JPS61263688A - 浄水場の水運用制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の技術分野〕 本発明は浄水場の運用計画に基づいてプラント内の各部
流量、水位などを自動的に制御する浄水場の水運用制御
装置に関するものである。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 浄水場は、河川などからの取水、遊水池などからの返送
水を原水として取り入れ、沈殿、濾過などの処理を行い
、浄水として需要家へ送配水する。 また濾過池を洗浄したあとの排水も、排水池に貯えられ
た後、返送ポンプによって着水井に返送され、原水の一
部として再使用される。 浄水場の運用制御としては、浄水の需要予測に応じて、
取水流量、遊水返送流量、排水返送流量。 沈殿池流入流量、送配水流量の目標値を決定し、さらに
沈殿池流入流量に応じて濾過池の運転池数を決定するこ
となどがある。 浄水場の運用制御は、従来オペレータが経験に基づいて
各部流量を設定し、シーケンス制御やＰＩＤ制御を用い
て各部の流量、運転台数などを制制御している。 この場合、取水から送水までの一連のシステムに対して
適正な設定が行われず、不必要な循環水を生じてエネル
ギ損失を招くなどの問題がある。 〔発明の目的〕 本発明は、浄水場の水運用を総合的なシステムとして自
動化した浄水場の水運用制御装置を提供することを目的
としている。 〔発明の概要〕 本発明は、浄水場の各部流量、水位などを送配水量に応
じて総合的に制御する浄水場の水運用制御装置において
、送配水量の予測値を設定する機能、上記送配水量の予
測値に基づいて水運用制御計画を作成する機能、上記水
運用制御計画を記憶保存する手段、浄水場プラントの各
部状態を入力する手段、自動制御のための運転規則を記
憶保存する手段、上記水運用制御計画、浄水場プラント
状態および運転規則に従って時々刻々の流量制御目標値
、水位制御目標値、運転する池数の設定値を演算する機
能、上記目標値および設定値をオンライン出力する手段
、および上記オンライン出力された目標値および設定値
に従って浄水場プラントを制御する手段を備え、これに
よって浄水場の水運用制御を総合的に自動化すると共に
、オペレータの運転監視負荷の軽減をはかったものであ
る。 〔発明の実施例〕 本発明の一実施例を第１図に示す。 第１図において１は中央計算機であり、データ伝送装置
１３およびデータ伝送路２を介して制御装置３〜７に接
続され、制御装置３〜７はそれぞれ取水井ポンプ、遊水
池ポンプ、排水池ポンプ、沈殿池および濾過池、浄水池
出口ポンプを制御する。 なおプラント各点の流量、水位、弁開度、ポンプ運転状
態などの情報はそれぞれの制御装置に入力され、データ
伝送路２を通って中央計算機１に入力される。 中央計算機１は配水量設定部８．制御計画作成部９、監
視制御部１１を有すると共に、制御計画ファイル１０お
よび運転規則ファイル１２を備えている。 次に第２図に示すフローチャートを参照して上記監視制
御部１１の動作について説明する。 ステップＯでは監視制御部１１の内部状態を初期化する
。 ステップ１では監視動作開始時点における制御計画値（
例えば取水流量計画値、排水返送流量計画値、沈殿池流
入流量計画値）を制御計画ファイル１０から読込む。 なお上記制御計画値は配水量設定部８の出力に基づいて
制御計画作成部９によって作成され、制御計画ファイル
１０に書込んでおく。 制御計画値は例えば先１日分、１時間ごとの値として１
日１回、またはオペレータからの要求時、あるいは監視
制御部１１からの要求時に作成される。 ステップ２ではデータ伝送装置１３を通じてプラント各
点の流量、水位、ポンプ、弁の状態（故障信号を含む）
を読込む。 ステップ３では、取水、排水返送、遊水返送。 沈殿池流入流量、送水流量などで手動設定になっている
