力とし、例えば過去の実績配水量データを用いて、過去及び現時点の配水量から将来の需要量を予測する回帰式を構成して、前記回帰式に必要な実績配水量のデータを代入する処理を行い、計画立案期間における需要量の長周期変化の予測、即ち３０分〜１時間平均の需要予測量を出力して、流量計画立案部１５１及び水理解析計算部１５３へと送信する。なお、全配水所からの配水量の総和は配水管網における総需要量に一致するため、需要予測部１５４では実績配水量データを実績需要量データと考えて取り扱う。需要予測を行う処理は公知の技術を利用できるため詳細は省略する。

ここで長周期変化とは、後述する需要変動予測部１５５で予測する５分程度の短周期の変動との対比を指し、夜間は需要が少なく昼間に需要が多いという需要の変化を意味している。

需要予測は配水管網全体での需要量を予測するだけでなく、配水管網を需要特性等に応じて適切な区域へと分割し、各区域の需要量を予測することが望ましい。例えば住宅の多い地域や商業需要家の多い地域では水需要の利用パターンが異なるため、区域毎に需要量を予測することで、後述する水理解析計算の精度を向上できる。

流量計画立案部１５１は、需要予測部１５４で計算した需要予測量と、運用条件記憶部１７２に記憶された流量計画の満たすべき条件と流量計画の評価関数とを入力とし、計画立案期間における流量計画を出力して、制御モード計画立案部１５２へと送信する。出力である分担配水量の計画については、図４の説明にて配水計画記憶部１７４の記録内容とともに後述する。また、流量計画とは、計画立案期間における分担配水量の計画を指す。 流量計画立案部１５１の処理では、計画立案期間の各時刻の分担配水量を決定変数とし、運用条件記憶部１７２に記録された評価関数を最小化する最適化問題として記述し、例えば遺伝的アルゴリズム等の最適化技術を用いて、運用条件記憶部１７２に記録された流量計画の満たすべき条件の範囲内で決定変数を変化させて探索し、前記最適化問題を求解することで、出力の流量計画を最適解として得る。

流量計画立案部１５１は、評価関数の値の計算に際して、流量計画の候補を取り上げ、後述する水理解析計算部１５３に対して当該流量計画を入力として与えて水理計算を行い、水理解析計算部１５３の出力より配水管網の節点における圧力等、配水管網の状態の推定値を取得し、当該状態の推定値を利用して評価関数の値を計算する。

運用条件記憶部１７２に記憶しておく評価関数としては、例えば、配水管網中の圧力の適正範囲からの逸脱量、配水池の水位の運用範囲からの逸脱量、配水量・配水圧力の配水所の制御能力範囲からの逸脱量、全配水所のポンプ消費電力量の総和など、配水管網の状態から計算できる指標値を加算した関数を用いることができる。最適化問題としての記述やその解法については、公知の技術を採用できるため詳細は省略する。

制御モード計画立案部１５２は、流量計画立案部１５１で計算された流量計画と、運用条件記憶部１７２に記憶された制御モード計画の満たすべき条件とを入力とし、計画期間の各時刻について配水管網中で圧力を重点的に管理する地点を制御ポイントとして抽出し、前記抽出した制御ポイントの圧力を最も有効に調整する配水所を水理解析計算の感度解析により選択し圧力制御モードの配水所として設定することで制御モードの計画を立案する処理を行い、各配水所の制御モードの計画を出力し、流量計画と制御モード計画とを合わせた配水計画として配水計画記憶部１７４に記録する。

配水所の制御モードとは、流量計画値を目標として配水量を制御する流量制御モードと、配水管網１１１内の圧力分布を適正化するように吐出圧力を制御する圧力制御モードからなる。

制御モードの計画とは、計画立案期間の各時刻について、制御対象の配水所の制御モードを流量制御モードあるいは圧力制御モードのいずれかから定めた計画を指す。

図１の配水管網１１１のように複数の配水所から押合いで配水を行う配水系の場合、一つの配水所を圧力制御モードとし、残りの配水所を流量制御モードとする。

そのため制御モード計画立案部１５２の処理では、計画立案期間の各時刻について、圧力制御モードとする配水所を配水所Ａ、配水所Ｂ、配水所Ｃから一つ選択することで全配水所の制御モードを定める。

運用条件記憶部１７２に記憶しておく制御モード計画の満たすべき条件としては、例えば配水所Ｂは必ず流量制御モードとする等の条件を設定する。

制御モード計画立案部１５２の具体的な処理内容である、制御対象の配水所のうちから圧力制御の配水所を選択する手法に関しては、図７及び図８の説明とともに後述する。

なお配水管網中にバルブやブースターポンプを有する施設が設置されており、そうした施設も配水運用制御装置１０１の制御対象の配水施設として扱う場合には、圧力制御モードとする配水所を一つではなく複数設定することが適当なケースもある。そのようなケースでも、前記圧力制御モードとする配水所を複数設定するための条件を運用条件記憶部１７２に記録しておき、制御モード計画立案部１５２で当該条件を考慮することで本発明の配水運用制御装置１０１を適用できる。

配水計画記憶部１７４は、流量計画立案部１５１および制御モード計画立案部１５２で計算された配水計画を記憶し、各配水所への制御指令の目標値として配水計画補正部１５６および操作量計算部１５７に提供する。記憶する情報の詳細は図４の説明とともに後述する。

運用条件記憶部１７２には、先述の通り、流量計画の満たすべき条件と流量計画の評価関数と、記憶された制御モード計画の満たすべき条件とを記録しておく。評価関数については図５の説明にて、流量計画の満たすべき条件については、図６の説明にて補足する。 水理解析計算部１５３は、流量計画立案部１５１、制御モード計画立案部１５２、操作量計算部１５７のいずれかによってその呼び出し元の処理のために呼び出され、入力として、解析条件記憶部１７３に記録された配水管網１１１のモデルの情報と、配水管網１１１の需要量の情報として需要予測部１５４の出力する予測需要量あるいは操作量計算部１５７が構成する制御時点推定需要量と、流量計画立案部１５１または制御モード計画立案部１５２または操作量計算部１５７のいずれかの呼び出し元より追加的に与えられる計算条件を用いて、水道の配水管網の水理計算を行う処理により、出力として配水管網の節点における圧力と、配水管網の管路の流量と、配水池の水位変化の推定値を算出して呼び出し元に送信する。

