KR100981331B1 - 종합 감시 진단 장치 - Google Patents

Abstract

우량(雨量) 레이더 처리 장치(4)로부터 출력되는 강우 정보, 각 지상 우량계(5)로부터 출력되는 우량 정보, 하수 처리장(6)에 설치된 유입거[渠] 수위계(9), 펌프정[井] 수위계(10), 유입 게이트(11) 등으로부터 출력되는 프로세스 값 등에 근거하여, 종합 감시 진단 장치(8a)가 각 우수 펌프(15), 각 토출 밸브(16)를 제어하여, 펌프정(7)의 수위를 설정 수위 이하로 유지하면서, 하수 처리장(6)의 프로세스 값, 운전 내용 등을 진단(診斷)하고, 진단 결과를 오퍼레이터에 제시한다.

우량 레이더, 지상 우량계, 우량 정보, 하수 처리장, 수위(水位), 진단

Description

종합 감시 진단 장치{INTEGRATED SUPERVISION AND DIAGNOSIS APPARATUS}

도 1은 본 발명에 따른 종합 감시 진단 시스템의 제 1 실시 형태를 나타낸 블록도.

도 2는 도 1에 나타낸 종합 감시 진단 장치에 설치된 각 기능을 나타낸 블록도.

도 3은 본 발명에 따른 종합 감시 진단 시스템의 제 2 실시 형태를 나타낸 블록도.

도 4는 도 3에 나타낸 종합 감시 진단 장치에 설치된 각 기능을 나타낸 블록도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

4 : 우량(雨量) 레이더 처리 장치

5 : 지상 우량계

6 : 하수 처리장

7 : 펌프정[井]

8a : 종합 감시 진단 장치

9 : 유입거[渠] 수위계

10 : 펌프정 수위계

11 : 유입 게이트

15 : 우수 펌프

16 : 토출 밸브

본 발명은 상하수도 설비 등을 감시 제어하는 종합 감시 진단 시스템에 관한 것으로, 특히 상하수도 설비 등을 진단하여, 고장 원인의 구명(究明), 고장의 파급 등을 표시하는 종합 감시 진단 장치에 관한 것이다.

감시 제어 시스템은 상하수도 플랜트를 비롯하여, 대단히 많은 설비로 이루어지는 플랜트를 대상으로 하고 있다. 최근, 플랜트의 고기능화에 수반하여, 감시 제어 시스템에 의해서 취급되는 정보량이 더욱 증대하고 있다. 또한, 플랜트의 광역관리화에 수반하여, 설비수도 더욱 증대하고 있다.

한편, 도시의 라이프 라인(life line, 생명선)적 존재인 정수장, 하수 처리장, 발전소 등의 플랜트에는, 안정된 서비스가 요구되기 때문에, 이들의 플랜트는 높은 신뢰성을 필요로 한다. 그렇지만, 현재 가동하고 있는 플랜트의 대부분은, 운용 개시일로부터 긴 시간이 경과하고 있어, 설비의 노후화가 진행되고 있다. 또한, 플랜트를 운용해 온 숙련된 오퍼레이터는 해마다 감소하고 있어, 플랜트에 관한 노하우(know-how)의 계승 부족이 문제가 되고 있다. 이 때문에, 자동화, 광역화에 의해, 다종 다양화되고 있는 각 기기에 대해서 오퍼레이터가 세밀한 수준의 지식을 습득하는 기회는 향후 점점 감소할 것이라고 생각된다.

이와 같은 배경 하에서의 감시 제어 시스템의 운용은, 기기의 고장이 발생했을 경우, 고장 표시가 감시 화면에 표시되거나, 혹은 알람 경보가 울리게 되지만, 고장 원인의 구명, 고장의 파급 등은, 오퍼레이터의 경험에 의해, 판단하고 있는 경우가 많았다.

또한, 종래부터 진단 기능을 설치한 시스템도 있었지만, 그 경우, 전용 진단 장치를 새로운 시스템에 조립하는 것이었다(일본 공개특허 특원평 2-305503호 공보 참조).

고장 원인의 구명, 고장의 파급 등을 오퍼레이터의 판단에 맡길 경우는, 오퍼레이터로의 부담이 커지게 되어, 인위적 실수를 유발시키는 요인이 될 수 밖에 없다고 하는 문제가 있었다. 또한, 전용 진단 장치를 설치하는 경우에는, 대상 기기의 대폭적인 변경이 수반되거나, 시스템이 복잡하게 되어 버린다고 하는 문제가 있었다.

이상의 것으로부터, 기기의 경년 열화에 의한 플랜트의 신뢰성 저하를 억제하고, 플랜트의 상태를 정확하게 파악할 수 있는, 플랜트 설비의 정확한 자동 감시 및 진단이 요구된다. 이를 위해서, 상술한 것과 같이 광역화에 수반하는 설비수의 증대와, 플랜트의 고기능화에 수반하는 정보량의 증대에 의해, 시스템이 복잡화하고 있기 때문에, 감시 제어 시스템이 갖는 정보를 더욱 이해하기 쉽게 오퍼레이터에게 제공하는 것이 필요하다.

또한, 다종 다량의 감시 데이터를 신속하고 확실하게 분석하고, 이상을 검출하기 위한 데이터 가공 기능과, 진단 결과와 대응해야 할 처치(處置)를 확실하게 오퍼레이터에게 전달하는 기능도 필요하다. 그리고, 상기 분석 진단 기능 및 전달 기능이 상호적으로 결합된 종합 감시 진단 시스템이 바람직하다.

본 발명은, 상기한 사정을 감안하여, 플랜트의 운전 이력 등의 정보를 고려하여, 이상(異常)의 유무, 이상 내용을 정확하게 분석 진단하고, 플랜트 운용 경험이 거의 없는 오퍼레이터, 또는 적은 수로 광범위한 플랜트를 운영하고 있는 오퍼레이터에 대하여, 프로세스의 현재 상황이나 향후 예측, 플랜트의 상태, 기기의 진단 정보 등을 제시하는 것에 의해, 플랜트를 안전하게, 안정적으로 운용해 가기 위한 판단을 돕고, 오퍼레이터의 부하를 경감시키는 동시에, 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있는 종합 감시 진단 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 플랜트의 운전 상태 또는 프로세스의 상태를 검출하는 검출 수단과, 이 검출 수단의 검출 데이터를 축적함과 동시에, 축적한 검출 데이터 또는 검출 데이터를 가공한 데이터에 근거하여, 플랜트 또는 프로세스의 상태를 진단하는 진단 수단을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 따르면, 플랜트의 운전 이력 등의 정보를 고려하여, 이상(異常)의 유무, 이상 내용을 정확하게 분석 진단하여, 플랜트 운용 경험이 거의 없는 오퍼레이터, 또는 적은 수로 광범위한 플랜트를 운영하고 있는 오퍼레이터에 대하여, 프로세스의 현재 상황이나 향후 예측, 플랜트의 상태, 기기의 진단 정보 등을 제시하 는 것에 의해, 플랜트를 안전하게, 안정적으로 운용해 가기 위한 판단을 돕고, 오퍼레이터의 부하를 경감시키는 동시에, 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 형태의 구성, 동작을 상세하게 설명한다. 한편, 이하의 실시 형태에서는, 구체적인 프로세스로서 하수도에서의 우수(雨水) 배수 프로세스에 대한 종합 감시 진단 시스템을 예로 들어 설명한다.

<<제 1 실시 형태>>

[구성]

도 1은 본 발명에 따른 종합 감시 진단 장치의 제 1 실시 형태가 적용된 종합 감시 진단 시스템을 나타낸 블록도이다.

상기 도 1에 나타낸 종합 감시 진단 시스템(1a)은, 각지(各地)에 설치된 각 우량 레이더(2)로부터 출력되는 강우 정보를 받아들여, 네트워크(3) 상으로 송출하는 우량 레이더 처리 장치(4)와, 각지에 설치된 각 지상 우량계(5)로부터 출력되는 우량 정보, 감시 제어 대상으로 되어 있는 하수 처리장(6)으로부터의 프로세스 값 등을 받아들여, 하수 처리장(6)에 설치된 펌프정(7)의 수위를 일정 수위 이하로 유지시키면서, 하수 처리장(6)을 구성하는 각 설비의 좋고 나쁨, 가동 상황 등을 진단하고, 진단 결과를 오퍼레이터에 제시하는 종합 감시 진단 장치(8a)를 구비하고 있다.

