JPH062800A - 配水圧力制御方式 - Google Patents
配水圧力制御方式Info
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- JPH062800A JPH062800A JP15905192A JP15905192A JPH062800A JP H062800 A JPH062800 A JP H062800A JP 15905192 A JP15905192 A JP 15905192A JP 15905192 A JP15905192 A JP 15905192A JP H062800 A JPH062800 A JP H062800A
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- Pipeline Systems (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 上水施設より管網へ上水を配水するシステム
において、ファジィ推論を導入して制御することにより
管網全体を考慮した最適な圧力を補償し、部分的な需要
変動による局部的な圧力変動を補償し管路の損傷，漏水
の低減をはかる。 【構成】 管網解析で算出した複数の特性代表点の実末
端圧力，配水点の配水流量および配水流量対時刻，対曜
日，対季節，対天候関数信号を現象項目とするファジィ
推論を行い、目標配水圧力を算出し配水点の配水ポンプ
の速度制御を行い管網圧力を最適化する。
において、ファジィ推論を導入して制御することにより
管網全体を考慮した最適な圧力を補償し、部分的な需要
変動による局部的な圧力変動を補償し管路の損傷，漏水
の低減をはかる。 【構成】 管網解析で算出した複数の特性代表点の実末
端圧力，配水点の配水流量および配水流量対時刻，対曜
日，対季節，対天候関数信号を現象項目とするファジィ
推論を行い、目標配水圧力を算出し配水点の配水ポンプ
の速度制御を行い管網圧力を最適化する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、上水施設の配水圧力制
御方式に関し、特にプロセスコントロールなどの制御装
置による配水圧力制御にファジィ推論を導入した最適な
制御を行う配水圧力制御方式に関する。
御方式に関し、特にプロセスコントロールなどの制御装
置による配水圧力制御にファジィ推論を導入した最適な
制御を行う配水圧力制御方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】浄水場や配水池などの上水施設は、多数
の需要家と管路で構成される管網に接続されており、需
要家端においてほぼ一定の圧力と需要流量の確保が要求
され、これを実現するため配水圧力制御が行われてい
る。
の需要家と管路で構成される管網に接続されており、需
要家端においてほぼ一定の圧力と需要流量の確保が要求
され、これを実現するため配水圧力制御が行われてい
る。
【０００３】この配水圧力制御には、直配水方式と自然
流下方式とがあり、直配水方式では配水ポンプの速度を
制御することにより、一方自然流下方式では配水弁の弁
開度を制御することにより配水圧力を調整する。
流下方式とがあり、直配水方式では配水ポンプの速度を
制御することにより、一方自然流下方式では配水弁の弁
開度を制御することにより配水圧力を調整する。
【０００４】現在、直配水方式では図３に示されるよう
に、配水ポンプ１が設置されている送水点２と、送水点
２より配水される管網３の入口に相当する配水点４との
間の主幹線管路５に関する管路損失を流量の関数として
推定演算し、この管路損失を補償することにより配水点
４の圧力が一定になるように制御している。
に、配水ポンプ１が設置されている送水点２と、送水点
２より配水される管網３の入口に相当する配水点４との
間の主幹線管路５に関する管路損失を流量の関数として
推定演算し、この管路損失を補償することにより配水点
４の圧力が一定になるように制御している。
【０００５】即ち、送水点２に設けられた流量計６の出
力を圧力演算部７へ入力し、目標配水圧力ＰMを次式
ＰM＝ａＱn＋ｂで演算する。但し、ａＱnは管路損失水
頭，ｂは常数である。
力を圧力演算部７へ入力し、目標配水圧力ＰMを次式
ＰM＝ａＱn＋ｂで演算する。但し、ａＱnは管路損失水
頭，ｂは常数である。
【０００６】一方、送水点２に設けた圧力計８により検
出した圧力Ｐと、前記目標配水圧力ＰMとの偏差を比較
器９において求め調節計１０に入力し、その出力により
配水ポンプ１の回転速度を制御し吐出量を加減し推定末
端圧の一定制御を行う。
出した圧力Ｐと、前記目標配水圧力ＰMとの偏差を比較
器９において求め調節計１０に入力し、その出力により
配水ポンプ１の回転速度を制御し吐出量を加減し推定末
