JP7221584B2 - Operation support equipment for water treatment facilities - Google Patents

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Description

本発明は、水処理施設における運転監視装置に関し、特に、浄水施設における運転監視に必要な水質値(例えば、濁度、pH、水温等)の変動を直観的に捉えられる監視操作画面を提供する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an operation monitoring device for water treatment facilities, and in particular, provides a monitoring operation screen that intuitively captures fluctuations in water quality values (for example, turbidity, pH, water temperature, etc.) necessary for operation monitoring in water purification facilities. .

浄水場では、水源地から取水した原水に含まれる濁質粒径の大きい砂等を除去する沈砂池、水の消毒及び沈砂池で除去できない粒子径の小さい砂等について、薬品を投じて凝集させる(以下フロック形成という)薬品混和池、薬品混和池で形成されたフロックを沈殿させる沈澱池、粒径の異なる砂及び砂利の層を設け、沈澱池から流れる水をろ過するろ過池を通過した水を生活用水として送水している。 At the water purification plant, a settling basin is used to remove large-sized turbidity particles contained in raw water taken from the water source, and chemicals are added to coagulate small-sized sand that cannot be removed in the water disinfection and settling basins. Water that has passed through a chemical mixing basin (hereinafter referred to as floc formation), a sedimentation basin that settles the flocs formed in the chemical mixing basin, and a filter basin that filters the water flowing from the sedimentation basin with layers of sand and gravel of different grain sizes. is supplied as domestic water.

近年、異常気象による原水の急激な水質変動が多発している。例えば、ゲリラ豪雨のように短時間で局地的な大雨が降ると、水源地から取水した原水が粒径の大きい濁質粒子を多く含むような濁った水(濁度が高い)へ急激に変化することがある。また、一度濁度が高い水が浄水場内の設備を流れると、設備に残留する濁質物質の影響により、数日間濁度の高い水が送水されるだけでなく、浄水場内の設備の清掃をしなければならない。この短時間で変動した濁度の高い原水を生活用水として送水するためには、従来以上に水質管理を徹底しなければならない。 In recent years, rapid changes in raw water quality due to abnormal weather have frequently occurred. For example, when local heavy rain falls in a short period of time, such as a guerrilla downpour, the raw water taken from the water source suddenly turns into turbid water (high turbidity) containing many large turbid particles. Subject to change. In addition, once highly turbid water flows through equipment in a water purification plant, the effects of turbidity substances remaining in the equipment not only cause the highly turbid water to be sent for several days, but also require cleaning of the equipment in the water purification plant. Must. In order to supply raw water with high turbidity that fluctuates in a short period of time as domestic water, water quality management must be more thorough than before.

浄水場における水質管理は、操作監視画面に表示された浄水場の各設備における、pH、濁度、残留塩素濃度、アルカリ度、導電率等のような水質基準項目(以下、水質値と呼ぶ)の測定値に応じて、例えば、凝集剤を適量投入するような作業が運転員の手作業で行われる。この水質管理方法では、予め水質値の測定値から投与する凝集剤の量を判断できる運転員でないと、浄水場の運転監視を行うことができない。
また、前述したゲリラ豪雨のような短時間で局地的な大雨が降ると、急激な水質値の変動により、従来通りの水質管理が困難となる。
そこで、このような問題点を解決するためには、急激な水質値の変動を、表示装置を備えるコンピュータ上で模擬するようなシミュレータ(以下、プロセスシミュレータと呼ぶ)を構築する必要がある。
Water quality management at a water purification plant is based on water quality standard items such as pH, turbidity, residual chlorine concentration, alkalinity, conductivity, etc. Depending on the measured value of , for example, an operation such as adding an appropriate amount of coagulant is manually performed by the operator. In this water quality control method, only an operator who can determine the amount of coagulant to be administered from the measured water quality value in advance can monitor the operation of the water purification plant.
In addition, when localized heavy rain falls in a short period of time, such as the aforementioned guerrilla downpour, water quality management as usual becomes difficult due to sudden fluctuations in water quality values.
Therefore, in order to solve such problems, it is necessary to construct a simulator (hereinafter referred to as a process simulator) that simulates sudden fluctuations in water quality values on a computer equipped with a display device.

例えば、特許文献1には、浄水場における将来の水量変化を予測する方法が開示されている。 For example, Patent Literature 1 discloses a method of predicting future water volume changes in a water purification plant.

特開平1-204113号公報JP-A-1-204113

浄水場向けプロセスシミュレータを構築する場合、石油精製、石油化学、ガス、発電用のプロセスシミュレータ(以下、化学プロセスシミュレータという)を利用して、例えば、沈砂池、薬品混和池、沈澱池、ろ過池などの浄水場設備における挙動を模擬するプロセスモデルを構築する必要がある。
なお、プロセスモデルとは、浄水場内のイオン平衡のような物理現象・化学現象を適切に数式化した数式モデルをいう。
浄水場向けプロセスシミュレータは、浄水場の動作を模擬するための物理現象・化学現象を適切に数式化したプロセスモデルを有し、浄水場の動作を模擬するシミュレート機能を有する。
When building a process simulator for a water purification plant, using a process simulator for petroleum refining, petrochemicals, gas, and power generation (hereinafter referred to as a chemical process simulator), for example, settling basin, chemical mixing basin, sedimentation basin, filtration basin It is necessary to build a process model that simulates the behavior in water purification plant equipment such as.
The process model is a mathematical model in which physical and chemical phenomena such as ion equilibrium in the water purification plant are expressed appropriately.
A process simulator for a water purification plant has a process model in which the physical and chemical phenomena for simulating the operation of the water purification plant are appropriately expressed in mathematical form, and has a simulation function to simulate the operation of the water purification plant.

また、化学プロセスシミュレータには、石油精製、石油化学、ガス、発電用のプラント内に点在するタンク、ポンプ、バルブ、配管といった標準的な設備ユニットや、化学プラント等で扱う様々な成分(メタン、エタン、プロパン、窒素等)の物性情報を格納するデータベースを備えている。この設備ユニットやデータベースを用いて、プラントの動作を模擬するための物理現象・化学現象を適切に数式化したモデル式(以下、プラントモデルという)を構築することができる。 In addition, the chemical process simulator includes standard equipment units such as tanks, pumps, valves, and piping that are scattered in petroleum refining, petrochemical, gas, and power generation plants, as well as various components (methane , ethane, propane, nitrogen, etc.). Using the equipment units and the database, it is possible to construct a model formula (hereinafter referred to as a plant model) in which physical phenomena and chemical phenomena for simulating the operation of the plant are expressed appropriately.

しかし、浄水場向けプロセスシミュレータを、化学プロセスシミュレータを用いて挙動を模擬する場合、浄水場特有の水質に関わる成分が化学プロセスシミュレータ上のデータベースに登録されていないため、例えば、イオン、薬液成分、有機物、濁質等のような多種多様な水中の成分を、エンジニアが新たに選別し、データベースに登録しなければならない。さらに、各浄水場によって取水する水源地の水質も異なるため、エンジニアの作業が煩雑になる。
ここで、浄水場における運転監視で重要となる、pH、濁度、残留塩素濃度、アルカリ度、導電率等である水質値は、水中に溶け込む様々な成分の比率、及び、例えば、反応、イオン平衡のような成分間の相互干渉の結果の総称として測定されるパラメータである。そのため、水質値に関わる成分を的確にデータベースへ登録できないと、浄水場の設備内で生じる浄水プロセスに置ける水質値の変化を模擬することができない。
However, when simulating the behavior of a process simulator for a water purification plant using a chemical process simulator, the components related to water quality specific to the water purification plant are not registered in the database on the chemical process simulator. An engineer must newly select a wide variety of components in water such as organic matter and turbidity and register them in a database. Furthermore, the water quality of the water source is different for each water purification plant, which makes the work of engineers complicated.
Here, water quality values such as pH, turbidity, residual chlorine concentration, alkalinity, conductivity, etc., which are important for operation monitoring at water purification plants, are the ratios of various components dissolved in water, and reactions, ion It is a parameter that is measured as a generic term resulting from mutual interference between components such as equilibrium. Therefore, if the components related to the water quality value cannot be accurately registered in the database, it is impossible to simulate the change in the water quality value in the water purification process that occurs within the facility of the water purification plant.

化学プロセスシミュレータに備わる標準的な設備ユニットの中に、浄水場の設備に関するユニットが含まれていない。そのため、浄水場における水質値の変化を模擬する場合、複雑なプログラムによって、水質値の変化を模擬しなければならず、エンジニアの作業が煩雑となる。
また、化学プロセスシミュレータの多くは石油化学プラント向けであるため、浄水場固有の水質値(pH、濁度、残留塩素濃度、アルカリ度等)の算出を行う機能がなく、水質値を算出することができない。
A unit related to water purification plant equipment is not included in the standard equipment units provided in the chemical process simulator. Therefore, when simulating changes in water quality values at a water purification plant, it is necessary to simulate changes in water quality values using a complicated program, which complicates the work of engineers.
In addition, many chemical process simulators are for petrochemical plants, so they do not have a function to calculate water quality values (pH, turbidity, residual chlorine concentration, alkalinity, etc.) unique to water purification plants. can't

また、エンジニアは、化学プロセスシミュレータに備わる標準的な設備ユニットを複数種類用いて、浄水場特有のプロセスモデルを構築し、プロセスシミュレータを稼働させることができる。しかし、従来から実際の浄水場における運転監視画面と同様の構成で浄水場の各設備におけるシミュレーション結果のみを表示すると、水質値を直観的に捉えられない。さらに、ゲリラ豪雨に起因する急激な水質値の変動を把握することができないため、運転員は的確な水質管理を行うことができない。 In addition, engineers can use multiple types of standard equipment units provided in the chemical process simulator to construct a process model unique to the water purification plant and operate the process simulator. However, conventionally, if only the simulation results for each facility in the water purification plant are displayed in the same configuration as the operation monitoring screen in the actual water purification plant, the water quality value cannot be grasped intuitively. Furthermore, since it is not possible to grasp abrupt changes in water quality values caused by torrential rain, operators cannot perform accurate water quality management.

そこで、本発明は、直観的に浄水場全体の水質値の測定値を捉えることができ、例えばゲリラ豪雨のような原水の急激な水質変動に起因する、浄水プロセスに置ける水質値の急激な変動を模擬することが可能である浄水場向けプロセスシミュレータの提供を目的とする。 Therefore, the present invention can intuitively grasp the measured value of the water quality value of the entire water purification plant, and it is possible to measure the rapid fluctuation of the water quality value in the water purification process caused by the rapid water quality fluctuation of the raw water such as a guerrilla rainstorm. The purpose is to provide a process simulator for water purification plants that can simulate

このような課題を解決するために、本発明のうち請求項1に記載の発明は、
水処理プロセスにおける設備内の被処理水の水質を示す水質値の挙動を設備モジュールに基づき模擬する運転支援装置であって、
前記設備モジュールは、
前記設備の属性情報、及び、前記設備内で生じる物理現象に対応する前記水質値の挙動を模擬する計算式から構成され、
他の設備に対応する他の設備モジュールで計算された算出値を入力とし、または、自設備モジュールで計算された算出値を他の設備モジュールの入力として取り扱う接続部を具備することを特徴とする。
In order to solve such problems, the invention according to claim 1 of the present invention,
An operation support device that simulates the behavior of a water quality value indicating the quality of water to be treated in equipment in a water treatment process based on equipment modules,
The equipment module includes:
Consists of attribute information of the equipment and a calculation formula that simulates the behavior of the water quality value corresponding to the physical phenomenon occurring in the equipment,
It is characterized by having a connection part for handling a calculated value calculated by another equipment module corresponding to another equipment as an input, or handling a calculated value calculated by the own equipment module as an input for another equipment module. .

請求項2記載の発明は、請求項1に記載の運転支援装置において、
前記設備モジュールは、予め定められた前記設備に対応した形状で表示画面に表示する表示制御部を備えることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the driving support device according to claim 1,
The facility module is characterized by comprising a display control section for displaying on a display screen in a predetermined shape corresponding to the facility.

請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の運転支援装置において、
前記設備の属性情報は、前記設備の寸法に係る情報、前記設備を識別する情報、前記計算式に係る定数又は係数を含み、
この前記設備の情報と、前記接続部により取り扱われる自設備モジュールと他の設備モジュールとの接続情報のうち少なくともいずれかの情報を格納する記憶部を具備することを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the driving support device according to claim 1 or claim 2,
The attribute information of the facility includes information related to the dimensions of the facility, information identifying the facility, and constants or coefficients related to the calculation formula,
It is characterized by comprising a storage unit for storing at least one of information on the equipment and connection information between the own equipment module and other equipment modules handled by the connection unit.

請求項4記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載の運転支援装置において、
前記設備の属性情報は、
前記水処理施設における設備に対応して、変更可能であることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the driving support device according to any one of claims 1 to 3,
The attribute information of the facility is
It is characterized in that it can be changed according to equipment in the water treatment facility.

水処理プロセスにおける設備内の被処理水の水質を示す水質値の挙動を設備モジュールに基づき模擬する運転支援装置であって、設備モジュールは、設備の属性情報、及び、設備内で生じる物理現象に対応する水質値の挙動を模擬する計算式から構成され、他の設備に対応する他の設備モジュールで計算された算出値を入力とし、または、自設備モジュールで計算された算出値を他の設備モジュールの入力として取り扱う接続部を具備することで、設備モジュール同士を接続することで、複雑なプログラムを組むことなく、浄水場における水質値の変化を模擬することができる。 An operation support device that simulates the behavior of a water quality value indicating the quality of water to be treated in a facility in a water treatment process based on a facility module. Consists of a calculation formula that simulates the behavior of the corresponding water quality value, and the calculated value calculated by another equipment module corresponding to other equipment is input, or the calculated value calculated by the own equipment module is used by other equipment By providing a connection section that is treated as an input of a module, it is possible to simulate changes in water quality values at a water purification plant by connecting equipment modules to each other without creating a complicated program.

一般的な浄水場の構成例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structural example of a general water purification plant. 本発明の運転支援監視装置の構成例を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing a configuration example of a driving support monitoring device of the present invention; FIG. 本発明の運転支援監視装置における演算制御装置の構成例を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing a configuration example of an arithmetic control device in a driving support monitoring device of the present invention; FIG. 本発明の運転支援監視装置が出力する運転監視画面の一実施例を示す図である。It is a figure which shows one Example of the driving-monitoring screen which the driving-support monitoring apparatus of this invention outputs. 本発明の運転支援監視装置が出力する運転監視画面の一実施例を示す図である。It is a figure which shows one Example of the driving-monitoring screen which the driving-support monitoring apparatus of this invention outputs. 本発明の運転支援監視装置におけるシミュレーション部の構成例を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration example of a simulation unit in the driving support monitoring device of the present invention; 本発明の運転支援監視装置におけるシミュレーション部の動作の一例を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an example of the operation of a simulation unit in the driving support monitoring device of the present invention; 本発明の運転支援監視装置を表示する動作の一例を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an example of the operation of displaying the driving support monitoring device of the present invention; 本発明の運転支援監視装置における第2実施例の構成例を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram showing a configuration example of a second embodiment of the driving support monitoring device of the present invention; 本発明の運転支援監視装置における第2実施例の成分データベースの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the component database of 2nd Example in the driving assistance monitoring apparatus of this invention. 本発明のパラメータ変換部における動作の一例を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an example of the operation of the parameter conversion unit of the present invention; 本発明の水の詳細組成値から水質値を演算する動作の一例を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an example of the operation of calculating water quality values from detailed composition values of water according to the present invention. 本発明の水質値から水の詳細組成値を演算する動作の一例を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an example of operation for calculating detailed water composition values from water quality values according to the present invention. 本発明のプロセスシミュレーション部に記憶される設備モジュールの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the equipment module memorize|stored in the process simulation part of this invention. 本発明の設備モジュールの構成例を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration example of an equipment module of the present invention; 本発明のI/Oモジュールからの電力供給を再開する動作の一例を示すフローチャートである。5 is a flow chart showing an example of an operation for restarting power supply from an I/O module of the present invention;

<総論>
本発明は、ゲリラ豪雨のような異常気象による、pH、濁度、残留塩素濃度、アルカリ度、導電率等である水質値の急激な変動を模擬する浄水場向けプロセスシミュレータを備える運転監視装置を提供することを目的とする。
また、この浄水場向けプロセスシミュレータを備える運転監視装置を提供する際、水質値の急激な挙動の変化を直観的に捉えることができ、的確な判断を行うことができる運転支援監視画面を提供する必要がある。
さらに、急激な水質値の挙動を実際の浄水場内設備に生じる挙動のように模擬するために、水質値を浄水場内の設備ごとに予測でき、浄水場設備の構成に合わせたプロセスモデルを構築できる必要がある。
<Overview>
The present invention provides an operation monitoring device equipped with a process simulator for water purification plants that simulates rapid fluctuations in water quality values such as pH, turbidity, residual chlorine concentration, alkalinity, and electrical conductivity due to abnormal weather such as torrential rain. intended to provide
In addition, when providing an operation monitoring device equipped with this process simulator for water purification plants, it is possible to intuitively grasp sudden changes in the behavior of water quality values, and to provide an operation support monitoring screen that enables accurate judgments to be made. There is a need.
Furthermore, in order to simulate the behavior of sudden water quality values like the behavior that actually occurs in the water purification plant equipment, it is possible to predict the water quality value for each equipment in the water purification plant, and to build a process model that matches the configuration of the water purification plant equipment. There is a need.

本願発明に係る発明者らは、上述の問題点を解決するべく、以下に示すような、水質値の急激な変動を直感的に捉えることができ、的確な判断を行うことができる運転支援監視画面及び水質値の急激に変化する挙動を、実際の浄水場内設備に生じる挙動のように模擬するプロセスモデルを備えた浄水場におけるプロセスシミュレータを具備する運転監視装置を新たに発明するに至った。このプロセスシミュレータを備えた運転監視装置について、以下、詳細に説明する。 In order to solve the above-described problems, the inventors of the present invention have developed a driving support monitoring system that can intuitively grasp rapid changes in water quality values and make accurate judgments, as shown below. We have newly invented an operation monitoring device equipped with a process simulator in a water purification plant equipped with a process model that simulates the behavior of abruptly changing screens and water quality values like the behavior that actually occurs in the equipment in the water purification plant. The operation monitoring device provided with this process simulator will be described in detail below.