종합 감시 진단 장치(8a)는 LAN 등에 의해서 구성되는 네트워크(3)와, 이 네트워크(3)에 접속되는 프로세스 컨트롤부(18), 데이터 서버부(24) 및 휴먼 인터페이스부(25)를 구비하고 있다.

프로세스 컨트롤부(18)는 감시 진단 대상으로 되어 있는 하수 처리장(6)의 유입거[渠] 수위계(9), 펌프정[井](pump well) 수위계(10), 유입 게이트(11) 등으로부터 출력되는 프로세스 값, 각 우수 펌프(15), 각 토출 밸브(16)의 동작 내용을 받아들여, 네트워크(3) 상으로 송출한다. 프로세스 컨트롤부(18)는 네트워크(3)를 거쳐서 공급된 제어 지령에 따른 펌프 제어 지령, 밸브 개방도 지령 등을 생성하고, 각 우수 펌프(15), 각 토출 밸브(16) 등을 제어한다.

데이터 서버부(24)는 네트워크(3)를 거쳐서, 우량 레이더 처리 장치(4)로부터 출력되는 강우 정보, 각 지상 우량계(5)로부터 출력되는 우량 정보, 프로세스 컨트롤부(18)에서 수집된 프로세스 값, 동작 상황 데이터 등을 받아들여 축적한다. 데이터 서버부(24)는 펌프정(7)의 수위를 일정 수위 이하로 유지시키는데 필요한 제어 지령을 생성하여, 프로세스 컨트롤부(18)에 공급하면서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 데이터 분석 프로세스(19), 데이터 예측 프로세스(20), 이상 판정 프로세스(21), 플랜트 진단 프로세스(22), 진단 정보 표시 프로세스(23) 등을 실행한다. 그리고, 데이터 서버부(24)는 하수 처리장(6)에 이상이 발생하고 있는지를 진단하고, 이상이 있을 때, 고장 개소, 고장의 파급 범위 등을 나타내는 진단 데이터를 생성한다.

휴먼 인터페이스부(25)는 네트워크(3)를 거쳐서, 하수 처리장(6)의 동작 내용, 제어 내용 등을 나타내는 데이터를 받아들여 프로세스 감시 화면을 표시함과 동시에, 오퍼레이터의 지시 내용을 받아들여 데이터 서버부(24)에 공급한다.

그리고, 종합 감시 진단 장치(8a)는 우량 레이더 처리 장치(4)로부터 출력되 는 강우 정보, 각 지상 우량계(5)로부터 출력되는 우량 정보, 하수 처리장(6)에 설치된 유입거 수위계(9), 펌프정 수위계(10), 유입 게이트(11) 등으로부터 출력되는 프로세스 값, 각 우수 펌프(15), 각 토출 밸브(16)의 동작 내용 등을 감시한다.

그리고, 종합 감시 진단 장치(8a)는 펌프정(7)의 수위가 미리 설정된 수위 이상으로 되었을 때, 또는 펌프정(7)의 수위가 미리 설정된 수위 이상으로 될 우려가 있을 때, 하수 처리장(6)에 설치된 각 우수 펌프(15), 각 토출 밸브(16)를 제어한다. 그리고, 종합 감시 진단 장치(8a)는 펌프정(7) → 우수 펌프(15) → 토출 밸브(16) → 배수로(17) → 하천으로 이루어지는 경로로, 펌프정(7)의 우수(14)를 배수하여, 펌프정(7)의 수위를 설정된 수위 이하로 유지시킨다.

또한, 종합 감시 진단 장치(8a)는 이 동작과 평행하게, 데이터 분석 프로세스(19), 데이터 예측 프로세스(20), 이상 판정 프로세스(21), 플랜트 진단 프로세스(22), 진단 정보 표시 프로세스(23) 등을 동작시킨다. 그리고, 종합 감시 진단 장치(8a)는 우량 레이더 처리 장치(4)로부터 출력되는 강우 정보, 각 지상 우량계(5)로부터 출력되는 우량 정보, 하수 처리장(6)에 설치된 유입거 수위계(9), 펌프정 수위계(10), 유입 게이트(11) 등으로부터 출력되는 프로세스 값, 각 우수 펌프(15), 각 토출 밸브(16)의 동작 내용 등을 감시한다. 그리고, 종합 감시 진단 장치(8a)는 하수 처리장(6)에 이상이 발생하고 있을 때, 고장 개소, 고장의 파급 범위 등을 나타내는 진단 데이터를 생성하여, 진단 결과를 오퍼레이터에 제시한다.

[동작]

다음에, 도 1, 도 2에 나타낸 블록도를 참조하면서, 종합 감시 진단 시스 템(1a)의 동작을 설명한다.

먼저, 종합 감시 진단 장치(8a)의 데이터 서버부(24)에 의해, 우량(雨量) 레이더 처리 장치(4)로부터 출력되는 강우 정보, 프로세스 컨트롤부(18)에서 받아들인 각 지상 우량계(5)로부터 출력되는 우량 정보, 하수 처리장(6)에 설치된 유입거 수위계(9), 펌프정 수위계(10), 유입 게이트(11) 등으로부터 출력되는 프로세스 값 등을 받아들여, 펌프정(7)의 수위가 미리 설정된 수위 이상인지 아닌지, 또는 펌프정(7)의 수위가 미리 설정된 수위 이상으로 될 우려가 있는지 아닌지가 판정된다. 그리고, 강우 등에 의해, 펌프정(7)의 수위가 미리 설정된 수위 이상으로 되고 있을 때, 또는 펌프정(7)의 수위가 미리 설정된 수위 이상으로 될 우려가 있을 때, 데이터 서버부(24)에 의해, 제어 지령이 생성되며, 프로세스 컨트롤부(18)로부터 펌프 제어 지령, 밸브 개방도 지령 등이 출력되어, 하수 처리장(6)에 설치된 각 우수 펌프(15), 각 토출 밸브(16)가 제어된다.

이에 의해, 펌프정(7) → 우수 펌프(15) → 토출 밸브(16) → 배수로(17) → 하천으로 이루어지는 경로로, 펌프정(7)의 우수(14)가 배수되어, 펌프정(7)의 수위가 설정 수위 이하로 유지된다.

또한, 이 동작과 평행하게, 종합 감시 진단 장치(8a)의 휴먼 인터페이스부(25)에 의해, 데이터 서버부(24)에 받아들여진 각 프로세스 값, 데이터 서버부(24)로부터 출력되는 제어 지령 등이 받아들여지고, 감시 화면 데이터가 작성되어, 오퍼레이터에게 하수 처리장의 운전 내용이 표시된다.

또한, 이 동작과 평행하게, 종합 감시 진단 장치(8a)의 데이터 서버부(24)에 의해, 이하에서 설명하는 순서대로, 하수 처리장(6)의 이상 유무가 진단된다.

<기본적인 이상 판정 방법>(청구항 1의 내용)

먼저, 우수 배수 펌프의 자동 제어를 행하기 위해서는 자동 제어 조건이 성립하고 있는 것이 필요하며, 자동 제어 조건이 성립하였을 때, 휴먼 인터페이스부(18)에 성립된 취지가 표시된다. 또한, 자동 제어 조건이 성립하지 않았을 때에는, 데이터 분석 프로세스(19), 이상 판정 프로세스(21)에 의해, 자동 제어 조건이 성립되지 않고 있는 요인(要因)이 추출됨과 동시에, 플랜트 진단 프로세스(22), 진단 정보 표시 프로세스(23)에 의해, 진단 결과가 모여져서, 휴먼 인터페이스부(25)에 불성립 요인이 표시된다. 또한, 플랜트 진단 프로세스(22)에 의해서, 자동 제어 불성립 요인에 의해, 시스템, 프로세스 등에, 향후 어떤 파급이 있을지가 판정되어, 휴먼 인터페이스부(25)에 표시된다.