端圧の一定制御を行う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記の制御方法では、
以下のような課題がある。
以下のような課題がある。
【０００８】（１）管網内の圧力と需要量の分布は非常
に複雑であり、部分的な需要量の変動が配水点に必ず影
響を及ぼすとは限らないため局部的な圧力上昇・低下を
補償できない。
に複雑であり、部分的な需要量の変動が配水点に必ず影
響を及ぼすとは限らないため局部的な圧力上昇・低下を
補償できない。
【０００９】（２）また、配水点に影響を及ぼす場合に
おいてもその影響度合いは管網の他部分の状態により一
義的に特定することができないため、当然ながら最適な
補償はできない。
おいてもその影響度合いは管網の他部分の状態により一
義的に特定することができないため、当然ながら最適な
補償はできない。
【００１０】（３）つまり、配水点は管網特性のほんの
一部分を代表しており全てを代表している事にならない
ため、配水点のみの圧力を推定しその圧力を一定に制御
する方式では管網の最適な制御が困難である。
一部分を代表しており全てを代表している事にならない
ため、配水点のみの圧力を推定しその圧力を一定に制御
する方式では管網の最適な制御が困難である。
【００１１】（４）管網内の需要量は時刻・曜日・季節
・天候など社会的な生活パターンや自然現象の要因によ
り全体的及び部分的に変動するため、管網の特性として
はそれらの要因を考慮することが必要である。
・天候など社会的な生活パターンや自然現象の要因によ
り全体的及び部分的に変動するため、管網の特性として
はそれらの要因を考慮することが必要である。
【００１２】本発明は以上のような課題に鑑みなされた
もので、管網特性に影響する各種要因を基にしたファジ
ィ推論を導入して算出した目標配水圧力に応じて配水制
御を行い、管網内の部分的需要量の変動による局部的な
圧力変動の補償、管網全体を考慮した最適な圧力補償、
管路の損傷・漏水の低減、配水ポンプの省エネ・長寿命
化、社会生活パターン・自然現象要因による全体的・部
分的な変動への対応、柔軟なアルゴリズム構成などの提
供を目的とする。
もので、管網特性に影響する各種要因を基にしたファジ
ィ推論を導入して算出した目標配水圧力に応じて配水制
御を行い、管網内の部分的需要量の変動による局部的な
圧力変動の補償、管網全体を考慮した最適な圧力補償、
管路の損傷・漏水の低減、配水ポンプの省エネ・長寿命
化、社会生活パターン・自然現象要因による全体的・部
分的な変動への対応、柔軟なアルゴリズム構成などの提
供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段，作用】浄水場，配水池な
どの上水施設より多数の需要家と管路で構成される管網
へ配水ポンプ制御により一定圧力の流量を配水する配水
圧力制御システムにおいて、管網解析により算出した管
網特性を代表する複数点にそれぞれ路上局を設け計測し
た複数の実末端圧力と送水点の配水流量および配水流量
対時刻関数，配水流量対曜日関数，配水流量対季節関
数，配水流量対天候関数の各設定値を現象項目としてフ
ァジィ推論により算出した原因項目の目標配水圧力と送
水点圧力との偏差に基づき配水ポンプの速度制御を行い
管網の配水圧力を最適化する。
どの上水施設より多数の需要家と管路で構成される管網
へ配水ポンプ制御により一定圧力の流量を配水する配水
圧力制御システムにおいて、管網解析により算出した管
網特性を代表する複数点にそれぞれ路上局を設け計測し
た複数の実末端圧力と送水点の配水流量および配水流量
対時刻関数，配水流量対曜日関数，配水流量対季節関
数，配水流量対天候関数の各設定値を現象項目としてフ
ァジィ推論により算出した原因項目の目標配水圧力と送
水点圧力との偏差に基づき配水ポンプの速度制御を行い
管網の配水圧力を最適化する。
【００１４】
【実施例】以下に、本発明の一実施例を図１に基づき説
明する。図１において前記図２と同一の記号は同一また
は同等のものを示す。３１，３２，３３，３４は、需要
家と管路より構成される管網３を管網解析し管網特性を
代表する複数の計測点ａ，ｂ，ｃ，ｄを求め、それらの
点に設置された路上局内の圧力計である。２０は遠方監
視装置の親局、２１，２２，２３，２４は子局であり、
計測点ａ，ｂ，ｃ，ｄの圧力を伝送する。１１，１２，
１３，１４は配水量との特性関係を表す配水量対時刻関
数設定部、配水流量対曜日関数設定部、配水流量対季節
関数設定部、配水流量対天候関数設定部である。１５は
ファジィ推論部である。
明する。図１において前記図２と同一の記号は同一また
は同等のものを示す。３１，３２，３３，３４は、需要
家と管路より構成される管網３を管網解析し管網特性を
代表する複数の計測点ａ，ｂ，ｃ，ｄを求め、それらの
点に設置された路上局内の圧力計である。２０は遠方監
視装置の親局、２１，２２，２３，２４は子局であり、
