JPH06129361A - 排水ポンプ所のポンプ運転台数制御装置および方法 - Google Patents
排水ポンプ所のポンプ運転台数制御装置および方法Info
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- JPH06129361A JPH06129361A JP27993292A JP27993292A JPH06129361A JP H06129361 A JPH06129361 A JP H06129361A JP 27993292 A JP27993292 A JP 27993292A JP 27993292 A JP27993292 A JP 27993292A JP H06129361 A JPH06129361 A JP H06129361A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 急激な雨水流入変化が生じてもポンプ井への
雨水流入量を精度良く予測できるようにして、ポンプの
不必要な起動・停止の頻度の低減化を図る。 【構成】 ポンプ台数制御装置９は、雨量計１０からの
降雨量データに基づいて管渠４およびポンプ井５への雨
水の流入量を予測するとともに、管渠内水位計１１，ゲ
ート前水位計１２，ポンプ井水位計１３からの水位デー
タに基づいて管渠４内の貯留量を算出する。またポンプ
台数制御装置９は、流入量予測値と管渠内貯留量をファ
ジィ数に変換するとともに、流入量予測値および管渠内
貯留量とポンプ必要揚水量との関係をルールとして記憶
しており、流入量予測値と管渠内貯留量からポンプの必
要揚水量を決定する際には、ファジィ数に変換した流入
量予測値と管渠内貯留量を前記ルールに適合させること
により、ポンプ必要揚水量をファジィ数として算出し、
その算出結果を非ファジィ化処理して必要揚水量を決定
する。
雨水流入量を精度良く予測できるようにして、ポンプの
不必要な起動・停止の頻度の低減化を図る。 【構成】 ポンプ台数制御装置９は、雨量計１０からの
降雨量データに基づいて管渠４およびポンプ井５への雨
水の流入量を予測するとともに、管渠内水位計１１，ゲ
ート前水位計１２，ポンプ井水位計１３からの水位デー
タに基づいて管渠４内の貯留量を算出する。またポンプ
台数制御装置９は、流入量予測値と管渠内貯留量をファ
ジィ数に変換するとともに、流入量予測値および管渠内
貯留量とポンプ必要揚水量との関係をルールとして記憶
しており、流入量予測値と管渠内貯留量からポンプの必
要揚水量を決定する際には、ファジィ数に変換した流入
量予測値と管渠内貯留量を前記ルールに適合させること
により、ポンプ必要揚水量をファジィ数として算出し、
その算出結果を非ファジィ化処理して必要揚水量を決定
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、下水道の雨水排水ポン
プ所において、降雨時の急激な雨水流入に対してポンプ
運転台数の適正化を図ることができる排水ポンプ所のポ
ンプ運転台数制御装置および方法に関する。
プ所において、降雨時の急激な雨水流入に対してポンプ
運転台数の適正化を図ることができる排水ポンプ所のポ
ンプ運転台数制御装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のマイコンまたは計算機によるポン
プ運転台数制御（雨水ポンプ台数制御ともよばれる）で
は、マイコンまたは計算機内にポンプ井水位とポンプ運
転台数との関係を記憶させておき、ポンプ井水位を一定
周期で計測し、その計測結果を上記関係に当てはめてポ
ンプ運転台数を決定するのが一般的である。この制御方
式では、運転台数の切り換え点付近で水位の振動が発生
した場合に、ポンプの起動・停止を繰り返すいわゆるハ
ンチング現象を防止するために、起動水位と停止水位と
の間にヒステリシスを設けている。また、他の制御方法
としては、次に起動または停止させるポンプ号機を決定
する際に、複数のポンプ間の運転時間の平準化のための
アルゴリズムを付加したものも知られている。
プ運転台数制御（雨水ポンプ台数制御ともよばれる）で
は、マイコンまたは計算機内にポンプ井水位とポンプ運
転台数との関係を記憶させておき、ポンプ井水位を一定
周期で計測し、その計測結果を上記関係に当てはめてポ
ンプ運転台数を決定するのが一般的である。この制御方
式では、運転台数の切り換え点付近で水位の振動が発生
した場合に、ポンプの起動・停止を繰り返すいわゆるハ
ンチング現象を防止するために、起動水位と停止水位と
