JP3796706B2 - 水道管漏水監視装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道プラント情報を収集し、プラントの異常発生状況を監視制御する装置に係り、特に、水道管路の破断による漏水を監視する水道管漏水監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、従来の水道管路の破断による漏水を監視する装置は、水道管路ごとに流量計、圧力計等を設置し、管路内の流量や圧力等の計測値の時間的変化などにより漏水発生を検知していた。例えば、特開平９−２３４８３号公報、特開平８−９６０３９号公報には、管路内に流量計または圧力計、振動計を設置し、それぞれの計器の計測データを測定し、異常変化を捕えて漏水検出する技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、水道管路の破断による漏水監視を行う為に、全ての管路に流量計、圧力計等を設置する必要がある。しかし、上水道設備の配管設備のように、全ての管路に上記計器を設置することは、施設面、費用面の上で難しいのが実状である。一方、例えば、配水管路に流量計も圧力計もなく、高台の配水池に上水をポンプ圧送し、配水池から一般の需要家へ自然流下させるようなプラントでは、漏水の監視を行う術がない、という問題があった。しかし、このような簡単なプラントが日本国内の中小都市の上水設備の殆どの割合を占めている。
【０００４】
本発明の課題は、配水管路に流量計も圧力計もないプラントにおいても、漏水監視を行うことが可能な水道管漏水監視装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、プラント情報を時系列に情報化し、プラント情報実績値としてプラント情報実績値ファイルにファイル化し、このファイル化した情報実績値に基づいて漏水監視当日の水位計画（予測）パターンを作成すると共に、該水位計画（予測）パターンに基づいて漏水発生水位パターンおよび水位上限値（許容）パターンと水位下限値（許容）パターンを作成する予測水位パターン計画処理部と、これらのパターンを格納する予測水位パターンメモリと、漏水監視当日の実績水位と漏水発生水位パターンを比較処理すると共に、漏水監視当日の実績水位と水位上限値（許容）パターンまたは水位下限値（許容）パターンを比較処理する漏水監視計算処理部とを有し、実績水位が漏水発生水位パターンを越えたとき、水道管路の破断による漏水発生と判断し、実績水位が水位上限値（許容）パターンまたは水位下限値（許容）パターンを越えたとき、水道管路に設備した機器の作動異常と判断する。
ここで、漏水監視上外乱となる水道管路に設備した機器の情報について、水道管路に設備した機器の水位計画（予測）パターンに関連する情報実績を予測水位パターンメモリに格納し、該予測水位パターンメモリ内の情報とプラント情報実績値ファイル内の情報を比較し、水道管路に設備した機器の状態に差異が生じた場合は、水位計画（予測）パターンの補正を行う。
【０００６】
本発明では、配水管路に流量計も圧力計もないプラントにおいて、一日の水需要変化パターンは配水池の一日の運用パターンに転嫁でき、ポンプで送水した水が配水池に到達しなければ、配水池の実水位が配水池の一日の運用パターンから離れていくため、この配水池の一日の運用パターンと配水池の実水位とを比較することにより、水道管路の破断を検出することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態による水道管路漏水監視装置の全体構成を示す。図１において、プラント２４は、比較的低地にある配水池Ａ２５から高台にある配水池Ｂ２８にポンプ２６により送水し、配水池Ｂ２８から一般需要家２９に上水が自然流下で配水される。実際のプラントは、本プラントを複数接続した形であり、プラント２４は一つのモデルプラントである。
【０００８】
需要家２９の一日の水需要量パターンは、一般的に毎日が図２に示すようなパターンに類似していることが知られている。この類似性は、曜日に依存し、水需要量は天候、気温、湿度等により変動する。図２の需要量パターンで需要家が上水を使用した時、上水道管理者はそれに見合う上水を用意するため、ポンプ２６を図４に示すように運転するが、実際の需要量が見えないため、管理者は配水池Ｂ２８の水備蓄量をもって対処することになる。例えば、図２において、一日の需要量パターンで示すように午前８時頃に水需要ピークが予想されれば、その前までに、配水池Ｂ２８の水位を満杯近くまでに備蓄して、急激的な需要に備えるのである。このような、運転方法を行った場合、需要家２９の水需要量パターンは配水池Ｂ２８の運用パターン、すなわち、図３の一日の配水池運用パターンに置き換えることができ、管理者は配水池Ｂ２８の水位を時間帯別に目標値を定め、ポンプを運転すれば良いことになる。この図３の一日の配水池運用パターンが配水池Ｂ２８の水位計画（予測）パターンである。管理者が図３の水位計画（予測）パターンに基づいてポンプ２６を運転した時、管路が破断している場合は、配水池Ｂ２８に上水が送水できなくなり、予定の水位との差が広がっていくことになる。
