JPH11190283A - 広域汚水送水系統の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】下水処理場から輸送される汚水の流量の変動を
最小に制御すること。 【解決手段】各ポンプ場Ｊｉおよび下水処理場Ｈのポン
プ井の水位をそれぞれ検出する水位検出手段と、各ポン
プ場から輸送される汚水流量を検出する流量検出手段Ｆ
ｉと、各ポンプ場Ｊｉの流入流量の予測パターンＤｉ
と、各ポンプ場Ｊｉの水位制約条件と、各ポンプ場Ｊｉ
の現在の水位と、各ポンプ場Ｊｉへ流入する汚水の現在
の流入流量と、各ポンプ場Ｊｉから輸送される汚水の現
在の輸送流量とに基づいて、下水処理場Ｈから輸送され
る汚水の流量変動が最小となるような各ポンプ場Ｊｉか
らの汚水の送水目標パターンを演算する目標パターン演
算手段12と、目標パターン演算手段12により演算された
各ポンプ場Ｊｉからの汚水の送水目標パターンに基づい
て、各ポンプ場Ｊｉから輸送する汚水の流量を制御する
流量制御手段15とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のポンプ場か
ら送水系統を介して下水処理場に汚水を輸送する広域汚
水送水系統の制御装置に係り、特に下水処理場から輸送
される汚水の流量の変動が最小となるように制御できる
ようにした広域汚水送水系統の制御装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、広域汚水送水系統は、下水処
理場、ポンプ場、ポンプ、および流量制御装置から構成
される。そして、これらの組合せ方としては、個数も含
み種々ある。

【０００３】以下、ここでは説明の便宜上、図２に示す
ように、１箇所の下水処理場Ｈに対して、３箇所のポン
プ場Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３と、３箇所のポンプ群Ｌ１，Ｌ
２，Ｌ３とからなる広域汚水送水系統を例として、従来
の制御装置について説明する。

【０００４】図２は、広域汚水送水系統の一例を示す構
成図である。図２において、各ポンプ場Ｊ１，Ｊ２，Ｊ
３に集まってた汚水は、各ポンプ場Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３の
独立した運転規範に基づいて、下水処理場Ｈに独立に輸
送される。

【０００５】また、ポンプ場Ｊｉ（ｉ＝１，…３）に
は、汚水を輸送するポンプ群Ｌｉと、ポンプ場Ｊｉの水
位を検出する水位計Ｆｉと、この水位計Ｆｉの検出値に
基づいて、ポンプ場Ｊｉから輸送する汚水の流量を制御
する流量制御装置Ｃｉと、汚水の輸送流量を検出する流
量計Ｇｉとが設けられている。

【０００６】さらに、下水処理場Ｈには、汚水を輸送す
るポンプ群Ｌ４と、下水処理場Ｈのポンプ井の水位を検
出する水位計Ｆ４と、この水位計Ｆ４の検出値に基づい
て、下水処理場Ｈのポンプ井から揚水すべき汚水の流量
を制御する流量制御装置Ｃ４と、揚水流量を検出する流
量計Ｇ４とが設けられている。

【０００７】そして、各ポンプ場Ｊｉの水位、流量、ポ
ンプ運転情報は、テレメータによって中央監視室に送ら
れ、これに基づいて、計算機または運転員によって、下
水処理場Ｈのポンプ井から揚水（輸送）すべき流量が決
定され、この流量に基づいてポンプＬ４の吐出流量が流
量制御装置Ｃ４によって制御される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の広域汚水送水系統の制御装置においては、各ポ
ンプ場Ｊｉ（ｉ＝１，…３）毎に独立した水位制御を行
なっているため、下水処理場Ｈから輸送される汚水の流
量が大きく変動する可能性がある。

【０００９】そして、この下水処理場Ｈのポンプ井から
輸送される汚水の流量が大きく変動すると、活性汚泥処
理プロセスに大きな負担がかかり、プラントのメンテナ
ンスインターバルが短くなって運転員の負担が重くなっ
たり、汚水の水質管理が良好に行なわれなくなるという
問題がある。

【００１０】本発明の目的は、下水処理場から輸送され
る汚水の流量の変動が最小となるように制御することが
でき、もって運転員の負担を軽減し、また汚水の水質管
理を良好に行なうことが可能な広域汚水送水系統の制御
装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、複数のポンプ場から送水系統を介して下水処理場
に汚水を輸送する広域汚水送水系統の制御装置におい
て、請求項１の発明では、各ポンプ場および下水処理場
のポンプ井の水位をそれぞれ検出する水位検出手段と、
各ポンプ場から輸送される汚水流量を検出する流量検出
手段と、各ポンプ場の流入流量の予測パターンと、各ポ
ンプ場の水位制約条件と、各ポンプ場の現在の水位と、
各ポンプ場へ流入する汚水の現在の流入流量と、各ポン
プ場から輸送される汚水の現在の輸送流量とに基づい
て、下水処理場から輸送される汚水の流量変動が最小と
なるような各ポンプ場からの汚水の送水目標パターンを
演算する目標パターン演算手段と、目標パターン演算手
段により演算された各ポンプ場からの汚水の送水目標パ
ターンに基づいて、各ポンプ場から輸送する汚水の流量
を制御する流量制御手段とを備えている。