の間にヒステリシスを設けている。また、他の制御方法
としては、次に起動または停止させるポンプ号機を決定
する際に、複数のポンプ間の運転時間の平準化のための
アルゴリズムを付加したものも知られている。
【０００３】ところが、上記２つの制御方法では、ポン
プ井の水位データのみでポンプの運転台数を制御してい
るため、急激な雨水の流入に追従できにくく、また、管
渠内の貯留効果をみていないため、ポンプの起動等にと
もなう一時的な水位の変動を拾ってしまいやすく、実際
は熟練オペレータによる手動運転に頼っている場合がほ
とんどである。
プ井の水位データのみでポンプの運転台数を制御してい
るため、急激な雨水の流入に追従できにくく、また、管
渠内の貯留効果をみていないため、ポンプの起動等にと
もなう一時的な水位の変動を拾ってしまいやすく、実際
は熟練オペレータによる手動運転に頼っている場合がほ
とんどである。
【０００４】そこで、急激な雨水の流入に対応するため
は、例えば特開昭６４−１９４０２号公報にみられるよ
うに、ポンプ井への流入量を予測し、その予測値に基づ
いて制御する方法が提案されている。この制御方法で
は、ポンプ井への実績流入量に基づくカルマンフィルタ
による流入量予測を行っている。
は、例えば特開昭６４−１９４０２号公報にみられるよ
うに、ポンプ井への流入量を予測し、その予測値に基づ
いて制御する方法が提案されている。この制御方法で
は、ポンプ井への実績流入量に基づくカルマンフィルタ
による流入量予測を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、ポンプ井への実績流入量に基づいて流入量
予測を行っているが、ポンプ井への雨水流入量を計測す
るための好適なセンサが無い上に、ポンプ井水位はポン
プ運転の影響を強く受け、ポンプ井への雨水流入量を実
績流入量から精度良く予測するのは極めて難しいことで
ある。
来技術では、ポンプ井への実績流入量に基づいて流入量
予測を行っているが、ポンプ井への雨水流入量を計測す
るための好適なセンサが無い上に、ポンプ井水位はポン
プ運転の影響を強く受け、ポンプ井への雨水流入量を実
績流入量から精度良く予測するのは極めて難しいことで
ある。
【０００６】また、ポンプ井への雨水流入量を降雨量か
ら予測することは、雨水の地下への浸透率（流出係数）
一つをとっても定数決定が困難で、管渠形状・勾配の複
雑さも加えパラメ−タが多く、一つの数式モデルでは雨
の降り方（小雨、集中豪雨等）により精度が変化してし
まうなど、ポンプ運転制御に必要な精度を満足できない
場合が非常に多い。
ら予測することは、雨水の地下への浸透率（流出係数）
一つをとっても定数決定が困難で、管渠形状・勾配の複
雑さも加えパラメ−タが多く、一つの数式モデルでは雨
の降り方（小雨、集中豪雨等）により精度が変化してし
まうなど、ポンプ運転制御に必要な精度を満足できない
場合が非常に多い。
【０００７】このために、従来の制御方法では、ポンプ
をできるだけ早めに起動し、できるだけ遅いめに停止す
るといった操作を行わなければならず、その結果、ポン
プの不必要な起動・停止が繰り返される欠点がある。
をできるだけ早めに起動し、できるだけ遅いめに停止す
るといった操作を行わなければならず、その結果、ポン
プの不必要な起動・停止が繰り返される欠点がある。
【０００８】本発明は、急激な雨水流入変化が生じても
ポンプ井への雨水流入量を精度良く予測できるようにし
て、ポンプの不必要な起動・停止の頻度の低減化を図っ
た排水ポンプ所のポンプ運転台数制御装置および方法を
提供することである。
ポンプ井への雨水流入量を精度良く予測できるようにし
て、ポンプの不必要な起動・停止の頻度の低減化を図っ
た排水ポンプ所のポンプ運転台数制御装置および方法を
提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のポンプ運転台数制御装置は、排水区域内の
降雨量データを基にして管渠およびポンプ井への雨水の
流入量を予測する流入量予測手段と、管渠内およびポン
プ井の水位データを基にして管渠内の貯留量を算出する
貯留量算出手段と、前記流入量予測値および管渠内貯留
量をメンバーシップ関数によってファジィ数に変換する
ファジィ化手段と、前記流入量予測値および管渠内貯留
量とポンプの必要揚水量との関係をルールとして記憶し
ている記憶手段と、ファジィ数に変換した前記流入量予
測値および管渠内貯留量を前記記憶手段内のルールに適
合させることにより、ポンプの必要揚水量をファジィ数