【０００９】
このような観点から、以下実施形態の詳細を説明する。図１において、配水池Ａ２５、配水池Ｂ２８の水位、ポンプ２６の運転状態、流入弁２７の開閉状態などのプラント情報２４は、プラント側に設置される入出力制御装置２２によって収集し、通信制御装置２１に入力し、通信回線２３、通信制御装置２０を経由して監視制御装置５に入力する。
監視制御装置５において、プラント情報メモリ１８には、通信制御部１９が通信制御装置２０より入力した最新のプラント情報を瞬時値として格納する。実績収集処理部１７は、周期タイマ１５に基づいて処理するスケジュール処理部１６より１分周期で起動を受け、プラント情報メモリ１８内のプラント情報を時系列に１分単位で１日ごとに１０週間分プラント情報実績値ファイル１４に蓄積すると共に、監視制御装置５内の日付から曜日及び休日／平日区分を計算し、この曜日及び休日／平日区分についてもプラント情報実績値ファイル１４に格納する。また、プラント情報実績値ファイル１４には、入力装置２から設定される１日単位の天候、気温、湿度など水需要量の大小に影響する情報を表示操作装置１を経由して設定情報取り込み処理部６により蓄積する。
漏水監視処理部１０において、予測水位パターン計画処理部１３は、スケジュール処理部１６より１日周期と１分周期で起動を受ける。１日周期の起動を受けた場合には、プラント情報実績値ファイル１４内の過去の実績値情報を元にして漏水監視する当日の水位計画（予測）パターンを１日分作成し、予測水位パターンメモリ１１に格納すると同時に、この水位計画（予測）パターンに基づいて水位上限値（許容）パターン、水位下限値（許容）パターン及び漏水発生水位パターンを１日分作成し、予測水位パターンメモリ１１に格納する。また、ポンプの運転状態及び流入弁の開閉状態などの関連情報の実績についても格納する。また、１分周期で起動を受けた場合には、漏水監視上の外乱となるポンプの運転状態、流入弁の開閉状態などの情報について、予測水位パターンメモリ１１内情報とプラント情報実績値ファイル１４内情報を比較し、状態に差異が生じた場合は予測水位パターンメモリ１１内の水位計画（予測）パターンの補正を行う。
漏水監視計算処理部１２は、スケジュール処理部１６より１分周期で起動を受け、予測水位パターンメモリ１１に作成された水位計画（予測）パターンの現在時刻での予測水位とプラント情報実績値ファイル１４内の現在時刻での配水池Ｂ２８の水位実績値とに差異が発生したか否かを検定し、差異があり、水位実績値が漏水発生水位パターンを越えた場合は漏水と判断し、漏水印字出力処理部８、警報出力処理部９に漏水発生情報を発する。
漏水発生状況メモリ３０には、漏水監視計算処理部１２において漏水と判断した場合、漏水発生中及び漏水発生時刻を記憶し、漏水発生状況メモリ３０の内容は画面表示処理部７を介して表示操作装置１に表示する。なお、漏水発生状況メモリ３０内の記録は、入力装置２を介して表示操作装置１に入力されるメモリリセット操作により、設定情報取り込み処理部６によってリセットされる。
印字出力処理部８は、印字装置３に漏水発生の異常メッセージを記録する。また、警報出力処理部９は、警報出力装置４で音による警報出力を行う。画面表示処理部７は、予測水位パターンメモリ１１及びプラント情報実績値ファイル１４の情報を表示操作装置１に表示する。
【００１０】
ここで、図５に、プラント情報実績値ファイル１４内の１日分の情報群の構成を示す。図５において、ヘッダ部には、水需要に大小に影響する情報として、曜日、休日／平日区分、天候、気温、湿度などの日単位の情報を格納する。また、プラント情報部には、１分単位でプラント情報（水位、ポンプ運転状態、流入弁開閉状態）を１日分（１４４０分分）格納する。予測水位パターン計画処理部１３は、漏水監視する当日の曜日、休日／平日区分、天候、気温、湿度などの情報とプラント情報実績値ファイル１４内の曜日、休日／平日区分、天候、気温、湿度などの情報を比較し、これらのデータが一致または類似する日のプラント情報を予測水位パターンメモリ１１に格納する。
【００１１】
