KR940007133B1 - 배수관망 제어장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

배수관망 제어장치

제1도는 본 발명의 일실시예의 계통도.

제2도는 상기 실시예의 동작을 설명하는 플로우챠트.

제3도는 상기 실시예에 있어서의 지식베이스내에 지식데이타를 구축하는 순서를 설명하는 플로우챠트이다.

본 발명은 예를들면 상수도와 같은 배수시설에 있어서의 배수관망 제어장치에 관한 것이다. 일반적으로 상수도의 배수시설에 있어서 배수관망내 수압은 배수관망내의 유량변동에 의해서 변화되나, 수압제어에 의해서 유량변동에 불구하고 항상 배수망내 수압을 상하한의 허용범위내로 보지해둘 필요가 있다.

그 때문에 종래의 배수관망 제어장치로는 배수관망내 수압의 제어를 어떤 특정한 1지점의 수압을 계측해서 기준압력과 비교하고, 압력원의 토출압력이나 감압점의 수압의 제어를 행하도록 하고 있다.

또, 실제의 배관도를 기본으로 하여 작성된 관망모델이나 급수점의 유출유량을 모의한 급수량모델에 의해서 배수관망내 수압을 계산하고, 이 수압이 허용범위내에 들어가도록 압력원으로서의 펌프의 회전수나 감압점으로서의 제어변의 개방도를 결정하여, 수압을 제어함으로써 행해지고 있다.

그런데, 이와같은 종래의 배수관망 제어장치에 있어서는 어떤 특정한 1지점에서의 수압을 보고 전체의 수압을 제어하기 때문에 다른 지점의 수압이 상하한의 허용범위를 일탈하는 경우가 있고, 또 수압이 너우 낮아지거나 또는 너무 높아지거나 하는 문제점이 있었다.

또, 관망모델이나 급수량모델을 정확하게 모의한다는 것은 어렵고 모델의 정밀도에 따라서는 배수관망내 수압의 적정화가 실현될 수 없는 경우도 있다고 하는 문제도 있었다.

본 발명은 이와같은 종래의 문제점에 비추어 적정한 수압으로 안정된 배수관망의 수압관리가 행해지는 배수관망 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 배수관망 제어장치는 배수관망내의 각 지점에 설치된 압력계, 유량계 및 제어점(펌프나 변)으로부터의 실제의 프로세스값의 데이타베이스와, 각 제어점의 조작과 이 조작에 대한 각 지점의 압력변화와의 관계로 되는 대상모델에 관한 지식, 배수관망내의 급수량 변화와 이 변화에 대한 각 지점의 압력변화와의 관계로 되는 수요모델에 관한 지식 및 배수관망내 압력을 제어하기 위한 지식이고 배수관망 운용법안의 지침도 가미된 제어에 관한 지식에 의해서 구축되는 지식베이스와, 상기 데이타베이스와 이 지식베이스로부터의 데이타에 의하여 제어점의 조작량의 수정량을 추론하는 수단과, 이 추론수단에 의해서 결정된 제어점의 조작량의 수정량에 준하여 상기 각 지점의 수압을 조정하는 수압제어수단을 구비한 것이다.

본 발명의 배수관망 제어장치로는 추론수단에 의해서 배수관망내 수압, 유량 등의 프로세스데이타나 제어점(펌프나 변)의 정보와, 대상모델과 수요모델에 관한 지식 및 제어에 관한 지식이고, 배수관망 운용법안의 지침도 가미된 지식으로 되는 지식베이스를 기본으로 제어점의 조작량의 수정량을 추론하고, 수압제어수단에 의해서, 이 수정량을 기본으로해서 제어점의 조작량을 수정함으로써 각 지점의 수압을 제어하고 배수관망 각 지점의 수압의 적정화를 도모한다.

또, 배수계통이나 배수관망 운용방안 등의 변경이 있어도 이 변경된 필드노우하우에 의거해서 지식베이스를 수정해서 재구축하고 플랜트 특성의 변화에 대해서도 유연하게 대응하도록 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 의해서 상세하게 설명하겠다.