として算出する算出手段と、前記算出結果を非ファジィ
化処理して前記必要揚水量を具体的な数値として決定す
るとともに、その数値に基づいてポンプの運転台数を制
御する制御手段と、を具備したものである。
に、本発明のポンプ運転台数制御装置は、排水区域内の
降雨量データを基にして管渠およびポンプ井への雨水の
流入量を予測する流入量予測手段と、管渠内およびポン
プ井の水位データを基にして管渠内の貯留量を算出する
貯留量算出手段と、前記流入量予測値および管渠内貯留
量をメンバーシップ関数によってファジィ数に変換する
ファジィ化手段と、前記流入量予測値および管渠内貯留
量とポンプの必要揚水量との関係をルールとして記憶し
ている記憶手段と、ファジィ数に変換した前記流入量予
測値および管渠内貯留量を前記記憶手段内のルールに適
合させることにより、ポンプの必要揚水量をファジィ数
として算出する算出手段と、前記算出結果を非ファジィ
化処理して前記必要揚水量を具体的な数値として決定す
るとともに、その数値に基づいてポンプの運転台数を制
御する制御手段と、を具備したものである。
【００１０】前記貯留量算出手段は、管渠内およびポン
プ井の水位データの他にポンプ井ゲート前の水位データ
も含めて、管渠内の貯留量を算出するようにしても良
い。
プ井の水位データの他にポンプ井ゲート前の水位データ
も含めて、管渠内の貯留量を算出するようにしても良
い。
【００１１】また、前記制御手段は、ポンプの必要揚水
量と運転台数の間にヒステリシスを有している。
量と運転台数の間にヒステリシスを有している。
【００１２】さらに、本発明のポンプ運転台数制御方法
は、排水区域内の降雨量データを基にして管渠およびポ
ンプ井への雨水の流入量を予測し、更に管渠内およびポ
ンプ井の水位データを基にして管渠内の貯留量を算出し
て、前記流入量予測値および管渠内貯留量をファジィ数
に変換するとともに、前記流入量予測値および管渠内貯
留量とポンプの必要揚水量との関係をルールとして記憶
しておき、前記流入量予測値および管渠内貯留量からポ
ンプの必要揚水量を決定する際には、ファジィ数に変換
した前記流入量予測値および管渠内貯留量を前記記憶し
ておいたルールに適合させることにより、ポンプの必要
揚水量をファジィ数として算出し、その算出結果を非フ
ァジィ化処理して必要揚水量を具体的な数値として決定
し、同時に、その決定した数値に基づいてポンプの運転
台数を制御することである。
は、排水区域内の降雨量データを基にして管渠およびポ
ンプ井への雨水の流入量を予測し、更に管渠内およびポ
ンプ井の水位データを基にして管渠内の貯留量を算出し
て、前記流入量予測値および管渠内貯留量をファジィ数
に変換するとともに、前記流入量予測値および管渠内貯
留量とポンプの必要揚水量との関係をルールとして記憶
しておき、前記流入量予測値および管渠内貯留量からポ
ンプの必要揚水量を決定する際には、ファジィ数に変換
した前記流入量予測値および管渠内貯留量を前記記憶し
ておいたルールに適合させることにより、ポンプの必要
揚水量をファジィ数として算出し、その算出結果を非フ
ァジィ化処理して必要揚水量を具体的な数値として決定
し、同時に、その決定した数値に基づいてポンプの運転
台数を制御することである。
【００１３】
【作用】上記構成によれば、流入量予測手段は、一般に
用いられている、ＲＲＬ，修正ＲＲＬ，タンクモデル，
ＡＲＭＡモデル等の手法を用いて、管渠＋ポンプ井への
雨水の流入量を予測する。
用いられている、ＲＲＬ，修正ＲＲＬ，タンクモデル，
ＡＲＭＡモデル等の手法を用いて、管渠＋ポンプ井への
雨水の流入量を予測する。
【００１４】ファジィ化手段は、流入量予測手段で予測
した流入量予測値と、貯留量算出手段で算出した管渠内
貯留量を、それぞれファジィ理論で用いられるメンバー
シップ関数によって、定性的なファジィ数に変換する。
例えば、これらの値を「大きい」，「小さい」，「中く
らい」の３つのファジィ数によって表現する。その結
果、上記の流入量予測値および管渠内貯留量は、それぞ
れ３つのファジィ数に対する適合度（これをグレードと
呼んでいる）が与えられる。これらの定性的な値を用い
て、算出手段は、「もし、流入量予測値が大きく、管渠
内貯留量が小さければ、ポンプの必要揚水量は中くら
い」といった運転ルール群に対して、Ｍａｍｄａｎｉの
ファジィ制御等の方法を用いて必要揚水量を決定する。
なお、上記運転ルール群は記憶手段内に予め設定されて
いる。
した流入量予測値と、貯留量算出手段で算出した管渠内
貯留量を、それぞれファジィ理論で用いられるメンバー
