プラント運転監視支援装置およびシステムならびにプログラム
【課題】 オペレータが行う単位操作がプラントに与える影響を事前に確認可能であり、スキルの低いオペレータであっても熟練オペレータに近い視野でプラントの安定した運用が可能にする。
【解決手段】 リスク診断部７０５は、単位操作を契機にプラントの実測値を取得し、取得した実測値からプラントの運転状況を分析して単位操作を行うことによるプラントへの影響に関するリスクの増減方向を診断する。描画・描画・表示制御部７０３は、リスク診断部７０５で診断されたリスクの増減方向をベクトルで表現し、先に画面表示されているプラントに与える影響に対して重ね合わせ表示する。
【解決手段】 リスク診断部７０５は、単位操作を契機にプラントの実測値を取得し、取得した実測値からプラントの運転状況を分析して単位操作を行うことによるプラントへの影響に関するリスクの増減方向を診断する。描画・描画・表示制御部７０３は、リスク診断部７０５で診断されたリスクの増減方向をベクトルで表現し、先に画面表示されているプラントに与える影響に対して重ね合わせ表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄水場プラント等に用いて好適な、プラント運転監視支援装置およびシステムならびにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
浄水場施設では、急速ろ過方式を採用する場合、凝集剤等の各種薬品を注入するととともに急速攪拌を実施する混和池と、混和池で生成された凝集体（フロック）を成長させるフロック形成池と、成長したフロックを沈殿除去する沈殿池と、沈殿しきれなかった粒子やフロックを除去するろ過池とが水槽設備として形成される。
【０００３】
浄水場施設の監視現場には、上記した水槽設備の他に、水位センサやバルブ調節器等のプロセス機器、所謂、現場機器が備え付けられており、各現場機器で計測された実測値は、設備毎に割り付けられたＤＣＳ（Distributed Control System）等に測定のサンプリング時刻毎にリアルタイムでバッファリングされ、監視される。
【０００４】
その後、バッファリングされた測定データは、ＬＡＮ（Local Area
Network）等を介してネットワーク接続されたＤＢ（Data Base）サーバ等にファイルやデータベースの形式で蓄えられ、中央監視サーバ又はクライアント等の上位システムにより適宜アクセスされる。
【０００５】
上記したプラント監視システムによれば、各現場機器から取得される、例えば、原水水質、混和条件、フロック形成池運転条件、沈殿池水質データ等の実測値が、予め設定された上下限値から外れた場合に「異常」と判定され、異常警報がオペレータに通知される。又、その異常警報に対して原因や対応をガイダンスすることも行われている。
【０００６】
特許文献１には、収集したデータの瞬時値を含む統計量の少なくとも一方を含む監視対象量と基準値とを比較してプロセス量の変化状態を検知し、この検知データを含む監視情報を画面に表示することにより、プラントの異常をその兆候段階で的確に検知する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２９５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した従来技術によれば、設定値を超えない限り異常警報は発生せず、又、異常警報が発生してから異常対応のガイダンスが表示されても、それは、オペレータに異常の対応の仕方を知らせているだけである。
【０００９】
一方、特許文献１に開示された技術によれば、各種プロセス量の瞬時値データを基に統計処理を行なうことにより統計値データとして蓄積し、監視対象の長期的な傾向からその特性を考慮した基準値を自動生成するため、人手をかけずに監視基準の設定が可能である。しかしながら、異常判定は、依然としてその基準値との比較によりなされるため、基準値を超えない限り異常警報は発生しない。
【００１０】
オペレータは、本来、異常の予測、予兆を捉え、事前に操作、対応、監視することでプラントの安定運用をする必要がある。従って、オペレータは、単位操作がプラントに与える影響を事前に確認しておく必要があり、そのためのプラント運転監視支援方法の出現が望まれていた。
【００１１】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであって、オペレータが行う単位操作がプラントに与える影響を事前に確認可能であり、運転スキルの低いオペレータであっても熟練オペレータに近い視野でプラントの安定した運用が可能な、プラント運転監視支援装置およびシステムならびにプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のプラント運転監視支援装置は、プラント運転に係る単位操作がプラントに与える影響を、体系的に階層構造で記述した関係モデルを記憶する操作リスク記憶部と、前記単位操作を契機に、前記操作リスク記憶部を参照し、前記単位操作がプラントに与える影響を階層展開して画面に表示する描画・表示制御部と、前記プラントの実測値を取得し、当該取得した実測値からプラントの運転状況を分析し、前記単位操作を行うことによる前記プラントへの影響に関するリスクの増減方向を診断するリスク診断部と、を備え、前記描画・表示制御部は、前記画面に表示された内容に、前記リスク診断部で診断されたリスクの増減方向をベクトルで重ね合わせ表示することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、リスク診断部は、単位操作を契機にプラントの実測値を取得し、取得した実測値からプラントの運転状況を分析して単位操作を行うことによるプラントへの影響に関するリスクの増減方向を診断する。そして、描画・描画・表示制御部は、リスク診断部で診断されたリスクの増減方向をベクトルで表現し、先に画面表示されているプラントに与える影響に対して重ね合わせ表示する。
このため、オペレータは、これから行おうとする操作に対してプラントに対する影響を視認でき、また、ベクトルにより、その影響の中でどのリスクが高まり、あるいは減少するかを一目見ただけで理解できるため、以降の運転操作に役立たせることができる。従って、プラントの安定運用に寄与することができる。又、画面内容を確認しながらプラントの運転監視が可能になるため、スキルの低いオペレータであっても熟練オペレータに近い視野でプラントの安定した運用が可能になる。
