WO2018131303A1 - 下水道設備の監視制御装置及び下水ポンプ場の運転制御方法 - Google Patents

下水道設備の監視制御装置及び下水ポンプ場の運転制御方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2018131303A1
WO2018131303A1 PCT/JP2017/042530 JP2017042530W WO2018131303A1 WO 2018131303 A1 WO2018131303 A1 WO 2018131303A1 JP 2017042530 W JP2017042530 W JP 2017042530W WO 2018131303 A1 WO2018131303 A1 WO 2018131303A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sewage
pump
station
pump station
risk index
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/042530
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
伊智朗 圓佛
佳記 西田
田所　秀之
剛 武本
Original Assignee
株式会社日立製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日立製作所 filed Critical 株式会社日立製作所
Publication of WO2018131303A1 publication Critical patent/WO2018131303A1/ja

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
    • E03F5/00—Sewerage structures
    • E03F5/22—Adaptations of pumping plants for lifting sewage

Definitions

  • the present invention relates to a monitoring control device for a sewerage facility and an operation control method for a sewage pumping station, and in particular, a pump installed in a sewage pumping station in a combined sewerage system in which rainwater flows in and increases the sewage flow rate in rainy weather.
  • the present invention relates to a monitoring control device for sewerage facilities that can be preferably started and stopped, and an operation control method for a sewage pumping station.
  • Sewerage systems that are widely introduced in Japan and overseas are broadly divided into merged sewerage systems and split sewerage systems from the viewpoint of responding to rainwater.
  • a rainwater drainage line connected to a sewage collection line is called a merging type
  • a stormwater drainage line that is not connected and is drained by another line is called a shunting type.
  • the former merging ceremony has been introduced mainly in large urban areas where sewerage infrastructure development has been carried out in advance.
  • the feature of the combined sewer system is that the amount of sewage flowing into the sewage treatment plant greatly increases during rainy weather because rainwater is mixed into the sewage.
  • a sewage pumping station is installed as an intermediate facility upstream of the sewage treatment plant, and the inflow sewage is smoothly sent to the sewage treatment plant. It is common practice to remove a part of the water into a public water area such as a river without flowing it into a sewage treatment plant. Attempts have been made to avoid the following events by appropriately performing pump control and the like at the sewage pump station. In other words, events such as (1) inundation of sewage treatment areas (inland flooding), (2) poor sewage treatment, (3) water pollution in public water areas due to simple discharge, and (4) inundation of sewage pumping stations, etc. Avoidance or mitigation is a goal in pump control.
  • the amount of intercepted water is not sufficient, rainwater will overflow from manholes and cause inundation. Moreover, when the water supply (sewage treatment amount) to a sewage treatment plant becomes excessive, the processing time in a biological reaction tank cannot be ensured, but it becomes a processing failure and the quality of processing water deteriorates. On the other hand, if the amount of untreated sewage discharge (simple discharge flow) to the public water area is increased too much in order to avoid inundation and poor treatment, the pollution load to the public water area will increase. Moreover, if the pump discharge amount is not sufficient compared with the inflow sewage amount, the water level of the pump well will rise and the sewage pump station will be submerged.
  • the facility capacity of the sewage pumping station is not sufficient for the increasing inflow sewage amount, there may be cases where the above events (1) to (4) cannot be avoided. Measures have been made to avoid as much as possible.
  • Patent Document 1 based on the water level measurement value and the predicted value at a predetermined location in the sewer pipe and the prediction result of the amount of sewage flowing into the sewage pump station, the water level at the predetermined location in the sewer pipe Discloses a method for determining the start and stop of the pump and the discharge amount of the pump so as not to exceed the inundation risk level. According to this method, the inundation of the sewage treatment area can be avoided as much as possible within the facility capacity of the sewage pumping station.
  • the target of operation control for avoiding the risk as described above is only the pump start / stop of the corresponding sewage pump station and the pump discharge amount. It will be limited only to the range of installed pump performance. In other words, since the target of operation control is limited to only one sewage pump station, there may be cases where risk is difficult to avoid. Accordingly, the present invention provides a monitoring control device for sewerage facilities and an operation control method for a sewage pump station that can be expanded to a wider control range in cooperation with not only the sewage pump station but also related facilities other than the sewage pump station. provide.
  • a monitoring and control apparatus for sewerage facilities includes a plurality of sewage pumps connected to a sewage pipe dredger to feed sewage flowing from the sewage pipe dredger to a sewage treatment plant and / or a discharge destination.
  • a monitoring and control device for sewerage facilities having a sewage plant wherein the monitoring and control device includes at least one sewage pumping station to be controlled and a pollutant load from a sewage treatment plant linked to the one sewage pumping plant to a discharge destination.
  • the one sewage pumping station is controlled based on a pump discharge amount obtained by the pump discharge amount calculation unit.
  • the operation control method of the sewage pumping station according to the present invention is an operation control of a plurality of sewage pumping stations connected to a sewage pipe dredger and supplying sewage flowing from the sewage pipe dredger to a sewage treatment plant and / or a discharge destination.
  • a method for calculating a pollution load risk index based on a pollution load from at least one sewage pump station to be controlled and a sewage treatment plant linked to the one sewage pump station to a discharge destination, and the pollution load risk A discharge amount of a pump installed in the one sewage pumping station having a minimum index is obtained, and the one sewage pumping station is controlled based on the obtained discharge amount of the pump.
  • a monitoring control device for sewerage facilities and an operation control method for a sewage pump station that can be expanded to a wider control range in cooperation with not only the sewage pump station but also related facilities other than the sewage pump station. It becomes possible to provide. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
  • FIG. 1 It is a whole schematic block diagram of the sewer installation and monitoring control apparatus which concern on one Example of this invention. It is a functional block diagram of the monitoring control apparatus shown in FIG. It is a schematic block diagram of one sewage pump station shown in FIG. It is a figure explaining the outline of a sewage pump station. It is a figure explaining the processing flow of the risk calculation part which comprises the monitoring control apparatus shown in FIG. It is a figure explaining the processing flow of the pump discharge amount calculating part which comprises the monitoring control apparatus shown in FIG. It is a figure explaining the processing flow of the pump control part which comprises the monitoring control apparatus shown in FIG.
  • FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram of a sewer facility and a monitoring control device according to an embodiment of the present invention.
  • the sewage equipment includes a sewage pump station 2 a, a sewage pump station 2 b, a sewage pump station 2 n, and a sewage treatment plant 3.
  • the sewage pumping station 2a receives the sewage that has flowed from the sewage pipe 4a, and discharges rainwater out of the received sewage as untreated water to the discharge destination 7 that is a public water area such as a river through the discharge pipe tub 6a. At the same time, sewage other than rainwater out of the received sewage is sent to the sewage treatment plant 3 through the inflow pipe 5a. Similarly, the sewage pumping station 2b receives the sewage flowing in from the sewage pipe 4b, and the rainwater out of the received sewage is sent as untreated water to the discharge destination 7 which is a public water area such as a river through the discharge pipe tub 6b.
  • the sewage other than rainwater out of the received sewage is sent to the sewage treatment plant 3 through the inflow pipe 5b.
  • the sewage pumping station 2n accepts the sewage flowing in from the sewage pipe 4n, and discharges rainwater out of the received sewage as untreated water to the discharge destination 7 which is a public water area such as a river through the discharge pipe 6n.
  • sewage other than rainwater out of the received sewage is sent to the sewage treatment plant 3 through the inflow pipe 5n.
  • the sewage treatment plant 3 includes sewage supplied from the sewage pump station 2a through the inflow pipe 5a, sewage supplied from the sewage pump station 2b through the inflow pipe 5b, and sewage through the inflow pipe 5n.
  • the treated pipe after the advanced sewage treatment such as activated sludge treatment in the biological treatment tank (not shown) is sent to the discharge destination 7 which is a public water area such as a river. Released through.
  • the plurality of sewer pipes 4a, 4b, 4n, the sewage pump stations 2a, 2b, 2n, the inflow pipes 5a, 5b, 5n, and the discharge pipes 6, 6a, 6b, 6n are separated into the sewage treatment section 8. The case is assumed.
  • the sewage pump station 2 a, the sewage pump station 2 b, the sewage pump station 2 n, and the sewage treatment plant 3 communicate with the monitoring and control device 1 installed in a remote place away from the sewage treatment plant 3 via the communication network 9. Is communicably connected.
  • the monitoring control device 1 may be installed in the sewage treatment plant 3. In this case, the monitoring control device 1 communicates with the sewage pump station 2a, the sewage pump station 2b, and the sewage pump station 2n via a signal line (whether wired or wireless).
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of one sewage pumping station 2a shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a diagram for explaining the outline of the sewage pumping station 2a.
  • the other sewage pumping stations 2b and 2n have the same configuration.
  • the sewage pump station 2a which is a control target of the monitoring control device 1 to be described later, measures at least the storm water pump well 23 that receives sewage flowing in from the sewage pipe basin 4a and the water level in the storm water pump well 23.
  • a water level gauge 24, a rainwater pump 21, and a sewage pump 22 measures at least the storm water pump well 23 that receives sewage flowing in from the sewage pipe basin 4a and the water level in the storm water pump well 23.
  • a measured value 32 including data measured by the water level gauge 24 and data related to the operation status of the rainwater pump 21 and the sewage pump 22 is transmitted to the monitoring control device 1 via the communication network 9.
  • a control signal 33 is input to the rainwater pump 21, the sewage pump 22, etc. via the communication network 9 from the monitoring control device 1 described later.
  • the sewage pumping station 2a includes an inflow gate 25, a sand basin 26, and a downstream side of the sand basin 26 (the rainwater pump well 23 side) installed on the connection part side with the sewage pipe 4a. And an overflow dam (not shown) that can be changed in height.
  • an overflow dam (not shown) that can be changed in height.
  • the sewage exceeding the overflow weir flows into the rainwater pump well 23 and is pumped out by the rainwater pump 21 to the discharge destination 7 which is a public water area such as a river through the discharge pipe basin 6a.
  • Untreated water by only 26 (simple treated water: only solids (contaminants) in sewage removed) are discharged.
  • the storm water pump 21 bypasses the sewage treatment plant 3 through the discharge pipe 6a without performing advanced sewage treatment such as activated sludge treatment in the sewage treatment plant 3 to the public water area such as a river. It is a pump that discharges water to be removed.
  • the sewage pump 22 is a pump for discharging water to be treated in the sewage treatment plant 3 out of the sewage that has flowed.
  • the supernatant water in the sedimentation basin 26 flows into a sewage pump well (not shown), is pumped out by the sewage pump 22, and is sent to the sewage treatment plant 3 through an inflow pipe 5a.
  • the sewage pump station 2a appropriately determines the discharge amount of each of the storm water pump 21 and the sewage pump 22 using the data of the water level gauge 24 installed in the storm water pump well 23 and various data described later, and sewage containing rain water. It is a facility that has the function of processing.
  • a coagulation tank is provided in the discharge pipe rod 6a, a floc is formed by the coagulant, the floc is settled in the coagulation tank, and the supernatant water in the coagulation tank is discharged to a discharge destination 7 such as a river as simple treated water. You may comprise so that it may discharge through 6a.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the monitoring control device 1 shown in FIG.
  • the monitoring control device 1 includes a pump station simulator 10, a measurement value acquisition unit 11, a sewage treatment area DB 12, a risk calculation unit 13, a pump discharge amount calculation unit 14, a pump control unit 15, and a communication I / F 16.
  • the display unit 18 and the input unit 19 are connected to the internal bus 20 via the input / output I / F 17.
  • the display unit 18 is configured by, for example, a liquid crystal display (LCD) or an organic EL display
  • the input unit 19 is configured by, for example, a mouse and a keyboard.
  • LCD liquid crystal display
