JPH0577082B2

JPH0577082B2 -

Info

Publication number: JPH0577082B2
Application number: JP61210356A
Authority: JP
Inventors: Shuji Morimoto
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd; Fuji Facom Corp
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd; Fuji Facom Corp
Priority date: 1986-09-06
Filing date: 1986-09-06
Publication date: 1993-10-26
Also published as: JPS6365513A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、配水管理システムにおいて日報デー
タ等の配水量データが欠損した際に、この欠損デ
ータを自動的に修復するようにした方法に関す
る。

（従来の技術およびその問題点）配水管理システムでは、プロセス入出力装置系
の異常時や停電時、システムの改増設時やメンテ
ナンス等に際して配水量データ収集用の発信器
（流量計）の機能が停止されるが、これに伴い重
要な配水量データが数時間にわたつて欠損するた
め、運用管理上の支障をきたしている。

このため、従来では操作員が過去の実績配水量
その他の条件を参考にして欠損データを推定し、
かかるデータをCRTデイスプレイやキーボード
等により手入力設定して修復するのが一般的であ
つた。従つて、欠損データが多い場合には修復作
業に多大な労力および時間を必要とする欠点があ
つた。

また、この種の配水管理システムにおいては、
過去の配水量実績データを用いて配水需要をオン
ライン系で予測して当日配水予測日量データを得
ると共に、１日内での配水量の時間変動パターン
を予測し、この時間変動パターンおよび前記当日
配水予測日量データに基づいて展開された毎正時
の配水量予測値をプラントの運転制御に直接利用
している。このため、ある時刻の配水量データが
欠損した場合には翌日の配水量予測演算を行なう
ことができず、プラントの運転制御そのものに支
障をきたすという問題があつた。

本発明は上記の問題点を解決するべく提案され
たもので、その目的とするところは、操作員の手
入力によるデータ修復に伴う労力や時間を不要と
し、しかもプラント運転に支障をきたすことのな
い配水量データ欠損時の自動修復方法を提供する
ことにある。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明は、演算制御
装置により配水プロセスを監視し、かつ制御する
配水管理システムにおいて、過去の配水量データ
に基づいて予め構成された当日予測時間配水パタ
ーンから配水量データの欠損時刻に対応する時間
係数を検索し、カルマンフイルタを用いて算出し
た配水プロセス内の当日配水予測日量と、前記時
間係数と、欠損時刻までの当日予測配水量の総和
に対する実配水量データの総和の比とを乗算して
欠損時刻における配水量データを復元し、修復す
るものである。

（作用）ある調整区における当日配水予測日量は、過去
の実配水量データや気温、天候および当日の予想
気温、天候等からカルマンフイルタを用いて算出
する。また、この調整区での１日の時間配水パタ
ーンも、過去の実配水量データに基づいて天候、
季節、曜日等の需要変動要因別に複数決定するこ
とができ、これらの時間配水パターンは、当日配
水予測日量に対する各時刻毎の配分比率としての
時間係数から構成される。

従つて、配水量データの欠損時刻に対応する時
間係数と、当日配水予測日量と、欠損時刻までの
当日予測配水量の総和に対する実配水量データの
総和の比とを乗算することにより、欠損時刻にお
ける配水量データを得ることができる。ここで、
欠損時刻までの当日予測配水量の総和と実配水量
データの総和との間に差がある場合には、両者の
比に応じて上方または下方に修正した一層正確な
欠損データが算出される。

（実施例）以下、図に沿つて本発明の実施例を説明する。
まず、第１図は本発明にかかる自動修復方法の概
要を示すもので、図中１は配水プロセスであり、
この配水プロセス１は適宜ブロツク分けされた複
数の配水区、すなわち第１配水区１₁〜第ｉ配水
区１_iから構成されていると共に、これらの各配
水区はそれぞれ複数の調整区１₁′〜１_i′からなつ
ている。

一方、２は演算制御装置であり、配水プロセス
１からのデータがリアルタイムにて入力される。
この演算制御装置２では前記データを処理・加工
し、例えば第ｉ配水区１_i内のｊ番目の調整区
（第ｊ調整区）における実配水量日報データQijt
を得るものである。また、演算制御装置２ではカ
ルマンフイルタによる配水需要予測法に従い、第
ｉ配水区第ｊ調整区における当日配水予測日量
Qijdを予め算出し、更に天候、季節、曜日、水圧
調整状況等の需要変動要因別の過去データ解析手
法を用いて当日予測時間配水パターンPij(t)を決
定する。

ここで、カルマンフイルタは予測誤差により予
測式の係数を変えている適応形の予測手法であ
り、季節的変動や状況の変化にも自動的に対応可
能である。当日配水予測日量（一般的にQkとす
る）の算出にあつては、過去数日の実績水量、気
温、天候、当日の予想気温、天候等に基づく次の
ARMA（Auto−Regressive Moving Average）
式を用いる。

Q^k＝_n 〓^x=1 a_x・Qk−ｘ＋_o1 〓^x=0 b_x・Θk−ｘ＋_o2 〓^x=0 c_x・Wk−ｘ＋ … ここで、Qk−ｘ：ｘ日前の実績配水量、Θk−
ｘ，Wk−ｘ：ｘ日前の最高気温および数値化さ
れた天候値、ｍ，nj：予測式の次数、a_x，b_x，
c_x：係数である。