【００１４】
上記発明において、前記操作リスク記憶部は、前記関係モデルに基づき、関係データベース管理システムにより管理されるリレーショナルデータベースであることを特徴とする。本発明によれば、リレーショナルデータベースを構築してプラント運転に係る単位操作がプラントに与える影響を管理するため、単位操作を条件として与えるだけで、複数に跨るプラントへの影響を連結して検索することができる。
【００１５】
上記発明において、前記プラントは、川からの水を取水し、浄水場に導く着水井と、処理原水へ凝集剤や各種薬品を注入して混和させ、緩速攪拌により処理原水中にフロックを形成させるフロック形成池と、懸濁物質や前記フロックを沈殿させる沈殿池と、沈殿処理水をろ過するろ過池とからなる浄水処理場施設であり、前記リスク診断部は、前記実測値が示す、原水水質と、混和池水質及び運転条件と、フロック形成池水質及び運転条件と、沈殿池水質とろ過池水質と浄水池水質のプラントへの影響の重み付けにより示される目的関数とから、データマイニングにより前記プラントへの影響に関するリスクを定量的に導出し、前記リスクを閾値と比較し、前記リスクの増減方向を診断することを特徴とする。
本発明によれば、リスク診断部は、データマイニングにより、プラントへの影響に関するリスクを定量的に導出してリスクの増減方向を診断する。従って、リスク診断部によりリスク診断された結果をベクトル表示することで、オペレータは、これから行おうとする操作に対してプラントへの影響を認識でき、また、ベクトルにより、その中でどのリスクが高まり、あるいは減少するかを一目見ただけで理解できるため以降の運転操作に反映させることができ、プラントの安定運用に寄与することができる。
【００１６】
本発明のプラント運転監視支援システムは、川からの水を浄水場に導く着水井と、処理原水へ凝集剤や各種薬品を注入して混和させ、緩速攪拌により処理原水中にフロックを形成させるフロック形成池と、懸濁物質や前記フロックを沈殿させる沈殿池と、処理水をろ過するろ過池とからなる浄水処理設備におけるプラント運転監視支援システムであって、前記浄水処理設備のそれぞれに設けられるセンサを含む現場機器と、前記現場機器を用いたプラント運転に係る単位操作がプラントに与える影響について、体系的に階層構造で記述した関係モデルを記憶する操作リスク記憶部を有し、前記単位操作を契機に、前記操作リスク記憶部を参照して前記単位操作がプラントに与える影響を階層展開して画面に表示し、前記現場機器からプラントの実測値を取得し、当該取得した実測値からプラントの運転状況を分析し、前記単位操作を行うことによる前記プラントへの影響に関するリスクの増減方向を診断して、前記画面に表示された内容に、前記リスクの増減方向をベクトルで重ね合わせ表示するプラント運転監視装置と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明のプラント運転監視支援プログラムは、複数の現場機器が接続され、前記現場機器を用いたプラント運転に係る単位操作がプラントに与える影響について、体系的に階層構造で記述した関係モデルを記憶するデータベースを有するプラント運転監視支援装置のコンピュータ上で実行されるプラント運転監視支援プログラムであって、前記単位操作を契機に、前記データベースを参照して前記単位操作がプラントに与える影響を階層展開して画面に表示する処理と、前記現場機器からプラントの実測値を取得する処理と、前記取得した実測値からプラントの運転状況を分析し、前記単位操作を行うことによる前記プラントへの影響に関するリスクの増減方向を診断する処理と、前記画面に表示された内容に、前記リスクの増減方向をベクトルで重ね合わせ表示する処理と、を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、オペレータが行う単位操作がプラントに与える影響を事前に確認可能であり、スキルの低いオペレータであっても熟練オペレータに近い視野でプラントの安定した運用が可能な、プラント運転監視支援装置およびシステムならびにプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るプラント運転監視支援システムの構成を浄水場施設と関連付けて示した図である。
【図２】本発明の実施形態に係るプラント運転監視支援装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示す操作リスク管理ＤＢの関係モデルの一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るプラント監視支援装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態に係るプラント監視支援装置の画面構成の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
【００２１】
（実施形態の構成）
図１は、本発明の実施形態に係るプラント運転監視支援システムの構成を浄水場施設と関連付けて示した図である。
【００２２】
プラントとして、浄水場施設を例示すると、川からの水を取水ポンプで取水して浄水場に導く着水井（以下、水槽設備１という）と、原水へ凝集剤や各種薬品を注入して急速攪拌する混和池（水槽設備１−１）と、緩速攪拌により処理原水中にフロックを形成させるフロック形成池（以下、水槽設備２という）と、懸濁物質やフロックを沈殿させる沈殿池と、沈殿処理水をろ過するろ過池とからなる。尚、他に、浄水池、排水池もあるが、ここではその説明を省略する。
【００２３】
各水槽設備１、２、…には、水位センサ等のセンサ類、水質計測器、バルブ調整器等、いわゆる現場機器３、４…が備え付けられ、各現場機器３、４…での実測値は、設備１、２、…毎に割り当てられ設置されるＤＣＳ５、６…に、測定のサンプリング時刻毎リアルタイムでバッファリングされる。そのバッファリングされた測定データは、ＬＡＮ等によりネットワーク接続される不図示のＤＢサーバに、ファイル又はデータベースの形式で蓄積され、中央監視サーバ７又はクライアント８、９によりＬＡＮ経由で適宜アクセスされる。
【００２４】
