JPH01134697A - 雨水排水ポンプ場の監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、下水道整備の都市域等での集中豪雨による
地域浸水の災害防止を図る対策として設備された雨水排
水ポンプ場の運転状態を監視する監視装置に関する。

〔従来の技術〕

都市域での下水道事業の重点課題として雨水排除が挙げ
られ、集中豪雨等による市街地域の浸水被害を防ぐため
に頭足した雨水排水ポンプ場が地方自治体等で推進整備
されている。この雨水排水ポンプ場は、市街地域に降っ
た雨を雨水集水まず。

雨水管渠等を経て地域内に設けたプール、遊水池等に集
め、ここから河川１港湾等へ揚排水するものであり、そ
の設備はプラント内に流入する雨水を一時的に溜めるポ
ンプ井、ここに設置した複数台の排水ポンプ、およびそ
の運転制御盤等で構成されている。

またこの雨水排水ポンプ場は、ポンプ場集水区域の広狭
、雨水貯留容積の大小にもよるが、一般には降雨時、特
に豪雨時には時々刻々に雨水流入量が急激に変動するこ
と、さらに加えてポンプ場設備の機能喪失は許されず、
降雨、雨水流入の状況に対応して適切なタイミングで排
水ポンプの運転制御、阻水界の緊急閉鎖等を行うことが
極めて重要である。

かかる点、従来における雨水排水ポンプ場ではポンプ井
の水位を一定幅の範囲内に抑えるように、ポンプ井の水
位検出値を基にポンプの運転台数を制御する方式が一般
的である。なお、昨今では大形のコンピュータによるシ
ュミレーシラン手法を用い、集水地域に降った雨量等の
プロセスデータ等を基にポンプ井への雨水流入量予測し
てポンプ運転計画を作成し、排水ポンプをオンライン制
御するようにした高度な監視技術を組み入れたポンプ場
も一部で計画されているが、設備費等の面から前記した
ポンプ井水位を基にポンプを運転制御する方式が一触的
である。またこのような従来のポンプ場での監視態勢は
、ポンプ井の水位計およびポンプの運転、故障表示灯等
により運転状態を操作盤上で監視して非常時の運転管理
を行っているのが現状である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで上記した従来の監視態勢では、豪雨の際に運転
員は時々刻々に急激変化するポンプ井水位を常に監視し
、その時点で運転中のポンプ台数と停止中のポンプ台数
等を勘案の上で、長年の運転経験による勘からプラント
の排水能力に余裕があるか、否かを判断して危険な状態
と判断した場合にはポンプ井水位の上昇を待たずに停止
中のポンプを事前立上げ運転させたり、雨水が流入する
ポンプ井入口側の■水界を閉じて雨水流入量を制限する
等の処置を取るようにしている。このために降雨時には
運転員は非常な緊張状態が続くし、勘による判断が遅れ
るとポンプ井の水が溢れてポンプ場が冠水して設備機能
が喪失する危険を招くことがある。

この発明は上記の点にかんがみ成されたものであり、そ
の目的は運転員の勘に顧ることなく、現在の雨水流入量
が続いた場合に必要となるポンプの運転台数、およびポ
ンプ場のプラント排水能力から見て安全範囲か、ポンプ
場冠水の危険な状態となるかを予測判定して表示するこ
とにより運転員の負担を軽減して的確な応対処置を事前
に行えるようにした雨水排水ポンプ場の監視装置を提供
することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、この発明によれば、ポン
プ井水位検出器の出力信号を基に算出したポンプ井水位
の時間的な増減変動率にプラントのポン１ｌ台当たりの
排水能力、ポンプ設置台数。

現在運転中のポンプ台数を突き合わせて今後の排水に必
要とするポンプの運転台数を予測演算する判定部と、該
判定部での判定結果を基に今後の排水に必要となるポン
プの運転予測台数、および該運転予測台数とポンプ設置
台数とを対比して運転予測台数が設置台数を超えた際に
警報を発する表示部とを備えて構成するものとする。