또한, 우수 배수 펌프의 대수(臺數) 제어시에는, 휴먼 인터페이스부(25)에 의해, 운전 대수 전환시의 전환 조건이 구체적으로 표시된다. 또한, 전환 건(件)이 성립하고 있는 것임에도, 운전 대수가 전환되지 않았을 때는, 데이터 분석 프로세스(19), 이상 판정 프로세스(21)에 의해, 그 요인이 해석되며, 플랜트 진단 프로세스(22), 진단 정보 표시 프로세스(23)에 의해, 진단 결과가 모여져서, 휴먼 인터페이스부(25)에 표시된다.

또한, 우수 배수 펌프의 회전수 제어를 행하고 있는 경우에, 목표값에 도달하지 않았을 때에는, 데이터 분석 프로세스(19), 이상 판정 프로세스(21)에 의해, 제어 편차 이상의 요인이 추출되며, 플랜트 진단 프로세스(22), 진단 정보 표시 프 로세스(23)에 의해, 진단 결과가 모여져서, 휴먼 인터페이스부(25)에 그 요인이 표시된다.

또한, 우수 배수 프로세스에서는, 프로세스 신호를 검출하기 위해서 많은 센서가 사용되고 있지만, 프로세스 신호의 진단을 행하기 위한 방법으로서, 디지털 신호와 아날로그 신호가 비교되는 경우가 있다. 구체적으로는, 토출 밸브(16)의 완전 개방 리미트 스위치 신호(디지털 신호)가 "ON"되어 있는데도, 토출 밸브 개방도 신호(아날로그 신호)는 "100 %" 개방도를 지시하고 있지 않는 경우가 있다. 이러한 경우에는, 데이터 분석 프로세스(19), 이상 판정 프로세스(21)에 의해, 어느 센서에 이상이 발생하여 일치하지 않고 있다고 판단됨과 동시에, 플랜트 진단 프로세스(22), 진단 정보 표시 프로세스(23)에 의해, 일치하지 않고 있다는 취지와, 센서 이상의 내용이 집약되어서 휴먼 인터페이스부(25)에 표시된다.

또한, 토출 유량계를 설치하고 있는 경우에, 지시값은 "0"을 가리키고 있는데도, 적산 펄스 신호가 입력되고 있을 때에는, 데이터 분석 프로세스(19), 이상 판정 프로세스(21)에 의해, 이상이라고 판단되며, 플랜트 진단 프로세스(22), 진단 정보 표시 프로세스(23)에 의해, 그 불일치의 취지와, 센서 이상 내용이 집약되어서 휴먼 인터페이스부(25)에 표시된다.

<예측 동작을 사용하는 이상 판정 방법>(청구항 2의 내용)

또한, 우수 배수 제어를 행하고 있는 경우에는, 펌프정(7)의 수위가 중요한 지표가 된다. 그리고, 우수 배수 프로세스에서는, 강우 상황에 의해, 우수(14)가 펌프정(7)에 급격하게 유입되는 경우가 있으며, 이에 대비하기 위해서 펌프정 수위 를 예측하고, 제어나 지원 제어를 행하는 것이 많다.

이 경우, 예측값이 반드시 적절하다고는 할 수 없으므로, 데이터 예측 프로세스(20)에 의해, 예측값이 연산됨과 동시에, 데이터 분석 프로세스(19)에 의해, 상하한값 등을 분석하고, 이 상하한을 일탈하고 있을 때, 이상 판정 프로세스(21)에 의해, 이상이라고 판정된다. 그리고, 예측 제어를 행하고 있는 경우에는, 플랜트 진단 프로세스(22)에 의해 예측 제어 중지가 판단되며, 플랜트 진단 프로세스(22), 진단 정보 표시 프로세스(23)에 의해, 진단 결과가 모여져서 휴먼 인터페이스부(25)에 중지의 취지와 요인이 표시된다.

[효과]

이와 같이, 이 제 1 실시 형태에서는, 우량 레이더 처리 장치(4)로부터 출력되는 강우 정보, 각 지상 우량계(5)로부터 출력되는 우량 정보, 하수 처리장(6)에 설치된 유입거 수위계(9), 펌프정 수위계(10), 유입 게이트(10) 등으로부터 출력되는 프로세스 값 등에 근거하여, 종합 감시 진단 장치(8a)가 각 우수 펌프(15), 각 토출 밸브(16)를 제어하여, 펌프정(7)의 수위를 설정 수위 이하로 유지하면서, 하수 처리장(6)의 프로세스 값, 운전 내용 등을 진단하여, 진단 결과를 오퍼레이터에 제시하도록 하고 있다. 이 때문에, 플랜트의 운전 이력 등의 정보를 고려하여, 이상 유무, 이상 내용을 정확하게 분석 진단하고, 플랜트 운용 경험이 거의 없는 오퍼레이터, 또는 적은 수로 광범위한 플랜트를 운영하고 있는 오퍼레이터에 대하여, 프로세스의 현재 상황이나 향후 예측, 플랜트의 상태, 기기의 진단 정보 등을 제시하고, 플랜트를 안전하게, 안정적으로 운용해 가기 위한 판단을 돕고, 오퍼레이터 의 부하를 경감시키는 동시에, 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있다(청구항 1의 효과).

또한, 이 제 1 실시 형태에서는, 데이터 분석 프로세스(19)에 의해, 데이터 예측 프로세스(20)에서 얻어진 예측 데이터와 플랜트로부터 출력되는 프로세스 값을 비교하여, 예측 제어의 이상 유무, 하수 처리장(6)의 이상 유무를 진단하도록 하고 있다. 이 때문에, 플랜트의 운전 이력 등의 정보를 고려하여, 이상 유무, 이상 내용을 정확하게 분석 진단하여, 플랜트 운용 경험이 거의 없는 오퍼레이터, 또는 적은 수로 광범위한 플랜트를 운영하고 있는 오퍼레이터에 대하여, 예측 제어의 이상 유무, 프로세스의 현재 상황이나, 몇분 후 ~ 몇시간 후에서의 플랜트의 운전 상태, 프로세스의 상태, 기기의 진단 정보 등을 제시하여, 플랜트를 안전하게, 안정적으로 운용해 가기 위한 판단을 돕고, 오퍼레이터의 부하를 경감시키는 동시에, 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있다(청구항 2의 효과).

<<제 2 실시 형태>>

[구성]

도 3은 본 발명에 따른 종합 감시 진단 시스템의 제 2 실시 형태를 나타낸 블록도이다. 한편, 이 도면에 있어서, 도 1의 각부(各部)와 대응하는 부분에는 동일한 부호가 첨부되어 있다.

이 도 3에 나타낸 종합 감시 진단 시스템(1b)이 도 1에 나타낸 종합 감시 진단 시스템(1a)과 다른 점은, 종합 감시 진단 장치(8b) 내에 데이터 중계부(31)를 배치함과 동시에, 중앙 감시실(혹은, 데이터 센터) 내에 중앙 감시 제어 장치(32)를 설치하고, 종합 감시 진단 장치(8b)에 의해서 얻어진 진단 결과를 진단 차트 형 식으로, 중앙 감시 제어 장치(32)로 전송하여, 중앙 감시실 내에 있는 오퍼레이터, 휴대 단말 장치(33)를 가진 플랜트 외부에 있는 운전원 등에게 알리도록 한 것이다.

데이터 중계부(31)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 플랜트 진단 프로세스(22)로부터 출력되는 플랜트 진단 결과를 받아들여, 미리 지정된 표 형식의 데이터(진단 차트)로 하고, 진단 정보 표시 프로세스(23)에 공급하여, 휴먼 인터페이스부(25)에 표시하는 진단 결과 가공 프로세스(34)를 구비하고 있다. 또한, 데이터 중계부(31)는 진단 정보 표시 프로세스(23)로부터 출력되는 진단 차트를 받아들여, 전용 회선(36)으로 접속된 중앙 감시 제어 장치(32)로 전송하는 데이터 중계 프로세스(35)를 구비하고 있다. 데이터 중계부(31)는 플랜트 진단 프로세스(22)로부터 출력되는 플랜트 진단 결과를 받아들이고, 진단 차트를 작성하여, 휴먼 인터페이스부(25)에 표시함과 동시에, 전용 회선(36)으로 접속된 중앙 감시 제어 장치(32)로 전송한다.