  • OLED organic EL display
  • the pump station simulator 10, the measurement value acquisition unit 11, the risk calculation unit 13, the pump discharge amount calculation unit 14, and the pump control unit 15 are, for example, a processor such as a CPU (not shown), a ROM that stores various programs, an arithmetic process
  • the RAM is temporarily stored in a storage device such as a RAM and an external storage device, and a processor such as a CPU reads out and executes various programs stored in the ROM, and the operation result as an execution result is stored in the RAM or Store in external storage.
  • the monitoring and control device 1 includes an external measurement value 31 including a rainfall amount measured in the sewage treatment area 8, a flow rate and a water level of sewage to the sewer pipes 4a, 4b, 4n, and sewage pump stations 2a, 2b, 2n. Based on the measured value 32 including the data of the measured water level gauge 24 and the data related to the operation status of the rainwater pump 21 and the sewage pump 22, various arithmetic processes described later are performed and the control signal 33 is output. It has a function to operate the facilities and equipment in the sewage pumping stations 2a, 2b, 2n.
  • the pump station simulator 10 reproduces the operation of facilities such as the sedimentation basin 26 and the rainwater pump well 23 of the sewage pump station 2a shown in FIG. 4 and the operation of devices such as the inflow gate 25, the rainwater pump 21, and the sewage pump 22.
  • a mathematical model is provided, and the operation of the sewage pump station 2a can be reproduced by using the external measurement value 31, the measurement value 32, or the like as input.
  • the operation of the sewage pump station 2a here means, for example, how the water level of the storm water pump well 23 changes when the discharge amount of the storm water pump 21 and the sewage pump 22 is controlled for a certain inflow sewage amount, In connection with this, it points out how the water level of the sewer pipe 4a connected to the sewage pump station 2a changes.
  • control signal 33 is transmitted to the communication network 9 via the internal bus 20 and the communication I / F 16 and is received by the sewage pump station 2a via the communication network 9.
  • the mathematical model provided here includes, for example, information on the size of the structure and the connection of piping for the rainwater pump well 23, and the rainwater pump well 23 with respect to the change in the inflow flow rate according to the hydraulic formula. It is a model that can calculate changes in the water level.
  • models for the rainwater pump 21 and the sewage pump 22 models expressing the relationship between the head and the discharge amount, the relationship between the pump rotation speed and the discharge amount, the relationship between the pump rotation speed and the power consumption, and the like are used.
  • a sewage treatment plant simulator (not shown) capable of evaluating the quality of the treated water of the sewage treatment plant 3 to be linked is provided inside or outside the pump station simulator 10.
  • an activated sludge model is provided in a sewage treatment plant simulator (not shown) as a mathematical model that can reproduce activated sludge treatment in a general biological treatment tank as a sewage treatment process. If the sewage pump station 2a is controlled by the monitoring and control device 1, the facility or equipment related to the sewage pump station 2a is installed in the same sewage treatment area 8; It becomes the sewage pumping station 2n and the sewage treatment plant 3.
  • the sewage treatment area DB 12 in addition to data such as rainfall measured in the sewage treatment area 8, sewage flow rate and water level to the sewage pipes 4 a, 4 b, 4 n, the sewage treatment area Weather radar (microwave radar) data for predicting the amount of rain and water quality measurement values (suspended matter, organic matter, pH, etc.) of influent sewage are stored as external measurement values 31 as needed. It is desirable.
  • the sewage treatment area Weather radar microwave radar
  • the measurement value acquisition unit 11 acquires the external measurement value 31 and the measurement value 32 described above via the communication I / F 16 and the internal bus 20.
  • the measurement value acquisition unit 11 performs processing such as noise removal, smoothing, or normalization on the acquired external measurement value 31 and measurement value 32, and the pump station simulator 10, risk, and the like via the internal bus 20. It transfers to the calculation part 13 and the pump discharge amount calculation part 14, and it stores in sewage treatment area DB12.
  • the risk calculation unit 13 refers to the information of the pump station simulator 10 via the internal bus 20 and calculates a risk index for determining whether the operation control is good or bad.
  • the risk index calculated here is a quantitative expression of the risk related to inundation of the sewage treatment area 8, sewage treatment failure, pollution load, and submersion of the sewage pumping station.
  • the risk calculation unit 13 transfers the calculated risk index to the pump discharge amount calculation unit 14 via the internal bus 20.
  • the pump discharge amount calculation unit 14 calculates the pump discharge amounts of the rainwater pump 21 and the sewage pump 22 so as to minimize the risk index transferred from the risk calculation unit 13 via the internal bus 20.
  • the pump discharge amount calculation unit 14 transfers the pump discharge amounts of the rainwater pump 21 and the sewage pump 22 that minimize the calculated risk index to the pump control unit 15 via the internal bus 20.
  • the pump control unit 15 determines a pump control operation corresponding to the pump discharge amount of the rainwater pump 21 and the sewage pump 22 that minimizes the risk index transferred from the pump discharge amount calculation unit 14 via the internal bus 20,
  • the control signal 33 is transmitted to the sewage pump stations 2a, 2b, 2n via the internal bus 20, the communication I / F 16, and the communication network 9, thereby operating the sewage pump stations 2a, 2b, 2n.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the processing flow of the risk calculation unit 13 constituting the monitoring control device 1 shown in FIG.
  • the risk calculation unit 13 executes a measurement value reading process. Specifically, the risk calculation unit 13 performs the measurement value acquisition unit 11 on the external measurement value 31 and the measurement value 32 related to the sewage pump station 2a acquired via the communication I / F 16 and the internal bus 20. For example, data that has undergone processing such as noise removal, smoothing, or normalization is acquired. Thereby, the external measurement value 31 and the measurement value 32 regarding the sewage pump station 2a will be in the state which can be used for the calculation after the following process.
  • step S102 the risk calculation unit 13 executes an output reading process of the pump station simulator 10. Specifically, the risk calculation unit 13 accesses the pump station simulator 10 via the internal bus 20, and various simulation results calculated by the pump station simulator 10, for example, a sewage pump calculated under certain pump control conditions. Data such as the water level of the rainwater pump well 30 and the water level of the sewer pipe 4a in the field 2a is read. The data read in step S101 and step S102 includes the current state value or a future predicted value by simulation. In addition, in the above-mentioned step S101 and step S102, the same process is performed for the sewage pump station 2b and the sewage pump station 2n installed in the same sewage treatment area 8 as related facilities other than the sewage pump station 2a to be controlled.
  • the risk calculation unit 13 acquires, for example, data obtained by performing processing such as noise removal, smoothing, or normalization on the external measurement value 31 and the measurement value 32 related to the sewage pumping station 2b.
  • the data such as the water level of the rainwater pump well 30 and the water level of the sewer pipe 4b in the sewage pumping station 2b calculated under the conditions is read.
  • the risk calculation unit 13 acquires, for example, data obtained by performing processing such as noise removal, smoothing, or normalization on the external measurement value 31 and the measurement value 32 related to the sewage pump station 2n, and performs certain pump control.
  • the data such as the water level of the rainwater pump well 30 in the sewage pumping station 2n and the water level of the sewage pipe 4n calculated under the conditions are read.
  • step S103 the risk calculation unit 13 executes the inundation risk calculation process in the sewage treatment area 8 (FIG. 1).
  • the inundation of the sewage treatment area 8 is performed with respect to the amount of inflow sewage in the sewage treatment area 8 (the amount of sewage discharged from business establishments and households + the amount of rainwater derived from rainfall) via the sewage pipe 4a. Occurs when the flow rate excluded from the field 2a is not sufficient.
  • the inundation risk is specifically calculated based on the water level of a main sewer pipe (also called a merged trunk line) in the sewage treatment area 8, here, the water level of the sewer pipe 4a.
  • the risk calculation unit 13 calculates the percentage of the water level of the sewer pipe 4a with respect to the preset dangerous water level (water level ⁇ dangerous water level ⁇ 100). Instead of the percentage of the water level of the sewer pipe 4a with respect to the preset dangerous water level, the inundation risk in the sewage treatment area 8 may be calculated based on the rising speed of the water level of the sewer pipe 4a. Further, the inundation risk in the entire sewage treatment area 8 may be calculated as the sum of percentage ratios of the water levels of the main sewage pipes 4a, 4b, 4n. In step S103, the same processing is executed for the sewage pump station 2b and the sewage pump station 2n installed in the same sewage treatment area 8 as related facilities other than the sewage pump station 2a to be controlled.
  • the risk calculation unit 13 calculates the inundation risk as a percentage ratio of the sewer pipe 4b water level to the preset dangerous water level, and calculates the inundation risk as a percentage ratio of the sewer pipe 4n water level to the preset danger water level. calculate.
  • step S104 the risk calculation unit 13 executes a submergence risk calculation process of the sewage pump station 2a.
  • the submergence of the sewage pump station 2a occurs when the pump discharge amount is not sufficient with respect to the inflow sewage amount from the sewage pipe 4a.
  • the submergence risk is calculated based on the water levels of the sand basin 26 and the rainwater pump well 23 of the sewage pump station 2a shown in FIG. 4, and is set in advance as in the case of the inundation risk, for example.
  • the risk calculation unit 13 calculates the percentage of the water level of the settling basin 26 and the rainwater pump well 23 with respect to the dangerous water level.
  • the sewage pumping station is based on the rising speed of the water level of the settling basin 26 and the rainwater pump well 23 of the sewage pumping station 2a.
  • the submergence risk of 2a may be calculated.
  • step S104 the same processing is executed for the sewage pump station 2b and the sewage pump station 2n installed in the same sewage treatment area 8 as related facilities other than the sewage pump station 2a to be controlled.
  • the risk calculation unit 13 calculates the submergence risk of the sewage pumping station 2b in advance as a percentage of the water level of the settling basin 26 of the sewage pumping station 2b and the rainwater pump well 23 with respect to the preset dangerous water level.
  • the submergence risk of the sewage pump station 2n is calculated as a percentage of the water level of the settling basin 26 of the sewage pump station 2n and the rainwater pump well 23 with respect to the set dangerous water level.
  • the risk calculation unit 13 executes a pollution load risk calculation step.
  • the risk calculation unit 13 quantitatively calculates a risk related to the pollutant load discharged from the sewage pumping station 2a and the sewage treatment plant 3 to a public water area such as a river.
  • the target pollution load is the total of the pollution load due to direct discharge (also referred to as simple discharge) from the sewage pumping station 2a and the pollution load derived from the treated water discharged from the sewage treatment plant 3.
  • the types of pollutant loads here are generally suspended substances (SS) and organic substances (BOD), or organic oxygen demand (COD). Further, if necessary, pathogenic microorganisms such as Escherichia coli and viruses can also be set as items of the pollution load.
  • the risk of pollution load derived from direct discharge (simple discharge) from the sewage pump station 2a is the product of the water quality concentration of the inflowing sewage flowing into the sand basin 26 of the sewage pump station 2a and the direct discharge flow. Calculated. When calculating the pollution load risk up to several hours ahead required for pump control judgment, the current value of the water quality concentration cannot be used, so the future water quality concentration predicted by the pump station simulator 10 or another method is used. It will be. Similarly, the risk of pollution load derived from the discharge of the sewage treatment plant 3 is calculated by the risk calculation unit 13 as the product of the water quality concentration of the treated water and the treated water amount.
  • the pollution load risk under the conditions that assume a certain control operation is calculated using, for example, the activated sludge method model, which is a well-known technology, using the treated water quality data estimated under various conditions. It can also be used. Also in step S105, the same processing is executed for the sewage pump station 2b and the sewage pump station 2n installed in the same sewage treatment area 8 as related facilities other than the sewage pump station 2a to be controlled. That is, the risk calculation unit 13 determines the pollution load risk derived from direct discharge (simple discharge) from the sewage pump station 2b as the water concentration and the direct discharge flow rate of the inflow sewage flowing into the sand basin 26 of the sewage pump station 2b.
