JPH02209700A - 管網解析システム - 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】 【発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は配管図における各管路および各接続点Ｃノード
）の流量や水頭差（圧力差）の関係等を解析する管網解
析システムに係わり、特に解析結果の表示法を改良した
管網解析システムに関する。

（従来の技術） 例えば第５図（ａ）に示すような実際の配管図１の各管
路２における流ｆｆ１ｑと各接続点（ノード）３間の水
頭差りとの間の関係等を解析する管網解析システムおい
ては、第５図（ａ）の実際の配管図１のままで解析処理
すると多大な労力と時間を必要とする。

よって、最近の管網解析システムにおいては、例えば紙
に描かれた配管図１を画像読取装置等で読取り、読取っ
た実際の配管図１を初期画像情報として例えば初期画像
情報メモリに記憶しておき、前述した管網解析を実施す
る場合に、初期画像情報メモリに記憶された配管図１を
、小さい管路２や接続点３を削除して、第５図（ｂ）に
示すような、等価的な管網モデル４に変換する縮約とよ
ばれる変換処理を実行する。すなわち、第５図（ａ）の
配管図１に入出力される３個の管路間における前述した
解析結果は第５図（ｂ）の管網モデル４に人出力される
３個の管路間における解析結果と等しい。したがって、
配管図１は等価的に管網モデル４で置換えることが可能
である。

しかして、この管網モデル４の各管路５の流量ｑと各接
続点（ノード）６間の水頭差りとの間の関係を例えば管
路径ｄ、管路長ｇ、管路の抵抗係数に等を用いて解析す
ればよい。管網モデル４の管路数および接続点数は実際
の配管図１のそれに比較して大幅に減少しているので、
この管網モデル４に対する管網解析に要する時間は大幅
に短縮されることになる。そして、得られた各解析結果
ｑ、ｈおよび各データに、４７．ｄは例えばＣＲ７表示
部に管網モデル４とともに表示される。

しかしながら、ＣＲ７表示部にただ単に第５図（ｂ）に
示すような状態で各解析結果を表示したのみでは、表示
された管網モデル４の各管路５が実際の配管図１におけ
るどの管路２に対応するのかが直接対応しないので、非
常に理解しにくい。

そこで、このような不都合を解消するために、管網モデ
ル４と共に実際の地図等を表示するようにしている。

このように実際の地図等を表示することによって、管網
モデルの各管路と各接続点を地図上における実際の位置
に概略対応させることが可能であるが、管網解析が最終
的に目標としている実際の配管図１における各管路２お
よび各接続点３における各解析結果をＣＲ７表示部の表
示画面上から即座に得ることは困難であった。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来の管解析システムにおいては、表示装
置に表示された管網モデルやその解析結果等のみでは実
際の配管図の各管路や各接続点における各解析結果を容
易に得ることは困難であった。

本発明は、配管図を一旦管網モデルに縮約して計算され
た解析結果を縮約手順を逆に実行して元の配管図に対応
する各解析結果を得ることによって、解析に要する時間
を大幅に増加することなく、実際の配管図における各管
路や各接続点の流量や圧力等の解析結果を実際の配管図
とともに表示でき、各解析結果を即座に把握でき、使い
やすさを大幅に向上できる管網解析システムを提供する
ことを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記課題を解消するために本発明は、地図情報入力部へ
入力された実際の配管図を縮約部でもって等価的な管網
モデルに縮約し、この縮約された管網モデルを管網解析
部で解析し、解析結果を表示部に表示する管網解析シス
テムにおいて、地図情報入力部へ入力された配管図の初
期画像情報を記憶する初期画像情報メモリと、入力され
た配管図の管網モデルへの縮約手順を記憶する縮約手順
メモリと、管網解析部にて得られた管網モデルにおける
各管路および各接続点の流量や圧力等の各解析結果を、
縮約手順メモリに記憶された縮約手順を逆に行なって、
配管図における各管路および各接続点の流量や圧力等の
各解析結果へ展開する解析結果展開部と、この解析結果
展開部にて得られた各解析結果を初期画像情報メモリに
記憶されている配管図とともに表示部へ表示する出力制
御部とを備えたものである。

（作　用） このように構成された管網解析システムによれば、地図
情報入力部へ入力された実際の配管図は初期画像情報メ
モリへ格納されるとともに縮約部で管網モデルに縮約さ
れる。そして、その縮約された時の縮約手順が縮約手順
メモリへ記憶される。縮約された管網モデルは管網解析
部で所定の手順に従って解析される。