シップ関数によって、定性的なファジィ数に変換する。
例えば、これらの値を「大きい」，「小さい」，「中く
らい」の３つのファジィ数によって表現する。その結
果、上記の流入量予測値および管渠内貯留量は、それぞ
れ３つのファジィ数に対する適合度（これをグレードと
呼んでいる）が与えられる。これらの定性的な値を用い
て、算出手段は、「もし、流入量予測値が大きく、管渠
内貯留量が小さければ、ポンプの必要揚水量は中くら
い」といった運転ルール群に対して、Ｍａｍｄａｎｉの
ファジィ制御等の方法を用いて必要揚水量を決定する。
なお、上記運転ルール群は記憶手段内に予め設定されて
いる。
【００１５】そして、制御手段は、決定された上記必要
揚水量を用いて、ポンプ所内の各ポンプの容量に基づい
てポンプ運転台数を決定する。
揚水量を用いて、ポンプ所内の各ポンプの容量に基づい
てポンプ運転台数を決定する。
【００１６】
【実施例】以下に、本発明の一実施例を図面に従って説
明する。図１は、雨水排水ポンプ所システムの全体構成
を模式的に示したものである。図において、排水区域１
に降った雨水は下水道管渠２を経由してポンプ所３手前
の管渠（雨水幹線）４へ流入する。ポンプ所３は、ポン
プ井５、ゲート６、雨水ポンプ群７からなり、排水区域
１より流入した雨水８がポンプ群７によって河川等へ放
流される。９はポンプ台数制御処理装置であり、排水区
域１内の流域に設置された雨量計（またはレーダー雨量
計）１０からの降雨量データ、管渠４内に設置された水
位計１１からの管渠内水位データ、ゲート前水位計１２
からの水位データ、ポンプ井水位計１３からの水位デー
タをオンライン・リアルタイムにて収集し、制御周期毎
にポンプ群７に対して起動／停止号機の指令を出力す
る。
明する。図１は、雨水排水ポンプ所システムの全体構成
を模式的に示したものである。図において、排水区域１
に降った雨水は下水道管渠２を経由してポンプ所３手前
の管渠（雨水幹線）４へ流入する。ポンプ所３は、ポン
プ井５、ゲート６、雨水ポンプ群７からなり、排水区域
１より流入した雨水８がポンプ群７によって河川等へ放
流される。９はポンプ台数制御処理装置であり、排水区
域１内の流域に設置された雨量計（またはレーダー雨量
計）１０からの降雨量データ、管渠４内に設置された水
位計１１からの管渠内水位データ、ゲート前水位計１２
からの水位データ、ポンプ井水位計１３からの水位デー
タをオンライン・リアルタイムにて収集し、制御周期毎
にポンプ群７に対して起動／停止号機の指令を出力す
る。
【００１７】図２は、ポンプ台数制御処理装置９の詳細
構成を示したものである。雨量計１０からの降雨量デー
タは流入予測処理部２１に入力され、流入予測処理部２
１において、ＲＲＬ，修正ＲＲＬ，タンクモデル，ＡＲ
ＭＡモデル等の予測モデルによって降雨量データから雨
水幹線４への雨水８の流入量を予測する。一方、貯蓄量
算出処理２２では、管渠４内の水位データ、ゲート前水
位データ、ポンプ井水位データ、又はこれらの水位デー
タの一部を用いて、管渠４内に存在する雨水の貯留量を
算出する。なお、本実施例では管渠内貯留量にポンプ井
のもつ貯留効果も加えるものとする。また、水位データ
→管渠内貯留の関係は、水位計設置位置での水位を直線
または滑らかな直線で結ぶことによって得られる推定水
面に、管渠の構造（管の形状，管径，勺配等）を考慮す
ることによって計算できる。
構成を示したものである。雨量計１０からの降雨量デー
タは流入予測処理部２１に入力され、流入予測処理部２
１において、ＲＲＬ，修正ＲＲＬ，タンクモデル，ＡＲ
ＭＡモデル等の予測モデルによって降雨量データから雨
水幹線４への雨水８の流入量を予測する。一方、貯蓄量
算出処理２２では、管渠４内の水位データ、ゲート前水
位データ、ポンプ井水位データ、又はこれらの水位デー
タの一部を用いて、管渠４内に存在する雨水の貯留量を
算出する。なお、本実施例では管渠内貯留量にポンプ井
のもつ貯留効果も加えるものとする。また、水位データ
→管渠内貯留の関係は、水位計設置位置での水位を直線
または滑らかな直線で結ぶことによって得られる推定水
面に、管渠の構造（管の形状，管径，勺配等）を考慮す
ることによって計算できる。
【００１８】流入量予測処理２１にて求められた流入量
予測値、および貯留量算出処理２２にて求められた管内
貯留量は、それぞれファジィ化処理２３，２４によって
ファジィ数に変換される。ファジィ化処理２３では、メ
ンバーシップ関数によって、流入量予測値を、例えば、