以下、配水管網の節点における圧力と、配水管網の管路の流量と、配水池の水位変化とを、配水管網の状態と呼ぶこととする。

なお、前記水理計算とは、とある一時刻における配水管網の状態を計算する定常状態解析（Ｓｔｅａｄｙ Ｓｔａｔｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ）と、前記定常状態解析をシミュレーション上での一定時間間隔（例えば１時間おき）毎の行い、配水管網の状態を時系列で予測する拡張期間解析（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｐｅｒｉｏｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ）とのいずれか一方を意味する。

流量計画立案部１５１からの呼び出しでは拡張期間解析を、制御モード計画立案部１５２または操作量計算部１５７からの呼び出しでは定常状態解析を行う。水理計算は公知の技術であるため詳細は省略する。

解析条件記憶部１７３は、水理解析計算部１５３の入力となる配水管網１１１のモデルとして、配水管網を構成する管路の接続関係と、各管路の口径、長さ、流速係数と、需要量の空間的な分布等からなる配水管網モデルを構築し、水理解析の条件として記憶しておく。

需要変動予測部１５５と、配水計画補正部１５６と、操作量計算部１５７とは、配水計画と収集されたデータに基づいて各配水所への制御指令を計算する機能を担う。

制御指令の計算は、新たなデータを収集する周期とほぼ同等の周期で行う。例えば各配水所やリモートセンサからのデータが１分周期で収集できる場合、制御指令の計算を１分から５分程度の周期で行う。

需要変動予測部１５５は、実績配水量記憶部１７１に記録された過去及び現時点の実績配水量のデータを入力とし、需要量が数分の短周期で変動する大きさの推定値、即ち短周期変動の予測を出力し、配水計画補正部１５６へと送信する。需要変動予測部１５５の処理の詳細は図１０の説明で後述する。

配水計画補正部１５６は、配水計画記憶部１７４に記録された配水計画と、台数増減条件記憶部１７５に記録された配水所のポンプ運転台数の増減条件と、需要変動予測部１５５から出力された短周期の需要変動の予測と、データ収集部１５８から受信した制御時点のセンサ計測値および配水所のポンプ運転状態とを入力とし、配水所の配水量の長周期変化及び短周期変動の範囲を予測し、ポンプ運転台数の増減条件に基づいて、配水量の短周期変動を担う配水所において配水量の長周期変化に反してポンプ運転台数を増減させるよりも他の配水所の配水量を変化させるよう各配水所の前記流量計画を補正した配水計画を出力し、操作量計算部１５７へと送信する。

配水計画補正部１５６の処理の詳細は図１１乃至図１４の説明にて後述する。

操作量計算部１５７は、配水計画補正部１５６から出力された補正済み配水計画と、データ収集部１５８から受信した制御時点のセンサ計測値とを入力とし、補正済み配水計画に追従しつつ配水管網１１１内の配水圧力を適正範囲内に保つような制御対象の各配水施設の制御モードおよび制御目標値からなる制御指令（操作量）を出力し、伝送部１５９を経由して各配水施設の制御装置へと送信する。

配水所の制御装置、例えば制御装置１４２は、制御指令を伝送部１５９より受信し、制御指令に指定された制御モードと制御目標値に追従するようポンプ設備を制御する。制御装置１４２によるポンプ設備の制御については図３の説明にて後述する。

制御指令の計算処理には、公知の技術を利用してよい。例えば、流量制御モードの配水所は補正済みの流量計画値通りに配水するよう固定し、圧力制御モードの配水所の吐出圧力を決定変数として探索の対象とする。両制御モードの配水所の運転方法を入力として水理解析計算部１５３を呼び出し、その計算結果から演算で求められる後述の目的関数値を最小化するように決定変数を探索して、圧力制御モードの配水所の吐出圧力を決める。目的関数には、後述する制御ポイントにおける水理解析計算部１５３で計算された圧力値の、予め設定した適正範囲からの逸脱量を選ぶことができる。なお管網内圧力の良好な制御性能を得るために、収集したセンサデータを用いて当該時刻での需要量を計算して水理解析計算部１５３への入力とし、需要予測部１５４からの予測値に代える。

操作量計算部１５７の計算手法は、前記水理解析計算部１５３を利用する手法に限らず、経験的な知識により別途定めたテーブルや計算式で操作量を定める手法など、任意の手法を用いることができる。

台数増減条件記憶部１７５は、ポンプ運転台数を変化させて制御を行っている配水所の、ポンプ運転台数を切り替える条件を記憶している。具体的には、配水所に設置されたポンプの台数と各ポンプの能力特性と、ポンプ運転台数ごとの運転状態範囲と、ポンプ運転台数を増減する条件の情報を記憶している。ポンプ運転台数の増減条件については図９の説明で後述する。

なお台数増減条件記憶部１７５に記録されている情報は、各配水所に関する情報に関しては例えば台数増減条件記憶部３６５のように当該配水所の制御装置の台数増減条件記憶部に記録されている情報と同等である。

台数増減条件記憶部１７５は固定的な情報として台数増減条件を記録するのではなく、通信ネットワークを介してリアルタイムに各配水所の制御装置から台数増減情報を収集し、情報提供することとしてもよい。

データ収集部１５８は、各配水所、各リモートセンサからセンサ情報を収集する。実績配水量は日時情報とともに実績配水量記憶部１７１に記録する。

図２を参照して、配水運用制御装置のハードウェア構成を説明する。図２において、配水運用制御装置１０１は、ＣＰＵ２０１と、メモリ２０２と、メディア入出力部２０３と、入力部２０５と、通信制御部２０４と、表示部２０６と、周辺機器ＩＦ部２０７と、バス２１０とから構成されている。

