JPH08100771A - 河川の排水機場ポンプ運転支援システム - Google Patents

河川の排水機場ポンプ運転支援システム

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JPH08100771A
JPH08100771A JP6239221A JP23922194A JPH08100771A JP H08100771 A JPH08100771 A JP H08100771A JP 6239221 A JP6239221 A JP 6239221A JP 23922194 A JP23922194 A JP 23922194A JP H08100771 A JPH08100771 A JP H08100771A
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JP
Japan
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river
pump
water level
gauge
rain
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Pending
Application number
JP6239221A
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English (en)
Inventor
Shinji Usato
慎司 宇郷
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/20Controlling water pollution; Waste water treatment

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  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Flow Control (AREA)
  • Barrages (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 操作員の経験やカンに頼ることなく河川にお
ける排水機場に設置されたポンプ等の運転制御を良好に
支援する河川の排水機場ポンプ運転支援システムを提供
する。 【構成】 河川1の降雨量を検出する雨量計7と、河川
2の降雨量を検出する雨量計8と、ポンプ吸い込み側の
河川の水位を検出する水位計5と、ポンプ吐出側の河川
の水位を検出する水位計6とを有し、検出した過去の降
雨デ−タ及び水位デ−タ及び過去に運転された排水ポン
プの運転状況にも基づいて、現時点以降のポンプ吸い込
み側及び吐き出し側の水位を算出するオフラインシステ
ムと、降雨デ−タ及び水位デ−タを逐次自動的に入力
し、ポンプの運転を自動的に制御するオンラインシステ
ムと備える。 【効果】 河川上流からの雨水等の流出量を的確に予測
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、河川における排水機場
に設置されたポンプの運転制御を良好に支援する河川の
排水機場ポンプ運転支援システムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来においては、特開平5−31172
7号公報に記載されているような雨水ポンプ運転支援シ
ステムが考えられていた。そのシステムは、管轄地域の
適当な箇所から取得した降雨量やマンホ−ル水位を使用
し、ポンプ井への雨水流入量に対する吐出量の余裕必要
度を定期的に推論予測する。そして、ポンプ井の水位検
出値と水位目標値との偏差やポンプ井水位の変化率から
ポンプ必要吐出量を求めている。その後、ポンプ必要吐
出量とポンプ最小吐出量を比較してポンプ起動またはポ
ンプ停止を選択する。ポンプ起動では、大小ポンプのい
ずれを起動するか決定する。この決定では、未来と現在
の余裕必要度を前件部に含むル−ルを用いてファジィ推
論を行なう。さらに、ポンプの起動停止情報によって各
ポンプの回転数も制御する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述に
従来の雨水ポンプ運転支援システムでは、下水道におけ
る管渠を介してポンプ場への流入量を予測するものであ
って、河川におけるポンプ場や水門などの排水施設を制
御することができなかった。
【0004】また、従来においては、河川におけるポン