【００１２】従って、請求項１の発明の広域汚水送水系
統の制御装置においては、各ポンプ場の流入流量の予測
パターン、各ポンプ場の水位制約条件、各ポンプ場の現
在の水位、各ポンプ場へ流入する汚水の現在の流入流
量、および各ポンプ場から輸送される汚水の現在の流量
に基づいて、下水処理場から輸送される汚水の流量の変
動が最小となるような各ポンプ場からの汚水の送水目標
パターンが、目標パターン演算手段によって演算され
る。

【００１３】次に、この演算された各ポンプ場からの汚
水の送水目標パターンに基づいて、各ポンプ場から輸送
する汚水の流量が流量制御手段によって制御される。こ
れにより、下水処理場から輸送される汚水の流量の変動
が最小となるように制御することができ、もって運転員
の負担を軽減し、また汚水の水質管理を良好に行なうこ
とが可能となる。

【００１４】また、請求項２の発明は、各ポンプ場およ
び下水処理場のポンプ井の水位をそれぞれ検出する水位
検出手段と、各ポンプ場から輸送される汚水流量を検出
する流量検出手段と、各ポンプ場の流入流量の予測パタ
ーンをニューロモデルを用いて予測する流入流量予測手
段と、流入流量予測手段により予測された各ポンプ場の
流入流量の予測パターンと、各ポンプ場の水位制約条件
と、各ポンプ場の現在の水位と、各ポンプ場へ流入する
汚水の現在の流入流量と、各ポンプ場から輸送される汚
水の現在の輸送流量とに基づいて、下水処理楊から輸送
される汚水の流量変動が最小となるような各ポンプ揚の
汚水からの送水目標パターンを演算する目標パターン演
算手段と、目標パターン演算手段により演算された各ポ
ンプ場からの汚水の送水目標パターンに基づいて、各ポ
ンプ揚から輸送する汚水の流量を制御する流量制御手段
とを備えている。

【００１５】従って、請求項２の発明の広域汚水送水系
統の制御装置においては、上記請求項１の発明の広域汚
水送水系統の制御装置において、各ポンプ場の流入流量
の予測パターンをニューロモデルを用いて予測する流入
流量予測手段を備えることにより、運転員による人為的
な判断を削除することができ、また平滑量の誤差が少な
くなるため、制御精度を向上することができる。

【００１６】さらに、請求項３の発明は、各ポンプ場お
よび下水処理場のポンプ井の水位をそれぞれ検出する水
位検出手段と、各ポンプ場から輸送される汚水流量をポ
ンプ機械特性曲線を用いて演算する流量演算手段と、各
ポンプ場の流入流量の予測パターンと、各ポンプ場の水
位制約条件と、各ポンプ場の現在の水位と、各ポンプ場
へ流入する汚水の現在の流入流量と、各ポンプ場から輸
送される汚水の現在の輸送流量とに基づいて、下水処理
場から輸送される汚水の流量変動が最小となるような各
ポンプ場からの汚水の送水目標パターンを演算する目標
パターン演算手段と、目標パターン演算手段により演算
された各ポンプ場からの汚水の送水目標パターンに基づ
いて、各ポンプ場から輸送する汚水の流量を制御する流
量制御手段とを備えている。

【００１７】従って、請求項３の発明の広域汚水送水系
統の制御装置においては、上記請求項１の発明の広域汚
水送水系統の制御装置において、各ポンプ場から輸送さ
れる汚水流量をポンプ機械特性曲線を用いて演算する流
量演算手段を備えることにより、各ポンプ場に流量計を
設置する必要がなくなるため、その分だけコストダウン
を図ることができる。

【００１８】一方、請求項４の発明は、各ポンプ場およ
び下水処理場のポンプ井の水位をそれぞれ検出する水位
検出手段と、各ポンプ場から輸送される汚水流量を検出
する流量検出手段と、各ポンプ場の流入流量の予測パタ
ーンと、各ポンプ場の水位制約条件と、各ポンプ場の現
在の水位と、各ポンプ場へ流入する汚水の現在の流入流
量と、各ポンプ場から輸送される汚水の現在の輸送流量
とに基づいて、下水処理場から輸送される汚水の流量変
動が最小となるような各ポンプ場からの汚水の送水目標
パターンを、分岐限定法を用いて最適化演算する目標パ
ターン演算手段と、目標パターン演算手段により演算さ
れた各ポンプ場からの汚水の送水目標パターンに基づい
て、各ポンプ場から輸送する汚水の流量を制御する流量
制御手段とを備えている。