ＣＰＵ２０１は、メモリ２０２上のプログラムを実行する。メモリ２０２は、プログラム、テーブル等を一時記憶する。メディア入出力部２０３は、プログラム、テーブル等を保持する。入力部２０５は、キーボード、マウス等である。通信制御部２０４は、ネットワーク２２０と接続されている。表示部２０６は、図１の説明のディスプレイである。周辺機器ＩＦ部２０７は、プリンタ等のインタフェースである。バス２１０は、ＣＰＵ２０１、メモリ２０２、メディア入出力部２０３、入力部２０５、通信制御部２０４、表示部２０６、周辺機器ＩＦ部２０７を相互接続する。

図１と図２との対比から明らかなように、図１の配水運用制御装置１０１は、ＣＰＵ２０１がプログラムを実行することで実現している。

図３は、配水所Ｃの機器及び制御装置の構成図である。配水ポンプ設備１４３は、ポンプ３０１、ポンプ３０２、ポンプ３０３、及び各ポンプの吐出口に設置された吐出弁３１１、吐出弁３１２、吐出弁３１３の各設備から構成されている。

ポンプ３０１およびポンプ３０２はインバータが設置されており、制御装置１４２から受信する制御信号に従ってポンプ回転数を変化させることができる可変速ポンプである。また各吐出弁は制御装置１４２から受信する制御信号に従って開度を変更することができる。

伝送信号３４０は配水運用制御装置１０１の伝送部１５９から送信された信号で、当該配水所の制御モード（圧力制御または流量制御のいずれか）および当該制御モードでの目標値（圧力目標値または流量目標値）からなる。

制御装置１４２は、伝送信号３４０及びセンサ１４４の計測値を入力とし、伝送信号３４０の指定する制御モードの制御部を用いて、伝送信号３４０の指定する制御目標値に追従するよう配水ポンプ設備１４３の各設備の制御信号を出力する。

制御モード切替部３３０は、伝送信号３４０を入力とし、伝送信号３４０の制御モード情報を読込み、制御モード情報が圧力制御モードあるいは流量制御モードのいずれかにあるかに対応して、それぞれ圧力制御部３３１あるいは流量制御部３３２を有効化する制御部として選択し、有効化する制御部へと伝送信号３４０の制御目標値を送信する。

センサ１４４は、配水所Ｃの吐出圧力及び吐出流量（配水流量）を計測して制御装置１４２に送信する。

圧力制御部３３１は、伝送信号３４０の吐出圧力制御目標値と、センサ１４４の計測値を入力とし、前記吐出圧力制御目標値および前記計測値が台数増減条件記憶部３６５に記録されたポンプ台数増減条件に該当するか判定する処理を行い、また前記計測値の吐出圧力を前記制御目標値に追従させるよう構成されたＰＩ制御ロジックによって可変速ポンプの回転数および吐出弁の開度を計算処理し、前記台数増減条件に該当する場合は起動あるいは停止させるポンプの起動あるいは停止指令を出力し、また前記可変速ポンプの回転数および吐出弁の開度を出力して、伝送部３５０を経由して配水ポンプ設備１４３へ送信し各設備の運転状態を変更する。

なお、圧力制御部３３１は、センサ１４４で計測される吐出圧力を目標値に追従させるよう制御する吐出圧力制御だけではなく、配水管網１１１内の末端圧力を制御する末端圧力制御を行うこととしてもよい。あるいは、センサ１４４で計測される吐出流量値および吐出圧力値から演算できる配水管網１１１内代表点の末端圧力推定値を、指定された目標値とするように吐出圧力を演算する推定末端圧力制御を行うこととしてもよい。

末端圧力制御を行う場合、圧力制御部３３１は例えばリモートセンサ１１２で計測される圧力値を通信ネットワーク経由で収集し、センサ１４４の計測値にかえて圧力制御部３３１での操作量演算に利用する。

流量制御部３３２は、伝送信号３４０の吐出流量制御目標値と、センサ１４４の計測値を入力とし、前記吐出流量制御目標値および前記計測値が台数増減条件記憶部３６５に記録されたポンプ台数増減条件に該当するか判定する処理を行い、また前記計測値の吐出流量を前記制御目標値に追従させるよう構成されたＰＩ制御ロジックによって可変速ポンプの回転数および吐出弁の開度を計算処理し、前記台数増減条件に該当する場合は起動あるいは停止させるポンプの起動あるいは停止指令を出力し、また前記可変速ポンプの回転数および吐出弁の開度を出力して、伝送部３５０を経由して配水ポンプ設備１４３へ送信し各設備の運転状態を変更する。

図４は、配水計画記憶部１７４に記録される配水計画を示すテーブルである。例として、３月１３日の０：００から３月１４日０：００までの２４時間を３０分間隔の区分にわけ、各時刻について各配水所の分担配水量と、圧力制御対象の配水所を定めている。

日付情報４０１および時刻情報４０２の定める日時に対して、予測された需要量を示す需要量情報４０３に、各配水所の分担配水量を配水所Ａ配水量情報４０４、配水所Ｂ配水量情報４０５、配水所Ｃ配水量情報４０６にて与えている。また、図７で後述する制御ポイントを制御ポイント情報４０７に示し、圧力制御の対象とする配水所を圧力制御配水所情報４０８で与えている。圧力制御配水所情報４０８に指定されていない配水所は流量制御の対象であることを意味する。

配水所Ａ配水量情報４０４、配水所Ｂ配水量情報４０５、配水所Ｃ配水量情報４０６の各情報は流量計画立案部１５１にて、制御ポイント情報４０７、圧力制御配水所情報４０８の各情報は制御モード計画立案部１５２にて計算された情報である。

図５は、運用条件記憶部１７２に記録されるポンプ能力に起因した配水所における流量と全揚程の制御可能範囲を示す図である。図３に示した配水所Ｃを例にとって説明する。グラフの制御可能領域５０１に網掛けで示した領域は、ポンプ運転台数と可変速ポンプの回転数変更により制御が可能な配水量と全揚程（吐出圧力）の領域を示す。

