JP7422573B2

JP7422573B2 - 災害発生時における水処理施設の運転管理方法及び運転管理システム

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Publication number: JP7422573B2
Application number: JP2020050058A
Authority: JP
Inventors: 遼介五枚橋; 真衣中溝
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Priority date: 2020-03-19
Filing date: 2020-03-19
Publication date: 2024-01-26
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Description

本発明は、災害発生時における下水処理施設や上水処理施設などの水処理施設の運転管理方法及び運転管理システムに関するものである。

従来、水処理施設には、運転状態を把握するための計測器、センサなどが設置され、運転監視・制御などに利用されているが、これら機器の作動状態の確認や保守のための点検は、作業員によって行われていた。

特開２０１５－１２７６６９号公報特開２０１９－１６４７５１号公報

しかし、水処理施設の運転管理方法には、以下のような課題があった。
（１）水処理施設は、配管などが複雑に入り組んだ構造のため、作業員が巡回・点検できる場所が限られており、人の目が行き届かない部分も多かった。

（２）大規模な水処理施設では、作業員の移動だけでも時間がかかり、細かく点検する時間が取れなかった。

（３）特に下水処理施設などでは、硫化水素などの有害ガスが発生したり、水槽へ転落したり、機械へ巻き込まれたりするなどの危険がある場所も多く、作業員の安全確保が課題となっていた。

（４）作業員の高齢化が進んでおり、作業員の確保が難しいといった社会状況から、この先、人手によって巡回作業を行うことに限界が見えている。

（５）上記各課題は、洪水やその他の災害時に、さらに大きくなる。

（６）一方で、シミュレーション、３ＤＣＡＤ、ＭＲ、ＶＲ、無人走行装置などの技術の進歩は目覚ましく、様々な産業や生活基盤への適用が進んでいる。しかし、信頼性の担保が必要な水処理施設の維持管理では、人の経験と五感に頼らざるを得ない部分が多く、これらの手段を適切に運転管理に適用して成功した例はなかった。

（７）特許文献１には、サーモカメラを搭載した飛行体を用いて水流を観測する方法が開示されているが、水処理施設のように、配管などが複雑に入り組んだ構造の施設の観測には不向きであり、細かい点検などの作業に用いることはできない。

（８）特許文献２には、画像データ、音声データ、ガス検知データなどのデータを取得する無人移動ユニットが、水処理現場内の機器を巡回点検することが開示されてはいるが、さらに効果的な巡回点検ができる運転管理方法が求められていた。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、無駄なく広範囲に安全に運転管理することができる災害発生時における水処理施設の運転管理方法及び運転管理システムを提供することにある。