中央監視サーバ１３は、現場機器３、４…を用いたプラント運転に係る単位操作がプラントに与える影響について、体系的に階層構造で記述した関係モデルを記憶する操作リスク記憶部（後述する操作リスクＤＢ）を有し、単位操作を契機に、操作リスク記憶部を参照して単位操作がプラントに与える影響を階層展開して画面に表示し、現場機器３、４…からプラントの実測値を取得し、当該取得した実測値からプラントの運転状況を分析し、単位操作を行うことによるプラントへの影響に関するリスクの増減方向を診断してベクトルで画面表示するプラント運転監視装置が実装される。詳細は後述する。
【００２５】
図２は、本発明の実施形態に係るプラント運転監視支援装置の構成を示すブロック図である
図２に示されるように、本発明のプラント運転監視支援装置としての機能を実現する中央監視サーバ７は、制御部７０と、操作部７１と、表示部７２と、記憶部７３と、により構成される。
【００２６】
操作部７１は、例えば、電源キー、通話キー、数字キー、文字キー、方向キー、決定キー、ファンクションキーなど、各種の機能が割り当てられたキー、あるいはマウス等のポインティングデバイスを有しており、これらキー、あるいはマウスがユーザによって操作された場合に、その操作内容に対応する信号を発生し、これをユーザの指示として制御部７０に出力する。
【００２７】
表示部７２は、多数の画素（複数色の発光素子の組み合わせ）を縦横に配して構成される、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display Device）や有機ＥＬ（Electro-Luminescence）を用いて構成される。表示部７２は、制御部７０により生成され、制御部７０が内蔵する、又は外付けされるメモリの所定の領域（ＶＲＡＭ領域）に描画された表示対象データに応じた画像を表示する。
【００２８】
記憶部７３には、操作リスク記憶部（操作リスクＤＢ７３０）が割り付けられ記憶される。操作リスクＤＢ７３０は、プラント運転に係る単位操作がプラントに与える影響を、体系的に階層構造で記述した関係モデルである。
具体的には、図３にそのデータ構造の一例が示されるように、単位操作によりプラントに与える影響が互いに関係付けられ記憶されている。例えば、単位操作として「ＰＡＣ（凝集剤）注入」が選択されると、水槽設備１−１（混和池）において、原水水質が変化していない状態で「ＰＡＣ注入率増加」がなされた場合、プロセスに与える影響として、水槽設備２（フロック形成池）では、「アルカリ度が減少」し、その結果、「良質な水酸化アルミニウムフロックが形成されない」ことに繋がる。
【００２９】
又、「ＰＡＣ注入率増加」であれば、フロック形成池で「ｐＨ低下」により、同じく「良質な水酸化アルミニウムブロックが形成されない」ことに繋がる。沈殿池では、フロック形成池（設備２）で良質な水酸化アルミニウムブロックが形成されない」結果、「反応しなかったＰＡＣのアルミニウム分が白濁する」ことに繋がり、更に、ろ過池では、「ろ過水濁度上昇」に繋がる。又、水槽設備１−１（混和池）において、原水濁度が上昇して「ＰＡＣ注入率増加」がなされた場合、沈殿池において、「固形物の増加」に繋がり、結果、ろ過池において「ろ過池閉鎖」に繋がる。更に、水槽設備１−１（混和池）において、「ＰＡＣ注入率増加」がなされた場合、適正な沈殿処理ができていない沈殿池において、「アルミニウム除去不足」となる。
【００３０】
このように、単位操作によりプラントに与える影響は、熟練したオペレータのノウハウに基づき、体系的に階層構造で記述した関係モデルで作成される。この関係モデルは、後述するＲＤＢＭＳ（Relational Data Base Management System）によって管理されるデータベースである。
【００３１】
記憶部７３は、例えば、不揮発性の記憶デバイス（不揮発性半導体メモリ、ハードディスク装置、光ディスク装置など）やランダムアクセス可能な記憶デバイス（例えばＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ）などによって構成される。
【００３２】
説明を図１に戻す。制御部７０は、例えば、メモリを内蔵し、あるいは外付けのメモリを有するマイクロプロセッサにより構成される。このメモリには、本発明のプラント監視支援プログラムが記憶されており、単位操作を契機に操作リスクＤＢ７３０を参照し、単位操作がプラントに与える影響を階層展開して表示部７２に表示し、現場機器３、４からプラントの実測値を取得し、当該取得した実測値からプラントの運転状況を分析し、単位操作を行うことによるプラントへの影響に関するリスクの増減方向を診断してベクトルで画面表示する機能を有する。
【００３３】
このため、制御部７０は、実行するプラント運転監視支援プログラムの構造が機能展開され示されているように、主制御部７００と、操作情報取得部７０１と、ＲＤＢＭＳ７０２と、描画・表示制御部７０３と、通信インタフェース部７０４と、リスク診断部７０５と、を含み構成される。
【００３４】
操作情報取得部７０１は、操作部７１により操作された情報、例えば、オペレータによる「ＰＡＣ注入」等、単位操作に係る情報を解読して、ＲＤＢＭＳ７０２、およびリスク診断部７０５に出力する。
ＲＤＢＭＳ７０２は、操作情報取得部により取得される単位操作を条件に、記憶部７３に構築された操作リスクＤＢ７３０を検索し、当該検索結果を描画・描画・表示制御部７０３に出力する。
【００３５】
描画・描画・表示制御部７０３は、ＲＤＢＭＳ７０２から出力される操作リスクＤＢ７３０の検索結果から画面情報を生成して不図示のＶＲＡＭ領域に描画すると共に、ＶＲＡＭ領域に描画された画面情報を、表示部７２の表示タイミングに同期して読み出し、表示部７２に表示する。描画・表示制御部７０３は、更に、画面に表示された内容に、後述するリスク診断部で診断されたリスクの増減方向をベクトルで重ね合わせ表示する。
【００３６】
通信インタフェース部７０４は、直接、もしくは間接的に接続される現場機器３、４との間で、現場機器３、４により計測されるプラントの実測値を取得するための通信を行い、リスク診断部７０５に出力する。通信インタフェース部７０４は、現場機器３、４が直接接続される場合はＲＳ４３５（Recommended Standard 435）、ＤＣＳ５、６からＬＡＮ経由で間接的に接続される場合は、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）のそれぞれの通信規格に従う通信を行う。
【００３７】