ものがあれば、それらの手動設定値を入力する。 ステップ４では取水、排水返送、沈殿池流入。 送水など各流量制御ループごとに計画値を補正し、流量
目標値の第１案を作成する。以下流量目標値の第１案を
各流量制御ループを適正に保つための値という意味で流
量要求値と呼ぶことにする。 ステップ５では、運転規則を用いて、ステップ４で求め
た流量要求値を相互調整して、流量目標値を決定する。 このとき、ポンプ、弁等に故障があったときは、運転規
則に従って、当該故障箇所による影響をなくすように目
標値を定める。また。 故障が原因で、流量目標値を決定できない場合には、次
善の目標値とするとともに、オペレータに警報を発する
。また、濾過池の処理負荷、すなわち、沈殿池への流入
流量等に応じて、濾過池の運転池数設定値を決定する。 ステップ６では、ステップ５で演算した目標値。 設定値を、データ伝送装置１ｉ１３を通じて各制御装置
３〜７八オンライン出力する。 ステップ７は次の制御周期までの休止のためのタイマで
ある。 以下第３図に示す具体的なシステム棉成を用いて、上記
ステップ４およびステップ５の詳細について説明する。 ステップ４では、各流量制御ループごとに、流量要求値
を演算して決定する。 例えば、取水流量要求値Ｑａｈは、下記０式で演算され
る。 Ｑｃｚ＝　Ｑｐｉ−Ｆ　（Ｈｌ−Ｉ　Ｈｐｖｉ）　　　
　−・・■ただし、Ｑｐｉ　ニステップ１で読込んだ、
取水流量計画値Ｈｐｖｔ　ニステップ２で読込んだ、取
水ポンプ井の水位ＨＨ：取水ポンプ井の水位目標値 Ｆ　（Ｈｒｉ−Ｈｐｖｌ）：　ＰＩＤ制御演算同様にし
て、排水返送流量要求値Ｑｃｈ　＊沈殿池流入流量要求
値Ｑｃｋを決定する。 また、着水井水位を補正するために、着水井補正流量要
求値Ｑｃｃを下記■式で演算する。 Ｑｃｅ＝　Ｆ　（Ｈｐｖｃ　ｔ（ｒｃ）　　　　　　　
−・・・■Ｈｐｖｅ　ニステップ１で読込んだ着水井水
位Ｈｒｃ　：着水井水位目標値 Ｆ　（Ｈｐｖｅ　　Ｈｒｃ）　：　ＰＩＤ制御演算ステ
ップ５では、ステップ４で求めた各制御ループ毎の各流
量要求値を、浄水場全体の状態に応じて、相互調整し、
各制御ループへの流量目標値の設定演算を行う。 浄水場全体の状態を監視し、状態に応じた、適切な流量
目標値を設定演算するためには、計算機プログラムの中
に、浄水場の運転に関するノウハウや、プラント特有の
制約条件を組込む必要がある。 このために１本発明の制御システムでは、知識工学の一
手法であるプロダクション・ルールによって、ノウハウ
や制約条件を組込んでいる。 プロダクション・ルールでは、ノウハウや制約条件を下
記０式のように定式化する。 ＩＦ　（前提条件）　ＴＨＥＮ　（処理）　　　　・・
・・・・■すなわち、（前提条件）部分が満された場合
（処理）部を実行するという形で定式化する。 本発明では、プロダクション・ルールを運転規則と呼こ
とにする。 実施例のプラント制御システムに組込んだ運転規則の一
部を下記に示す。なお第４図は上記運転規則を説明する
ためのフローチャートであり、第４図（Ａ）は原水不足
の場合、第４図（Ｂ）は原水余剰の場合を示している。 ■　条件フラグ変更規則 フラグ■：ｆＭ水余剰／不足フラグ　　余剰：フラグ■
〉Ｏ不足：フラグ■≦０ １Ｆ　　流量要求値（取水）十流量要求値（排水返送）
−流量要求値（沈殿池流入）−流量要求値（着水井）＞
０ＴＨＥＮ　　フラグ■：＝＋ １Ｆ　水位実績値（着水井）く水位目標値（着水井）Ｔ
Ｈ囮　フラグ■：；− ■　流量制御規則 ｉ）原水余剰−１ Ｒ７：ＩＦ　　（原水余剰（フラグ１＞Ｏ））・　〔着
水井オーバフロー可（フラグ■＝１）〕■　流量補正規
則 ｉ）排水池ブロー中 Ｒ９：ＩＦ［ブロー弁＝開］ ｉ）送水ポンプ・トリップ Ｒ１３：ＩＦ（第１送水系全台停止〕または〔第２送水
系全台停止〕第４図（Ｂ）原水余剰−１のルートは、浄
水場の浄水生産量に比べて、１Ｍ水が余る場合の処理ル
ートである。このルートでは、浄水池へ貯水可能な量は