【００１９】従って、請求項４の発明の広域汚水送水系
統の制御装置においては、上記請求項１の発明の広域汚
水送水系統の制御装置において、目標パターン演算手段
によって各ポンプ場からの汚水の送水目標パターンを演
算する場合に、分岐限定法を用いて最適化演算を行なう
ことにより、各ポンプ場からの汚水の送水目標パターン
を高速に演算することができ、また運転員による人為的
な試行錯誤の判断を削除することができ、さらに人に依
存しないため、判断レベルを向上する（均一にする）こ
とができる。

【００２０】また、請求項５の発明は、各ポンプ場およ
び下水処理場のポンプ井の水位をそれぞれ検出する水位
検出手段と、各ポンプ場から輸送される汚水流量を検出
する流量検出手段と、各ポンプ場の流入流量の予測パタ
ーンと、各ポンプ場の水位制約条件と、各ポンプ場の現
在の水位と、各ポンプ場へ流入する汚水の現在の流入流
量と、各ポンプ揚から輸送される汚水の現在の輸送流量
とに基づいて、下水処理場から輸送される汚水の流量変
動が最小となるような各ポンプ場からの汚水の送水目標
パターンを演算する目標パターン演算手段と、目標パタ
ーン演算手段により演算された各ポンプ場からの汚水の
送水目標パターンを記憶するコントローラと、コントロ
ーラにより記憶されている各ポンプ場の汚水の送水目標
パターンに基づいて、各ポンプ場から輸送する汚水の流
量をスケジュール制御する流量制御手段とを備えてい
る。

【００２１】従って、請求項５の発明の広域汚水送水系
統の制御装置においては、上記請求項１の発明の広域汚
水送水系統の制御装置において、目標パターン演算手段
により演算された各ポンプ場からの汚水の送水目標パタ
ーンを記憶するコントローラを備え、このコントローラ
により記憶されている各ポンプ場からの汚水の送水目標
パターンに基づいて、各ポンプ場から輸送する汚水の流
量を流量制御手段によってスケジュール制御することに
より、制御装置本体がダウンしても、ローカルのコント
ローラでバックアップすることができる。

【００２２】さらに、請求項６の発明は、各ポンプ場お
よび下水処理場のポンプ井の水位をそれぞれ検出する水
位検出手段と、各ポンプ場から輸送される汚水流量を検
出する流量検出手段と、各ポンプ場の流入流量の予測パ
ターンと、各ポンプ場の水位制約条件と、各ポンプ場の
現在の水位と、各ポンプ場へ流入する汚水の現在の流入
流量と、各ポンプ場から輸送される汚水の現在の輸送流
量とに基づいて、下水処理場から輸送される汚水の流量
変動が最小となるような各ポンプ場からの汚水の送水目
標パターンを演算する目標パターン演算手段と、目標パ
ターン演算手段により演算された各ポンプ場からの汚水
の送水目標パターンをオペレータにガイダンスするプロ
セス監視手段と、目標パターン演算手段により演算され
た各ポンプ場からの汚水の送水目標パターンを、各ポン
プ場および下水処理場にそれぞれ設置されたコントロー
ラに伝送するプロセス信号伝送手段と、プロセス信号伝
送手段によりコントローラに伝送された各ポンプ場から
の汚水の送水目標パターンに基づいて、各ポンプ場から
輸送する汚水の流量を制御する流量制御手段とを備えて
いる。

【００２３】従って、請求項６の発明の広域汚水送水系
統の制御装置においては、上記請求項１の発明の広域汚
水送水系統の制御装置において、目標パターン演算手段
により演算された各ポンプ場からの汚水の送水目標パタ
ーンをオペレータにガイダンスするプロセス監視手段を
備えることにより、ポンプ故障等の異常発生時にも、各
ポンプ場の汚水の送水目標パターンを変えることができ
る。

【００２４】さらに、目標パターン演算手段により演算
された各ポンプ場からの汚水の送水目標パターンを、各
ポンプ場および下水処理場にそれぞれ設置されたコント
ローラに伝送するプロセス信号伝送手段を備え、このプ
ロセス信号伝送手段によりコントローラに伝送された各
ポンプ場からの汚水の送水目標パターンに基づいて、各
ポンプ場から輸送する汚水の流量を流量制御手段によっ
て制御することにより、制御装置本体がダウンしても、
ローカルのコントローラでバックアップすることができ
る。

【００２５】一方、請求項７の発明は、上記請求項１乃
至請求項６のいずれか１項の発明の広域汚水送水系統の
制御装置において、各ポンプ場から輸送する汚水の流量
が、各ポンプ場に設置された水位検出手段による水位制
御により制御される系を含む場合に、流入流量の予測パ
ターンと、送水目標パターンと、プラントパラメータと
に基づいて、各ポンプ場から輸送する汚水の流量をシミ
ュレーションにより得るシミュレーション手段を付加し
ている。