リスク診断部７０５は、通信インタフェース部７０４を介し通信により取得されるプラントの実測値が示す、例えば、原水水質と、混和池水質及び運転条件と、フロック形成池運転条件と、沈殿池水質、ろ過水水質、浄水水質データと、予め定義されるか、操作部７１を操作することにより動的に設定される、プラントに与える影響の重み付け情報により示される目的関数とから、データマイニングを行い、プラントへの影響に関するリスクを定量的に導出する。そして、導出されたリスクと閾値とを比較することによってリスクの増減方向を診断する。そして、描画・描画・表示制御部７０３にその結果を引き渡す。このとき描画・表示制御部７０３は、リスクの増減方向を矢印等のベクトル表現に変換し、先に描画された表示情報である、単位操作がプラントに与える影響データに重ね合わせてＶＲＡＭ領域に描画する。
【００３８】
尚、主制御部７００は、制御部７０が、オペレータによる単位操作を契機に操作リスクＤＢ７３０を参照し、当該単位操作がプラントに与える影響を階層展開して表示部７２に表示し、現場機器３、４からプラントの実測値を取得し、当該取得した実測値からプラントの運転状況を分析し、単位操作を行うことによるプラントへの影響に関するリスクの増減方向を診断してベクトルで画面表示する機能を実現するために、上記した、操作情報取得部７０１、ＲＤＢＭＳ７０２、描画・表示制御部７０３、通信インタフェース部７０４、リスク診断部７０５のシーケンス制御を行う。
【００３９】
（実施形態の動作）
図４は、本発明の実施形態に係るプラント監視支援装置の動作を示すフローチャートである。又、図５は、本発明の実施形態に係るプラント監視支援装置の画面構成の一例を示した図である。
【００４０】
以下、図４、図５を参照しながら、図２、図３に示す本発明の実施形態に係るプラント監視支援装置の動作について詳細に説明する。
【００４１】
中央監視サーバ７の制御部７０は、操作部７１による操作入力を常時監視している。操作部７１から操作入力があると（ステップＳ１０１“ＹＥＳ”）、制御部７０は、操作情報取得部７１０がその操作情報を取り込んで、ＲＤＢＭＳ７０２、及びリスク診断部７０５へ出力する。ここで、単位操作とは、例えば、「ＰＡＣ注入」、「硫酸注入」、「苛性注入」、「次亜注入」、「炭注入」等、一連の水処理運転操作入力のうちの薬剤注入操作の他、ポンプ等の機器操作をいうものとする。ここでは、「ＰＡＣ注入」を例示して説明する。
【００４２】
操作部７１により「ＰＡＣ注入」が選択操作されると（ステップＳ１０２“ＹＥＳ”）、ＲＤＢＭＳ７０２は、ＰＡＣ注入を検索条件として操作リスクＤＢ７３０を検索する（ステップＳ１０３）。ＰＡＣ注入率については、注入率過剰、増加、減少、不足等のケースがあり、それぞれに応じて異なる検索結果が、描画・表示制御部７０３に出力される。
【００４３】
ＰＡＣ注入率増加（ステップＳ１０４“ＹＥＳ”）を例示すると、描画・表示制御部７０３は、図３に示す操作リスクＤＢ７３０に格納されたデータに従い、プロセスに与える影響を表示情報として生成してＶＲＡＭ領域に描画する。又、描画・表示制御部７０３は、表示部７２の表示タイミングに同期してＶＲＡＭ領域からその表示情報を読み出して表示部７２に画面表示する（ステップＳ１０５）。
【００４４】
一方、リスク診断部７０５は、通信インタフェース部７０４を介して現場機器３、４から、直接又は間接的にプラントの実測値データを取得しており（ステップＳ１０６“ＹＥＳ”）、操作情報取得部７０１が操作部７１から単位操作を取り込んだことを契機に、データマイニングによるリスク導出処理が開始される（ステップＳ１０７）。
【００４５】
通信インタフェース部７０４を介して取得される実測値は、原水Ｔｂ、原水ｐＨ、原水色度、原水アルカリ度、原水水温等の原水水質と、攪拌強度ＧＲ、攪拌時間ＴＲからなる混和池運転条件と、薬品注入した処理水の水質と、攪拌強度ＧＳ、攪拌時間ＴＳからなるフロック形成池運転条件と、表面負荷率と沈殿水水質（Ｔｂ、ｐＨ）等からなる沈殿池水質データと、ろ過池水質、浄水水質データとを含む。また、プラントに与える影響の重み付けにより示される目的関数が操作情報取得部７０１を介して操作部７１により入力される。尚、目的関数についてはシステム固有の値として予め定義されたものを使用しても良い。
【００４６】
リスク診断部７０５は、上記の大量で多次元的な入力データからデータマイニングによる分析を行い、この分析結果を、例えば、実測値と理論計算値との比較結果、および過去データと実測値との比較結果に適応させ、プラントへの影響度と、実測値の理論計算値や過去実績との乖離度との関係により規定される「リスク表示マトリクス」を参照してリスクの増減方向を決定し、描画・表示制御部７０３へ出力する（ステップＳ１０８）。
【００４７】
これをうけて描画・表示制御部７０３は、リスク増減方向を矢印等のベクトルに変換し、先に描画された、単位操作がプロセスに与える影響に関する表示データ上に重ね合わせて表示するようにＶＲＡＭ領域に描画する。そして、描画・表示制御部７０３は、表示部７２の表示タイミングに同期してその重ね合わせた表示情報を読み出して表示部７２に表示する（ステップＳ１０９）。
【００４８】
このとき、描画・表示制御部７０３により生成される表示情報、および画面構成の一例が図５に示されている。図５に示されるように、「ＰＡＣ注入率増加」を示すブロックから、「アルカリ度減少」を示すブロックへの経路上に矢印マークが上方向斜め４５度を向いて表示されている。これは、原水水質のアルカリ度が低い場合に、ＰＡＣ注入率を増加させることでアルカリ度が減少するリスク発生確度が上昇することを示している。又、「ＰＡＣ注入率増加」を示すブロックから、「アルミニウム除去不足ブロック」へ向かう経路上に矢印マークが下方向斜め４５度を向いて表示されている。これは、ＰＡＣ注入率が増加し、沈殿処理が適正に行われなかった場合に、アルミニウム除去不足となるリスク発生確度が低減することを示している。
【００４９】
尚、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１０２の「ＰＡＣ注入選択操作判定処理」においてＮＯ判定された場合の処理ルーチンＡは、ＰＡＣ注入操作以外の、「ＰＡＣ注入」、「硫酸注入」、「苛性注入」、「次亜注入」、「炭注入」等の単位操作がなされた場合の処理であり、又、ステップＳ１０４の「ＰＡＣ注入率増加判定処理」においてＮＯ判定された場合の処理ルーチンＢは、ＰＡＣ注入率が、過剰、増加、減少、不足等のケースにおけるそれぞれの処理ルーチンであり、これらの具体的な処理についての説明は省略した。