領域左下の曲線は可変速ポンプ１台を最小回転数で運転したときのポンプ能力（性能）特性、領域右上の曲線は全ポンプ（可変速ポンプ２台と固定速ポンプ１台）を運転し、可変速ポンプは最大回転数で運転したときの並列ポンプ能力特性となっている。

運用条件記憶部１７２には各配水所について制御可能範囲の情報を保持している。流量計画立案部１５１では、一つの評価指標として、配水所の運転状態のこの制御可能範囲からの逸脱量（範囲からの距離）を用い、評価関数に加えることで、制御可能範囲を逸脱せずに制御を行う配水計画を立案する。

図６は、運用条件記憶部１７２に保持されている運用条件記憶部に記録される配水所の累積配水量の上下限値を示すテーブルである。各配水所に関して１日の累積配水量の共用できる上下限値（最小値と最大値）の情報からなる。

各時刻の配水量は図５で示した施設能力が満たすべき条件となるが、図６のテーブルは１日の分担配水量の累積量に対する制約条件を与える。例えば他の水道事業者からの給水を受けている配水所は、各時刻においては施設能力の範囲内で配水量を変化させることができるが、他事業者との契約のために１日の累積量での配水量を大きく変化させることが難しい。

流量計画立案部１５１ではこのテーブルの条件を満たす範囲内で流量計画の候補探索することで、前記契約の順守に寄与できる。

図７は、制御モード計画立案部１５２の処理において、配水管網での制御ポイントの選択を説明する図である。配水の制御では管網全体で圧力を適正範囲内に納めることが求められるが、特に圧力の低下するポイントを最低限度必要な圧力以上に保つことが求められる。そこで、制御モード計画立案部１５２では、計画期間中の各時刻において、配水管網中で圧力を重点的に管理する地点を制御ポイントとして抽出する。例えば水理解析計算部１５３の計算結果から、最も圧力が低い一つの節点を制御ポイントとして選択する。

需要量の多い時間帯は、管摩擦による圧力損失の影響を受け、配水所から地理的に遠い地点で圧力が低下する。一方、需要量の少ない時間帯は、配水所の吐出圧力を下げるため、配水所からの地理的距離に依らず標高の高い地点で圧力が低下する。

各時刻で圧力低下ポイントを抽出することで、前記圧力低下ポイントの時間による変化を捉えられる。

制御ポイントは、水理解析の全節点から抽出してもよく、あるいは制御ポイント候補７０１、制御ポイント候補７０２、制御ポイント候補７０３のように候補を限定しておき、候補の中で圧力低下ポイントを選ぶこととしてもよい。

制御ポイントの候補は必ずしもリモートセンサの設置位置でなくとも構わない。水理解析計算を用いることで、リモートセンサの設置されていない位置を制御ポイントとすることができる。ただしリモートセンサが一切不要というわけではなく、水理解析計算の精度向上や制御性能の向上のためにリモートセンサの値を利用することが重要である。

図８は、制御モード計画立案部１５２の処理において、圧力制御モードの配水所を選択するための感度解析の結果を示すテーブルである。制御モード計画立案部１５２の処理では、計画立案期間の各時刻にて、前記手法で抽出した制御ポイントの圧力を最も効果的に調整する配水所を圧力制御の配水所として選択する。

制御ポイント候補７０１が制御ポイントとして抽出された時刻を取り上げて説明する。 当該時刻の水理解析計算は流量計画立案部１５１にて既に行われている。その計算の条件を基準条件として、以下の通り条件を調整して計算結果の変化を確認する感度解析を行う。

圧力制御モードとする配水所の各候補について、基準条件に対して当該配水所の吐出圧力を一定量だけ増加させ、その他の配水所は基準条件と同量の配水量となるよう条件を設定して計算を行う。

各候補での計算結果について、制御ポイントの圧力計算結果が基準条件の計算結果からどれだけ増加しているかを確認する。吐出圧増加量に対する制御ポイントの圧力増加量の比が大きい配水所候補を圧力制御モードの配水所として選択する。

図８の各行は、配水所情報８０１に示した配水所を圧力制御モードの候補とし、吐出圧増加量情報８０２に示す通り吐出圧力を２．０ｍだけ増加させた場合の計算結果を表す。制御ポイント圧力増加量情報８０３に制御ポイントの圧力量を、感度情報８０４に吐出圧に対する制御ポイント圧力増加量の比を示す。この例では、感度情報８０４が最も大きい配水所Ａを圧力制御モードの配水所として選択し、配水計画として登録する。

水理解析計算の感度解析を用いることで、制御ポイントの圧力適正化に最も適した配水所を圧力制御モードとして選択できる。

図９は、配水所のポンプ運転台数の増減条件を示す図である。これらの条件は配水運用制御装置１０１の台数増減条件記憶部１７５、及び制御装置１４２の台数増減条件記憶部３６５等に記憶されている。

図９（ａ）は、吐出圧力に依らず、吐出流量（配水量）が閾値をまたいで変化することを判定条件とした台数増減条件である。図中、例えば「２台→３台」と記載した流量閾値をまたいで吐出流量が増加するとき、配水所の制御装置はポンプ台数を２台から３台へ増加させるよう、停止中のポンプ１台を起動させる。また例えば「２台→１台」と記載した流量閾値をまたいで吐出流量が減少するとき、配水所の制御装置はポンプ台数を２台から１台へ減少させるよう、稼働中のポンプ１台を停止させる。

図９（ｂ）は、吐出圧力と吐出流量（配水量）の組が、前記組の平面上で境界線をまたいで変化することを判定条件とした台数増減条件である。図中、例えば「２台→３台」と記載した実線の境界線をまたいで吐出圧力と吐出流量の組が変化し、「３台」と記載された領域に入るとき、配水所の制御装置はポンプ台数を２台から３台へ増加させるよう、停止中のポンプ１台を起動させる。また例えば「２台→１台」と記載した破線の境界線をまたいで吐出圧力と吐出流量の組が変化し、「１台」と記載された領域に入るとき、配水所の制御装置はポンプ台数を２台から１台へ減少させるよう、稼働中のポンプ１台を停止させる。