本発明にかかる災害発生時における水処理施設の運転管理方法は、３ＤＣＡＤ（Computer Aided Design）、ＭＲ（Mixed Reality／複合現実）、ＶＲ（Virtual Reality／仮想現実）の少なくとも何れかを用いて水処理施設の３次元画像を作成し、当該水処理施設用のシミュレーションソフトウェアと現在情報とを用いて災害状況を予測し、前記予測した災害状況を基に、自走可能手段を使って新たな現在情報を取得し、前記水処理施設の３次元画像に前記水処理施設用のシミュレーションソフトウェアと前記自走可能手段を使って取得した前記新たな現在情報を用いることで、運転管理用の情報又は案内を表示した運転管理用３次元画像を生成する画像生成工程と、前記運転管理用３次元画像に表示される情報又は案内に従って水処理施設の点検又は運転調整を行わせる指示を出力する作業指示用出力工程と、前記自走可能手段によって前記点検又は運転調整後の状態確認を行わせる指示を出力する自走可能手段指示用出力工程と、を具備することを特徴としている。
シミュレーションソフトウェアとしては、例えば、下記するＡＳＭ（活性汚泥モデル）、河川流量モデル、地点別浸水シミュレーションなどがある。自走可能手段としては、無人航空機（ドローン）、水中ドローン、ラジコンカー、自動運転可能な車両、歩行型ロボットなどがある。
作業指示用工程における作業指示の出力は、例えば、実際に水処理施設を点検などする作業員の所持する携帯端末に対して行う。作業員や携帯端末は複数であっても良い。また自走可能手段も複数であっても良い。自走可能手段は作業員が操作しても良いし、自動運転を行っても良い。複数の作業員や自走可能手段を用いれば、水処理施設を手分けして点検などできる。
本発明によれば、水処理施設のシミュレーションソフトウェアと、自走可能手段を使って取得した現在情報とを３次元画像に用いて運転管理用３次元画像を生成するので、生成された運転管理用３次元画像に表示される情報、案内が、視覚的に直感的に把握し易く、従って施設の点検、運転調整を容易且つ確実に行うことが可能になる。また当該点検・運転調整の現場教育に活用することもできる。さらに、自走可能手段によって、点検又は運転調整後の状態確認を行うので、従来人の経験に頼って行っていた運転管理を安全に実施することが可能になる。
また、運転管理用３次元画像に、過去に得た情報、リアルタイム情報、将来予測情報を表示することで、作業員の点検作業を過去から将来予測情報に向けて誘導し、点検作業の効率化を図ることもできる。また、危険を予知して誘導することで作業員の安全を確保することもできる。
特に、洪水や津波などの災害があった際には、作業員による安全確認ができない場合もあり、自走可能手段で現在情報を把握すること、その情報を３次元画像に反映して活用することで、事態に対して安全且つ迅速に対応していくことが可能になる。
また本発明は、上記特徴に加え、前記水処理施設用のシミュレーションソフトウェアは、河川流量モデルまたは地点別浸水シミュレーションの少なくとも何れかを含むシミュレーションソフトウェアであることを特徴としている。
また本発明にかかる災害発生時における水処理施設の運転管理方法は、３ＤＣＡＤ（Computer Aided Design）、ＭＲ（Mixed Reality／複合現実）、ＶＲ（Virtual Reality／仮想現実）の少なくとも何れかを用いて作成した水処理施設の３次元画像に、当該水処理施設用のシミュレーションソフトウェアと、ハザードマップとＧＩＳ（Geographic Information System／地理情報システム）のデータと、現在情報とを用いることで、運転管理用の情報又は案内と施設が浸水した際の影響や被害範囲を表示した運転管理用３次元画像を生成する画像生成工程と、前記運転管理用３次元画像に表示される情報又は案内に従って水処理施設の点検又は運転調整を行わせる指示を出力する作業指示用出力工程と、自走可能手段によって前記点検又は運転調整後の状態確認を行わせる指示を出力する自走可能手段指示用出力工程と、を具備することを特徴としている。
また本発明は、上記特徴に加え、前記作業指示用出力工程における指示は、作業員の携帯端末に出力されることを特徴としている。

また本発明は、上記特徴に加え、前記作業指示用出力工程で指示した点検又は運転調整内容を新たな現在情報として、前記画像生成工程に用いることで、新たな運転管理用３次元画像を生成することを特徴としている。
本発明によれば、更新されていく運転管理用３次元画像を用いることで、最新の情報に基づく指示が行え、運転管理の精度が増す。

また本発明は、上記特徴に加え、前記自走可能手段は、データ取得部と、試料採取部と、データ通信部と、を備えていることを特徴としている。
データ取得部は、例えば映像データを取得する撮像部、音データを取得する音検知部、ガスデータを取得するガス検知部などがある。また試料取得部としては、例えば、水槽内の水を採取する水採取部などがある。採取した試料は、例えば作業員や管理棟に待機する技術者などが検査する。
本発明によれば、自走可能手段によって有用な現在情報を入手することができる。

また本発明は、上記特徴に加え、前記自走可能手段は、危険度が高くて人が入れないと予測された箇所や、人の目が届かないと予測された箇所の現在情報を取得することを特徴としている。
本発明によれば、人が行動できない場所の現在情報も取得できるため、より運転管理の精度を上げることができ、対応の幅を広げることができる。
さらに、人の目が届かないと予測された箇所として、作業員自身では気付き難い作業員自身の行動や作業員の周囲の情報を取得することで、速やかに異常を予知、検知、そして周知することができ、安全性の向上がはかれる。

また本発明は、上記特徴に加え、前記ＭＲを用いて作成した運転管理用３次元画像を、作業員同士または遠隔地にいる者同士で、共有するように通信を行うことを特徴としている。
本発明によれば、限られた人員でも、人員同士が運転管理用３次元画像を共有して各種作業や点検などを協力して行うことができ、誤診断や誤操作なく、広範な施設をくまなく、安全に運転管理することができる。

また本発明は、上記特徴に加え、前記水処理施設が下水処理施設であることを特徴としている。
危険な場所が多く、限られた人員で幅広い運転管理を要求される下水処理施設では、特に作業の効率化、安全性の確保の面で効果が高い。