〔作用〕

上記の構成で、判定部にはコンピュータ等の演算装置を
採用し、表示部はポンプ運転、停止状態を色で識別する
ランプを装備した排水ポンプ設置台数に対応する余裕度
表示パネル、およびポンプ場排水能力から見た安全、危
険状態を色で識別するランプを装備の警報表示パネルを
備えた表示ランプ装置と、該装置のランプ駆動回路とか
ら成るものである。

ここで降雨時にポンプ井へ流入する流入量が刻々変化す
ると、ポンプ井水位検出器の出方信号を基に、判定部で
は、例えば分単位での時間的な水位の増減変動率を算出
し、これに既知なポンプ井の面積、プラント内のポンプ
設置台数、ポン１ｌ台当たりの排水能力、および運転制
御盤から与えられる現在運転中のポンプ台数等のデータ
を突き合わせて今後の排水に、必要となるポンプの運転
台数を予測演算する。一方、表示部では前記判定部の判
定結果を基に表示ランプ駆動回路を介して今後追加運転
ないし停止の必要なポンプ台数を加味したポンプの運転
台数と停止のままでよいポンプ台数とを色別に分けて余
裕度表示パネル上にランプ表示するとともに、前記の運
転予測台数とプラントのポンプ設置台数とを対比して運
転予測台数が設置台数を超えた際にはこのままではポン
プ場が冠水のおそれがあるとして警報表示パネル上で警
報ランプを点滅させる。

したがって運転員は表示部の表示パネルを監視すること
により、今後に予測される運転状態がポンプ場の排水能
力から見て安全範囲か、危険な緊急状態になるかを事前
に的確に判断でき、これを基にポンプを自動運転モード
から手動に切換えて停止中のポンプを緊急始動させて事
前立上げ運転制御したり、またポンプ井流入側の阻水界
の開度を絞って雨水流入量を制限する等、プラントの雨
水排水能力アップ、およびポンプ場冠水による設備機能
喪失の事態を未然に防ぐための適切な措置を迅速に行う
ことができる。

〔実施例〕

第１図は雨水排水ポンプ場の設備ととも示した本発明実
施例による監視装置の系統図、第２図ないし第６図は第
１図における表示部の構成、およびポンプ場の異なる運
転状態を表した表示部の表示例を示すものであり、まず
第１図によりポンプ場全体の構成を説明する。

第１図において、１はポンプ井、２はポンプ井ｌに開口
する雨水集水用の管渠、３はポンプ井戸１に設置した排
水ポンプ（図示例では５台のポンプ設置台数のうち１台
が描かれている）、４は排水ポンプ３の運転制御盤、５
はポンプ井１に設置した水位検出器、６は信号変換器、
７は水位指示計であり、通常の状態ではポンプ３はポン
プ井１への雨水流入に伴う水位変化に対応して運転制御
盤５により自動運転制御される。

すなわち図中のＬｌないしＬ５は水位の上昇に伴って５
台のポンプ（＃１〜＃５）が順に運転投入されるポンプ
井の水位を、またＬ６ないしＬｌｏは水位の低下に伴っ
てポンプが順に停止されるポンプ井の水位を表すもので
あり、ここで自動運転モードを選択した場合には、水位
検出器６の出力信号を基に運転制御盤４の指令により水
位し１で一台目のポンプ＃１が始動し、水位がＬ５まで
上昇すると５台のポンプ＃１〜＃５がフル運転となる。

一方、この運転状態から雨水の流入量が減少してポンプ
井１の水位がＬ６まで低下すればポンプ＃５が停止し、
さらに水位がＬＩＯまで低下すれば全部のポンプ＃ｌ〜
＃５が停止となる。また運転モードを自動から手動に切
り換えることにより、５台あるポンプ３を個々に運転、
停止操作することができる。

一方、上記のポンプ場設備に対してこの発明により監視
装置８が装備されている。この監視装置８はポンプ場の
運転制御盤に組込む等して配備されており、コンピュー
タ等の演算装置を用いた判定部９と、表示ランプ装置ｌ
Ｏ１およびランプ駆動回路１１から成る表示部１２とで
構成されている。