計測点ａ，ｂ，ｃ，ｄの圧力を伝送する。１１，１２，
１３，１４は配水量との特性関係を表す配水量対時刻関
数設定部、配水流量対曜日関数設定部、配水流量対季節
関数設定部、配水流量対天候関数設定部である。１５は
ファジィ推論部である。
【００１５】次に、その実施例の動作を説明する。前記
計測点ａ，ｂ，ｃ，ｄに設けた圧力計３１，３２，３
３，３４により計測された各実末端圧力を前記各子局２
１〜２４を介して親局２０へ伝送し、ファジィ推論部１
５へ入力する。
計測点ａ，ｂ，ｃ，ｄに設けた圧力計３１，３２，３
３，３４により計測された各実末端圧力を前記各子局２
１〜２４を介して親局２０へ伝送し、ファジィ推論部１
５へ入力する。
【００１６】同時に、需要量に依存する管網状況を表す
配水量を流量計６で計測し、その流量信号をファジィ推
論部１５へ入力する。
配水量を流量計６で計測し、その流量信号をファジィ推
論部１５へ入力する。
【００１７】また、前記１１，１２，１３，１４の各関
数設定部より配水流量対時刻関数信号、配水量対曜日関
数信号、配水流量対季節関数信号、配水流量対天候関数
信号をファジィ推論部１５へ入力する。
数設定部より配水流量対時刻関数信号、配水量対曜日関
数信号、配水流量対季節関数信号、配水流量対天候関数
信号をファジィ推論部１５へ入力する。
【００１８】前記ファジィ推論部１５では、前記管網内
の複数の実末端圧信号と送水点２の流量信号および配水
流量対時刻関数信号，配水流量対曜日関数信号，配水流
量対季節関数信号，配水流量対天候関数信号を現象項目
とし、ＩＦ−ＴＨＥＮ形式の制御ルールに基づき、各ル
ール毎の目標圧力の成立度合を求め、各ルールより得た
結果の論理和（最大値）を採りその重心計算を行い、原
因項目である目標圧力を推論し、比較部９へ送出する。
の複数の実末端圧信号と送水点２の流量信号および配水
流量対時刻関数信号，配水流量対曜日関数信号，配水流
量対季節関数信号，配水流量対天候関数信号を現象項目
とし、ＩＦ−ＴＨＥＮ形式の制御ルールに基づき、各ル
ール毎の目標圧力の成立度合を求め、各ルールより得た
結果の論理和（最大値）を採りその重心計算を行い、原
因項目である目標圧力を推論し、比較部９へ送出する。
【００１９】比較部９では、送水点２に設けられた圧力
計８で計測された圧力信号Ｐと前記目標圧力推論信号Ｐ
Mとを比較しその偏差を調節計１０へ入力し、その調整
出力を配水ポンプ１へ送り目標圧力推論値になるように
配水ポンプの速度制御を行う。
計８で計測された圧力信号Ｐと前記目標圧力推論信号Ｐ
Mとを比較しその偏差を調節計１０へ入力し、その調整
出力を配水ポンプ１へ送り目標圧力推論値になるように
配水ポンプの速度制御を行う。
【００２０】なお、以下にファジィ推論について説明す
る。このファジィ推論に用いる変数を次のように定義す
る。
る。このファジィ推論に用いる変数を次のように定義す
る。
【００２１】［現象項目］ ＦＨ:配水流量，ＴＩ:時
刻，ＷＩ:曜日，ＳＩ:季節， ＷＴ:天候，ＴＰ1，ＴＰ2，ＴＰ3，ＴＰ4:実末端圧力 ［原因項目］ ＳＶ:目標配水圧力 上記各現象項目，原因項目の変数については、図２のよ
うな３段階の三角形メンバーシップ関数を規定し、その
ファジィラベルをＬ，Ｍ，Ｓとする。
刻，ＷＩ:曜日，ＳＩ:季節， ＷＴ:天候，ＴＰ1，ＴＰ2，ＴＰ3，ＴＰ4:実末端圧力 ［原因項目］ ＳＶ:目標配水圧力 上記各現象項目，原因項目の変数については、図２のよ
うな３段階の三角形メンバーシップ関数を規定し、その
ファジィラベルをＬ，Ｍ，Ｓとする。
【００２２】更に、ルールマトリックスを表１の通りと
する。
する。
【００２３】
【表１】
【００２４】従って、制御ルールとしては、以下の
（１）〜（ｎ）のルールを構成する。
（１）〜（ｎ）のルールを構成する。
【００２５】 （１）IF F FH is L and TP1 is L and TP2 is L and TP3 is M and TP4 is M TI is M and WI is M and SI is S and WT is S THEN SV is L （２）IF FH is L and TP1 is M and TP2 is M and TP3 is L and TP4 is L TI is M and WI is M and SI is S and WT is S THEN SV is L ・ ・ ・ （ｎ）IF ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ THEN ・・・・・・・・・ これらのルールのＩＦ部分は条件部，ＴＨＥＮ部分は結
論部である。
論部である。
【００２６】これらのルール群を用いた推論方法として
はＭＩＮＩ−ＭＡＸ法を適用する。
はＭＩＮＩ−ＭＡＸ法を適用する。
【００２７】即ち、推論は次のように進める。先ず、現
象項目の各変数ＦＨ，ＴＰ1，ＴＰ2，ＴＰ3，ＴＰ4，Ｔ