【００２６】従って、請求項７の発明の広域汚水送水系
統の制御装置においては、上記請求項１乃至請求項６の
いずれかの発明の広域汚水送水系統の制御装置におい
て、各ポンプ場から輸送する汚水の流量が、各ポンプ場
に設置された水位検出手段による水位制御により制御さ
れる系を含む場合に、流入流量の予測パターン、送水目
標パターン、プラントパラメータに基づいて、各ポンプ
場から輸送する汚水の流量をシミュレーションによって
得るシミュレーション手段を備えることにより、運転員
へ予測情報を提示できるため、安定した運転を行なうこ
とができる。

【００２７】また、請求項８の発明は、上記請求項１乃
至請求項７のいずれか１項の発明の広域汚水送水系統の
制御装置において、各ポンプ場および下水処理場のポン
プ井の構造が、水位に関して幹線貯留を含めて非線形な
場合に、水位を入力とし、貯水量を出力とする関数演算
手段を付加している。

【００２８】従って、請求項８の発明の広域汚水送水系
統の制御装置においては、上記請求項１乃至請求項７の
いずれかの発明の広域汚水送水系統の制御装置におい
て、各ポンプ場および下水処理場のポンプ井の構造が、
水位に関して幹線貯留を含めて非線形な場合に、水位を
入力とし、貯水量を出力とする関数演算手段を備えるこ
とにより、適用対象が変わった場合でも、これに柔軟に
対応することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本実施の形態による広域
汚水送水系統の制御装置の構成例を示すブロック図であ
り、図２と同一要素には同一符号を付してその説明を省
略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００３０】図１において、制御装置１０は、目標パタ
ーン演算手段１２と、送水流量制御装置１５と、揚水流
量制御装置１８とから構成している。目標パターン演算
手段１２は、あらかじめ求められた各ポンプ場Ｊｉ（ｉ
＝１，…３）の流入流量の予測パターンＤｉ（ｉ＝１，
…３）と、各ポンプ場Ｊｉの水位制約条件と、前記水位
計Ｆｉ（ｉ＝１，…３）により検出された各ポンプ場Ｊ
ｉの現在の水位と、各ポンプ場Ｊｉへ流入する汚水の現
在の流入流量と、各ポンプ場Ｊｉから輸送される汚水の
現在の輸送流量とに基づいて、下水処理場Ｈから輸送さ
れる汚水の流量変動が最小となるような各ポンプ場Ｊｉ
からの汚水の送水目標パターンを、下流側のポンプ場Ｊ
ｉから順次演算すると共に、下水処理場Ｈから輸送され
る汚水の流量変動が最小となるような下水処理場Ｈのポ
ンプ井からの汚水の揚水目標パターンを演算する。

【００３１】送水流量制御装置１５は、目標パターン演
算手段１２により演算された各ポンプ場Ｊｉ（ｉ＝１，
…３）からの汚水の送水目標パターンに基づいて、各ポ
ンプ場Ｊｉからポンプ群Ｌｉによって輸送する汚水の流
量を、図示しない流量調整装置を介して制御する（操作
信号ａｉ（ｉ＝１，…３））。

【００３２】揚水流量制御装置１８は、目標パターン演
算手段１２により演算された下水処理場Ｈのポンプ井か
らの汚水の揚水目標パターンに基づいて、下水処理場Ｈ
のポンプ井からポンプ群Ｌ４によって揚水する汚水の流
量を、図示しない流量調整装置を介して制御する（操作
信号ａ４）。

【００３３】次に、以上ように構成した本実施の形態に
よる広域汚水送水系統の制御装置の作用について説明す
る。図１において、各ポンプ場Ｊｉ（ｉ＝１，…３）の
流入流量の予測パターンＤｉ（ｉ＝１，…３）、各ポン
プ場Ｊｉの水位制約条件、各ポンプ場Ｊｉの現在の水
位、各ポンプ場Ｊｉへ流入する汚水の現在の流入流量、
および各ポンプ場Ｊｉから輸送される汚水の現在の輸送
流量に基づいて、下水処理場Ｈから輸送される汚水の流
量変動が最小となるような、各ポンプ場Ｊｉからの汚水
の送水目標パターン、および下水処理場Ｈのポンプ井か
らの汚水の揚水目標パターンが、目標パターン演算手段
１２によって演算される。

【００３４】次に、この演算された各ポンプ場Ｊｉから
の汚水の送水目標パターンに基づいて、各ポンプ場Ｊｉ
から輸送する汚水の流量が、送水流量制御装置１５によ
って制御される。

【００３５】また、上記演算された下水処理場Ｈのポン
プ井からの汚水の揚水目標パターンに基づいて、下水処
理場Ｈのポンプ井からポンプ群Ｌ４によって揚水する汚
水の流量が、揚水流量制御装置１８によって制御され
る。