プ場のポンプ運転や水門の開閉などの排水施設は、熟練
作業員の経験やカンによって運転制御されており、現在
の複雑化した排水施設の制御及び河川状況の変動に、適
確に対処することが困難になってきており、洪水による
被害の発生も生じている。
【0005】そこで、本発明は、河川上流からの雨水等
の流出量を的確に予測することができて、作業者の経験
やカンに頼ることなく河川における排水機場に設置され
たポンプ等の運転制御を良好に支援することができる河
川の排水機場ポンプ運転支援システムを提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の河川の排水機場
ポンプ運転支援システムは、ポンプ吸い込み側の河川の
降雨量を検出する第1雨量計と、ポンプ吐出側の河川の
降雨量を検出する第2雨量計と、ポンプ吸い込み側の河
川の水位を検出する第1水位計と、ポンプ吐出側の河川
の水位を検出する第2水位計とを有する河川の排水施設
における排水ポンプ制御装置の運転を支援するシステム
において、前記第1雨量計と第2雨量計と第1水位計と
第2水位計とがそれぞれ検出した過去の降雨デ−タ及び
水位デ−タに基づくとともに、過去に運転された排水ポ
ンプの運転状況を表す実績デ−タにも基づいて、ポンプ
吸い込み側の河川上流からの流出量および河川の流下流
量を算出し、前記ポンプ吸い込み側の河川上流からの流
出量および河川の流下流量から河川排水施設への予測流
入量を算出し、前記予測流入量及び実際の河川排水施設
への流入量からポンプ吸い込み側の現時点以降の水位及
びポンプ吐出側の現時点以降の水位を算出するとともに
表示するオフラインシステムと、前記第1雨量計と第2
雨量計と第1水位計と第2水位計とがそれぞれ検出した
降雨デ−タ及び水位デ−タを逐次自動的に入力し、前記
降雨デ−タ及び水位デ−タに基づいて、現在のプロセス
状態及び今後予測される河川の排水施設への流入量に対
する対応をガイダンス表示するとともに、ポンプの運転
を自動的に制御するオンラインシステムとを有すること
を特徴とする。
【0007】
【作用】本発明において、オフラインシステムによれ
ば、過去のポンプ運転実績より河川の状況に応じた最も
最適なポンプの運転を操作員などが知ることができる。
また、オンラインシステムによれば、ポンプ場のポンプ
吸いこみ側の水位(以下、内水位という)及びポンプ吐
き出し側の水位(以下、外水位という)を予測して、ポ
ンプの最適な運転を自動的に選ぶので、非常に精度良く
ポンプの運転を行なうことができる。
【0008】
【実施例】以下、発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
【0009】図1は、本発明の実施例に係る河川の排水
機場ポンプ運転支援システムを適用した河川を示す概要
図である。なお、本図における矢印は、河川の流れてい
る向きを示している。また、図4は、本発明の河川の排
水機場ポンプ運転支援システムを適用した排水機場の全
体の一例を示すブロック図である。
【0010】図1において、普段は、水門4を開いて河
川1から流下してきた水を河川2に流している。一方、
豪雨などで河川1の水位が上がったときには、水門4を
閉じて河川1から流下してきた水を排水機場3に流し込
み、その水を、ポンプによって河川2に吐き出すことと
している。
【0011】さらに、河川1の上流には水位計5が、河
川2の上流には水位計6がそれぞれ設けてあり、それぞ
れの河川の水位を検出している。また、河川1の上流に
は雨量計7が、河川2の上流には雨量計8がそれぞれ設
けてある。
【0012】図2は、本発明の実施例に係る河川の排水
機場ポンプ運転支援システムにおいてオフライン動作で
シミュレ−ションを行なうときのフローチャートであ
る。ここで、オフライン動作とは、水位計5,6及び雨
量計7,8がそれぞれ検出したデータを、本河川の排水
機場ポンプ運転支援システムを構成するデータ処理装置
に操作員等が手動で入力して、そのデータに基づいて内
水位と外水位の変化を予測し、排水機場ポンプの運転を
支援する情報(ポンプ運転用シミュレ−ション)をディ
スプレイ等に表示することをいう。
【0013】具体的には、まず、水位計5,6及び雨量
計7,8が検出した過去の降雨デ−タ及び過去の水位デ
−タを操作員が入力する(S1)。このとき、オフライ
ン動作ではない別のポンプ運転アルゴリズムを選択する
場合はルート2となってステップ11に分岐し(S
2)、ポンプ運転アルゴリズムを変更しない場合は、ル
−ト1となってステップ3に移る。ここでは、デ−タ入
