JPH06303677A - 管網管理方法およびこれを利用するシステム - Google Patents

管網管理方法およびこれを利用するシステム

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JPH06303677A
JPH06303677A JP5084299A JP8429993A JPH06303677A JP H06303677 A JPH06303677 A JP H06303677A JP 5084299 A JP5084299 A JP 5084299A JP 8429993 A JP8429993 A JP 8429993A JP H06303677 A JPH06303677 A JP H06303677A
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JP5084299A
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Inventor
Hiromitsu Kurisu
宏充 栗栖
Teruji Sekozawa
照治 瀬古沢
Takuji Nishitani
卓史 西谷
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 異常時に対する迅速な対応が可能で、かつ、
管網の大規模化に対応できる計算速度で精度を保証する
管網解析方法を備えた管網管理方法およびこれを利用す
るシステムを提供すること。 【構成】 複数の供給点から需要点へ流体を輸送する管
網の複数箇所に設置された流量センサ,圧力センサの計
測データを利用し、前記管網上の複数箇所に設置された
ポンプ,バルブの操作量を決定することにより、管網全
体の流量および圧力の分布を適切に保持する流体輸送制
御方法であって、異常状態に応じて管網を可変にブロッ
ク分割し、該分割したブロック間を連絡する主要管網の
管理と、個々のブロックに対して、ブロック内の管網で
ある下位管網の管理とによる階層的分散管理を行うこと
を特徴とする分散協調型の管網管理方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、上水道管網,ガス管網
等の流体輸送システムの制御および維持管理または拡張
工事に伴う作業を支援するのに特に有効な、分散協調型
の管網管理方法およびこれを利用するシステムに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、水道,ガス等の流体を輸送する
管網内では、需要変動に伴って流量が変化し、また、圧
力が絶えず変化する。しかしながら、利用者のために
は、末端圧力を一定に維持する必要があり、圧力制御に
より、需要変動にかかわらず、管網内圧力を所定の範囲
内に保持しておく必要がある。上述の如き末端圧力適正
化のための技術としては、例えば、特公昭55-24121号
「流体ネットワーク制御方式」に開示された方式が知られ
ている。この方式は、ポンプやバルブを単位量動かした
ときの圧力変化である感度定数を、管網全体の流量圧力
計算を基に予め求めておき、各配水ブロック毎に、上述
の感度定数に基づいた適応修正計算を行うことによっ
て、管網全体の圧力分布の適正化を図るものである。な
お、この方式では、管網を複数の給配ブロックに分割し
ておき、圧力異常に対しては、このブロック毎に感度定
数に基づいたオンライン修正を行うことが特徴である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】流体輸送網の管理に関
しての課題として第一に挙げられるのは、異常時に対す
る迅速な対応方法の確立である。上水道管網やガス管網
は、普及拡大に対応するだけでなく、維持管理も重要性
を増しつつある。すなわち、管路の増設工事だけでな
く、老朽管の整備や交換あるいは破損管の復旧といった
既設管に対する工事も増加している。前記従来技術で
は、感度定数に基づいた適応修正によりブロック内の圧
力異常を修復する方式を提案しており、この方式でも、
需要変動に起因する圧力異常については、ある程度対処
可能である。しかしながら、この方式では、管路の破損
等の事故や、増設あるいは維持の工事など、管網の接続
状態が変化するような異常には、迅速な対応が困難であ
る。これは、前述の感度定数が平常時の管網計算に基づ
くものであるため、適応修正だけではなく、管網計算に
必要なデータを更新した後、全体の管網解析からやり直
さなければならないからである。更に、事故や工事の対
応は、ポンプやバルブの制御だけではなく、仕切弁など
の現場操作を伴う作業も多く必要とするとい事情もあ
る。このような処理については、システム化が遅れてお
り、対応には多くの時間と労力が必要となっているのが
現状であり、あらゆる異常について迅速に対応可能な管
網管理方法が必要である。
【0004】流体輸送網の管理に関する課題の第二は、
大規模管網を対象とした大量情報の処理能力の限界の解
決である。一般に、管網解析には大量の計算を必要とす
る。従って、管網規模が大きくなると長い計算時間が必
要となる。従来方式では、この計算を予め行っておき、
オンラインによる各制御点の操作量は、感度定数に基づ
いた適応修正とすることによって対処していた。しかし
ながら、既に述べたように、この方式では、管路の接続
が変化する異常の場合には、迅速な対応が不可能であ
る。また、管路の接続は変化しない場合でも、急激に需
要が変化する場合には、計算精度に限界があるため、追
従しにくいという問題点がある。以上のような理由で、
迅速な異常処理および計算精度の向上には、オンライン
の管網解析が望ましい。しかしながら、管網全体の解析
をオンラインで処理するのは、管網規模の増大に従って
困難となるのは明らかであり、大規模管網の解析処理方
法を改善する必要がある。本発明は上記事情に鑑みてな
されたもので、その目的とするところは、従来の技術に
おける上述の如き諸問題を解消し、異常時に対する迅速
な対応が可能で、かつ、管網の大規模化に対応できる計
算速度で精度を保証する管網解析方法を備えた管網管理
方法およびこれを利用するシステムを提供することにあ
る。本発明の他の目的は、流体輸送システムの制御およ
び維持管理または拡張工事に伴う作業を支援するのに特
に有効な、分散協調型の管網管理方法およびこれを利用
するシステムを提供することにある。本発明の更に他の
目的は、以下の説明により明らかにされる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、複
数の供給点から需要点へ流体を輸送する管網の複数箇所
に設置された流量センサ,圧力センサの計測データを利
用して、前記管網上の複数箇所に設置されたポンプ,バ
ルブの操作量を決定することにより、管網全体の流量お
よび圧力の分布を適切に保持する流体輸送制御方法であ
って、異常状態に応じて管網を可変にブロック分割し、
該分割したブロック間を連絡する主要管網の管理と、個
々のブロックに対して、ブロック内の管網である下位管
網の管理とによる階層的分散管理を行うことを特徴とす
る分散協調型の管網管理方法、および、異常状態に応じ
て管網を可変にブロック分割し、ブロック間を連絡する
主要管網の管理を行う管理センタ機能と、個々のブロッ
クに対して、ブロック内の管網である下位管網の管理を
行うサブセンタ機能による階層的分散管理を行う分散協
調型の管網管理システムにより達成される。より詳細に
説明すれば、システム構成としては、複数の供給点から
需要点へ流体を輸送する管網があり、この管網上の複数
計測箇所には流量センサ、圧力センサが設置され、複数