（実施形態の効果）
上記した本発明の実施形態に係るプラント運転監視支援装置によれば、オペレータは、これから行おうとする操作に対してプラントに対する影響を視認でき、また、ベクトルにより、その影響の中でどのリスクが高まり、あるいは減少するかを一目見ただけで理解できるため、以降の運転操作に役立たせることができる。従って、プラントの安定運用に寄与することができる。又、画面内容を確認しながらプラントの運転監視が可能になるため、スキルの低いオペレータであっても熟練オペレータに近い視野でプラントの安定した運用が可能になる。
【００５０】
尚、本発明のプラント運転監視支援プログラムは、例えば、図２において、複数の現場機器３、４が接続され、前記現場機器を用いたプラント運転に係る単位操作がプラントに与える影響について、体系的に階層構造で記述した関係モデルを記憶するデータベース７３０を有するプラント運転監視支援装置（例えば、中央監視サーバ７）のコンピュータ上で実行されるプラント運転監視支援プログラムであって、例えば、図４のフローチャートにおいて、前記単位操作を契機に、前記データベースを参照して前記単位操作がプラントに与える影響を階層展開して画面に表示する処理（ステップＳ１０１〜Ｓ１０８）と、前記現場機器からプラントの実測値を取得する処理と（ステップＳ１０９）、前記取得した実測値からプラントの運転状況を分析し、前記単位操作を行うことによる前記プラントへの影響に関するリスクの増減方向を診断する処理（ステップＳ１１０、Ｓ１１１）と、前記画面に表示された内容に、前記リスクの増減方向をベクトルで重ね合わせ表示する処理（ステップＳ１１２）と、を実行させるものである。
【００５１】
本発明のプラント運転監視支援プログラムによれば、当該プログラムをプラント運転監視支援装置のコンピュータ上で実行させることにより、単位操作がプラントに与える影響、及びそのリスクの増減方向が画面に表示されるため、オペレータは、これから行おうとする操作に対してプラントに対する影響を視認でき、また、ベクトルにより、その影響の中でどのリスクが高まり、あるいは減少するかを一目見ただけで理解できるため、以降の運転操作に役立たせることができる。従って、プラントの安定運用に寄与することができる。又、画面内容を確認しながらプラントの運転監視が可能になるため、スキルの低いオペレータであっても熟練オペレータに近い視野でプラントの安定した運用が可能になる。
【００５２】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態では、本発明を浄水プロセスに適用した場合について説明したが、本発明を下水プロセスに適用することもできる。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００５３】
１、２ 水槽設備
３、４ 現場機器
５、６ ＤＣＳ
７ 中央監視サーバ（プラント運転監視支援装置）
８、９ クライアント
１０ プラント運転監視支援システム
７０ 制御部
７１ 操作部
７２ 表示部
７３ 記憶部
７００ 主制御部
７０１ 操作情報取得部
７０２ ＲＤＢＭＳ
７０３ 描画・表示制御部
７０４ 通信インタフェース部
７０５ リスク診断部
７３０ 操作リスクＤＢ（操作リスク記憶部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄水場プラント等に用いて好適な、プラント運転監視支援装置およびシステムならびにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
浄水場施設では、急速ろ過方式を採用する場合、凝集剤等の各種薬品を注入するととともに急速攪拌を実施する混和池と、混和池で生成された凝集体（フロック）を成長させるフロック形成池と、成長したフロックを沈殿除去する沈殿池と、沈殿しきれなかった粒子やフロックを除去するろ過池とが水槽設備として形成される。
【０００３】
浄水場施設の監視現場には、上記した水槽設備の他に、水位センサやバルブ調節器等のプロセス機器、所謂、現場機器が備え付けられており、各現場機器で計測された実測値は、設備毎に割り付けられたＤＣＳ（Distributed Control System）等に測定のサンプリング時刻毎にリアルタイムでバッファリングされ、監視される。
【０００４】
その後、バッファリングされた測定データは、ＬＡＮ（Local Area
Network）等を介してネットワーク接続されたＤＢ（Data Base）サーバ等にファイルやデータベースの形式で蓄えられ、中央監視サーバ又はクライアント等の上位システムにより適宜アクセスされる。
【０００５】
上記したプラント監視システムによれば、各現場機器から取得される、例えば、原水水質、混和条件、フロック形成池運転条件、沈殿池水質データ等の実測値が、予め設定された上下限値から外れた場合に「異常」と判定され、異常警報がオペレータに通知される。又、その異常警報に対して原因や対応をガイダンスすることも行われている。
【０００６】
特許文献１には、収集したデータの瞬時値を含む統計量の少なくとも一方を含む監視対象量と基準値とを比較してプロセス量の変化状態を検知し、この検知データを含む監視情報を画面に表示することにより、プラントの異常をその兆候段階で的確に検知する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２９５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した従来技術によれば、設定値を超えない限り異常警報は発生せず、又、異常警報が発生してから異常対応のガイダンスが表示されても、それは、オペレータに異常の対応の仕方を知らせているだけである。
【０００９】
一方、特許文献１に開示された技術によれば、各種プロセス量の瞬時値データを基に統計処理を行なうことにより統計値データとして蓄積し、監視対象の長期的な傾向からその特性を考慮した基準値を自動生成するため、人手をかけずに監視基準の設定が可能である。しかしながら、異常判定は、依然としてその基準値との比較によりなされるため、基準値を超えない限り異常警報は発生しない。
【００１０】