<実施例1 浄水場における運転監視装置の構成例>
実施例1では、運転監視システムまたは運転訓練支援装置として用いられるプロセスシミュレータ、特にその運転監視画面について説明する。
以下、図面をもとに本発明に係る浄水場における運転監視装置に関する詳細な説明を行う。図1は浄水場における設備及び運転監視装置の概要であり、図2は本発明である運転監視装置の構成例を示す。
<Example 1 Configuration example of operation monitoring device in water purification plant>
In the first embodiment, a process simulator used as an operation monitoring system or an operation training support device, especially its operation monitoring screen will be described.
Hereinafter, a detailed description of the operation monitoring device in a water purification plant according to the present invention will be given with reference to the drawings. FIG. 1 shows an overview of facilities and an operation monitoring device in a water purification plant, and FIG. 2 shows a configuration example of the operation monitoring device according to the present invention.

図1において、浄水場では、沈砂池、薬品混和池、沈澱池、ろ過池等の浄水場設備111-114に、pH、濁度、残留塩素濃度、アルカリ度、導電率等である水質値を測定するための一または複数の測定計または測定装置121-124が設置される。設置される測定計または測定装置121-124は、各設置点または各測定対象によって異なる種類の測定装置121-124であっても良く、これらの装置は、得られた測定値を図示しない接続線または有線あるいは無線ネットワーク131を介して中央監視室100等に設置される運転監視システムに送信する。運転監視システムは受信した水質値を、測定地点、水質値毎に運転監視システムが具備する表示装置に表示する。 In FIG. 1, water quality values such as pH, turbidity, residual chlorine concentration, alkalinity, conductivity, etc. One or more meters or measuring devices 121-124 are provided for taking measurements. The installed measuring instruments or measuring devices 121-124 may be different types of measuring devices 121-124 depending on each installation point or each measurement object, and these devices may be connected to the connection line (not shown) to obtain the measured value. Alternatively, it is transmitted to the operation monitoring system installed in the central monitoring room 100 or the like via the wired or wireless network 131 . The operation monitoring system displays the received water quality values on a display device provided in the operation monitoring system for each measurement point and water quality value.

ここで浄水場におけるプロセスシミュレータは、上述のような実際の浄水場の運転監視における表示と同等の環境を提供するため、模擬演算により算出された沈砂池、薬品混和池、沈澱池、ろ過池などの浄水場設備111-114の各測定地点における水質値をそれぞれ表示装置141に表示する。水質値の各測定地点は、各浄水場によって異なるため、プロセスシミュレータも任意に測定地点を選択することができる。
なお、プロセスシミュレータは、浄水場の運転監視用の表示装置に用意してもよいし、プロセスシミュレータ用に別途表示装置を用意してもよい。
Here, the process simulator at the water purification plant provides an environment equivalent to the display in the actual operation monitoring of the water purification plant as described above. The water quality values at the measurement points of the water purification plant facilities 111 to 114 are displayed on the display device 141, respectively. Since each water quality value measurement point differs depending on each water purification plant, the process simulator can also arbitrarily select the measurement point.
The process simulator may be prepared in the display device for monitoring the operation of the water purification plant, or a separate display device may be prepared for the process simulator.

また、測定計または測定装置121-124は、流量計、温度計、pH計、導電率計、濁度計、残留塩素計、アルカリ度計等、浄水場における水質管理に使用するフィールド機器、分析計を示す。 In addition, the measuring instruments or measuring devices 121-124 are flowmeters, thermometers, pH meters, conductivity meters, turbidity meters, residual chlorine meters, alkalinity meters, field instruments used for water quality management at water purification plants, analysis shows the total.

図2において、浄水場内設備111-114における各測定地点から取得した測定値を、操作監視端末141で表示する運転監視装置2の構成例を示す。本発明の運転監視装置は、入力部21、送受信部22、記憶部23、表示部24、演算制御装置3から構成される。 FIG. 2 shows a configuration example of the operation monitoring device 2 that displays the measurement values acquired from each measurement point in the facilities 111 to 114 in the water purification plant on the operation monitoring terminal 141. As shown in FIG. The operation monitoring device of the present invention comprises an input unit 21, a transmission/reception unit 22, a storage unit 23, a display unit 24, and an arithmetic control unit 3.

入力部21は、シミュレーション演算のために用いる、測定装置121から取得される測定値に係る、シミュレーション用のパラメータを入力する。なお、入力部21は、例えば、キーボード、マウス、画面パネル等といった入力装置が挙げられる。 The input unit 21 inputs simulation parameters related to measured values obtained from the measuring device 121 and used for simulation calculations. Note that the input unit 21 may be, for example, an input device such as a keyboard, mouse, or screen panel.

送受信部22は、浄水場内設備における各測定地点に設置される測定装置121から、pH、濁度、残留塩素濃度、アルカリ度、導電率等である水質値に関する測定値及び送信元の測定装置121を示す固有の識別情報を受信する。
なお、送受信部22が受信する水質値の測定値は、測定装置121から受信するものと記載したが、これに限定されるものではなく、例えば、予め設定した水質値の時間変化を定義したシナリオを用いても、キーボード、マウス、画面パネル等といった入力装置である入力部21から入力するものでもよい。
また、送受信部22が測定値を受信するタイミングは、ユーザが予め設定してもよい。
なお、送受信部22は、例えば、ネットワークインタフェースやUSBの接続口等といった、測定装置121、ネットワークケーブル、入力部21等と接続される。
The transmitting/receiving unit 22 receives measurement values related to water quality values such as pH, turbidity, residual chlorine concentration, alkalinity, conductivity, etc. from the measurement devices 121 installed at each measurement point in the equipment in the water purification plant, and the transmission source measurement device 121 receives a unique identification indicating the
Although it has been described that the measured value of the water quality value received by the transmitting/receiving unit 22 is received from the measuring device 121, it is not limited to this. , or input from the input unit 21, which is an input device such as a keyboard, mouse, screen panel, or the like.
Also, the user may preset the timing at which the transmitter/receiver 22 receives the measured value.
The transmitting/receiving unit 22 is connected to the measuring device 121, the network cable, the input unit 21, etc., such as a network interface or a USB connection port.

記憶部23は、後述する演算制御装置内のデータ更新部312から受信した各測定地点における水質値の測定値を各測定地点別に格納する。記憶部23による水質値の格納方法は、各測定地点別でデータベースを設け、各データベースに格納してもよいし、マトリクス形式で各測定地点別に格納してもよい。
また、記憶部23に水質値を格納するとき、各測定地点別と併せてpH、濁度、残留塩素濃度、アルカリ度、導電率のような水質値別にデータベースを設けてもよい。
なお、記憶部23における各測定地点における水質値の測定値の格納方法は、エンジニアリング端末25を用いて設定してもよい。
The storage unit 23 stores, for each measurement point, the water quality value measured at each measurement point received from the data update unit 312 in the arithmetic and control unit, which will be described later. As for the method of storing the water quality values by the storage unit 23, a database may be provided for each measurement point and stored in each database, or the water quality values may be stored for each measurement point in a matrix format.
When storing water quality values in the storage unit 23, a database may be provided for each water quality value such as pH, turbidity, residual chlorine concentration, alkalinity, and electrical conductivity in addition to each measurement point.
The method of storing the measured water quality value at each measurement point in the storage unit 23 may be set using the engineering terminal 25 .

また、記憶部23は、後述するシミュレーション部において模擬演算をするため、浄水場内設備に設置される測定装置121で取得した水質値を送受信部で受信した時刻データ及び測定地点データとともに時系列かつ測定地点毎に格納する。模擬演算をする場合、後述するパラメータ変換部3111は格納した水質値を記憶部23から呼び出す。 In addition, the storage unit 23 stores the water quality values acquired by the measuring device 121 installed in the facility in the water purification plant, together with the time data and the measurement point data received by the transmission/reception unit, in time series and in order to perform simulated calculations in the simulation unit, which will be described later. Store for each location. When the simulation calculation is performed, the parameter conversion unit 3111 (to be described later) calls the stored water quality value from the storage unit 23 .

さらに、記憶部23は、後述するシミュレーション部311に構成されるプロセスシミュレーション部3114でプロセスシミュレーションモデル3115に基づき浄水場における水質値のシミュレーションを実行した結果、算出された推定値を時刻データかつ測定地点データとともに、時系列及び測定地点毎に格納する。 Furthermore, the storage unit 23 stores estimated values calculated as a result of a process simulation unit 3114 configured in a simulation unit 311 described later executing a simulation of water quality values in a water purification plant based on a process simulation model 3115 as time data and a measurement point. It is stored in chronological order and for each measurement point together with the data.

さらに、記憶部23は、浄水場内設備の各測定地点における、例えば、急激な天候変動がなく(ゲリラ豪雨などがない)、測定値における平均的な気候の正常時の水質値を格納する。正常時の水質値は、季節によって変動が生じるため、季節ごとに正常時の水質値として複数種類格納してもよい。
なお、記憶部23は、ローカルネットワーク上に存在しても、インターネットを介しクラウドコンピューティングを実現するシステム上に存在してもよい。
In addition, the storage unit 23 stores the water quality values in the average climate at each measurement point of the equipment in the water purification plant, for example, when there is no sudden weather change (no guerrilla downpour) and the average climate is normal. Since normal water quality values vary depending on the season, a plurality of types of normal water quality values may be stored for each season.
Note that the storage unit 23 may exist on a local network or on a system that implements cloud computing via the Internet.

表示部24は、後述する演算制御装置内の表示制御部32から指示に基づき、図4のような浄水場全体における水質を表示する表示画面として、各測定地点における水質値を表示する。 The display unit 24 displays the water quality value at each measurement point as a display screen for displaying the water quality of the entire water purification plant as shown in FIG.

図3において、図2の演算制御装置における構成例を示す。本発明の演算制御装置は、シミュレーション部311及びデータ更新部312から構成される制御部31、表示制御部32から構成される。 FIG. 3 shows a configuration example of the arithmetic and control device of FIG. The arithmetic and control device of the present invention is composed of a control section 31 composed of a simulation section 311 and a data update section 312 and a display control section 32 .

制御部31は、送受信部22が受信する測定値、識別信号、及び、予め記憶部23に記憶される浄水場内設備における各測定地点と測定装置121の識別情報とが関連付けられた浄水場の設備定義情報に基づき、測定値と測定地点とを関連付ける。
なお、送受信部22が受信する測定値は、浄水場内設備における各測定地点と測定値とが関連付けられた状態で受信するものでもよく、この場合、浄水場内設備における各測定地点と測定値とは、測定地点に設置される測定装置121に予め当該測定地点を示す固有の識別情報を設定しておくことにより関連付けが行われている。
送受信部22は、受信した測定値をシミュレーション部311及びデータ更新部312から構成される制御部31へ送信する。
The control unit 31 controls the measurement values received by the transmitting/receiving unit 22, the identification signal, and the equipment of the water purification plant in which each measurement point in the equipment in the water purification plant and the identification information of the measuring device 121 stored in advance in the storage unit 23 are associated. Based on the definition information, the measurement value and the measurement point are associated.
In addition, the measurement values received by the transmitting/receiving unit 22 may be received in a state in which each measurement point and the measurement value in the water purification plant equipment are associated with each measurement point and the measurement value in the water purification plant equipment. , the measurement device 121 installed at the measurement point is associated by setting in advance unique identification information indicating the measurement point.
The transmitter/receiver 22 transmits the received measurement values to the control unit 31 composed of the simulation unit 311 and the data update unit 312 .

シミュレーション部311は、送受信部22から水質値の測定値を受信すると、プロセスモデルに基づき、各測定地点で測定した時点における状態を模擬して水質値の推定値を算出し、算出した推定値から各測定地点の未来の時刻、例えば、5分後、10分後、60分後、120分後における水質値の予測値を算出する。シミュレーション部311の詳細な構成例は後述する。
また、シミュレーション部311によって算出した推定値及び予測値は、各測定地点と関連付けられた状態でデータ更新部312へ送信される。
When the simulation unit 311 receives the measured value of the water quality value from the transmission/reception unit 22, the simulation unit 311 calculates the estimated value of the water quality value by simulating the state at the time of measurement at each measurement point based on the process model, and from the calculated estimated value Predicted water quality values at future times at each measurement point, for example, after 5 minutes, 10 minutes, 60 minutes, and 120 minutes, are calculated. A detailed configuration example of the simulation unit 311 will be described later.
Also, the estimated values and predicted values calculated by the simulation unit 311 are transmitted to the data update unit 312 in a state associated with each measurement point.

データ更新部312は、入力部21から受信した浄水場内設備の各測定地点における水質値の測定値、及び/又は、シミュレーション部311から受信した各測定地点における水質値の推定値及び予測値を記憶部23へ格納する。データ更新部312が記憶部23へ格納するタイミングは予めされるものでもよいし、データ更新部312が入力部21及びシミュレーション部311から測定値、推定値又は、予測値を受信するタイミングにあわせてもよい。 The data updating unit 312 stores the measured water quality value at each measurement point of the facility in the water purification plant received from the input unit 21 and/or the estimated and predicted water quality value at each measurement point received from the simulation unit 311. Stored in unit 23 . The timing at which the data updating unit 312 stores the data in the storage unit 23 may be set in advance, or may be in accordance with the timing at which the data updating unit 312 receives the measured value, the estimated value, or the predicted value from the input unit 21 and the simulation unit 311. good too.

表示制御部32は、予め設定された測定地点ごとに表示する水質値の種類から、記憶部23に格納される、測定地点ごとに水質値の測定値、推定値、予測値を抽出し、表示部27へ抽出した水質値を測定地点ごとに表示する旨の指示を送信する。また、表示制御部32は、水質値の測定値、推定値、予測値いずれか1種類又は2種類以上と正常時の水質値を表示する旨の指示を表示部24へ送信する。
なお、表示制御部32は、水質値の測定値、推定値、予測値と表示する正常時の水質値の種類を選択して、表示する旨の指示を表示部24に送信してもよい。
また、表示制御部32で抽出する各測定地点及び水質値の種類は、エンジニアリング端末25で予め設定してもよい。
The display control unit 32 extracts the measured value, the estimated value, and the predicted value of the water quality value for each measurement point, which are stored in the storage unit 23, from the preset types of water quality values to be displayed for each measurement point, and displays them. An instruction to display the extracted water quality value for each measurement point is transmitted to the unit 27 . Further, the display control unit 32 transmits to the display unit 24 an instruction to display one or more of the measured value, the estimated value, and the predicted value of the water quality value and the normal water quality value.
The display control unit 32 may select the type of normal water quality value to be displayed from the measured value, the estimated value, and the predicted value of the water quality value, and transmit an instruction to the display unit 24 to display them.
Further, each measurement point and the type of water quality value extracted by the display control unit 32 may be set in advance by the engineering terminal 25 .

図4における浄水場全体の水質表示画面4は、原水水質レーダーチャート41、水質プロファイルグラフ42(421-423)、プロセスフロー図43を構成要素とする。以下に各構成要素を詳細に説明する。 The water quality display screen 4 for the entire water purification plant in FIG. Each component will be described in detail below.

図4において、原水水質レーダーチャート41は、浄水場で取水する原水の水質値をレーダーチャートにプロットしたものである。表示部24は、図4に示すように原水水質レーダーチャート41上にプロットされた各原水水質値の測定値又は推定値又は予測値を実線で表示している。
図4では、原水の水質値であるpH、濁度、NH3(アンモニア濃度)、有機物濃度、水温、MAlk(アルカリ度)の測定値又は推定値又は予測値を実線で表示している。例えば、各パラメータはレーダーチャートの中心から離れるほど値が大きくなることを示すものでもよい。
In FIG. 4, a raw water quality radar chart 41 is obtained by plotting the water quality values of raw water taken in at a water purification plant on a radar chart. The display unit 24 displays the measured values, estimated values, or predicted values of the raw water quality values plotted on the raw water quality radar chart 41 as shown in FIG.
In FIG. 4, the raw water quality values of pH, turbidity, NH 3 (ammonia concentration), organic matter concentration, water temperature, and MAlk (alkalinity) are indicated by solid lines. For example, each parameter may indicate that the value increases with distance from the center of the radar chart.

ここで、水質値はpH、濁度、残留塩素濃度、アルカリ度、導電率、NH3(アンモニア濃度)、有機物濃度、水温等、水質管理に必要な水質基準項目を指す。
浄水場における各測定地点に設置される、測定装置121によって測定された水質値を測定値と呼ぶ。
シミュレーション部231による各測定地点の水質値のシミュレーション結果を推定値と呼ぶ。さらに、所定の未来または将来の時刻における各測定地点の水質値のシミュレーション結果を予測値と呼ぶ。
Here, the water quality values refer to water quality standard items necessary for water quality management, such as pH, turbidity, residual chlorine concentration, alkalinity, conductivity, NH 3 (ammonia concentration), organic matter concentration, and water temperature.
A water quality value measured by the measuring device 121 installed at each measurement point in the water purification plant is called a measured value.
A simulation result of the water quality value at each measurement point by the simulation unit 231 is called an estimated value. Furthermore, the simulation result of the water quality value at each measurement point at a predetermined future or future time is called a predicted value.

また、原水の水質値に関する測定値又は推定値又は予測値は、浄水場内設備に設置される、例えば10分周期、20分周期といった、浄水場内設備に設置される測定装置121の測定周期、又は、シミュレーション部231による推定値又は予測値の演算周期で更新される。
なお、原水水質レーダーチャート41に表示する水質値は、浄水場設備に設置される測定計の種類に応じて選択・変更してもよいし、表示する水質値の種類を増減させてもよい。
In addition, the measured value or estimated value or predicted value related to the water quality value of the raw water is the measurement cycle of the measuring device 121 installed in the equipment in the water purification plant, such as a 10-minute cycle or a 20-minute cycle, or , is updated at the calculation period of the estimated value or predicted value by the simulation unit 231 .
The water quality values to be displayed on the raw water quality radar chart 41 may be selected or changed according to the type of measuring instrument installed in the water purification plant, or the types of water quality values to be displayed may be increased or decreased.

また、原水水質レーダーチャート41には、正常時の水質値(例えば、終日晴れている日等の各測定装置121における水質値)を破線で表示するものでもよい。正常時の水質値は固定して表示するが、原水水質の正常値が季節変動などに起因して変化する場合は、季節に応じた水質値に変更して表示してもよい。 Also, the raw water quality radar chart 41 may display the normal water quality value (for example, the water quality value in each measuring device 121 on a sunny day, etc.) with a dashed line. The normal water quality value is fixed and displayed, but if the normal raw water quality value changes due to seasonal fluctuations, etc., the water quality value may be changed and displayed according to the season.