次に解析された管網モデルの各管路や各接続点の各解析
結果は、縮約手順メモリに記憶された縮約手順を逆方向
に実行することによって、実際の配管図の各管路や各接
続点の各解析結果へ展開（変換）される。しかして、こ
の各解析結果が、初期画像情報メモリから読出されて表
示装置に表示されている実際の配管図の各管路や各接続
点の近傍に表示される。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は実施例の管網解析システムの概略構成を示すブ
ロック図である。図中１１は地図情報入力部としての例
えばマイクロコンピュータで構成された地図情報システ
ムであり、この地図情報システム１１には例えば第４図
（ａ）に示す地形。

道路、市街地等が記載された地図１２や同図（ｂ）の配
管図１等の画像情報を読取るイメージセンサ１３、画像
情報や各解析結果を表示す表示部としてのＣＲＴ表示部
１４、ＣＲＴ表示部１４に表示されたデータを印字する
静電プロッタ１５等が接続されている。

イメージスキャナー１３を介して地図情報システム１１
へ入力された配管図１の初期画像情報は初期画像情報メ
モリ１６へ格納される。そして、初期画像情報メモリ１
６へ格納された配管図１は縮約部１７へ転送される。縮
約部１７は入力された配管図１を、前述したように、小
さい管路２や接続点３を削除して、第４図（ｃ）に示す
ような、等価的な管網モデル４に縮約する処理を実行す
る。

縮約部１７にて得られた管網モデル４は管網モデルメモ
リ１８に格納される。また、入力された配管図１が縮約
部１７にて管網モデル４に縮約される過程を示す縮約手
順およびこの縮約過程で使用された配管図１の各管路２
および各接続点３の管路径や管路長等の各種データは縮
約手順メモリ１９へ格納される。

また、管網モデルメモリ１８に記憶された管網モデル４
は管網解析部２０へ転送されて、この管網解析部２０に
て所定の解析手順に従って解析される。すなわち、第４
図（Ｃ）に示すように、管網モデル４における各管路５
の流量ｑ、各接続点（ノード）６間の水頭差り等の各解
析結果が得られる。各解析結果はコンピュータからなる
制御部２１へ借出される。

この制御部２１の入力部２２には、管網解析部２０から
送出された管網モデル４の各解析結果の他に、縮約手順
メモリ１９の該当配管図１の縮約手順および各種データ
値、管網モデルメモリ１８の管網モデル４、初期画像情
報メモリ１６の配管図１等の各データが入力される。

解析結果展開部２３は、入力部２２へ入力された管網モ
デル４の各管路５の流量ｑおよび各接続点（ノード）６
間の水頭差り等の解析結果を、管網モデル４の各管路５
の管路径ｄ、管路長ｇ、および配管図１の各管路２の管
路径ｄ、管路長ｇを用いて、縮小約手順を逆に実行する
ことによって、元の配管図１における各管路２の流量ｑ
、各接続点（ノード）３間の水頭差り等の各解析結果に
展開する。展開された各解析結果は次のデータ配分部２
４にて実際の配管図１の該当する各管路２゜各接続点３
近傍に割振られる。

各管路２および各接続点３近傍に各解析結果ｑ。

ｈが表記された後の配管図１は出力制御部２５を介して
初期画像情報メモリ１６に設定されたのち、地図情報シ
ステム１１を介してＣＲＴ表示部１４へ送出されて表示
される。一方、イメージスキャナー１３で第４図（ａ）
に示す配管図１に対応する実際の地図１２を読取らせる
と、その地図１２は地図情報システム１１を介してＣＲ
Ｔ表示部１４に先の各解析結果が表記された配管図１に
重ね表示される。しかして、ＣＲＴ表示部１４の表示画
面には第４図（ｄ）に示すような地図１２および各解析
結果ｑ、ｈが表記された配管図２６が表示される。そし
て、この配管図２６は静電ブロック１５にて用紙に印字
出力して保存することが可能である。

次に、縮約部１７における縮約手順および解析結果展開
部２３における展開手順の基本動作を第２図および第３
図を用いて説明する。

通常、縮約は第２図に示す一対の接続点（ノード）３で
両端が接続された２本の管路２、又は第３図に示す３個
の接続点（ノード）３で接続された３本の管路２を、一
対の接続点（ノード）６間に存在する１本の管路５へ管
路合成することを示す。