条件（ａ）は条件（ｂ）の特殊な設定例とみなせ、広く利用されている条件である。一方、ポンプの能力や効率等に応じて増減条件（ｂ）を適切に定めることで、ポンプの消費電力を下げることができる。

運転台数を増加させる条件と、減少させる条件が一致せず、余裕が設けてあるのは、運転状態が増減条件付近で細かく変動をする際に頻繁なポンプの起動・停止を防止するためである。例えば条件（ａ）において「２台→３台」の流量閾値は、「３台→２台」の流量閾値よりも大きく設定されている。

なお図９は全て同型のポンプを有する配水所の増減条件の例である。異なる能力を持つポンプを組合せて有する配水所の増減条件はより複雑なものとなるものの、増減条件が吐出流量（配水量）や吐出圧力により定められる点は変わらない。

制御装置１４２は台数増減条件を参照し、吐出流量や吐出圧力などの運転状態の変化が条件を満たすかを判定することで配水所内のポンプの起動・停止操作を行う。また配水運用制御装置１０１の配水計画補正部１５６は、台数増減条件を参照し、各配水所の運転状態とその変化予測を判定することで、配水所ポンプの起動・停止が行われるかどうかを予測する。

図１０は、需要量の長周期での変化と短周期での変動を説明する図である。水道の需要量（配水量）は、深夜には少なく朝と夕方には多い上側のグラフのような変化をすることが一般的である。一日の最小の配水量と最大の配水量の比は５倍以上になることも珍しくない。

こうした一日の中での需要量の変化を長周期変化と呼ぶ。長周期での変化は、季節や曜日、気温等の影響を考慮することで過去の実績値から高精度で予測できることが知られており、配水運用制御装置１０１では需要予測部１５４が予測を行う。

一方で、需要量には下側のグラフのように短周期での細かい変動もみられ、このような変動は予測が困難である。例えば、その時刻の需要量の５％から１０％程度の大きさで、５分程度の短い周期にて需要量が変動することがある。

需要変動予測部１５５では、実績配水量記憶部１７１に記録された実績配水量から短周期変動の平均的な大きさρを計算する。例えば、３０分毎の時刻ごとに、１分周期の配水量の標準偏差を計算し、平均的な大きさρとする。

また需要変動予測部１５５では、前記需要量の短周期変動の予測に際して、前記変動を予測する時刻と同一の時刻を含む区間かつ同一の曜日のデータのみを用い、また当該時刻を含む区間における予測需要量と実績需要量との差が所定の範囲内に収まるデータのみを用いて前記変動を予測する。

実績配水量データのうちで、当該需要変動を予測する対象時刻と同一の時刻を含む区間で、当該時刻の需要予測量と実績需要量が近いデータを抽出して前記平均的な大きさの計算に用いる。また特に需要変動の予測を行う日と同一の曜日のデータのみを抽出して計算に用いる。例えば、ある月曜日の午前８時から午前８時３０分の区間について計算する場合、過去１年間の実績配水量のうち、同じ月曜日の午前８時から午前８時３０分の区間のデータで、なおかつこの区間の予測需要量と実績需要量の差が所定の範囲に収まるような日についてデータのみを抽出して前記標準偏差の計算に用いる。

図１１は、配水計画補正部１５６の処理において短周期需要変動によるポンプ台数増減を抑制する配水計画の補正処理を説明する図である。配水所Ａが圧力制御モードであるとして説明する。

前述した短周期での需要量の変動は、配水所Ａの配水量の変動にほぼ直接現れる。そのため短周期変動の影響を受けて配水量が変動し、配水所Ａのポンプ運転台数が頻繁に起動・停止することがある。

配水所Ａがポンプ２台で運転しており、配水量がポンプ３台運転へと移行する閾値流量に近い場合、短周期変動による配水量の増加で、３台目のポンプが起動する可能性が高い。しかし前記配水量の増加は短周期での変動であるため、例えば１０分後には配水量が大きく減少し、ポンプ１台が停止して起動前と同じ２台運転に戻ることがある。

長周期変化による配水量の増加トレンドに対応したポンプの起動は必要であるものの、前記短周期変動によるポンプの起動・停止はポンプ設備の負荷や、消費電力の増加の可能性があるためなるべく回避したい。

そこで配水計画補正部１５６の処理では、配水量の長周期変化（流量計画）は増加トレンドではないものの、配水所Ａの実績配水量トレンドが増加し、大きさρの短周期変動で停止中ポンプの起動が行われると予測されるとき、前記停止中ポンプを起動させるよりも、他の配水所の配水量を増加させるよう、配水所Ａの流量計画値を所定の補正量だけ減少して配水所Ｂの流量計画値を所定の補正量だけ増加させることで流量計画を補正する。短周期変動の大きさの見積りρには需要変動予測部１５５で計算した値を用いる。この補正により、配水所Ａの配水量が減少するため、短周期変動によるポンプの起動を抑制できる。

実績配水量トレンドには、１分周期の実績配水量に移動平均や一次遅れフィルタ等のフィルタ処理をかけた値を用いることができる。補正量は短周期変動の平均的な大きさρの定数倍等を用いることができる。

上記の例では配水所Ａの流量計画の減少分を配水所Ｂで補うこととしたが、配水所Ｂと配水所Ｃの両方で補正量分を分配することとしてもよい。補正を行う流量制御モードの配水所は、補正により当該配水所のポンプの起動が起こらないことが確認できる配水所を選択することが望ましい。