オペレータは、本来、異常の予測、予兆を捉え、事前に操作、対応、監視することでプラントの安定運用をする必要がある。従って、オペレータは、単位操作がプラントに与える影響を事前に確認しておく必要があり、そのためのプラント運転監視支援方法の出現が望まれていた。
【００１１】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであって、オペレータが行う単位操作がプラントに与える影響を事前に確認可能であり、運転スキルの低いオペレータであっても熟練オペレータに近い視野でプラントの安定した運用が可能な、プラント運転監視支援装置およびシステムならびにプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のプラント運転監視支援装置は、プラント運転に係る単位操作がプラントに与える影響を、体系的に階層構造で記述した関係モデルを記憶する操作リスク記憶部と、前記単位操作を契機に、前記操作リスク記憶部を参照し、前記単位操作がプラントに与える影響を階層展開して画面に表示する描画・表示制御部と、前記プラントの実測値を取得し、当該取得した実測値からプラントの運転状況を分析し、前記単位操作を行うことによる前記プラントへの影響に関するリスクの増減方向を診断するリスク診断部と、を備え、前記描画・表示制御部は、前記画面に表示された内容に、前記リスク診断部で診断されたリスクの増減方向をベクトルで重ね合わせ表示することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、リスク診断部は、単位操作を契機にプラントの実測値を取得し、取得した実測値からプラントの運転状況を分析して単位操作を行うことによるプラントへの影響に関するリスクの増減方向を診断する。そして、描画・描画・表示制御部は、リスク診断部で診断されたリスクの増減方向をベクトルで表現し、先に画面表示されているプラントに与える影響に対して重ね合わせ表示する。
このため、オペレータは、これから行おうとする操作に対してプラントに対する影響を視認でき、また、ベクトルにより、その影響の中でどのリスクが高まり、あるいは減少するかを一目見ただけで理解できるため、以降の運転操作に役立たせることができる。従って、プラントの安定運用に寄与することができる。又、画面内容を確認しながらプラントの運転監視が可能になるため、スキルの低いオペレータであっても熟練オペレータに近い視野でプラントの安定した運用が可能になる。
【００１４】
上記発明において、前記操作リスク記憶部は、前記関係モデルに基づき、関係データベース管理システムにより管理されるリレーショナルデータベースであることを特徴とする。本発明によれば、リレーショナルデータベースを構築してプラント運転に係る単位操作がプラントに与える影響を管理するため、単位操作を条件として与えるだけで、複数に跨るプラントへの影響を連結して検索することができる。
【００１５】
上記発明において、前記プラントは、川からの水を取水し、浄水場に導く着水井と、処理原水へ凝集剤や各種薬品を注入して混和させ、緩速攪拌により処理原水中にフロックを形成させるフロック形成池と、懸濁物質や前記フロックを沈殿させる沈殿池と、沈殿処理水をろ過するろ過池とからなる浄水処理場施設であり、前記リスク診断部は、前記実測値が示す、原水水質と、混和池水質及び運転条件と、フロック形成池水質及び運転条件と、沈殿池水質とろ過池水質と浄水池水質のプラントへの影響の重み付けにより示される目的関数とから、データマイニングにより前記プラントへの影響に関するリスクを定量的に導出し、前記リスクを閾値と比較し、前記リスクの増減方向を診断することを特徴とする。
本発明によれば、リスク診断部は、データマイニングにより、プラントへの影響に関するリスクを定量的に導出してリスクの増減方向を診断する。従って、リスク診断部によりリスク診断された結果をベクトル表示することで、オペレータは、これから行おうとする操作に対してプラントへの影響を認識でき、また、ベクトルにより、その中でどのリスクが高まり、あるいは減少するかを一目見ただけで理解できるため以降の運転操作に反映させることができ、プラントの安定運用に寄与することができる。
【００１６】
本発明のプラント運転監視支援システムは、川からの水を浄水場に導く着水井と、処理原水へ凝集剤や各種薬品を注入して混和させ、緩速攪拌により処理原水中にフロックを形成させるフロック形成池と、懸濁物質や前記フロックを沈殿させる沈殿池と、処理水をろ過するろ過池とからなる浄水処理設備におけるプラント運転監視支援システムであって、前記浄水処理設備のそれぞれに設けられるセンサを含む現場機器と、前記現場機器を用いたプラント運転に係る単位操作がプラントに与える影響について、体系的に階層構造で記述した関係モデルを記憶する操作リスク記憶部を有し、前記単位操作を契機に、前記操作リスク記憶部を参照して前記単位操作がプラントに与える影響を階層展開して画面に表示し、前記現場機器からプラントの実測値を取得し、当該取得した実測値からプラントの運転状況を分析し、前記単位操作を行うことによる前記プラントへの影響に関するリスクの増減方向を診断して、前記画面に表示された内容に、前記リスクの増減方向をベクトルで重ね合わせ表示するプラント運転監視装置と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明のプラント運転監視支援プログラムは、複数の現場機器が接続され、前記現場機器を用いたプラント運転に係る単位操作がプラントに与える影響について、体系的に階層構造で記述した関係モデルを記憶するデータベースを有するプラント運転監視支援装置のコンピュータ上で実行されるプラント運転監視支援プログラムであって、前記単位操作を契機に、前記データベースを参照して前記単位操作がプラントに与える影響を階層展開して画面に表示する処理と、前記現場機器からプラントの実測値を取得する処理と、前記取得した実測値からプラントの運転状況を分析し、前記単位操作を行うことによる前記プラントへの影響に関するリスクの増減方向を診断する処理と、前記画面に表示された内容に、前記リスクの増減方向をベクトルで重ね合わせ表示する処理と、を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、オペレータが行う単位操作がプラントに与える影響を事前に確認可能であり、スキルの低いオペレータであっても熟練オペレータに近い視野でプラントの安定した運用が可能な、プラント運転監視支援装置およびシステムならびにプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るプラント運転監視支援システムの構成を浄水場施設と関連付けて示した図である。