중앙 감시 제어 장치(32)는, 전용 회선(36)을 거쳐서, 데이터 중계부(31)로부터 출력되는 표 형식의 플랜트 진단 결과(진단 차트)를 받아들여 축적 기억하는 처리, 휴대 전화 회선, 무선 LAN 회선, ADSL 회선, IP-VPN 회선 등의 통신 회선(38)을 거쳐서, 분배(分配) 대상으로 되어 있는 각 휴대 단말 장치(33)의 위치 정보를 받아들이는 처리, 기억하고 있는 진단 차트 등을 통신 회선(38)을 거쳐서, 각 휴대 단말 장치(33)로 분배하는 처리 등을 행하는 데이터 송수신부(39)를 구비하고 있다.

또한, 중앙 감시 제어 장치(32)는, 데이터 송수신부(39)에 축적 기억되어 있는 진단 차트를 재차 진단하여, 중앙 감시실 내의 오퍼레이터에 제시하는 진단부(40)와, 데이터 송수신부(39)에 받아들인 각 휴대 단말 장치(33)의 위치 정보에 근거하여, 데이터 송수신부(39)에 축적 기억되어 있는 진단 차트의 내용을 조정하여, 각 휴대 단말 장치(33)로 분배되는 진단 차트를 작성하는 위치 정보 판정부(41)를 구비하고 있다.

또한, 중앙 감시 제어 장치(32)는, 데이터 송수신부(39)에 의해 수신된 각 휴대 단말 장치(33)의 조작 내용에 따라서, 각 휴대 단말 장치(33)로 분배되는 진단 차트의 내용을 재조정하는 조작 정보 판정부(42)를 구비하고 있다.

그리고, 중앙 감시 제어 장치(32)는, 통신 회선(38)을 거쳐서, 각 휴대 단말 장치(33)로부터 위치 정보를 받아들여, 각 운전원의 위치를 파악함과 동시에, 데이터 중계부(31)로부터 출력되는 표 형식의 플랜트 진단 결과(진단 차트)를 받아들여, 재차 상세한 진단을 행하고, 중앙 감시실 내에 있는 오퍼레이터에 제시한다. 또한, 중앙 감시 제어 장치(32)는, 각 휴대 단말 장치(33)의 위치, 각 휴대 단말 장치(33)의 조작 내용에 따라서, 데이터 중계부(31)로부터 출력된 진단 차트의 내용을 조정하면서, 통신 회선(38)을 거쳐서, 각 휴대 단말 장치(33)로 분배한다.

각 휴대 단말 장치(33)는 각각 GPS 기능을 사용하여, 휴대 단말 장치(33)의 현재 위치를 파악하고, 위치 정보를 생성하는 위치 정보 판정부(43)와, 운전원의 키(key) 조작 내용(기기 조작 내용), 위치 정보 판정부(43)에서 얻어진 위치 정보 등을 받아들여, 통신 회선(38)을 거쳐서, 데이터 송수신부(39)로 전송함과 동시에, 데이터 송수신부(39)로부터 출력되는 진단 차트를 받아들여, 표시하는 데이터 송수신부(44)를 구비하고 있다. 각 휴대 단말 장치(33)는, GPS 기능에 의해, 현재 위치를 파악하여 얻어진 위치 정보를 중앙 감시 제어 장치(32)로 전송함과 동시에, 중앙 감시 제어 장치(32)로부터 분배된 진단 차트를 받아들여, 화면에 표시한다. 또한, 각 휴대 단말 장치(33)는, 운전원에 의해, 키가 조작될 때마다, 기기 조작 내용을 생성하여, 중앙 감시 제어 장치(32)로 전송한다.

[동작]

다음으로, 도 3, 도 4에 나타낸 블록도를 참조하면서, 종합 감시 진단 시스템의 동작을 설명한다.

먼저, 종합 감시 진단 장치(8b)의 데이터 서버부(24)에 의해, 우량 레이더 처리 장치(4)로부터 출력되는 강우 정보, 프로세스 컨트롤부(18)에서 받아들인 각 지상 우량계(5)로부터 출력되는 우량 정보, 하수 처리장(6)에 설치된 유입거 수위계(9), 펌프정 수위계(10), 유입 게이트(11) 등으로부터 출력되는 프로세스 값 등이 받아들여져서, 펌프정(7)의 수위가 미리 설정된 수위 이상으로 되어 있는지 아닌지가 판정된다. 그리고, 강우 등에 의해, 펌프정(7)의 수위가 미리 설정된 수위 이상으로 되고 있을 때, 또는 펌프정(7)의 수위가 미리 설정된 수위 이상으로 될 우려가 있을 때, 데이터 서버부(24)에 의해, 제어 지령이 생성되어, 프로세스 컨트롤부(18)로부터 펌프 제어 지령, 밸브 개방도 지령이 출력되어, 하수 처리장(6)에 설치된 각 우수 펌프(15), 각 토출 밸브(16)가 제어된다.

이것에 의해, 펌프정(7) → 우수 펌프(15) → 토출 밸브(16) → 배수로(17) → 하천으로 이루어지는 경로로, 펌프정(7)의 우수(14)가 배수되어, 펌프정(7)의 수위가 설정 수위 이하로 유지된다.

<종합 감시 진단 장치(8b)의 표시 내용>(청구항 3의 내용)

또한, 이 동작과 평행하게, 종합 감시 진단 장치(8b)의 휴먼 인터페이스부(25)에 의해, 데이터 서버부(24)에 받아들인 각 프로세스 값, 데이터 서버부(24)로부터 출력되는 제어 지령 등이 받아들여져서, 감시 화면 데이터가 작성되어, 오퍼레이터에게 하수 처리장(6)의 운전 내용이 표시된다. 또한, 이 동작과 병행하여, 종합 감시 진단 장치(8b)에 의해, 이하에 기술하는 순서대로, 하수 처리장의 이상 유무가 진단되고, 진단 차트가 작성되어, 휴먼 인터페이스부(25)에 표시된다.

먼저, 프로세스 컨트롤부(18)에 의해, 하수 처리장(6)의 프로세스 정보가 받아들여져 가공된 후, 데이터 서버부(24)에 축적됨과 동시에, 데이터 분석 프로세스(19), 데이터 예측 프로세스(20), 이상 판정 프로세스(21), 플랜트 진단 프로세스(22)에 의해, 데이터 서버부(24)에 축적되어 있는 플랜트 및 프로세스 정보가 해석된다. 그리고, 이상(異常) 혹은 이상 가능성이 판정된 후, 진단 결과 가공 프로세스(34)에 의해, 진단 차트 형식의 플랜트 진단 결과(진단 차트)가 자동으로 작성되어, 휴먼 인터페이스부(25)에 표시된다.

이 때, 휴먼 인터페이스부(25)에 표시되는 진단 차트에는, 플랜트의 이상 상태 뿐만 아니라, 이상의 가능성, 이상의 파급 범위, 또한 데이터 예측 프로세스(20)에서 얻어진 몇 시간 후에 일어날 수 있는 플랜트의 상태 등이 기입되어져 있다. 이 때문에, 경험이 거의 없는 유저나, 플랜트의 규모에 비하여 적은 인원으 로 운용을 하고 있는 바쁜 유저도, 내용을 일별하는 것만으로, 신속하고 정확한 판단을 행할 수 있다. 한편, 본 진단 차트의 형식의 기본 구성은, 미리 정해져 있는 진단 항목의 진단 결과 표(특정 센서의 이상 유무, 대상 펌프군(群)의 특정 기간에서의 운전 시간의 적산값 등), 이상 혹은 이상의 가능성이 있는 경우의 상세한 정보 제공란, 종합 판정란(그 때의 플랜트의 상태를 제시, 추천 실시 항목을 우선 순서대로 제시)이다.

구체적으로는, 진단 차트에, 예를 들면, 이하와 같은 정보를 기재한다.