このように、原水水質レーダーチャート41に原水の水質値に関する測定値又は推定値又は予測値を実線で表示し、正常時の水質値を破線で表示することで、ある時点における原水の水質を直観的に把握することができるとともに、異常状態または異常状態となりつつかるか否か、を容易に把握できる。
なお、原水水質レーダーチャート41に表示する原水の水質値に関する測定値、推定値又は予測値は、いずれか1種類か2種類以上を同時に表示してもよい。
また、原水水質レーダーチャート41は、表示レンジを切り替えるために、拡大ボタン及び縮小ボタンを設けてもよい。
In this manner, the raw water quality radar chart 41 displays measured values, estimated values, or predicted values of the raw water quality values in solid lines, and normal water quality values in dashed lines, so that the raw water quality at a certain point in time can be intuitively understood. In addition, it is possible to easily grasp whether an abnormal state or an abnormal state is about to occur.
It should be noted that the raw water quality radar chart 41 may display one or two or more of the measured values, estimated values, or predicted values of the raw water quality values.
Further, the raw water quality radar chart 41 may be provided with an enlargement button and a reduction button for switching the display range.

図4において、水質プロファイルグラフ42(421-423)グラフは、縦軸を水質値の値、横軸を測定地点として、浄水場内設備の各測定地点における水質値の測定値又は推定値又は予測値をプロット及び実線で表示する。なお、図4に示すように、水質プロファイルグラフ42(421-423)グラフの横軸で示している測定地点は、浄水場内設備におけるプロセス処理、プロセスフローの順に配置されている。
表示制御部25は、記憶部24に記憶されるプロセスフロー図43(後述)に基づき、水質プロファイルグラフ42(421-423)グラフの横軸をプロセスフロー図43に則して表示部27に表示する。また、表示制御部25は、所定の周期で、記憶部24に記憶される各水質値の測定値、推定値、予測値に基づき各値を表示部24に表示する。
図4では、濁度、pH、残留塩素濃度である水質値の測定値、推定値又は予測値のプロファイルを表示している。
なお、水質プロファイルグラフ42(421-423)グラフに表示する水質値は、浄水場における監視対象、設置される測定計の種類に応じて、例えば、水温、導電率、アルカリ度、アンモニア濃度、有機物濃度のような他の水質値を表示してもよいし、測定地点を増減させてもよい。
In FIG. 4, the water quality profile graph 42 (421-423) graph has the water quality value on the vertical axis, the measurement point on the horizontal axis, and the measured value, estimated value, or predicted value of the water quality value at each measurement point of the equipment in the water purification plant. is plotted and displayed as a solid line. As shown in FIG. 4, the measurement points indicated by the horizontal axis of the water quality profile graph 42 (421-423) are arranged in the order of process treatment and process flow in the equipment in the water purification plant.
The display control unit 25 displays the horizontal axis of the water quality profile graph 42 (421-423) on the display unit 27 according to the process flow diagram 43 (described later) stored in the storage unit 24. do. Further, the display control unit 25 displays each value on the display unit 24 based on the measured value, estimated value, and predicted value of each water quality value stored in the storage unit 24 at a predetermined cycle.
FIG. 4 shows profiles of measured, estimated, or predicted water quality values of turbidity, pH, and residual chlorine concentration.
In addition, the water quality values displayed in the water quality profile graph 42 (421-423) depend on the monitored object in the water purification plant and the type of measuring instrument installed, for example, water temperature, conductivity, alkalinity, ammonia concentration, organic matter Other water quality values, such as concentration, may be displayed, and measurement points may be increased or decreased.

また、水質プロファイルグラフ42(421-423)グラフには、原水水質レーダーチャート41と同様に、正常時の水質値(例えば、急激な天候変動がなく(ゲリラ豪雨などがない)、測定値における平均的な気候の各測定装置121における水質値)を破線で表示する。正常時の水質値は固定して表示するが、浄水場内を流れる水質値の正常値が季節変動などに起因して変化する場合は、季節に応じた水質値に変更して表示してもよい。 In addition, the water quality profile graph 42 (421-423) shows, as in the raw water quality radar chart 41, normal water quality values (for example, there is no sudden weather change (no guerrilla downpours, etc.), the average water quality value in each measuring device 121 of the typical climate) is displayed with a dashed line. The normal water quality value is displayed as fixed, but if the normal value of the water quality value flowing through the water purification plant changes due to seasonal fluctuations, etc., the water quality value may be changed and displayed according to the season. .

このように、水質プロファイルグラフ42(421-423)グラフに浄水場内設備に設置される各測定地点の測定値又は推定値又は予測値を実線で表示し、正常時の水質値を破線で表示することで、ある時点における各測定地点の水質を直感的に把握することができる、すなわち、浄水場の設備全体(測定地点全体)、つまり、プロセス処理全体を把握でき、異常状態又は異常状態となりつつあるか否かを容易に把握できる。 In this way, the water quality profile graph 42 (421-423) displays the measured value, estimated value, or predicted value at each measurement point installed in the facility in the water purification plant with a solid line, and displays the normal water quality value with a broken line. By doing so, it is possible to intuitively grasp the water quality at each measurement point at a certain point in time. It can be easily grasped whether or not there is.

なお、水質プロファイルグラフ42(421-423)グラフに表示する各測定地点における水質値の測定値又は推定値又は予測値は、いずれか1種類か2種類以上を同時に表示してもよい。
また、水質プロファイルグラフ42(421-323)グラフは、表示レンジを切り替えるために、拡大ボタン及び縮小ボタンを設けてもよい。
なお、水質プロファイルグラフ42(421-423)グラフのプロットを選択すると、対象となる測定地点における測定値又は推定値又は予測値を表示してもよい。
また、水質プロファイルグラフ42(421-423)グラフと共に、各測定地点間の水質値をバーとして表示し、このバーによって、例えば色の濃淡を利用して、直観的に各測定地点間の水質値を表示してもよい(後述)。
One or more of the measured, estimated, or predicted water quality values at each measurement point displayed in the water quality profile graph 42 (421-423) may be displayed at the same time.
Also, the water quality profile graph 42 (421-323) may be provided with an enlargement button and a reduction button for switching the display range.
When a plot of the water quality profile graph 42 (421-423) is selected, the measured value, estimated value, or predicted value at the target measurement point may be displayed.
In addition, along with the water quality profile graph 42 (421-423) graph, the water quality value between each measurement point is displayed as a bar. may be displayed (described later).

図4において、プロセスフロー図43は、浄水場全体の設備構成を示すものである。プロセスフロー図43は、運転監視装置と接続されるエンジニアリング端末28により作成される。
なお、プロセスフロー図43は、浄水場における設備の構成によって変更してもよいし、浄水場内設備の写真を用いてもよい。
このプロセスフロー図43は、本発明に係るプロセスシミュレータを備える運転監視装置の記憶部24に記憶される。表示制御部25は記憶部24に記憶されるプロセスフロー図43に基づき、浄水場設備全体、すなわち、浄水場のプロセス全体を表示部27に表示する。
In FIG. 4, process flow diagram 43 shows the equipment configuration of the entire water purification plant. The process flow diagram 43 is created by the engineering terminal 28 connected with the operation monitoring device.
In addition, the process flow diagram 43 may be changed according to the configuration of the equipment in the water purification plant, or a photograph of the equipment in the water purification plant may be used.
This process flow chart 43 is stored in the storage unit 24 of the operation monitoring device equipped with the process simulator according to the present invention. The display control unit 25 displays the entire water purification plant equipment, that is, the entire process of the water purification plant on the display unit 27 based on the process flow diagram 43 stored in the storage unit 24 .

また、図5は、図4の浄水場全体の水質表示画面における任意の箇所を選択すると、水質表示画面に選択箇所のレーダーチャートである。運転監視装置の入力部21を介して表示部27に表示されるプロセスフロー図43の中から任意の箇所が選択されると、表示制御部25は、記憶部24に記憶される各水質値の測定値、推定値、予測値に基づき、レーダーチャートを作成し、表示部27に表示する。より具体的には、図5は、プロセスフロー図43中の薬品混和池出口付近が選択されることにより表示される、薬品混和池出口のレーダーチャート5である。図4における原水水質レーダーチャート41及び水質プロファイルグラフ42(421-423)グラフと同様に、選択箇所における測定値、推定値又は予測値を実線で表示し、正常時の水質値を破線で表示する。
なお、選択箇所に応じてレーダーチャートに表示する水質値の種類を変えてもよいし、パラメータの種類を増減してもよい。
また、任意に選択した箇所のレーダーチャートは、測定値又は推定値又は予測値が表示されてもよい。なお、表示する測定値又は推定値又は予測値は、設備の入口付近、出口付近、設備の途中若しくはシミュレータによって演算される地点の値であってもよい。
なお、任意に選択した箇所の測定値又は推定値又は予測値は、値に応じて色が変化するバーによって表示してもよい。
Moreover, FIG. 5 is a radar chart of a selected portion on the water quality display screen when an arbitrary portion is selected on the water quality display screen for the entire water purification plant of FIG. When an arbitrary portion is selected from the process flow diagram 43 displayed on the display unit 27 via the input unit 21 of the operation monitoring device, the display control unit 25 displays each water quality value stored in the storage unit 24. Based on the measured values, estimated values, and predicted values, a radar chart is created and displayed on the display unit 27 . More specifically, FIG. 5 is a radar chart 5 of the exit of the chemical mixing pond displayed when the vicinity of the exit of the chemical mixing pond in the process flow diagram 43 is selected. As with the raw water quality radar chart 41 and the water quality profile graph 42 (421-423) graph in FIG. 4, the measured value, estimated value or predicted value at the selected location is displayed with a solid line, and the normal water quality value is displayed with a broken line. .
The type of water quality value displayed on the radar chart may be changed, or the type of parameter may be increased or decreased depending on the selected location.
Also, a radar chart at an arbitrarily selected location may display measured values, estimated values, or predicted values. The measured value, estimated value, or predicted value to be displayed may be a value near the entrance of the facility, near the exit, in the middle of the facility, or at a point calculated by a simulator.
Note that the measured value, estimated value, or predicted value at an arbitrarily selected location may be displayed by a bar whose color changes according to the value.

なお、図4及び図5に示した水質表示画面の構成要素は、浄水場の設備構成、測定計の設置個所・種類、表示部27に対する要求仕様によって、構成を変更してもよい。 The constituent elements of the water quality display screen shown in FIGS. 4 and 5 may be changed according to the facility configuration of the water purification plant, the installation location and type of the measuring instrument, and the required specifications for the display unit 27 .

<シミュレーション部311の具体的な構成例>
図6において、本発明のシミュレーション部311の一実施例を示す構成図を示す。図6における、シミュレーション部311は、主に、パラメータ変換部3111、パラメータ修正部3112、パラメータ決定部3113、プロセスシミュレーション部3114、プロセスプロセスシミュレーションモデル3115、初期値作成部3116、及び未来予測部3117から構成される。
<Specific Configuration Example of Simulation Unit 311>
FIG. 6 shows a configuration diagram showing an embodiment of the simulation unit 311 of the present invention. The simulation unit 311 in FIG. Configured.

図6におけるパラメータ変換部3111は、浄水場内設備に設置される測定装置121から取得した、記憶部23に時系列かつ測定地点毎に格納される水質値をプロセスシミュレーション部3114でシミュレーション可能なデータ形式に変換する。パラメータ変換部3114の詳細な動作は後述する。
また、パラメータ変換部3111は、変換したデータをパラメータ修正部3112に送信する。
The parameter conversion unit 3111 in FIG. 6 is a data format that allows the process simulation unit 3114 to simulate the water quality values stored in the storage unit 23 in chronological order and for each measurement point, which are acquired from the measurement device 121 installed in the equipment in the water purification plant. Convert to Detailed operations of the parameter conversion unit 3114 will be described later.
Parameter conversion section 3111 also transmits the converted data to parameter correction section 3112 .

プロセスシミュレーション部3114は、水質計算に必要なイオン平衡式や、濁度計算式や、相関式等の計算式と上記計算式を水質値と水中の詳細組成値の換算を行う計算機能、及び、例えば、有機物、濁質、薬液成分等が格納される水質成分データベース、及び、から構成されるプロセスシミュレーションモデル3115を用いて、浄水場における動作と並行して演算を行う。プロセスシミュレーション部3114は、この演算結果を推定値としてデータ更新部312、表示制御部32を介して表示装置へ出力し表示する。このプロセスシミュレーション部3114の出力を以降、推定値又は模擬出力と呼ぶこととする。なお、シミュレーション部311で用いるプロセスシミュレーションモデル3115、及び演算方法は後述する。
パラメータ決定部3113は、プロセスデータとプロセスシミュレーションモデル3115の変数との相関関係から修正するパラメータを選択する。
The process simulation unit 3114 has an ion balance formula, a turbidity calculation formula, a correlation formula, and other calculation formulas necessary for water quality calculation, and a calculation function that converts the above calculation formulas into water quality values and detailed composition values in water, and For example, a process simulation model 3115 composed of a water component database in which organic matter, turbidity, chemical components, etc. are stored is used to perform calculations in parallel with the operation at the water purification plant. The process simulation unit 3114 outputs the calculation result as an estimated value to the display device via the data update unit 312 and the display control unit 32 for display. The output of this process simulation unit 3114 is hereinafter referred to as an estimated value or simulated output. The process simulation model 3115 used by the simulation unit 311 and the calculation method will be described later.
A parameter determination unit 3113 selects a parameter to be modified from the correlation between process data and variables of the process simulation model 3115 .

さらに、パラメータ決定部3113は、プロセスシミュレーションモデル3115を構成するどのパラメータを変更するとシミュレーション結果にどの程度影響を与えるか、浄水場の立ち上げ時のデータやモデル式の分析結果に基づき、シミュレーション結果に対して相関が高いパラメータを判定し、選択する。 Furthermore, the parameter determination unit 3113 determines how much the simulation result is affected by changing which parameter that constitutes the process simulation model 3115. Determine and select the parameters that are highly correlated with each other.

パラメータ修正部3112は、浄水場内設備に設置される測定装置121から取得した水質値がパラメータ変換部3111によって変換されたデータの中の、特に、パラメータ決定部3113によって選択されたパラメータをパラメータ決定部3113からの入力に基づき変更する。このパラメータ修正部3112は、プロセスシミュレーション部3114からの推定値が浄水場における水質値である実測値に近似するようにパラメータを変更する。
変更されたパラメータは、パラメータ修正部3112から、プロセスシミュレーション部3114に送信される。
The parameter correction unit 3112 converts the water quality value acquired from the measuring device 121 installed in the facility in the water purification plant into the data converted by the parameter conversion unit 3111, particularly the parameter selected by the parameter determination unit 3113. 3113 changes based on the input. This parameter correction unit 3112 changes the parameters so that the estimated value from the process simulation unit 3114 approximates the actual measurement value, which is the water quality value at the water purification plant.
The changed parameters are sent from the parameter correction section 3112 to the process simulation section 3114 .

プロセスシミュレーション部3114は、パラメータ修正部3112によって修正されたパラメータをもとに水質計算に必要なイオン平衡式や、濁度計算式や、相関式等の計算式と上記計算式を水質値と水中の詳細組成値の換算を行う計算機能、及び、例えば、有機物、濁質、薬液成分等が格納される水質成分データベース、及び、浄水場の動作を模擬するための物理現象・化学現象を適切に数式化した数式モデルから構成されるプロセスシミュレーションモデル3115を用いて、浄水場内の各設備における動作を模擬するプロセスシミュレーションの演算を行う。このシミュレーション結果である推定値は、算出された推定値を時刻データかつ測定地点データとともに、時系列及び測定地点毎に記憶部23に記憶される。 The process simulation unit 3114 uses the parameters corrected by the parameter correction unit 3112 to calculate the ion balance formula, the turbidity calculation formula, the correlation formula, etc., which are necessary for water quality calculation, and the above calculation formulas. A calculation function that converts detailed composition values, a water component database that stores organic matter, turbidity, chemical components, etc., and physical and chemical phenomena for simulating the operation of water purification plants. Using a process simulation model 3115 composed of a numerical formula model, a process simulation calculation is performed to simulate the operation of each facility in the water purification plant. The estimated values, which are the results of this simulation, are stored in the storage unit 23 in chronological order and for each measurement point along with the time data and the measurement point data.

プロセスシミュレーション部3114は、算出された推定値、時刻データ及び測定地点に関する情報に基づき、浄水場での浄水処理において測定装置121を設置しない箇所(配管を含む)、例えば、1回の処理に時間を要す沈澱池のような箇所における水質値(pH、濁度、残留塩素濃度、アルカリ度、導電率等)を演算する。
また、浄水場での浄水処理において測定計を設置しない箇所を演算する場合、プロセスシミュレーション部3114は、浄水場内の設備モデルを、例えば10分割に等分割にして演算を行う。これにより、浄水場内の設備における出入口で水質値の差分が小さい場合であっても、詳細に水質値の変動を把握することができる。
なお、測定装置121を設置しない箇所の推定値は、表示制御部25がプロセスシミュレーション部3114により当該場所における算出されたシミュレート値をデータ更新部312及び記憶部23を介して表示部24に表示してもよい。また、プロセスシミュレーション部3114は設備モデルを10分割して演算すると記載したが、これに限定されるものではなく、等分するものでもよいし、等分しないで演算するものでもよい。
Based on the calculated estimated value, time data, and information about the measurement point, the process simulation unit 3114 determines the location (including piping) where the measurement device 121 is not installed in the water purification treatment at the water purification plant, for example, the time per treatment. Calculate water quality values (pH, turbidity, residual chlorine concentration, alkalinity, conductivity, etc.) at locations such as sedimentation ponds that require
Further, when calculating a location where no measuring instrument is installed in the water purification process at the water purification plant, the process simulation unit 3114 divides the equipment model in the water purification plant into, for example, 10 equal parts and performs the calculation. As a result, even when the difference in the water quality value is small at the entrance and exit of the equipment in the water purification plant, it is possible to grasp the fluctuation of the water quality value in detail.
As for the estimated value of the location where the measuring device 121 is not installed, the display control unit 25 displays the simulated value calculated at the location by the process simulation unit 3114 on the display unit 24 via the data updating unit 312 and the storage unit 23. You may Also, although the process simulation unit 3114 is described as dividing the equipment model into 10 units for calculation, the present invention is not limited to this.