「大きい」，「中くらい」，「小さい」といった３段階
の定性値（ファジィ数）に対する適合度（グレードとよ
ばれる）に変換する。
予測値、および貯留量算出処理２２にて求められた管内
貯留量は、それぞれファジィ化処理２３，２４によって
ファジィ数に変換される。ファジィ化処理２３では、メ
ンバーシップ関数によって、流入量予測値を、例えば、
「大きい」，「中くらい」，「小さい」といった３段階
の定性値（ファジィ数）に対する適合度（グレードとよ
ばれる）に変換する。
【００１９】図３は、流入量予測値をファジィ数に変換
するためのメンバーシップ関数の一例を示している。本
実施例では３段階の定性値としたが、「やや大きい」，
「とても大きい」などとファジィ数のとりうる段階数を
増やして５段階の定性値にしても本質は変わらない。適
合度は、流入量予測値が上記定性値にどの程度適合して
いるかの度合いを示すもので、全く適合していない場合
は０で、完全に適合している場合は１であり、０〜１の
間の値をとる。例えば図３では、流入量予測値が２００
ｍ3のとき、流入量が「小さい」への適合度は０.４、
「中くらい」への適合度は０.６になる。
するためのメンバーシップ関数の一例を示している。本
実施例では３段階の定性値としたが、「やや大きい」，
「とても大きい」などとファジィ数のとりうる段階数を
増やして５段階の定性値にしても本質は変わらない。適
合度は、流入量予測値が上記定性値にどの程度適合して
いるかの度合いを示すもので、全く適合していない場合
は０で、完全に適合している場合は１であり、０〜１の
間の値をとる。例えば図３では、流入量予測値が２００
ｍ3のとき、流入量が「小さい」への適合度は０.４、
「中くらい」への適合度は０.６になる。
【００２０】同様にファジィ化処理２４では、貯留量算
出処理２２で求めた管渠貯留量をファジィ数に変換す
る。図４は、貯留量をファジィ化するためのメンバーシ
ップ関数の一例を示している。図４では、貯留量が１８
００ｍ3のとき、貯留量が「中くらい」であることへの
適合度は０.５、「大きい」ことへの適合度は０.２とな
る。
出処理２２で求めた管渠貯留量をファジィ数に変換す
る。図４は、貯留量をファジィ化するためのメンバーシ
ップ関数の一例を示している。図４では、貯留量が１８
００ｍ3のとき、貯留量が「中くらい」であることへの
適合度は０.５、「大きい」ことへの適合度は０.２とな
る。
【００２１】ファジィ推論処理２５では、ファジィ数と
して評価された流入量予測値および管渠内貯留量を用い
て、ファジィルール群２６に格納されているルールに基
づいてポンプの必要揚水量をファジィ数で算出する。
して評価された流入量予測値および管渠内貯留量を用い
て、ファジィルール群２６に格納されているルールに基
づいてポンプの必要揚水量をファジィ数で算出する。
【００２２】ファジィルール群２６に格納されているル
ールは、流入量予測値をＸ、管渠内貯留量をＹ、必要揚
水量をＺとすると、 If X is A, and Y is B, then Z is C といった形式で書き表せる。Ａ，Ｂ，Ｃはいずれもファ
ジィ数であって、「大きい」，「中くらい」，「小さ
い」等の定性的な値をとる。ルールの数は、Ａ，Ｂとも
に３段階の値をとる場合には、３×３＝９通りのルール
ができることになる。図５は３×３となる場合のル−ル
の一例を示している。図中、網かけを施した部分は、
『流入予測値が「小さい」 and 管内貯留量が「大き
い」，then 必要揚水量は「中くらい」』というルール
を表している。ファジィ推論処理２５では、上記ルール
の前件部 ”If X is A, and Y is B ”の条件がどの
程度適合しているかを判断することによって、上記ルー
ルの適合度（グレード）を求める。したがって、ここで
は同時にいくつかのルールに対して０〜１の間の適合度
が与えられることが多い。このようにして求めた、各ル
ールに対する適合度は、そのまま、各ルールの後件部
”then Z is C ”の必要揚水量Ｚのファジィ数Ｃに
対する適合度となる。このため、ファジィ数Ｃは、どれ
かひとつの定性値に決まるのではなく、「大きい」が適
合度０.７、「中くらいが」適合度０.４のように複数の
定性値に対し０〜１の適合度を持つことになる（適合度
が０でなかったルールの数だけ持つことになる）。
ールは、流入量予測値をＸ、管渠内貯留量をＹ、必要揚
水量をＺとすると、 If X is A, and Y is B, then Z is C といった形式で書き表せる。Ａ，Ｂ，Ｃはいずれもファ
ジィ数であって、「大きい」，「中くらい」，「小さ