제1도는 본 발명의 일실시예를 나타내고, 제2도는 그 동작을 설명하는 플로우챠트이다. 이 실시예는 상수도의 배수관망에 관한 것이고, 배수지(1)에서 배수관(2)을 통해서 배수관망(3)으로 배수된다. 배수관망(3)내의 각처에는 배수압력을 제어하기 위한 수단으로서 제어변(4a,4b)이 설치되어 있다.

상기 배수지(1)에는 그 수위를 검출하기 위한 수위검출기(5)가 설비되어 있고, 배수관(2)에는 배수유량검출기(6)가 설비되어 있다.

상기 제어변(4a,4b)의 2차측에는 제어변 2차압력검출기(7a,7b)가 설비되어 있고, 또 배수관망(3)내의 각처에는 배수관망내 수압검출기(8a,8b,8c,8d) 및 배수관망내 유량검출기(9a,9b,9c,9d)가 설비되어 있다. 상기 각 제어변(4a,4b)에 대해서는 그 변의 개방도를 검출하는 변의 개방도 검출기(10a,10b)가 설치되고, 또 변의 개방도를 조절하는 제어변 제어장치(11a,11b)가 설치되어 있다.

이 제어변 제어장치(11a,11b)를 제어하고, 제어변(4a,4b)의 변의 개방도를 제어하기 위한 제어계는 파라미터 설정장치(12), 입력장치(13), 연산제어장치(14) 및 출력장치(15)에 의해서 구성되어 있다.

상기 파라미터 설정장치(12)는 수압상한치(δ₁), 수압하한치(δ₂) 등의 파라미터를 설정하는 것이고, 입력장치(13)를 거쳐서 연산제어장치(14)에 이들의 파라미터가 입력된다.

입력장치(13)에 의해서 또 배수지 수위검출기(5), 배수유량검출기(6), 제어변 2차압력검출기(7a,7b), 배수관망내 수압검출기(8a,8b,8c,8d), 배수관망내 유량검출기(9a,9b,9c,9d) 및 제어변의 개방도 검출기(10a,10b)에 의해서 검출된 각종 프로세스값(H,Q,h,q,u)을 집어넣고, 이 각종의 파라미터와 프로세스값이 연산제어장치(14)에 입력되어 데이타베이스에 기억된다. 연산제어장치(14)는, 추론부(14a)와 데이타베이스(14b) 및 지식베이스(14c)를 구비하고, 일정주기(τ)마다 각 검출기에서 검출된 프로세스값을 기억하고 있는 데이타베이스(14b)와 대상에 관한 정성모델, 수요에 관한 정성모델 및 제어에 관한 지식을 기억하고 있는 지식베이스(14c)로 된 데이타에 의해서 추론부(14a)가 제어변의 개방도의 수정량을 추론하고, 출력장치(15)에 수정된 제어변의 조작량을 출력한다.

또, 본 실시예에 있어서의 지식베이스(14c)는 제어에 관한 지식데이타로서 후술하는 바와같이 제3도에 나타낸 처리에 의해서 배수계통이나 배수관망 운용방안 등에 의거한 지침도 가미한 것을 포함하고 있다.

상기 구성의 배수관망 제어장치의 동작에 대해서, 다음에 설명하겠다. 배수지(1)에서 배수관(2)를 거쳐서 배수관망(3)으로 배수된다.

배수지(1)의 수위(H), 배수관(2)에 의한 배수지(1)로부터의 배수류량(Q), 배수관망(3)내의 각 지점의 수압(h) 및 급수량(q), 제어변(4a,4b)의 변의 개방도(u) 각각이 수위검출기(5), 배수유량검출기(6), 제어변 2차압력검출기(7a,7b), 배수관망내 수압검출기(8a,8b,8c,8d), 배수관망내 유량검출기(9a,9b,9c,9d) 및 제어변의 개방(10a,10b)에 의해서 검출되고, 입력장치(13)를 거쳐서 연산제어장치(14)에 입력된다.

또 연산제어장치(14)에 대해서는 파라미터 설정장치(12)로부터 필요한 파라미터로써 압력상한치(δ₁), 압력하한치(δ₂)가 입력장치(13)을 거쳐서 입력된다.