Ｉ，ＷＩ，ＳＩ，ＷＴの入力値に対し、各ファジィ集合
のメンバーシップ値（成立度合）を求める。更に、ルー
ル毎に成立度合の小さい値を求め、そのルールを満たさ
れる度合とする。次に、その成立度合を用いて結論部の
ファジィ集合を切る。最後に、各ルールからの結果の推
論和をとり、その重心位置を出力値ＳＶとする。
象項目の各変数ＦＨ，ＴＰ1，ＴＰ2，ＴＰ3，ＴＰ4，Ｔ
Ｉ，ＷＩ，ＳＩ，ＷＴの入力値に対し、各ファジィ集合
のメンバーシップ値（成立度合）を求める。更に、ルー
ル毎に成立度合の小さい値を求め、そのルールを満たさ
れる度合とする。次に、その成立度合を用いて結論部の
ファジィ集合を切る。最後に、各ルールからの結果の推
論和をとり、その重心位置を出力値ＳＶとする。
【００２８】
【発明の効果】本発明は、上水施設より管網に配水する
際、複数の管網内の実末端圧力信号，送水点流量及び時
刻，曜日，季節，天候関数信号を基にファジィ推論で求
めた目標配水圧力信号と送水点圧力との偏差により配水
ポンプの速度制御を行い配水圧力の最適化を図るので、
次の様な優れた効果を有する。
際、複数の管網内の実末端圧力信号，送水点流量及び時
刻，曜日，季節，天候関数信号を基にファジィ推論で求
めた目標配水圧力信号と送水点圧力との偏差により配水
ポンプの速度制御を行い配水圧力の最適化を図るので、
次の様な優れた効果を有する。
【００２９】（１）管網内の部分的な需要量の変動によ
る局部的な圧力上昇・低下を補償することが可能であ
る。
る局部的な圧力上昇・低下を補償することが可能であ
る。
【００３０】（２）管網状態を一情報のみでなく、影響
すると思われる各種要因により推論しているため、管網
全体を考慮した最適補償が可能である。
すると思われる各種要因により推論しているため、管網
全体を考慮した最適補償が可能である。
【００３１】（３）管網の配水圧力を最適に制御するこ
とで、過度な圧力上昇の発生が減少するため、管網を構
成する管路の損傷，漏水を低減できると共に配水ポンプ
の無駄な動力消費が削減され省エネルギーが可能とな
る。また、配水ポンプの無駄な発停回数が低減され長寿
命化が可能となる。
とで、過度な圧力上昇の発生が減少するため、管網を構
成する管路の損傷，漏水を低減できると共に配水ポンプ
の無駄な動力消費が削減され省エネルギーが可能とな
る。また、配水ポンプの無駄な発停回数が低減され長寿
命化が可能となる。
【００３２】（４）時刻，曜日，季節，天候などの社会
的生活パターンや自然現象の要因による全体的及び部分
的な変動に対応が可能である。
的生活パターンや自然現象の要因による全体的及び部分
的な変動に対応が可能である。
【００３３】（５）ファジィ推論により目標配水圧力を
決定するため、柔軟なアルゴリズムの構成が可能であ
り、ルールの変更・修正などが容易にできる。
決定するため、柔軟なアルゴリズムの構成が可能であ
り、ルールの変更・修正などが容易にできる。
【図１】本発明の一実施例の管網の配水圧力制御システ
ムの構成図。
ムの構成図。
【図２】実施例の現象項目，原因項目変数についてのメ
ンバーシップ関数。
ンバーシップ関数。
【図３】従来の推定末端圧力制御システムの構成図。
１…配水ポンプ ２…送水点 ３…管網 ４…配水点 ５…主幹線管路 ６…流量計 ７…圧力演算部 ８…圧力計 ９…比較器 １０…調節計 １１…配水流量対時刻関数設定部 １２…配水流量対曜日関数設定部 １３…配水流量対季節関数設定部 １４…配水流量対天候関数設定部 １５…ファジィ推論部 ２０…遠方監視装置の親局 ２１，２２，２３，２４…遠方監視装置の子局 ３１，３２，３３，３４…管網特性を代表する計測点に
設置された路上局の圧力計
設置された路上局の圧力計
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年５月６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 配水圧力制御方式
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、上水施設の配水圧力制
御方式に関し、特にプロセスコントロールなどの制御装
置による配水圧力制御にファジィ推論を導入した最適な
制御を行う配水圧力制御方式に関する。
御方式に関し、特にプロセスコントロールなどの制御装
置による配水圧力制御にファジィ推論を導入した最適な
制御を行う配水圧力制御方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】浄水場や配水池などの上水施設は、多数
の需要家と管路で構成される管網に接続されており、需
要家端においてほぼ一定の圧力と需要流量の確保が要求
され、これを実現するため配水圧力制御が行われてい
る。
の需要家と管路で構成される管網に接続されており、需
要家端においてほぼ一定の圧力と需要流量の確保が要求