操作箇所には、ポンプ,バルブが設けられている。更
に、計測データを利用し、操作機器を制御するために、
管理センタと複数のサブセンタを設置する。管理センタ
では、異常状態に応じて管網を可変にブロック分割し、
ブロック間を連絡する主要管網の管理を行う。各サブセ
ンタでは、担当のブロックに対して、ブロック内の管網
である下位管網の管理を行う。管理センタとサブセンタ
間および各サブセンタ間での情報交換は通信装置によっ
て行う。
【0006】上記管理センタは、ブロック管理装置と主
要管網管理装置と通信装置を具備している。ブロック管
理装置は、異常状態に応じた管網のブロック分割処理を
行う装置である。ブロック管理装置は、管網解析結果の
データベースの中から、特定の解析結果を検索する、解
析結果検索手段と、異常時に対する処置に関する知識を
記憶する対策知識記憶手段と、異常時の状態に応じて、
管網の分割状態を変更する、管網分割手段より構成され
る。主要管網管理装置は、ブロック間を連絡する主要管
網上にあるポンプやバルブの制御を行う装置である。処
理に必要なデータの記憶手段として、主要管網上の流量
および圧力の計測データを記憶する計測データ記憶手
段、サブセンタにおいて推定された需要データを記憶す
る需要データ記憶手段、主要管網の接続状態と構成管路
の諸元を記憶する管網データ記憶手段、供給や貯蔵に関
する条件を記憶する、制約条件記憶手段を有する。ま
た、主要管網の流量圧力分布を計算する管網解析手段
と、解析結果に基づいて、制約条件を満足するポンプや
バルブの適切な操作量を決定する操作量決定手段、流量
や圧力の解析結果を記憶する解析結果記憶手段を有す
る。更に、需要データや解析結果および操作量の表示、
および、人為的入力をサポートするマンマシンインタフ
ェースを備えている。
【0007】上記サブセンタは、下位管網管理装置と異
常処理支援装置と通信装置を具備している。下位管網管
理装置は、ブロック内の管網である下位管網上にあるポ
ンプやバルブの制御を行う装置である。処理に必要なデ
ータの記憶手段として、下位管網上の流量および圧力の
計測データを記憶する計測データ記憶手段、ブロック内
の需要量を推定する需要推定手段、推定された需要デー
タを記憶する需要データ記憶手段、下位管網の接続状態
と構成管路の諸元を記憶する管網データ記憶手段を有す
る。また、下位管網の流量圧力分布を計算する管網解析
手段と、解析結果に基づいたバルブの適切な操作量を決
定する、操作量決定手段と、流量や圧力の解析結果を記
憶する、解析結果記憶手段を有する。更に、需要データ
や解析結果および操作量の表示、および、人為的入力を
サポートするマンマシンインタフェースを備えている。
上記異常処理支援装置は、異常時に取るべき応急措置の
ガイダンスや復旧計画立案を行う装置である。異常処理
支援装置は、管網解析結果のデータベースの中から、特
定の解析結果を検出する解析結果検索手段と、異常時に
対する処置に関する知識を記憶する対策知識記憶手段
と、異常時の流量圧力分布状態に応じて、復旧計画立案
を行う復旧計画手段で構成される。以上述べた構成要素
を含む管網管理には、管網の流量圧力分布を求める管網
解析が不可欠である。これには、管理センタ機能による
主要管網の管網解析と、その結果を境界条件とした、サ
ブセンタ機能による下位管網の管網解析からなる分散管
網解析を適用する。
【0008】管理センタ機能の中でも、特に主要管網の
制御は、供給や貯蔵に対する制約条件,需要データ,管
網データ,流量や圧力の計測データを入力し、次のよう
に管網解析を反復することによって、ポンプやバルブの
操作量を決定する処理とする。まず、ポンプやバルブの
操作量に対する主要管網の流量圧力分布を、管網解析に
よって算出する。次に、解析から得られた流量圧力分布
を評価関数によって評価する。そして、評価値が改善さ
れるように操作量を修正する。修正された操作量に対し
て再び管網解析行う。以上一連の処理を、評価値が改善
できなくなるまで繰り返して、適切な操作量を求める。
サブセンタ機能の中でも特に下位管網の制御は、管理セ
ンタ機能から送られた境界条件と、需要データ、管網デ
ータ、流量や圧力の計測データを入力し、次のように管
網解析を反復することによって、ポンプやバルブの操作
量を決定する処理とする。まず、ポンプやバルブの操作
量に対するブロック内の下位管網の流量圧力分布を、管
網解析によって算出する。次に、解析から得られた流量
圧力分布を評価関数によって評価する。そして、評価値
が改善されるように操作量を修正する。修正された操作
量にたいして再び管網解析を行う。以上の一連の処理
を、評価値が改善できなくなるまで繰り返して、適切な
操作量を求める。
【0009】管網を管理する上では、流量圧力分布の維
持のほか、管網の維持や拡張の工事伴う作業を支援する
必要性が大きい。工事は、突発的であることを除外すれ
ば、事故と同様の異常時と考えることができる。従っ
て、同様の手段で対処することが可能である。工事内容
に応じて管網を可変にブロック分割し、ブロック間を連
絡する主要管網の分析および工事計画を行う管理センタ
機能と、個々のブロックに対して、ブロック内の管網で
ある下位管網の分析および工事計画を行うサブセンタ機
能による階層的分散管理によって、工事作業の支援を行
う。この場合のシステム構成としては、複数の供給点か
ら需要点へ流体を輸送する管網があり、この管網上の複
数計測箇所には、流量センサ,圧力センサが設けられ、
複数操作箇所には、ポンプ,バルブが設けられる。更
に、維持や拡張の工事に伴う作業を支援するために、管
理センタとサブセンタが設置される。管理センタでは、
工事内容に応じて管網を可変にブロック分割し、ブロッ
ク間を連絡する主要管網の分析および工事計画を行う。
また、サブセンタでは、個々のブロックに対して、ブロ
ック内の管網である下位管網の分析および工事計画を行
う。管理センタとサブセンタ間、および各サブセンタ間
での情報交換は通信装置によって行う。
【0010】以上、主要管網と複数の下位管網への分割
による分散管理を行うための手段を述べたが、対象とな
る管網が、超大規模管網の場合には、適度な規模のブロ
ックに分割しても、ブロック数の多さによっては、管理
センタの負荷が依然として大きい。このような場合、上
記手順を繰返し適用することによって、複数階層構造に
よる分散管理とする。すなわち、管網を複数のブロック
に分割し、更に各ブロックは複数の下位ブロックに分割
していくことにより、複数階層構造のブロック分割をす
る。各階層の各ブロック毎に管理し、それぞれの階層に
おけるブロックの管理拠点と1階層下位のブロックの管
理拠点は、それぞれ、これまで述べてきた管理センタと
サブセンタと同様のシステムを形成する。対象となる管
理の形態によって分散形態も異なる場合もある。管網を
構成する管路を規模に応じて分類することによって、管
網を複数レベルに分割し、各レベルの管網を1つの管理
センタのみで管理する形態、あるいは、管理センタと複
数のサブセンタおよび通信装置によって管理し、各レベ
ルの管理センタを通信装置で結合することによって階層
的分散管理する形態としても良い。
【0011】
【作用】異常時、すなわち、ポンプ故障や管路破裂等の
事故発生時に、まず、取らねばならない措置は、漏洩箇
所の遮断と非常用系統による融通である。従って、異常
時には、平常時とは異なった管網接続状態になる。本発
明に係る分散協調型の管網管理方法では、管理センタ機
能は、このような異常状態に応じて、ブロック分割を変
更して変更情報をサブセンタ機能に通信する。各サブセ
ンタ機能は、管理センタ機能により通信された分割状態