プロセスシミュレーション部3114は、パラメータを修正したプロセスシミュレーションモデル3115を用いてリアルタイムで浄水場内の各設備における動作と並行してシミュレーションを行うものでもよい。
ここで、プロセスシミュレーション部3114は、浄水場内の各設備における動作と並行したシミュレーションを行うに際し、浄水場内の設備における各測定地点からの出力とプロセスシミュレーションモデル3115の出力が近似するようにパラメータを変更する。
The process simulation unit 3114 may use the process simulation model 3115 with corrected parameters to perform a simulation in parallel with the operation of each facility in the water purification plant in real time.
Here, the process simulation unit 3114 changes the parameters so that the output from each measurement point in the equipment in the water purification plant and the output of the process simulation model 3115 approximate each other when performing a simulation in parallel with the operation of each equipment in the water purification plant. do.

初期値作成部3116は、所定の時刻でのプロセスシミュレーション結果を初期値として設定する。ここで、初期値とは、プロセスシミュレーションモデル3115のパラメータや設定条件等の初期値を指す。 The initial value creation unit 3116 sets the process simulation result at a predetermined time as an initial value. Here, the initial values refer to initial values such as parameters and setting conditions of the process simulation model 3115 .

浄水場と同時並行で動作しているプロセスシミュレータにおいて、浄水場内設備の動作速度よりも高速で動作させ、所定時間先(例えば数分先、数時間先)のプロセス挙動を予測する場合、未来予測部3117(後述)は、ある時刻でのプロセスシミュレーション結果を、初期値作成部3116を介して初期値として受信する。 In a process simulator that operates concurrently with a water purification plant, when operating at a higher speed than the equipment in the water purification plant and predicting the process behavior after a predetermined time (for example, several minutes or hours ahead), future prediction A unit 3117 (to be described later) receives a process simulation result at a certain time as an initial value via an initial value creation unit 3116 .

未来予測部3117は、受信した初期値に基づき、プロセスシミュレータの時間を、例えば、浄水場内の設備が動作する通常の速度又は通常の時間が進む速度の数倍から数百倍に高速で進めてプラントの所定の未来(または将来)の時刻における状態を予測して、シミュレーションに係る演算を実施する。
また、未来予測部3117は、浄水場からの実測される水質値に基づき、プロセスシミュレーションモデル3115のパラメータ(状態変数)を修正する。
The future prediction unit 3117 advances the time of the process simulator based on the received initial value, for example, at a normal speed at which the equipment in the water purification plant operates or at a speed several times to several hundred times the speed at which normal time progresses. The state of the plant at a given future (or future) time is predicted to perform calculations related to the simulation.
Further, the future prediction unit 3117 corrects the parameters (state variables) of the process simulation model 3115 based on the water quality values actually measured from the water purification plant.

なお、シミュレーション部311は、パラメータ変換部3111、パラメータ修正部3112、パラメータ決定部3113、プロセスシミュレーション部3114、プロセスプロセスシミュレーションモデル3115、初期値作成部3116、未来予測部3117の各機能を有するものと記載したが、これに限定されるものではなく、これらの各機能のうちいずれかの機能が、異なる端末装置上で動作し、図示しないネットワークを介して連携することにより、本発明に係るシミュレーション部311の動作を提供するものであってもよい。 The simulation unit 311 is assumed to have functions of a parameter conversion unit 3111, a parameter correction unit 3112, a parameter determination unit 3113, a process simulation unit 3114, a process process simulation model 3115, an initial value generation unit 3116, and a future prediction unit 3117. Although described, it is not limited to this, and any one of these functions operates on different terminal devices and cooperates via a network (not shown), so that the simulation unit according to the present invention H.311 operations may be provided.

<シミュレーション部311における推定値・予測値の演算手順>
本発明のシミュレーション部311は、浄水場内設備に設置される測定装置121から受信した水質値の測定値に基づき、各測定地点における水質値の推定値及び予測値を模擬する機能を有する。図7において、浄水場内設備に設置された測定装置121から受信した水質値の測定値に基づき、推定値及び予測値を演算するフローチャートを示す。
<Calculation Procedure of Estimated Value/Predicted Value in Simulation Unit 311>
The simulation unit 311 of the present invention has a function of simulating the estimated and predicted water quality values at each measurement point based on the measured water quality values received from the measuring device 121 installed in the equipment in the water purification plant. FIG. 7 shows a flowchart for calculating the estimated value and the predicted value based on the measured value of the water quality value received from the measuring device 121 installed in the equipment in the water purification plant.

ステップS701において、記憶部23は、浄水場内設備に設置される測定装置121から送受信部22を介して水質値の測定値を受信し、受信した時刻データ及び測定地点に関する情報とともに時系列かつ測定地点毎に格納する(ステップS701)。また、パラメータ変換部3113は、格納した水質値を記憶部23から受信する。 In step S701, the storage unit 23 receives the measured value of the water quality value from the measuring device 121 installed in the facility in the water purification plant via the transmitting/receiving unit 22, and receives the received time data and information on the measurement point along with the time-series and measurement point data. store each (step S701). Also, the parameter conversion unit 3113 receives the stored water quality value from the storage unit 23 .

ステップS702において、パラメータ変換部3111は、記憶部23から受信した、各測定地点における水質値をプロセスシミュレーション部3114でシミュレーション可能なデータ形式に変換する(ステップS702)。パラメータ変換部3111の詳細な動作は後述するが、浄水場向けプロセスシミュレータは、水中の詳細組成値(H+、HCL、NH3等)を用いて浄水場内の水の挙動を模擬することができる。
また、パラメータ変換部3111は、変換したデータをパラメータ修正部3112に送信する。
In step S702, the parameter conversion unit 3111 converts the water quality value at each measurement point received from the storage unit 23 into a data format that can be simulated by the process simulation unit 3114 (step S702). The detailed operation of the parameter conversion unit 3111 will be described later, but the water purification plant process simulator can simulate the behavior of water in the water purification plant using detailed composition values (H + , HCL, NH 3 , etc.) in water. .
Parameter conversion section 3111 also transmits the converted data to parameter correction section 3112 .

ステップS703において、パラメータ修正部3112は、パラメータ決定部3113によって選択された、シミュレーション結果に対して相関が高いパラメータに基づき、浄水場内設備に設置される測定計から取得した水質値がパラメータ変換部3111によって変換されたパラメータが修正を必要とするか否か判断する(ステップS703)。 In step S703, the parameter correction unit 3112 converts the water quality value acquired from the measuring instrument installed in the facility in the water purification plant to the parameter conversion unit 3111 based on the parameter selected by the parameter determination unit 3113 and having a high correlation with the simulation result. It is determined whether or not the parameters converted by are required to be modified (step S703).

ステップS704において、ステップS703でパラメータの修正が必要でないと判断されると、パラメータ修正部3112は、プロセスシミュレーション部3114へパラメータを送信する。プロセスシミュレーション部3114は、水質計算に必要なイオン平衡式や、濁度計算式や、相関式等の計算式、及び、例えば、有機物、濁質、薬液成分等が格納される水質成分データベース、及び、から構成されるプロセスシミュレーションモデル3115を用いて、浄水場における動作と並行して演算を行い、水質値の推定値を算出する(ステップS704)。なお、シミュレーション部311で用いるプロセスシミュレーションモデル3115、及び演算方法は後述する。プロセスシミュレーション部3114は、算出された水質値の推定値を初期値作成部3116へ送信する。
また、プロセスシミュレーション部3114は、算出した水質値の推定値を時刻データかつ測定地点データとともに、時系列及び測定地点毎に記憶部23に格納する。
In step S<b>704 , if it is determined in step S<b>703 that parameter correction is not necessary, the parameter correction unit 3112 transmits the parameters to the process simulation unit 3114 . The process simulation unit 3114 stores calculation formulas such as ion equilibrium formulas, turbidity calculation formulas, and correlation formulas necessary for water quality calculations, and a water component database that stores organic matter, turbidity, chemical components, etc., and Using the process simulation model 3115 composed of , calculation is performed in parallel with the operation at the water purification plant to calculate the estimated value of the water quality value (step S704). The process simulation model 3115 used by the simulation unit 311 and the calculation method will be described later. The process simulation unit 3114 transmits the calculated estimated value of the water quality value to the initial value generation unit 3116 .
In addition, the process simulation unit 3114 stores the calculated estimated value of the water quality value in the storage unit 23 in chronological order and for each measurement point together with the time data and the measurement point data.

また、ステップS704において、プロセスシミュレーション部3114は、算出された推定値、時刻データ及び測定地点に関する情報に基づき、浄水場での浄水処理において測定装置121を設置しない箇所(配管を含む)、例えば、1回の処理に時間を要す沈澱池のような箇所における水質値を各測定地点における推定値の演算と並行して演算する。
なお、測定装置121を設置しない箇所の推定値は、表示制御部25がプロセスシミュレーション部3114により当該場所における算出されたシミュレート値をデータ更新部32及び記憶部23を介して表示部24に表示してもよい。また、プロセスシミュレーション部3114は設備モデルを10分割して演算すると記載したが、分割できるものであればこれに限定されるものではなく、等分するものでもよいし、等分しないで演算するものでもよい。
In addition, in step S704, the process simulation unit 3114, based on the calculated estimated value, time data, and information about the measurement point, determines the location (including piping) where the measurement device 121 is not installed in the water purification treatment at the water purification plant, for example, The water quality values at locations such as sedimentation ponds where one treatment takes a long time are calculated in parallel with the calculation of the estimated values at each measurement point.
As for the estimated value of the location where the measuring device 121 is not installed, the display control unit 25 displays the simulated value calculated at the location by the process simulation unit 3114 on the display unit 24 via the data updating unit 32 and the storage unit 23. You may In addition, although the process simulation unit 3114 is described as dividing the equipment model into 10 units for calculation, it is not limited to this as long as it can be divided. It's okay.

さらに、ステップS704において、プロセスシミュレーション部3114は、浄水場内の各設備における動作と並行したシミュレーションを行うに際し、浄水場内の設備における各測定地点からの出力とプロセスシミュレーションモデル4115の出力が近似するよう、パラメータ決定部3113へ送信してもよい。 Furthermore, in step S704, the process simulation unit 3114 performs a simulation in parallel with the operation of each facility in the water purification plant so that the output from each measurement point in the facility in the water purification plant and the output of the process simulation model 4115 approximate You may transmit to the parameter determination part 3113. FIG.

ステップS705において、ステップS703でデータの修正が必要であると判断されると、パラメータ修正部3112は、パラメータ決定部3113が選択したシミュレーション結果に対して相関が高いパラメータに基づき、パラメータを修正する(ステップS705)。 In step S705, if it is determined in step S703 that the data needs to be corrected, the parameter correction unit 3112 corrects the parameters based on the parameters that are highly correlated with the simulation results selected by the parameter determination unit 3113 ( step S705).

ステップS706において、初期値作成部3116は、プロセスシミュレーション部3114より受信した、所定の時刻でのプロセスシミュレーション結果を初期値として設定し、未来予測部3117へ送信する(ステップS706)。 In step S706, the initial value creation unit 3116 sets the process simulation result at the predetermined time received from the process simulation unit 3114 as an initial value, and transmits it to the future prediction unit 3117 (step S706).

ステップS707において、未来予測部3117は、初期値作成部3116から受信した初期値に基づき、プロセスシミュレータの時間を、例えば、浄水場内の設備が動作する通常の速度又は通常の時間が進む速度の数倍から数百倍に高速で進めてプラントの所定の未来(または将来)の時刻における状態を予測して、シミュレーションに係る演算を行い、予測値を算出する(ステップS707)。
また、ステップS707において、未来予測部3117は、浄水場からの実測される水質値に基づき、プロセスシミュレーションモデル3115のパラメータ(状態変数)を修正してもよい。
In step S707, the future prediction unit 3117, based on the initial value received from the initial value creation unit 3116, sets the time of the process simulator to, for example, the normal speed at which equipment in the water purification plant operates or the number of speeds at which normal time progresses. The state of the plant at a predetermined future (or future) time is predicted by increasing the speed from 100 to 100 times, calculations related to the simulation are performed, and predicted values are calculated (step S707).
Further, in step S707, the future prediction unit 3117 may correct the parameters (state variables) of the process simulation model 3115 based on the water quality values actually measured from the water purification plant.

ステップS708において、記憶部23及び未来予測部3117は、ステップS704及びステップS707で算出され、パラメータ変換部3111で変換された水質値の推定値及び予測値をデータ更新部232へ送信する(ステップS708)。 In step S708, the storage unit 23 and the future prediction unit 3117 transmit the estimated value and predicted value of the water quality value calculated in steps S704 and S707 and converted by the parameter conversion unit 3111 to the data update unit 232 (step S708 ).

なお、本実施例におけるシミュレーション部311における動作では、浄水場内設備に設置された測定装置121によって測定された水質値を用いて、水質値の推定値及び予測値を演算するものと記載したが、これに限定されるものではなく、例えば、予め設定した水質値の時間変化を定義したシナリオを用いても、キーボード、マウス、画面パネル等といった入力装置である入力部21から入力するものでもよい。 In addition, in the operation of the simulation unit 311 in the present embodiment, it is described that the estimated value and the predicted value of the water quality value are calculated using the water quality value measured by the measuring device 121 installed in the equipment in the water purification plant, It is not limited to this. For example, a scenario defining a preset time change of water quality values may be used, or an input from the input unit 21, which is an input device such as a keyboard, mouse, screen panel, etc., may be used.

<水質表示画面の出力手順>
ここで、本発明の浄水場における運転監視装置が、浄水場内設備に設置された測定装置121から受信した水質値の測定値、及び図7で示したシミュレーション部311よる測定値を用いて演算した推定値、予測値を、直感的に把握できる形態で表示する動作について図8を用いて説明する。図8は、浄水場内設備に設置された測定計から受信した測定値、又は測定値を用いて算出した推定値又は予測値を表示する、本発明の運転監視装置の動作を説明するフローチャートを示す。
<Procedure for outputting the water quality display screen>
Here, the operation monitoring device in the water purification plant of the present invention calculated using the measured value of the water quality value received from the measuring device 121 installed in the facility in the water purification plant and the measured value by the simulation unit 311 shown in FIG. The operation of displaying estimated values and predicted values in a form that can be intuitively grasped will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows a flow chart for explaining the operation of the operation monitoring device of the present invention, which displays the measured values received from the measuring instruments installed in the facilities in the water purification plant, or the estimated values or predicted values calculated using the measured values. .

ステップS801において、送受信部22は、浄水場内設備における各測定地点から、pH、濁度、残留塩素濃度、アルカリ度、導電率等である水質値に関する測定値を受信する。制御部31は、これらの受信した測定値を記憶部23に記憶する(ステップS801)。ステップS801で送受信部22が受信する測定値は、浄水場内設備における各測定地点と測定値及び送信元の測定装置121を示す固有の識別情報を受信する。
また、ステップS801において、制御部23は、送受信部22が受信する測定値、識別信号、及び、予め記憶部23に記憶される浄水場内設備における各測定地点と測定装置121の識別情報とが関連付けられた浄水場の設備定義情報に基づき、測定値と測定地点とを関連付ける。
なお、送受信部22が受信する測定値は、浄水場内設備における各測定地点と測定値とが関連付けられた状態で受信するものでもよく、この場合、浄水場内設備における各測定地点と測定値とは、測定地点に設置される測定装置121に予め当該測定地点を示す固有の識別情報を設定しておくことにより関連付けが行われている。
In step S801, the transmitting/receiving unit 22 receives measured values relating to water quality values such as pH, turbidity, residual chlorine concentration, alkalinity, and electrical conductivity from each measurement point in the water purification plant equipment. Control unit 31 stores these received measurement values in storage unit 23 (step S801). The measurement values received by the transmitting/receiving unit 22 in step S801 are unique identification information indicating each measurement point in the equipment in the water purification plant, the measurement value, and the measuring device 121 of the transmission source.
Further, in step S801, the control unit 23 associates the measurement values received by the transmission/reception unit 22, the identification signal, and the identification information of the measurement device 121 with each measurement point in the equipment in the water purification plant stored in advance in the storage unit 23. Based on the facility definition information of the water purification plant obtained, it associates the measurement value with the measurement point.
In addition, the measurement values received by the transmitting/receiving unit 22 may be received in a state in which each measurement point and the measurement value in the water purification plant equipment are associated with each measurement point and the measurement value in the water purification plant equipment. , the measurement device 121 installed at the measurement point is associated by setting in advance unique identification information indicating the measurement point.

ステップS802において、図6に示すように制御部31のシミュレーション部311は、送受信部22を介して記憶部23に記憶されている浄水場内設備における各測定地点からの水質値に関する測定値と、水質計算に必要なイオン平衡式、濁度計算式、相関式等の計算式、及び、上記計算式を水質値と水中の詳細組成値の換算を行う計算式のうち少なくともいずれかの計算式と、例えば、有機物、濁質、薬液成分等が格納される水質成分データベースと、浄水場内の各設備における動作を模擬するための物理現象・化学現象を適切に数式化した数式モデルを用いて、浄水場内の各設備における動作を模擬するプロセスシミュレーションの演算を行い、推定値を算出する(ステップS802)。 In step S802, as shown in FIG. 6, the simulation unit 311 of the control unit 31 obtains the measured values of the water quality from each measurement point in the equipment in the water purification plant stored in the storage unit 23 via the transmission/reception unit 22, and the water quality At least one of the calculation formulas such as the ion balance formula, turbidity calculation formula, and correlation formula necessary for calculation, and the calculation formulas for converting the above calculation formulas into water quality values and detailed composition values in water, For example, using a water quality component database that stores organic matter, turbidity, chemical components, etc., and a mathematical model that appropriately formulates physical and chemical phenomena for simulating the operation of each facility in the water purification plant, A process simulation operation that simulates the operation of each facility is performed to calculate an estimated value (step S802).

併せて、プロセスシミュレータの時間を、例えば、浄水場内の設備が動作する通常の速度又は通常の時間が進む速度の数倍から数百倍に高速で進めてプラントの所定の未来(または将来)の時刻における状態を予測して、シミュレーションに係る演算を行い、予測値を算出する(ステップS802)。ステップS802においてシミュレーション部311は、算出された推定値及び予測値を、データ更新部312へ送信する。
なお、ステップS802において、シミュレーション部311は、算出された推定値、時刻データ及び測定地点データに基づき、浄水場での浄水処理において測定計を設置しない箇所(配管を含む)、例えば、1回の処理に時間を要す沈澱池のような箇所における水質値(pH、濁度、残留塩素濃度、アルカリ度、導電率等)を演算してもよい。
At the same time, the time of the process simulator is advanced, for example, at a normal speed at which the equipment in the water purification plant operates or at a speed several times to several hundred times faster than the speed at which normal time progresses, and the predetermined future (or future) of the plant The state at the time is predicted, calculations related to the simulation are performed, and predicted values are calculated (step S802). In step S<b>802 , the simulation unit 311 transmits the calculated estimated values and predicted values to the data updating unit 312 .
In step S802, based on the calculated estimated value, time data, and measurement point data, the simulation unit 311 determines a place (including piping) where no measuring meter is installed in the water purification process at the water purification plant, for example, one time Water quality values (pH, turbidity, residual chlorine concentration, alkalinity, electrical conductivity, etc.) at locations such as sedimentation ponds that require time for treatment may be calculated.