上記の例では圧力制御モードの配水所において、短周期変動によるポンプの起動を抑制するケースを説明したが、同様にポンプの停止を抑制するケースでも補正を行う。即ち配水計画補正部１５６の処理では、配水量の長周期変化（流量計画）は減少トレンドではないものの、配水所Ａの実績配水量トレンドが減少し、大きさρの短周期変動で稼働中ポンプの停止が行われると予測されるとき、前記稼働中ポンプを停止させるよりも、他の配水所の配水量を減少させるよう、配水所Ａの流量計画値を所定の補正量だけ増加して配水所Ｂの流量計画値を所定の補正量だけ減少させることで流量計画を補正する。

ここで示した例は図９（ａ）に示した配水量を台数増減の判定条件とする配水所での処理である。図９（ｂ）に示した圧力（揚程）を考慮した台数増減条件を有する配水所においても、配水量及び吐出圧力の両指標について増減条件境界線から運転状態を一定の距離を保つよう、配水量を補正することで前記の例と同等の効果を得ることができる。

例えば、配水量については前記ρ、吐出圧力についてはｋ・ρ＾ｎだけ境界線からの距離を確保できない場合に補正を行うよう判定すればよい。ただしｋ、ｎは別途定める定数であり、＾は累乗を表す。

図１２は、配水計画補正部１５６における短周期需要変動によるポンプ台数増減を抑制する配水計画の補正処理のフローチャートである。

ステップ１４０１で補正処理を開始する。

ステップ１２０２では、配水量の短周期変動によってポンプ運転台数の増減が生じる見込みの有無を判定する。圧力制御モードの配水所に関して、実績配水量トレンド値に需要変動予測部１５５で計算したρを足した値が、ポンプ台数増加条件に該当する場合、台数増加見込み有と判定する。即ち、
Ｑｔ＋ρ＞Ｑｉ の時に台数増加見込み有
ただし、
Ｑｔ：実績配水量トレンド値
Ｑｉ：ポンプ台数増加条件の閾値配水量
ρ：短周期変動の平均的な大きさ
である。あるいは実績配水量トレンド値からρを引いた値が、ポンプ台数減少条件に該当する場合、台数減少見込み有と判定する。即ち、
Ｑｔ−ρ＜Ｑｄ の時に台数減少見込み有
ただし、
Ｑｔ：実績配水量トレンド値
Ｑｄ：ポンプ台数減少条件の閾値配水量
ρ：短周期変動の平均的な大きさ
である。いずれのケースにも該当しない場合、台数増減見込み無と判定する。

見込み無の場合はステップ１４０６へ、見込み有の場合はステップ１２０２へ処理を進める。

ステップ１２０３では、ステップ１２０２で見込み有と判定されたポンプ台数の増減が、流量計画のトレンドと整合的かどうかを判定する。ポンプ台数増加見込み有で流量計画トレンドが増加の場合は整合有、またポンプ台数減少見込み有で流量計画トレンドが減少の場合は整合有と判定する。一方で、ポンプ台数増加見込みで計画トレンドが減少または変化なし、あるいはポンプ台数減少見込みで計画トレンドが増加または変化なしの場合は、整合無と判定する。

ここで流量計画のトレンドとは、例えば、制御時点での流量計画値と次の計画時刻の流量計画値の変化をさし、流量計画値が増加するときは増加トレンド、減少するときは減少トレンドとする。

整合有の場合はステップ１４０６へ、整合無の場合はステップ１２０４へ処理を進める。

ステップ１２０４では、台数増減の見込み判定を見込み無とするために必要な、圧力制御モードの配水所の流量計画値の補正量を算出する。台数増加見込みであれば配水量の減少量、台数減少見込みであれば配水量の増加量を計算する。例えば、
ΔＱ＝Ｑｉ−Ｑｔ−ρ＜０ （台数増加見込みのとき）
＝Ｑｄ−Ｑｔ＋ρ＞０ （台数減少見込みのとき）
ただし、
ΔＱ：補正量
Ｑｔ：実績配水量トレンド値
Ｑｉ：ポンプ台数増加条件の閾値配水量
Ｑｄ：ポンプ台数減少条件の閾値配水量
ρ：短周期変動の平均的な大きさ
とする。

補正量が予め設定した限界値より大きい場合には、配水運用に与える影響が大きいため補正を中止する処理を追加してもよい。

ステップ１２０５では、ステップ１２０４で計算した補正量を流量制御モードの流量計画値へと分配する。例えば流量計画の補正に関する優先順位の情報を保持しておき、優先順位の高い配水所が全補正量を担うようにすればよい。

補正量を分配された流量制御モードの配水所においてポンプ運転台数の増減が生じる見込みを判定して、見込み有の場合には補正量の絶対値を縮小し、補正量を分配された配水所で台数増減見込みのない範囲で補正を行うこととしてもよい。

ステップ１４０６で補正処理を終了する。
なお、配水計画の補正を行った後は、制御周期のたびに補正をリセットしても圧力制御モードの配水所で台数増減の見込みがなくなるかどうかを判定する。前記判定で補正をリセットしても見込みなしとなれば、補正をリセットして補正前の配水計画を用いた運用に回復することができる。

図１３は、配水計画補正部１５６の処理において計画トレンドによるポンプ台数増減を速やかに実施する配水計画の補正処理を説明する図である。配水所Ａが圧力制御モードであるとして説明する。

制御時点でポンプ３台運転のとき、次の計画時刻の流量計画値はポンプ２台での運転が可能と判断できる場合、配水計画の補正により台数増減の時刻を前倒しできる。一般に、同じ配水量、吐出圧力でもポンプ台数が少ないときにより消費電力が小さいため、ポンプ運転台数減少を速やかに行うことで、消費電力量の削減に寄与できる。

流量制御モードの配水所Ｂからの配水量を増加させるよう補正することで、配水所Ａの配水量が減少し、速やかに配水所Ａのポンプ台数が減少する。しかしながら、配水量の短周期変動により再度配水所Ａのポンプ台数が増加して３台運転に戻ることは抑制したい。そのため、ポンプ台数の減少後に、図１２で説明した補正により短周期変動でポンプ台数の増加を抑制できると見込める場合にのみ、前記配水所Ｂの配水量を増加させる補正を行う。