に応じて、ブロック内管網情報の変更を行った後、ブロ
ック内の流量および圧力の分布を適切に保持するととも
に、異常時の対策や復旧計画の立案を行う。管網を複数
のブロックに分割し、ブロック間を連絡する主要管網の
みを管理センタ機能によって管理し、個々のブロック内
の下位管網管理をサブセンタ機能によって管理する階層
的分散管理を行うことで、大量情報の処理効率化が図ら
れる。異常時には、管網接続状態の変化により、通常の
ブロック分割では制御困難となる可能性が生じる。ブロ
ック分割を変更することにより、この問題点が克服さ
れ、迅速な対応が可能となるのである。本発明に係る分
散協調型の管網管理方法における階層的分散管理は、1
つの計算機内で実現することも可能であるが、システム
構成としては、管理センタと複数のサブセンタを設置し
て、複数個所で分散管理する方が、処理能力の倍増が期
待できる。管理センタ機能は、管理センタ内のブロック
管理装置,主要管網管理装置,通信装置によって実現さ
れる。サブセンタ機能は、サブセンタ内の下位管網管理
装置,異常処理支援装置,通信装置によって実現され
る。次に、各装置の作用について説明する。
【0012】管理センタにおけるブロック管理装置は、
状況に応じて、管網のブロック分割をする役割を果た
す。異常時には、解析結果検索手段によって、管網解析
結果のデータベースの中から、必要となる過去の解析結
果を検索する。管網分割手段によって、検索した解析結
果と、異常時解析結果とを比較し、対策知識記憶手段の
知識を参照することにより、異常の状態に応じて、管網
分割の変更を行う。この処理で、異常時の対応が迅速に
行える。分割の変更に関する情報は、通信装置を介し
て、各サブセンタに送られ、それぞれのブロック内で措
置が取られる。管理センタにおける主要管網管理装置
の、計測データ記憶手段、需要データ記憶手段、管網デ
ータ記憶手段、制約条件記憶手段、解析結果記憶手段
は、いづれも、主要な管網についてのみのデ−タを記憶
する。これらデータを処理する管網解析手段では、処理
データ量の削減により、高速処理が可能となる。この結
果、操作量決定手段では、最新の解析結果に基づいた、
ポンプやバルブの適切な操作量を決定することができ
る。また、需要データや解析結果および操作量の表示、
人為的入力をサポートするマンマシンインタフェースに
おいては、入力操作量の減少、監視効率向上が、実現さ
れる。主要管網管理装置で得られた解析結果は、個々の
ブロック内における、下位管網解析の境界条件として、
それぞれのサブセンタへ通信装置を介して送られる。こ
の通信により、主要管網から下位の詳細管網に至るまで
首尾一貫した管網解析が可能となる。
【0013】サブセンタにおける下位管網管理装置の計
測データ記憶手段,需要データ記憶手段,管網データ記
憶手段,解析結果記憶手段等は、いづれも、担当ブロッ
ク内の下位管網についてのみのデ−タを記憶する。同様
に、需要推定手段では、ブロック内の需要量のみを推定
する。管網解析手段では、管理センタから通信装置を介
して送られてきた境界条件と、推定需要量を基にして、
ブロック内の管網解析を行う。ここでは、上位の管網解
析に基づく境界条件が得られるため、周囲と矛盾するこ
となく、局所的解析を行うことができ、処理データ量は
削減できる。この結果、操作量決定手段では、最新の解
析結果に基づいた、バルブの適切な操作量を決定するこ
とができる。また、需要データや解析結果および操作量
の表示、人為的入力をサポートするマンマシンインタフ
ェースにおいては、入力操作量の減少,監視効率向上が
実現される。サブセンタにおける異常処理支援装置は、
各ブロック内の異常時対策支援を行う役割を果たす。解
析結果検索手段によって、管網解析結果のデータベース
の中から、必要となる過去の解析結果を検索する。復旧
計画手段では、管理センタから通信装置を介して送られ
たブロック変更情報に基づき、隣接ブロックのサブセン
タとの情報交換により、需要データや管網データの変更
を行う。そして、検索された解析結果と、異常時解析結
果とを比較し、対策知識記憶手段の知識を参照すること
により、異常の状態に応じて、復旧計画立案を行う。管
理センタによる統制と、サブセンタ同志の情報交換によ
り、局所的都合が優先されることによる混乱が回避で
き、かつ処理の分散化による、迅速な復旧対応が取れ
る。
【0014】管網管理を行うにあたって、不可欠であり
かつ計算量の多い管網解析処理について述べる。管網を
複数のブロックに分割し、ブロック内の下位管網を1つ
の節点とみなすことにより、ブロック間を連絡する主要
管網のみの解析を行う。全体の管網ついて一括計算する
場合に比べ、管網が簡単化され、情報量が削減されてい
るため、格段に速く解析される。つぎに、解析結果を各
ブロックの境界条件として用い、サブセンタ機能によっ
て各ブロック内の下位管網の管網解析を行う。それぞれ
の下位管網は、分割されて適度な規模になっているた
め、高速に処理される。また、この処理は、各ブロック
で並列に行うことができる。更に、全体としての整合性
も保たれる。このように、大量情報の分散処理が実現さ
れ、大規模管網を対象とする場合でも、高速かつ正確な
解析が実現可能となる。管理センタ機能における主要管
網の流量および圧力の保持方法の作用について述べる。
まず、管網計算に必要な、制約条件、需要データ、管網
データ、計測データを入力し、ポンプやバルブのある操
作量に対して、主要管網の流量圧力分布を、管網解析に
よって算出する。分布状態を評価関数によって評価し、
評価関数値が改善されるように操作量を修正し、新たな
操作量に対して再び管網解析を行う。この処理を、評価
値が改善できなくなるまで繰り返して、適切な操作量
と、適切な分布状態を求める。解析の対象となる管網が
主要管網のみのため、操作量決定の各判断ごとに、管網
解析を繰り返すことが可能となり、より精度が高く、需
要変動に対する追従性が良い操作量を決定することがで
きる。
【0015】サブセンタ機能における下位管網の流量お
よび圧力の保持方法についても上と同様である。但し、
管理センタ機能から送られた境界条件に基づいて管網解
析を行う。需要データ、管網データ、計測データを入力
し、ポンプやバルブのある操作量に対する、ブロック内
の下位管網の流量圧力分布を、管網解析によって算出す
る。分布状態をある評価関数によって評価し、評価関数
値が改善されるように操作量を修正し、新たな操作量に
対して、再び管網解析を行う。この処理を、評価値が改
善できなくなるまで繰り返して、適切な操作量と、適切
な分布状態を求める。解析の対象となる管網がブロック
内の下位管網のみのため、操作量決定の各判断ごとに、
管網解析を繰り返すことが可能となり、より精度が高
く、需要変動に対する追従性が良い操作量を決定するこ
とができる。管理センタによる統制と、サブセンタ同志
の情報交換により、局所的都合が優先されることによる
混乱が回避でき、首尾一貫した制御を行うことが可能と
なる。異常時におけるオンライン処理を、蓄積データに
基づいたオフライン処理により行うことにより、管網の
維持や増設に伴う作業計画立案の支援が可能となる。管
理センタ機能は、工事が予定される箇所に応じて、管網
を複数のブロックに分割する。ブロック間を連絡する主
要管網のみの流量および圧力を計算して分布状態を分析
し、分割情報および分析結果をサブセンタ機能に通信す
る。各サブセンタ機能は、個々のブロック内の下位管網
の流量および圧力を計算して分布状態を分析し、工事や
復旧処理の立案を行う。適切な通信手段の下、管理セン
タ機能とそれぞれのサブセンタ機能が以上のような機能
を有すれば、管網の維持や増設に伴う作業計画も容易に
