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

配水運用制御装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5851259B2
JP5851259B2 JP2012013678A JP2012013678A JP5851259B2 JP 5851259 B2 JP5851259 B2 JP 5851259B2 JP 2012013678 A JP2012013678 A JP 2012013678A JP 2012013678 A JP2012013678 A JP 2012013678A JP 5851259 B2 JP5851259 B2 JP 5851259B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water distribution
station
water
demand
amount
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012013678A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2013151833A (ja
Inventor
進吾 足立
進吾 足立
真 宮田
真 宮田
信補 高橋
信補 高橋
学 福島
福島  学
田所 秀之
秀之 田所
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2012013678A priority Critical patent/JP5851259B2/ja
Publication of JP2013151833A publication Critical patent/JP2013151833A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5851259B2 publication Critical patent/JP5851259B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)
  • Control Of Fluid Pressure (AREA)

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。
JP2012013678A 2012-01-26 2012-01-26 配水運用制御装置 Active JP5851259B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012013678A JP5851259B2 (ja) 2012-01-26 2012-01-26 配水運用制御装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012013678A JP5851259B2 (ja) 2012-01-26 2012-01-26 配水運用制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013151833A JP2013151833A (ja) 2013-08-08
JP5851259B2 true JP5851259B2 (ja) 2016-02-03

Family

ID=49048363

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012013678A Active JP5851259B2 (ja) 2012-01-26 2012-01-26 配水運用制御装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5851259B2 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104264738B (zh) * 2014-10-14 2017-02-01 秦皇岛玻璃工业研究设计院 一种玻璃工业用水循环系统
KR101540777B1 (ko) * 2015-02-11 2015-07-31 화랑시스템(주) 부스터 펌프 시스템 및 부스터 펌프의 운전방법
JPWO2017141884A1 (ja) * 2016-02-19 2018-12-13 日本電気株式会社 制御装置、制御システム、制御方法及びプログラム
JP6911345B2 (ja) * 2016-12-19 2021-07-28 日本電気株式会社 運用支援装置、運用支援方法及びプログラム
JP6851247B2 (ja) * 2017-04-26 2021-03-31 株式会社日立製作所 運用計画立案装置、運用制御システム、および、運用計画立案方法
CN115124097B (zh) * 2022-07-08 2024-05-03 陕西新泓水艺环境科技有限公司 平衡进水的控制方法、装置、进水器、系统及介质

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2856601B2 (ja) * 1992-06-19 1999-02-10 株式会社東芝 複数配水場の運転制御装置
JPH08302759A (ja) * 1995-05-11 1996-11-19 Nippon Steel Corp 広域上水道における送水運用制御方法
JP3800713B2 (ja) * 1996-09-12 2006-07-26 株式会社明電舎 配水施設制御装置
JP2001022437A (ja) * 1999-07-13 2001-01-26 Toshiba Corp プラント制御装置およびプラント制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
JP4463065B2 (ja) * 2004-10-06 2010-05-12 横河電機株式会社 配水コントロールシステム
JP4511435B2 (ja) * 2005-09-05 2010-07-28 三菱電機株式会社 送水運用計画装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013151833A (ja) 2013-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5851259B2 (ja) 配水運用制御装置
JP5932466B2 (ja) 配水運用制御装置
KR101484265B1 (ko) 아리마모델과 지수평활법을 이용한 물 수요 예측과 이를 통한 급배수 펌프의 운영 최적화 시스템
NO20140362A1 (no) System og fremgangsmåte for å optimalisere operasjon av et vann nettverk
US8396607B2 (en) Grid responsive control device
US10483760B2 (en) Energy storage peak shaving of electrical power for facilities
US10101048B2 (en) Supervisory controller for HVAC systems
JP2023505766A (ja) 機械学習ベース最適化を備えた熱交換器システム
WO2020103048A1 (zh) 储能管理及控制方法、系统、计算机设备、存储介质
KR101818731B1 (ko) 펌프 시설 운영에 적용하는 에너지 최적화 제어 시스템 및 방법
KR20110139184A (ko) 에너지 공급 시스템
US11249121B2 (en) Method of utility usage divergence identification between recurring consumption data indicative of repeating periodic consumption patterns and utility consumption data
US20190140465A1 (en) Demand charge minimization in behind-the-meter energy management systems
EP2984609A1 (en) System and method for performing demand response optimizations
CN113112060B (zh) 基于流量软测量的提升泵站调度方法、装置和计算机设备
JP5760291B2 (ja) 特性モデル更新処理装置及び特性モデル更新方法
JP5703965B2 (ja) 水運用システム及び水運用方法
KR100741691B1 (ko) 유비쿼터스 기술을 이용한 광역상수도 수운영시스템 및 그방법
JP7372727B2 (ja) 系統運用者側コンピュータ、発電事業者側コンピュータ、電力システム、制御方法及びプログラム
WO2024114018A1 (zh) 风力发电机组的发电性能评估方法和装置
JPWO2014068728A1 (ja) 給水制御システム及び給水制御方法
JP6289247B2 (ja) プラント監視制御システム
JP5701919B2 (ja) 配水池水位設定装置、配水池水位設定方法及び配水池水位設定システム
JP2015050849A (ja) エネルギ管理システムおよびその方法、ならびにプログラム
JP5537375B2 (ja) 配水池浄水供給システムの浄水供給量算出方法およびそのプログラム、配水池浄水供給システム

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140804

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150422

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150526

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150727

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20151104

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20151202

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5851259

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151