1) 우수 배수 펌프의 자동 제어를 행하기 위해서는, 자동 제어 조건이 성립하고 있을 필요가 있으며, 성립하고 있을 때에는 휴먼 인터페이스부(25)에 성립된 취지를 표시하고, 불성립일 때에는 데이터 분석 프로세스(19), 이상 판정 프로세스(21)에 의해, 자동 조건이 성립하지 않고 있는 요인이 추출됨과 동시에, 플랜트 진단 프로세스(22), 진단 정보 표시 프로세스(23), 진단 결과 가공 프로세스(34)에 의해, 진단 차트에 기재되어, 휴먼 인터페이스부(25)에 표시된다. 또한, 플랜트 진단 프로세스(22)에 의해, 그 자동 제어 불성립 요인에 따라서, 향후 어떤 시스템, 프로세스에 파급이 있을지가 판정되고, 진단 차트에 기재되어, 오퍼레이터에게 통지된다.

2) 우수 배수 펌프의 대수 제어시에는, 운전 대수가 전환될 때의 전환 조건이 구체적으로 휴먼 인터페이스부(25)에 표시됨과 동시에, 상기 조건이 성립하고 있는 것임에도, 운전 대수가 전환되지 않았을 때는, 상술한 순서와 같은 순서대로, 진단 차트가 작성되어, 그 요인이 표시된다.

3) 우수 배수 펌프의 회전수 제어를 행하고 있는 경우는, 목표값에 도달하지 않을 때, 데이터 분석 프로세스(19), 이상 판정 프로세스(21)에 의해, 제어 편차 이상의 요인이 추출되어, 상술한 순서와 같은 순서대로, 진단 차트가 작성되어, 그 요인이 표시된다.

4) 우수 배수 제어를 행하고 있는 경우는, 펌프정(7)의 수위가 중요한 지표가 된다. 그리고, 우수 배수 프로세스에서는, 강우 상황에 의해, 우수(14)가 펌프정(7)으로 급격하게 유입하는 경우가 있어, 이에 대비하기 위해서 펌프정의 수위를 예측하여, 제어나 지원 제어에 사용하는 경우가 있다.

이 경우, 예측값이 반드시 적절하다고는 할 수 없으므로, 데이터 예측 프로세스(20)에 의해, 예측값이 연산됨과 동시에, 데이터 분석 프로세스(19)에 의해, 상하한값 등이 분석되어, 이 상하한값으로 지정된 범위를 일탈하고 있을 때, 이상(異常) 판정 프로세스(21)에 의해 이상이라고 판정된다. 그리고, 예측 제어를 행하고 있는 경우는, 플랜트 진단 프로세스(22)에 의해, 예측 제어 중지가 판단됨과 동시에, 상술한 순서와 같은 순서대로, 진단 차트가 작성되어, 중지의 취지와 요인이 표시된다.

5) 우수 배수 프로세스에서는, 프로세스 신호를 검출하기 위해서 많은 센서가 사용되고 있다. 그리고, 프로세스 신호의 진단을 행하기 위한 방법으로서, 디지털 신호와 아날로그 신호를 비교하는 것이 있다. 구체적으로는, 토출 밸브(16)의 완전 개방 리미트 스위치 신호(디지털 신호)가 "ON"되어 있는데도, 토출 밸브 개방도 신호(아날로그 신호)는 "100 %" 개방도를 지시하고 있지 않은 경우에는, 데 이터 분석 프로세스(19), 이상 판정 프로세스(21)에 의해, 어느 센서에 이상이 발생하여, 일치하지 않고 있다고 판단된다. 그리고, 상술한 순서와 같은 순서대로, 일치하지 않고 있다는 취지와, 센서 이상의 내용이 모여져서, 진단 차트가 작성되어, 휴먼 인터페이스부(25)에 표시된다.

6) 토출 유량계를 설치하고 있을 때, 지시값은 "0"을 가리키고 있는데도, 적산 펄스 신호가 입력되고 있는 경우가 있다. 이러한 경우에는, 데이터 분석 프로세스(19), 이상 판정 프로세스(21)에 의해, 이상이라고 판단되어, 상술한 순서와 같은 순서대로, 그 불일치의 취지와, 센서 이상의 내용이 모여져서, 진단 차트가 작성되어, 휴먼 인터페이스부(25)에 표시된다.

7) 우수 펌프(15)는 복수대의 펌프를, 유저가 결정한 순서 혹은 시스템에 의해서 정해진 순서대로 운용하여, 각 펌프의 기계적 수명을 파악하는 지표로서, 펌프의 운전 시간의 적산값이 사용된다. 이것으로부터, 상술한 순서와 같은 순서대로, 각 펌프의 운전 시간 적산값이 기재된 진단 차트가 작성되고, 휴먼 인터페이스부(25)에 표시되어, 유저에 의한, 펌프 운전 순서의 결정이나, 펌프의 점검 시기의 파악에 활용된다.

<중앙 감시 제어 장치(32), 휴대 단말 장치(33)의 표시 내용>(청구항 4의 내용)

또한, 광역 관리를 행하고 있는 경우에는, 종합 감시 진단 장치(8b)에 의해서 얻어진 진단 차트가 중앙 감시 제어 장치(32)로 전송되어, 중앙 감시실 내에 있는 오퍼레이터, 휴대 단말 장치(33)를 가진 플랜트 외부에 있는 운전원 등에게 알 려진다.

구체적으로는, 휴먼 인터페이스부(25), 데이터 서버부(24), 프로세스 컨트롤부(18)로부터 얻어지는 진단 결과(진단 차트)가 데이터 송수신부(39)에 기억된 후, 중앙 감시 제어 장치(32)의 위치 정보 판정부(41), 조작 정보 판정부(42)에서 조정되어, 데이터 송수신부(39) → 통신 회선(38) → 휴대 단말 장치(33)로 이루어지는 경로로, 휴대 단말 장치(33)로 분배된다.

분배 결과를 받은 운전원에 의해, 이상하지 않은 진단 결과일 때, 내용의 확인만이 행해지며, 또는, 이상 혹은 이상의 가능성이 있는 진단 결과일 때, 플랜트로 직행하여 어떠한 대처를 행할지, 휴대 단말 장치(33)로부터 직접 우수 펌프(15)나 유입 게이트(11)의 조작을 행할 것인지의 판단이 행해진다.

여기에서, 데이터 예측 프로세스(20)에 의해, 지상 우량계(5) 등으로부터의 우량 정보가 처리되고, 급격한 강우 때문에, 몇 십분 후에 무인 플랜트에 예상 외의 우수 유입이 있고, 또한 점검에 의해 우수 펌프(15)의 운용 모드가 수동으로 되어 있으며, 우수 배수에 필요한 펌프 대수를 확보할 수 없다고 하는 플랜트 진단 결과가 얻어졌다고 하자. 이 때, 데이터 예측 프로세스(20)에 의한 예측 내용이 지상 우량계(5)에 근거하여, 10 분 내지 30 분까지 정도의 비교적 단시간까지의 예측 정보이며, 우수 유입 시각까지, 운전원이 펌프장에 도착하는 것이 곤란할 때에는, 휴대 단말 장치(33)에, 해당하는 우수 펌프(15)의 모드를 자동으로 변경하는 취지의 진단 차트가 표시되며, 그것을 본 운전원에게 적절한 대응을 행하도록 하여, 침수 피해의 위험성으로부터 플랜트를 지키도록 할 수 있다.

또한, 데이터 예측 프로세스(20)에 의해, 우량 레이더(2)로부터의 강우 정보가 처리되어, 몇 시간 이상까지의 예측 결과를 얻을 수 있었을 때에는, 휴대 단말 장치(33)에, 여유를 갖고 플랜트로 향해도 충분하다는 취지의 진단 차트가 표시되어, 우수 유입에 대처할 수 있다.

또한, 이 때, 진단 차트의 내용으로서는, 몇 분 후 정도의 우수 유입량이나 펌프정(7)의 예측 수위값, 우수 펌프 운전 예측 시각의 예측 데이터만으로도 좋고, 이들의 데이터에 더해서 추천하는 조작, 판단을 메시지 형식으로 하고, 또한 지원 항목을 휴대 단말 장치(33)의 화면 상에서 선택하는 것만으로 조작 실행할 수 있는 것으로 하여도 좋다. 한편, 휴대 단말 장치(33)의 조작을 실행하는 경우에는, 오조작 방지를 위해서, 조작 선택 후 실행 전에, 확인 조작을 삽입하는 것으로 한다.