ここで前記判定部９には水位検出器５の出力信号（ポン
プ井の水位Ｌ）、運転制御盤４からの現在運転中のポン
プ台数信号とともに、さらにプラント内に設置のポンプ
台数、ポンプ３の１１当たりの排水流量、ポンプ井ｌの
面積等の既知のデータが人力されており、当該判定部９
では雨水流入。

ポンプ排水に伴うポンプ井１の水位変化から、例えば分
単位での水位変動率（ｄＬ／ｄｔ）を演算により求め、
水位上昇時、水位下降時に現在運転中のポンプ台数ｎｌ
　（ｎｌ＝　１〜５）に対して、今後同じ割合でポンプ
井に流入する水量を排水するのに追加運転、もしくは停
止すべきポンプ台数０２を次式により演算して予測判定
する。

＋１１水位上昇時： ｄｔ　　　　　　　　　ｄｔ （２）水位下降時： ｄｔ　　　　　ｄｉ 但し、上記式において、 Ｌ；ポンプ井水位［ｍｌ Ｓ：ポンプ弁面積［ｒｄ］ Ｑ；ポン１ｌ台当たりの排水流量［ｒＪ／ｍｉｎｌ一方
、表示部１２における表示ランプ装置１０は第２図のよ
うに排水ポンプ設置台数（ｎ　＝　５）に対応する数の
余裕度表示パネルＩ〜■と、警報表示パネルに仕切られ
ており、各区分のパネル毎に状態を色で識別させるＧで
表した青ランプ１４．Ｒで表した赤ランプ１５が配備さ
れており、個々のランプが判定部９の判定結果を基にラ
ンプ駆動回路１１を介して点灯制御される。ここで余裕
度表示パネルＩ〜■では、赤ランプは現在運転中のポン
プ台数と今後追加運転されるポンプ台数との合計を点灯
表示し、青ランプは停止中のポンプ台数と今後停止され
るポンプ台数との合計を点灯表示する。

一方、警報表示パネルでは、青ランプはポンプ場の排水
能力から見た安全状態を表示し、赤ランプはポンプ場冠
水のおそれがある危険状態を表示して警報を発するもの
で、特に赤ランプはフリッカ点灯する。

次に第３図は雨水の流入がなくポンプ場の排水ポンプ３
が全て停止の状Ｌｉ　（ｎｌ”　Ｏ、ｎ２−　Ｑ　）を
表しており、表示ランプ装置１０の各表示パネルはいず
れも青ランプが点灯している。

第４図は現在運転中のポンプ台数が１台（ｎｌ　−１）
である状態から、急激な雨水の流入増加で追加運転が必
要となるポンプ台数が２台（ｎ２−２　）と判定された
際の表示例を示すもので、余裕度表示パネルでは３個の
赤ランプが点灯し、残りは青ランプ点灯のままである。

すなわちｎｌ＋ｎ２＝３゜かつｎｌ＋ｎ２＜ｎであるか
ら余裕度■、つまり停止のポンプ台数２を残しており、
したがってプラント排水能力から見てポンプ場冠水のお
それはなく、警報表示パネルでは安全状態を表示する青
ランプが点灯している。

第５図は現在運転中のポンプ台数が４台（ｎｌ　〜４）
である状態から、急激な雨水の流入増加で追加運転が必
要となるポンプ台数が２台（ｎ２＝　２　）と判定され
た際の表示例を示すもので、５台のポンプ設置台数（ｎ
＝５）に対して運転中のポンプ台数と追加運転すべきポ
ンプ台数との合計台数がｎｌ＋ｎ２＝　６　＞　ｎとな
るので、余裕度表示パネルの各区分１−Ｖは全て赤ラン
プが点灯し、さらに警報表示パネルではこのまま雨水の
流入が続くとポンプ場排水能力をオーバーしてポンプ場
が冠水するおそれのある危険状態を知らせる赤ランプが
フリッカ点灯することになる。これにより運転員はポン
プ井の水位が上限水位に達する以前に危険状態になるこ
とが判断でき、これを基にポンプ井水位が危険水位に到
達する以前に運転モードを手動に切換えて現在停止中の
ポンプを含めた全設置台数を投入して排水能力アンプさ
せるように事前立上げ運転させたり、さらにポンプ井入
口側の阻水界を全開から半開にして雨水の流入量を制限
する等、ポンプ場が冠水して設備機能が喪失するのを未
然に防ぐための適切な措置を速やかにとることができる
。