また本発明にかかる災害発生時における水処理施設の運転管理システムは、３ＤＣＡＤ（Computer Aided Design）、ＭＲ（Mixed Reality／複合現実）、ＶＲ（Virtual Reality／仮想現実）の少なくとも何れかを用いて水処理施設の３次元画像を作成し、当該水処理施設用のシミュレーションソフトウェアと現在情報とを用いて災害状況を予測し、前記予測した災害状況を基に、自走可能手段を使って新たな現在情報を取得し、前記水処理施設の３次元画像に前記水処理施設用のシミュレーションソフトウェアと前記自走可能手段を使って取得した前記新たな現在情報を用いることで、運転管理用の情報又は案内を表示した運転管理用３次元画像を生成する画像生成手段と、前記運転管理用３次元画像に表示される情報又は案内に従って水処理施設の点検又は運転調整を行わせる指示を出力する作業指示用出力手段と、前記自走可能手段によって前記点検又は運転調整後の状態確認を行わせる指示を出力する自走可能手段指示用出力手段と、を具備することを特徴としている。
また本発明にかかる災害発生時における水処理施設の運転管理システムは、３ＤＣＡＤ（Computer Aided Design）、ＭＲ（Mixed Reality／複合現実）、ＶＲ（Virtual Reality／仮想現実）の少なくとも何れかを用いて作成した水処理施設の３次元画像に、当該水処理施設用のシミュレーションソフトウェアと、ハザードマップとＧＩＳ（Geographic Information System／地理情報システム）のデータと、現在情報とを用いることで、運転管理用の情報又は案内と施設が浸水した際の影響や被害範囲を表示した運転管理用３次元画像を生成する画像生成手段と、前記運転管理用３次元画像に表示される情報又は案内に従って水処理施設の点検又は運転調整を行わせる指示を出力する作業指示用出力手段と、自走可能手段によって前記点検又は運転調整後の状態確認を行わせる指示を出力する自走可能手段指示用出力手段と、を具備することを特徴としている。

本発明によれば、災害発生時における水処理施設を、効率的に無駄なく広範囲に安全に運転管理することができる。

水処理施設用運転管理システム１の概略構成図である。下水処理施設１００を示す概略平面図である。運転管理システム１の管理装置１０の１動作例を示す動作フロー図である。運転管理用３次元画像の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる水処理施設用運転管理システム１の概略構成図である。同図に示すように、当該運転管理システム１は、例えば下記する管理棟２３０に設置される管理装置１０と、下記する水処理施設１００の点検や運転調整を行う作業員が所持する携帯端末３０と、管理装置１０又は携帯端末３０によって操作される自走可能手段（以下「無人航空機」又は「ドローン」という）５０とを具備して構成されている。

管理装置１０は、例えば卓上型のコンピュータによって構成され、制御部１１と、各種プログラムやデータなどを記憶する記憶部１３と、各種情報を表示する表示部１５と、各種操作を行う操作部１７と、通信部１９とを具備している。制御部１１は、記憶部１３が記憶しているプログラムやデータなどを用いて、管理装置１０の動作を制御する。記憶部１３は、当該管理装置１０を動作させる各種プログラムやデータの他に、各種３次元画像生成用のプログラムやデータ、シミュレーション用のプログラムやデータ、前記携帯端末３０や無人航空機５０から入手される現在情報データなどを記憶する。表示部１５は、前記各種３次元画像やその他の各種水処理施設用の管理画面を表示する。表示部１５としてタッチパネルを用いた場合は、表示部１５が操作部１７を兼用する。操作部１７は、当該管理装置１０に各種の指示などを入力する入力手段であり、例えばキーボードや上記タッチパネルやその他の機器（マウスなど）によって構成される。通信部１９は、携帯端末３０や無人航空機５０とデータの送受信を行う。

携帯端末３０は、例えば携帯型のコンピュータによって構成され、制御部３１と、各種プログラムやデータなどを記憶する記憶部３３と、各種情報を表示する表示部３５と、各種操作を行う操作部３７と、通信部３９とを具備している。制御部３１は、記憶部３３が記憶しているプログラムやデータなどを用いて、携帯端末３０の動作を制御する。記憶部３３は、当該携帯端末３０を動作させる各種プログラムやデータの他に、前記管理装置１０から送られてきた運転管理用３次元画像データや、施設の点検や運転調整を行う指示データなどを記憶する。表示部３５は、前記運転管理用３次元画像や指示内容などを表示する。表示部３５としてタッチパネルを用いた場合は、表示部３５が操作部３７を兼用する。操作部３７は、当該携帯端末３０に各種の指示などを入力する入力手段であり、例えばキーボードや上記タッチパネルやその他の機器（マウスなど）によって構成される。通信部３９は、管理装置１０や無人航空機５０とデータの送受信を行う。