  • direct discharge simple discharge
  • the pollution load risk derived from direct discharge (simple discharge) from the sewage pump station 2n is calculated as the water quality concentration of the inflow sewage flowing into the sand basin 26 of the sewage pump station 2n and the direct discharge flow (simple Calculated as the product of (release).
  • step S106 the risk calculation unit 13 executes a consumption energy calculation process.
  • the current control status of the sewage pump station 2a or the energy consumption (energy risk) in the assumed control operation is calculated.
  • the risk calculation unit 13 accesses the pump station simulator 10 via the internal bus 20 and calculates the power consumption of the rainwater pump 21, the sewage pump 22, the inflow gate 25, and various auxiliary machines. .
  • the power consumption of not only the sewage pump station 4a but also the sewage treatment station 3 installed in the same sewage treatment area 8 and linked to the sewage pump station 2a may be calculated.
  • step S106 the same processing is executed for the sewage pump station 2b and the sewage pump station 2n installed in the same sewage treatment area 8 as related facilities other than the sewage pump station 2a to be controlled. That is, the risk calculation unit 13 accesses the pump station simulator 10 via the internal bus 20, and calculates the power consumption of the rainwater pump 21, the sewage pump 22, the inflow gate 25, and various auxiliary machines of the sewage pump station 2b. calculate. In addition, the risk calculation unit 13 accesses the pump station simulator 10 via the internal bus 20, and calculates the power consumption of the rainwater pump 21, the sewage pump 22, the inflow gate 25, and various auxiliary machines of the sewage pump station 2 n. calculate.
  • step S107 the risk calculation unit 13 executes a calculation risk output process. Specifically, the risk calculation unit 13 transfers the risk index and energy consumption calculated in the processes so far to the pump station simulator 10 via the internal bus 20.
  • the inundation risk of the sewage treatment area 8, the risk of submersion of the sewage pump station 2a to be controlled, and the sewage pump station 2b and the sewage pump station 2n installed in the sewage treatment area 8 are as follows. Instead of a configuration that calculates and outputs all of the submergence risk and pollution load risk, for example, a configuration that calculates and outputs only the pollution load risk may be used.
  • the submersion risk and sewage treatment area 8 of the sewage pump station 2a that is the control target may be used.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the processing flow of the pump discharge amount calculation unit 14 constituting the monitoring control device 1 shown in FIG.
  • the pump discharge amount calculation unit 14 executes a measurement value reading process. Specifically, the pump discharge amount calculation unit 14 sets the external measurement value 31 and the measurement value 32 related to the sewage pump station 2a acquired by the measurement value acquisition unit 11 via the communication I / F 16 and the internal bus 20. On the other hand, for example, data subjected to processing such as noise removal, smoothing, or normalization is acquired. Thereby, the external measurement value 31 and the measurement value 32 regarding the sewage pump station 2a will be in the state which can be used for the calculation after the following process.
  • the pump discharge amount calculation unit 14 executes a pump discharge amount range setting step. Specifically, the pump discharge amount calculation unit 14 accesses the pump station simulator 10 via the internal bus 20 for each of the storm water pump 21 and the sewage pump 22 installed in the sewage pump station 2a, and Based on the pump specifications stored in the mathematical model, a calculation range for searching for the optimum discharge amount in the subsequent processes is set. In general, since multiple pumps are installed, it can be set by the total capacity of each pump. However, when there are pumps that cannot be started due to pump restart restrictions or maintenance reasons. It is necessary to reduce the capacity of the pump.
  • step S203 the pump discharge amount calculation unit 14 executes a pump discharge amount data set output step. Specifically, the pump discharge amount calculation unit 14 divides the range of the pump discharge amount set in step S202 described above by a predetermined width (combination data of the discharge amount of the rainwater pump 21 and the discharge amount of the sewage pump 22). ) Is created, and the pump station simulator 10 or the like is made available for calculation, and is transferred to the pump station simulator 10 or the like via the internal bus 20. On the condition of the data set transferred from the pump discharge amount calculation unit 14, a simulation is performed in the pump station simulator 10 and, if necessary, a sewage treatment plant simulator. Further, referring to these simulation results, the risk calculation unit 13 calculates various risk indexes as described above.
  • step S204 the pump discharge amount calculation unit 14 executes a calculation risk data set reading process. Specifically, the risk data set calculated by the risk calculation unit 13 is read via the internal bus 20. This calculated risk data set includes the calculation result of the risk index corresponding to the pump discharge amount data set output in step S203 described above.
  • step S205 the pump discharge amount calculation unit 14 executes an optimum pump discharge amount determination step.
  • the pump discharge amount calculation unit 14 determines and extracts the pump discharge amount data corresponding to the minimum risk index among the calculation results included in the risk data set, that is, the optimum pump discharge amount that can realize the minimum risk. .
  • the optimum pump discharge amount determination step will be described in more detail.
  • the sewage pumping station 2a which is the control target by the monitoring control device 1
  • the sewage treatment plant 3 which is a discharge destination of sewage as shown in FIG. It is important to perform operation control in cooperation with a plurality of sewage pump station groups (sewage pump stations 2b,... 2n) installed in the same sewage treatment area 8.
  • the amount discharged through the sewage pump stations 2a, 2b,... 2n and the sewage pipes 4a, 4b,... 4n that is, the pump discharge amount (hereinafter referred to as intercepted water amount).
  • the amount of intercepted water in which the total risk is minimized by predicting the inundation risk in the entire sewage treatment area 8 with the pump station simulator 10 when the amount of intercepted water is increased or decreased.
  • the amount of sewage treated at the sewage treatment plant 3 is predicted using a sewage treatment plant simulator when the amount of sewage treated at the sewage treatment plant 3 is increased or decreased, so that the total risk is minimized.
  • each risk index (the inundation risk in the sewage treatment area, the inundation risk in the sewage pumping station, the pollution load risk) calculated in steps S103 to S105 in the processing flow by the risk calculation unit 13 shown in FIG.
  • the sewage pumping stations 2b, ... 2n installed in the same sewage treatment area 8 and the sewage treatment plant 3 in cooperation with the sewage pumping station 2a to be controlled. Is calculated in consideration of the above.
  • the total risk is, for example, a linear sum of values obtained by multiplying each of the inundation risk, the pollution load risk, and the consumed energy by a weighting factor wi (i: the type of risk) in the following equation (1).
  • a weighting factor wi i: the type of risk
  • Total risk R (t) ⁇ [wi ⁇ risk ⁇ i, Q (t) ⁇ ] (1)
  • the pump discharge amount calculation unit 14 extracts a pump discharge amount that minimizes the total risk R (t) shown in the above formula (1).
  • the weighting factor wi is set to the same value (for example, 1.0) when handling each risk equally, but can be arbitrarily changed and set.
  • step S206 the pump discharge amount calculation unit 14 executes an optimum pump discharge amount output step. Specifically, the pump discharge amount calculation unit 14 transfers the optimal pump discharge amount that minimizes the total risk extracted in step S ⁇ b> 205 to the pump station simulator 10 via the internal bus 20.
  • the pump discharge amount calculation unit 14 is basically executed for each control cycle by the pump control unit 15 described later, but is input by the user of the monitoring control device 1 through the input unit 19 as necessary. It can also be executed according to instructions.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a processing flow of the pump control unit 15 included in the monitoring control device 1 illustrated in FIG.
  • the pump control unit 15 executes an optimum pump discharge amount reading step in the optimum pump discharge amount reading step.
  • the pump control unit 15 determines the optimum pump discharge amount (combination of the discharge amount of the rainwater pump 21 and the discharge amount of the sewage pump 22) output from the pump discharge amount calculation unit 14 in step S206 described above.
  • the data is read via the internal bus 20 and can be used in subsequent processes.
  • the pump control unit 15 executes a pump allocation rule reading process. Specifically, the pump control unit 15 accesses the pump station simulator 10 via the internal bus 20, and determines in what order and rules the start / stop and discharge amount are assigned to a plurality of pumps from the pump station simulator 10. Read.
  • This rule defines, for example, a method for determining a pump to be started and a pump to be stopped based on a start / stop history of each pump so that the operation rate of each pump is not biased.
  • the allocation of the discharge amount to each pump so that the optimum pump discharge amount can be obtained for example, when pumps with different capacities and fixed speed / variable speed pumps are mixed, variable speeds up to a predetermined discharge amount can be obtained. It also includes rules such as starting from pump activation and switching to a fixed speed pump when a predetermined discharge rate is exceeded.
  • the pump immediately after a stop can also include a rule such as removing it from the starting target for a predetermined time.
  • step S303 the pump control unit 15 executes a pump start / stop / discharge amount determination step. Specifically, the pump control unit 15 determines the start / stop and discharge amount of each pump (the rainwater pump 21 and the sewage pump 22 each having a plurality of units) based on the rules read in step S303 described above. Then, the data is transferred to the pump station simulator 10 via the internal bus 20. The pump control unit 15 sends the control signal 33 relating to the start / stop of the pump and the discharge amount output here to the sewage pumping station 2a to be controlled via the internal bus 20, the communication I / F 16 and the communication network 9. The actual pump control operation is executed.
  • the pump control unit 15 determines the start / stop and discharge amount of each pump (the rainwater pump 21 and the sewage pump 22 each having a plurality of units) based on the rules read in step S303 described above. Then, the data is transferred to the pump station simulator 10 via the internal bus 20. The pump control unit 15 sends the control signal 33 relating to the start /
  • the operating state and control state can be visually recognized on the display screen (not shown) of the display unit 18 as a function for supporting the user of the monitoring control device 1 (the driver of the sewage pump station 2a). It is desirable to have a configuration for displaying the above. Specifically, the risk index calculated by the risk calculation unit 13 is displayed in the map of the corresponding sewage treatment area 8. Alternatively, the start / stop, the current state of the discharge amount, the predicted value of the preceding control up to several hours ahead, etc. are displayed in the equipment layout diagram of the sewage pump station 2a. This makes it possible to easily and accurately grasp the current operation state and control state and take necessary measures.
  • sewage pump stations 2a, 2b,... 2n installed in the same sewage treatment area 8 and sewage
  • another sewage pump station connected to the same sewage pipe tub to which the sewage pump station to be controlled is connected may be a facility or equipment related to the sewage pump station to be controlled.
  • the weighting factor wi (i: risk type) defined in the above equation (1) may be set as follows. Multiple sewage pumping stations connected to the same sewage pipe basin, or multiple sewage pumping stations and sewage treatment plants installed in the same sewage treatment area, have different installation locations, for example, in urban areas or residential areas.
  • a sewage treatment plant as a sewage treatment zone, a sewage treatment plant with a sewage treatment zone in a field relatively short of residential land or an area relatively close to a mountainous area.
  • urban areas or residential districts are sewage treatment areas, it is essential to avoid inundation risk, whereas in areas where relatively few residential land or mountainous areas are relatively sewage treatment areas Therefore, the priority for avoiding inundation risk is low. Therefore, in the case where a relatively small residential land or a mountainous area is a sewage treatment area, a large amount of direct discharge (simple discharge) from the sewage pump station is set, that is, a weighting factor for inundation risk. It may be set low.
  • the monitoring control device for the sewerage equipment and the sewage pumping station that can be extended to a wider control range in cooperation with related facilities other than the sewage pumping station. It is possible to provide an operation control method.
  • pump operation control for avoiding submergence of the sewage pump station is performed. I came.