第６図は前記例とは逆に雨が小降りになる等、ポンプ井
への雨水流入量が減少してポンプ井水位が下降して来た
場合の例を示すもので、現在運転中のポンプ台数が５台
（ｎｌ＝５＞であるが、水位変動率の低下から今後の排
水に停止されることになるポンプ台数が１台（ｎ２−〜
１）と判定された場合の状態を表している。この状態で
は余裕度表示パネルでは４個（ｎｌ−ｎ２−４）の赤ラ
ンプが点灯、１個（ｎ　−（ｎｌ−ｎ２）　＝　１　）
の青ランプが点灯して余裕度■を残しており、警報表示
パネルでは青ランプが点灯して安全な状態を表示してい
る。

〔発明の効果〕

以上述べたようにこの発明によれば、ポンプ井水位検出
器の出力信号を基に算出したポンプ井水位の時間的な増
減変動率にプラントのポン１ｌ台当たりの排水能力、ポ
ンプ設置台数、現在運転中のポンプ台数を突き合わせて
今後の排水に必要とするポンプの運転台数を予測演算す
る判定部と、該判定部での判定結果を基に今後の排水に
必要となるポンプの運転予測台数、および該運転予測台
数とポンプ設置台数とを対比して運転予測台数が設置台
数を超えた際に警報を発する表示部とを備えて瞥視装置
を構成したことにより、豪雨時に従来では運転員の勘に
鎖ってポンプ場の排水能力に余裕があるか否かを判断し
ていたのを、判定部で今後の運転状態を予測判定してそ
の状態を表示部に表示するので、運転員は豪雨時におけ
る緊急事態を勘に輔ることなく的確に判断して事前に停
止中をポンプを手動で投入して排水能力をアップしたり
、雨水流入側の阻水界を閉じる等、ポンプ場が冠水して
設備機能が喪失するのを未然に防ぐための適切な措置を
迅速にとることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例を示す雨水排水ポンプ場の監視装
置の系統図、第２図は第１図における表示部の構成図、
第３図ないし第６図はそれぞれ異なるポンプ場の運転状
態を表した表示部の表示例である。各図において、 １：ポンプ井、２：雨水流入側の管渠、３：排水ポンプ
、４：ポンプ運転制御盤、５；水位検出器、８：監視装
置、９：判定部、１０：表示ランプ装置、１１：ランプ
駆動回路、１２：判定部、１４：青第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）プラント内に複数台の排水ポンプを設備してポンプ
   井に流入する雨水を放水先へ揚排水する雨水排水ポンプ
   場の監視装置であって、ポンプ井水位検出器の出力信号
   を基に算出したポンプ井水位の時間的な増減変動率にプ
   ラントのポンプ１台当たりの排水能力、ポンプ設置台数
   、現在運転中のポンプ台数を突き合わせて今後の排水に
   必要とするポンプの運転台数を予測演算する判定部と、
   該判定部での判定結果を基に今後の排水に必要となるポ
   ンプの運転予測台数、および該運転予測台数とポンプ設
   置台数とを対比して運転予測台数が設置台数を超えた際
   に警報を発する表示部とを備えたことを特徴とする雨水
   排水ポンプ場の監視装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の監視装置において、表
   示部がポンプ運転、停止状態を色で識別するランプを装
   備した排水ポンプ設置台数に対応する余裕度表示パネル
   、およびポンプ場排水能力から見た安全、危険状態を色
   で識別するランプを装備の警報表示パネルを備えた表示
   ランプ装置と、該装置のランプ駆動回路とから成ること
   を特徴とする雨水排水ポンプ場の監視装置。