力20において、過去に運転されたポンプ運転アルゴリ
ズムにおけるポンプ運転台数などの運転状況を表す実績
デ−タを入力する(S3)。
【0014】その後、河川上流への雨水流入量をRRL
法などを用いて算出する(S4)。そのRRL法とは、
河川上流の地域をメッシュ状に区切り、その区切った各
地域ごとの雨量とその雨水の到達時間から流出量を積み
上げ計算するものである。
【0015】その後、ステップ1で入力された河川1,
2の上流に設置した水位計5,6による河川の水位デ−
タa,bに基づいて、下記数式1に示すマニング式によ
って平均流速vを算出する。
【0016】
【数1】
【0017】ここで、nは粗度係数、Rは流水断面、I
は動水勾配をそれぞれ示している。そして、算出した平
均流速vに河川の断面積を乗ずることによって流出量が
計算される(S5)。なお、上流河川からの流出量を算
出するときに、水位と断面積の関係を調べておくことに
より水位から流出量へ変換することができる。
【0018】これらの上流の河川からの流出量をもと
に、不定流計算などにより河川1,2の各計算点におけ
る水位をCRT画面に出力表示する(S9)。さらに、
ポンプ場(河川排水施設)の内水位及び外水位が予測演
算され運転ポンプ台数を加味したポンプ場の内水位及び
外水位のシミュレ−ションを行いCRT画面に出力表示
する(S7,S8,S10)。
【0019】このようなシミュレ−ションをポンプ運転
アルゴリズムを変えて行なうことにより、ポンプ場にお
ける適切なポンプの運転を見出すことができる。
【0020】図3は、本発明の実施例に係る河川の排水
機場ポンプ運転支援システムにおいてオンライン動作で
ポンプ運転ガイダンスを表示するときのフローチャート
である。ここで、ポンプ運転ガイダンスとは、ポンプの
運転を操作する操作員の手助けとなるガイダンスを出力
表示したものである。
【0021】具体的には、まず、河川の上流の雨量計
7,8から送られてくる実測降雨量c,d、ポンプ場の
内水位,外水位,及び水位計5,6から送られてくる上
流の河川の水位a,bなどのプロセスデ−タをオンライ
ンで入力する。
【0022】さらに、実測降雨量c、dをもとに、図5
に示すように現在時点より例えば30分先の予測降雨量
(例えば、指数平滑法による)を予測降雨デ−タとして
自動的に入力する。ただし、操作員の判断で明らかにこ
うなると予想される場合は操作員の手入力によって入力
する。
【0023】その後、前述したRRL法を用いて、予測
降雨デ−タに基づいた雨水の上流の河川への流入量を演
算する(S21)。その後、実測した上流の河川の水位
a,bを入力する。そして、実測した上流の河川の水位
a,bを水位と流出量の関係から求めたポンプ場への流
出量と、予測降雨デ−タから求めた上流河川への雨水の
流入量をもとに、上流からの予測流出量を計算する(S
22)。
【0024】その後、上流からの予測流出量とプロセス
デ−タとして入力した内水位及び外水位よりポンプ場の
予測内水位及び予測外水位を計算する(S23)。そし
て、ポンプ運転アルゴリズムによるポンプ運転台数及び
回転数を決定する(S24)。さらに、ポンプ操作量を
出力する(S25)。
【0025】その後、予測降雨デ−タ及び上流の河川の
水位a,bから求めた流出量とポンプ運転状況(ポンプ
操作量出力)をもとに、t’時間毎に不定流計算などで
ポンプ場の予測内水位及び予測外水位を計算する。
【0026】その後、ポンプ操作量などのポンプ運転状
況がt時間ごとに帰還され、プロセスデ−タとともに入
力される。そして、ポンプ操作量出力の経過やプロセス
状態など操作員の手助けとなるポンプ操作ガイダンスが
出力表示される(S26)。
【0027】なお、上述のステップ21の前段階におけ
る降雨量の予測は、以下に示すような指数平滑法で換算
した降雨量が現在から30分先まで一定に続くと予想さ
れるものである。一方、ポンプ操作員の判断で明らかに
このようになると予想される場合は、図5に示すように
手入力で補正をすることもできる。
【0028】指数平滑法とは、5分後から30分後まで
の予測降雨量(Ymm)を下記数式2を用いて求める方
法である。
【0029】
【数2】
【0030】ここで、Xnは現在の降雨量であり、Yn
は過去のデ−タによる移動平均(15分または30分)
降雨量であり、αは平均化定数(0∧α≦1)である。
【0031】これらにより、本実施例の河川の排水機場
ポンプ運転支援システムは、オフライン動作によって、
過去の運転実績より河川の状況に応じた最も最適なポン
プの運転を知ることができるとともに、オンライン動作