行うことができる。
【0016】上記方法は、1つの計算機内でも実現可能
であるが、システム構成としては、管理センタと複数の
サブセンタを設置して分散処理する方が、処理能力の倍
増が期待できる。管理センタのブロック管理装置によっ
て、工事内容に応じて、管網を複数のブロックに分割す
る。各サブセンタでは、作業計画支援装置により、管理
センタから通信装置によって伝えられた分割状態に応じ
て、それぞれのブロック内の工事や復旧処理の立案を行
う。対象となる管網が、超大規模管網の場合には、適度
な規模のブロックに分割しても、ブロック数の多さによ
って、管理センタの負荷が依然として大きい。このよう
な場合、管網を複数のブロックに分割し、更に、各ブロ
ックは複数の下位ブロックに分割していくことにより、
複数階層構造のブロック分割を行う。各階層の各ブロッ
ク毎に管理し、それぞれの階層におけるブロックの管理
拠点と1階層下位のブロックの管理拠点は、それぞれ、
これまで述べてきた管理センタとサブセンタと同様のシ
ステムを形成する。2階層、多ブロックの形態では、ブ
ロック分割処理が、大きな負荷となる可能性もあり、階
層構造によって、ブロック分割処理もまた分散され、こ
の危険性を回避することができる。対象となる管網によ
っては、管網を構成する管路を規模に応じて分類するこ
とで管網を複数レベルに分割し、階層構造とする。各レ
ベルの管網を、小規模な場合は、1つの管理センタのみ
で管理する。大規模な場合は、管理センタと複数のサブ
センタおよび通信装置によって分散管理する。各レベル
の管理センタを通信装置で結合することによって、階層
的分散管理する形態とする。このような階層構造によっ
て、管網の運用形態に適合したシステムとすることがで
きる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1は、本発明の一実施例に係る分散協調
型の管網管理システムの全体構成およびその対象である
流体を輸送する管網の例を示したものである。管網は、
図1の例では、下位管網15で構成される3つのブロッ
クと、これらのブロック間を連絡する主要管網12より
成っている。流体輸送システムは、この管網と、供給源
11,ポンプ13,バルブ14等で構成される。協調分
散型の管網管理システムでは、ポンプ13やバルブ14
等を操作することによって、管網内の流量および圧力の
分布を適切に保持することを目的としている。このシス
テムは、主要管網12を管理する管理センタ16および
3つのブロックそれぞれを管理するサブセンタ18−A
〜Cにより分散管理を行う。管理センタ16は、専用線
17を介して主要管網上にあるポンプやバルブを遠隔制
御する。サブセンタ18−A〜Cは、同様に専用線を介
して、それぞれのブロック内の下位管網上のバルブを遠
隔操作する。管理センタ16およびサブセンタ18−A
〜Cは、通信回線19によって相互に接続され、情報交
換を行う。
【0018】図2は、協調分散型の管網管理システムの
装置構成図である。管理センタ16は、主要管網管理装
置21,ブロック管理装置22,通信装置23を有す
る。主要管網管理装置21は、主要管網を対象とした管
網解析を行い、その解析結果に基づいて、主要管網上の
ポンプやバルブの適切な操作量を決定する。また、管網
解析で得られた結果のうち、各ブロック内の下位管網に
対する境界条件となる部分は、通信装置23により、通
信回線19を通じて、サブセンタ18−A〜Cのそれぞ
れへ送信される。ブロック管理装置22は、管路破断な
どの異常時に、輸送経路変更の措置が迅速に行えるよう
に、異常の状態に応じて、ブロック分割を変更する。変
更情報は、通信装置23により、通信回線19を通じ
て、それぞれのサブセンタ18−A〜Cのそれぞれへ送
信される。サブセンタ18−A〜Cは、それぞれが下位
管網管理装置24,異常処理支援装置25を有する。下
位管網管理装置24は、管理センタ16より送信された
境界条件を基に、ブロック内の下位管網を対象とした管
網解析を行い、その解析結果に基づいて、ブロック内の
バルブの適切な操作量を決定する。異常処理支援装置2
5は、管理センタ16より送信された管網変更情報に基
づき、ブロック内の下位管網解析に必要なデ−タの変更
を行う。このとき、通信装置23によって、通信回線1
9を介して、隣接のサブセンタと情報交換を行うことに
よって、必要なデ−タを補う。また、異常に対する処置
のガイダンスや復旧計画を立案する。ブロック内の対策
立案上、必要ならば、隣接ブロックとの情報交換を行っ
たり、再度、管理センタへブロック分割要求を行うこと
も可能である。
【0019】図3に、前述の管理センタ機能とサブセン
タ機能による分散管理方法のフローチャートを示す。ま
ず、管理センタ機能では、正常時には、主要管網のみを
対象とした制御を行う(ステップ33)。異常が発生すると
(ステップ31)、異常対策としてブロック変更処理を行っ
てから(ステップ32)、主要管網の制御を行う(ステップ3
3)。以上が、管理センタ機能の処理である。サブセンタ
機能は各ブロック毎に存在し、並列処理が可能である。
それぞれのサブセンタ機能において、正常時には、それ
ぞれのブロック内の下位管網の制御を行う(ステップ3
7)。この処理では、管理センタ機能の主要管網制御演算
で得られた管網解析結果の一部を境界条件として用い
る。異常時には(ステップ34)、管理センタ機能のブロッ
ク変更処理(ステップ32)で得られたブロック変更情報に
基づいて、下位管網制御に必要なデータ、すなわち、管
網情報の変更を行う(ステップ35)。次に、異常の状態に
応じた復旧対策処理を行う(ステップ36)。そして、変更
された管網情報を基にして、下位管網制御を行う(ステ
ップ37)。管理センタ機能とサブセンタ機能あるいはサ
ブセンタ機能同志の情報交換は、これらの機能が同一装
置内で実現される場合には、プロセス間通信で行われ、
複数装置によって実現される場合には、適当な通信装置
を介して行われる。
【0020】ブロック変更による異常時対応の例および
管網のブロック分割による処理の効率化を、図4から図
8を用いて説明する。図4は、正常時における管網のブ
ロック分割状態を示すものである。供給源11,主要管
網12,ポンプ13,バルブ14,下位管網15は、図
1と同様である。下位管網の各節点は需要点である。こ
の管網は現在、A〜Cの3ブロック(41−A〜C)に分
割されている。ブロックAとブロックCの間は、仕切弁
付き主要管42が存在し、正常時には、弁は閉じられて
いる。また、ブロックBとブロックCの間は、仕切弁付
きの下位管路43が存在し、同様に正常時には閉じられ
た状態である。この状態でのブロックAからCをそれぞ
れ1つの節点とみなすことによって、図5に示す、主要
管網図が得られる。本来の管網に比べ、接点数や管路数
は大幅に減少している。これを図8に示す。図8は、図
4の管網について、全体の管網と、分割されたそれぞれ
の管網の規模を示したものである。管網規模は、接点
数、管路数、および管網解析に必要となる変数の個数を
示している。一般に、管網解析には、接点数と管路数の
和の変数が最低必要とされる。分割後では、主要管網、
それぞれのブロック内の下位管網とも小規模になってい
る。
【0021】図6に、異常時の管網状態を示す。45は
事故点であり、管路の破断により輸送不能になってい
る。このため、仕切弁付き管路43が開けられ、融通さ
れている。そこで、ブロック分割を変更し、仕切弁付き
管路43によって融通された部分をブロックCに取り込
む。また、ブロックCの負荷を軽減するため、仕切弁付
き主要管42を開ける。上述の一連の判断は、管理セン
タのブロック分割装置による。この結果、主要管網は、