연산제어장치(14)에서 제2도의 플로우챠트에 나타낸 연산동작에 의해서 각 제어변(4a,4b)의 변의 개방도 목표치를 연산하고, 출력장치(15)를 거쳐서 각 제어변(4a,4b)의 제어변 제어장치(11a,11b)로 출력한다. 또, 각 제어장치(11a,11b)에서는 이 제어변 개방도 목표치에 따라서 제어변(4a,4b)의 변의 개방도를 제어함으로써 배수관망(3)내의 수압의 적정화를 도모한다.

다음에 상기의 연산제어장치(14)에 있어서의 연산동작을 제2도의 플로우챠트를 참조하여 설명하겠다.

연산제어장치(14)는 파라미터 설정장치(12)로부터 설정 파라미터(δ₁, δ₂)를 입력하고, 데이타베이스(14b)에 격납한다. 또 상기 파라미터 설정장치(12)에 있어서의 파라미터의 설정치에 변경이 있으면, 그 값을 집어넣어 데이타베이스(14b)에 격납한다(스텝 100).

다음에 주기적으로 동작하는 기능에 대해서 설명하겠다. 우선, 각 검출기로부터 각종의 프로세스값(H,Q,h,q,u)를 입력장치(13)를 거쳐서 입력시키고 데이타베이스(14b)로 격납한다(스텝 110).

다음에 추론부(14a)가 프로세스값인 배수지수위(H), 총배수유량(Q), 배수관망내 유량(q), 관망내 압력(h) 및 제어변 개방도(u)로부터 수정된 제어변 개방도 목표치를 추론한다(스텝 120).

이 추론부(14a)에서는 제어변(4a,4b)의 조작량과 이로인한 배수관망내 압력의 영향도나, 급수점의 급수량 변화에 대한 배수관망내 압력의 영향도 및 운용에 관한 지식을 기본으로해서 구축된 지식베이스(14c)의 데이타에 따라서, 수정된 제어변 개방도 목표치를 결정한다.

여기서, 지식베이스(14c)의 내용으로서는 배수계통 및 배수관망 운용방안에 의한 지침을 가미한 제어에 관한 지식과, 대상에 관한 지식이 있고, 제3도의 플로우챠트에 나타낸 순서로 구축된다.

제3도에 있어서 스텝 201로는 배수관망의 운용방안을 입력시킨다. 이 운용방안으로서는 제어지침으로 되는 아래와 같은 방안이 입력된다.

① 배수관망내의 수압은 수압상한치(δ₁), 수압하한치(δ₂)의 범위내를 보지하지 않으면 안된다.

② 배수관망내의 어떤 지점의 수압이 수압하한치(δ₂) 이하인 경우, 수압하한을 보지하려고 하면, 다른 지침에서 수압상한을 초과한 지점이 있을 때는 수압상한을 초과하지 않은 범위내로 제어변 개방도를 조작했다.

③ 배수관망의 어떤 지점의 수압이 수압상한치(δ₁)을 초과한 경우에, 수압상한을 보지하고자 하면, 다른지점에서 수입하한 이하인 지점이 있을 때는 수압하한 이하가 되지 않은 범위내로 제어변 개방도를 조작한다.

스텝 202로는 플랜트 특성데이타를 입력장치(13)에 의해서 입력한다. 이 플랜트 특성데이타로서는 아래의 데이타가 입력된다.

① 배관계통 데이타(어떤 배관과 어떤 배관이 접촉되어 있는가의 정보)

② 배관데이타(배관의 길이, 구경, 유속계수의 정보)

③ 급수량 데이타(어떤 급수점에서 어느 정도의 양의 급수가 되고 있는가의 정보)

④ 제어변에 관한 데이타(제어변의 특성, 구경)

⑤ 배수관망내에 설치된 수압계측점에 관한 데이타

스텝 203으로는 입력된 플랜트 특성데이타를 기본으로 하여 감도해석을 행한다. 이 감도해석은 배수관망내의 수압, 유량의 특성을 조사하는 것이고, 관망계산법을 사용하여 행한다. 또 제어변의 조작량을 수회로 나누어서 변화시킬 때의 각 계측점의 수압이 어떻게 변화되는가를 관망계산법에 의해서 해석하고, 대상에 관한 정성모델을 얻는다.

