JPH03145582A - 取水ポンプ及び配水池水位の制御装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、水道設備の浄水場運用管理システムに使用さ
れる取水ポンプ及び配水池水位の制御装置に関する。

Ｂ９発明の概要 本発明は、水道設備の浄水場運用管理システムに使用さ
れる取水ポンプ及び配水池水位の制御装置において、 配水池水位管理グラフ及び送配水流量パターンを予め設
定され、た運用管理部と、取水ポンプの所要項目及び井
戸水質による運転優先順位を入力される入力処理部と、
所定時間の運転に対応する配水池水位の変動を想定ずろ
シミュレーション・プロクラムと、水位が前記配水池水
位管理グラフの３１容範四内に収まることを確認する表
示処理部とを備えることにより、 取水流ｒｉＬ配水流量、配水池水位を考慮しながら取水
ポンプの目動運転を行うことができ、水源や設備のＴｒ
効利用と取水ポンプの無人運転を可能に４゛る技術を提
供する乙のである。

Ｃ１従来の技術 現代のａト水場に要求されるの（よ、水資源の確保にと
どまらず、施設の効率的ム運用により複数の水源を最大
限に活用し、可能ム限り良質な給水を図ることである。

水源としては表流水と地下水とがあり、地下水に対して
何箇所かの取水井が掘設される。６系の取水井は複数の
浅井戸及び深井戸から成り、それぞれに１台又は２台の
取水ポンプが配設され、それらをオン／オフすることに
より配水池の水位をｊＡＩ節し、浄水場全体の運用・管
理を行っている。

第７図は、水道設備の浄水場運用管理システムの一例を
示す構成図で、取水〜浄水〜配水の配管系統図である。

同図において、水源は２つの取水井７１及び７２と表流
水７３を備え、取水＋１’７１及び７２は各系複数の取
水井戸から取水ポンプ■）により取水し、表流水７３は
河川から取水ゲートより取水する。表流水７３は沈砂池
７４．濾過池７５、浄水／ｌｔ！７６等を経由して第１
の配水池７７へ導かれ、市内へ送配水されるほか、複数
の地区又は他系の浄水場へも補給される。また、第１の
配水池７７に対する予備として第２の配水池７８か配設
されていて、この配水池７８からも送配水及び補給を行
うことができる。一方、前記第１の取水井７Ｉの水は送
水ポンプ場７９を経由して別系配水池へ送配水され、第
２の取水井７２の水はこの第１の取水井７１の水に合流
するほか、前記２つの配水池７７及び７８への給水にも
合流することができる。従って、２つの配水池７７．７
８及び送水ポンプ場７９への給水は互いに互換性を存し
、それらの間の導水管には流量計とバルブが介設されて
配水を管理できるようになっている。

尚、濾過池７５は混和池、沈澱池の機能も備え、浄水池
７６からポンプ及び水槽を介して洗浄用水を一部リター
ンされている。

」；記の如き配管系において、従来の取水ポンプ制御は
、浄水場から遠隔操作する場合、手動又はデイ・タイマ
（ｄａｙ　Ｔｉｍｅｒ）によるオン／オフ自動運転を行
っていた。

第８図は、従来の取水ポンプ制御の一例を示す構成図で
ある。同図において、１〜ｎ号の各取水ポンプ８■は、
各取水ポンプＯの駆動モータＯをそれぞれの取水ポンプ
制御部８２のＯＮ１０　Ｆ　Ｆスイッチ及びＣＯ８手動
スイッチによって独自に制御されるほか、デイ・タイマ
８３が前記ポンプ８１と制御部８２間の配線にオア・ゲ
ート８４を介して接続され、自動制御による総合的な管
理を行っていた。

Ｄ６発明が解決しようとする課題 上記従来の、取水ポンプ制御には、手動及び自動のそれ
ぞれに課題がある。

手動による場合、当日の配水流量や配水池水位を考慮し
たうえ更に熟練と経験を有する操作員が井戸の水質や水
量を判断して取水ポンプのオン／オフを操作しなければ
ならず、ベテランの操作員が常紅する必要があり、ポン
プ台数が非常に多い尖状ではキメ細かな制御や経済的な
運転が困難であった。また自動運転による場合、デイ・
タイマのオン／オフ設定は取水ポンプｆｊｉに行われ、
配水流量や総合的運用を考慮−４°ることか困難であり
、一方で数十台にものぼる個別ポンプの各運転パターン
を決めるのは容易なことではなかった。