最初に第２図に示す２本の管路２と１本の管路５間の縮
約、展開の手順を説明する。図示するように、２本の管
路２を有する合成（縮約）前の配管図１の各管路２の各
抵抗係数をに１　＋　　ｋ　２とし、各管路長をＲ１，
ｆＩ２とし、各管路２の管路径をｄｌ、ｄｌとする。そ
して、各接続点３間に水頭差りが生じた場合における各
管路２における流量Ｑ１１Ｑ２が得られたとする。

そして、１本の管路５で表現した管網モデル４に縮約し
た場合においても、各接続点６間に２本の場合と同一の
水頭差りが得られると仮定した場合の、管路５の抵抗係
数、管路長、管路径、流量をそれぞれに、ｆｉ、ｄ、ｑ
とすると、一般に各位は（１）式の関係を有する。

ｈ−ｋＮｑ　α−ｋｔｌｌｔＱ　α１ ＝に２　ｆＩ　２　ｑ　ａ２ Ｑ”Ｑｌ　　＋４２ （１）式を変形して（２）式が得られる。

・・・（１） ｈ＝ｌＪ　　（Ｑｔ　十４２）α ｈを消去すると、 二二に、 ｋ　　−１０，Ｂｅ２Ｃ−１，８５ｄ−４，８７に、−
１０，８６８Ｃ−１・８５ｄ１−４・８７に２−１０．
８８８Ｃ−１・８５　ｄ−−４，８７であるから（４）
式が得られる。

・・・（３） （３）式は１ｌａｚｅｎ　−Ｖｉｌｌｌａｍｓの式であ
るので、α−１，８５である。

さて、（４）式における実際の配管図１の各管路２にお
ける管路長ｇ１．ρ２および管路計ｄ１ｄ２は既知であ
るので、合成（縮約）した管網モデル４の管路５の管路
長ｇを指定すれば、縮約後の管路２の管路径ｄが算出で
きる。

次に、第３図に示す３本の管路２を１本の管路５へ合成
（縮約）する場合においても、配管図１の３本目の管路
２の抵抗係数、管路長、管路径。

流量をに３＋　ｊ！３．ｄ３＋　　Ｑｌとすると、次の
（５）式が成立する。

ｋ−ｋｇｑα−（ｋｌ　ｆｌ　ｓ　＋に２ｆｌ　）　ｑ
α−に３ｆＩ３Ｑα３　　　　　　　　・・・（５）Ｑ
”Ｑｌ　＋Ｑ３　　　　但しＱｌ　＝Ｑ２とする書した
がって、 ｈ−ｋｎ　　（Ｑｌ　＋４２　）α ｈを消去して、 したがって、 （８）式の管路径ｄｌ　＊　　ｄｌ　＋　　ｄ３および
管路長１１１２．１１３は既知であるので、合成（縮約
）後の管網モデル４の管路５の管路長ｇを指定すれば、
管路径ｄが算出できる。

次に、上記のような基本的な手順で縮約された管網モデ
ル４を元の配管図１へ戻す（展開する）手順を説明する
。

先ず、第２図に示す１本の管路５から２本の管路２へ展
開する場合には、（９）式を用いる。

ｈ−ｋＩｑα−ｋｔｊ！ｔｑα ＝ｋｚｆＩ２Ｑα２　　　　　　　　・・・（９）（９
）式を前述したＨａｚｅｎ　−Ｗｌｌｌｌａｓｓの式か
ら展開すると、（１０）式が得られる。

・・・（１０） したがって、 よって、 Ｑｌ　＝Ｑ２ 管網モデル４の管路５の流量ｑ、管路長ｇ、管路径ｄ１
および、実際の配管図１の各管路２の各管路長ρｘ＊１
２および管路径’ｌ＋ｄ２は既知であるので、実際の配
管図１の各管路２における各流量Ｑ１１Ｑ２が算出され
る。

次に、第３図に示す、１本の管路５の管網モデル４を３
本の管路２を有する配管図１へ戻す（展開する）場合に
おいては、（１２）式の関係を利用して、 ｈ−ｋｊ７ｑα−（ｋｔ　　ｊ？　　１　＋に２ｆＩ２
　　）Ｑαｌ−に３１　ｓ　　Ｑ　ａ３　　　　　　　
　　　　　＝１１２）但し、Ｑ＋　−ｑ２　とする。

したがって、 前述と同様に、管網モデル４の管路５の流ｆｆ１ｑ。

管路長ｇ、管路径ｄ１および、実際の配管図１の各管路
２の各管路長Ｎｔ、　ｆＩ２．Ｉ３および管路径ｄ工、
ｄ２．ｄ、は既知であるので、実際の配管図１における
各管路２における各流量Ｑｌ。