또, 급수점의 급수량을 수회로 나누어서 변화시킬 때의 각 계측점의 수압이 어떻게 변화되는가를 관망계산법에 의해서 해석하고, 수요에 관한 정성모델을 얻는다.

스텝 204,205로는 스텝 203으로 해석된 결과를 기본으로 하여, 제어변과 계측점의 영향테이블, 급수점과 계측점의 영향테이블을 작성한다. 예를들면

① 제어변(4a)의 조작량은 관망내수압검출기(8a,8b,8d)의 압력으로 영향준다.

② 제어변(4b)의 조작량은 관망내수압검출기(8b,8c)의 압력에 영향준다.

③ 급수점(A)블록의 급수량(qa)의 변화는 관망내수압검출기(8a)의 압력에 영향을 준다.

④ 급수점(D)블록의 급수량(qd)의 변화는 관망내수압검출기(8d)의 압력에 영향을 준다.

스텝 206으로는 배수관망 운용방안에 의한 제어에 관한 지식을 지식베이스(14c)에 집어 넣는다. 이 지식은 지식베이스(14c)에 제어에 관한 지식(14_c←1)으로써 집어넣고, 예를를면 다음과 같은 룰로 된다.

룰 300 :

만일 "압력하한을 보지한다" 또한 "압력하한 이하에 있는 지점이 있다"

그러면 "압력하한 이하에 있는 지점에 영향을 주는 제어변을 개방하는 방향으로 수정한다.

룰 310 :

만일 "압력하한을 보지한다" 또한 "압력상한을 초과하고 있는 지점이 있다"

그러면 "압력하한 이하가 아닌 범위내에서; 압력상한을 초과하고 있는 지점에 영향을 주는 제어변을 닫는 방향으로 수정한다"

룰 400 :

만일 "압력하한 이하에 지점은 없다" 또한 "압력상한을 초과하고 있는 지점은 없다"

그러면 "제어가 정상이므로 현재의 제어변 개방도를 수정하지 않고 현상유지로 한다"

룰 510 :

만일 "제어변을 열리는 방향으로 수정한다"

그러면 "압력하한 이하에 있는 지점에 영향을 주는 제어변의 수정량을 산출한다."

룰 600 :

만일 "수정량≠0"

그러면 "제어변 개방도 목표치=현재의 제어변 개방도+수정량"

이들의 지식은 운용방안이 변경되지 않는한 변경되지 않으나 배수관망 운용방안에 변경이 생겼을 경우에는 새로운 운용방안에 의한 제어지침을 룰로서 입력하게 된다.

한편, 스텝 204,205로 얻어진 지식은 지식베이스(14c)에 대상에 관한 지식(14_c←2)으로써 집어넣고, 예를들면 다음과 같은 룰로 된다.

룰 700 :

만일 "제어변(4a)가 제어 ON"

그러면 "제어변(4a)의 조작량에 영향을 주는 배수관망내 수압계측점은 8a,8b,8d이다"

룰 800 :

만일 "배수관망내 수압계측점 8a의 수압변화가 크다"

그러면 "급수점(A)블록의 급수량이 크케 변화될 가능성이 있다"

이들의 대상에 관한 지식(14_C←2)는 플랜트 특성의 변경, 예를들면 배수관의 보수나 배수계의 변경이 없으면 변경되지 않으나, 플랜트 특성에 변경이 있는 경우에는 스텝 201∼205에 의해서 재구축하게 된다.

이와같이해서 추론부(14a)의 추론에 의해서 수정된 제어변 개방도 목표치가 출력장치(15)에 주어지고 이 출력장치(15)가 제어변(4a,4b)에 대한 제어변 제어장치(11a,11b)에 대해서 지령을 출력시켜 제어주기분의 지연을 시킨다(제2도 스텝 130).

따라서, 각 제어변 제어장치(11a,11b)는 제어변(4a,4b)의 변의 개방도를 출력장치(15)로부터의 지령에 의해서 제어하고, 배수관망(3)내의 수압(h)이 가능한한 운용범위내(δ₂<h<δ₂)에서 동작되도록 제어하는 것이다.