Abstract

下水ポンプ場のみならず、当該下水ポンプ場以外の関連施設とも連携して、より広範な制御範囲に拡張可能な下水道設備の監視制御装置及び下水ポンプ場の運転制御方法を提供する。下水管渠４ａに接続され、下水管渠４ａから流入する下水を下水処理場３及び／又は放流先７へ送水する複数の下水ポンプ場２ａ，２ｂ，２ｎを有する下水道設備の監視制御装置１は、少なくとも、制御対象となる一の下水ポンプ場２ａ及び一の下水ポンプ場２ａと連携する下水処理場３から放流先への汚濁負荷に基づく濁負荷リスク指標を算出するリスク算出部１３と、汚濁負荷リスク指標が最小となる一の下水ポンプ場２ａに設置されるポンプの吐出量を求めるポンプ吐出量算出部１４と、を有し、ポンプ吐出量算出部１４により求められたポンプの吐出量に基づき一の下水ポンプ場２ａを制御する。

Description

下水道設備の監視制御装置及び下水ポンプ場の運転制御方法
　本発明は、下水道設備の監視制御装置及び下水ポンプ場の運転制御方法に係り、特に、雨天時に雨水が流入して下水流量が増加する合流式下水道などにおける、下水ポンプ場に設置されたポンプを好適に起動停止し得る下水道設備の監視制御装置及び下水ポンプ場の運転制御方法に関するものである。
　国内外で広く導入されている下水道システムは、雨水への対応の観点で合流式下水道と分流式下水道に大別される。雨水排除ラインが下水集水ラインに繋がっているものを合流式、繋がっておらず別ラインで排除されるものを分流式と称している。前者の合流式は、日本国内の場合、下水道インフラ整備が先行して実施された大規模都市部を中心に導入されている。合流式下水道の特徴は、雨水が下水に混入してくるため、雨天時に下水処理場への流入下水量が大きく増加する点である。　
　こうした雨天時の流入下水量の増加に対処するために、下水処理場よりも上流側に中間施設として下水ポンプ場が設置されており、流入下水を円滑に下水処理場に送ると共に、流入下水の一部を下水処理場に流入させること無く、河川などの公共用水域に排除することが一般的に行われている。この下水ポンプ場でのポンプ制御などを適切に実施することによって、以下のような事象を回避する試みがなされている。すなわち、（１）下水処理区の浸水（内水氾濫）、（２）下水処理の不良、（３）簡易放流による公共用水域の水質汚濁、及び（４）下水ポンプ場の水没などの事象を回避又は緩和することがポンプ制御上の目標となっている。
　下水処理区に降った雨水の排除（遮集水量）が十分でないと、マンホールなどから雨水が溢れ、内水氾濫を起こすことになる。また、下水処理場への送水（汚水処理量）が過剰になると、生物反応槽での処理時間が確保できずに処理不良となり、処理水質が悪化する。他方、内水氾濫や処理不良を避けるために公共用水域への未処理下水放流（簡易放流量）を増やしすぎると、公共用水域への汚濁負荷が増加する。また、流入下水量に比べてポンプ吐出量が十分でないと、ポンプ井の水位が上昇し、下水ポンプ場が水没することになる。
増加する流入下水量に対して、下水ポンプ場の施設能力が十分でない場合には、上記の（１）～（４）の事象を回避できないケースも発生するが、下水ポンプ場の運用の工夫によって、可能な範囲で回避する工夫がなされている。　
　例えば、特許文献１では、下水管渠内の所定の箇所における水位計測値と予測値、及び、下水ポンプ場への流入下水量の予測結果に基づいて、下水管渠内の所定の箇所における水位が浸水危険レベルを超えぬようポンプの起動停止、及びポンプの吐出量を決定する方法が開示されている。この方法によれば、下水ポンプ場の施設能力の範囲内で、可能な限り下水処理区の浸水を回避することができるとされている。
特開２００３－２３９３７２号公報
　雨天時における合流式下水道においては、処理区から排出された汚水に加えて降雨由来の雨水が下水管渠に流入することから、処理区の浸水、下水処理の不良、簡易放流による水質汚濁、及び下水ポンプ場の水没などのリスクが増大する。　
　しかしながら、特許文献１の構成では、上述のようなリスクを回避するための運転制御の対象が、該当する下水ポンプ場のポンプ起動停止、およびポンプ吐出量のみであるため、実行可能な制御範囲は、設置されたポンプ性能の範囲内のみに限定されてしまう。換言すれば、運転制御の対象は、一つの下水ポンプ場のみに限られるため、リスク回避が困難なケースが生じ得る。　
　そこで、本発明は、下水ポンプ場のみならず、当該下水ポンプ場以外の関連施設とも連携して、より広範な制御範囲に拡張可能な下水道設備の監視制御装置及び下水ポンプ場の運転制御方法を提供する。
　上記課題を解決するため、本発明に係る下水道設備の監視制御装置は、下水管渠に接続され、前記下水管渠から流入する下水を下水処理場及び／又は放流先へ送水する複数の下水ポンプ場を有する下水道設備の監視制御装置であって、前記監視制御装置は、少なくとも、制御対象となる一の下水ポンプ場及び前記一の下水ポンプ場と連携する下水処理場から放流先への汚濁負荷に基づく汚濁負荷リスク指標を算出するリスク算出部と、前記汚濁負荷リスク指標が最小となる前記一の下水ポンプ場に設置されるポンプの吐出量を求めるポンプ吐出量算出部と、を有し、前記ポンプ吐出量算出部により求められたポンプの吐出量に基づき前記一の下水ポンプ場を制御することを特徴とする。　
　また、本発明に係る下水ポンプ場の運転制御方法は、下水管渠に接続され、前記下水管渠から流入する下水を下水処理場及び／又は放流先へ送水する複数の下水ポンプ場の運転制御方法であって、少なくとも、制御対象となる一の下水ポンプ場及び前記一の下水ポンプ場と連携する下水処理場から放流先への汚濁負荷に基づく汚濁負荷リスク指標を算出し、前記汚濁負荷リスク指標が最小となる前記一の下水ポンプ場に設置されるポンプの吐出量を求め、求めたポンプの吐出量に基づき前記一の下水ポンプ場を制御することを特徴とする。
　本発明によれば、下水ポンプ場のみならず、当該下水ポンプ場以外の関連施設とも連携して、より広範な制御範囲に拡張可能な下水道設備の監視制御装置及び下水ポンプ場の運転制御方法を提供することが可能となる。　
　上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明の一実施例に係る下水道設備と監視制御装置の全体概略構成図である。 図１に示す監視制御装置の機能ブロック図である。 図１に示す一の下水ポンプ場の概略構成図である。 下水ポンプ場の概要を説明する図である。 図２に示す監視制御装置を構成するリスク算出部の処理フローを説明する図である。 図２に示す監視制御装置を構成するポンプ吐出量算部の処理フローを説明する図である。 図２に示す監視制御装置を構成するポンプ制御部の処理フローを説明する図である。
　以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
　本実施例では、一例として、合流式下水道の下水処理区に設置された下水ポンプ場に対する雨天時のポンプ運転制御方法、及び、少なくとも下水ポンプ場及び下水処理場を含む下水道設備の監視制御装置について説明する。　
　図１は、本発明の一実施例に係る下水道設備と監視制御装置の全体概略構成図である。
図１に示すように、下水道設備は、下水ポンプ場２ａ、下水ポンプ場２ｂ、下水ポンプ場２ｎ、及び下水処理場３を備える。下水ポンプ場２ａは、下水管渠４ａから流入した下水を受け入れ、当該受け入れた下水のうち雨水を河川などの公共用水域である放流先７へ未処理水として放流管渠６ａを介して放流すると共に、上記受け入れた下水のうち雨水を除く下水を下水処理場３へ流入管渠５ａを介して送水する。同様に、下水ポンプ場２ｂは、下水管渠４ｂから流入した下水を受け入れ、当該受け入れた下水のうち雨水を河川などの公共用水域である放流先７へ未処理水として放流管渠６ｂを介して放流すると共に、上記受け入れた下水のうち雨水を除く下水を下水処理場３へ流入管渠５ｂを介して送水する。
下水ポンプ場２ｎは、下水管渠４ｎから流入した下水を受け入れ、当該受け入れた下水のうち雨水を河川などの公共用水域である放流先７へ未処理水として放流管渠６ｎを介して放流すると共に、上記受け入れた下水のうち雨水を除く下水を下水処理場３へ流入管渠５ｎを介して送水する。
　下水処理場３は、流入管渠５ａを介して下水ポンプ場２ａより送水される下水、流入管渠５ｂを介して下水ポンプ場２ｂより送水される下水、及び、流入管渠５ｎを介して下水ポンプ場２ｎより送水される下水に対し、生物処理槽（図示せず）による活性汚泥処理などの高度下水処理後の処理水を河川などの公共用水域である放流先７へ放流管渠６を介して放流する。図１では、これら複数の下水管渠４ａ，４ｂ，４ｎ、下水ポンプ場２ａ，２ｂ，２ｎ、流入管渠５ａ，５ｂ，５ｎ、及び放流管渠６，６ａ，６ｂ，６ｎを下水処理区８とした場合を想定している。
　また、下水ポンプ場２ａ、下水ポンプ場２ｂ、下水ポンプ場２ｎ、及び下水処理場３は、通信ネットワーク９を介して、下水処理場３から離間する遠隔地に設置される監視制御装置１と相互に通信可能に接続されている。なお、監視制御装置１を下水処理場３内に設置する構成としても良い。この場合、監視制御装置１は、信号線（有線か無線かを問わない）を介して、下水ポンプ場２ａ、下水ポンプ場２ｂ、及び下水ポンプ場２ｎと相互に通信する。
　（下水ポンプ場）　
　図３は図１に示す一の下水ポンプ場２ａの概略構成図であり、図４は下水ポンプ場２ａの概要を説明する図である。なお、他の下水ポンプ場２ｂ及び下水ポンプ場２ｎも同様の構成を備えている。　