図7に示されるように変更される。この変更に伴って、
ブロックAのサブセンタでは、仕切弁付き主要管42の
開弁に伴い境界条件の変更が行われる。また、ブロック
BとブロックCのサブセンタでは、それぞれ管網データ
の変更が行われる。この変更に際しては、ブロックBの
サブセンタからブロックCのサブセンタへ、需要データ
や管網データが送信されることになる。更に、ブロック
Bでは、事故点45の復旧計画の立案等が行われる。図
9に、管網分割に即した管網解析方法の概要フローチャ
ートを示す。まず、制約条件を入力する(ステップ46)。
制約条件とは、例えば、供給量や貯蔵量の制限,流量圧
力上下限等である。次に、主要管網を対象として、管網
解析に必要なデータ、即ち計測データ、管網データ、需
要データを入力する(ステップ47)。次に、管網解析を行
い主要管網の流量および圧力の分布を計算する(ステッ
プ48)。以上が、管理センタにおける計算である。各サ
ブセンタでは、境界条件を入力する(ステップ49)。
【0022】境界条件は、主要管網解析結果の一部を管
理センタが送信したものである。次に、下位管網を対象
として、管網解析に必要なデータを入力する(ステップ5
0)。最後に下位管網の解析を行う(ステップ60)。下位管
網解析は、各ブロックで並列に行われるため、全体の管
網を一括に計算する場合に比べて、処理効率が向上する
ことが分かる。また、境界条件が、通信されることによ
って、全体の整合性が保証される。以下、個々の装置の
実施例を示す。図10は、主要管網管理装置の構成図で
あり、図2における管理センタ16内の主要管網管理装
置21の詳細図である。本装置は、計測データ記憶手段
51,管網データ記憶手段52,需要データ記憶手段5
3,解析結果記憶手段54および制約条件記憶手段58
の5つの記憶手段と、管網解析手段55と操作量決定手
段56の2つの計算手段、そして、マンマシンインタフ
ェース57より構成される。また、サブセンタとの情報
交換のための通信装置23を有している。本装置は、主
要管網上のポンプやバルブの適切な操作量を決定する役
割を果たす。計測データ記憶手段51は、流量センサや
圧力センサによる計測値61を記憶し、保存する。管網
データ記憶手段52は、主要管網を対象として、管網デ
ータ62を記憶する。管網データとは、管路長、管径、
勾配、抵抗係数等の各管路の諸元データや管路同志の接
続情報等である。需要データ記憶手段は、各ブロック毎
の総需要量データ63である。
【0023】総需要量データ63は、通信装置23を介
して各サブセンタより送信されてくる。管網解析手段5
5では、計測データ61,管網データ62,需要データ
63の他、操作量決定手段56からの出力である操作量
データ66を入力として、主要管網の流量および圧力の
分布を計算する。操作量決定手段56は、管網解析手段
55のからの出力である流量圧力分布データ65を評価
する。制約条件記憶手段58から、あるいはマンマシン
インタフェース57を介してユーザから、入力される制
約条件68を加味し、流量圧力の分布状態をある評価関
数に基づいて評価する。操作量の修正により分布状態が
改善できる場合は、操作量を修正し、これを操作量デー
タ66として再度管網解析手段55に入力する。評価関
数がそれ以上改善できず、分布状態が適切となった場合
には、このときの操作量を最適操作量データ67とす
る。最適操作量データ67は、それぞれのポンプやバル
ブのコントローラへ設定値として送信されると同時に、
マンマシンインタフェース57に入力され、表示され
る。また、このときの流量圧力分布は、解析結果64と
して、管網解析手段55から出力され、解析結果記憶手
段54に蓄積されると同時に、マンマシンインタフェー
ス57に入力され、表示される。
【0024】ユーザは、表示されたデータを参考にし
て、管網監視を行うことができる。解析結果64の一部
は、通信装置23を介して、各サブセンタへ境界条件と
して送信される。図11に、主要管網上のポンプやバル
ブの操作量を決定するサイクル1サイクル分のフローチ
ャートを示す。まず、制約条件を入力する(ステップ7
1)。次に、管網解析に必要なデータ、すなわち、計測デ
ータ,管網データ,需要データを入力する(ステップ7
2)。以上の入力は、必ずしも各サイクルごとに行われる
必要はない。しかしながら、計測データや需要データは
最新のものであることが望ましい。続いて、操作案を設
定する(ステップ73)。これは、操作量の初期値設定であ
り、例えば1サイクル前の、最適操作量とすればよい。
次に、管網解析を行い流量および圧力の分布を計算する
(ステップ74)。この結果をある評価関数に基づいて評価
する(ステップ76)。評価関数とは、例えば、流量あるい
は圧力設定箇所における目標量からの残差等である。評
価関数値が、操作量の修正により改善できる場合には、
修正操作量を求め(ステップ75)、この操作量に基づいて
再び管網解析を行う(ステップ74)。評価関数値が、それ
以上改善できない場合には、そのときの操作量を最適操
作量として決定し、そのときの流量圧力分布を、解析結
果として出力する(ステップ77)。
【0025】このように、操作量決定における各サイク
ルにおいて管網解析を繰り返すことは、大きな計算負荷
となり得るが、分散管理によって適度な管網規模が保証
されていることで、実現可能となるものである。図12
は、ブロック管理装置の構成図であり、図2における管
理センタ16内のブロック管理装置22の詳細図であ
る。本装置は、管網データ記憶手段52,解析結果記憶
手段54,対策知識記憶手段81の3つの記憶手段と、
解析結果検索手段82と管網分割手段83から構成され
る。また、サブセンタとの情報交換のための通信装置2
3を有している。本装置は、異常時に、状態に応じてブ
ロック分割の変更を行う役割を果たす。管網データ記憶
手段52,解析結果記憶手段54は、図10の主要管網
管理装置内のものと同一であり、共有されている。異常
時には、解析結果検索手段82によって、そのときの計
測データ61と需要データ63を基に、解析結果記憶手
段54に記憶されている過去における解析結果84の中
から、対策に必要なものを検索する。管網分割手段83
では、これと現在の解析結果64とを比較し、対策知識
記憶手段81に記憶されている異常時対策知識89を参
照することにより、ブロック分割を変更する。異常時対
策知識89とは、例えば、仕切弁の開閉の操作等であ
る。
【0026】ブロック分割の変更によって生じた主要管
網の変更情報は、管網データ記憶手段52に入力され
る。一方、各ブロックにかかわる管網の変更情報87
は、通信装置23を介して、それぞれのサブセンタへ送
信される。また、仕切弁操作等の異常対策情報88もま
た、通信装置23を介して関連するサブセンタへ送信さ
れる。ブロック分割の変更例は、先に図4〜図7に示し
た通りである。図13は、下位管網管理装置の構成図で
あり、図2におけるサブセンタ18内の下位管網管理装
置24の詳細図である。本装置は、計測データ記憶手段
92,管網データ記憶手段93,需要データ記憶手段9
4,解析結果記憶手段95の4つの記憶手段と、需要推
定手段91,管網解析手段96および操作量決定手段9
7の3つの計算手段、そして、マンマシンインタフェー
ス98から構成される。また、管理センタとの情報交換
のための通信手段23を有している。本装置は、ブロッ
ク内の下位管網上のバルブの適切な操作量を決定する役
割を果たす。計測データ記憶手段92は、流量センサや
圧力センサによる計測値102を記憶し、保存する。管
網データ記憶手段93は、下位管網を対象として、管網