によって、ポンプ場の内水位及び外水位を予測してポン
プの最適な運転を自動的に選ぶので、非常に精度良くポ
ンプの運転を行なうことができる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、オ
フライン動作によって過去の運転実績より河川の状況に
応じたポンプの運転を知ることができるとともに、オン
ライン動作によってポンプの最適な運転を自動的に実行
することができるので、操作員のカンや経験に頼ること
なく、ポンプを的確に運転制御することができる河川の
排水機場運転支援システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る河川の排水機場ポンプ運
転支援システムを適用した河川を示す概要図である。
【図2】本発明の実施例に係る河川の排水機場ポンプ運
転支援システムにおいてオフライン動作でシミュレ−シ
ョンを行なうときのフローチャートである。
【図3】本発明の実施例に係る河川の排水機場ポンプ運
転支援システムにおいてオンライン動作でポンプ運転ガ
イダンスを表示するときのフローチャートである。
【図4】本発明の河川の排水機場ポンプ運転支援システ
ムを適用した排水機場の全体を示すブロック図である。
【図5】本発明の実施例に係る河川の排水機場ポンプ運
転支援システムにおいてオンライン動作で降雨量予測を
した例を示すグラフである。
【符号の説明】
1 河川 2 河川 3 排水機場 4 水門 5 水位計 6 水位計 7 雨量計 8 雨量計

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポンプ吸い込み側の河川の降雨量を検出
    する第1雨量計と、ポンプ吐出側の河川の降雨量を検出
    する第2雨量計と、ポンプ吸い込み側の河川の水位を検
    出する第1水位計と、ポンプ吐出側の河川の水位を検出
    する第2水位計とを有する河川の排水施設における排水
    ポンプ制御装置の運転を支援するシステムにおいて、前
    記第1雨量計と第2雨量計と第1水位計と第2水位計と
    がそれぞれ検出した過去の降雨デ−タ及び水位デ−タに
    基づくとともに、過去に運転された排水ポンプの運転状
    況を表す実績デ−タにも基づいて、ポンプ吸い込み側の
    河川上流からの流出量および河川の流下流量を算出し、
    前記ポンプ吸い込み側の河川上流からの流出量および河
    川の流下流量から河川排水施設への予測流入量を算出
    し、前記予測流入量及び実際の河川排水施設への流入量
    からポンプ吸い込み側の現時点以降の水位及びポンプ吐
    出側の現時点以降の水位を算出するとともに表示するオ
    フラインシステムと、前記第1雨量計と第2雨量計と第
    1水位計と第2水位計とがそれぞれ検出した降雨デ−タ
    及び水位デ−タを逐次自動的に入力し、前記降雨デ−タ
    及び水位デ−タに基づいて、現在のプロセス状態及び今
    後予測される河川の排水施設への流入量に対する対応を
    ガイダンス表示するとともに、ポンプの運転を自動的に
    制御するオンラインシステムとを有することを特徴とす
    る河川の排水機場ポンプ運転支援システム。
JP6239221A 1994-10-03 1994-10-03 河川の排水機場ポンプ運転支援システム Pending JPH08100771A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008544374A (ja) * 2005-06-15 2008-12-04 カトラー,チャールズ,アール. Mpcモデルによるオンライン・ダイナミックアドバイザ
JP2012225049A (ja) * 2011-04-19 2012-11-15 Ebara Corp ゲートによる流量制御方法及び流量制御装置
JP2015094122A (ja) * 2013-11-12 2015-05-18 沖電気工業株式会社 水位予測装置及び水位予測方法並びに水位予測システム
CN107269505A (zh) * 2017-08-21 2017-10-20 上海创丞科功水利科技有限公司 一种水泵串接系统运行方法
CN113822931A (zh) * 2020-07-07 2021-12-21 湖北亿立能科技股份有限公司 基于在线学习和离线学习相结合的前端水位检测系统

Cited By (6)

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