無人航空機５０は、無人で遠隔操縦や自動制御によって飛行できる航空機であり、制御部５１と、記憶部５３と、運転部５５と、通信部５７と、カメラによって撮影を行う撮像部５９と、ガス検知部６１と、音検知部６３と、試料採取部６５とを具備している。制御部５１は、記憶部５３が記憶しているプログラムやデータなどを用いて、無人航空機５０の動作を制御する。記憶部５３は、当該無人航空機５０を動作させる各種プログラムやデータの他に、前記管理装置１０や携帯端末３０から送られてきた施設の点検や運転調整後の状態確認を行う指示データなどを記憶する。運転部５５は、無人航空機５０の有する複数のプロペラなどを自動制御し、またＧＰＳ機能を有して自己の位置を検知することで、所望のルートで所望の位置に所望の速度で自動飛行可能に運転制御する。通信部５７は、管理装置１０や携帯端末３０とデータの送受信を行う。撮像部５９は、カメラによって撮影を行う。カメラは、各種方向に向きを変えることができ、これによって必要な個所の撮影を行うことができる。ガス検知部６１は、有害ガスなどのガスを検知するセンサである。音検知部６３は、機械の発する異常音などの音（音声を含む）を検知するものである。試料採取部６５は、例えば、コップ状の容器を具備し、これによって例えば各種水槽内の試料（水など）の採取を行うものである。無人航空機５０は、危険度が高くて人が入れないと予測された箇所や、人の目が届かないと予測された場所の現在情報を取得するのに用いて好適である。

図２は、上記運転管理システム１を適用できる水処理施設の内の下水処理施設１００を示す概略平面図である。同図に示すように、下水処理施設１００は、大きなゴミを取り除き、土砂類を沈殿させる沈砂池１１０と、沈砂池１１０の水を移送するポンプ棟１５と、下水に含まれる沈み易い汚れを沈殿させる最初沈殿池１３０と、下水と微生物の入った汚泥に空気を送り込んで下水中の汚れを微生物によって分解する反応槽１５０と、反応槽１５０で生成された汚泥（活性汚泥）の塊を沈殿させて上澄み（処理水）と汚泥に分離する最終沈殿池１７０と、処理水を塩素消毒して河川や海に放流する消毒施設１９０と、汚泥濃縮棟や消化槽や脱硫塔やガスタンクや汚泥脱水機室などを有して汚泥濃縮後に当該汚泥から消化ガスを取り出して固形化処理する汚泥処理施設２１０と、を具備して構成されている。

また下水処理施設１００には、下水処理施設の管理を行う管理棟２３０が設置されている。なお、下水処理施設によっては、さらに消毒施設１９０の下流側に、水質改善施設として、砂ろ過設備、オゾン発生設備、オゾン酸化設備などを設ける場合もある。

そして例えば前記管理装置１０は、前記管理棟２３０内に設置される。また前記携帯端末３０と無人航空機５０を携帯した作業員は、管理棟２３０から出発し、携帯端末３０に表示される指示案内に従って前記下水処理施設１００内を移動していく。このとき無人航空機５０もこれを飛行させて、所望の点検などを行う。無人航空機５０は、作業員が操縦しても良いし、管理装置１０や携帯端末３０からの無線による指示で自動運転を行わせても良い。

図３は、上記運転管理システム１の管理装置１０の１動作例を示す動作フロー図である。同図に示すように、管理装置１０の制御部１１は、予め、３ＤＣＡＤ（Computer Aided Design）、ＭＲ（Mixed Reality／複合現実）、ＶＲ（Virtual Reality／仮想現実）の内の少なくとも何れかを用いて下水処理施設（水処理施設）１００の３次元画像のデータを作成する（ステップ１－１）。

次に、上記３次元画像に、シミュレーションソフトウェアと現在情報を用いてシミュレーションを行うことで、運転管理用３次元画像のデータを生成する（ステップ１－２）。なお上記ステップ１－１とステップ１－２が画像生成工程となる。なお、現在情報とは、現実に作業員や無人航空機５０によって行われた設備の点検・運転調整内容であり、点検開始当初は、まだ作業員による点検などが始まっていないので、作業員からの現在情報がない場合もある（なお、作業員の点検などが始まっていなくても、管理装置１０に直接入力される情報を現在情報として用いる）。

下水処理施設１００を運転管理するには、広範な立地環境、複雑な構造物の状態を正確に把握することが重要であり、そのために上記３次元画像が必要になる。さらに当該３次元画像を元に、気象条件、処理対象水の流入条件を合わせて水の動きを正確に算出するシミュレーションを行うことで、的確な運転管理の指標とすることが可能になる。