　図３に示すように、後述する監視制御装置１の制御対象である下水ポンプ場２ａは、少なくとも、下水管渠４ａから流入する下水を受け入れる雨水ポンプ井２３、雨水ポンプ井２３内の水位を計測するための水位計２４、雨水ポンプ２１、及び汚水ポンプ２２を備える。水位計２４により計測されたデータ、雨水ポンプ２１、汚水ポンプ２２の動作状況に関連したデータを含む計測値３２は、通信ネットワーク９を介して監視制御装置１へ送信される。他方、後述する監視制御装置１より通信ネットワーク９を介して、雨水ポンプ２１、汚水ポンプ２２などへ制御信号３３が入力される。
　また、図４に示すように、下水ポンプ場２ａは、下水管渠４ａとの接続部側に設置される流入ゲート２５、沈砂池２６、及び沈砂池２６の下流側（雨水ポンプ井２３側）に設置され高さを変更可能な越流堰（図示せず）を有する。下水処理区８内で降雨が生ずると、下水管渠４ａを通流する汚水に雨水が混入し、流入ゲート２５を通過し下水（汚水と雨水を含む）が沈砂池２６内に流入する。このとき、図示しない越流堰を超える下水は、雨水ポンプ井２３に流入し、雨水ポンプ２１により汲み出され、河川などの公共用水域である放流先７へ放流管渠６ａを介して沈砂池２６のみによる未処理水（簡易処理水：下水中の固形物（夾雑物）のみ除去）を放流する。換言すれば、雨水ポンプ２１は、流入した下水のうち、下水処理場３で活性汚泥処理などの高度下水処理をせずに放流管渠６ａを介してバイパスさせて、河川などの公共用水域に排除する水を吐出するポンプである。他方、汚水ポンプ２２は、流入した下水のうち、下水処理場３で処理する水を吐出するためのポンプである。沈砂池２６内の上澄み水は汚水ポンプ井（図示せず）に流入し、汚水ポンプ２２により汲み出され、下水処理場３へ流入管渠５ａを介して送水される。下水ポンプ場２ａは、雨水ポンプ井２３に設置された水位計２４のデータや後述する各種データを用いて、雨水ポンプ２１及び汚水ポンプ２２それぞれの吐出量を適切に決定し、雨水を含んだ下水を処理する機能を有する施設である。なお、放流管渠６ａに凝集槽を設け、凝集剤によりフロックを形成し当該凝集槽内にフロックを沈降させ、簡易処理水として凝集槽内の上澄み水を河川などの放流先７に放流管渠６ａを介して放流するよう構成しても良い。
　（監視制御装置）　
　図２は、図１に示す監視制御装置１の機能ブロック図である。図２に示すように、監視制御装置１は、ポンプ場シミュレータ１０、計測値取得部１１、下水処理区ＤＢ１２、リスク算出部１３、ポンプ吐出量算出部１４、ポンプ制御部１５、通信Ｉ／Ｆ１６、及び入出力Ｉ／Ｆ１７を備え、これらは相互に内部バス２０を介して接続されている。また、表示部１８及び入力部１９は、入出力Ｉ／Ｆ１７を介して内部バス２０に接続されている。
表示部１８は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又は有機ＥＬディスプレイにて構成され、入力部１９は、例えば、マウス及びキーボードにて構成される。　
　これら、ポンプ場シミュレータ１０、計測値取得部１１、リスク算出部１３、ポンプ吐出量算出部１４、及びポンプ制御部１５は、例えば、図示しないＣＰＵ等のプロセッサ、各種プログラムを格納するＲＯＭ、演算過程のデータを一時的に格納するＲＡＭ、外部記憶装置等の記憶装置にて実現されると共に、ＣＰＵ等のプロセッサがＲＯＭに格納された各種プログラムを読み出し実行し、実行結果である演算結果をＲＡＭ又は外部記憶装置に格納する。
　監視制御装置１は、下水処理区８で計測された降雨量、下水管渠４ａ，４ｂ，４ｎへの下水の流入流量と水位などを含む外部計測値３１、下水ポンプ場２ａ，２ｂ，２ｎで計測された水位計２４のデータや雨水ポンプ２１、汚水ポンプ２２の動作状況に関連したデータを含む計測値３２に基づいて、後述する各種の演算処理を行い、制御信号３３を出力することで、下水ポンプ場２ａ，２ｂ，２ｎ内の設備や機器を動作させる機能を有する。
　ポンプ場シミュレータ１０は、図４に示した下水ポンプ場２ａの沈砂池２６や雨水ポンプ井２３などの施設構造物や、流入ゲート２５や雨水ポンプ２１、汚水ポンプ２２などの装置の動作を再現する数理モデルを備えており、外部計測値３１や計測値３２などを入力として、下水ポンプ場２ａの動作を再現することができる。ここでいう下水ポンプ場２ａの動作とは、例えば、ある流入下水量に対して、雨水ポンプ２１や汚水ポンプ２２の吐出量を制御した時に、雨水ポンプ井２３の水位がどう変化するか、また、これに伴い下水ポンプ場２ａに接続する下水管渠４ａの水位がどのように変化するかを指している。このようなシミュレーションを行うことで、ポンプ制御を行った際に下水ポンプ場２ａの水没リスクや下水処理区８の浸水リスクがどう変化するかを評価し、適切な制御信号３３を設定することが可能となる。なお、制御信号３３は、内部バス２０及び通信Ｉ／Ｆ１６を介して通信ネットワーク９へ送信され、通信ネットワーク９を介して下水ポンプ場２ａにて受信される。
　また、ここで備える数理モデルは、例えば、雨水ポンプ井２３に対しては、その構造物の寸法や配管の取り合いに関する情報が含まれており、水理公式によって流入流量の変化に対する雨水ポンプ井２３内の水位の変化などを算定できるモデルとなっている。雨水ポンプ２１や汚水ポンプ２２に対するモデルは、揚程と吐出量との関係、ポンプ回転数と吐出量との関係、ポンプ回転数と消費電力との関係などを表現するモデルが用いられる。さらに、ポンプ場シミュレータ１０の内部又は外部に、連携する下水処理場３の処理水質などを評価できる下水処理場シミュレータ（図示せず）を備えている。例えば、下水処理プロセスとして一般的な生物処理槽による活性汚泥処理を再現できる数理モデルとして、活性汚泥モデルを下水処理場シミュレータ（図示せず）に備える。なお、仮に、下水ポンプ場２ａを監視制御装置１による制御対象とした場合、当該下水ポンプ場２ａに関連する施設又は設備は、同一の下水処理区８内に設置される、下水ポンプ場２ｂ、下水ポンプ場２ｎ、及び下水処理場３となる。
　下水処理区ＤＢ１２には、上述したように下水処理区８で計測された降雨量、下水管渠下水管渠４ａ，４ｂ，４ｎへの下水の流入流量と水位などのデータのほか、下水処理区に降る雨量を予測するための気象レーダ（マイクロ波レーダ）のデータ、流入下水の水質計測値（懸濁物質、有機物、ｐＨなど）のデータなども外部計測値３１として必要に応じて保存されていることが望ましい。
　計測値取得部１１は、通信Ｉ／Ｆ１６及び内部バス２０を介して上述の外部計測値３１及び計測値３２を取得する。計測値取得部１１は、取得した外部計測値３１及び計測値３２に対し、例えば、ノイズ除去、平滑化、或は正規化など処理を施し、内部バス２０を介して、ポンプ場シミュレータ１０、リスク算出部１３、ポンプ吐出量算出部１４へ転送すると共に下水処理区ＤＢ１２へ格納する。
　リスク算出部１３は、内部バス２０を介してポンプ場シミュレータ１０の情報を参照し、運転制御の良否を判断するためのリスク指標を算出する。ここで算出するリスク指標は、下水処理区８の浸水、下水処理不良、汚濁負荷、下水ポンプ場の水没に関するリスクを定量的に表現したものである。リスク算出部１３は、算出したリスク指標をポンプ吐出量算出部１４へ内部バス２０を介して転送する。
　また、ポンプ吐出量算出部１４は、内部バス２０を介してリスク算出部１３より転送されたリスク指標を最小化するような雨水ポンプ２１と汚水ポンプ２２のポンプ吐出量を算出する。ポンプ吐出量算出部１４は、算出したリスク指標を最小化する雨水ポンプ２１と汚水ポンプ２２のポンプ吐出量を、内部バス２０を介してポンプ制御部１５へ転送する。
　ポンプ制御部１５は、内部バス２０を介してポンプ吐出量算出部１４より転送されたリスク指標を最小化する雨水ポンプ２１と汚水ポンプ２２のポンプ吐出量に対応したポンプの制御動作を決定し、制御信号３３を下水ポンプ場２ａ，２ｂ，２ｎへ、内部バス２０、通信Ｉ／Ｆ１６、及び通信ネットワーク９を介して送信し、下水ポンプ場２ａ，２ｂ，２ｎを動作させる。
　次に、監視制御装置１を構成する、リスク算出部１３、ポンプ吐出量算出部１４、及びポンプ制御部１５の具体的な処理フローについて説明する。なお、以下では、監視制御装置１による制御対象が下水ポンプ場２ａの場合を一例として説明する。
　図５は、図２に示す監視制御装置１を構成するリスク算出部１３の処理フローを説明する図である。　
　図５に示すように、ステップＳ１０１では、リスク算出部１３が計測値読み込み工程を実行する。具体的には、リスク算出部１３は、計測値取得部１１により、通信Ｉ／Ｆ１６及び内部バス２０を介して取得された上述の下水ポンプ場２ａに関する外部計測値３１及び計測値３２に対し、例えば、ノイズ除去、平滑化、或は正規化など処理を施されたデータを取得する。これにより、下水ポンプ場２ａに関する外部計測値３１及び計測値３２は、次工程以降での演算に利用可能な状態となる。
　ステップＳ１０２では、リスク算出部１３がポンプ場シミュレータ１０の出力読み込み工程を実行する。具体的には、リスク算出部１３は、内部バス２０を介してポンプ場シミュレータ１０へアクセスし、ポンプ場シミュレータ１０により算出された各種シミュレーション結果、例えば、あるポンプ制御の条件で算出された下水ポンプ場２ａ内の雨水ポンプ井３０の水位や下水管渠４ａの水位などのデータを読み込む。これらステップＳ１０１及びステップＳ１０２にて読み込むデータは、現況値またはシミュレーションによる将来の予測値を含む。なお、上述のステップＳ１０１及びステップＳ１０２では、制御対象である下水ポンプ場２ａ以外の関連施設として、同一の下水処理区８に設置される下水ポンプ場２ｂ及び下水ポンプ場２ｎについても同様の処理を実行する。すなわち、リスク算出部１３は、下水ポンプ場２ｂに関する外部計測値３１及び計測値３２に対し、例えば、ノイズ除去、平滑化、或は正規化など処理を施されたデータを取得し、あるポンプ制御の条件で算出された下水ポンプ場２ｂ内の雨水ポンプ井３０の水位や下水管渠４ｂの水位などのデータを読み込む。また、リスク算出部１３は、下水ポンプ場２ｎに関する外部計測値３１及び計測値３２に対し、例えば、ノイズ除去、平滑化、或は正規化など処理を施されたデータを取得し、あるポンプ制御の条件で算出された下水ポンプ場２ｎ内の雨水ポンプ井３０の水位や下水管渠４ｎの水位などのデータを読み込む。