Ｑ２．Ｑ３が算出される。

このような手法で管網モデル４を実際の配管図１へ展開
するためには、縮約前の各管路２の管路長Ｊ２ｔ、ｊ！
２．Ｎ３および管路径ｄｌ＋ｄ２゜ｄ９、さらに縮約さ
れた後の管網モデル４における管路５の管路長ｇ、管路
径ｄ、流Ｅｌｑ等のデータと、２本の管路２を１本に縮
約したか又は３本の管路２を１本に縮約したかの情報と
、縮約前の管路２を特定する管路魔、縮約後の管路５を
特定する管路Ｎａ等が必要であるので、これらの各デー
タを第１図の縮約手順メモリ１９に記憶しておく。

このように構成された管網解析システムであれば、イメ
ージスキャナー１３で実際の配管図１を読取らせると、
地図情報システム１１を経由して初期画像情報メモリ１
６へ記憶されたのち、縮約部１４にて前述した縮約手順
にて管網モデル４へ縮約される。そして、管網解析部２
０にてこの縮約された管網モデル４に対して解析が行な
われ、各管路５の流量ｑおよび各接続点６間の水頭差り
等の各解析結果が得られる。

次に、求められた解析結果は解析結果展開部２３にて前
述した逆手順よって、実際の配管図１における各管路２
の流ｆｆ１ｑｘ、ｑｚ、・・・および各接続点３間の水
頭差りに展開される。

そして、第４図（ｄ）に示すように、ＣＲＴ表示部１４
に地図１２と各管路２および各接続点３近傍に流量ｑや
水頭差り等の解析結果が重ねられた配管図１２が表示さ
れる。

したがって、このＣＲＴ表示部１４の表示画面を観察す
る操作者は、実際の配管図１上に各管路２および各接続
点３に対応して該当箇所の流Ｑｑ。

水頭差り等の解析結果が表示されているので、管網モデ
ル４のみの解析結果に比較して解析結果の実用性を大幅
に向上でき、その解析結果を直ちに実際の配管網の維持
管理および設計変更等に使用できる。

また、最初から実際の配管図１を用いて管網解析を実行
する場合に比較して、その計算時間を大幅に短縮できる
。

なお、管網モデル４に対しては、従来装置と同様にこの
管網モデル４およびこの管網モデル４に対する解析結果
を前記ＣＲＴ表示部１４へ表示できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の管網分析システムによれば
、配管図を一旦管網モデルに縮約して計算された解析結
果を縮約手順を逆に実行して元の配管図に対応する各解
析結果を得るようにしている。したがって、解析に要す
る時間を大幅に増加することなく、実際の配管図におけ
る各管路や各接続点の流量や圧力等の解析結果を実際の
配管図とともに表示でき、解析精度を大幅に向上できる
とともに、各解析結果を即座に把握でき、装置全体の使
いや・すさを大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の一実施例に係わる管網解析
システムを示すものであり、第１図は概略構成を示すブ
ロック図、第２図および第３図は縮約手順および展開手
順を説明するための図、第４図は地図と配管図と管網モ
デルおよびＣＲＴ表示部に表示される配管図を示す図で
あり、第５図は一般的な配管図および管網モデルを示す
図である。 １・・・配管図、２．５・・・管路、３，６・・・接続
点、４・・・管網モデル、１１・・・地図情報システム
、１２・・・イメージスキャナー　１４・・・ＣＲＴ表
示部、１６・・・初期画像情報メモリ、１７・・・縮約
部、１９・・・縮約手順メモリ、２０・・・管網解析部
、２３・・・解析結果展開部、２５・・・出力制御部。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 ｑノ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 地図情報入力部へ入力された実際の配管図を縮約部でも
   って等価的な管網モデルに縮約し、この縮約された管網
   モデルを管網解析部で解析し、解析結果を表示部に表示
   する管網解析システムにおいて、 前記地図情報入力部へ入力された配管図の初期画像情報
   を記憶する初期画像情報メモリと、前記入力された配管
   図の管網モデルへの縮約手順を記憶する縮約手順メモリ
   と、前記管網解析部にて得られた管網モデルにおける各
   管路および各接続点の流量や圧力等の各解析結果を、前
   記縮約手順メモリに記憶された縮約手順を逆に行なって
   、前記配管図における、各管路および各接続点の流量や
   圧力等の各解析結果へ展開する解析結果展開部と、この
   解析結果展開部にて得られた各解析結果を前記初期画像
   情報メモリに記憶されている配管図とともに前記表示部
   へ表示する出力制御部とを備えた管網解析システム。