され、これを実現するため配水圧力制御が行われてい
る。
【０００３】この配水圧力制御には、直配水方式と自然
流下方式とがあり、直配水方式では配水ポンプの速度を
制御することにより、一方自然流下方式では配水弁の弁
開度を制御することにより配水圧力を調整する。
流下方式とがあり、直配水方式では配水ポンプの速度を
制御することにより、一方自然流下方式では配水弁の弁
開度を制御することにより配水圧力を調整する。
【０００４】現在、直配水方式では図３に示されるよう
に、配水ポンプ１が設置されている配水点２と、配水点
２より配水される管網３の入口に相当する給水点４との
間の主幹線管路５に関する管路損失を流量の関数として
推定演算し、この管路損失を補償することにより配水点
４の圧力が一定になるように制御している。
に、配水ポンプ１が設置されている配水点２と、配水点
２より配水される管網３の入口に相当する給水点４との
間の主幹線管路５に関する管路損失を流量の関数として
推定演算し、この管路損失を補償することにより配水点
４の圧力が一定になるように制御している。
【０００５】即ち、配水点２に設けられた流量計６の出
力を圧力演算部７へ入力し、目標配水圧力ＰＭを次式
ＰＭ＝ａＱｎ＋ｂで演算する。但し、ａＱｎは管路損失
水頭，ｂは常数である。
力を圧力演算部７へ入力し、目標配水圧力ＰＭを次式
ＰＭ＝ａＱｎ＋ｂで演算する。但し、ａＱｎは管路損失
水頭，ｂは常数である。
【０００６】一方、配水点２に設けた圧力計８により検
出した圧力Ｐと、前記目標配水圧力ＰＭとの偏差を比較
器９において求め調節計１０に入力し、その出力により
配水ポンプ１の回転速度を制御し吐出量を加減し推定末
端圧の一定制御を行う。
出した圧力Ｐと、前記目標配水圧力ＰＭとの偏差を比較
器９において求め調節計１０に入力し、その出力により
配水ポンプ１の回転速度を制御し吐出量を加減し推定末
端圧の一定制御を行う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記の制御方法では、
以下のような課題がある。
以下のような課題がある。
【０００８】（１）管網内の圧力と需要量の分布は非常
に複雑であり、部分的な需要量の変動が給水点に必ず影
響を及ぼすとは限らないため局部的な圧力上昇・低下を
補償できない。 ［０００９】（２）また、給水点に影響を及ぼす場合に
おいてもその影響度合いは管網の他部分の状態により一
義的に特定することができないため、当然ながら最適な
補償はできない。
に複雑であり、部分的な需要量の変動が給水点に必ず影
響を及ぼすとは限らないため局部的な圧力上昇・低下を
補償できない。 ［０００９】（２）また、給水点に影響を及ぼす場合に
おいてもその影響度合いは管網の他部分の状態により一
義的に特定することができないため、当然ながら最適な
補償はできない。
【００１０】（３）つまり、給水点は管網特性のほんの
一部分を代表しており全てを代表している事にならない
ため、給水点のみの圧力を推定しその圧力を一定に制御
する方式では管網の最適な制御が困難である。
一部分を代表しており全てを代表している事にならない
ため、給水点のみの圧力を推定しその圧力を一定に制御
する方式では管網の最適な制御が困難である。
【００１１】（４）管網内の需要量は時刻・曜日・季節
・天候など社会的な生活パターンや自然現象の要因によ
り全体的及び部分的に変動するため、管網の特性として
はそれらの要因を考慮することが必要である。
・天候など社会的な生活パターンや自然現象の要因によ
り全体的及び部分的に変動するため、管網の特性として
はそれらの要因を考慮することが必要である。
【００１２】本発明は以上のような課題に鑑みなされた
もので、管網特性に影響する各種要因を基にしたファジ
ィ推論を導入して算出した目標配水圧力に応じて配水制
御を行い、管網内の部分的需要量の変動による局部的な
圧力変動の補償、管網全体を考慮した最適な圧力補償、
管路の損傷・漏水の低減、配水ポンプの省エネ・長寿命
化、社会生活パターン・自然現象要因による全体的・部
分的な変動への対応、柔軟なアルゴリズム構成などの提
供を目的とする。
もので、管網特性に影響する各種要因を基にしたファジ
ィ推論を導入して算出した目標配水圧力に応じて配水制
御を行い、管網内の部分的需要量の変動による局部的な
圧力変動の補償、管網全体を考慮した最適な圧力補償、
管路の損傷・漏水の低減、配水ポンプの省エネ・長寿命
化、社会生活パターン・自然現象要因による全体的・部
分的な変動への対応、柔軟なアルゴリズム構成などの提
供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段，作用】浄水場，配水池な
どの上水施設より多数の需要家と管路で構成される管網
へ配水ポンプ制御により一定圧力の流量を配水する配水
圧力制御システムにおいて、管網解析により算出した管