データ103を記憶する。管網データ103とは、管路
長,管径,勾配,抵抗係数等の各管路の諸元データや管
路同志の接続情報等である。
【0027】需要データ記憶手段は、ブロック内の各節
点における需要量データ104を記憶,保存する。需要
量デ−タ104は、需要推定手段91によって推定され
る。また、需要推定手段91は、ブロック内の総需要量
データ63を推定し、通信手段23を介して管理センタ
へ送信する。管網解析手段96では、計測データ10
2,管網データ103,需要データ104の他、管理セ
ンタから、通信手段23を介して送信された境界条件6
4、更には、操作量決定手段97からの出力である操作
量データ107を入力として、ブロック内の下位管網の
流量および圧力の分布を計算する。操作量決定手段97
は、管網解析手段96のからの出力である流量圧力分布
データ106をある評価関数に基づいて評価する。操作
量の修正により分布状態が改善できる場合は、操作量を
修正し、これを操作量データ107として再度管網解析
手段96に入力する。評価関数がそれ以上改善できず、
分布状態が適切となった場合には、このときの操作量を
最適操作量データ101とする。なお、最適操作量デー
タ101は、それぞれのバルブのコントローラへ設定値
として送信されると同時に、マンマシンインタフェース
98に入力され、表示される。
【0028】また、このときの流量圧力分布は、解析結
果105として管網解析手段96から出力され、解析結
果記憶手段95に蓄積されると同時に、マンマシンイン
タフェース98に入力され、表示される。ユーザは、表
示データを参考にして管網監視を行うことができる。図
14に、下位管網上のバルブの操作量決定の1サイクル
のフローチャートを示す。まず、境界条件を入力する
(ステップ 111)。ここで入力する境界条件は、管理セン
タにおける上位管網解析結果の一部である。次に、管網
解析に必要なデータ、すなわち、計測データ,管網デー
タ,需要データを入力する(ステップ 112)。以上の入力
は、必ずしも各サイクルごとに行われる必要はない。し
かしながら、計測データや需要データは最新のものであ
ることが望ましい。続いて、操作案を設定する(ステッ
プ 113)。これは、操作量の初期値設定であり、例え
ば、1サイクル前の、最適操作量とすればよい。次に、
管網解析を行い流量および圧力の分布を計算する(ステ
ップ 114)。この結果をある評価関数に基づいて評価す
る(ステップ 116)。評価関数とは、例えば、流量あるい
は圧力設定箇所における目標量からの残差等である。評
価関数値が、操作量の修正により改善できる場合には、
修正操作量を求め(ステップ 115)、この操作量に基づい
て再び管網解析を行う(ステップ 114)。
【0029】評価関数値がそれ以上改善できない場合に
は、そのときの操作量を最適操作量として決定し、その
ときの流量圧力分布を解析結果として出力する(ステッ
プ 117)。このように、操作量決定における各サイクル
において管網解析を繰り返すことは、大きな計算負荷と
なり得るが、分散管理によって、適度な管網規模が保証
されていることで、実現可能となる。図15は、異常処
理支援装置の構成図であり、図2におけるサブセンタ1
8内の異常処理支援装置25の詳細図である。本装置
は、管網データ記憶手段93,解析結果記憶手段95お
よび対策知識記憶手段121の3つの記憶手段と、解析
結果検索手段122と復旧計画手段123より構成され
る。また、管理センタとの情報交換のため、通信手段2
3を有している。本装置は、異常時に、ブロック内にお
ける対策措置を行う役割を果たす。管網データ記憶手段
93、解析結果記憶手段95は、図13の下位管網管理
装置内のものと同一であり、共有されている。異常時に
は、解析結果検索手段122によって、そのときの計測
データ102と需要データ104を基に、解析結果記憶
手段95に記憶されている過去における解析結果124
の中から、対策に必要なものを検索する。
【0030】復旧計画手段123では、これと現在の解
析結果105とを比較し、対策知識記憶手段121に記
憶されている異常時対策知識126を参照することによ
り、異常に対する応急措置の指令や復旧計画の立案を行
う。また、管理センタより、通信装置23を介して受信
された、ブロック分割の変更情報87は、復旧計画手段
123によって処理され、ブロック内の下位管網の変更
情報127として、管網記憶手段93に入力される。ま
た、管理センタからの指令である異常対策情報88もま
た、通信装置23を介して、復旧計画手段123へ入力
され、計画立案時のデータとなる。以上、協調分散型管
理方法およびシステムの実施例を示した。上記実施例
は、大規模管網を対象とする場合の、異常時対応を含め
たリアルタイム制御に関するものである。管網管理業務
には、管路の布設工事、維持工事、更新工事に伴う作業
統制もあり、工事件数の増加とともに、負担が大きくな
り、システム化の必要性が高まっている。この問題に対
しては、上記実施例中でオンラインに処理されている異
常時対応を、オフラインで処理するシステムを構築すれ
ばよい。以下にその実施例を示す。
【0031】図16は、工事計画を支援する協調分散型
管網管理システムの装置構成図である。管理センタ16
は、主要管網分析装置131,ブロック管理装置13
2,通信装置23を有する。主要管網分析装置131
は、主要管網を対象とした管網解析を行い、工事実施時
における、主要管網の流量および圧力の分布状態を分析
する。また、管網解析で得られた結果のうち、各ブロッ
ク内の下位管網に対する境界条件となる部分は、通信装
置23により、通信回線19を通じて、サブセンタ18
−A〜Cのそれぞれへ送信される。ブロック管理装置1
32は、工事箇所に応じて、輸送経路変更の措置が行え
るように、ブロック分割を変更する。変更情報は、通信
装置23により、通信回線19を通じて、それぞれのサ
ブセンタ18−A〜Cのそれぞれへ送信される。サブセ
ンタ18−A〜Cは、それぞれが下位管網分析装置13
3、作業計画支援装置134を有する。下位管網分析装
置133は、管理センタ16より送信された境界条件を
基に、ブロック内の下位管網を対象とした管網解析を行
い、工事実施時における、ブロック内の流量および圧力
の分布状態を分析する。作業計画支援装置135は、管
理センタ16より送信された管網変更情報に基づき、下
位管網分析装置133で必要となるデータの変更を行
う。
【0032】このとき、通信装置23によって、通信回
線19を介して、隣接のサブセンタと情報交換を行うこ
とによって、必要なデ−タを補う。更に、分析結果に基
づいて、工事計画を立案する。上記システムにおける各
装置は、主要管網分析装置131は図10、ブロック管
理装置132は図12、下位管網分析装置133は図1
3、作業計画支援装置134は図15と同じ構成により
構築可能である。例えば、図10において、計測データ
61は、センサからのリアルタイムデータではなく、計
測データ記憶手段51に保存されているデータが管網解
析手段55に入力されることになる。また、需要データ
63も、需要データ記憶手段53に保存されているデー
タが利用される。他の装置についても同様に、各装置内
の記憶手段に蓄積されているデータが、オフラインで利
用される。言うまでもなく、必ずしも、図16に示すよ
うな装置構成にする必要はない。図17に、管理センタ
機能とサブセンタ機能による分散管理による工事計画支
援のフローチャートを示す。まず、管理センタ機能にお
いて、工事の時期、場所等のデータを入力する(ステッ
プ 141)。工事情報に基づいて、ブロック分割処理を行
い(ステップ 142)、主要管網の分析を行う(ステップ 14