本究明は、このような課題に鑑みて創案された乙ので、
取水流量、配水流量、配水池水位を考慮しながら取水ポ
ンプの自動運転を行うことができ、水源や設備の有効＋
１１用と取水ポンプの無人運転を可能にする取水ポンプ
と配水池水位の制御装置を提供ずろことを目的としてい
る。

Ｅ１課題を解決するための手段 本発明における」二記課題を解決するための手段は、取
水ポンプを用いる複数の取水井及び表流水と配水池とに
対し、所要の各送配水流量と各取水ポンプの運転状態及
び故障の有無に基づき、取水ポンプの始動／停止と配水
池水位を自動制御する装置であって、第１図に実施例を
兼ねて基本的な構成を示す如く、配水池水位管理グラフ
及び送配水流量パターンを予め設定された運用管理部Ｉ
Ｉと、取水ポンプの所要項目、井戸水質に上る運転優先
順位を入力される入力処理部１２と、所定時間の運転に
対応する配水池水位の変動を想定するシミュレーション
・プログラムＩ３と、水位が前記配水池水位管理グラフ
の許容範囲内に収まることを確認する表示処理部Ｉ４と
を備えた取水ポンプ及び配水池水位の制御装置Ｉとする
ものである。

１１作用 本発明は、所要の各送配水流量と各取水ポンプの運転状
態及び故障の有無に基づき、取水ポンプの始動／停止と
配水池水位を自動制御する装置である。

前記所要の各送配水流量としては、取水流量。

導水及び配水池流入流量、配水流量、送水流量等があり
、取水ポンプの所要項目としては、各井戸の深度と取水
量及びポンプ台数がある。

第２図は、本発明の詳細な説明図で、第１図に示した制
御装置１の機能をブロック的に示す図である。図中２Ｉ
は第１図に示した運用管理部１１の取水ポンプ運用機能
に相当する部分で、配水池水位管理グラフ及び送配水流
量パターンをハードディスクＩＩＤに予め設定される。

これらのグラフ及びパターンは需要予測に基づくもので
もよく、週間〜月間毎に設定すればよい。その設定はＣ
ＲＴ２２に付属するキーボード又はマウス等のボインテ
ィング・デバイスにより入力する。次に、取水ポンプの
所要項目及び井戸水質による運転優先順位の入力装置２
３が行われると、所定時間の運転に対する配水池水位の
変動を想定した配水池水位シミュレーション２４を行っ
て、水位が前記配水池水位管理グラフの許容範囲内に収
まることを確認する。操作員がその確認を承認すれば、
シミュレーション２４どおりの制御出力２５が行われる
。

本発明は、上記の動作により、取水流量、配水流風及び
配水池水位を考慮しながら取水ポンプの自動運転を行い
、水源や設備の有効な使用と取水ポンプの無人運転を実
現ずろ。

Ｇ３丈施例 以下、図面を参Ｉｔ！（して、本発明の実施例を詳細に
説明オろ。

第１図（よ本発明の基本的構成を兼ねて実施例を示す図
である。同図において、制御装茂（以下、ＣＩ）　Ｕと
呼称する）Ｉは　既に述べた如く、運用管理部１１．入
力処理部＋２．　シミュレーション・プログラム１３及
び表示処理部１４を備え、該表示処理！４のインターフ
ェイスにＣＩｔ　ｉ’デイスプレィ２が接続されている
。

ＣＰＵＩは、Ｌ　ＡＮ　（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅ
ｔｗｏｒｋ）　３に接続されていて、そのＬＡＮ３に各
取水ポンプのＰ　Ｃ（Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ　Ｃｏｍ
ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）４が接
続されている。ＰＯ２にはポンプの選択。

井戸の水質優先順位、ポンプの状態条件、取水量の合致
が設定され、各送配水ｒｉＦｓ、〜水位Ｌｐの検出値や
取水ポンプの運転状態及び故障をＬ　Ａ、　Ｎ３へ送信
し、ポンプの始動／停止を取水ポンプへ指令する。