シミュレーションに用いる技術（シミュレーションソフトウエア）としては、各種のものが考えられるが、ここでは、ＡＳＭ（Activated Sludge Model／活性汚泥モデル）、河川流量モデル、地点別浸水シミュレーションなどのソフトウエアを用いる場合について説明する。

ＡＳＭでは、流入水質（ＴＳ、ＢＯＤなど）から、最適な曝気風量や汚泥循環量などを得ることができ、リアルタイムで最適運転法案と現在の運転状態を３次元画像内で表示することで、現場にいながら、最適運転状態を確認することができ、運転調整に活用することができる。

河川流量モデルでは、雨量などから、下水処理施設１００への流入量やその流入量に合わせた最適運転法案を予測することができる。その運転法案などを、３次元画像内に表示させることで、効率的な運転管理を現場で把握することができる。

地点別浸水シミュレーションでは、越水状況や、洪水などでの浸水被害をシミュレーションし、３次元画像に表示させることで、危険地帯を予め把握することができ、作業員の安全確保をより容易に図ることが可能になる。

図４は、以上のようにして作成された運転管理用３次元画像Ｇ１の一例を示す図である。同図に示すように、運転管理用３次元画像Ｇ１は下水処理施設１００の何れかの建屋内の一部を正確に表示している。そして当該運転管理用３次元画像Ｇ１の中には、前記シミュレーションの結果、例えば作業員の侵入を禁止する危険地帯Ａ１を表示したり、作業員が点検すべき箇所とその内容（図示せず）を示したり、作業員が侵入できない前記危険地帯Ａ１内において無人航空機５０が点検すべき箇所とその内容（図示せず）を示したりする。

上記運転管理用３次元画像Ｇ１が３ＤＣＡＤの場合、当該運転管理用３次元画像Ｇ１は、管理装置１０の表示部１５や、携帯端末３０の表示部３５上に表示され、視点を３６０度変えた各方向から立体的に見ることができる。本発明における３ＤＣＡＤの役割は、現在情報を３ＤＣＡＤ上に載せ、逐次更新していくことにより（更新については下記ステップ１－６において説明する）、遠隔で下水処理施設情報を容易に把握したり、異常個所を立体的に把握できたりすることである。さらに下水処理施設１００内の高低差を把握することで、浸水箇所と被害状況の予測や危険性が高く人が入れない箇所の予測が容易となる。下水処理施設１００の危険度などを３ＤＣＡＤ上で表示させることで、注意喚起などが行い易くなり、安全性が高まる。

また上記運転管理用３次元画像Ｇ１がＭＲの場合、当該運転管理用３次元画像Ｇ１は、人が装着したＨＭＤ（頭部装着ディスプレイ）によって、現実の水処理施設１００の中に仮想の画像を組み合わせて立体的に見ることができる。本発明におけるＭＲの役割は、実際の現場で、下水処理施設１００内の機器情報や案内をホログラム的な形で表示させることである。機器の運転データや日常点検で通るルートなどを表示する場合にＭＲを用いる。さらに、過去の運転調整内容と運転調整結果を常時映し出すことで、異常などを感知し易くなる。また、無人航空機５０によって取得したデータ（日常点検では、騒音や温度など、災害時などでは、硫化水素やｐＨなど）も記憶し、ＭＲ上に常時映し出すことで、より効率的に安全に作業を行うことができる。特に災害時では、３ＤＣＡＤやシミュレーション、事前の無人航空機５０などでの確認で、危険と予測または危険だと確認された箇所に立ち入らないようにＭＲで表示することで、安全に作業を行うことができるようになる。またＭＲを用いて作成した運転管理用３次元画像Ｇ１を、作業員同士または遠隔地にいる者同士で、共有するように通信を行うこともできる。このように構成することで、例えば、遠隔地にいる技術者の意見をもとに作業や点検を行うことができ、即ち限られた人員でも、人員同士が運転管理用３次元画像Ｇ１を共有して各種作業や点検などを協力して行うことができ、誤診断や誤操作なく、広範な下水処理施設１００をくまなく、安全に運転管理することができる。

また上記３次元画像がＶＲの場合、当該運転管理用３次元画像Ｇ１は、人が装着したＨＭＤによって、仮想世界として上記下水処理施設１００やその危険地帯などを立体的に見ることができる。本発明におけるＶＲの役割は、実際の下水処理施設１００に立ち入らずに現地情報を確認できることである。下水処理施設１００内に入る前の教育や、下水処理施設１００の点検前に危険個所を各人で共有する場合などにＶＲを用いる。さらに、将来の点検内容や運転調整結果を３ＤＣＡＤと合わせて逐次反映させていくことで、３ＤＣＡＤとＶＲによって下水処理施設１００の機器などの点検・異常検知ができるようになる。特に、災害時には、浸水シミュレーションなどで危険個所を把握し、３ＤＣＡＤやＶＲに反映することで、下水処理施設１００に入ることなく、危険個所などを予め学習することができる。その後、下水処理施設１００内の点検などを行うことで、安全に作業を行うことができる。