い」等の定性的な値をとる。ルールの数は、Ａ，Ｂとも
に３段階の値をとる場合には、３×３＝９通りのルール
ができることになる。図５は３×３となる場合のル−ル
の一例を示している。図中、網かけを施した部分は、
『流入予測値が「小さい」 and 管内貯留量が「大き
い」，then 必要揚水量は「中くらい」』というルール
を表している。ファジィ推論処理２５では、上記ルール
の前件部 ”If X is A, and Y is B ”の条件がどの
程度適合しているかを判断することによって、上記ルー
ルの適合度（グレード）を求める。したがって、ここで
は同時にいくつかのルールに対して０〜１の間の適合度
が与えられることが多い。このようにして求めた、各ル
ールに対する適合度は、そのまま、各ルールの後件部
”then Z is C ”の必要揚水量Ｚのファジィ数Ｃに
対する適合度となる。このため、ファジィ数Ｃは、どれ
かひとつの定性値に決まるのではなく、「大きい」が適
合度０.７、「中くらいが」適合度０.４のように複数の
定性値に対し０〜１の適合度を持つことになる（適合度
が０でなかったルールの数だけ持つことになる）。
【００２３】次に、図３，４，５を用いてファジィ推論
処理２５の処理を具体的に説明する。図３では流入量予
測値が「小さい」のグレードが０.４、「中くらい」の
グレードが０.６であり、図４では管渠内貯留量が「中
くらい」のグレードが０.５、「大きい」のグレードが
０.２である。したがって、適用されうるルールは、 X is Small, and Y is Medium, then Z is Small （１） X is Medium, and Y is Medium, then Z is Medium （２） X is Small, and Y is Big, then Z is Medium （３） X is Medium, and Y is Big, then Z is Big （４） の４ルールである。なお、上記の（１）〜（４）は、図
５中の番号に一致している。
処理２５の処理を具体的に説明する。図３では流入量予
測値が「小さい」のグレードが０.４、「中くらい」の
グレードが０.６であり、図４では管渠内貯留量が「中
くらい」のグレードが０.５、「大きい」のグレードが
０.２である。したがって、適用されうるルールは、 X is Small, and Y is Medium, then Z is Small （１） X is Medium, and Y is Medium, then Z is Medium （２） X is Small, and Y is Big, then Z is Medium （３） X is Medium, and Y is Big, then Z is Big （４） の４ルールである。なお、上記の（１）〜（４）は、図
５中の番号に一致している。
【００２４】（１）では、Grade(X is Small)=０.４, G
rade(Y is Medium)=０.５ゆえ、両者のＡＮＤ（ファジ
ィ集合の論理積）をとった０.４が、本ルールの適合度
となる。したがって本ルールでの Z is Smallの適合度
は、Grade(Z is Small)=０.４となる。以下同様にし
て、（２）では、Grade(X is Medium)=０.６, Grade(Y
isMedium)=０.５よりGrade(Z is Medium)=０.５、
（３）では、Grade(X is Small)=０.４ , Grade(Y is B
ig)=０.２より Grade(Z is Small)=０.２、（４）で
は、Grade(X is Medium)=０.６, Grade(Y is Big)=０.
２より Grade(Z is Medium)=０.２となる。
rade(Y is Medium)=０.５ゆえ、両者のＡＮＤ（ファジ
ィ集合の論理積）をとった０.４が、本ルールの適合度
となる。したがって本ルールでの Z is Smallの適合度
は、Grade(Z is Small)=０.４となる。以下同様にし
て、（２）では、Grade(X is Medium)=０.６, Grade(Y
isMedium)=０.５よりGrade(Z is Medium)=０.５、
（３）では、Grade(X is Small)=０.４ , Grade(Y is B
ig)=０.２より Grade(Z is Small)=０.２、（４）で
は、Grade(X is Medium)=０.６, Grade(Y is Big)=０.