　ステップＳ１０３では、リスク算出部１３が下水処理区８（図１）の浸水リスク算出工程を実行する。下水処理区８の浸水は、下水処理区８内の流入下水量（事業場や家庭から排出される汚水量＋降雨に由来する雨水量）に対して、下水管渠４ａを経由して下水ポンプ場２ａから排除される流量が十分でない場合に発生する。浸水リスクは、具体的には下水処理区８内の主要な下水管渠（合流幹線などとも称される）の水位、ここでは、下水管渠４ａの水位に基づいて算出されるもので、例えば、予め設定した危険水位レベルに対する下水管渠４ａ水位の百分率割合（水位÷危険水位レベル×１００）でリスク算出部１３により算出される。予め設定した危険水位レベルに対する下水管渠４ａ水位の百分率割合に代えて、下水管渠４ａの水位の上昇速度に基づいて下水処理区８内の浸水リスクを算出しても良。また、下水処理区８全体での浸水リスクは、主要な下水管渠４ａ，４ｂ，４ｎの水位の百分率割合の合計として算出してもよい。なお、ステップＳ１０３においても、制御対象である下水ポンプ場２ａ以外の関連施設として、同一の下水処理区８に設置される下水ポンプ場２ｂ及び下水ポンプ場２ｎについても同様の処理を実行する。すなわち、リスク算出部１３は、予め設定した危険水位レベルに対する下水管渠４ｂ水位の百分率割合として浸水リスクを算出すると共に、予め設定した危険水位レベルに対する下水管渠４ｎ水位の百分率割合として浸水リスクを算出する。
　ステップＳ１０４では、リスク算出部１３が下水ポンプ場２ａの水没リスク算出工程を実行する。下水ポンプ場２ａの水没は、下水管渠４ａからの流入下水量に対して、ポンプ吐出量が十分でない場合に発生する。水没リスクは、具体的には図４に示した下水ポンプ場２ａの沈砂池２６と雨水ポンプ井２３の水位に基づいて算出されるもので、浸水リスクの場合と同様に、例えば、予め設定した危険水位レベルに対して、沈砂池２６と雨水ポンプ井２３の水位の百分率割合でリスク算出部１３により算出される。予め設定した危険水位レベルに対して、沈砂池２６と雨水ポンプ井２３の水位の百分率割合に代えて、下水ポンプ場２ａの沈砂池２６と雨水ポンプ井２３の水位上昇速度に基づいて下水ポンプ場２ａの水没リスクを算出しても良い。なお、ステップＳ１０４においても、制御対象である下水ポンプ場２ａ以外の関連施設として、同一の下水処理区８に設置される下水ポンプ場２ｂ及び下水ポンプ場２ｎについても同様の処理を実行する。すなわち、リスク算出部１３は、予め設定した危険水位レベルに対して、下水ポンプ場２ｂの沈砂池２６と雨水ポンプ井２３の水位の百分率割合で下水ポンプ場２ｂの水没リスクを算出すると共に、予め設定した危険水位レベルに対して、下水ポンプ場２ｎの沈砂池２６と雨水ポンプ井２３の水位の百分率割合で下水ポンプ場２ｎの水没リスクを算出する。
　ステップＳ１０５では、リスク算出部１３が汚濁負荷リスク算出工程を実行する。リスク算出部１３は、下水ポンプ場２ａと下水処理場３から河川などの公共用水域へ放流される汚濁負荷に関するリスクを定量的に算出する。対象となる汚濁負荷は、下水ポンプ場２ａから直接放流（簡易放流などとも称される）による汚濁負荷と下水処理場３から放流される処理水由来の汚濁負荷との合計である。ここでの汚濁負荷の種類は、一般的には懸濁物質（ＳＳ；Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ　Ｓｏｌｉｄｓ）と有機物（ＢＯＤ；Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｏｘｙｇｅｎ　Ｄｅｍａｎｄ、又はＣＯＤ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｏｘｙｇｅｎ　Ｄｅｍａｎｄ）である。また、必要に応じて、大腸菌などの病原性微生物やウィルスなども汚濁負荷の項目とすることもできる。　
　下水ポンプ場２ａからの直接放流（簡易放流）に由来する汚濁負荷リスクは、下水ポンプ場２ａの沈砂池２６内へ流入する流入下水の水質濃度と直接放流量との積でリスク算出部１３により算出される。ポンプ制御の判断に必要な数時間先までの汚濁負荷リスクを算出する場合には、水質濃度の現況値を用いることができないため、ポンプ場シミュレータ１０若しくは別の手法で予測した将来水質濃度を用いることになる。また、下水処理場３の放流に由来する汚濁負荷リスクも同様に、処理水の水質濃度と処理水量との積でリスク算出部１３により算出される。ポンプ制御の良否判断のために、ある制御動作を想定した条件での汚濁負荷リスクの算出には、例えば、公知技術である活性汚泥法モデルを用いて、各種条件での推定した処理水質データを用いることもできる。ステップＳ１０５においても、制御対象である下水ポンプ場２ａ以外の関連施設として、同一の下水処理区８に設置される下水ポンプ場２ｂ及び下水ポンプ場２ｎについても同様の処理を実行する。すなわち、リスク算出部１３は、下水ポンプ場２ｂからの直接放流（簡易放流）に由来する汚濁負荷リスクを、下水ポンプ場２ｂの沈砂池２６内へ流入する流入下水の水質濃度と直接放流量との積で算出すると共に、下水ポンプ場２ｎからの直接放流（簡易放流）に由来する汚濁負荷リスクを、下水ポンプ場２ｎの沈砂池２６内へ流入する流入下水の水質濃度と直接放流量（簡易放流）との積で算出する。
　ステップＳ１０６では、リスク算出部１３が消費エネルギー算出工程を実行する。下水ポンプ場２ａの現在の制御状況、もしくは想定した制御動作における消費エネルギー（エネルギーリスク）を算出する。具体的には、リスク算出部１３は、内部バス２０を介してポンプ場シミュレータ１０にアクセスし、雨水ポンプ２１、汚水ポンプ２２、及び流入ゲート２５や各種の補機類などの消費電力を算出する。また、これに加えて、下水ポンプ場４ａだけでなく、同一の下水処理区８に設置され、下水ポンプ場２ａと連携する下水処理場３の消費電力を合わせて算出しても良い。なお、ステップＳ１０６においても、制御対象である下水ポンプ場２ａ以外の関連施設として、同一の下水処理区８に設置される下水ポンプ場２ｂ及び下水ポンプ場２ｎについても同様の処理を実行する。すなわち、リスク算出部１３は、内部バス２０を介してポンプ場シミュレータ１０にアクセスし、下水ポンプ場２ｂの雨水ポンプ２１、汚水ポンプ２２、及び流入ゲート２５や各種の補機類などの消費電力を算出する。また、リスク算出部１３は、内部バス２０を介してポンプ場シミュレータ１０にアクセスし、下水ポンプ場２ｎの雨水ポンプ２１、汚水ポンプ２２、及び流入ゲート２５や各種の補機類などの消費電力を算出する。
　ステップＳ１０７では、リスク算出部１３が算出リスク出力工程を実行する。具体的には、リスク算出部１３は、これまでの工程で算出したリスク指標と消費エネルギーをポンプ場シミュレータ１０へ内部バス２０を介して転送する。なお、本実施例では、上述のように、下水処理区８の浸水リスク、制御対象である下水ポンプ場２ａの水没リスク及び下水処理区８に設置される下水ポンプ場２ｂ及び下水ポンプ場２ｎの水没リスク、汚濁負荷リスクの全てを算出し出力する構成に代えて、例えば、汚濁負荷リスクのみを算出し出力する構成としても良く、制御対象である下水ポンプ場２ａの水没リスク及び下水処理区８に設置される下水ポンプ場２ｂ及び下水ポンプ場２ｎの水没リスクのみを出力する構成としても良い。さらには、これら水没リスクと汚濁負荷リスクを算出し出力する構成としても良い。また、予め設定した各リスク指標の重み係数を乗じた積和で一つのリスク指標として取り扱っても良い。
　図６は、図２に示す監視制御装置１を構成するポンプ吐出量算出部１４の処理フローを説明する図である。　
　図６に示すように、ステップＳ２０１では、ポンプ吐出量算出部１４が計測値読み込み工程を実行する。具体的には、ポンプ吐出量算出部１４は、計測値取得部１１により、通信Ｉ／Ｆ１６及び内部バス２０を介して取得された上述の下水ポンプ場２ａに関する外部計測値３１及び計測値３２に対し、例えば、ノイズ除去、平滑化、或は正規化など処理を施されたデータを取得する。これにより、下水ポンプ場２ａに関する外部計測値３１及び計測値３２は、次工程以降での演算に利用可能な状態となる。
　ステップ２０２では、ポンプ吐出量算出部１４がポンプ吐出量範囲設定工程を実行する。具体的には、下水ポンプ場２ａに設置された雨水ポンプ２１、汚水ポンプ２２のそれぞれに対して、ポンプ吐出量算出部１４は、内部バス２０を介してポンプ場シミュレータ１０へアクセスし、上述の数理モデルに格納されるポンプ仕様に基づいて、以降の工程で最適吐出量を探索する際の計算範囲を設定する。一般的には、それぞれ複数台のポンプが設置されているので、その各々の容量の総計で設定することができるが、ポンプ再起動に掛かる制約や保守上の理由で起動できないポンプがある場合には、そのポンプ分の容量を減ずる必要がある。