なお、上記シミュレーションソフトに加え、ハザードマップと、ＧＩＳ（Geographic Information System／地理情報システム）のデータを用いて、下水処理施設１００が浸水した際の影響や被害範囲を、予め前記運転管理用３次元画像Ｇ１に反映させておくことが好ましい。ハザードマップは、自然災害による被害の軽減や防災対策に使用する目的で、被災想定区域や避難場所・避難経路などの防災関係施設の位置などを表示した地図であり、その地域の土地の成り立ちや災害の素因となる地形・地盤の特徴、過去の災害履歴、避難場所・避難経路などの防災地理情報を用いて作成されているので、これを運転管理用３次元画像Ｇ１に加えておけば、事前に浸水被害などをより正確に予測しておくことができ、災害時、さらには災害後の対応を適切且つ迅速に行うことが可能になる。

図３に戻って、管理装置１０は、次に、前記運転管理用３次元画像Ｇ１に表示される危険地帯Ａ１や、作業員が点検すべき箇所と内容や、無人航空機５０が点検すべき箇所と内容などの情報と、当該情報に基づく作業案内に従って、下水処理施設１００の点検又は運転調整を行わせる指示を、作業員の携帯端末３０に出力（送信）する（ステップ１－３）。このステップ１－３は、作業指示用出力工程となる。当該作業指示には、前記運転管理用３次元画像Ｇ１に作業の順番や作業箇所や作業内容を表示したり、作業案内を音声で指示したりすることで行う。

次に、管理装置１０は、無人航空機５０によって行う下水処理施設１００の点検（点検箇所と点検内容を含む）や、作業員などによる運転調整後の状態確認を行わせる指示を、携帯端末３０又は無人航空機５０に送信する（ステップ１－４）。このステップ１－４は、自走可能手段指示用出力工程となる。携帯端末３０に送信するのは、携帯端末３０を所持する作業者が無人航空機５０を操作しているような場合であり、無人航空機５０に直接送信するのは、無人航空機５０を自動運転制御しているような場合である。

次に、携帯端末３０を所持する作業者と無人航空機５０は、上記指示に従った処置を行い（具体的な内容は下記する）、管理装置１０は、当該携帯端末３０や無人航空機５０から、指示に従って実際に行われた点検内容や運転調整後の状態確認のデータを新たな現在情報として取得する（ステップ１－５）。このステップ１－５は、現在情報取得工程となる。

そしてこの新たな現在情報を、現在情報として更新を行い（ステップ１－６）、ステップ１－２に戻り、３次元画像に新たな現在情報を用いて、新たな運転管理用３次元画像を生成し、点検が終了するまで（ステップ１－７で「Ｙ」となるまで）、ステップ１－２～ステップ１－６を繰り返し行う。このステップ１－７は、現在情報更新工程となる。

次に、上記動作フローの具体例を、下水処理施設１００の定常時の工程例と、異常時の工程例とに分けて説明する。

＜定常時の工程例＞
３Ｄスキャナにより、下水処理施設１００の立地データ、設備データを詳細に形成する。次に上記で取得した３Ｄスキャナデータをもとに３ＤＣＡＤを作成する。その際、３ＤＣＡＤに現在の運転状況が反映されるようにする。次に、３ＤＣＡＤをＶＲデータに加工する。次に、３ＤＣＡＤデータをもとにＭＲデータに加工する。次に、ＡＳＭなどのシミュレーションを導入し、３ＤＣＡＤ、ＭＲ、ＶＲに連携させる。

次に、作業員が下水処理施設１００に向かい、ＭＲが示した案内（点検・処置手順・立ち入り禁止箇所など）を参考にして点検や運転調整を行う。実際の作業時には、無人航空機５０を同行させ、騒音の大きさや、温度データ、作業員やその周囲の画像データなどを自動で取得させる。無人航空機５０で取得したデータ（現在情報）も、作業員が取得したデータ（現在情報）とともに、ＭＲにリアルタイムで反映させ表示させる。以上の工程を繰り返し行うことで、下水処理施設１００の点検作業を順次進めていく。