이와같이해서, 이 실시예에서는 연산제어장치(14)에 있어서 실제의 유량, 수압의 변동에서 일정주기마다 지식베이스(14c)에 의한 추론동작에 의해서 제어변의 개방도의 수정량을 구하여 변의 개방도 제어를 행하고, 더욱 정밀한 수압제어를 실현시키는 것이다.

또, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니고, 제어변에 의한 배수관망내 수압제어 대신 배수펌프에 의한 배수관망내의 수압제어에 대해서 적용시킬 수도 있다.

또, 이 경우에는 배수펌프의 회전수와 배수관망내의 각 지점에서의 수압과의 관계를 지식베이스화하고, 각 지점에서의 수압이 상하한의 허용범위내로 동작되도록 펌프회전수를 제어하도록 한다.

또, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니고, 특허청구의 범위에 기재된 사상의 범위내에서 여러가지의 변경이 가능하다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 복잡한 배수관망 프로세스의 움직임을 대상모델과 수요모델의 형태로 지식베이스화하는 동시에 배수관망 운용방안의 제어지침을 포함한 제어에 관한 지식도 지식베이스화함으로써 보다 유연하고 정밀한 수압제어가 가능하게 되고, 배수관망을 운용하는 방침에 따른 수압제어가 가능해진다. 또 지식베이스의 구축이 배수계통이나 배수관망 운용방안에 의해서 이루어지고 있으므로 플랜트 특성이나 운용방안의 변경에 대해서도 유연하게 대응할 수 있고, 제어성능을 악화시키지 않고, 최적인 수압제어가 가능하다.

Claims (3)

1. 배수지(1)로부터 복수의 배수관(2)을 통해 배수를 받아 복수의 급수부로부터 말단측에 급수를 행하는 배수관망(3)에 대하여 상기 8배수지(1)에 설치한 수위검출기(5) 및 유량검출기(6)로부터의 수위신호(H) 및 토출량신호(Q)와, 각 배수관(2)에 설치한 압력제어부(4a,4b)의 현재의 제어량(u)과 상기 8배수관망(3)의 각부에 설치된 유량검출기(9a,9b,···) 및 수압검출기(8a,8b,···)로부터의 유량(q) 및 수압(h)을 입력장치(13)를 통해 각각 주기적으로 취입하고, 또한 미리 설정된 배수관망(3)의 압력상하한치(δ1, δ2) 등의 파라미터를 보존하는 데이터베이스(14b)를 갖는 연산제어장치(14)를 사용하여 출력장치(15)를 통해 상기 압력제어부(4a,4b)에 의해 배수관망(3)의 수압(h)이 예정범위내를 유지하도록 제어하는 배수관망 제어장치 있어서, 상기 연산제어장치(14)가 측정된 수압(h)에 대하여 상기 압력제어부(4a,4b)의 현재의 제어량(u)에 대한 목표치를 어떻게 수정하느냐에 대해서 상기 배수관망(3)의 압력상하한치(∂1,∂2) 및 배수관망내 수압을 예정범위내로 유지하기 위해 미리 징해진 배수관망 운용방침안으로 결정되는 기준(rule)이 설정된 제어에 관한 지식(14_C-1) 및 상기 각 압력제어부(4a,4b)의 제어량의 변화에 대한 배수관망내 각부의 수압변화의 관계 그리고 각 급수점의 급수량 변화에 따른 배수관망 각부의 수압변화의 관계를 각각 기준으로 하여 정한 대상에 관한 지식(14_C-2)을 각각 짜넣은 지식베이스(14c)와, 상기 제어에 관한 지식(14_C-1)과 대상에 관한 지식(14_C-2)을 사용하여 상기 압력제어부(4a,4b)의 현재의 제어량(u), 배수관망내 각부의 수압측정치(h) 및 각 급수점으로부터의 급수량(q)을 해당되는 기준에 적용시켜 추론을 행하여 각 압력제어부(4a,4b)에 대한 제어량 목표치를 얻는 추론부(14a)를 더 갖춘 것을 특징으로 하는 배수관망 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 압력제어부가 제어변인 배수관망 제어장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 압력제어부가 배수펌프인 배수관망 제어장치.

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