　ステップＳ２０３では、ポンプ吐出量算出部１４がポンプ吐出量データセット出力工程を実行する。具体的には、ポンプ吐出量算出部１４は、上述のステップＳ２０２にて設定したポンプ吐出量の範囲を所定幅で分割したデータ（雨水ポンプ２１の吐出量と汚水ポンプ２２の吐出量の組合せデータ）のセットを作成し、ポンプ場シミュレータ１０などが演算に利用可能な形態とし、内部バス２０を介してポンプ場シミュレータ１０などへ転送する。ポンプ吐出量算出部１４より転送されたデータセットを条件として、ポンプ場シミュレータ１０、及び必要に応じて下水処理場シミュレータでのシミュレーションが実行される。また、これらのシミュレーション結果を参照して、上述のようにリスク算出部１３が各種リスク指標を算出する。
　ステップＳ２０４では、ポンプ吐出量算出部１４が算出リスクデータセット読み込み工程を実行する。具体的には、上述のリスク算出部１３により算出されたリスクデータセットを、内部バス２０を介して読み込む。この算出されたリスクデータセットには、上述のステップＳ２０３にて出力したポンプ吐出量データセットに対応したリスク指標の算出結果が含まれている。
　ステップＳ２０５では、ポンプ吐出量算出部１４が最適ポンプ吐出量判定工程を実行する。ポンプ吐出量算出部１４は、リスクデータセットに含まれる算出結果のうち、最小のリスク指標に対応するポンプ吐出量データ、すなわち最小のリスクを実現できる最適なポンプ吐出量を判定して、抽出する。ここで、最適ポンプ吐出量判定工程についてさらに詳細に説明する。　
　監視制御装置１による制御対象である下水ポンプ場２ａの運転制御においては、対象となる下水ポンプ場２ａのみならず、図１に示したように、下水の吐出先となる下水処理場３、及び同一の下水処理区８に設置されている複数の下水ポンプ場群（下水ポンプ場２ｂ，・・・２ｎ）と連携した運転制御を行うことが重要となる。具体的には、下水ポンプ場２ａ，２ｂ，・・・２ｎの下水管渠４ａ，４ｂ，・・・４ｎを経由して排除される量、すなわちポンプ吐出量（以下、遮集水量と称する）を個別に設定するのではなく、それぞれの遮集水量を増減させた場合の下水処理区８全体での浸水リスクなどをポンプ場シミュレータ１０で予測し、トータルリスクが最小となるような遮集水量の組合せで運転制御する。　
　或は、下水処理場３での汚水処理量を増減させた場合の放流管渠６からの汚濁負荷を、下水処理場シミュレータを用いて予測し、トータルリスクが最小となるような汚水処理量、すなわち各下水ポンプ場からのポンプ吐出量の総量を適宜変更しながら運転制御を行う。そのため、上述の図５に示したリスク算出部１３による処理フローにおけるステップＳ１０３～ステップＳ１０５にて算出される各リスク指標（下水処理区の浸水リスク、下水ポンプ場の水没リスク、汚濁負荷リスク）は、制御対象である下水ポンプ場２ａのみならず、同一の下水処理区８に設置されている下水ポンプ場２ｂ，・・・２ｎ、及び制御対象である下水ポンプ場２ａと連携する下水処理場３を考慮して算出する構成としている。　　なお、ここでトータルリスクとは、例えば、浸水リスク、汚濁負荷リスク、および消費エネルギーのそれぞれに重み係数ｗｉ（ｉ：リスクの種類）を掛けた値の線形和として、以下の式（１）で算出することができる。　
　トータルリスクＲ（ｔ）＝Σ〔ｗｉ×リスク｛ｉ，Ｑ（ｔ）｝］・・・（１）　
　ポンプ吐出量算出部１４は、上記式（１）に示すトータルリスクＲ（ｔ）が最小となるポンプ吐出量を抽出する。　
　なお、重み係数ｗｉは、各リスクを同等に取り扱う場合は、総て同じ値（例えば、１．０）とするが、任意に変更して設定することもできる。
　ステップＳ２０６では、ポンプ吐出量算出部１４が最適ポンプ吐出量出力工程を実行する。具体的には、ポンプ吐出量算出部１４は、ステップＳ２０５にて抽出したトータルリスクを最小化する最適ポンプ吐出量を、内部バス２０を介してポンプ場シミュレータ１０へ転送する。なお、ポンプ吐出量算出部１４は、基本的には後述するポンプ制御部１５による制御周期ごとに実行するが、必要に応じて、監視制御装置１の使用者により入力部１９を介して入力される指示によって実行することもできる。
　図７は、図２に示す監視制御装置１を構成するポンプ制御部１５の処理フローを説明する図である。　
　図７に示すように、ステップＳ３０１では、ポンプ制御部１５が最適ポンプ吐出量読み込み工程では、最適ポンプ吐出量読み込み工程を実行する。具体的には、ポンプ制御部１５は、上述のステップＳ２０６にてポンプ吐出量算出部１４より出力された最適ポンプ吐出量（雨水ポンプ２１の吐出量と汚水ポンプ２２の吐出量の組合せ）を、内部バス２０を介して読み込み、以降の工程で利用可能な状態とする。
　ステップＳ３０２では、ポンプ制御部１５がポンプ割り当てルール読み込み工程を実行する。具体的には、ポンプ制御部１５は、内部バス２０を介してポンプ場シミュレータ１０へアクセスし、複数あるポンプにどんな順序や規則で起動停止や吐出量を割り当てるかのルールをポンプ場シミュレータ１０から読み込む。このルールは、例えば、各ポンプの起動停止履歴に基づいて、各ポンプの稼働率に偏りが出ないように起動するポンプや停止するポンプの決定方法を定義したものである。また、最適ポンプ吐出量となるような各ポンプへの吐出量の割り当てについても、例えば、容量の異なるポンプや固定速/可変速のポンプが混在する場合には、所定の吐出量までは可変速ポンプ起動からスタートし、所定吐出量を超えたところで固定速ポンプに切り替えるなどのルールも含む。また、停止直後のポンプは、所定の時間だけ起動対象から外すなどのルールを含めることもできる。
　ステップＳ３０３では、ポンプ制御部１５がポンプ起動停止・吐出量決定工程を実行する。具体的には、ポンプ制御部１５は、上述のステップＳ３０３にて読み込んだルールに基づき、各ポンプ（各々複数台が設置された雨水ポンプ２１と汚水ポンプ２２）の起動停止、吐出量を決定し、内部バス２０を介してポンプ場シミュレータ１０へ転送する。ポンプ制御部１５は、ここで出力されたポンプの起動停止と吐出量に関する制御信号３３を、内部バス２０、通信Ｉ／Ｆ１６、及び通信ネットワーク９を介して、制御対象である下水ポンプ場２ａへ送信し、実際のポンプの制御動作が実行される。
　上述した機能に加えて、監視制御装置１の使用者（下水ポンプ場２ａの運転者）を支援する機能として、表示部１８の表示画面上（図示せず）に運転状態や制御状態を視認可能に表示する構成とすることが望ましい。具体的には、リスク算出部１３により算出されたリスク指標を、該当する下水処理区８のマップ内に表示する。または、下水ポンプ場２ａのポンプなどの設備レイアウト図内に起動停止や吐出量の現況値或は数時間先までの先行制御の予測値などを表示する。これにより、現在の運転状態と制御状態を容易に且つ正確に把握し、必要な対策をとることが可能となる。
　なお、本実施例では、制御対象である下水ポンプ場２ａに関連する施設又は設備として、同一の下水処理区８内に設置される他の下水ポンプ場２ａ，２ｂ，・・・２ｎ、及び下水処理場３とする場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものでは無い。例えば、制御対象である下水ポンプ場が接続される下水管渠と同一の下水管渠に接続される他の下水ポンプ場を、制御対象である下水ポンプ場に関連する施設又は設備としても良い。　
　また、上述の式（１）に規定される重み係数ｗｉ（ｉ：リスクの種類）を以下のように設定しても良い。同一の下水管渠に接続される複数の下水ポンプ場又は同一の下水処理区に設置される複数の下水ポンプ場及び下水処理場は、それぞれその設置場所が異なり、例えば、都市部或いは住宅地区を下水処理区とする下水処理場、比較的宅地の少ない田畑或いは山間部に比較的近い区域を下水処理区とする下水処理場等がある。都市部或いは住宅地区が下水処理区の場合においては、浸水リスクを回避することが必須となり、これに対し、比較的宅地の少ない田畑或いは山間部に比較的近い区域が下水処理区の場合においては、浸水リスクの回避優先度は低くなる。そのため、比較的宅地の少ない田畑或いは山間部に比較的近い区域が下水処理区の場合においては、下水ポンプ場からの直接放流（簡易放流）を多めに設定する、すなわち、浸水リスクに対する重み係数を低く設定しても良い。
　以上のとおり、本実施例によれば、下水ポンプ場のみならず、当該下水ポンプ場以外の関連施設とも連携して、より広範な制御範囲に拡張可能な下水道設備の監視制御装置及び下水ポンプ場の運転制御方法を提供することが可能となる。　
　また、本実施例によれば、雨天時に下水処理区内に降った雨水が下水管渠に流入する合流式下水道において、従来は下水ポンプ場の水没などを回避するためのポンプ運転制御が行われてきた。本実施例では、これに加えて、その他の回避すべき事象のリスクも同時に考慮するだけでなく、他の下水ポンプ場や下水処理場と連携したポンプ運転制御を実現することにより、雨天時の下水流入量の増加に伴う下水処理区の浸水、下水処理場での処理水質悪化、簡易放流に伴う公共用水域への汚濁負荷増加を抑制することが可能となる。
　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
１・・・監視制御装置，２ａ，２ｂ，２ｎ・・・下水ポンプ場，３・・・下水処理場，４ａ，４ｂ，４ｎ・・・下水管渠，５ａ，５ｂ，５ｎ・・・流入管渠，６，６ａ，６ｂ，６ｎ・・・放流管渠，７・・・放流先，８・・・下水処理区，９・・・通信ネットワーク，１０・・・ポンプ場シミュレータ，１１・・・計測値取得部，１２・・・下水処理区ＤＢ，１３・・・リスク算出部，１４・・・ポンプ吐出量算出部，１５・・・ポンプ制御部，１６・・・通信Ｉ／Ｆ，１７・・・入出力Ｉ／Ｆ，１８・・・表示部，１９・・・入力部，２０・・・内部バス，２１・・・雨水ポンプ，２２・・・汚水ポンプ，２３・・・雨水ポンプ井，２４・・・水位計，２５・・・流入ゲート，２６・・・沈砂池，３１・・・外部計測値，３２・・・計測値，３３・・・制御信号