【００３６】これにより、下水処理場Ｈのポンプ井から
輸送される汚水の流量の変動が最小となるように制御す
ることができる。上述したように、本実施の形態による
広域汚水送水系統の制御装置では、各ポンプ場Ｊｉの流
入流量の予測パターンＤｉ、各ポンプ場Ｊｉの水位制約
条件、各ポンプ場Ｊｉの現在の水位、各ポンプ場Ｊｉへ
流入する汚水の現在の流入流量、および各ポンプ場Ｊｉ
から輸送される汚水の現在の輸送流量に基づいて、下水
処理場Ｈから輸送される汚水の流量変動が最小となるよ
うな、各ポンプ場Ｊｉからの汚水の送水目標パターン、
および下水処理場Ｈのポンプ井からの汚水の揚水目標パ
ターンを演算し、この各ポンプ場Ｊｉからの汚水の送水
目標パターン、および下水処理場Ｈのポンプ井からの汚
水の揚水目標パターンに基づいて、各ポンプ場Ｊｉから
輸送する汚水の流量を制御すると共に、下水処理場Ｈの
ポンプ井から揚水する汚水の流量を制御するようにした
ものである。

【００３７】これにより、下水処理場Ｈのポンプ井から
輸送される汚水の流量の変動が最小となるように制御す
ることができるため、前述したように、活性汚泥処理プ
ロセスに大きな負担がかかって、プラントのメンテナン
スインターバルが短くなって運転員の負担が重くなった
り、汚水の水質管理が良好に行なわれなくなるというよ
うな問題を解消することが可能となる。

【００３８】（第２の実施の形態）本実施の形態による
広域汚水送水系統の制御装置は、前述した第１の実施の
形態の広域汚水送水系統の制御装置において、各ポンプ
場Ｊｉの流入流量の予測パターンＤｉをニューロモデル
を用いて予測する流入流量予測手段を備えた構成として
いる。

【００３９】従って、本実施の形態による広域汚水送水
系統の制御装置においては、前述した第１の実施の形態
の場合と同様の作用効果が得られるのに加えて、各ポン
プ場Ｊｉの流入流量の予測パターンＤｉをニューロモデ
ルを用いて予測する流入流量予測手段を備えていること
により、運転員による人為的な判断を削除することがで
き、また平滑量の誤差が少なくなるため、制御精度を向
上することが可能となる。

【００４０】（第３の実施の形態）本実施の形態による
広域汚水送水系統の制御装置は、前述した第１の実施の
形態の広域汚水送水系統の制御装置において、各ポンプ
場Ｊｉから輸送される汚水流量をポンプ機械特性曲線を
用いて演算する流量演算手段を備えた構成としている。

【００４１】従って、本実施の形態による広域汚水送水
系統の制御装置においては、前述した第１の実施の形態
の場合と同様の作用効果が得られるのに加えて、各ポン
プ場Ｊｉから輸送される汚水流量をポンプ機械特性曲線
を用いて演算する流量演算手段を備えていることによ
り、各ポンプ場Ｊｉに流量計Ｇｉを設置する必要がなく
なるため、その分だけコストダウンを図ることが可能と
なる。

【００４２】（第４の実施の形態）本実施の形態による
広域汚水送水系統の制御装置は、前述した第１の実施の
形態の広域汚水送水系統の制御装置において、目標パタ
ーン演算手段１２によって各ポンプ場Ｊｉからの汚水の
送水目標パターンを演算する場合に、分岐限定法を用い
て最適化演算を行なう構成としている。

【００４３】この場合、各ポンプ場Ｊｉからの汚水の送
水目標パターンは、次のような方法により求める。すな
わち、上記送水目標パターンを求めることは、下記のよ
うに定式化することができる。

【００４４】

【数１】

【００４５】ここでは、変数は０か１のいずれかになる
ので、０−１整数計画法における分枝限定法（Branch a
nd Bound Method)を用いて解くことができる。この場
合、分枝規則は、組合せ列挙法を用い、特にＸ(k) のノ
ルムの小さい方からＣｘまで列挙すればよい。また、限
定値は、演算途中の段階で得られた許容解の目的関数値
を用いればよい。

【００４６】従って、本実施の形態による広域汚水送水
系統の制御装置においては、前述した第１の実施の形態
の場合と同様の作用効果が得られるのに加えて、目標パ
ターン演算手段によって各ポンプ場からの汚水の送水目
標パターンを演算する場合に、分岐限定法を用いて最適
化演算を行なっていることにより、各ポンプ場Ｊｉから
の汚水の送水目標パターンを高速に演算することがで
き、また運転員による人為的な試行錯誤の判断を削除す
ることができ、さらに人に依存しないため、判断レベル
を向上する（均一にする）ことが可能となる。

【００４７】（第５の実施の形態）本実施の形態による
広域汚水送水系統の制御装置は、前述した第１の実施の
形態の広域汚水送水系統の制御装置において、目標パタ
ーン演算手段１２により演算された各ポンプ場Ｊｉから
の汚水の送水目標パターンを記憶するコントローラを備
え、このコントローラにより記憶されている各ポンプ場
Ｊｉからの汚水の送水目標パターンに基づいて、各ポン
プ場Ｊｉから輸送する汚水の流量をスケジュール制御す
る構成としている。