또한, 상술한 동작과 병행하여, 휴대 단말 장치(33)의 위치 정보 판정부(43)의 GPS 기능으로 얻어진 위치 정보가 통신 회선(38)을 거쳐서, 중앙 감시 제어 장치(32)의 데이터 송수신부(39)로 전송되어, 위치 정보 판정부(41)에서 파악된다. 그리고, 데이터 송수신부(39)로부터 휴대 단말 장치(33)로 지원 정보를 송신할 때, 수신자인 플랜트의 운전원이 긴급 조작이 필요한 플랜트로 즉석에서 이동하는 것이 곤란하거나, 휴대 단말 장치(33)로부터 그 플랜트의 기기 조작을 행하는 것이 곤란한 것과 같은 경우가 있다. 이와 같이 먼 곳에 있다고 판단되는 경우에는, 그 운전원에 대하여, 진단 차트만을 제공하여, 휴대 단말 장치(33)를 통해서 조작할 수 없도록 한다.

또한, 중앙 감시 제어 장치(32)의 데이터 송수신부(39)로부터 휴대 단말 장 치(33)로 지원 정보를 송신할 때, 중앙 감시 제어 장치(32)의 조작 정보 판정부(42)에 의해, 조작하는 운전원의 우선도 설정, 추천하는 조작 정보가 진단 차트에 기재된다. 이것에 의해, 휴대 단말 장치(33)로부터 조작을 행하는 경우에, 다른 운전원에 의해, 조작이 중복되거나, 어떤 운전원의 적절한 조작이, 다른 운전원에 의한 오(誤)조작에 의해 변경되어버릴 가능성을 없앤다.

또한, 어떤 운전원으로부터 휴대 단말 장치(33)를 통해서 조작이 행해졌을 때, 중앙 감시 제어 장치(32)의 데이터 송수신부(39)에, 이 조작 정보가 받아들여져서, 진단 차트의 분배을 받고 있는 다른 모든 운전원이 가진 휴대 단말 장치(33)로 분배되어, 현재 상황의 조작 상황이 파악되어, 복수의 운전원에 의한 조작의 혼란, 오조작이 방지된다.

이와 같이, 이 제 2 실시 형태에서는, 종합 감시 진단 장치(8b)로 얻어진 플랜트 진단 결과를 진단 차트 형식으로 표시함과 동시에, 중앙 감시 제어 장치(32)로 전송하고, 중앙 감시실 내에 있는 오퍼레이터에게 보여주도록 하고 있다. 이 때문에, 플랜트의 운전 이력 등의 정보를 고려하여, 이상 유무, 이상 내용을 정확하게 분석 진단하여, 플랜트 운용 경험이 거의 없는 오퍼레이터, 또는 적은 수로 광범위한 플랜트를 운영하고 있는 오퍼레이터에 대하여, 프로세스의 현재 상황이나 향후 예측, 플랜트의 상태, 기기의 진단 정보 등을 진단 차트 형식으로 제시하여, 플랜트를 안전하게, 안정적으로 운용해 가기 위한 판단을 돕고, 오퍼레이터의 부하를 경감시키는 동시에, 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있다(청구항 3의 효과).

또한, 이 제 2 실시 형태에서는, 종합 감시 진단 장치(8b)로부터 중앙 감시 제어 장치(32)로 진단 차트를 전송하여, 중앙 감시실 내에 있는 오퍼레이터에게 보여줌과 동시에, 각 휴대 단말 장치(33)로 분배시켜서, 플랜트를 담당하고 있는 각 운전원에게 보여, 최적의 조작을 행하게 하도록 하고 있다. 이 때문에, 플랜트의 운전 이력 등의 정보를 고려하여, 이상 유무, 이상 내용을 정확하게 분석 진단하여, 플랜트 운용 경험이 거의 없는 오퍼레이터, 또는 적은 수로 광범위한 플랜트를 운영하고 있는 오퍼레이터, 플랜트의 내외(內外)에 있는 운전원 등에 대하여, 프로세스의 현재 상황이나 향후 예측, 플랜트의 상태, 기기의 진단 정보 등을 진단 차트 형식으로 제시하여, 플랜트를 안전하게, 안정적으로 운용해 가기 위한 판단을 돕고, 오퍼레이터, 운전원의 부하를 경감시키는 동시에, 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있다(청구항 4의 효과).

<<기타 실시 형태>>

<이상 판정 프로세스(21) 등의 설치 개소>(청구항 5의 내용)

또한, 상술한 제 1, 제 2 실시 형태에서는, 기존의 감시 제어 장치에 설치된 데이터 서버부(24)에 진단 기능을 갖게 해서 종합 감시 진단 장치(8a, 8b)를 구성하도록 하고 있다. 이 구성은, 데이터 서버부(24) 이외의 부분, 예를 들면, 휴먼 인터페이스부(25), 프로세스 컨트롤부(18) 등에 진단 기능을 갖도록 하여도 좋다. 또한 목적에 따라서, 진단 기능을 구축하는데에 필요한 데이터 분석 프로세스(19), 데이터 예측 프로세스(20), 이상 판정 프로세스(21), 플랜트 진단 프로세스(22), 진단 결과 표시 프로세스(23)를 휴먼 인터페이스부(25), 데이터 서버부(24), 프로세스 컨트롤부(18)로 분산하여, 갖도록 하여도 좋다.

<데이터 예측 프로세스(20)의 복수화>(청구항 6의 내용)

또한, 상술한 제 1, 제 2 실시 형태에서는, 1 종류의 데이터 예측 프로세스(20)만 실장하도록 하고 있지만, 다른 종류의 데이터 예측 프로세스(20)를 복수, 실장하도록 하여도 좋다. 데이터 예측 프로세스(20)를 복수, 실장하는 것에 의해, 어떤 데이터 예측 프로세스(20)의 연산 결과를 이용하여, 우수 배수 지원 제어를 행하고 있는 경우에, 이 데이터 예측 프로세스(20)가 정상적으로 동작하지 않게 된 경우에도, 자동적으로 다른 데이터 예측 프로세스(20)로 전환하는 것에 의해, 우수 배수 지원 제어를 계속할 수 있다.

<데이터 예측 프로세스(20)의 평가, 최적화>(청구항 7, 8의 내용)

또한, 이들 각 데이터 예측 프로세스(20)의 성능을 미리 정해진 방법 및 주기로 판정해 두고, 미리 정해진 주기 마다 최선의 성능을 갖는 데이터 예측 프로세스(20)를 선택하여, 우수 배수 제어를 행하게 하여도 좋다.

예를 들면, 다른 복수의 지원 제어 출력의 판정에 관해서는, 복수의 데이터 예측 프로세스(20)의 성능을 미리 정해진 주기 마다, 예를 들면, 제어 주기(주기는 운용에 맞춰서 재설정 가능하다) 마다, 조작량이나 펌프 운전 시간, 펌프 운전 비용 등을 지표로 한 최적 제어에 의해 판정한다. 그리고, 미리 정한 (운용에 맞춘) 주기 마다 최적인 제어 성능을 갖는 제어 모델을 선택하여, 그 제어 모델의 출력을 이용하여, 우수 배수 제어를 행하게 한다.

이 때, 현재, 사용되고 있는 데이터 예측 프로세스(20)에 의해, 센서값 이상등의 이상 진단 결과가 나왔을 때에는, 휴먼 인터페이스부(25)에 그 요인을 표시함 과 동시에, 이상이라고 진단된 센서를 사용하지 않는 다른 데이터 예측 프로세스(20)로 자동적으로 전환하고, 예측 동작을 계속하도록 하여도 좋다.

<예측 모델을 온라인에서 변경>(청구항 9의 내용)

또한, 상술한 제 1, 제 2 실시 형태에서는, 데이터 예측 프로세스(20)에서, 미리 설정된 유입량 예측 모델을 사용하여, 유입량 예측값의 연산을 행하게 하여, 예측 유량 데이터를 생성하도록 하고 있다. 이 구성은, 다른 알고리즘, 예를 들면, "확장 RRL법, 범용 유출 해석 소프트웨어(MOUSE 등)의 수리학(水理學) 모델, 수문학(水文學) 모델" 등과 같이, 물리 모델이나 개념 모델을 이용하여, 강우의 유출의 시간적인 변화를 추적하는 화이트 박스(white box)적인 접근을 사용하는 방법, 또는 시스템 동정(同定) 방법, 중(重)회귀 분석 등과 같이, 과거의 강우량과 유입량의 데이터만으로부터 예측 모델을 구축하는 블랙 박스(black box)적인 접근 등에 의해, 유입량 예측을 행하도록 하여도 좋다. 한편, 확장 RRL법은 일본 공개특허 특개평6-147940호 공보에, 시스템 동정 방법을 적용한 유입량 예측은, 예를 들면 일본 공개특허 특개2000-257140호 공보에 개시되어 있다.