２より Grade(Z is Medium)=０.２となる。
【００２５】次に、非ファジィ化処理部２７では、上記
ファジィ推論において、「大きい」，「中くらい」，
「小さい」等のファジィ数Ｃへの適合度として求められ
た必要揚水量Ｚを定量的な値に変換する（デファジィ処
理と呼ばれている）。ここでは、良く知られた重心法等
の手法を用いてデファジィ処理をおこなう。重心法によ
るデファジィ処理では、図６に示すような、必要揚水量
のメンバーシップ関数を用いる。本実施例では、ファジ
ィ推論処理部２５の結果として、 Grade(Z is Small) =０.４ Grade(Z is Medium)=０.５ Grade(Z is Small) =０.２ Grade(Z is Medium)=０.２ となっている。
ファジィ推論において、「大きい」，「中くらい」，
「小さい」等のファジィ数Ｃへの適合度として求められ
た必要揚水量Ｚを定量的な値に変換する（デファジィ処
理と呼ばれている）。ここでは、良く知られた重心法等
の手法を用いてデファジィ処理をおこなう。重心法によ
るデファジィ処理では、図６に示すような、必要揚水量
のメンバーシップ関数を用いる。本実施例では、ファジ
ィ推論処理部２５の結果として、 Grade(Z is Small) =０.４ Grade(Z is Medium)=０.５ Grade(Z is Small) =０.２ Grade(Z is Medium)=０.２ となっている。
【００２６】デファジィ処理では、各ファジィ数の適合
度を求める際に、同じファジィ数に対してはグレードの
大きい方をとる（ファジィ集合の論理和の考え方）。す
なわち、Grade(Z is Small)=０.４，Grade(Z is Mediu
m)=０.５となる。これを言い換えれば、「必要揚水量
は、確信度０.４で小さく、確信度０.５で中くらいであ
る。」となる。このメンバ−シップ関数は、図６でいえ
ば、網かけされた領域である。この領域の重心を計算し
て得られた値が、デファジィ処理後の必要揚水量であ
る。
度を求める際に、同じファジィ数に対してはグレードの
大きい方をとる（ファジィ集合の論理和の考え方）。す
なわち、Grade(Z is Small)=０.４，Grade(Z is Mediu
m)=０.５となる。これを言い換えれば、「必要揚水量
は、確信度０.４で小さく、確信度０.５で中くらいであ
る。」となる。このメンバ−シップ関数は、図６でいえ
ば、網かけされた領域である。この領域の重心を計算し
て得られた値が、デファジィ処理後の必要揚水量であ
る。
【００２７】このようにして求められた必要吐出量は、
運転台数決定処理部２８によって、ポンプ所内のポンプ
の吐出量に基づき、運転台数へ換算される。ここで、ポ
ンプの起動停止を繰り返さないように、ポンプの必要揚
水量と運転台数の間にヒステリシスを設けている。図７
はこのヒステリシスを示したものである。
運転台数決定処理部２８によって、ポンプ所内のポンプ
の吐出量に基づき、運転台数へ換算される。ここで、ポ
ンプの起動停止を繰り返さないように、ポンプの必要揚
水量と運転台数の間にヒステリシスを設けている。図７
はこのヒステリシスを示したものである。
【００２８】そして最後に、運転／停止号機決定処理部
２９では、運転台数決定処理部２８で決定された運転台
数のもとで、複数の運転号機の組合せがある場合に、運
転時間平準化、起動停止頻度最小化等のアルゴリズムに
よって、いずれかの運転／停止の組合せを選択する。
２９では、運転台数決定処理部２８で決定された運転台
数のもとで、複数の運転号機の組合せがある場合に、運
転時間平準化、起動停止頻度最小化等のアルゴリズムに
よって、いずれかの運転／停止の組合せを選択する。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
モデルの精度が充分でなくても、定性的な評価が下せる
に充分な程度のモデルであれば、常に先を見越したフィ
ードフォワード的なポンプ運転台数制御が可能となり、
豪雨時等の急激な雨水流入に対してもポンプ井への雨水
流入量を精度良く予測することができる。その結果、ポ
ンプの不必要な起動・停止を防止することができる。
モデルの精度が充分でなくても、定性的な評価が下せる
に充分な程度のモデルであれば、常に先を見越したフィ
ードフォワード的なポンプ運転台数制御が可能となり、
豪雨時等の急激な雨水流入に対してもポンプ井への雨水
流入量を精度良く予測することができる。その結果、ポ
ンプの不必要な起動・停止を防止することができる。
【図１】雨水排水ポンプ所システムの概略構成図であ
る。
る。
【図２】ポンプ台数制御装置の内部構成のブロック図で
ある。
ある。
【図３】流入量予測値のメンバーシップ関数の一例を示
した図である。
した図である。
【図４】管渠内貯留量のメンバーシップ関数の一例を示
した図である。
した図である。
【図５】ファジィルールの一例を示した図である。
【図６】必要揚水量のメンバーシップ関数の一例と非フ
ァジィ化処理の一例を示した図である。
ァジィ化処理の一例を示した図である。
【図７】必要吐出量と運転台数の間に設けたヒステリシ
スルールを示した図である。
スルールを示した図である。
１ 排水区域 ２ 下水管渠 ３ ポンプ所 ４ 管渠 ５ ポンプ井 ６ ゲート ７ 雨水ポンプ群 ８ 雨水 ９ ポンプ台数制御装置 １０ 雨量計 １１ 管渠内水位計 １２ ゲート前水位計 １３ ポンプ井水位計 ２１ 流入量予測処理部 ２２ 貯留量算出処理部 ２３，２４ ファジィ化処理部 ２５ ファジィ推論処理部 ２６ ファジィルール群 ２７ 非ファジィ化（デファジィ化）処理部 ２８ 運転台数決定処理部 ２９ 運転／停止号機決定処理部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 7/06 Ａ 9324−3Ｈ 9/12 Ａ 7314−3Ｈ (72)発明者 依田 幹雄 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 鬼澤 均 茨城県日立市幸町三丁目２番１号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 宮村 寿人 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内