即ち、配水計画補正部１５６の処理では、配水量の長周期変化（流量計画）が減少トレンドで稼働中ポンプを停止することが予測されており、仮に稼働中のポンプを停止したとして、実績配水量トレンドに対して大きさρの短周期変動が加わったときにトレンドに反した停止中ポンプの起動を抑制するための補正量を計算し、前記補正量の大きさが所定量以下である際に、前記稼働中ポンプの停止を速やかに実施できるように、配水所Ａの流量計画値を前記補正量だけ減少して配水所Ｂの流量計画値を前記補正量だけ増加させることで流量計画を補正する。

また、配水計画補正部１５６の処理では、配水量の長周期変化（流量計画）が増加トレンドで停止中ポンプを起動することが予測されており、仮に停止中のポンプを起動したとして、実績配水量トレンドに対して大きさρの短周期変動が加わったときにトレンドに反した起動中ポンプの停止を抑制するための補正量を計算し、前記補正量の大きさが所定量以下である際に、前記停止中ポンプの起動を速やかに実施できるように、配水所Ａの流量計画値を前記補正量だけ増加して配水所Ｂの流量計画値を前記補正量だけ減少させることで流量計画を補正する。

図１４は、配水計画補正部１５６における計画トレンドによるポンプ台数増減を速やかに実施する配水計画の補正処理のフローチャートである。

ステップ１４０１で補正処理を開始する。

ステップ１４０２では、流量計画のトレンドにより圧力制御配水所のポンプ運転台数の増減見込みの有無を判定する。次の時刻の流量計画値が配水量となった場合、ポンプ運転台数が現在の台数から増加または減少するかどうかを台数増減条件記憶部１７５の情報から判定する。即ち、
Ｑｓ＞Ｑｉ の時に台数増加見込み有、あるいは
Ｑｓ＜Ｑｄ の時に台数減少見込み有、
ただし、
Ｑｓ：次の時刻の流量計画値
Ｑｉ：ポンプ台数増加条件の閾値配水量
Ｑｄ：ポンプ台数減少条件の閾値配水量
である。

増減見込み無の場合は、ステップ１４０６へ、増減見込み有の場合は、ステップ１４０３へ処理を進める。

ステップ１４０３では、台数増減後に、短周期変動によってポンプ台数がリバウンドしないために必要な補正量を計算する。例えば、図１３の例では、実績配水量トレンド値と、ポンプ２台から３台への増加判定流量からρだけ小さい流量との差を計算する。例えば、
ΔＱ＝Ｑｉ−ρ−Ｑｔ＜０ （台数減少見込みのとき）
＝Ｑｄ＋ρ−Ｑｔ＞０ （台数増加見込みのとき）
ただし、
ΔＱ：補正量
Ｑｔ：実績配水量トレンド値
Ｑｉ：リバウンドによるポンプ台数増加条件の閾値配水量
Ｑｄ：リバウンドによるポンプ台数減少条件の閾値配水量
ρ：短周期変動の平均的な大きさ
とする。

ステップ１４０４では、ステップ１４０３で計算した補正量が、予め設定しておく適用可能な範囲内かどうかを判定する。

範囲外の場合は、ステップ１４０６へ、範囲内の場合は、ステップ１４０５へ処理を進める。

ステップ１４０５では、図１２のステップ１２０５と同様に、補正量を流量制御モードの配水所へと分配する。

ステップ１４０６で補正処理を終了する。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１０１ 配水運用制御装置
１５１ 流量計画立案部
１５２ 制御モード計画立案部
１５３ 水理解析計算部
１５４ 需要予測部
１５５ 需要変動予測部
１５６ 配水計画補正部
１５７ 操作量計算部

Claims (11)