【００４８】従って、本実施の形態による広域汚水送水
系統の制御装置においては、前述した第１の実施の形態
の場合と同様の作用効果が得られるのに加えて、目標パ
ターン演算手段１２により演算された各ポンプ場Ｊｉか
らの汚水の送水目標パターンを記憶するコントローラを
備え、このコントローラにより記憶されている各ポンプ
場Ｊｉからの汚水の送水目標パターンに基づいて、各ポ
ンプ場Ｊｉから輸送する汚水の流量を送水流量制御装置
１５によってスケジュール制御することにより、制御装
置１０本体がダウンしても、ローカルのコントローラで
バックアップすることが可能となる。

【００４９】（第６の実施の形態）本実施の形態による
広域汚水送水系統の制御装置は、前述した第１の実施の
形態の広域汚水送水系統の制御装置において、目標パタ
ーン演算手段１２により演算された各ポンプ場Ｊｉから
の汚水の送水目標パターンをオペレータにガイダンスす
るプロセス監視手段を備え、さらに目標パターン演算手
段１２により演算された各ポンプ場Ｊｉからの汚水の送
水目標パターンを、各ポンプ場Ｊｉおよび下水処理場Ｈ
にそれぞれ設置された図示しないコントローラに伝送す
るプロセス信号伝送手段を備え、このプロセス信号伝送
手段によりコントローラに伝送された各ポンプ場Ｊｉか
らの汚水の送水目標パターンに基づいて、各ポンプ場Ｊ
ｉから輸送する汚水の流量を制御する構成としている。

【００５０】従って、本実施の形態による広域汚水送水
系統の制御装置においては、前述した第１の実施の形態
の場合と同様の作用効果が得られるのに加えて、目標パ
ターン演算手段１２により演算された各ポンプ場Ｊｉか
らの汚水の送水目標パターンをオペレータにガイダンス
するプロセス監視手段を備えていることにより、ポンプ
故障等の異常発生時にも、各ポンプ場Ｊｉの汚水の送水
目標パターンを変えることが可能となる。

【００５１】さらに、目標パターン演算手段１２により
演算された各ポンプ場Ｊｉからの汚水の送水目標パター
ンを、各ポンプ場Ｊｉおよび下水処理場Ｈにそれぞれ設
置されたコントローラに伝送するプロセス信号伝送手段
を備え、このプロセス信号伝送手段によりコントローラ
に伝送された各ポンプ場Ｊｉからの汚水の送水目標パタ
ーンに基づいて、各ポンプ場Ｊｉから輸送する汚水の流
量を制御していることにより、制御装置１０本体がダウ
ンしても、ローカルのコントローラでバックアップする
ことが可能となる。

【００５２】（第７の実施の形態）本実施の形態による
広域汚水送水系統の制御装置は、前述した第１乃至第６
のの各実施の形態の広域汚水送水系統の制御装置におい
て、各ポンプ場Ｊｉから輸送する汚水の流量が、各ポン
プ場Ｊｉに設置された水位計Ｆｉによる水位制御により
制御される系を含む場合に、流入流量の予測パターンＤ
ｉ、送水目標パターン、プラントパラメータ（例えば、
ポンプＱ−Ｈ曲線、ポンプ井の断面積等）に基づいて、
各ポンプ場Ｊｉから輸送する汚水の流量をシミュレーシ
ョンによって得るシミュレーション手段を備えた構成と
している。

【００５３】従って、本実施の形態による広域汚水送水
系統の制御装置においては、前述した第１乃至第６の各
実施の形態の場合と同様の作用効果が得られるのに加え
て、各ポンプ場Ｊｉから輸送する汚水の流量が、各ポン
プ場Ｊｉに設置された水位計Ｆｉによる水位制御により
制御される系を含む場合に、流入流量の予測パターンＤ
ｉ、送水目標パターン、プラントパラメータに基づい
て、各ポンプ場Ｊｉから輸送する汚水の流量をシミュレ
ーションによって得るシミュレーション手段を備えてい
ることにより、運転員へ予測情報を提示できるため、安
定した運転を行なうことが可能となる。

【００５４】（第８の実施の形態）本実施の形態による
広域汚水送水系統の制御装置は、前述した第１乃至第７
のの各実施の形態の広域汚水送水系統の制御装置におい
て、各ポンプ場Ｊｉおよび下水処理場Ｈのポンプ井の構
造が、水位に関して幹線貯留を含めて非線形な場合に、
水位を入力とし、貯水量を出力とする関数演算手段を、
目標パターン演算手段１２、およびシミュレーション手
段に備えた構成としている。

【００５５】従って、本実施の形態による広域汚水送水
系統の制御装置においては、前述した第１乃至第７の各
実施の形態の場合と同様の作用効果が得られるのに加え
て、各ポンプ場Ｊｉおよび下水処理場Ｈのポンプ井の構
造が、水位に関して幹線貯留を含めて非線形な場合に、
水位を入力とし、貯水量を出力とする関数演算手段を備
えていることにより、適用対象が変わった場合でも、こ
れに柔軟に対応することが可能となる。