具体的にどのような予測因子を含めるか、また
予測式の次数をいくらにするかは実績配水量デー
タを用いたシミユレーシヨンにより、予測誤差が
小さくなるように選択する。更に、予測式の係数
は以下のような式で予測誤差によつて日々修正す
るものとする。

Hk＝H_k-1＋δ²・（Qk−Ｑ＾ｋ）・Pk・Mk …… Pk＝P_k-1− （δ²＋Mk′・P_k-1・Mk）^-1 ・P_k-1・Mk・Mk′・P_k-1 …… ただし、 Hk＝〔a₁、a₂、……、a_n、b₀、b₁、……、 b_o1、c₀、c₁、……、C_o2〕′_k …… Mk＝〔Q_k-1、Q_k-2、……、Q_k-n， Θk、……、Θ_k-o1 WK、……、W_k-o2〕′ …… ここで、δ²：Qkの観測誤差分散、Pk：Hkの
推定誤差分散行列、添字（k_-1）は１ステツプ前
（１日前）でのものを表わし、また、′は行列の転
置をそれぞれ示す。

他方、第ｉ配水区第Ｊ調整区における当日予測
時間配水パターンPij(t)は、前もつて１年ないし
数年の時間配水量データを収集しておき、天候や
季節等の需要変動要因別に複数種類作成する。こ
の当日予測時間配水パターンPij(t)は、当日配水
予測日量Qijdに対する各時間毎の予測配水量の配
分比率（時間係数）から構成される。例えば過去
のｕ日ｖ時の時間配水量をｑ（ｖ，ｕ）とすると、
ｖ時における時間係数ｒは次のように定義され
る。

(u,v)＝〔ｑ(v,u)／₂₄ 〓ⁿ⁼¹ ｑ(n,u)〕×100％ …… この時間係数ｒは各パターン毎、各時間毎に平
均値を算出するもので、かかる時間係数ｒを24時
間についてプロツトしたものが第２図のような当
日予測時間配水パターンPij(t)となる。よつて、
予測時間配水パターンがPij(t)で示される日の特
定時刻ｎ時における時間係数rn（％）はPij(n)と予
測され、また全時刻の時間係数の総和は₂₄ 〓^t=1 Pij(t)
＝１（100％）となる。

再び第１図において、演算制御装置２は任意の
周期Ｎにて実配水量データの欠損を監視してい
る。そして第２図に示す如く、日報データ３のう
ち第ｉ配水区第ｊ調整区のｎ時における実配水量
データの欠損を検出すると、以下の演算によつて
当該欠損データを自動修復する。

すなわち、前述したように当日予測配水日量
Qijdが予め算出され、またｎ時における時間係数
r_oは、天候等の需要変動要因が一致している当日
予測時間配水パターンPij(t)の検索によつて既知
であるため、次の式によつて欠損した実配水量
データQijt（ｔ＝ｎ）を算出することができる。

Qijt＝Qijd×r_o …… また、当日のｎ時までの実配水量データの総和
と当該期間の予測配水量の総和とに差がある場
合、つまり｜_o-1 〓^t=1 Qijt−Qijd×_o-1 〓^k=1 r_k｜ΔQの場合に
は、 Qijt＝Qijd×r_o×_o-1 〓^t=1 Qijt／（Qijd×_o-1 〓^k=1 r_k） …… の演算により、上方または下方に補正した欠損デ
ータを得ることができる。

従つて、上記式を常時用いることにより、当
日のｎ時までの予測配水量の総和が実配水量デー
タの総和と異なる場合も含めて（両者が一致する
場合は式右辺第３項の比が１となり、式に等
しくなる。）予測誤差を考慮した正確な欠損デー
タの算出が可能になる。

演算制御装置２は、このようにして修復した完
全な実配水量日報データを配水制御に用い、また
後日の需要予測のためのデータとして保存するも
のである。

なお、この実施例では単一の調整区における単
一時刻のデータ欠損の場合について説明したが、
本発明は複数の調整区において複数の時刻にまた
がつてデータが欠損した場合にも勿論適用可能で
ある。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、配水管理システ
ムにおける配水量データの欠損時に操作員の手入
力による修復作業を必要としないため、労力や時
間を大幅に削減することができる。また、修復さ
れたデータに基づいて配水量の正確な予測演算を
行なうことができ、プラントの運転制御を支障な
く実行できる等の効果がある。

更に、修復される欠損データは、前記式によ
り当日予測配水日量の予測誤差を考慮した正確な
値として算出されるので、データの高精度な修復
が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる自動修復方法の概略的
な説明図、第２図は当日予測配水日量と時間係数
とから欠損データを求める際の原理を示す説明図
である。１……配水プロセス、２……演算制御装置、３
……日報データ。

Claims

【特許請求の範囲】１演算制御装置により配水プロセスを監視し、
かつ制御する配水管理システムにおいて、過去の配水量データに基づいて予め構成された
当日予測時間配水パターンから配水量データの欠
損時刻に対応する時間係数を検索し、カルマンフイルタを用いて算出した配水プロセ
ス内の当日配水予測日量と、前記時間係数と、欠
損時刻までの当日予測配水量の総和に対する実配
水量データの総和の比とを乗算して欠損時刻にお
ける配水量データを復元し、修復することを特徴
とした配水量データ欠損時の自動修復方法。