網特性を代表する複数点にそれぞれ路上局を設け計測し
た複数の実末端圧力と配水点の配水流量および配水流量
対時刻関数，配水流量対曜日関数，配水流量対季節関
数，配水流量対天候関数の各設定値を現象項目としてフ
ァジィ推論により算出した原因項目の目標配水圧力と配
水点圧力との偏差に基づき配水ポンプの速度制御を行い
管網の配水圧力を最適化する。
どの上水施設より多数の需要家と管路で構成される管網
へ配水ポンプ制御により一定圧力の流量を配水する配水
圧力制御システムにおいて、管網解析により算出した管
網特性を代表する複数点にそれぞれ路上局を設け計測し
た複数の実末端圧力と配水点の配水流量および配水流量
対時刻関数，配水流量対曜日関数，配水流量対季節関
数，配水流量対天候関数の各設定値を現象項目としてフ
ァジィ推論により算出した原因項目の目標配水圧力と配
水点圧力との偏差に基づき配水ポンプの速度制御を行い
管網の配水圧力を最適化する。
【００１４】
【実施例】以下に、本発明の一実施例を図１に基づき説
明する。図１において前記図２と同一の記号は同一また
は同等のものを示す。３１，３２，３３，３４は、需要
家と管路より構成される管網３を管網解析し管網特性を
代表する複数の計測点ａ，ｂ，ｃ，ｄを求め、それらの
点に設置された路上局内の圧力計である。２０は遠方監
視装置の親局、２１，２２，２３，２４は子局であり、
計測点ａ，ｂ，ｃ，ｄの圧力を伝送する。１１，１２，
１３，１４は配水量との特性関係を表す配水量対時刻関
数設定部、配水流量対曜日関数設定部、配水流量対季節
関数設定部、配水流量対天候関数設定部である。１５は
ファジィ推論部である。
明する。図１において前記図２と同一の記号は同一また
は同等のものを示す。３１，３２，３３，３４は、需要
家と管路より構成される管網３を管網解析し管網特性を
代表する複数の計測点ａ，ｂ，ｃ，ｄを求め、それらの
点に設置された路上局内の圧力計である。２０は遠方監
視装置の親局、２１，２２，２３，２４は子局であり、
計測点ａ，ｂ，ｃ，ｄの圧力を伝送する。１１，１２，
１３，１４は配水量との特性関係を表す配水量対時刻関
数設定部、配水流量対曜日関数設定部、配水流量対季節
関数設定部、配水流量対天候関数設定部である。１５は
ファジィ推論部である。
【００１５】次に、その実施例の動作を説明する。前記
計測点ａ，ｂ，ｃ，ｄに設けた圧力計３１，３２，３
３，３４により計測された各実末端圧力を前記各子局２
１〜２４を介して親局２０へ伝送し、ファジィ推論部１
５へ入力する。
計測点ａ，ｂ，ｃ，ｄに設けた圧力計３１，３２，３
３，３４により計測された各実末端圧力を前記各子局２
１〜２４を介して親局２０へ伝送し、ファジィ推論部１
５へ入力する。
【００１６】同時に、需要量に依存する管網状況を表す
配水量を流量計６で計測し、その流量信号をファジィ推
論部１５へ入力する。
配水量を流量計６で計測し、その流量信号をファジィ推
論部１５へ入力する。
【００１７】また、前記１１，１２，１３，１４の各関
数設定部より配水流量対時刻関数信号、配水量対曜日関
数信号、配水流量対季節関数信号、配水流量対天候関数
信号をファジィ推論部１５へ入力する。
数設定部より配水流量対時刻関数信号、配水量対曜日関
数信号、配水流量対季節関数信号、配水流量対天候関数
信号をファジィ推論部１５へ入力する。
【００１８】前記ファジィ推論部１５では、前記管網内
の複数の実末端圧信号と配水点２の流量信号および配水
流量対時刻関数信号，配水流量対曜日関数信号，配水流
量対季節関数信号，配水流量対天候関数信号を現象項目
とし、ＩＦ−ＴＨＥＮ形式の制御ルールに基づき、各ル
ール毎の目標圧力の成立度合を求め、各ルールより得た
結果の論理和（最大値）を採りその重心計算を行い、原
因項目である目標圧力を推論し、比較部９へ送出する。
の複数の実末端圧信号と配水点２の流量信号および配水
流量対時刻関数信号，配水流量対曜日関数信号，配水流
量対季節関数信号，配水流量対天候関数信号を現象項目
とし、ＩＦ−ＴＨＥＮ形式の制御ルールに基づき、各ル
ール毎の目標圧力の成立度合を求め、各ルールより得た
結果の論理和（最大値）を採りその重心計算を行い、原
因項目である目標圧力を推論し、比較部９へ送出する。
【００１９】比較部９では、配水点２に設けられた圧力
計８で計測された圧力信号Ｐと前記目標圧力推論信号Ｐ
Ｍとを比較しその偏差を調節計１０へ入力し、その調整
出力を配水ポンプ１へ送り目標圧力推論値になるように
配水ポンプの速度制御を行う。
計８で計測された圧力信号Ｐと前記目標圧力推論信号Ｐ
Ｍとを比較しその偏差を調節計１０へ入力し、その調整
出力を配水ポンプ１へ送り目標圧力推論値になるように
配水ポンプの速度制御を行う。
【００２０】なお、以下にファジィ推論について説明す
る。このファジィ推論に用いる変数を次のように定義す
る。
る。このファジィ推論に用いる変数を次のように定義す