ステップS803において、制御部31のデータ更新部312は、ステップS802でシミュレーション部311によって算出された各測定地点の水質値に関する推定値と予測値を、各測定地点別に記憶部23へ格納する(ステップS803)。ステップS803において、記憶部23へ格納する場合、水質値に関する測定値、推定値、及び、予測値は、各測定地点別に設けられる各データベースに格納されてもよいし、マトリクス形式で各測定地点別に格納されてもよい。
なお、記憶部23に水質値を格納するとき、各測定地点別と併せてpH、濁度、残留塩素濃度、アルカリ度、導電率等である水質値別にデータベースを設けてもよい。
In step S803, the data updating unit 312 of the control unit 31 stores the estimated value and the predicted value regarding the water quality value of each measurement point calculated by the simulation unit 311 in step S802 in the storage unit 23 for each measurement point (step S803). When storing in the storage unit 23 in step S803, the measured values, estimated values, and predicted values regarding water quality values may be stored in databases provided for each measurement point, or may be stored in a matrix format for each measurement point. may be stored.
When storing the water quality values in the storage unit 23, a database may be provided for each water quality value such as pH, turbidity, residual chlorine concentration, alkalinity, electrical conductivity, etc. in addition to each measurement point.

ステップS804において、表示制御部32は、記憶部23に格納される予め設定した、各測定地点で表示する水質値の種類(例えば、薬品混和池の出口付近に関して水質値をレーダーチャートで表示するか)、及び/又は、表示画面のどの位置に表示するか(例えば、原水水質レーダーチャート31のどの位置にプロットするか、水質プロファイルグラフ42(421-423)グラフに表示するか)等の表示設定を呼び出す(ステップS704)。各測定地点で表示する水質値の種類、及び/又は、表示画面のどの位置に表示するか等の表示設定は、エンジニアリング端末25を用いて設定し、記憶部23に格納してもよい。 In step S804, the display control unit 32 determines the type of water quality value to be displayed at each measurement point set in advance stored in the storage unit 23 (for example, whether to display the water quality value near the exit of the chemical mixing pond in a radar chart). ), and/or display settings such as where to display on the display screen (for example, where to plot on the raw water quality radar chart 31, whether to display on the water quality profile graph 42 (421-423)), etc. is called (step S704). Display settings such as the type of water quality value to be displayed at each measurement point and/or the position on the display screen to be displayed may be set using the engineering terminal 25 and stored in the storage unit 23 .

ステップS805において、ステップS804で表示制御部32が記憶部23より参照した表示設定を用いて、表示制御部32は、記憶部23に格納される各測定地点の測定装置121から受信又はシミュレーション部311より演算された水質値から表示する項目を確認したか否か判断する(ステップS805)。
ステップS805において、表示制御部32は各測定地点の測定装置121から受信又はシミュレーション部311より演算された水質値のデータベースを記憶部23から参照する(ステップS805)
In step S805, the display control unit 32 uses the display setting referred to by the storage unit 23 in step S804, and the display control unit 32 receives data from the measuring device 121 at each measurement point stored in the storage unit 23 or the simulation unit 311 It is determined whether or not the item to be displayed has been confirmed from the calculated water quality value (step S805).
In step S805, the display control unit 32 refers to the database of water quality values received from the measuring device 121 at each measurement point or calculated by the simulation unit 311 from the storage unit 23 (step S805).

ステップS806において、ステップS805で表示制御部32が記憶部23から参照した測定地点における水質値のデータベースから、各測定地点で表示する水質値の種類、及び/又は、表示画面のどの位置に表示するか等の表示設定を比較し、表示する水質値を確認する(ステップS806)。
ステップS807において、ステップS805で表示制御部32が表示設定を比較し、非表示にする水質値であると判断すると、表示制御部32は、判断された水質値を非表示とする(ステップS807)。ステップS807において、表示制御部32は、非表示とする水質値を、図5における表示画面における任意の箇所のレーダーチャートには表示しない。これにより、浄水場内の各設備において監視する必要がある水質値を表示することができる。
In step S806, from the database of water quality values at the measurement points that the display control unit 32 refers to from the storage unit 23 in step S805, the type of water quality value to be displayed at each measurement point and/or at which position on the display screen The water quality value to be displayed is confirmed by comparing display settings such as whether or not (step S806).
In step S807, when the display control unit 32 compares the display settings in step S805 and determines that the water quality value is to be hidden, the display control unit 32 hides the determined water quality value (step S807). . In step S807, the display control unit 32 does not display the water quality value to be hidden on the radar chart at any location on the display screen in FIG. This makes it possible to display the water quality values that need to be monitored at each facility in the water purification plant.

ステップS808において、ステップS806で表示制御部32が表示設定を比較し、表示する水質値であると判断すると、記憶部23に測定地点ごとに格納される水質値を抽出する(ステップS808)。
ステップS809において、ステップS808で抽出された水質値から、表示制御部32は、表示部24に表示する水質値の測定値、推定値、又は、予め設定された表示する時点の予測値を抽出する(ステップS809)。
In step S808, the display control unit 32 compares the display settings in step S806, and if it determines that the water quality value is to be displayed, it extracts the water quality value stored in the storage unit 23 for each measurement point (step S808).
In step S809, from the water quality value extracted in step S808, the display control unit 32 extracts the measured value, the estimated value, or the preset predicted value at the time of display of the water quality value to be displayed on the display unit 24. (Step S809).

ステップS810において、ステップS804で表示制御部32が呼び出した表示設定に基づき、抽出した水質値の測定値、推定値、予測値を表示画面のどの位置(例えば、原水水質レーダーチャート41にプロットするか、水質プロファイルグラフ42(421-423)グラフのどの測定地点にプロットするか等)を確認する(ステップS810)。 In step S810, based on the display settings called up by the display control unit 32 in step S804, at which position on the display screen (for example, on the raw water quality radar chart 41) the extracted measured value, estimated value, and predicted value of the water quality value are plotted. , water quality profile graph 42 (421-423) to be plotted at which measurement point, etc.) is confirmed (step S810).

ステップS811において、表示制御部32は、表示部24へ水質値の測定値、推定値、予測値いずれか1種類又は2種類以上と記憶部23に格納される正常時の水質値を表示する旨の指示を送信し、表示部47は指示を受信すると水質値を表示する(ステップS811)。
また、図8には表記しないが、ステップS811において、水質値の測定値、推定値、予測値のうちいずれか1種類又は2種類以上の記憶部23に格納される正常時の水質値が表示されると、ステップS801へ戻ってもよい。
In step S811, the display control unit 32 causes the display unit 24 to display one or more of the measured value, the estimated value, and the predicted value of the water quality value and the normal water quality value stored in the storage unit 23. is transmitted, and the display unit 47 displays the water quality value upon receiving the instruction (step S811).
Although not shown in FIG. 8, in step S811, one or more of the measured value, the estimated value, and the predicted value of the water quality value stored in the storage unit 23 are displayed. Then, the process may return to step S801.

なお、本実施例では、浄水場内設備における各測定地点から受信した、pH、濁度、残留塩素濃度、アルカリ度、導電率等である水質値に関する測定値、シミュレーション部311が測定値を用いて算出する推定値及び予測値を表示する運転監視装置を記載した。しかし、運転監視装置に入力される値は測定装置121による測定値でなくともよく、予め設定した水質値の時間変化を用いてもよい。その際、浄水場における運転訓練シミュレータとして用いてもよい。 In this embodiment, the measurement values related to water quality values such as pH, turbidity, residual chlorine concentration, alkalinity, conductivity, etc. received from each measurement point in the equipment in the water purification plant, and the simulation unit 311 uses the measurement values An operation monitoring device has been described that displays calculated estimated and predicted values. However, the value input to the operation monitoring device may not be the value measured by the measuring device 121, but may be a preset time change of the water quality value. In that case, you may use it as an operation training simulator in a water purification plant.

<実施例2 水質モデリング部について>
実施例2では、浄水場における運転支援装置または運転訓練支援装置として用いられるプロセスシミュレータ、特にその水質値から水の詳細組成値又は水の詳細組成値から水質値に変換する水質モデリング部について説明する。
以下、図面をもとに本発明に係る浄水場における運転支援装置に関する詳細な説明を行う。図9は本発明の運転支援装置における図6のパラメータ変換部3111の構成例を示す。
<Example 2 About the water quality modeling part>
In the second embodiment, a process simulator used as an operation support device or an operation training support device in a water purification plant, in particular, a water quality modeling unit that converts the detailed water composition value from the water quality value or the detailed water composition value to the water quality value will be described. .
Hereinafter, a detailed description of the operation support device for a water purification plant according to the present invention will be given with reference to the drawings. FIG. 9 shows a configuration example of the parameter conversion section 3111 of FIG. 6 in the driving assistance device of the present invention.

ここで、水質値はpH、濁度、残留塩素濃度、アルカリ度、又は、導電率等の総称である。また、水の詳細組成値とは、例えば、H+、Na+、Ca2+等のイオン種、PAC(ポリ塩化アルミニウム)、NaOH、NaOCl等の薬液成分、NH3、NH2Cl等の有機物等の水の構成成分である。
なお、水質値及び水の詳細組成値は上記に示すものに限られず、各地の浄水場で管理しているものであればどのような成分の水質値や原水に含まれるどのような成分であってもよい。
Here, the water quality value is a general term for pH, turbidity, residual chlorine concentration, alkalinity, electrical conductivity, and the like. Further, the detailed composition value of water includes, for example, ion species such as H + , Na + and Ca 2+ , chemical components such as PAC (polyaluminum chloride), NaOH and NaOCl, and organic substances such as NH 3 and NH 2 Cl. It is a component of water such as
Water quality values and detailed composition values of water are not limited to those shown above, and water quality values of any components and components contained in raw water can be used as long as they are managed by water purification plants in various places. may

図9において、シミュレーション部311におけるパラメータ変換部3111の構成例を示す。本発明のパラメータ変換部3111は、水質モデリング部90、水質成分データベース91から構成される。 FIG. 9 shows a configuration example of the parameter conversion section 3111 in the simulation section 311 . The parameter conversion section 3111 of the present invention is composed of the water quality modeling section 90 and the water quality component database 91 .

水質モデリング部90は、後述する水質値又は水の詳細組成値を、水質成分データベース91に格納される計算式を設定する機能、計算式に基づき水質値又は水の詳細組成値を演算ずる機能、演算結果を送信する機能を有している。
なお、水質モデリング部90は、上述した機能以外を有してもよい。
The water quality modeling unit 90 has a function of setting a calculation formula for storing water quality values or detailed water composition values in the water quality component database 91, a function of calculating the water quality values or detailed water composition values based on the calculation formula, It has a function to transmit the calculation result.
Note that the water quality modeling unit 90 may have functions other than those described above.

水質成分データベース91は、シミュレーション部で水質値等の挙動を模擬するときに用いる水質成分、物性パラメータ、成分間のパラメータを定義するためのデータベースである。図10において、水質成分データベースの構成例を示す。
水質成分データベースは、成分データベース、イオン平衡計算データベースで構成されている。なお、水質成分データベースは、上記のデータベースの他に濁度計算データベース等、水質に関して模擬する場合に必要なデータベースを含んでもよい。
The water quality component database 91 is a database for defining water quality components, physical property parameters, and parameters between components used when simulating behavior such as water quality values in the simulation unit. FIG. 10 shows a configuration example of the water component database.
The water component database consists of a component database and an ion equilibrium calculation database. In addition to the databases described above, the water component database may include a database necessary for simulating water quality, such as a turbidity calculation database.

成分データベース911は、シミュレーション部で水質値等の挙動を模擬、演算するときに用いる成分種別、詳細成分が登録されるデータベースである。図10において、成分データベース911は、具体的に詳細成分名、分子量、密度、イオン価数等の情報が予め登録されている。
なお、成分データベース911は、上記の情報に限らず水の組成を表現するために必要な情報が登録されていてもよい。また、成分データベース911に予め登録されている情報に不足がある場合、ユーザは所望の成分をユーザ登録成分に追加登録できるようにしてもよい。
The component database 911 is a database in which component types and detailed components used when simulating and calculating behavior such as water quality values in the simulation unit are registered. In FIG. 10, information such as detailed component names, molecular weights, densities, and ionic valences are registered in advance in the component database 911 .
It should be noted that the component database 911 may be registered with not only the above information but also information necessary for representing the composition of water. In addition, when information pre-registered in the component database 911 is insufficient, the user may additionally register a desired component in the user-registered components.

また、成分データベース911に予め登録されている成分種別、基本成分の具体例を以下に示す。
成分データベース911における水に係る情報(成分種別・基本成分)は、詳細成分(H2O)、分子量(18)、密度(100kg/m3)等の物性値を含み、その他粘度係数等の水に関する物性値が成分データベース911に予め登録されていてもよく、また、ユーザが追加登録してもよい。
Specific examples of component types and basic components registered in advance in the component database 911 are shown below.
Information related to water (component type/basic component) in the component database 911 includes physical property values such as detailed component (H 2 O), molecular weight (18), density (100 kg/m 3 ), and other water such as viscosity coefficient. may be registered in the component database 911 in advance, or may be additionally registered by the user.

成分データベース911における水中のイオン種は、水質値であるpH、アルカリ度、導電率等を決定するイオン種が登録されており、水の溶存炭酸類(HCO3 -、CO3 2-、CO2)、ナトリウムイオン(Na+)、硬度物質イオン(Mg2+、Ca2+)のイオン価数等の物性値が登録されている。 Ion species in water in the component database 911 are registered ion species that determine water quality values such as pH, alkalinity , conductivity , etc. ), sodium ions (Na + ), and hardness substance ions (Mg 2+ , Ca 2+ ).

成分データベース911における薬液成分は、浄水場内における各設備で水の浄化処理に使用される薬液成分が登録されている。具体的には、成分データベース911には薬液成分として凝集剤(PAC)、苛性(NaOH)、酸性物質(H2SO4、HCl)、次亜塩素酸ナトリウム(NaOCl)、活性炭(C)の図示しない分子量等が予め登録されている。 The chemical liquid components in the component database 911 are registered with chemical liquid components used for water purification treatment in each facility in the water purification plant. Specifically, in the component database 911, coagulant (PAC), caustic (NaOH), acidic substances (H 2 SO 4 , HCl), sodium hypochlorite (NaOCl), and activated carbon (C) are shown as chemical components. The molecular weight and the like that do not occur are registered in advance.

成分データベース911における有機物は、上記薬液成分である次亜塩素酸ナトリウムのよって分解される有機物成分が登録されている。具体的には、アンモニア(NH3)、モノクロラミン(NH2Cl)、ジクロラミン(NHCl2)、トリクロラミン(NCl3)、高分子有機物(Organic matter)の図示しない分子量等が予め登録されている。
なお、成分データベース911における水中のイオン種、薬液成分、有機物は、上記に記載したもの以外でもよく、原水等の成分に応じて変更してもよいし、足りない成分があれば、ユーザが成分データベース911に追加登録してもよい。
Organic substances in the component database 911 are registered organic substances that are decomposed by sodium hypochlorite, which is the chemical solution component. Specifically, molecular weights (not shown) of ammonia (NH 3 ), monochloramine (NH 2 Cl), dichloramine (NHCl 2 ), trichloramine (NCl 3 ), and organic matter are registered in advance. .
Note that the ionic species, chemical components, and organic substances in the water in the component database 911 may be other than those described above, and may be changed according to the components of the raw water, etc. If there are missing components, the user can change the components. It may be additionally registered in the database 911 .

イオン平衡計算データベース912は、シミュレーション部311で水質値等の挙動を模擬、演算するため、演算に用いるイオン平衡計算式、及び、計算式若しくは化学式で用いる平衡定数が予め登録されている。具体的には、水イオン平衡式及び平衡定数、炭酸第1解離のイオン平衡式及び平衡定数、炭酸第2解離のイオン平衡式及び平衡定数、次亜塩素酸のイオン平衡式及び平衡定数、苛性のイオン平衡式及び平衡定数、凝集剤のイオン平衡式及び平衡定数等が予め登録されている。なお、上述した計算式又は化学式は後述する実施例3で詳細に説明する。
また、イオン平衡計算データベース912は、上記に記載したもの以外でもよく、不足する平衡式若しくは平衡定数があれば、ユーザがイオン平衡計算データベース912に追加登録してもよい。
In the ion equilibrium calculation database 912, since behavior such as water quality values is simulated and calculated by the simulation unit 311, the ion equilibrium calculation formula used for calculation and the equilibrium constant used in the calculation formula or chemical formula are registered in advance. Specifically, water ion equilibrium equation and equilibrium constant, ion equilibrium equation and equilibrium constant for first dissociation of carbonic acid, ion equilibrium equation and equilibrium constant for second dissociation of carbonic acid, ion equilibrium equation and equilibrium constant for hypochlorous acid, caustic The ion equilibrium formula and equilibrium constant of , the ion equilibrium formula and equilibrium constant of the flocculant, etc. are registered in advance. The calculation formula or chemical formula described above will be described in detail in Example 3, which will be described later.
Also, the ion equilibrium calculation database 912 may be other than those described above, and if there is an insufficient equilibrium formula or equilibrium constant, the user may additionally register it in the ion equilibrium calculation database 912 .

<パラメータ変換部における変換処理の動作>
本発明のパラメータ変換部3111における水質モデリング部90は、記憶部23から受信した水質値の測定値を水の詳細組成値に変換する機能を有する。また、水質モデリング部90は、プロセスシミュレーション部又は未来予測部から受信した水の詳細組成値の推定値若しくは予測値を水質値に変換する機能を有する。図11において、パラメータ変換部3111における水質モデリング部によって、水質値から水の詳細組成値に変換又は水の詳細組成値から水質値に変換するフローチャートを示す。
<Operation of Conversion Processing in Parameter Conversion Unit>
The water quality modeling unit 90 in the parameter conversion unit 3111 of the present invention has a function of converting the measured water quality values received from the storage unit 23 into detailed water composition values. The water quality modeling unit 90 also has a function of converting estimated or predicted values of detailed water composition values received from the process simulation unit or the future prediction unit into water quality values. FIG. 11 shows a flowchart for conversion from water quality values to detailed water composition values or conversion from detailed water composition values to water quality values by the water quality modeling unit in the parameter conversion unit 3111 .