3)。
【0033】分析の結果、不都合があれば(ステップ 14
4)、再びブロック分割をやりなおし(ステップ 142)、主
要管網の分析を行う(ステップ 143)。分析結果が良くな
るまで、ブロック分割と分析を繰り返す。以上が、管理
センタ機能の処理である。サブセンタ機能は、各ブロッ
ク毎に存在し、並列に処理される。それぞれのサブセン
タ機能において、管理センタ機能のブロック分割処理
(ステップ 142)で得られたブロック分割情報に基づい
て、下位管網制御に必要なデータ、すなわち、管網情報
の変更を行う(ステップ 145)。次に、ブロック内の下位
管網の分析を行う(ステップ 146)。この処理では、管理
センタ機能の主要管網の分析で得られた管網解析結果の
一部を境界条件として用いる。続いて、分析結果に応じ
て、工事の作業計画を行う(ステップ 147)。管理センタ
機能とサブセンタ機能、あるいはサブセンタ機能同志の
情報交換は、これらの機能が同一装置内で実現される場
合には、プロセス間通信で行われ、複数装置によって実
現される場合には、適当な通信装置を介して行われる。
以上、述べてきた実施例はいずれも、管理センタと下位
の複数サブセンタの2階層による分散形態であった。管
網を適度な規模に分割しても、ブロック数が非常に多く
なり、ブロック分割処理が大きな負荷となるような、超
大規模管網については、図18に示すように、多階層の
形態とする。
【0034】まず、管網は、適度な個数のブロックに分
割され、管理センタ151とサブセンタ152により分
散管理する。各ブロックは、更に複数の小ブロックに分
割され、更に下位サブセンタ153により分散管理され
る。サブセンタ152は、これまで述べてきた機能に加
え、小ブロックへのブロック分割機能を有し、下位サブ
センタ群に対しては、管理センタと同様の役割を果た
す。このような形態により、ブロック分割処理もまた、
分散化され、各管理拠点ごとの負荷が減少する。多階層
化によって、どのような規模の管網にも、対応可能とな
る。また、管網の形態によっては、図19に示すような
階層構造も考えられる。例えば、ガス供給管網の場合、
高圧管網,中圧A管網,中圧B管網,低圧管網等と圧力
レベルに応じて管網が階層的になっており、各階層間
は、ガバナーを介して調圧されて、ガスが送られる。こ
のような場合、小規模な階層については、1つの管理セ
ンタにより管理し、大規模な管網については、管理セン
タと複数のサブセンタにより分散管理する。図19の例
では、最上位階層は、1つの管理センタ155により管
理されている。中位階層は管理センタ156とサブセン
タ158による分散管理である。
【0035】最下層は、やはり、管理センタ157とサ
ブセンタ159による。各階層の管理センタ間は、境界
条件の情報交換を行う。あるいは、各階層の管理センタ
155〜157は、1か所の管理拠点における複数機能
としてもよい。計算は、やはり、最上位から順に行われ
ていく。圧力レベルや流量レベルに応じた階層化を行う
ことによって、管網の運用形態により適合性のあるシス
テムを構築することができる。上述の実施例は本発明の
一例を示したものであり、本発明はこれに限定されるべ
きものではないことは言うまでもないことである。例え
ば、本発明は、上記実施例に示したガスの供給管理以外
にも、上水道の送水管理,配水管理等、流体を輸送する
あらゆる管網に適用することが可能である。また、オン
ラインによる利用のみならず、オフラインによる利用も
有効である。
【0036】
【発明の効果】以上、詳細に説明した如く、本発明によ
れば、大規模管網を対象とする場合でも、適度な規模の
管網に分割し、制御に必要な管網計算を高速に行うこと
が可能になるという顕著な効果を奏するものである。よ
り詳細には、これにより、急激な需要変動にも、追従で
きる精度の高い制御が可能になる。また、互いに情報通
信することにより、計算は局所的であるが、全体の整合
性は保証されることで、局所的条件が優先されることに
よる混乱も回避される。この特性を活かし、異常時に
は、ブロック分割を変更することによって、隣接ブロッ
クの協調による対策を迅速に行うことができる。また、
この機能をオフラインで活用すれば、管路の維持や新設
に伴う工事の作業計画立案にも適用でき、この分野のシ
ステム化要求に応えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】協調分散型管網管理システムの全体構成、およ
びその対象である流体を輸送する管網の例を示したもの
である。
【図2】協調分散型管網管理システムの装置構成図であ
る。
【図3】協調分散型管網管理方法の概要フローチャート
である。
【図4】正常時における管網のブロック分割の一例であ
る。
【図5】正常時における主要管網図である。
【図6】異常時における管網のブロック分割の一例であ
る。
【図7】異常時における主要管網図である。
【図8】図4の管網についての分割の規模を示す図であ
る。
【図9】分散的管網解析方法のフローチャートである。
【図10】主要管網管理装置の内部構成図である。
【図11】主要管網の制御方法のフローチャートであ
る。
【図12】ブロック管理装置の内部構成図である。
【図13】下位管網管理装置の内部構成図である。
【図14】下位管網の制御方法のフローチャートであ
る。
【図15】異常処理支援装置の内部構成図である。
【図16】工事計画支援機能を有する管網管理システム
の装置構成図である。
【図17】工事計画支援機能の概要フローチャートであ
る。
【図18】多階層の分散による管理形態を示す図であ
る。
【図19】管路レベルによる階層に基づく分散管理形態
を示す図である。
【符号の説明】
11:供給点、12:主要管路、13:ポンプ、14:
バルブ、15:下位管路、16:管理センタ、17:専
用線、18−A〜C:サブセンタ、19:通信回線。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の供給点から需要点へ流体を輸送す
    る管網の複数箇所に設置された流量センサ,圧力センサ
    の計測データを利用して、前記管網上の複数箇所に設置
    されたポンプ,バルブの操作量を決定することにより、
    管網全体の流量および圧力の分布を適切に保持する流体
    輸送制御方法であって、異常状態に応じて管網を可変に
    ブロック分割し、該分割したブロック間を連絡する主要
    管網の管理と、個々のブロックに対して、ブロック内の
    管網である下位管網の管理とによる階層的分散管理を行
    うことを特徴とする分散協調型の管網管理方法。
  2. 【請求項2】 前記階層的分散管理は、前記主要管網の
    管理を行う管理センタ機能による主要管網の管網解析
    と、その結果を境界条件とした前記下位管網の管理を行
    うサブセンタ機能による下位管網の管網解析からなる分
    散管網解析を含むことを特徴とする請求項1記載の分散
    協調型の管網管理方法。
  3. 【請求項3】 前記管理センタ機能は、供給や貯蔵に対
    する制約条件,需要データ,管網データ,流量や圧力の
    計測データを入力し、ポンプやバルブの操作量に対する
    主要管網の流量圧力分布を管網解析によって算出し、流
    量圧力分布を評価関数によって評価し、評価値が改善さ
    れるように操作量を修正して管網解析を行う処理を評価
    値が改善できなくなるまで繰り返して、適切な操作量を
    求めることによる流量圧力制御処理を含むことを特徴と
    する請求項2記載の分散協調型の管網管理方法。