る。
【００２１】［現象項目］ ＦＨ：配水流量， ＴＩ：
時刻，ＷＩ：曜日， ＳＩ：季節，
ＷＴ：天候，ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３，ＴＰ４実末端圧
力 ［原因項目］ ＳＶ：目標配水圧力 上記各現象項目，原因項目の変数については、図２のよ
うな３段階の三角形メンバーシップ関数を規定し、その
ファジィラベルをＬ，Ｍ，Ｓとする。
時刻，ＷＩ：曜日， ＳＩ：季節，
ＷＴ：天候，ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３，ＴＰ４実末端圧
力 ［原因項目］ ＳＶ：目標配水圧力 上記各現象項目，原因項目の変数については、図２のよ
うな３段階の三角形メンバーシップ関数を規定し、その
ファジィラベルをＬ，Ｍ，Ｓとする。
【００２２】更に、ルールマトリックスを表１の通りと
する。
する。
【００２３】
【表１】
【００２４】従って、制御ルールとしては、以下の
（１）〜（ｎ）のルールを構成する。
（１）〜（ｎ）のルールを構成する。
【００２５】 （１）ＩＦ Ｆ ＦＨ ｉｓ Ｌ ａｎｄ ＴＰ１ ｉｓ Ｌ ａｎｄ ＴＰ２ ｉｓ Ｌ ａｎｄ ＴＰ３ ｉｓ Ｍ ａｎｄ ＴＰ４ ｉｓ Ｍ ＴＩ ｉ ｓ Ｍ ａｎｄ ＷＩ ｉｓ Ｍ ａｎｄ ＳＩ ｉｓ Ｓ ａｎｄ ＷＴ ｉ ｓ Ｓ ＴＨＥＮ ＳＶ ｉｓ Ｌ （２）ＩＦ ＦＨ ｉｓ Ｌ ａｎｄ ＴＰ１ ｉｓ Ｍ ａｎｄ ＴＰ２ ｉ ｓ Ｍ ａｎｄ ＴＰ３ ｉｓ Ｌ ａｎｄ ＴＰ４ｉｓ Ｌ ＴＩ ｉｓ Ｍ ａｎｄ ＷＩ ｉｓ Ｍ ａｎｄ ＳＩ ｉｓ Ｓ ａｎｄ ＷＴ ｉｓ Ｓ ＴＨＥＮ ＳＶ ｉｓ Ｌ・ ・ （ｎ）ＩＦ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ＴＨＥＮ ・・ ・・・・・ これらのルールのＩＦ部分は条件部，ＴＨＥＮ部分は結
論部である。
論部である。
【００２６】これらのルール群を用いた推論方法として
はＭＩＮＩ−ＭＡＸ法を適用する。
はＭＩＮＩ−ＭＡＸ法を適用する。
【００２７】即ち、推論は次のように進める。先ず、現
象項目の各変数ＦＨ，ＴＰ１， ＴＰ２，ＴＰ３，ＴＰ
４，ＴＩ，ＷＩ，ＳＩ，ＷＴの入力値に対し、各ファジ
ィ集合のメンバーシップ値（成立度合）を求める。更
に、ルール毎に成立度合の小さい値を求め、そのルール
を満たされる度合とする。次に、その成立度合を用いて
結論部のファジィ集合を切る。最後に、各ルールからの
結果の推論和をとり、その重心位置を出力値ＳＶとす
る。
象項目の各変数ＦＨ，ＴＰ１， ＴＰ２，ＴＰ３，ＴＰ
４，ＴＩ，ＷＩ，ＳＩ，ＷＴの入力値に対し、各ファジ
ィ集合のメンバーシップ値（成立度合）を求める。更
に、ルール毎に成立度合の小さい値を求め、そのルール
を満たされる度合とする。次に、その成立度合を用いて
結論部のファジィ集合を切る。最後に、各ルールからの
結果の推論和をとり、その重心位置を出力値ＳＶとす
る。
【００２８】
【発明の効果】本発明は、上水施設より管網に配水する
際、複数の管網内の実末端圧力信号，配水点流量及び時
刻，曜日，季節，天候関数信号を基にファジィ推論で求
めた目標配水圧力信号と配水点圧力との偏差により配水
ポンプの速度制御を行い配水圧力の最適化を図るので、
次の様な優れた効果を有する。
際、複数の管網内の実末端圧力信号，配水点流量及び時
刻，曜日，季節，天候関数信号を基にファジィ推論で求
めた目標配水圧力信号と配水点圧力との偏差により配水
ポンプの速度制御を行い配水圧力の最適化を図るので、
次の様な優れた効果を有する。
【００２９】（１）管網内の部分的な需要量の変動によ
る局部的な圧力上昇・低下を補償することが可能であ
る。
る局部的な圧力上昇・低下を補償することが可能であ
る。
【００３０】（２）管網状態を一情報のみでなく、影響
すると思われる各種要因により推論しているため、管網
全体を考慮した最適補償が可能である。
すると思われる各種要因により推論しているため、管網
全体を考慮した最適補償が可能である。
【００３１】（３）管網の配水圧力を最適に制御するこ
とで、過度な圧力上昇の発生が減少するため、管網を構
成する管路の損傷，漏水を低減できると共に配水ポンプ
の無駄な動力消費が削減され省エネルギーが可能とな
る。また、配水ポンプの無駄な発停回数が低減され長寿
命化が可能となる。
とで、過度な圧力上昇の発生が減少するため、管網を構
成する管路の損傷，漏水を低減できると共に配水ポンプ
の無駄な動力消費が削減され省エネルギーが可能とな
る。また、配水ポンプの無駄な発停回数が低減され長寿
命化が可能となる。
【００３２】（４）時刻，曜日，季節，天候などの社会
的生活パターンや自然現象の要因による全体的及び部分
的な変動に対応が可能である。
的生活パターンや自然現象の要因による全体的及び部分
的な変動に対応が可能である。