ステップS1101において、水質モデリング部91は記憶部23から水質値の測定値を取得し、又は、プロセスシミュレーション部3114若しくは未来予測部3117からのこれら各部による演算結果である、水の詳細組成値に関する推定値若しくは予測値を受信する(ステップS1101)。ステップS1101において、水質モデリング部91が記憶部23から取得する水質値は入力部から入力される値であっても、水質値の時間変化をシナリオ(例えば、ゲリラ豪雨における水質値の時間変化のシナリオ等)として用いてもよい。 In step S1101, the water quality modeling unit 91 acquires the measured value of the water quality value from the storage unit 23, or estimates the detailed composition value of water, which is the calculation result of each of these units from the process simulation unit 3114 or the future prediction unit 3117. A value or predicted value is received (step S1101). In step S1101, even if the water quality value that the water quality modeling unit 91 acquires from the storage unit 23 is a value that is input from the input unit, the time change of the water quality value is assumed to be a scenario (for example, a scenario of time change of the water quality value in a torrential rain). etc.).

ステップS1102において、水質モデリング部90は、受信したパラメータが水質値であるか又は水の詳細組成値であるか識別する(ステップS1102)。また、ステップS1102において、水質値であると識別されると、入力された水質値の種類(例えば、pH、アルカリ度、導電率等)を識別する。併せて、ステップS1102において、水の詳細組成値であると識別されると詳細組成値に含まれる成分(例えば、イオン種、薬液成分、有機物)を識別する。 In step S1102, the water quality modeling unit 90 identifies whether the received parameter is a water quality value or a detailed water composition value (step S1102). Also, in step S1102, if the water quality value is identified, the type of the input water quality value (for example, pH, alkalinity, conductivity, etc.) is identified. In addition, in step S1102, when the detailed composition value of water is identified, the components (eg, ion species, chemical components, organic substances) included in the detailed composition value are identified.

ステップS1103において、水質モデリング部90は、ステップS1102で識別されたパラメータ(水質値又は水の詳細組成値)に基づく計算式を、水質成分データベース91のイオン平衡計算データベース912に格納されるイオン平衡計算式及び平衡定数に基づき設定する(ステップS1103)。ステップS1103において、後述する演算の際に連立方程式を用いて行う場合、イオン平衡計算データベース912に基づき設定した計算式を連立方程式として設定する。
なお、ステップS1103において、水質モデリング部90は、成分データベース911に格納される組成値に関するパラメータから、水の詳細組成値に応じたパラメータを計算式に入力してもよい。
In step S1103, the water quality modeling unit 90 applies a calculation formula based on the parameter (water quality value or detailed composition value of water) identified in step S1102 to the ion equilibrium calculation stored in the ion equilibrium calculation database 912 of the water component database 91. It is set based on the equation and the equilibrium constant (step S1103). In step S1103, when simultaneous equations are used in calculations to be described later, calculation formulas set based on the ion equilibrium calculation database 912 are set as simultaneous equations.
In step S1103, the water quality modeling unit 90 may input a parameter corresponding to the detailed composition value of water from the parameters related to the composition value stored in the component database 911 into the calculation formula.

ステップS1104において、ステップS1103で設定された計算式及びイオン平衡計算データベース912に格納される平衡定数に基づいて、水質モデリング部は、パラメータ(水質値又は水の詳細組成値)を演算する(ステップS1104)。ステップS1104において、水質モデリング部90は、パラメータ(水質値又は水の詳細組成値)を演算するとき、電気的中性条件に基づき収束計算、又は、最適化計算を行う。
ここで、水質モデリング部90が収束計算を行う方法として、例えば、ニュートン法等が挙げられる。また、水質モデリング部が最適化計算を行う方法として、例えば、ニュートン法、ダウンヒルシンプレックス法等が挙げられる。
In step S1104, the water quality modeling unit calculates parameters (water quality values or detailed water composition values) based on the calculation formula set in step S1103 and the equilibrium constants stored in the ion equilibrium calculation database 912 (step S1104 ). In step S1104, the water quality modeling unit 90 performs convergence calculation or optimization calculation based on the electrical neutrality condition when calculating parameters (water quality values or detailed composition values of water).
Here, as a method for the water quality modeling unit 90 to perform the convergence calculation, for example, Newton's method can be used. In addition, as a method for the water quality modeling unit to perform the optimization calculation, for example, the Newton method, the downhill simplex method, and the like can be mentioned.

ステップS1105において、水質モデリング部90は、演算が収束又は最適化されたか確認する(ステップS1105)。ステップS1105において、水質モデリング部90により演算が収束又は最適化されていないと判断すると、水質モデリング部は演算を継続する。 At step S1105, the water quality modeling unit 90 confirms whether the calculation has converged or optimized (step S1105). In step S1105, when the water quality modeling section 90 determines that the calculation has not converged or optimized, the water quality modeling section continues the calculation.

ステップS1106において、水質モデリング部90における演算が収束又は最適化されたと判断されると、演算結果をパラメータ修正部3112又はデータ更新部312へ送信する(ステップS1106)。 When it is determined in step S1106 that the calculation in the water quality modeling section 90 has converged or optimized, the calculation result is sent to the parameter correction section 3112 or the data update section 312 (step S1106).

なお、本実施例では、パラメータ変換部3111に構成される水質モデリング部90により、水質値又は水の詳細組成値を演算する運転支援装置について記載した。しかし、上記の水質モデリング部90の動作は、各機能部として分けて構成してもよい。また、水質モデリング部90で行う演算は、電気的中性条件に基づく収束計算又は最適化計算であると記載したが、その他の方法に基づく手法で演算されてもよい。 In addition, in the present embodiment, the driving support device is described in which the water quality modeling unit 90 configured in the parameter conversion unit 3111 calculates the water quality value or the detailed composition value of water. However, the operation of the water quality modeling section 90 may be configured separately as each functional section. Also, although the calculations performed by the water quality modeling unit 90 are described as convergence calculations or optimization calculations based on the electrical neutrality condition, calculations may be performed by methods based on other methods.

<水の詳細組成値からpH・アルカリ度・導電率を演算する動作>
図11において、本発明である水質モデリング部90が水質値又は水の詳細組成値の入力に基づき、演算を行い、水の詳細組成値又は水質値を算出する動作について記載した。そこで次項より具体的な水の詳細組成値からpH・アルカリ度・導電率を演算する動作について説明する。図12において、水質モデリング部90が水の詳細組成値からpH・アルカリ度・導電率を演算するフローチャートを示す。
<Operation of calculating pH, alkalinity, and conductivity from detailed composition values of water>
In FIG. 11, the water quality modeling unit 90 according to the present invention performs calculations based on input of water quality values or detailed water composition values to calculate detailed water composition values or water quality values. Therefore, the operation of calculating pH, alkalinity, and conductivity from specific detailed composition values of water will be described in the next section. FIG. 12 shows a flow chart for the water quality modeling unit 90 to calculate pH, alkalinity, and conductivity from detailed water composition values.

ステップS1201において、水質モデリング部90は、プロセスシミュレーション部3114又は未来予測部3117から水の詳細組成値である推定値若しくは予測値を受信する(ステップS1201)。ステップS1201において、水質モデリング部90は、水の詳細組成値の推定値若しくは予測値から、pH、アルカリ度、導電率を算出するために必要なパラメータを識別してもよい。 In step S1201, the water quality modeling unit 90 receives estimated values or predicted values as detailed composition values of water from the process simulation unit 3114 or the future prediction unit 3117 (step S1201). In step S1201, the water quality modeling unit 90 may identify parameters necessary for calculating pH, alkalinity, and conductivity from estimated or predicted values of detailed water composition values.

ステップS1202において、水質モデリング部90は、pH、アルカリ度、導電率を演算する計算式を水質成分データベース91のイオン平衡計算データベース912から設定する(ステップS1202)。ステップS1202において、後述するpHの演算の際に連立方程式を用いて行う場合、イオン平衡計算データベース912から設定した計算式を連立方程式として設定してもよい。
なお、ステップS1202において、水質モデリング部90は、成分データベース911に格納される組成値に関するパラメータから、水質モデリング部90に入力された水の詳細組成値に関するパラメータを計算式に入力してもよい。
In step S1202, the water quality modeling unit 90 sets the formulas for calculating pH, alkalinity, and conductivity from the ion equilibrium calculation database 912 of the water quality component database 91 (step S1202). In step S1202, when simultaneous equations are used to calculate the pH, which will be described later, calculation formulas set from the ion equilibrium calculation database 912 may be set as the simultaneous equations.
In step S1202, the water quality modeling unit 90 may input parameters related to the detailed composition values of the water input to the water quality modeling unit 90 from the parameters related to the composition values stored in the component database 911 into the calculation formula.

ステップS1203において、ステップS1202において水質モデリング部90が設定したpHに関する計算式及びイオン平衡計算データベース912に格納される平衡定数に基づき、電気的中性条件による収束計算を行う(ステップS1203)。また、ステップS1203において、水質モデリング部90が収束計算を行う方法として、例えば、ニュートン法等が挙げられる。
なお、水質モデリング部90が収束計算を行う方法について、ニュートン法を提示したが、その他の収束計算を行う方法を用いてもよい。
In step S1203, convergence calculation is performed under an electrically neutral condition based on the pH calculation formula set by the water quality modeling unit 90 in step S1202 and the equilibrium constant stored in the ion equilibrium calculation database 912 (step S1203). Moreover, in step S1203, as a method for the water quality modeling unit 90 to perform the convergence calculation, for example, the Newton method or the like can be used.
Although Newton's method has been presented as a method for the water quality modeling unit 90 to perform convergence calculation, other methods for performing convergence calculation may be used.

ステップS1204において、水質モデリング部90は、pHに関する計算式に基づく演算が収束したか否かを判断する(ステップS1204)。ステップS1204において、水質モデリング部90によるpHの演算が収束していないと判断すると、pHの演算は継続される。 At step S1204, the water quality modeling unit 90 determines whether or not the calculation based on the formula for pH has converged (step S1204). If it is determined in step S1204 that the pH calculation by the water quality modeling unit 90 has not converged, the pH calculation is continued.

ステップS1205において、ステップS1204で水質モデリング部がpHの演算を収束したと判断すると、演算結果をpHの推定値若しくは予測値として決定する(ステップS1205)。 In step S1205, when the water quality modeling unit determines that the calculation of pH has converged in step S1204, the calculation result is determined as an estimated value or a predicted value of pH (step S1205).

ステップS1206において、ステップS1205において水質モデリング部90が決定したpHの推定値若しくは予測値、及び、ステップS1202で水質成分データベース91から設定したアルカリ度に関する計算式及びイオン平衡計算データベース912に格納される平衡定数に基づき、水質モデリング部90は、アルカリ度の演算を実行する(ステップS1206)。 In step S1206, the pH estimated value or predicted value determined by the water quality modeling unit 90 in step S1205, and the formula for alkalinity set from the water quality component database 91 in step S1202 and the equilibrium stored in the ion equilibrium calculation database 912 Based on the constant, the water quality modeling unit 90 performs calculation of alkalinity (step S1206).

ステップS1207において、水質モデリング部90は、アルカリ度に関する演算結果をアルカリ度の推定値若しくは予測値として決定する(ステップS1206)。 In step S1207, the water quality modeling unit 90 determines the calculation result regarding alkalinity as an estimated value or predicted value of alkalinity (step S1206).

ステップS1208において、ステップS1207で水質モデリング部90が決定したアルカリ度の推定値若しくは予測値、及び、ステップS1202において水質成分データベース91から設定した導電率に関する計算式及びイオン平衡計算データベース912に格納される平衡定数に基づき、水質モデリング部90は、導電率の演算を実行する(ステップS1207)。 In step S1208, the estimated value or predicted value of alkalinity determined by the water quality modeling unit 90 in step S1207, and the calculation formula for conductivity set from the water quality component database 91 in step S1202 and stored in the ion balance calculation database 912 Based on the equilibrium constant, the water quality modeling unit 90 performs conductivity calculation (step S1207).

ステップS1209において、水質モデリング部90は、導電率に関する演算結果を導電率の推定値若しくは予測値として決定する(ステップS1209)。 In step S1209, the water quality modeling unit 90 determines the calculation result regarding conductivity as an estimated value or predicted value of conductivity (step S1209).

ステップS1210において、水質モデリング部90はステップS1201~ステップS1209において演算したpH、アルカリ度、導電率をデータ更新部312へ送信する。 In step S1210, the water quality modeling unit 90 transmits the pH, alkalinity, and conductivity calculated in steps S1201 to S1209 to the data updating unit 312.

なお、本実施例では、水の詳細組成値からpH、アルカリ度、導電率を算出する場合、水質モデリング部90が、水質値を連続的に算出する動作について記載した。しかし、水質モデリング部90は、pH、アルカリ度、導電率を並列して演算してもよい。また、水質モデリング部90は、水の詳細組成値からpH、アルカリ度、導電率を算出する場合、水質値の1種類だけを算出してもよいし、2種類以上の組み合わせを算出してもよい。
また、pHを演算する場合、電気的中性条件に基づく収束計算を用いて演算を実行したが、演算方法は本実施例の方法に限られることはない。
In this embodiment, when calculating pH, alkalinity, and electrical conductivity from detailed water composition values, the water quality modeling unit 90 continuously calculates water quality values. However, the water quality modeling unit 90 may calculate pH, alkalinity, and conductivity in parallel. In addition, when the water quality modeling unit 90 calculates pH, alkalinity, and conductivity from the detailed composition values of water, it may calculate only one type of water quality value, or may calculate a combination of two or more types. good.
Further, when calculating the pH, the calculation was performed using the convergence calculation based on the electrically neutral condition, but the calculation method is not limited to the method of this embodiment.

<pH・アルカリ度から水の詳細組成値を演算する動作>
図12において、本発明の水質モデリング部90が、プロセスシミュレーション部3114又は未来予測部3117から受信した水の詳細組成値の推定値若しくは予測値に基づき、pH・アルカリ度・導電率を演算する動作フローを説明した。図13において、記憶部23から取得したpH、アルカリ度及び水質成分データベースに格納される計算式に基づき、水の詳細組成値を算出する動作フローを示す。
<Operation for calculating detailed water composition values from pH and alkalinity>
In FIG. 12, the water quality modeling unit 90 of the present invention calculates pH, alkalinity, and conductivity based on estimated or predicted values of detailed water composition values received from the process simulation unit 3114 or the future prediction unit 3117. Explained the flow. FIG. 13 shows an operation flow for calculating detailed composition values of water based on the pH, alkalinity and formulas stored in the water component database acquired from the storage unit 23 .

ステップS1301において、水質モデリング部90は記憶部23に格納される水質値の測定値を取得する(ステップ1301)。ステップS1301において、水質モデリング部が記憶部23から取得する水質値は入力部21から入力される値であっても、水質値の時間変化をシナリオとして用いてもよい。 In step S1301, the water quality modeling unit 90 acquires the measured water quality value stored in the storage unit 23 (step 1301). In step S1301, the water quality value that the water quality modeling unit acquires from the storage unit 23 may be the value input from the input unit 21, or the time change of the water quality value may be used as a scenario.

ステップS1302において、水質モデリング部90は、アルカリ度に関する計算式を水質成分データベース91のイオン平衡計算データベース912に基づき設定する(ステップS1302)。 In step S1302, the water quality modeling unit 90 sets a calculation formula for alkalinity based on the ion equilibrium calculation database 912 of the water quality component database 91 (step S1302).

ステップS1303において、ステップS1302で設定されたアルカリ度に関する計算式及び記憶部23から取得したpH及びアルカリ度及びイオン平衡計算データベース912に格納される平衡定数に基づいて、水質モデリング部90は、水の詳細組成値を演算する(ステップS1303)。ステップS1303において、水質モデリング部90は、水の詳細組成値を演算するとき、電気的中性条件に基づき最適化計算を実行する。また、水質モデリング部90が最適化計算を行う方法として、例えば、ニュートン法、ダウンヒルシンプレックス法等が挙げられる。 In step S1303, the water quality modeling unit 90 calculates water A detailed composition value is calculated (step S1303). In step S1303, the water quality modeling unit 90 performs an optimization calculation based on an electrically neutral condition when calculating detailed composition values of water. Methods for the water quality modeling unit 90 to perform optimization calculations include, for example, the Newton method and the downhill simplex method.

ステップS1304において、水質モデリング部90は、ステップS1303における演算が最適化されたか確認する(ステップS1304)。ステップS1304において、水質モデリング部90により演算が収束又は最適化されていないと判断すると、水質モデリング部90は水の詳細組成値に関する演算を継続する。 At step S1304, the water quality modeling unit 90 confirms whether the calculation at step S1303 has been optimized (step S1304). In step S1304, when the water quality modeling unit 90 determines that the computation has not converged or optimized, the water quality modeling unit 90 continues the computation of the detailed water composition values.

ステップS1305において、水質モデリング部90における水の詳細組成値に係る演算が最適化されたと判断されると、演算結果である水の詳細組成値をパラメータ修正部3112へ送信する(ステップS1305)。
なお、ステップS1305において、水質モデリング部90は、成分データベース911に基づき、演算結果から水の詳細組成値を決定し、パラメータ修正部3112へ送信してもよい。
When it is determined in step S1305 that the calculation of the detailed water composition values in the water quality modeling unit 90 has been optimized, the detailed water composition values that are the calculation results are sent to the parameter correction unit 3112 (step S1305).
In step S<b>1305 , the water quality modeling unit 90 may determine the detailed composition value of water from the calculation result based on the component database 911 and transmit it to the parameter correction unit 3112 .

このように、本発明は、本実施例にて説明した運転支援装置における水質モデリング部90が、記憶部23に格納される水質成分データベース91とイオン平衡計算データベース912に基づいて設定される計算式に基づき、所定の計算を実行することにより、ゲリラ豪雨などに起因する急激な水質値の変動を模擬、演算することができ、浄水場の運転員は的確な水質管理を行うことが可能となる。 Thus, according to the present invention, the water quality modeling unit 90 in the driving support device described in the present embodiment is set based on the water quality component database 91 and the ion balance calculation database 912 stored in the storage unit 23. By executing predetermined calculations based on this, it is possible to simulate and calculate sudden fluctuations in water quality values caused by torrential rains, etc., enabling water purification plant operators to perform accurate water quality management. .