이 때, 유입량 예측 모델은, 지상 우량계(5)로부터의 강우량 신호, 우수 펌프(15)의 운전 상황, 유입거 수위, 펌프정 수위, 유입 게이트(11)의 운용 상황 등의 각 신호에 근거하여, 오프라인에서 미리 결정해 두는 방법, 혹은 유입량 예측 모델을 온라인에서 축차적으로 갱신하도록 하는 기구(機構)를 설치해 두는 방법 중의 어느 하나를 사용한다.

그리고, 온라인에서 축차적으로 예측 모델을 갱신하는 방법을 사용했을 때에 는, 유역(流域)의 변화에 추종하여 유입량 예측 모델을 갱신함으로써, 예측 정밀도의 열화를 억제할 수 있다.

온라인에서 축차적으로 모델을 갱신하는 방법의 대표적인 방법으로서는, 시스템 동정 방법에서의 축차 최소 2 승법(stepwise least squares method)이 알려져 있다. 이 축차 최소 2 승법은 계산 부하가 적고, 비교적 소규모인 계산기에도 실장할 수 있음과 동시에, 프로세스의 변동에 추종하여 모델 파라미터의 갱신이 가능하다고 하는 이점이 있지만, 우수 배수 분야에서는 실용례가 없다. 그러나, 우수 배수 프로세스와 같이, 프로세스의 변동이 자연 현상의 복합 요인의 결과로서 나타나, 변동이 발생하기 쉬운 계에 대해서는, 모델 갱신 수단을 설치해 두는 것이 매우 유효하므로, 예측 모델을 온라인에서 축차적으로 갱신하도록 하는 기구는 유효하다고 할 수 있다.

또한, 이 유입량 예측 결과를 근거로 펌프의 운전 예측을 행할 때의 운전 예측 방법에 관해서는, 유입량 예측값을 근거로 직접 펌프 운전 대수를 판정하여도 좋고, 또한 유입량 예측값을 입력으로 하고, 펌프정 수위 예측값을 출력으로 하는 펌프정 수위 예측 모델을 별도 구축하여, 펌프정 수위 예측값을 근거로 펌프 운전 대수를 판정하여도 좋다.

또한, 종래부터 행해지고 있는 고정된 펌프정 수위 설정값을 이용한 설정 수위 자동 제어에 대하여, 유입량 예측값을 근거로 설정 수위 보정량을 연산하고, 그 값을 근거로 설정 수위를 변경하는 것에 의해, 우량 펌프(15)의 기동 정지 타이밍 을 변경하는 운전을 행하여도 좋다. 또한, 범용 유출(流出) 해석 소프트웨어의 경 우는, 그 소프트웨어 자신이 가지고 있는 펌프 제어 기능을 이용한다. 한편, 각종 설정 수위 및 펌프 대수 제어용의 운전 순서는 휴먼 인터페이스부(25)에서 부여한다.

상술한 최적 제어 문제를 해결하는 것에 의해, 우수 배수 프로세스의 제어 문제를 정량적으로 평가할 수 있으므로, 펌프 운전 시간을 평준화하여, 운전 전환회수를 적게 하도록 하는 우수(雨水) 배수 제어 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

<리시딩 허라이즌(Receding horizon) 제어를 사용>(청구항 10의 내용)

상술한 바와 같이, 제어 성능 판정(이상 진단에 근거하는 판정과, 평가 함수값에 근거하는 판정)을 행하는 것은, 우수 배수 제어의 고신뢰성에 연결되어, 안정적인 우수 배수 제어 운용을 할 수 있다.

이 때, 부여된 우수 배수 제어 문제를, 제약 조건을 포함하는 최적화 문제로 귀착시킬 수 있다.

이 최적 제어계의 구성에서, 예를 들면, 모델 예측 제어의 기본적인 개념으로서 알려져 있는 리시딩 허라이즌(receding horizon) 제어를 적용한다. 이 리시딩 허라이즌 제어라는 것은, 최적화 문제를 해결하는 구간을 샘플링 주기 마다 시프트(shift)하면서 온라인 최적화를 반복하는 제어이며, 제약 조건을 변동형으로 다루는 것이 가능하다. 즉, 제어 입력이나 프로세스 출력에 가해지는 제약 조건을 직접 제어 알고리즘에 반영시킬 수 있다고 하는 이점이 있다. 이 경우, 제약 조건으로서는 펌프정 수위의 상하한(上下限)을 고려한다.

이상으로부터, 우수 배수 제어 문제에, 모델 예측 제어, 즉, 리시딩 허라이 즌 제어를 적용하는 것에 의해, 제어계를 체계적으로 취급할 수 있는 동시에, 항상 최적인 제어 성능을 갖는 제어 장치로 우수 배수 제어를 행할 수 있다. 이 때문에, 펌프 운전 시간을 평준화하여, 운전 전환 회수를 적게 할 수 있어, 운전 오퍼레이터의 수동 조작이 개입한다고 하는 문제를 해결할 수 있는 우수 배수 제어계를 확립할 수 있다.

<<기타 실시 형태>>

또한, 상술한 최적 제어 문제를 해결하는 기타 방법으로서는, 분기(分岐) 한정법이나 유전적 알고리즘(genetic algorithm) 등의 적용이 고려된다. 분기 한정법은 해(解) 공간 상의 부분 공간을 일괄 체크하여, 해당 공간 내에 후보 해가 존재할 수 있는지를 사전에 검증하는 것이므로, 불필요한 검색 수속을 미리 배제할 수 있어, 연산 시간은 걸리지만 최적 해를 탐색할 수 있다고 하는 이점이 있다. 또한, 유전적 알고리즘은 최적 해가 아닌 준최적 해만을 검색할 수 있지만, 국소적인 극소해에 빠지기 어렵다는 점이나 고속 연산을 기대할 수 있는 등의 이점이 있다.

한편, 상술한 방법은, 지상 우량계(5)의 현재까지의 정보만을 이용하여, 펌프장 유입량, 펌프정 유입량, 펌프정 수위를 예측하는 것을 상정하고 있다. 지상 우량계(5)만으로는, 정밀도 좋은 강우 예측을 행할 수 없기 때문에, 10 분 내지 15 분까지의 예측이 한계라고 생각된다.

그리고, 우량 레이더(2)의 정보를 사용하여, 데이터 예측 프로세스(20)에 강우 정보나 강우 강도 정보 등의 예측값을 예측하게 되면, 30 분 내지 몇 시간까지 의 펌프장 유입량, 펌프정 유입량, 펌프정 수위를 예측하여, 이 예측 정보를 받아들인 우수 배수 제어를 행하게 하는 것도 가능하다.

또한, 상술한 제 1, 제 2 실시 형태에서는, 우량 레이더 처리 장치(4)에 의해, 각 우량 레이더(2)로부터 출력되는 강우 정보를 받아들여, 네트워크(3) 상으로 직접, 송출하도록 하고 있다. 이 제어는 각종 데이터 처리를 행하게 하고, 일정 시간까지의 강우 상황을 예측하여, 예측 결과를 네트워크(3) 상으로 송출시키도록 하여도 좋다.

또한, 이와 같은 각 우량 레이더(2)로부터 출력되는 강우 정보에 추가하여, 기상 업무 센터 등으로부터 분배되어 있는 강우 상황의 예측도 포함된 각종 기상 데이터를 네트워크(3)에 받아들이게 함과 동시에, 데이터 서버부(24)에서 우량이나 강우 강도를 예측하고, 30 분 내지 몇 시간까지의 유입량 예측을 행하게 하여, 결과적으로 우수 배수 제어의 신뢰성을 높이도록 하여도 좋다.