第３図（上、本発明の一実施例を示す構成図で、第１図
の構成を第７図の浄水場運用管理システムに通用したち
のである。第３図において、ＣＩ）　Ｕ３１は、ＣＲ’
Ｉ’デイスプレィ３２ａ、３２ｂ及びプリンタ３３ａ　
　３３ｂを備え、ＬＡＮ３４に接続され、そのＬ　Ａ　
Ｎ　３４にＰＣ３５ａ・・を介して取水ポンプの電気室
（重電部）３６ａ・・・や電気室（計装部）３７ａ・・
・及び操作卓３８ａ・・・等が接続されている。また、
このＬＡＮ３４は別系の設備３９にら接続されている。

第７図に示す浄水場運用管理システムの場合、流量及び
水位の計測項目は、図示の如く、下記のとおりである。

Ｆｓ＋　（ｊ３／ｍ１ｎ）　；　　第１系取水流量Ｆ５
．〃　　・　第２系取水流量 Ｆ　Ｆ　　／／　　；　　表流水取水流量ＦＩＬＥ、　
　〃；　　第１配水池流入流量ＦｒＩ′ｉｔ　　”　　
　；　　第２配水池流入流量Ｆ　、　Ｉ−１、７／　　
：　第１配水池配水流量ＦｏＩｌｔ　　／ｌ；　　第２
配水池配水流量ＦＰ　　〃　　；　送水ポンプ場送水流
量Ｐ　、　　／／　　；浄水流量 Ｆｐａ　　　”　　　：　　送水ポンプ場バイパス流入
流量ＦＤ〃：導水流量 ＦＩ（ｌ（ｍ）：　　第１配水池水位 Ｆ　ｌｉｔ　　〃：　　第２配水池水位Ｌ　Ｐ　　　〃
：　　送水ポンプ湯水位尚、計測値Ｆ、ＩＩ、は、下記
の式で算出される。

Ｆ＋Ｈ＋＝Ｆ、＋　　ＦｉＨｔ　　Ｆｐａ＋Ｆ。

第１配水池の水位変化をΔＨｏ＋　（ｘ／　ｍ１ｎ）　
、池の断面積を５ｌｌｌとすると、 Ｆｏ１１＋＝Ｆ　＋Ｈ＋＋Ｓｏ＋ＸΔＩ−１ｕ　＋第２
配水池の水位変化をΔＨＨｙ（皮／ｍ１ｎ）、池の断面
積をＳｕｐとすると、 Ｆ　ｏＨｔ−Ｆ　＋１−１　ｔ　＋　Ｓ　ＨｔＸΔＨｕ
ｔ送水ポンプ場の水位変化をΔＨｐ　（１１／　ｍ１ｎ
）とし、ポンプ井の断面積を特徴とする特許ＦｓＩ＋Ｆ
ｓ、　Ｆｏ＋Ｐｐｎ＝Ｐｐ４ＳｐＸΔＨＰ第１系取水流
ｍＦｓ、及び第２系取水流ｍＦ　Ｓ　！はＦｓ−＝（Ｆ
ｏ　　Ｆｐ＋ＳｐＸΔＩＩＰ　）　ＸαＩ’５２−（Ｆ
ｏ　　Ｆｐ＋Ｓ＋１ＸΔＨＰ）Ｘ（１−α）である。似
し、αは第１系と第２系の取水量配分率（０≦α≦１）
で、予め設定しておく。

一方、全取水ポンプの運転（よ、ｎ：Ｊ記濾過池７５の
逆洗時の洗浄水を確保し、かつａト水場としての１［１
舷人給水ｑマイナス表流水分を？ｌｌｉ給するように運
転４゛る。

第４図（よ、本文施例の取水ポンプの制御動作を示ず〕
【Ｊ−チャートである。図において、フローが開始する
以前に、予め配水池水位管理グラフと送配水流量パター
ンカ師ｊＩ記取水ポンプ運用機能に設定されている。第
５図は配水池水位管理グラフの一例を示す面線図であり
、第６図は送配水流量パターンの一例を示す曲線図で、
それぞれ１日の時間経過に対する水位又は流量の変化を
示している。

さて、第４図のフローが開始されると、第■段（よ当日
の送配水流量パターンの入力であり、第■段（よ当日の
取水流量パターンの入力で、濾過池の逆洗時は洗浄水量
分を減するように浄水流量を設定する。フローの第■段
では現在時刻に対応するように前記（Ｆ　ｓ＋　＋　Ｆ
　ｓｙ）を設定し、フローの第■段では例えば１分周期
で、分刻みに水位、流量の計測値をソミュレーノヨンし
てリニア予測し、現在時刻よりフロー全体の周期例えば
５分後の排水池水位を予測する。このとき排水池水位管
理グラフ及び前記取水量配分率αを使用する。フローの
第０段ではＦｓ＋、　Ｆｓ２を設定する。フローの第■
段では取水井、取水ポンプ号機の選択を行うが、これは
取水ポンプの故障や運転状態、現場、井戸水質による優
先順位及び後記するモード等により決定される。フロー
の第■段は取水ポンプのオン／オフ指令の制御出力であ
る。これらのフローは所定の周期、例えば５分周期で繰
り返される。