なお、本実施例では、pH、アルカリ度に基づき、水の詳細組成値を算出する動作について記載した。しかし、水質モデリング部90は、pH及びアルカリ度に基づき、水の詳細組成値を演算する場合、電気的中性条件に基づく最適化計算を用いて演算を実行したが、演算方法は本実施例の方法に限られることはない。 In addition, in the present embodiment, the operation of calculating the detailed composition value of water based on the pH and the alkalinity was described. However, when the water quality modeling unit 90 calculates the detailed composition value of water based on pH and alkalinity, the calculation is performed using the optimization calculation based on the electrically neutral condition. is not limited to the method of

<実施例3 設備モデリング>
実施例3では、浄水場における運転支援装置または運転訓練支援装置として用いられるプロセスシミュレータ、特に設備モジュール、すなわち、浄水場における設備に応じたシミュレーションモデル及びその構築方法について説明する。
以下、図面をもとに本発明に係る浄水場における運転支援装置に関する詳細な説明を行う。図14は、本発明の運転支援装置における図6のプロセスシミュレーション部3114の図示しない記憶部に格納される設備モジュール14a、14b、14cの構成例を示す。また、この図示しない記憶部には、設備モジュールから構成されたプロセスシミュレーションモデル3115も記憶されている。
<Example 3 equipment modeling>
In the third embodiment, a process simulator used as an operation support device or an operation training support device at a water purification plant, particularly a facility module, that is, a simulation model corresponding to the facility at the water purification plant and a construction method thereof will be described.
Hereinafter, a detailed description of the operation support device for a water purification plant according to the present invention will be given with reference to the drawings. FIG. 14 shows a configuration example of equipment modules 14a, 14b, and 14c stored in a storage unit (not shown) of the process simulation unit 3114 of FIG. 6 in the driving support system of the present invention. A process simulation model 3115 composed of equipment modules is also stored in this storage unit (not shown).

図14において、プロセスシミュレーション部3114の図示しない記憶部は設備モジュール14a、14b、14c及び複数種類の設備モジュールを組み合わせた、浄水場におけるシミュレーションモデル3115を格納する。図14には、具体的に、薬品混和池、沈澱池、ろ過池の設備モジュール14a、14b、14cを示す。また、図14において、沈砂池、着水井、薬品混和池、沈澱池、ろ過池、薬品混和池、浄水池の設備モジュールから構成される、プロセスシミュレーションモデル3115を示す。
なお、プロセスシミュレーション部3114の図示しない記憶部は、図14で例示した以外の設備モジュールを格納してもよく、各浄水場の設備形態と合わせたプロセスシミュレーションモデルを格納してもよい。
In FIG. 14, a storage unit (not shown) of the process simulation unit 3114 stores a simulation model 3115 in a water purification plant, which is a combination of equipment modules 14a, 14b, 14c and multiple types of equipment modules. FIG. 14 specifically shows facility modules 14a, 14b, and 14c of a chemical mixing basin, sedimentation basin, and filtration basin. Also, FIG. 14 shows a process simulation model 3115 composed of equipment modules of a settling basin, a receiving well, a chemical mixing basin, a sedimentation basin, a filtering basin, a chemical mixing basin, and a clean water basin.
The storage unit (not shown) of the process simulation unit 3114 may store equipment modules other than those illustrated in FIG. 14, and may store process simulation models that match the equipment configuration of each water purification plant.

図15において、設備モジュール14cの概要及び設備モジュール14cの構成例を示す。ここでは、具体例としてろ過池の設備モジュール14cの構成例について詳細に説明する。
図15における、設備モジュール14cは流入接続部1401、流出接続部1402、ユニットシンボル1403から構成される。
FIG. 15 shows an overview of the equipment module 14c and a configuration example of the equipment module 14c. Here, a configuration example of the equipment module 14c of the filtration basin will be described in detail as a specific example.
The equipment module 14c in FIG.

流入接続部1401は、他の設備モジュールと接続するための機能である。また、流入接続部1401は、接続された他の設備モジュール14cの水質値又は水の詳細組成値を、ろ過を模擬した設備モジュールに入力する機能も持つ。これにより、他の設備モジュール14cから出力された水質値又は水の詳細組成値を入力値として受信することができる。
すなわち、流入接続部1401の他の設備モジュールからの入力(具体的には、水質値又は水の詳細組成値)に基づき、プロセスシミュレーション部3114は、設備モジュール内の水質値又は水の詳細組成値に関する動的挙動(具体的には、濃度伝搬、物質収支等)を模擬することができる。
なお、流入接続部1401を介して接続される他の設備モジュールは、どんな設備モジュールであってもよく、各浄水場の設備形態に合わせて接続されてもよい。
The inflow connection part 1401 is a function for connecting with other equipment modules. The inflow connection part 1401 also has a function of inputting the water quality value or the detailed water composition value of the other connected equipment module 14c to the equipment module simulating filtration. As a result, the water quality value or the detailed water composition value output from the other equipment module 14c can be received as an input value.
That is, based on inputs (specifically, water quality values or detailed water composition values) from other equipment modules of the inflow connection 1401, the process simulation unit 3114 calculates the water quality values or detailed water composition values in the equipment module. can be simulated for dynamic behavior (specifically, concentration propagation, mass balance, etc.).
The other equipment module connected via the inflow connection part 1401 may be any equipment module, and may be connected according to the equipment form of each water purification plant.

流出接続部1402は、流入接続部1401と同様に、他の設備モジュールと接続するための機能である。また、流出接続部1402は、ろ過池を表す設備モジュール14cが模擬した水質値又は水の詳細組成値を、接続された他の設備モジュールへ出力する機能も持つ。これにより、設備モジュール14cが模擬した水質値又は水の詳細組成値を出力値としてとして送信することができる。
すなわち、流出接続部1402は、流入接続部1401と同様に、設備モジュールで模擬した水質値又は水の詳細組成値を、他の設備モジュールへ送信する。そして、プロセスシミュレーション部3114は、流出接続部1402により接続される他の設備モジュールからの入力に基づき、水質値又は水の詳細組成値に関する動的挙動(具体的には、濃度伝搬、物質収支等)を模擬することができる。
なお、流出接続部1402を介して接続される他の設備モジュールは、どんな設備モジュールであってもよく、各浄水場の設備形態に合わせて接続されてもよい。
The outflow connection part 1402, like the inflow connection part 1401, is a function for connecting with other equipment modules. The outflow connection part 1402 also has a function of outputting the water quality value or the detailed water composition value simulated by the facility module 14c representing the filter to other connected facility modules. Thereby, the water quality value or the detailed composition value of water simulated by the equipment module 14c can be transmitted as an output value.
That is, similarly to the inflow connection 1401, the outflow connection 1402 transmits the water quality values or detailed water composition values simulated by the equipment module to other equipment modules. Then, the process simulation unit 3114, based on inputs from other equipment modules connected by the outflow connection unit 1402, analyzes dynamic behavior (specifically, concentration propagation, mass balance, etc.) related to water quality values or detailed composition values of water. ) can be simulated.
The other equipment module connected via the outflow connection part 1402 may be any equipment module, and may be connected according to the equipment form of each water purification plant.

ユニットシンボル1403は、浄水場における設備の外観を表す図形である。なお、ユニットモデルは、エンジニアリング端末等を用いて、実際稼働する設備の形状を模擬したものを構築してもよい。また、ユーザは、エンジニアリング端末を用いて、ユニットモデルを新たに構築してもよい。 A unit symbol 1403 is a figure representing the appearance of equipment in a water purification plant. Note that the unit model may be constructed by using an engineering terminal or the like to simulate the shape of the equipment that is actually in operation. Also, the user may construct a new unit model using the engineering terminal.

なお、設備モジュールは、流入接続部1401及び流出接続部1402を備えるが、薬液注入配管若しくは排水管等の複数の流入出経路が必要な場合は、実際の浄水場における設備構成に応じて、適宜追加してもよい。例えば、薬液接続部1404、排水接続部1405として予め設備モジュールと接続されていてもよい。また、流入接続部1401、流出接続部1402、薬液接続部1404、排水接続部1405は、入力部21の他にエンジニアリング端末25を用いてユーザが追加又は削除してもよい。 The equipment module has an inflow connection part 1401 and an outflow connection part 1402, but if multiple inflow and outflow routes such as chemical injection pipes or drain pipes are required, depending on the actual equipment configuration at the water purification plant, may be added. For example, they may be connected in advance to the facility module as the chemical solution connection section 1404 and the drainage connection section 1405 . In addition, the inflow connector 1401 , outflow connector 1402 , chemical solution connector 1404 , and drain connector 1405 may be added or deleted by the user using the engineering terminal 25 in addition to the input unit 21 .

さらに、図15において、設備モジュールの内部構成例を示す。設備モジュールは、流入情報、流出情報、ユニットパラメータ、計算式若しくは化学式を含む。 Further, FIG. 15 shows an internal configuration example of the equipment module. Equipment modules include inflow information, outflow information, unit parameters, formulas or chemical formulas.

流入情報は、流入接続部1401の情報である、他の設備モジュールから入力される水の流量及び水質値若しくは水の詳細組成値を含む。流入情報は、他の設備モジュールと接続された時点で設定されてもよいし、予め設定されていてもよい。また、流入情報は、設備モジュールに薬液接続部1404が備わる場合、注入される薬液の種類若しくは薬液の詳細組成値、流量等の情報を含んでもよく、予め設定されてもよい。
なお、流入情報は、接続先である他の設備モジュールの情報を含んでもよい。
The inflow information includes information on the inflow connection 1401, such as water flow rate and water quality value or detailed composition value of water input from other equipment modules. The inflow information may be set at the time of connection with another equipment module, or may be set in advance. In addition, inflow information may include information such as the type of chemical solution to be injected, the detailed composition value of the chemical solution, the flow rate, etc., when the equipment module is provided with the chemical solution connection part 1404, and may be set in advance.
Note that the inflow information may include information on other facility modules that are connection destinations.

流出情報は、流出接続部1402の情報である、設備モジュール14cから他の設備モジュールへ出力される水の流量及び水質値若しくは水の詳細組成値を含む。流出情報は、他の設備モジュールと接続された時点で設定されてもよいし、予め設定されていてもよい。また、流出情報は、設備モジュールに排水接続部1405が備わる場合、排水時の流量等の情報を含んでもよく、予め設定されてもよい。
なお、流出情報は、接続先である他の設備モジュールの情報を含んでもよい。
The outflow information includes the flow rate and water quality value or detailed composition value of water output from the equipment module 14c to other equipment modules, which is information of the outflow connection section 1402 . Outflow information may be set at the time of connection with another equipment module, or may be set in advance. The outflow information may include information such as the flow rate at the time of drainage when the facility module is provided with the drainage connection section 1405, and may be set in advance.
Note that the outflow information may include information on other equipment modules that are connection destinations.

ユニットパラメータは、設備寸法パラメータ、計算係数パラメータ等が含まれる。
設備寸法パラメータは、実際の浄水場における設備の大きさ(長さ及び幅及び高さ)、及び/又は、実際の浄水場における設備の配管位置情報(流入管高さ及び流出管高さ)等を含む。また、設備寸法パラメータは、浄水場設備の設計情報に基づいて、ユーザが入力部21の他に、エンジニアリング端末25を用いて設定してもよい。
Unit parameters include facility dimension parameters, calculation coefficient parameters, and the like.
The equipment dimension parameters are the size of the equipment in the actual water purification plant (length, width and height), and/or the piping position information of the equipment in the actual water purification plant (height of the inflow pipe and outflow pipe), etc. including. The facility dimension parameters may be set by the user using the engineering terminal 25 in addition to the input unit 21 based on the design information of the water purification plant facility.

計算係数パラメータは、例えば、反応速度、計算式バイアス値、ゲイン値、濃度伝搬速度係数、圧力損失係数等、後述する設備内で生じる水質値の変動を模擬する計算式に入力されるパラメータである。なお、計算係数パラメータは、プロセスシミュレーション部3114又は未来予測部3117による水質値又は水の詳細組成値の演算結果に応じて、エンジニアリング端末などから調整してもよい。また、計算係数パラメータは、パラメータ修正部3111又はパラメータ決定部3112によって測定値に応じた調整されてもよい。 The calculation coefficient parameter is, for example, a reaction rate, a calculation formula bias value, a gain value, a concentration propagation speed coefficient, a pressure loss coefficient, etc., which are parameters to be input to a calculation formula that simulates fluctuations in water quality values that occur within the facility, which will be described later. . Note that the calculation coefficient parameter may be adjusted from an engineering terminal or the like according to the calculation result of the water quality value or the detailed composition value of water by the process simulation unit 3114 or the future prediction unit 3117 . Also, the calculation coefficient parameter may be adjusted by the parameter correction unit 3111 or the parameter determination unit 3112 according to the measured value.

設備モジュール14cに含まれる計算式は、設備内で生じる水質値(pH、アルカリ度、導電率、濃度伝搬遅延等)若しくは水の詳細組成値の変動を模擬するために必要な計算式である。以下に、浄水場における設備内で生じる物理現象を模擬する計算式の具体例を示す。なお、計算式は、下記に示す計算式若しくは化学式又は連立方程式に限られず、文献に基づいた水質値を演算する計算式であれば何であってもよい。 The calculation formulas included in the equipment module 14c are calculation formulas necessary for simulating fluctuations in water quality values (pH, alkalinity, conductivity, concentration propagation delay, etc.) or detailed composition values of water that occur within the equipment. Specific examples of calculation formulas for simulating physical phenomena that occur within facilities in a water purification plant are shown below. The calculation formula is not limited to the calculation formula, chemical formula, or simultaneous equations shown below, and may be any calculation formula for calculating the water quality value based on literature.

<イオン平衡計算>
設備モジュール14cは、例えば、下記のようなイオン種・解離平衡を考慮するイオン平衡計算式が予め格納される。プロセスシミュレーション部3113は、このイオン平衡計算式に基づき、水の詳細組成値に含まれる各イオン種(例えば、水の溶存炭酸類(HCO3 -、CO3 2-、CO2)、ナトリウムイオン(Na+)、硬度物質イオン(Mg2+、Ca2+)のイオン価数等)の濃度を主流入接続部から受信し、pH、アルカリ度、導電率等を演算し模擬する。
<Ion equilibrium calculation>
The facility module 14c stores in advance an ion equilibrium calculation formula that considers the following ion species/dissociation equilibrium, for example. Based on this ion equilibrium calculation formula, the process simulation unit 3113 calculates each ion species contained in the detailed composition value of water (for example, dissolved carbonates in water (HCO 3 - , CO 3 2- , CO 2 ), sodium ions ( Na + ), valences of hard substance ions (Mg 2+ , Ca 2+ ), etc.) are received from the main inlet connection, and pH, alkalinity, conductivity, etc. are calculated and simulated.

Figure 0007221584000001
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Figure 0007221584000002
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Figure 0007221584000003
Figure 0007221584000003

(1)式は、水の解離平衡に係る式である。(2)式は、次亜塩素酸の電離に係る式である。(3)式は、苛性ソーダの電離に係る式である。 Equation (1) is an equation relating to the dissociation equilibrium of water. Formula (2) relates to the ionization of hypochlorous acid. Equation (3) relates to the ionization of caustic soda.

プロセスシミュレーション部3113は、pHについて設備モジュール14cに含まれる平衡計算式、特に(1)式に関する連立方程式を解くことで、水素イオン濃度を導出し、pHを演算する。
なお、設備モジュールに薬液接続部1404が設けられる場合、プロセスシミュレーション部3113は、(2)式、及び、(3)式に関する連立方程式を解き、演算結果をpH演算に反映させてもよい。
The process simulation unit 3113 derives the hydrogen ion concentration and calculates the pH by solving the equilibrium calculation formula included in the facility module 14c for pH, especially the simultaneous equations regarding formula (1).
In addition, when the equipment module is provided with the chemical liquid connection section 1404, the process simulation section 3113 may solve the simultaneous equations regarding the equations (2) and (3), and reflect the computation results in the pH computation.

また、プロセスシミュレーション部3113は、アルカリ度について設備モジュール14cに含まれる平衡計算式、特に解離平衡に関する連立方程式に係る溶存炭酸イオン濃度、水素イオン濃度等の必要なパラメータを抽出する。プロセスシミュレーション部3113は、抽出されたパラメータを、アルカリ度を算出する式に代入することで、アルカリ度を演算する。 In addition, the process simulation unit 3113 extracts necessary parameters such as the concentration of dissolved carbonate ions and the concentration of hydrogen ions related to the equilibrium calculation formula included in the facility module 14c for alkalinity, particularly the simultaneous equations regarding dissociation equilibrium. The process simulation unit 3113 calculates the alkalinity by substituting the extracted parameter into the formula for calculating the alkalinity.

さらに、プロセスシミュレーション部3113は、アルカリ度及び導電率間における相関に基づき、導電率を演算する。
なお、イオン平衡式は上述した式に限られず、プロセスシミュレーション部3113によって、設備内の水質値を模擬するために必要な他の計算式が含まれていてもよい。
Furthermore, the process simulation unit 3113 calculates conductivity based on the correlation between alkalinity and conductivity.
Note that the ion balance formula is not limited to the formula described above, and may include other calculation formulas necessary for simulating the water quality value in the facility by the process simulation unit 3113 .

<水流バランス計算式>
設備モジュール14cは、例えば、ベルヌーイの式等の流体力学に係る方程式を水流バランス式として予め格納される。プロセスシミュレーション部3113は、水流バランス計算式に対象設備の設備寸法、設備における保有水量、配管圧損係数等を入力して、対象設備モジュール14c及び流入接続部1401若しくは流出接続部1402等に係る流量及び配管圧力を演算する。
<Water flow balance calculation formula>
The equipment module 14c stores, for example, an equation relating to fluid dynamics such as Bernoulli's equation in advance as a water flow balance equation. The process simulation unit 3113 inputs the equipment dimensions of the target equipment, the amount of water retained in the equipment, the pipe pressure loss coefficient, etc. into the water flow balance calculation formula, and calculates the flow rate and Calculate the pipe pressure.

<マスバランスの式>
設備モジュール14cは、例えば、設備における流入量、流出量、蓄積量等のバランスを演算する物質収支に関する計算式が予め格納される。プロセスシミュレーション部3113は、この物質収支に関する計算式に基づき、設備における水の流入量、流出量、蓄積量等のバランスを演算し模擬する。下記に物質収支に関する計算式の具体例を示す。
<Mass balance formula>
The facility module 14c stores, for example, a calculation formula relating to the material balance for calculating the balance of the inflow amount, outflow amount, accumulation amount, etc. in the facility in advance. The process simulation unit 3113 calculates and simulates the balance of water inflow, outflow, accumulation, and the like in the facility based on the calculation formula for this material balance. Specific examples of calculation formulas for material balance are shown below.