【図２】本発明の実施形態に係るプラント運転監視支援装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示す操作リスク管理ＤＢの関係モデルの一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るプラント監視支援装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態に係るプラント監視支援装置の画面構成の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
【００２１】
（実施形態の構成）
図１は、本発明の実施形態に係るプラント運転監視支援システムの構成を浄水場施設と関連付けて示した図である。
【００２２】
プラントとして、浄水場施設を例示すると、川からの水を取水ポンプで取水して浄水場に導く着水井（以下、水槽設備１という）と、原水へ凝集剤や各種薬品を注入して急速攪拌する混和池（水槽設備１−１）と、緩速攪拌により処理原水中にフロックを形成させるフロック形成池（以下、水槽設備２という）と、懸濁物質やフロックを沈殿させる沈殿池と、沈殿処理水をろ過するろ過池とからなる。尚、他に、浄水池、排水池もあるが、ここではその説明を省略する。
【００２３】
各水槽設備１、２、…には、水位センサ等のセンサ類、水質計測器、バルブ調整器等、いわゆる現場機器３、４…が備え付けられ、各現場機器３、４…での実測値は、設備１、２、…毎に割り当てられ設置されるＤＣＳ５、６…に、測定のサンプリング時刻毎リアルタイムでバッファリングされる。そのバッファリングされた測定データは、ＬＡＮ等によりネットワーク接続される不図示のＤＢサーバに、ファイル又はデータベースの形式で蓄積され、中央監視サーバ７又はクライアント８、９によりＬＡＮ経由で適宜アクセスされる。
【００２４】
中央監視サーバ１３は、現場機器３、４…を用いたプラント運転に係る単位操作がプラントに与える影響について、体系的に階層構造で記述した関係モデルを記憶する操作リスク記憶部（後述する操作リスクＤＢ）を有し、単位操作を契機に、操作リスク記憶部を参照して単位操作がプラントに与える影響を階層展開して画面に表示し、現場機器３、４…からプラントの実測値を取得し、当該取得した実測値からプラントの運転状況を分析し、単位操作を行うことによるプラントへの影響に関するリスクの増減方向を診断してベクトルで画面表示するプラント運転監視装置が実装される。詳細は後述する。
【００２５】
図２は、本発明の実施形態に係るプラント運転監視支援装置の構成を示すブロック図である
図２に示されるように、本発明のプラント運転監視支援装置としての機能を実現する中央監視サーバ７は、制御部７０と、操作部７１と、表示部７２と、記憶部７３と、により構成される。
【００２６】
操作部７１は、例えば、電源キー、通話キー、数字キー、文字キー、方向キー、決定キー、ファンクションキーなど、各種の機能が割り当てられたキー、あるいはマウス等のポインティングデバイスを有しており、これらキー、あるいはマウスがユーザによって操作された場合に、その操作内容に対応する信号を発生し、これをユーザの指示として制御部７０に出力する。
【００２７】
表示部７２は、多数の画素（複数色の発光素子の組み合わせ）を縦横に配して構成される、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display Device）や有機ＥＬ（Electro-Luminescence）を用いて構成される。表示部７２は、制御部７０により生成され、制御部７０が内蔵する、又は外付けされるメモリの所定の領域（ＶＲＡＭ領域）に描画された表示対象データに応じた画像を表示する。
【００２８】
記憶部７３には、操作リスク記憶部（操作リスクＤＢ７３０）が割り付けられ記憶される。操作リスクＤＢ７３０は、プラント運転に係る単位操作がプラントに与える影響を、体系的に階層構造で記述した関係モデルである。
具体的には、図３にそのデータ構造の一例が示されるように、単位操作によりプラントに与える影響が互いに関係付けられ記憶されている。例えば、単位操作として「ＰＡＣ（凝集剤）注入」が選択されると、水槽設備１−１（混和池）において、原水水質が変化していない状態で「ＰＡＣ注入率増加」がなされた場合、プロセスに与える影響として、水槽設備２（フロック形成池）では、「アルカリ度が減少」し、その結果、「良質な水酸化アルミニウムフロックが形成されない」ことに繋がる。
【００２９】
又、「ＰＡＣ注入率増加」であれば、フロック形成池で「ｐＨ低下」により、同じく「良質な水酸化アルミニウムブロックが形成されない」ことに繋がる。沈殿池では、フロック形成池（設備２）で良質な水酸化アルミニウムブロックが形成されない」結果、「反応しなかったＰＡＣのアルミニウム分が白濁する」ことに繋がり、更に、ろ過池では、「ろ過水濁度上昇」に繋がる。又、水槽設備１−１（混和池）において、原水濁度が上昇して「ＰＡＣ注入率増加」がなされた場合、沈殿池において、「固形物の増加」に繋がり、結果、ろ過池において「ろ過池閉鎖」に繋がる。更に、水槽設備１−１（混和池）において、「ＰＡＣ注入率増加」がなされた場合、適正な沈殿処理ができていない沈殿池において、「アルミニウム除去不足」となる。
【００３０】
このように、単位操作によりプラントに与える影響は、熟練したオペレータのノウハウに基づき、体系的に階層構造で記述した関係モデルで作成される。この関係モデルは、後述するＲＤＢＭＳ（Relational Data Base Management System）によって管理されるデータベースである。
【００３１】
記憶部７３は、例えば、不揮発性の記憶デバイス（不揮発性半導体メモリ、ハードディスク装置、光ディスク装置など）やランダムアクセス可能な記憶デバイス（例えばＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ）などによって構成される。
【００３２】