図６は、配水池Ｂ２８の漏水監視当日の（Ａ）水位計画（予測）パターン、（Ｂ）水位上限値（許容）パターン、（Ｃ）水位下限値（許容）パターン、（Ｄ）実績水位及び（Ｅ）漏水発生水位パターンをグラフ化し、図７に、予測水位パターンメモリ１１内のこれらの水位パターン（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｅ）の２４時間分の構成を示す。
図６において、配水池Ｂ２８の漏水監視当日の実績水位（Ｄ）が現在時刻までのように推移した場合、漏水監視計算処理部１２は実績水位（Ｄ）と漏水発生水位パターン（Ｅ）を比較処理し、実績水位（Ｄ）が漏水発生水位パターン（Ｅ）を越えないので、漏水印字出力処理部８、警報出力処理部９に漏水発生情報を発することはない。しかし、図示してないが、実績水位（Ｄ）が漏水発生水位パターン（Ｅ）を越えると、漏水発生と判断し、漏水印字出力処理部８、警報出力処理部９に漏水発生情報を発する。
なお、実績水位（Ｄ）が水位上限値（許容）パターン（Ｂ）、水位下限値（許容）パターン（Ｃ）を越えたとき、ポンプ２６の運転異常または流入弁２７の開閉異常が発生したとして警報する。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、実績水位が漏水発生水位パターンを越えたとき、漏水発生と判断することにより、配水管路に流量計も圧力計もないプラントにおいても、新たに各種計器を取り付けることなく、安価かつ容易に水道管路の漏水を監視することができる。
また、実績水位の水位上限値または水位下限値を検出することにより、配水管路に流量計も圧力計もないプラントにおいても、新たに各種計器を取り付けることなく、水道管路に設備したポンプの運転状態または流入弁の開閉状態等の機器の作動状態を安価かつ容易に監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による水道管路漏水監視装置の全体構成図
【図２】本発明の基本概念である一日の水需要量パターン
【図３】本発明の基本概念である一日の配水池運用パターン
【図４】本発明の基本概念である一日のポンプ運転パターン
【図５】本発明のプラント情報実績値ファイル内１日分の情報構成図
【図６】本発明の配水池Ｂの水位経過図
【図７】本発明の予測水位パターンメモリ内の水位パターンの構成図
【符号の説明】
１…表示操作装置、２…入力装置、３…印字装置、４…警報器、５…監視制御装置、６…設定情報取込み処理部、７…画面表示処理部、８…印字出力処理部、９…警報出力処理部、１０…漏水監視処理部、１１…予測水位パターンメモリ、１２…漏水監視計算処理部、１３…水位予測パターン計画処理部、１４…プラント情報実績値ファイル、１５…周期タイマ、１６…スケジュール処理部、１７…実績値収集処理部、１８…プラント情報メモリ、１９…通信制御部、２０…通信制御装置、２１…通信制御装置、２２…入出力制御装置、２３…通信回線、２４…プラント、２５…配水池Ａ、２６…ポンプ、２７…流入弁、２８…配水池Ｂ、２９…需要家、３０…漏水発生状況メモリ

Claims (2)

1. プラント情報を時系列に情報化し、プラント情報実績値としてプラント情報実績値ファイルにファイル化し、プラントの異常発生の有無を検出する水道管漏水監視装置であって、
   前記ファイル化した情報実績値に基づいて漏水監視当日の水位計画（予測）パターンを作成すると共に、該水位計画（予測）パターンに基づいて漏水発生水位パターンおよび水位上限値（許容）パターンと水位下限値（許容）パターンを作成する予測水位パターン計画処理部と、
   これらのパターンを格納する予測水位パターンメモリと、
   漏水監視当日の実績水位と前記漏水発生水位パターンを比較処理すると共に、漏水監視当日の実績水位と前記水位上限値（許容）パターンまたは前記水位下限値（許容）パターンを比較処理する漏水監視計算処理部とを有し、
   前記実績水位が前記漏水発生水位パターンを越えたとき、水道管路の破断による漏水発生と判断し、前記実績水位が前記水位上限値（許容）パターンまたは前記水位下限値（許容）パターンを越えたとき、水道管路に設備した機器の作動異常と判断することを特徴とする水道管路漏水監視装置。
2. 請求項１において、漏水監視上外乱となる前記水道管路に設備した機器の情報について、前記水道管路に設備した機器の前記水位計画（予測）パターンに関連する情報実績を前記予測水位パターンメモリに格納し、該予測水位パターンメモリ内の情報と前記プラント情報実績値ファイル内の情報を比較し、前記水道管路に設備した機器の状態に差異が生じた場合は、前記水位計画（予測）パターンの補正を行うことを特徴とする水道管路漏水監視装置。

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