上記フローのうち配水池水位シミュレーションは、下記
の式に基づいて予測を行う。即ち、増減ずべき排水池流
入量をΔｆｉｌ−１とし、配水池の設定水飲をＬｌｌｓ
とすると、配水池水位設定パターンにより現在時刻の設
定水位を読み取ることができる。この水位を目標として
取水ポンプの制御を行えばよい。

（１）短時間予測 配水池水位の変化は ΔＨＩ＋−（Ｆ　、Ｉ−Ｉ　　Ｐ　＋１４　）　／　Ｓ
　Ｈとなり、これから５分間の水位変化と流量を予測す
る。即ち、 （ΔｔｌＨＸ　５　＋Ｌｕ　　Ｌｕ５）　Ｘ　Ｓｏ＋Δ
ｆ＋ＨＸ５により配水池流入量Δｆ、Ｈを演算し、導水
流量の増減Δｆ＋ｏを決め、更に取水流量の増減Δｆ５
を演算すると、Ｆ５＋Δｆｓが新しい取水量設定値であ
る。これにより、取水ポンプ井９号機の選択を行う。

（２）長時間予測 長時間（３０分〜１時間）の予測には、送配水流量パタ
ーンによる流量変化を考慮して配水池水位シミュレーシ
ョンを行い、その結果を考慮した取水ポンプの制御を行
う。

本丈施例では、取水ポンプに下記の運転モードを設定す
る。

（１）手動モード；従来の手動と同一の制御を行い得る
。

（２）自動モード、ＣＰＵにより送配水流量パターンに
基づく自動運転を行い、デイ・タイマによる運転と同一
のタイム・スケジュール機能でバックアップする。

これらのモードの選択及び操作（よＣＰＵに接続された
Ｃ　ＲＴと対話しながら行う。また、例えば配水池の大
きさやポンプの所要項目、井戸使用の優先順位、前記パ
ターンやグラフ等の各種設定もＣＲＴとの対話により行
う。

上記の動作によって、取水ポンプの自動運転は取水流量
、配水流量、配水池水位を考慮しながら行われ、水源や
設備の有効な使用と取水ポンプのい無人運転が可能にな
った。

Ｈ１発明の効果 以上、説明したとおり、本発明によれば、取水流（ｎ、
配水流指、配水池水位を考慮しながら取水ポンプの自動
運転を行うことができ、水源や設備のｆｒ効効用用取水
ポンプの無人運転を可能にする取水ポンプ及び配水池水
（立の制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図は本発明の詳細
な説明図、第３図は本発明の一実施例の構成図、第４図
はポンプ制御のフローヂャート、第５図は配水池水位管
理グラフの曲線図、第６図は送配水流量パターンの曲線
図、第７図は浄水場の一般的な配管系統図、第８図は従
来例の構成図である。 Ｉ・・ＣＰＵ、２・・・ＣＲ’Ｉ’デイスプレィ、３・
・・ＬＡＮ、４・・ＰＣ，１１・・運用管理部、１２・
・・入力処理部、１３・・・シミュレーション・プログ
ラム、１４・・・表示処理部。 第２図 第 図 取水ポンプ制御のフローチャート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）取水ポンプを使用する複数の取水井及び表流水と
   配水池とに対し、所要の各送配水流量と各取水ポンプの
   運転状態及び故障の有無に基づき、取水ポンプの始動／
   停止と配水池水位を自動制御する装置であって、 配水池水位管理グラフ及び送配水流量パターンを予め設
   定された運用管理部と、取水ポンプの所要項目及び井戸
   水質による運転優先順位を入力される入力処理部と、所
   定時間の運転に対応する配水池水位の変動を想定するシ
   ミュレーション・プログラムと、水位が前記配水池水位
   管理グラフの許容範囲内に収まることを確認する表示処
   理部とを備えることを特徴とする取水ポンプ及び配水池
   水位の制御装置。