＜異常時の工程例＞
上記定常時の場合と同様に、３ＤＣＡＤ、ＶＲ，ＭＲを作成しておく。そして、例えば洪水が発生し、下水処理施設１００が浸水したとする。このとき、３ＤＣＡＤの施設内高低差などをもとに浸水状況を予測する（浸水シミュレーション）。次に、無人航空機５０を用いて危険と想定された箇所の現在情報を取得する。次に、確認された危険箇所を３ＤＣＡＤ、ＭＲ、ＶＲに反映する。３ＤＣＡＤとＶＲを用いて、下水処理施設１００の点検に実際に入る前に、危険箇所を確認する。次に、作業員が実際に下水処理施設１００の点検に赴き、ＭＲが示した案内（点検・処置手順・立ち入り禁止箇所など）を参考にして処置を行う。このとき無人航空機５０を作業員に同行させ、前記危険と想定された箇所などを、当該無人航空機５０によって、現在情報を取得させる。作業員が取得した現在情報と、無人航空機５０が取得した現在情報を３ＤＣＡＤ、ＶＲ，ＭＲなどに反映させ表示させる。必要に応じて、ＭＲの通信機能を用いて、遠隔地の技術者の助言を乞うこともできる。

なお、上記例では、本発明を下水処理施設１００に用いた例を示したが、本発明はそれ以外の各種水処理施設にも適用可能であり、特に、上水処理施設、下水処理施設、浸出水処理施設など、規模が大きく、かつ、処理施設の機器類が複雑に入り組んだ施設で効果が大きい。

また上記例では、自走可能手段として無人航空機５０を用いた例を説明したが、本発明はこれに限られず、例えば水中ドローン、ラジコン船、ラジコンカー、自動運転可能な車両、歩行型ロボットなど、他の種々の自走可能手段、または、これらの移動機能を組み合わせた水陸両用、水空両用、空陸両用、水陸空両用自走可能手段の利用が可能である。本発明における自走可能手段の役割は、人の手の届かない箇所や危険性が判断できない箇所、危険性が高く人が入れないと判断された箇所、作業員の動作の現在情報の取得及び発信である。この自走可能手段を用いる、特に、付かず離れず帯同させて用いることで、人では確認できなかった箇所はもちろんのこと、作業員の動作から作業員本人の体調、健康状態などを確認することが可能となる。屋内や施設内は、配管が錯綜していたり、階段が多くあったりするため、また、速達性から無人航空機５０が好ましい。自走可能手段には、上述のように、カメラなどの視覚的情報を取得できる機器や、人体に有害な物質（硫化水素やメタンガス、化学薬品など）を検知できる器具を装備させることが好ましい。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの構成であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。また、上記記載及び各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に矛盾がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。また、上記記載及び各図の記載内容は、その一部であっても、それぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は上記記載及び各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。

１水処理施設用運転管理システム
１０管理装置
３０携帯端末
３９通信部（データ通信部）
５０無人航空機（自走可能手段、ドローン）
５７通信部（データ通信部）
５９撮像部（データ取得部）
６１ガス検知部（データ取得部）
６３音検知部（データ取得部）
６５試料採取部
１００下水処理施設（水処理施設）
１１０沈砂池
１３０最初沈殿池
１５０反応槽
１７０最終沈殿池
１９０消毒施設
２１０汚泥処理施設
２３０管理棟