  4. 【請求項4】 前記サブセンタ機能は、前記管理センタ
    機能から送られた境界条件と、需要データ,管網デー
    タ,流量や圧力の計測データを入力し、ポンプやバルブ
    の操作量に対するブロック内の下位管網の流量圧力分布
    を管網解析によって算出し、流量圧力分布を評価関数に
    よって評価し、評価値が改善されるように操作量を修正
    して管網解析を行う処理を、評価値が改善できなくなる
    まで繰り返して、適切な操作量を求めることによる、流
    量圧力制御処理を含むことを特徴とする請求項2記載の
    分散協調型の管網管理方法。
  5. 【請求項5】 複数の供給点から需要点へ流体を輸送す
    る管網の流量および圧力の分布を適切に保持するための
    流体輸送制御システムであって、前記管網の複数計測箇
    所に設置された流量センサ,圧力センサと、管網上の複
    数操作箇所に設置されたポンプ,バルブと、異常状態に
    応じて管網を可変にブロック分割し、該分割されたブロ
    ック間を連絡する主要管網の管理を行う管理センタと、
    個々のブロックに対して、ブロック内の管網である下位
    管網の管理を行う複数のサブセンタと、前記管理センタ
    とサブセンタ間および前記各サブセンタ間で情報交換を
    行う通信手段から成ることを特徴とする分散協調型の管
    網管理システム。
  6. 【請求項6】 前記管理センタは、管網解析結果のデー
    タベースの中から特定の解析結果を検出する解析結果検
    索手段と、異常時に対する処置に関する知識を記憶する
    対策知識記憶手段と、異常時の状態に応じて管網の分割
    状態を変更する管網分割手段を内部構成要素として有す
    るブロック管理装置と、前記複数のサブセンタとの情報
    交換を行う通信装置を含むことを特徴とする請求項5記
    載の分散協調型の管網管理システム。
  7. 【請求項7】 前記管理センタは、前記主要管網の流量
    および圧力の計測データを記憶する計測データ記憶手段
    と、前記サブセンタにおいて推定された需要データを記
    憶する需要データ記憶手段と、前記主要管網の接続状態
    と構成管路の諸元を記憶する管網データ記憶手段と、供
    給や貯蔵に関する条件を記憶する制約条件記憶手段と、
    主要管網の流量圧力分布を計算する管網解析手段と、解
    析結果に基づいて制約条件を満足するポンプやバルブの
    適切な操作量を決定する操作量決定手段と、解析結果で
    ある流量圧力分布を記憶する解析結果記憶手段と、需要
    データや解析結果および操作量の表示、および、人為的
    入力をサポートするマンマシンインタフェースを内部構
    成要素として有する主要管網管理装置と、複数のサブセ
    ンタとの情報交換を行う通信手段を含むことを特徴とす
    る請求項5記載の分散協調型の管網管理システム。
  8. 【請求項8】 前記サブセンタは、前記下位管網の流量
    および圧力の計測データを記憶する計測データ記憶手段
    と、前記ブロック内の需要量を推定する需要推定手段
    と、推定された需要データを記憶する需要データ記憶手
    段と、下位管網の接続状態と構成管路の諸元を記憶する
    管網データ記憶手段と、下位管網の流量圧力分布を計算
    する管網解析手段と、解析結果に基づいたポンプやバル
    ブの適切な操作量を決定する操作量決定手段と、解析結
    果である流量圧力分布を記憶する解析結果記憶手段と、
    需要データや解析結果および操作量の表示、および、人
    為的入力をサポートするマンマシンインタフェースを内
    部構成要素として有する下位管網管理装置と、管理セン
    タおよび複数のサブセンタとの情報交換を行う通信手段
    を含むことを特徴とする請求項5記載の分散協調型の管
    網管理システム。
  9. 【請求項9】 前記サブセンタは、前記管網解析結果の
    データベースの中から特定の解析結果を検出する解析結
    果検索手段と、異常時に対する処置に関する知識を記憶
    する対策知識記憶手段と、異常時の流量圧力分布状態に
    応じて復旧計画立案を行う復旧計画手段とを内部構成要
    素として有する異常処理支援装置と、前記管理センタお
    よび複数のサブセンタとの情報交換を行う通信手段を含
    むことを特徴とする請求項5記載の分散協調型の管網管
    理システム。
  10. 【請求項10】 複数の供給点から需要点へ流体を輸送
    する管網において、複数箇所に設置された流量センサ,
    圧力センサの計測データを利用して、管網上の複数箇所
    に設置されたポンプ,バルブの操作を計画することによ
    って、管網の維持や拡張の工事に伴う作業を支援する工
    事計画方法であって、工事内容に応じて管網を可変にブ
    ロック分割し、ブロック間を連絡する主要管網の分析お
    よび工事計画を行う管理センタ機能と、個々のブロック
    に対して、ブロック内の管網である下位管網の分析およ
    び工事計画を行うサブセンタ機能による階層的分散管理
    を行うことを特徴とする分散協調型の管網管理方法。
  11. 【請求項11】 複数の供給点から需要点へ流体を輸送
    する管網の、維持や拡張の工事に伴う作業を支援する工
    事計画システムであって、管網上の複数計測箇所に設置
    された流量センサ、圧力センサと、管網上の複数操作箇
    所に設置されたポンプ,バルブと、工事内容に応じて管
    網を可変にブロック分割し、ブロック間を連絡する主要
    管網の分析および工事計画を行う管理センタと、個々の
    ブロックに対して、ブロック内の管網である下位管網の
    分析および工事計画を行うサブセンタと、管理センタと
    サブセンタ間、および、各サブセンタ間で、情報交換を
    行う通信手段から成ることを特徴とする分散協調型の管
    網管理システム。
  12. 【請求項12】 管網を複数のブロックに分割し、更に
    各ブロックは複数の下位ブロックに分割していくことに
    より、複数階層構造のブロック分割をし、各階層におけ
    るブロックの管理拠点と1階層下位のブロックの管理拠
    点が、それぞれ請求項5において管理センタとサブセン
    タが有する装置を有する、または、各階層におけるブロ
    ックの管理拠点と1階層下位のブロックの管理拠点が、
    それぞれ請求項11において管理センタとサブセンタが
    有する装置を有する、ことによって階層的分散管理を行
    うことを特徴とする分散協調型の管網管理システム。
  13. 【請求項13】 管網を構成する管路を規模に応じて分
    類することによって、管網を複数レベルに分割し、各レ
    ベルの管網を、1つの管理センタのみで管理する、ある
    いは、請求項5の管理センタと複数のサブセンタおよび
    通信装置によって管理し、各レベルの管理センタを通信
    装置で結合することによって、階層的分散管理する、ま
    たは、各レベルの管網を、1つの管理センタのみで管理
    する、あるいは、請求項11の管理センタと複数のサブ
    センタおよび通信装置によって管理し、各レベルの管理
    センタを通信装置で結合することによって、階層的分散
    管理することを特徴とする分散協調型の管網管理システ
    ム。
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