또한, 상술한 강우 예측이나 기상 정보, 유입량 예측, 수위 예측 등의 각종 예측 정보, 또한 그들의 현재 값을 사용하여, 데이터 서버부(24)에서 날씨 모드를 판정하고, 이 판정 결과에 근거하여, 우수 배수 제어를 행하도록 하여도 좋다.

구체적으로는, 각종 정보로부터 가랑비 모드라고 판정된 경우에는, 바로 우수 배수는 행하지 않고, 게이트를 제어하여, 미리 설치되어 있는 증보 간선(增補幹線), 혹은 저류관에 강우시 초기의 우수를 받아들인다. 이것에 의해 오염 농도가 높은 초기 우수(첫 빗물, first flash)이 하수 처리장(6)이나 펌프정(7)으로 유입되는 것을 억제하는 운용을 할 수 있다. 한편, 가랑비 모드가 아닌 경우나, 펌프 정(7)의 수위가 규정값 이상에 도달했을 경우에는, 즉시 우수 배수 제어를 행한다.

이렇게 상술한 각종 예측 정보를 이용해서 모드를 전환하여 우수 배수 제어를 행하는 것에 의해, 최근 중요시되고 있는 합류(合流) 개선 문제에도 대처할 수 있다.

또한, 상술한 제 1, 제 2 실시 형태에서는, 구체적인 프로세스로서 예측 연산 처리를 이용한 하수 처리장(6)에서의 우수 배수 프로세스를 대상으로 하고 있지만, 본 발명은, 그 외의 프로세스에 대하여도 적용할 수 있다. 예를 들면, 배수 플랜트에서의 하천 수위 예측을 이용한 하천으로의 우수 배수 프로세스, 상수도 프로세스 등, 발전(發電) 프로세스 등 감시 제어를 이용하고 있는 프로세스에 대하여, 특히 효과적이다.

이상, 본 발명에 따르면, 플랜트를 안전하게, 안정적으로 운용해 가기 위한 판단을 돕고, 오퍼레이터의 부하를 경감시키는 동시에, 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있는 종합 감시 진단 장치가 제공된다.

Claims (13)

1. 플랜트의 운전 상태 또는 프로세스의 상태를 검출하는 검출 수단과,

   상기 검출 수단의 검출 데이터를 축적함과 동시에, 축적된 검출 데이터 또는 검출 데이터를 가공한 데이터에 근거하여, 플랜트 또는 프로세스의 상태를 진단하는 진단 수단으로서,

   미리 설정된 주기로, 플랜트 또는 프로세스의 진단 결과를 미리 설정된 서식으로 정리한 진단 차트를 작성하여, 유저측에 제시하는 것과,

   상기 진단 수단에 의해서 작성된 진단 차트를, 복수의 휴대 단말 장치의 위치 정보를 파악하는 기능을 갖는 중앙 감시 제어 장치로 전송하는 전송 수단을 구비하며,

   휴대 단말 장치의 위치 정보 또는 유저의 조작 내용에 근거하여 휴대 단말 장치의 기능을 제한하면서, 상기 중앙 감시 제어 장치로부터 휴대 단말 장치로 상기 진단 차트를 분배(分配)시키는

   것을 특징으로 하는 종합 감시 진단 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 진단 수단은, 플랜트 또는 프로세스의 예측 모델을 사용하고, 몇분 후 내지 몇시간 후에서의 플랜트의 운전 상태 또는 프로세스의 상태를 예측해서 얻은 예측 결과와, 실제의 플랜트 운전 상황 또는 프로세스 상태에 근거하여, 플랜트 또는 프로세스의 상태를 진단하는

   것을 특징으로 하는 종합 감시 진단 장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 진단 수단은, 기존의 감시 제어 장치에 설치된 휴먼 인터페이스부, 데이터 서버부, 프로세스 컨트롤부 중의 어느 하나에, 데이터 분석 프로세스, 이상 판정 프로세스, 데이터 예측 프로세스, 플랜트 진단 프로세스, 진단 정보 표시 프로세스를 가져서 구축되는

   것을 특징으로 하는 종합 감시 진단 장치.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 진단 수단은, 복수의 데이터 예측 프로세스를 갖고, 데이터 예측 프로세스가 정상적으로 동작하지 않는 경우에, 정상이고 또한 최적인 데이터 예측 프로세스를 선택하여, 데이터의 예측 연산을 행하는

   것을 특징으로 하는 종합 감시 진단 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 진단 수단은, 미리 정해진 평가 기준 및 주기로, 각 데이터 예측 프로세스의 제어 성능을 평가하여, 최적인 제어 성능을 가진 데이터 예측 프로세스를 선택하여, 상기 플랜트를 제어하는

   것을 특징으로 하는 종합 감시 진단 장치.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 진단 수단은, 상기 플랜트의 각 기기에 대한 조작량, 상기 플랜트의 운전 시간, 상기 플랜트의 운전 비용 중 어느 하나를 지표로 한 최적 제어계를 사용하여, 상기 플랜트를 제어하는

   것을 특징으로 하는 종합 감시 진단 장치.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 진단 수단은, 플랜트의 운전 상태, 프로세스의 상태, 또는 그들의 변동 요인의 예측 모델을 온라인에서 갱신하는

   것을 특징으로 하는 종합 감시 진단 장치.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    상기 진단 수단은, 최적 지원 제어계를 구성하는 수단으로서, 프로세스 상태의 상하한을 제약 조건으로 하는 리시딩 허라이즌(Receding horizon) 제어를 사용하는

    것을 특징으로 하는 종합 감시 진단 장치.
11. 플랜트의 운전 상태 또는 프로세스의 상태를 검출하는 검출 수단과,

    상기 검출 수단의 검출 데이터를 축적함과 동시에, 축적된 검출 데이터 또는 검출 데이터를 가공한 데이터에 근거하여, 플랜트 또는 프로세스의 상태를 진단하는 진단 수단으로서,

    자동 제어 조건이 불성립할 때, 자동 제어 조건이 성립하고 있지 않는 요인을 추출하는 데이터 분석·이상 판정 수단과,

    상기 자동 제어 조건이 성립하고 있지 않는 요인의 이상 내용을 분석하여 고장 개소를 나타내는 진단 데이터를 생성하는 플랜트 진단 수단을 구비한

    것을 특징으로 하는 종합 감시 진단 장치.
12. 플랜트의 운전 상태 또는 프로세스의 상태를 검출하는 검출 수단과,

    상기 검출 수단의 검출 데이터를 축적함과 동시에, 축적된 검출 데이터 또는 검출 데이터를 가공한 데이터에 근거하여, 플랜트 또는 프로세스의 상태를 진단하는 진단 수단으로서,

    소정의 프로세스 신호를 2치적(二値的)으로 나타내는 디지털 검출 수단과,

    소정의 프로세스 신호를 다치적(多値的)으로 나타내는 아날로그 검출 수단과,

    상기 디지털 검출 수단의 값과 상기 아날로그 검출 수단의 값이 불일치할 때, 어느 검출 수단에 이상이 발생했다고 판단하는 데이터 분석·이상 판정 수단과,

    상기 디지털 검출 수단과 상기 아날로그 검출 수단의 이상 내용을 분석하여 검출 수단의 이상 내용을 나타내는 진단 데이터를 생성하는 플랜트 진단 수단을 구비한

    것을 특징으로 하는 종합 감시 진단 장치.
13. 플랜트의 운전 상태 또는 프로세스의 상태를 검출하는 검출 수단과,

    상기 검출 수단의 검출 데이터를 축적함과 동시에, 축적된 검출 데이터 또는 검출 데이터를 가공한 데이터에 근거하여, 플랜트 또는 프로세스의 상태를 진단하는 진단 수단으로서,

    프로세스 예측값을 연산하는 데이터 예측 수단과,

    상기 예측값이 미리 정해진 상하한값을 일탈한 때, 상기 예측값에 이상이 발생했다고 판단하는 데이터 분석·이상 판정 수단과,

    상기 데이터 예측 수단에서의 예측 제어의 중지의 취지와 이상 요인을 나타내는 진단 데이터를 생성하는 플랜트 진단 수단을 구비한

    것을 특징으로 하는 종합 감시 진단 장치.

Images