【００５６】（他の実施の形態）上記各実施の形態で
は、下水処理場が１箇所しかない送水系統に本発明を適
用した場合について説明したが、これに限らず、下水処
理場が複数の場合には、次のようにすることによって、
本発明を同様に適用することが可能である。

【００５７】（ａ）下水処理場が複数箇所あり、他の構
成要素が単純に下水処理場と対応する場合には、複数の
別々の送水系統と考えられるので、この別々の送水系統
毎に本発明を適用すればよい。

【００５８】（ｂ）上記他の構成要素が複数の下水処理
場と交差しながら接続されている場合にも、何らかの基
準により他の構成要素と汚水池の結び付きの割合を決定
し、前記図２に示したような構成に分解することによ
り、本発明を同様に適用することが可能である。

【００５９】（ｃ）送水系統の一部に特別な要素を含ん
でいる場合、例えばずい道とポンプが汚水池とポンプ場
との間に介在している場合には、ポンプ場の流入流量と
同一とならない。このような場合でも、送水波形の伝播
の遅れを考慮することによって、本発明を同様に適用す
ることが可能である。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、下
水処理場から輸送される汚水の流量の変動が最小となる
ように制御することができ、もって運転員の負担を軽減
し、また汚水の水質管理を良好に行なうことが可能な広
域汚水送水系統の制御装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による広域汚水送水系統の制御装置の一
実施の形態を示すブロック図。