Claims (4)
- 【請求項１】 排水区域内の降雨量データを基にして管
渠およびポンプ井への雨水の流入量を予測する流入量予
測手段と、管渠内およびポンプ井の水位データを基にし
て管渠内の貯留量を算出する貯留量算出手段と、前記流
入量予測値および管渠内貯留量をメンバーシップ関数に
よってファジィ数に変換するファジィ化手段と、前記流
入量予測値および管渠内貯留量とポンプの必要揚水量と
の関係をルールとして記憶している記憶手段と、ファジ
ィ数に変換した前記流入量予測値および管渠内貯留量を
前記記憶手段内のルールに適合させることにより、ポン
プの必要揚水量をファジィ数として算出する算出手段
と、前記算出結果を非ファジィ化処理して前記必要揚水
量を具体的な数値として決定するとともに、その数値に
基づいてポンプの運転台数を制御する制御手段と、を具
備する排水ポンプ所のポンプ運転台数制御装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のポンプ運転台数制御装置
において、前記貯留量算出手段は、管渠内およびポンプ
井の水位データの他にポンプ井ゲート前の水位データも
含めて、管渠内の貯留量を算出することを特徴とする排
水ポンプ所のポンプ運転台数制御装置。 - 【請求項３】 請求項１記載のポンプ運転台数制御装置
において、前記制御手段は、ポンプの必要揚水量と運転
台数の間にヒステリシスを有することを特徴とする排水
ポンプ所のポンプ運転台数制御装置。 - 【請求項４】 排水区域内の降雨量データを基にして管
渠およびポンプ井への雨水の流入量を予測し、更に管渠
内およびポンプ井の水位データを基にして管渠内の貯留
量を算出して、前記流入量予測値および管渠内貯留量を
ファジィ数に変換するとともに、前記流入量予測値およ
び管渠内貯留量とポンプの必要揚水量との関係をルール
として記憶しておき、前記流入量予測値および管渠内貯
留量からポンプの必要揚水量を決定する際には、ファジ
ィ数に変換した前記流入量予測値および管渠内貯留量を
前記記憶しておいたルールに適合させることにより、ポ
ンプの必要揚水量をファジィ数として算出し、その算出
結果を非ファジィ化処理して必要揚水量を具体的な数値
として決定し、同時に、その決定した数値に基づいてポ
ンプの運転台数を制御する排水ポンプ所のポンプ運転台
数制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27993292A JPH06129361A (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 排水ポンプ所のポンプ運転台数制御装置および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27993292A JPH06129361A (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 排水ポンプ所のポンプ運転台数制御装置および方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06129361A true JPH06129361A (ja) | 1994-05-10 |
Family
ID=17617928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27993292A Pending JPH06129361A (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 排水ポンプ所のポンプ運転台数制御装置および方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06129361A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106759664A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-05-31 | 益阳万维竹业有限公司 | 一种消防供水备用增压循环泵 |
| CN112780539A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-11 | 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 | 一种同型号调速泵泵站节能运行的优化方法 |
-
1992
- 1992-10-19 JP JP27993292A patent/JPH06129361A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106759664A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-05-31 | 益阳万维竹业有限公司 | 一种消防供水备用增压循环泵 |
| CN106759664B (zh) * | 2016-11-24 | 2019-05-10 | 益阳万维竹业有限公司 | 一种消防供水备用增压循环泵 |
| CN112780539A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-11 | 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 | 一种同型号调速泵泵站节能运行的优化方法 |
| CN112780539B (zh) * | 2020-12-31 | 2022-10-21 | 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 | 一种同型号调速泵泵站节能运行的优化方法 |
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