Claims

３ＤＣＡＤ（Computer Aided Design）、ＭＲ（Mixed Reality／複合現実）、ＶＲ（Virtual Reality／仮想現実）の少なくとも何れかを用いて水処理施設の３次元画像を作成し、当該水処理施設用のシミュレーションソフトウェアと現在情報とを用いて災害状況を予測し、前記予測した災害状況を基に、自走可能手段を使って新たな現在情報を取得し、前記水処理施設の３次元画像に前記水処理施設用のシミュレーションソフトウェアと前記自走可能手段を使って取得した前記新たな現在情報を用いることで、運転管理用の情報又は案内を表示した運転管理用３次元画像を生成する画像生成工程と、
前記運転管理用３次元画像に表示される情報又は案内に従って水処理施設の点検又は運転調整を行わせる指示を出力する作業指示用出力工程と、
前記自走可能手段によって前記点検又は運転調整後の状態確認を行わせる指示を出力する自走可能手段指示用出力工程と、
を具備することを特徴とする災害発生時における水処理施設の運転管理方法。
請求項１に記載の災害発生時における水処理施設の運転管理方法であって、
前記水処理施設用のシミュレーションソフトウェアは、河川流量モデルまたは地点別浸水シミュレーションの少なくとも何れかを含むシミュレーションソフトウェアである
ことを特徴とする災害発生時における水処理施設の運転管理方法。
３ＤＣＡＤ（Computer Aided Design）、ＭＲ（Mixed Reality／複合現実）、ＶＲ（Virtual Reality／仮想現実）の少なくとも何れかを用いて作成した水処理施設の３次元画像に、当該水処理施設用のシミュレーションソフトウェアと、ハザードマップとＧＩＳ（Geographic Information System／地理情報システム）のデータと、現在情報とを用いることで、運転管理用の情報又は案内と施設が浸水した際の影響や被害範囲を表示した運転管理用３次元画像を生成する画像生成工程と、
前記運転管理用３次元画像に表示される情報又は案内に従って水処理施設の点検又は運転調整を行わせる指示を出力する作業指示用出力工程と、
自走可能手段によって前記点検又は運転調整後の状態確認を行わせる指示を出力する自走可能手段指示用出力工程と、
を具備することを特徴とする災害発生時における水処理施設の運転管理方法。
請求項１乃至３の内の何れかに記載の災害発生時における水処理施設の運転管理方法であって、
前記作業指示用出力工程における指示は、作業員の携帯端末に出力される
ことを特徴とする災害発生時における水処理施設の運転管理方法。
請求項１乃至４の内の何れかに記載の災害発生時における水処理施設の運転管理方法であって、
前記作業指示用出力工程で指示した点検又は運転調整内容を新たな現在情報として、前記画像生成工程に用いることで、新たな運転管理用３次元画像を生成することを特徴とする災害発生時における水処理施設の運転管理方法。
請求項１乃至５の内の何れかに記載の災害発生時における水処理施設の運転管理方法であって、
前記自走可能手段は、データ取得部と、試料採取部と、データ通信部と、を備えていることを特徴とする災害発生時における水処理施設の運転管理方法。
請求項１乃至６の内の何れかに記載の災害発生時における水処理施設の運転管理方法であって、
前記自走可能手段は、危険度が高くて人が入れないと予測された箇所や、人の目が届かないと予測された箇所の現在情報を取得することを特徴とする災害発生時における水処理施設の運転管理方法。
請求項１乃至７の内の何れかに記載の災害発生時における水処理施設の運転管理方法であって、
前記ＭＲを用いて作成した運転管理用３次元画像を、作業員同士または遠隔地にいる者同士で、共有するように通信を行うことを特徴とする災害発生時における水処理施設の運転管理方法。
請求項１乃至８の内の何れかに記載の災害発生時における水処理施設の運転管理方法であって、
前記水処理施設が下水処理施設であることを特徴とする災害発生時における水処理施設の運転管理方法。
３ＤＣＡＤ（Computer Aided Design）、ＭＲ（Mixed Reality／複合現実）、ＶＲ（Virtual Reality／仮想現実）の少なくとも何れかを用いて水処理施設の３次元画像を作成し、当該水処理施設用のシミュレーションソフトウェアと現在情報とを用いて災害状況を予測し、前記予測した災害状況を基に、自走可能手段を使って新たな現在情報を取得し、前記水処理施設の３次元画像に前記水処理施設用のシミュレーションソフトウェアと前記自走可能手段を使って取得した前記新たな現在情報を用いることで、運転管理用の情報又は案内を表示した運転管理用３次元画像を生成する画像生成手段と、
前記運転管理用３次元画像に表示される情報又は案内に従って水処理施設の点検又は運転調整を行わせる指示を出力する作業指示用出力手段と、
前記自走可能手段によって前記点検又は運転調整後の状態確認を行わせる指示を出力する自走可能手段指示用出力手段と、
を具備することを特徴とする災害発生時における水処理施設の運転管理システム。
３ＤＣＡＤ（Computer Aided Design）、ＭＲ（Mixed Reality／複合現実）、ＶＲ（Virtual Reality／仮想現実）の少なくとも何れかを用いて作成した水処理施設の３次元画像に、当該水処理施設用のシミュレーションソフトウェアと、ハザードマップとＧＩＳ（Geographic Information System／地理情報システム）のデータと、現在情報とを用いることで、運転管理用の情報又は案内と施設が浸水した際の影響や被害範囲を表示した運転管理用３次元画像を生成する画像生成手段と、
前記運転管理用３次元画像に表示される情報又は案内に従って水処理施設の点検又は運転調整を行わせる指示を出力する作業指示用出力手段と、
自走可能手段によって前記点検又は運転調整後の状態確認を行わせる指示を出力する自走可能手段指示用出力手段と、
を具備することを特徴とする災害発生時における水処理施設の運転管理システム。