【００３３】（５）ファジィ推論により目標配水圧力を
決定するため、柔軟なアルゴリズムの構成が可能であ
り、ルールの変更・修正などが容易にできる。
決定するため、柔軟なアルゴリズムの構成が可能であ
り、ルールの変更・修正などが容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の管網の配水圧力制御システ
ムの構成図。
ムの構成図。
【図２】実施例の現象項目，原因項目変数についてのメ
ンバーシップ関数。
ンバーシップ関数。
【図３】従来の推定末端圧力制御システムの構成図。
【符号の説明】 １…配水ポンプ ２…配水点 ３…管網 ４…給水点 ５…主幹線管路 ６…流量計 ７…圧力演算部 ８…圧力計 ９…比較器 １０…調節計 １１…配水流量対時刻関数設定部 １２…配水流量対曜日関数設定部 １３…配水流量対季節関数設定部 １４…配水流量対天候関数設定部 １５…ファジィ推論部 ２０…遠方監視装置の親局 ２１，２２，２３，２４…遠方監視装置の子局 ３１，３２，３３，３４…管網特性を代表する計測点に
設置された路上局の圧力計
設置された路上局の圧力計
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
Claims (1)
- 【請求項１】 浄水場，配水池などの上水施設より多数
の需要家と管路で構成される管網へ配水ポンプ制御によ
り一定圧力の流量を配水する配水圧力制御システムにお
いて、管網解析により算出した管網特性を代表する複数
の計測点にて計測し伝送された複数の実末端圧力と送水
点の配水流量及び配水流量対時刻関数，配水流量対曜日
関数，配水流量対季節関数，配水流量対天候関数とを現
象項目としてファジィ推論により算出した原因項目の目
標配水圧力と送水点圧力との偏差に基づき配水ポンプの
速度制御を行い管網の配水圧力を最適化することを特徴
とした配水圧力制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15905192A JPH062800A (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 配水圧力制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15905192A JPH062800A (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 配水圧力制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH062800A true JPH062800A (ja) | 1994-01-11 |
Family
ID=15685157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15905192A Pending JPH062800A (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 配水圧力制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH062800A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102226500A (zh) * | 2011-05-18 | 2011-10-26 | 云南大红山管道有限公司 | 一种终端脱水站增加生产水水压的装置及其方法 |
| CN114639493A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-06-17 | 国家电投集团科学技术研究院有限公司 | 用于非能动安全壳冷却系统试验设备的水分配装置 |
-
1992
- 1992-06-18 JP JP15905192A patent/JPH062800A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102226500A (zh) * | 2011-05-18 | 2011-10-26 | 云南大红山管道有限公司 | 一种终端脱水站增加生产水水压的装置及其方法 |
| CN114639493A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-06-17 | 国家电投集团科学技术研究院有限公司 | 用于非能动安全壳冷却系统试验设备的水分配装置 |
| CN114639493B (zh) * | 2022-01-26 | 2023-02-28 | 国家电投集团科学技术研究院有限公司 | 用于非能动安全壳冷却系统试验设备的水分配装置 |
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