1. 配水管網における需要量の長周期変化を予測する需要予測部と、
   前記需要量の予測に基づいて複数の配水所の流量の計画を立案する流量計画立案部と、
   前記流量計画に基づいて前記複数の配水所の各配水所の制御モードの計画を立案する制御モード計画立案部と、
   配水管網における需要量の短周期変動を予測する需要変動予測部と、
   前記複数の配水所の各配水所の設置ポンプ数とポンプ運転台数の増減条件とを記憶した台数増減条件記憶部と、
   前記ポンプ運転台数の増減条件と前記需要量の短周期変動の予測と前記流量計画と実績配水量トレンドとに基づき、前記各配水所の配水量の長周期変化のトレンド、及び、前記実績配水量トレンドに短周期変動の範囲が加わったときのポンプ運転台数の増減を予測し、前記需要量の短周期変動を担う配水所において配水量の長周期変化に反してポンプ運転台数を増減させるよりも他の配水所の配水量を変化させるよう各配水所の前記流量計画を補正する配水計画補正部と、
   前記補正された流量の計画に追従し配水管網内の圧力を適正化する前記各配水所の制御指令を計算する操作量計算部と、
   前記制御指令を各配水所に送信する伝送部とを備えた
   ことを特徴とする配水運用制御装置。
2. 請求項１に記載の配水運用制御装置であって、
   配水管網内の節点における圧力及び管路の流量を推定する水理解析計算を行う水理解析計算部を備え、
   前記制御モード計画立案部は、
   前記水理解析計算の結果に基づいて配水管網中で圧力を重点的に管理する制御ポイントを抽出し、
   また前記水理解析計算の感度解析に基づいて、前記制御ポイントの圧力を最も効果的に調整する配水所を選択し、前記選択された配水所を配水管網内の圧力を制御する配水所として設定し、他の配水所を前記流量計画に追従して配水流量を制御する配水所として設定することで前記制御モード計画を立案する
   ことを特徴とする配水運用制御装置。
3. 請求項１に記載の配水運用制御装置であって、
   前記配水計画補正部は、
   前記需要量の短周期変動を担う配水所において、
   配水量の長周期変化は増加トレンドではないものの、前記配水所の実績配水量トレンドが増加し、前記予測される短周期変動で停止中ポンプの起動が行われると予測されるとき、前記停止中ポンプを起動させるよりも、他の配水所の配水量を増加させるよう、前記配水所の流量計画値を減少して他の配水所の流量計画値を増加させることで流量計画を補正する
   ことを特徴とする配水運用制御装置。
4. 請求項１に記載の配水運用制御装置であって、
   前記配水計画補正部は、
   前記需要量の短周期変動を担う配水所において、
   配水量の長周期変化は減少トレンドではないものの、前記配水所の実績配水量トレンドが減少し、前記予測される短周期変動で稼働中ポンプの停止が行われると予測されるとき、前記稼働中ポンプを停止させるよりも、他の配水所の配水量を減少させるよう、前記配水所の流量計画値を増加して他の配水所の流量計画値を減少させることで流量計画を補正する
   ことを特徴とする配水運用制御装置。
5. 請求項１に記載の配水運用制御装置であって、
   前記配水計画補正部は、
   前記需要量の短周期変動を担う配水所において、
   配水量の長周期変化が減少トレンドで稼働中ポンプを停止することが予測されており、仮に稼働中のポンプを停止したとして、実績配水量トレンドに対して前記予測される短周期変動が加わったときに前記長周期変化に反した停止中ポンプの起動を抑制するための補正量を計算し、前記補正量の大きさが所定量以下である際に、前記稼働中ポンプの停止を速やかに実施できるように、前記配水所の流量計画値を減少して他の配水所の流量計画値を増加させることで流量計画を補正する
   ことを特徴とする配水運用制御装置。
6. 請求項１に記載の配水運用制御装置であって、
   前記配水計画補正部は、
   前記需要量の短周期変動を担う配水所において、
   配水量の長周期変化が増加トレンドで停止中ポンプを起動することが予測されており、仮に停止中のポンプを起動したとして、実績配水量トレンドに対して前記予測される短周期変動が加わったときに前記長周期変化に反した起動中ポンプの停止を抑制するための補正量を計算し、前記補正量の大きさが所定量以下である際に、前記停止中ポンプの起動を速やかに実施できるように、前記配水所の流量計画値を増加して他の配水所の流量計画値を減少させることで流量計画を補正する
   ことを特徴とする配水運用制御装置。
7. 請求項１に記載の配水運用制御装置であって、
   過去の実績需要量データを記憶する実績配水量記憶部を備え、
   前記需要変動予測部は、
   前記実績需要量データに基づき、
   前記需要量の短周期変動の予測に際して、前記変動を予測する時刻と同一の時刻を含む区間かつ同一の曜日のデータのみを用い、また当該時刻を含む区間における予測需要量と実績需要量との差が所定の範囲内に収まるデータのみを用いて前記変動を予測する
   ことを特徴とする配水運用制御装置。
8. 請求項１に記載の配水運用制御装置であって、
   通信ネットワークを介して前記配水所を含む制御対象および監視対象の複数の施設と接続し、当該複数の施設から運転状態に関する計測データを受信し、前記操作量計算部によって計算された制御指令値を当該複数の施設に送信し、前記制御対象の施設は前記制御指令値に追従するよう設備を制御する
   ことを特徴とする配水運用制御装置。
9. 配水所を制御する配水運用制御装置によって実行されるプログラムであって、
   当該配水運用制御装置を、
   配水管網における需要量の長周期変化を予測する需要予測部と、
   前記需要量の予測に基づいて前記配水所の流量の計画を立案する流量計画立案部と、
   前記流量計画に基づいて前記配水所の制御モードの計画を立案する制御モード計画立案部と、
   配水管網における需要量の短周期変動を予測する需要変動予測部と、
   前記配水所の設置ポンプ数とポンプ運転台数の増減条件とを記憶した台数増減条件記憶部と、
   前記ポンプ運転台数の増減条件と前記需要量の短周期変動の予測と前記流量計画と実績配水量トレンドとに基づき、前記各配水所の配水量の長周期変化のトレンド、及び、前記実績配水量トレンドに短周期変動の範囲が加わったときのポンプ運転台数の増減を予測し、前記需要量の短周期変動を担う配水所において配水量の長周期変化に反してポンプ運転台数を増減させるよりも他の配水所の配水量を変化させるよう各配水所の前記流量計画を補正する配水計画補正部と、
   前記補正された流量の計画に追従し配水管網内の圧力を適正化する前記各配水所の制御指令を計算する操作量計算部と、
   前記制御指令を各配水所に送信する伝送部として動作させる
   ことを特徴とするプログラム。
10. 複数の配水所が設けられた配水管網における需要量の長周期変化を予測する需要予測部と、
    前記配水管網における需要量の短周期変動を予測する需要変動予測部と、
    前記複数の配水所の各配水所の設置ポンプ数とポンプ運転台数の増減条件とを記憶した台数増減条件記憶部と、
    前記需要予測部の予測及び前記台数増減条件記憶部の増減条件に基づいて前記複数の配水所のポンプ運転台数と流量の計画を立案する流量計画立案部と、
    前記需要変動予測部の予測結果と前記台数増減条件記憶部の増減条件と実績配水量トレンドとに基づき、前記需要量の短周期変動を担う配水所のポンプ運転台数を増減させる代わりに他の配水所の配水量を変化させるよう各配水所の前記流量計画立案部の計画を補正する配水計画補正部と、
    前記補正された計画に追従し配水管網内の圧力を適正化する前記各配水所の制御指令を計算する操作量計算部と、
    前記制御指令を各配水所に送信する伝送部とを備えた
    ことを特徴とする配水運用制御装置。
11. 請求項１０に記載の配水運用制御装置であって、
    前記配水計画補正部は、他の配水所の配水量を変化させる可能範囲では前記需要変動予測部の予測結果を充足できない場合、前記需要量の短周期変動を担う配水所のポンプ運転台数を増減させるよう各配水所の前記流量計画立案部の計画を補正する
    ことを特徴とする配水運用制御装置。

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