Claims (14)

  1. 　下水管渠に接続され、前記下水管渠から流入する下水を下水処理場及び／又は放流先へ送水する複数の下水ポンプ場を有する下水道設備の監視制御装置であって、
    　前記監視制御装置は、
    　少なくとも、制御対象となる一の下水ポンプ場及び前記一の下水ポンプ場と連携する下水処理場から放流先への汚濁負荷に基づく汚濁負荷リスク指標を算出するリスク算出部と、
    　前記汚濁負荷リスク指標が最小となる前記一の下水ポンプ場に設置されるポンプの吐出量を求めるポンプ吐出量算出部と、を有し、前記ポンプ吐出量算出部により求められたポンプの吐出量に基づき前記一の下水ポンプ場を制御することを特徴とする下水道設備の監視制御装置。
  2. 　請求項１に記載の下水道設備の監視制御装置において、
    　前記リスク算出部は、同一の下水処理区内に設置される複数の下水管渠毎の水位に基づき、前記下水処理区内の浸水リスク指標を算出し、
    　前記ポンプ吐出量算出部は、前記下水処理区内の浸水リスク指標及び前記汚濁負荷リスク指標が最小となる前記一の下水ポンプ場に設置されるポンプの吐出量を求めることを特徴とする下水道設備の監視制御装置。
  3. 　請求項２に記載の下水道設備の監視制御装置において、
    　前記リスク算出部は、同一の下水処理区内に設置される複数の下水ポンプ場毎の水位に基づき、前記下水ポンプ場の水没リスク指標を算出し、
    　前記ポンプ吐出量算出部は、前記下水処理区内の浸水リスク指標及び前記汚濁負荷リスク指標並びに前記下水ポンプ場の水没リスク指標が最小となる前記一の下水ポンプ場に設置されるポンプの吐出量を求めることを特徴とする下水道設備の監視制御装置。
  4. 　請求項１に記載の下水道設備の監視制御装置において、
    　前記リスク算出部は、同一の下水管渠に接続される複数の下水ポンプ場毎の水位に基づき、前記下水ポンプ場の水没リスク指標を算出し、
    　前記ポンプ吐出量算出部は、前記汚濁負荷リスク指標及び前記下水ポンプ場の水没リスク指標が最小となる前記一の下水ポンプ場に設置されるポンプの吐出量を求めることを特徴とする下水道設備の監視制御装置。
  5. 　請求項３に記載の下水道設備の監視制御装置において、
    　前記複数の下水ポンプ場毎の水位に基づき、各下水ポンプ場に設置される少なくともポンプの動作を再現するポンプ場シミュレータを備えることを特徴とする下水道設備の監視制御装置。
  6. 　請求項４に記載の下水道設備の監視制御装置において、
    　前記複数の下水ポンプ場毎の水位に基づき、各下水ポンプ場に設置される少なくともポンプの動作を再現するポンプ場シミュレータを備えることを特徴とする下水道設備の監視制御装置。
  7. 　請求項５に記載の下水道設備の監視制御装置において、
    　前記ポンプ場シミュレータにより得られる前記各下水ポンプ場に設置されるポンプの運転状態又は前記汚濁負荷リスク指標及び前記下水ポンプ場の水没リスク指標を画面上に表示する表示部を備えることを下水道設備の監視制御装置。
  8. 　請求項６に記載の下水道設備の監視制御装置において、
    　前記ポンプ場シミュレータにより得られる前記各下水ポンプ場に設置されるポンプの運転状態又は前記汚濁負荷リスク指標及び前記下水ポンプ場の水没リスク指標を画面上に表示する表示部を備えることを下水道設備の監視制御装置。
  9. 　下水管渠に接続され、前記下水管渠から流入する下水を下水処理場及び／又は放流先へ送水する複数の下水ポンプ場の運転制御方法であって、
    　少なくとも、制御対象となる一の下水ポンプ場及び前記一の下水ポンプ場と連携する下水処理場から放流先への汚濁負荷に基づく汚濁負荷リスク指標を算出し、
    　前記汚濁負荷リスク指標が最小となる前記一の下水ポンプ場に設置されるポンプの吐出量を求め、
    　求めたポンプの吐出量に基づき前記一の下水ポンプ場を制御することを特徴とする下水ポンプ場の運転制御方法。
  10. 　請求項９に記載の下水ポンプ場の運転制御方法において、
    　同一の下水処理区内に設置される複数の下水管渠毎の水位に基づき、前記下水処理区内の浸水リスク指標を算出し、
    　前記下水処理区内の浸水リスク指標及び前記汚濁負荷リスク指標が最小となる前記一の下水ポンプ場に設置されるポンプの吐出量を求めることを特徴とする下水ポンプ場の運転制御方法。
  11. 　請求項１０に記載の下水ポンプ場の運転制御方法において、
    　同一の下水処理区内に設置される複数の下水ポンプ場毎の水位に基づき、前記下水ポンプ場の水没リスク指標を算出し、
    　前記下水処理区内の浸水リスク指標及び前記汚濁負荷リスク指標並びに前記下水ポンプ場の水没リスク指標が最小となる前記一の下水ポンプ場に設置されるポンプの吐出量を求めることを特徴とする下水ポンプ場の運転制御方法。
  12. 　請求項９に記載の下水ポンプ場の運転制御方法において、
    　同一の下水管渠に接続される複数の下水ポンプ場毎の水位に基づき、前記下水ポンプ場の水没リスク指標を算出し、
    　前記汚濁負荷リスク指標及び前記下水ポンプ場の水没リスク指標が最小となる前記一の下水ポンプ場に設置されるポンプの吐出量を求めることを特徴とする下水ポンプ場の運転制御方法。
  13. 　請求項１１に記載の下水ポンプ場の運転制御方法において、
    　ポンプ場シミュレータにより、前記複数の下水ポンプ場毎の水位に基づき、各下水ポンプ場に設置される少なくともポンプの動作を再現することを特徴とする下水ポンプ場の運転制御方法。
  14. 　請求項１２に記載の下水ポンプ場の運転制御方法において、
    　ポンプ場シミュレータにより、前記複数の下水ポンプ場毎の水位に基づき、各下水ポンプ場に設置される少なくともポンプの動作を再現することを特徴とする下水ポンプ場の運転制御方法。
PCT/JP2017/042530 2017-01-11 2017-11-28 下水道設備の監視制御装置及び下水ポンプ場の運転制御方法 WO2018131303A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-002529 2017-01-11
JP2017002529A JP6749254B2 (ja) 2017-01-11 2017-01-11 下水道設備の監視制御装置及び下水ポンプ場の運転制御方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018131303A1 true WO2018131303A1 (ja) 2018-07-19

Family

ID=62840018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/042530 WO2018131303A1 (ja) 2017-01-11 2017-11-28 下水道設備の監視制御装置及び下水ポンプ場の運転制御方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6749254B2 (ja)
WO (1) WO2018131303A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116485034A (zh) * 2023-05-15 2023-07-25 深圳市嘉闰州生态建工有限公司 一种城市排水量预测方法及系统

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7293106B2 (ja) * 2019-12-24 2023-06-19 株式会社クボタ シミュレーション装置、および、シミュレーション方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002039338A1 (fr) * 2000-11-10 2002-05-16 Ebara Corporation Systeme de commande permettant de gerer completement plusieurs installations liees a l'environnement
JP2006004097A (ja) * 2004-06-16 2006-01-05 Fuji Electric Systems Co Ltd ポンプ制御装置
JP2006002462A (ja) * 2004-06-18 2006-01-05 Toshiba Corp ポンプ制御装置
JP2010196369A (ja) * 2009-02-25 2010-09-09 Toshiba Corp 雨水排水制御装置
JP2011008305A (ja) * 2009-06-23 2011-01-13 Hitachi Ltd 設備管理支援システム
JP2015004245A (ja) * 2013-06-21 2015-01-08 株式会社東芝 浸水予測システム、浸水予測方法およびプログラム

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3934823B2 (ja) * 1999-05-27 2007-06-20 株式会社東芝 下水処理場のコスト演算装置
JP4182460B2 (ja) * 1999-06-08 2008-11-19 株式会社安川電機 流入下水量予測装置
JP3756705B2 (ja) * 1999-08-18 2006-03-15 株式会社東芝 上水道プラントの広域最適水運用装置
JP2001227044A (ja) * 2000-02-15 2001-08-24 Hitachi Ltd 雨水排水ポンプ場の運用支援方法および装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002039338A1 (fr) * 2000-11-10 2002-05-16 Ebara Corporation Systeme de commande permettant de gerer completement plusieurs installations liees a l'environnement
JP2006004097A (ja) * 2004-06-16 2006-01-05 Fuji Electric Systems Co Ltd ポンプ制御装置
JP2006002462A (ja) * 2004-06-18 2006-01-05 Toshiba Corp ポンプ制御装置
JP2010196369A (ja) * 2009-02-25 2010-09-09 Toshiba Corp 雨水排水制御装置
JP2011008305A (ja) * 2009-06-23 2011-01-13 Hitachi Ltd 設備管理支援システム
JP2015004245A (ja) * 2013-06-21 2015-01-08 株式会社東芝 浸水予測システム、浸水予測方法およびプログラム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116485034A (zh) * 2023-05-15 2023-07-25 深圳市嘉闰州生态建工有限公司 一种城市排水量预测方法及系统
CN116485034B (zh) * 2023-05-15 2023-09-08 深圳市嘉闰州生态建工有限公司 一种城市排水量预测方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
JP6749254B2 (ja) 2020-09-02
JP2018111977A (ja) 2018-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103343570B (zh) 合流制调蓄池实时控制系统及其控制方法
Schilling et al. Real time control of wastewater systems
JP2006266072A (ja) 雨水排水支援システム、雨水排水支援方法、雨水排水制御システムおよび雨水排水制御方法
JP2010196369A (ja) 雨水排水制御装置
JP6845775B2 (ja) 水処理制御装置及び水処理システム
WO2018131303A1 (ja) 下水道設備の監視制御装置及び下水ポンプ場の運転制御方法
KR101158052B1 (ko) 유출오염부하 저감을 위한 처리시스템 및 처리방법
Tik et al. Chemically enhancing primary clarifiers: model-based development of a dosing controller and full-scale implementation
JP4488970B2 (ja) 合流式下水設備の運転管理システム
Moldovan et al. Automation of Wastewater Treatment Plant
JP5010848B2 (ja) 下水処理場およびその制御装置
Sharma et al. Aeration tank settling and real time control as a tool to improve the hydraulic capacity and treatment efficiency during wet weather: results from 7 years' full-scale operational data
JP4358101B2 (ja) 下水流入水の水質予測方法及び雨水排水支援システム
JP4739293B2 (ja) 雨水ポンプの制御装置
JP4649175B2 (ja) 下水処理場の制御装置
JP2002001381A (ja) 下水処理システム及び排水制御システム
Balslev et al. On-line flux-theory based control of secondary clarifiers
JP2017121595A (ja) 活性汚泥法を用いた監視制御システム
JP3294074B2 (ja) 雨水ポンプ制御装置及び制御方法
JP4908333B2 (ja) ポンプ制御装置
RU2775639C1 (ru) Система водоотведения с регулируемым притоком на канализационную насосную станцию
Mattsson et al. Direct precipitation on demand at large Scandinavian WWTPs reduces the effluent phosphorus load
Kusch et al. Control of distributed tanks for stormwater treatment in combination with a wastewater treatment plant and a sewer system
JP2020192509A (ja) 下水処理システム及び下水処理方法
CN118037053A (en) Rain sewage management method and system based on digital twinning and intelligent terminal

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17891459

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17891459

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1