【図２】広域汚水送水系統の一例を示す構成図。

【符号の説明】 １０…送水系統の制御装置、 １２…目標パターン演算手段、 １５…送水流量制御装置、 １８…揚水流量制御装置、 Ｈ…下水処理場、 Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３…ポンプ場、 Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４…ポンプ、 Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４…水位計、 Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４…流量計、 Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…流入流量予測パターン、 ａ１，ａ２，ａ３…制御信号。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のポンプ場から送水系統を介して下
   水処理場に汚水を輸送する広域汚水送水系統の制御装置
   において、 前記各ポンプ場および前記下水処理場のポンプ井の水位
   をそれぞれ検出する水位検出手段と、 前記各ポンプ場から輸送される汚水流量を検出する流量
   検出手段と、 前記各ポンプ場の流入流量の予測パターンと、前記各ポ
   ンプ場の水位制約条件と、前記各ポンプ場の現在の水位
   と、前記各ポンプ場へ流入する汚水の現在の流入流量
   と、前記各ポンプ場から輸送される汚水の現在の輸送流
   量とに基づいて、前記下水処理場から輸送される汚水の
   流量変動が最小となるような前記各ポンプ場の汚水の送
   水目標パターンを演算する目標パターン演算手段と、 前記目標パターン演算手段により演算された各ポンプ場
   の汚水の送水目標パターンに基づいて、前記各ポンプ場
   から輸送する汚水の流量を制御する流量制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする広域汚水送水系統の制御
   装置。
2. 【請求項２】 複数のポンプ場から送水系統を介して下
   水処理場に汚水を輸送する広域汚水送水系統の制御装置
   において、 前記各ポンプ場および前記下水処理場のポンプ井の水位
   をそれぞれ検出する水位検出手段と、 前記各ポンプ場から輸送される汚水流量を検出する流量
   検出手段と、 前記各ポンプ場の流入流量の予測パターンをニューロモ
   デルを用いて予測する流入流量予測手段と、 前記流入流量予測手段により予測された前記各ポンプ場
   の流入流量の予測パターンと、前記各ポンプ場の水位制
   約条件と、前記各ポンプ場の現在の水位と、前記各ポン
   プ場へ流入する汚水の現在の流入流量と、前記各ポンプ
   場から輸送される汚水の現在の輸送流量とに基づいて、
   前記下水処理楊から輸送される汚水の流量変動が最小と
   なるような前記各ポンプ揚の汚水の送水目標パターンを
   演算する目標パターン演算手段と、 前記目標パターン演算手段により演算された各ポンプ場
   の汚水の送水目標パターンに基づいて、前記各ポンプ揚
   から輸送する汚水の流量を制御する流量制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする広域汚水送水系統の制御
   装置。
3. 【請求項３】 複数のポンプ場から送水系統を介して下
   水処理場に汚水を輸送する広域汚水送水系統の制御装置
   において、 前記各ポンプ場および前記下水処理場のポンプ井の水位
   をそれぞれ検出する水位検出手段と、 前記各ポンプ場から輸送される汚水流量をポンプ機械特
   性曲線を用いて演算する流量演算手段と、 前記各ポンプ場の流入流量の予測パターンと、前記各ポ
   ンプ場の水位制約条件と、前記各ポンプ場の現在の水位
   と、前記各ポンプ場へ流入する汚水の現在の流入流量
   と、前記各ポンプ場から輸送される汚水の現在の輸送流
   量とに基づいて、前記下水処理場から輸送される汚水の
   流量変動が最小となるような前記各ポンプ場の汚水の送
   水目標パターンを演算する目標パターン演算手段と、 前記目標パターン演算手段により演算された各ポンプ場
   の汚水の送水目標パターンに基づいて、前記各ポンプ場
   から輸送する汚水の流量を制御する流量制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする広域汚水送水系統の制御
   装置。
4. 【請求項４】 複数のポンプ場から送水系統を介して下
   水処理場に汚水を輸送する広域汚水送水系統の制御装置
   において、 前記各ポンプ場および前記下水処理場のポンプ井の水位
   をそれぞれ検出する水位検出手段と、 前記各ポンプ場から輸送される汚水流量を検出する流量
   検出手段と、 前記各ポンプ場の流入流量の予測パターンと、前記各ポ
   ンプ場の水位制約条件と、前記各ポンプ場の現在の水位
   と、前記各ポンプ場へ流入する汚水の現在の流入流量
   と、前記各ポンプ場から輸送される汚水の現在の輸送流
   量とに基づいて、前記下水処理場から輸送される汚水の
   流量変動が最小となるような前記各ポンプ場の汚水の送
   水目標パターンを、分岐限定法を用いて最適化演算する
   目標パターン演算手段と、 前記目標パターン演算手段により演算された各ポンプ場
   の汚水の送水目標パターンに基づいて、前記各ポンプ場
   から輸送する汚水の流量を制御する流量制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする広域汚水送水系統の制御
   装置。
5. 【請求項５】 複数のポンプ場から送水系統を介して下
   水処理場に汚水を輸送する広域汚水送水系統の制御装置
   において、 前記各ポンプ場および前記下水処理場のポンプ井の水位
   をそれぞれ検出する水位検出手段と、 前記各ポンプ場から輸送される汚水流量を検出する流量
   検出手段と、 前記各ポンプ場の流入流量の予測パターンと、前記各ポ
   ンプ場の水位制約条件と、前記各ポンプ場の現在の水位
   と、前記各ポンプ場へ流入する汚水の現在の流入流量
   と、前記各ポンプ揚から輸送される汚水の現在の輸送流
   量とに基づいて、前記下水処理場から輸送される汚水の
   流量変動が最小となるような前記各ポンプ場の汚水の送
   水目標パターンを演算する目標パターン演算手段と、 前記目標パターン演算手段により演算された各ポンプ場
   の汚水の送水目標パターンを記憶するコントローラと、 前記コントローラにより記憶されている各ポンプ場の汚
   水の送水目標パターンに基づいて、前記各ポンプ場から
   輸送する汚水の流量をスケジュール制御する流量制御手
   段と、 を備えて成ることを特徴とする広域汚水送水系統の制御
   装置。
6. 【請求項６】 複数のポンプ場から送水系統を介して下
   水処理場に汚水を輸送する広域汚水送水系統の制御装置
   において、 前記各ポンプ場および前記下水処理場のポンプ井の水位
   をそれぞれ検出する水位検出手段と、 前記各ポンプ場から輸送される汚水流量を検出する流量
   検出手段と、 前記各ポンプ場の流入流量の予測パターンと、前記各ポ
   ンプ場の水位制約条件と、前記各ポンプ場の現在の水位
   と、前記各ポンプ場へ流入する汚水の現在の流入流量
   と、前記各ポンプ場から輸送される汚水の現在の輸送流
   量とに基づいて、前記下水処理場から輸送される汚水の
   流量変動が最小となるような前記各ポンプ場の汚水の送
   水目標パターンを演算する目標パターン演算手段と、 前記目標パターン演算手段により演算された各ポンプ場
   の汚水の送水目標パターンをオペレータにガイダンスす
   るプロセス監視手段と、 前記目標パターン演算手段により演算された各ポンプ場
   の汚水の送水目標パターンを、前記各ポンプ場および前
   記下水処理場にそれぞれ設置されたコントローラに伝送
   するプロセス信号伝送手段と、 前記プロセス信号伝送手段により前記コントローラに伝
   送された各ポンプ場の汚水の送水目標パターンに基づい
   て、前記各ポンプ場から輸送する汚水の流量を制御する
   流量制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする広域汚水送水系統の制御
   装置。
7. 【請求項７】 前記請求項１乃至請求項６のいずれか１
   項に記載の広域汚水送水系統の制御装置において、 前記各ポンプ場から輸送する汚水の流量が、前記各ポン
   プ場に設置された水位検出手段による水位制御により制
   御される系を含む場合に、 前記流入流量の予測パターンと、送水目標パターンと、
   プラントパラメータとに基づいて、前記各ポンプ場から
   輸送する汚水の流量をシミュレーションにより得るシミ
   ュレーション手段を付加したことを特徴とする広域汚水
   送水系統の制御装置。
8. 【請求項８】 前記請求項１乃至請求項７のいずれか１
   項に記載の広域汚水送水系統の制御装置において、 前記各ポンプ場および前記下水処理場のポンプ井の構造
   が、水位に関して幹線貯留を含めて非線形な場合に、 水位を入力とし、貯水量を出力とする関数演算手段を付
   加したことを特徴とする広域汚水送水系統の制御装置。