Figure 0007221584000004
Figure 0007221584000004

ここで、(4)式は、浄水場の設備における物質収支、具体的には、設備内での化学反応による物質収支を表す。(4)式に係るパラメータは、Vがタンク保有容積[l]、Finが流入量[l/h]、Foutが流出量[l/h]、Rgenが生成速度[l/h]、Rconsが消費速度[l/h]を表す。
また、(4)式に係る設備内での化学反応による物質収支は、次亜塩素酸の消費反応の次亜塩素酸とアンモニア、有機物が反応することで次亜塩素酸及びアンモニア・有機物の分解に関するものであってもよい。
なお、上述した計算式に限られず、設備における物質収支を演算できる計算式であれば、どの計算式を用いてもよい。
Here, the formula (4) represents the material balance in the equipment of the water purification plant, specifically, the material balance due to the chemical reaction in the equipment. The parameters related to formula (4) are: V is the tank holding volume [l], Fin is the inflow [l/h], Fout is the outflow [l/h], and Rgen is the generation rate [l/h]. , R cons represent the consumption rate [l/h].
In addition, the material balance due to the chemical reaction in the facility according to formula (4) is the decomposition of hypochlorous acid, ammonia, and organic matter due to the reaction of hypochlorous acid, ammonia, and organic matter, which is the consumption reaction of hypochlorous acid. may be related to
It should be noted that any calculation formula may be used as long as it is a calculation formula that can calculate the material balance in the facility, without being limited to the calculation formula described above.

Figure 0007221584000005
Figure 0007221584000005

ここで、(5)式は、水の各成分(水質値又は水の詳細組成値)の物質収支を表す。(5)式に係るパラメータは、Vがタンク保有容積[l]、Finが流入量[l/h]、Foutが流出量[l/h]、R1genが成分1に係る生成速度[l/h]、R2genが成分2に係る消費速度[l/h],x1inは成分1の流入濃度[mol/l],x2outは成分2の流出濃度[mol/l]を表す。
なお、上述した計算式に限られず、水中の各成分(水質値又は水の詳細組成値)における物質収支を演算できる計算式であれば、どの計算式を用いてもよい。
Here, equation (5) represents the material balance of each component of water (water quality value or detailed composition value of water). The parameters related to equation (5) are: V is the tank holding volume [l], Fin is the inflow [l/h], Fout is the outflow [l/h], and R1 gen is the generation rate related to component 1 [ l/h], R2 gen is the consumption rate of component 2 [l/h], x1 in is the inflow concentration of component 1 [mol/l], and x2 out is the outflow concentration of component 2 [mol/l].
Any calculation formula may be used as long as it can calculate the material balance of each component in water (water quality value or detailed composition value of water) without being limited to the calculation formula described above.

上述した設備モジュール14cに含まれる計算式は、予め設備モジュール14cに格納されており、浄水場における設備内の物理現象を演算し模擬することができる。また、図15におけるろ過池には、ろ過池特有の物理現象(ろ過)が生じる。そこで、ろ過池を表す設備モジュール14cには、ろ過に係る計算式が格納される。なお、ろ過に係る計算式は、Yao and O‘Melinaの式のような、ろ過を模擬する計算式でれば何であってもよい。
なお、ろ過池を表す設備モジュール14cは、計算式だけでなく演算に必要なパラメータを予め設定し、含んでもよい。
The calculation formulas included in the equipment module 14c described above are stored in advance in the equipment module 14c, and can calculate and simulate the physical phenomena in the equipment in the water purification plant. Moreover, a physical phenomenon (filtration) peculiar to a filter occurs in the filter in FIG. Therefore, the equipment module 14c representing the filtration basin stores a calculation formula relating to filtration. Note that any calculation formula relating to filtration may be used as long as it is a calculation formula that simulates filtration, such as the Yao and O'Melina formula.
In addition, the equipment module 14c representing the filter may preset and include not only the calculation formula but also the parameters necessary for the calculation.

<設備モジュールを用いたプロセスシミュレーションモデルの構築方法>
図14及び図15において、本発明である設備モジュール14cの構成例や設備モジュール14cに含まれるユニットパラメータ若しくは計算式等について記載した。そこで次項より具体的な設備モジュール14a、14b、14cによるプロセスシミュレーションモデル3115の構築方法について説明する。図16において、ユーザが入力部21を介し、又は、エンジニアリング端末25等を用いて、設備モジュール14a、14b、14cに基づき浄水場におけるプロセスシミュレーションモデル3115を構築するフローチャートを示す。
<How to build a process simulation model using equipment modules>
In FIG. 14 and FIG. 15, configuration examples of the equipment module 14c of the present invention, unit parameters, calculation formulas, etc. included in the equipment module 14c have been described. Therefore, the construction method of the process simulation model 3115 using the specific equipment modules 14a, 14b, and 14c will be described in the next section. FIG. 16 shows a flowchart in which a user constructs a process simulation model 3115 at a water purification plant based on the facility modules 14a, 14b, and 14c via the input unit 21 or using the engineering terminal 25 or the like.

ステップS1601において、ユーザは入力部21又はエンジニアリング端末25を用いて、予めエンジニアリング端末の図示しない記憶部に記憶される設備モジュール14a、14b、14cから、必要な設備モジュール14a、14b、14cを配置する(ステップS1601)。S1601において、ユーザが必要な設備モジュール14a、14b、14cを配置する場合、一度配置した設備モジュール14a、14b、14cを複製(コピーアンドペースト)できるようにしてもよい。 In step S1601, the user uses the input unit 21 or the engineering terminal 25 to arrange the necessary equipment modules 14a, 14b, and 14c from the equipment modules 14a, 14b, and 14c stored in advance in the storage unit (not shown) of the engineering terminal. (Step S1601). In S1601, when the user arranges the necessary equipment modules 14a, 14b, 14c, the once arranged equipment modules 14a, 14b, 14c may be duplicated (copy and paste).

ステップS1602において、ステップS1601で配置された設備モジュール14a、14b、14cに対し、浄水場の設備仕様に基づき、ユーザは、設備寸法パラメータ及び/又は計算係数パラメータを設定する(ステップS1602)。また、ステップS1602において、設備仕様に薬液注入口などが記載される場合、ユーザは、新たに設備モジュールへ薬液接続部1404等を追加してもよい。このとき、設備モジュール14a、14b、14cは流入情報として、薬液接続部1404等の流量、水の詳細組成値等の情報を入力されてもよい。 In step S1602, the user sets equipment dimension parameters and/or calculation coefficient parameters for the equipment modules 14a, 14b, and 14c arranged in step S1601 based on the equipment specifications of the water purification plant (step S1602). Further, in step S1602, if the equipment specifications include a chemical injection port and the like, the user may newly add the chemical solution connection unit 1404 and the like to the equipment module. At this time, the facility modules 14a, 14b, and 14c may receive information such as the flow rate of the chemical liquid connection section 1404 and the detailed composition value of water as the inflow information.

ステップS1603において、ユーザは浄水場の設備仕様に基づき、必要な設備モジュール14a、14b、14cの配置及びユニットパラメータの入力が終わったか否か確認する(ステップS1603)。ステップS1603において、ユーザが設備モジュール14a、14b、14cの配置及びユニットパラメータの入力が終わると、ステップS1604に進む。一方、ステップS1603において、ユーザが設備モジュール14a、14b、14cの配置及びユニットパラメータの入力が終えていない場合、ステップS1601に戻り、設備モジュール14a、14b、14cの配置を行う。 In step S1603, the user confirms whether or not the arrangement of the necessary equipment modules 14a, 14b, and 14c and input of unit parameters have been completed based on the equipment specifications of the water purification plant (step S1603). In step S1603, when the user has finished arranging the equipment modules 14a, 14b, and 14c and inputting unit parameters, the process proceeds to step S1604. On the other hand, if the user has not finished arranging the equipment modules 14a, 14b, 14c and inputting the unit parameters in step S1603, the process returns to step S1601 to arrange the equipment modules 14a, 14b, 14c.

ステップS1604において、ステップS1603で設備モジュール14a、14b、14cの設置が終わると、エンジニアリング端末25は図示しない表示部に配置した全ての設備モジュール14a、14b、14cを表示する(ステップS1604)。S1604において、ユーザが配置した全ての設備モジュール14a、14b、14cを一括で複製(コピーアンドペースト)できるようにしてもよい。 In step S1604, when installation of the equipment modules 14a, 14b, and 14c is completed in step S1603, the engineering terminal 25 displays all the equipment modules 14a, 14b, and 14c arranged on a display unit (not shown) (step S1604). In S1604, all the equipment modules 14a, 14b, and 14c arranged by the user may be collectively duplicated (copy and paste).

ステップS1605において、ユーザは浄水場の設備仕様に基づき、設備モジュール14a、14b、14cの接続部間を接続する設定(例えば、ストリームと呼ばれる線等で接続部間を接続する)を行う(ステップS1605)。なお、ステップS1605において、設備モジュール14a、14b、14c間の接続は、接続線の分岐若しくは合流としてもよいし、設備モジュール14a、14b、14c同士を直列接続若しくは並列接続してもよい。
また、ステップS1605において、ユーザが設備モジュール14a、14b、14c間を接続した時点又はユーザが予め設定したタイミングで、各設備モジュール14a、14b、14cは流入情報及び流出情報を更新してもよい。
In step S1605, the user performs settings for connecting the connecting portions of the equipment modules 14a, 14b, and 14c (for example, connecting the connecting portions with lines called streams) based on the equipment specifications of the water purification plant (step S1605). ). In step S1605, the equipment modules 14a, 14b, and 14c may be connected by branching or merging connection lines, or the equipment modules 14a, 14b, and 14c may be connected in series or in parallel.
In step S1605, each of the facility modules 14a, 14b, and 14c may update the inflow information and the outflow information when the user connects the facility modules 14a, 14b, and 14c or at a timing preset by the user.

ステップS1606において、ユーザはステップS1605までに構築した設備モジュール14a、14b、14cからなるプロセスシミュレーションモデル3115をプロセスシミュレーション部3113に更新し、動作確認を行う。その際、動作確認のための演算結果が、実際の浄水場における設備内の動作と異なる場合、設備モジュールに含まれるユニットパラメータを調整する(ステップS1606)。
また、ステップS1606において、ユニットパラメータを調整することは、ユーザが入力部21の他にエンジニアリング端末25を介して行ってもよいし、パラメータ変換部3111等で行わせてもよい。
In step S1606, the user updates the process simulation model 3115 consisting of the equipment modules 14a, 14b, and 14c built up to step S1605 to the process simulation unit 3113, and checks the operation. At that time, if the calculation result for confirming the operation differs from the actual operation in the equipment at the water purification plant, the unit parameters included in the equipment module are adjusted (step S1606).
Further, in step S1606, the user may adjust the unit parameters via the engineering terminal 25 in addition to the input unit 21, or may be performed by the parameter conversion unit 3111 or the like.

このように、本発明は、本実施例にて説明した運転支援装置におけるプロセスシミュレーションモデルを設備モジュールで構築することで、浄水場設備内で生じる同時多発的な物理現象(反応、沈殿、ろ過等)を模擬することができ、ユーザ又はエンジニアの作業が簡略化される。また、設備モジュールの複製を簡略化することで、同一寸法かつ性能を有する設備が複数存在する大規模浄水場のプロセスシミュレーションモデルを、効率よく構築することができる。 In this way, the present invention enables simultaneous multiple physical phenomena (reaction, sedimentation, filtration, etc.) occurring in water purification plant equipment by constructing a process simulation model in the operation support device described in this embodiment with equipment modules. ) can be simulated, simplifying the work of the user or engineer. In addition, by simplifying the duplication of equipment modules, it is possible to efficiently construct a process simulation model of a large-scale water purification plant in which multiple equipment having the same dimensions and performance exist.

なお、本実施例では、設備モジュールに含まれる化学式及び計算式を(1)式から(11)式として例示したが、これらに限られず、水質値の変動を模擬する計算式が設備モジュールに含まれていればよい。また、設備モジュールの形状は、図面に記載されたものに限られず、例えば、各設備について四角等の形状で統一されてもよい。 In the present embodiment, the chemical formulas and calculation formulas included in the equipment module are exemplified as formulas (1) to (11), but are not limited to these, and the equipment module includes calculation formulas that simulate fluctuations in water quality values. as long as it is Further, the shape of the equipment module is not limited to that shown in the drawings, and for example, the shape of each equipment may be unified to a square or the like.

<まとめ>
本発明は、浄水場向けプロセスシミュレータを備える運転監視装置における運転支援監視画面に、原水水質レーダーチャート、水質プロファイルグラフ、プロセスフローを表示する。これにより、ユーザが運転監視画面を監視することで、水質値の急激な挙動の変化を直観的に捉えることができ、的確な判断を行うことができる運転支援監視画面を提供することができる。また、運転支援監視画面が水質値の急激な挙動の変化を直観的に捉えられるので、業務経験が浅い運転員に対して効率の良い教育訓練を行うことができ、効率の良い技術伝承が可能となる。
<Summary>
The present invention displays a raw water quality radar chart, a water quality profile graph, and a process flow on an operation support monitoring screen of an operation monitoring device equipped with a process simulator for a water purification plant. As a result, the user can intuitively perceive a sudden change in the behavior of the water quality value by monitoring the operation monitoring screen, and can provide an operation support monitoring screen that allows an accurate judgment to be made. In addition, since the operation support monitoring screen intuitively captures sudden changes in the behavior of water quality values, it is possible to conduct efficient education and training for operators with little work experience, enabling efficient technology transfer. becomes.

また、本発明は、急激な水質値の挙動を実際の浄水場内設備に生じる挙動のように模擬するために、運転支援監視画面に表示する形式のパラメータ(水質値)、及び、設備内の挙動を模擬する形式のパラメータ(水の詳細組成値)を変換できるようにした。また、本発明は、浄水場特有の物理現象を模擬するためのシミュレーションモデルを提案した。これにより、水質値及び水の詳細組成値を浄水場内の設備ごとに予測でき、浄水場設備の構成に合わせたプロセスモデルを構築できる。 In addition, in order to simulate the sudden behavior of the water quality value like the behavior that actually occurs in the equipment in the water purification plant, the present invention provides parameters (water quality value) in the format displayed on the operation support monitoring screen, and the behavior in the equipment It was made possible to convert parameters (detailed composition values of water) in a format that simulates The present invention also proposed a simulation model for simulating the physical phenomena peculiar to water purification plants. As a result, water quality values and detailed water composition values can be predicted for each facility in the water purification plant, and a process model that matches the configuration of the water purification plant can be constructed.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は上述の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。例えば、上述の実施形態において説明した各機能は、任意に組み合わせることができる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to the above-described embodiments, and includes designs and the like within the scope of the present invention. For example, the functions described in the above embodiments can be combined arbitrarily.

100 浄水場における中央監視室
111-114 浄水場設備
121-124 水質値を測定する測定装置
131 有線又は無線ネットワーク
141 表示装置
21 入力部
22 送受信部
23 記憶部
24 表示部
25 エンジニアリング端末
3 演算制御装置
31 制御部
311 シミュレーション部
312 データ更新部
32 表示制御部
3111 パラメータ変換部
3112 パラメータ修正部
3113 パラメータ決定部
3114 プロセスシミュレーション部
3115 プロセスシミュレーションモデル
3116 初期値作成部
3117 未来予測部
90 水質モデリング部
91 水質成分データベース
100 Central monitoring room in water purification plant 111-114 Water purification plant equipment 121-124 Measuring device for measuring water quality value 131 Wired or wireless network 141 Display device 21 Input unit 22 Transmission/reception unit 23 Storage unit 24 Display unit 25 Engineering terminal 3 Arithmetic control unit 31 control unit 311 simulation unit 312 data update unit 32 display control unit 3111 parameter conversion unit 3112 parameter correction unit 3113 parameter determination unit 3114 process simulation unit 3115 process simulation model 3116 initial value creation unit 3117 future prediction unit 90 water quality modeling unit 91 water quality component database

Claims (4)

水処理施設における設備内の被処理水の水質を示す水質値の挙動を、前記設備に応じたシミュレーションモデルである設備モジュールに基づき模擬する運転支援装置であって、
前記設備モジュールは、
前記設備の属性情報、及び、前記設備内で生じる物理現象に対応する前記水質値の挙動を模擬する計算式を含み
他の設備に対応する他の設備モジュールと接続するための機能を各々有する流入接続部及び流出接続部を具備し、
前記流入接続部は、他の設備モジュールで計算された前記水質値の算出値を入力とし、
前記流出接続部は、自設備モジュールで模擬し計算された前記水質値の算出値を他の設備モジュールの入力として取り扱い、
前記設備の属性情報は、前記設備の寸法に係る情報、前記設備を識別する情報、前記計算式に係る定数又は係数を含む、
ことを特徴とする運転支援装置。
An operation support device that simulates the behavior of a water quality value indicating the quality of water to be treated in equipment in a water treatment facility based on an equipment module that is a simulation model according to the equipment,
The equipment module includes:
including attribute information of the facility and a calculation formula that simulates the behavior of the water quality value corresponding to a physical phenomenon occurring in the facility;
comprising an inflow connection and an outflow connection each having a function for connecting with other equipment modules corresponding to other equipment;
The inflow connection receives the calculated value of the water quality value calculated by another equipment module,
The outflow connection unit treats the calculated value of the water quality value simulated and calculated by the own equipment module as an input to another equipment module,
The attribute information of the facility includes information related to the dimensions of the facility, information identifying the facility, and constants or coefficients related to the calculation formula.
A driving support device characterized by:
前記設備モジュールを、予め定められた前記設備に対応した形状で表示画面に表示する表示制御部を備えることを特徴とする請求項1記載の運転支援装置。 2. The driving support device according to claim 1, further comprising a display control unit that displays the facility module on a display screen in a predetermined shape corresponding to the facility. 前記設備の属性情報と、前記流入接続部及び前記流出接続部により取り扱われる自設備モジュールと他の設備モジュールとの接続情報と、を格納する記憶部を具備することを特徴とする請求項1または2に記載の運転支援装置。 2. A storage unit for storing attribute information of the facility and connection information between the self-equipment module and other facility modules handled by the inflow connection section and the outflow connection section. 2. The driving support device according to 2. 前記設備の属性情報は、
前記水処理施設における設備に対応して、変更可能であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の運転支援装置。
The attribute information of the facility is
4. The driving support device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it can be changed according to equipment in said water treatment facility.
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