、浄水生産プロセス（沈殿池）へ流入させ、余りは着水
井をオーバフローさせて、遊水池に流下させ、原水とし
て遊水池に貯水すると共に、着水井オーバフロー→遊水
返送→着水井オーバフロー→・・・という循環水を防止
する。 第４図（Ｂ）Ｉ水余剰−１に対して、運転規則は。 次のように適用される。 まず１条件変更規則のフラグω変更規則が適用され、流
量要求値を演算した結果が正であれば。 原水余剰状態とみなされ、フラグωの値が正になる。 同様にして１着水井オーバフローが可能すなわち、遊水
池の貯水容量に余裕があれば１着水井オーバフロー可能
フラグ（フラグ■）が１になる。 フラグ■〉０かつフラグ（１＝１の場合に適用できる規
則としては、流量制御規則の原水余剰−１という規則が
あり、続いて、この規則が適用される。 原水余剰−１では、まず、遊水返送流量の制御モードが
自動であるか否かを調べ、自動であれば。 遊水返送流量の目標値を０として、遊水返送を停止する
。これによって１着水井オーバフロー→遊水返送→・・
・の不要な１１環が防止される。排水返送流量、沈殿池
流入流量、取水流量の目ａｍには。 ステップ４で求めた流量要求値が代入される。これによ
って、ＪＩ７ｇ余剰分によって着水井水位が上１＃シ、
余剰分は着水井オーバフローとなって、遊水池へ流下し
、貯水される。 以」二の例以外の場合も、同様に運転規則が適用され、
流量目ａ終が決定される。 一方、異常状態が発生した場合には、該当する、異常１
処３１規則が適用される１例えば送水ポンプのトリップ
事故が発生した場合には、送水ポンプ・トリップ規則が
適用され、沈殿池流入流量が補正される。 なお上記実施例では、制御システムを中央計算機と制御
装置とから棉成したが１本発明のアルゴリズムを含んだ
、１つの装置Ｉ　（Ｉ１４えば計算機から直接プラント
を制御する装置Ｉ）を用いても実用可能である。 また１本実施例では、濾過池として急速濾過池を対象と
しているが、緩速濾過池に対しても適用可能である。こ
の場合には、浄水消費量として。 濾過池洗浄に用いる浄水薫を考慮する必要はない。 釦発明の効果】 以上説明したように本発明によれば、浄水場の水ｌ用制
御を総合的に自動化すると共に、オペレータの運転監視
負荷を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２図は第１
図における監視制御動作の一例を示すフローチャート、
第３図はｖｉ視副制御具体的なシステム梼成を示す図、
第４図（Ａ）、（Ｂ）は本発明に用いられる運転規則の
一例を示すフローチャートである。 ｌ　　　　中央計算機 ２　　　　データ伝送路 ３〜７　　　Ｉ１１御装置 ８　　　　配水量般定部 ９　　　　制御計画作成部 １０　　　　　制御計画ファイル １１　　　　　監視制御部 １２　　　　　運転規則ファイル １３　　　　　データ伝送装置 （８７３３）　　代理人　弁理士　猪　股　祥　晃　（
はが１名）＠１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 浄水場の各部流量、水位などを送配水量に応じて総合的
   に制御する浄水場の水運用制御装置において、送配水量
   の予測値を設定する機能、上記送配水量の予測値に基づ
   いて水運用制御計画を作成する機能、上記水運用制御計
   画を記憶保存する手段、浄水場プラントの各部状態を入
   力する手段、自動制御のための運転規則を記憶保存する
   手段、上記水運用制御計画、浄水場プラント状態および
   運転規則に従って時々刻々の流量制御目標値、水位制御
   目標値、運転する池数の設定値を演算する機能、上記目
   標値および設定値をオンライン出力する手段、および上
   記オンライン出力された目標値および設定値に従って浄
   水場プラントを制御する手段を備えたことを特徴とする
   浄水場の水運用制御装置。