説明を図１に戻す。制御部７０は、例えば、メモリを内蔵し、あるいは外付けのメモリを有するマイクロプロセッサにより構成される。このメモリには、本発明のプラント監視支援プログラムが記憶されており、単位操作を契機に操作リスクＤＢ７３０を参照し、単位操作がプラントに与える影響を階層展開して表示部７２に表示し、現場機器３、４からプラントの実測値を取得し、当該取得した実測値からプラントの運転状況を分析し、単位操作を行うことによるプラントへの影響に関するリスクの増減方向を診断してベクトルで画面表示する機能を有する。
【００３３】
このため、制御部７０は、実行するプラント運転監視支援プログラムの構造が機能展開され示されているように、主制御部７００と、操作情報取得部７０１と、ＲＤＢＭＳ７０２と、描画・表示制御部７０３と、通信インタフェース部７０４と、リスク診断部７０５と、を含み構成される。
【００３４】
操作情報取得部７０１は、操作部７１により操作された情報、例えば、オペレータによる「ＰＡＣ注入」等、単位操作に係る情報を解読して、ＲＤＢＭＳ７０２、およびリスク診断部７０５に出力する。
ＲＤＢＭＳ７０２は、操作情報取得部により取得される単位操作を条件に、記憶部７３に構築された操作リスクＤＢ７３０を検索し、当該検索結果を描画・描画・表示制御部７０３に出力する。
【００３５】
描画・描画・表示制御部７０３は、ＲＤＢＭＳ７０２から出力される操作リスクＤＢ７３０の検索結果から画面情報を生成して不図示のＶＲＡＭ領域に描画すると共に、ＶＲＡＭ領域に描画された画面情報を、表示部７２の表示タイミングに同期して読み出し、表示部７２に表示する。描画・表示制御部７０３は、更に、画面に表示された内容に、後述するリスク診断部で診断されたリスクの増減方向をベクトルで重ね合わせ表示する。
【００３６】
通信インタフェース部７０４は、直接、もしくは間接的に接続される現場機器３、４との間で、現場機器３、４により計測されるプラントの実測値を取得するための通信を行い、リスク診断部７０５に出力する。通信インタフェース部７０４は、現場機器３、４が直接接続される場合はＲＳ４３５（Recommended Standard 435）、ＤＣＳ５、６からＬＡＮ経由で間接的に接続される場合は、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）のそれぞれの通信規格に従う通信を行う。
【００３７】
リスク診断部７０５は、通信インタフェース部７０４を介し通信により取得されるプラントの実測値が示す、例えば、原水水質と、混和池水質及び運転条件と、フロック形成池運転条件と、沈殿池水質、ろ過水水質、浄水水質データと、予め定義されるか、操作部７１を操作することにより動的に設定される、プラントに与える影響の重み付け情報により示される目的関数とから、データマイニングを行い、プラントへの影響に関するリスクを定量的に導出する。そして、導出されたリスクと閾値とを比較することによってリスクの増減方向を診断する。そして、描画・描画・表示制御部７０３にその結果を引き渡す。このとき描画・表示制御部７０３は、リスクの増減方向を矢印等のベクトル表現に変換し、先に描画された表示情報である、単位操作がプラントに与える影響データに重ね合わせてＶＲＡＭ領域に描画する。
【００３８】
尚、主制御部７００は、制御部７０が、オペレータによる単位操作を契機に操作リスクＤＢ７３０を参照し、当該単位操作がプラントに与える影響を階層展開して表示部７２に表示し、現場機器３、４からプラントの実測値を取得し、当該取得した実測値からプラントの運転状況を分析し、単位操作を行うことによるプラントへの影響に関するリスクの増減方向を診断してベクトルで画面表示する機能を実現するために、上記した、操作情報取得部７０１、ＲＤＢＭＳ７０２、描画・表示制御部７０３、通信インタフェース部７０４、リスク診断部７０５のシーケンス制御を行う。
【００３９】
（実施形態の動作）
図４は、本発明の実施形態に係るプラント監視支援装置の動作を示すフローチャートである。又、図５は、本発明の実施形態に係るプラント監視支援装置の画面構成の一例を示した図である。
【００４０】
以下、図４、図５を参照しながら、図２、図３に示す本発明の実施形態に係るプラント監視支援装置の動作について詳細に説明する。
【００４１】
中央監視サーバ７の制御部７０は、操作部７１による操作入力を常時監視している。操作部７１から操作入力があると（ステップＳ１０１“ＹＥＳ”）、制御部７０は、操作情報取得部７１０がその操作情報を取り込んで、ＲＤＢＭＳ７０２、及びリスク診断部７０５へ出力する。ここで、単位操作とは、例えば、「ＰＡＣ注入」、「硫酸注入」、「苛性注入」、「次亜注入」、「炭注入」等、一連の水処理運転操作入力のうちの薬剤注入操作の他、ポンプ等の機器操作をいうものとする。ここでは、「ＰＡＣ注入」を例示して説明する。
【００４２】
操作部７１により「ＰＡＣ注入」が選択操作されると（ステップＳ１０２“ＹＥＳ”）、ＲＤＢＭＳ７０２は、ＰＡＣ注入を検索条件として操作リスクＤＢ７３０を検索する（ステップＳ１０３）。ＰＡＣ注入率については、注入率過剰、増加、減少、不足等のケースがあり、それぞれに応じて異なる検索結果が、描画・表示制御部７０３に出力される。
【００４３】
ＰＡＣ注入率増加（ステップＳ１０４“ＹＥＳ”）を例示すると、描画・表示制御部７０３は、図３に示す操作リスクＤＢ７３０に格納されたデータに従い、プロセスに与える影響を表示情報として生成してＶＲＡＭ領域に描画する。又、描画・表示制御部７０３は、表示部７２の表示タイミングに同期してＶＲＡＭ領域からその表示情報を読み出して表示部７２に画面表示する（ステップＳ１０５）。
【００４４】
一方、リスク診断部７０５は、通信インタフェース部７０４を介して現場機器３、４から、直接又は間接的にプラントの実測値データを取得しており（ステップＳ１０６“ＹＥＳ”）、操作情報取得部７０１が操作部７１から単位操作を取り込んだことを契機に、データマイニングによるリスク導出処理が開始される（ステップＳ１０７）。
【００４５】
通信インタフェース部７０４を介して取得される実測値は、原水Ｔｂ、原水ｐＨ、原水色度、原水アルカリ度、原水水温等の原水水質と、攪拌強度ＧＲ、攪拌時間ＴＲからなる混和池運転条件と、薬品注入した処理水の水質と、攪拌強度ＧＳ、攪拌時間ＴＳからなるフロック形成池運転条件と、表面負荷率と沈殿水水質（Ｔｂ、ｐＨ）等からなる沈殿池水質データと、ろ過池水質、浄水水質データとを含む。また、プラントに与える影響の重み付けにより示される目的関数が操作情報取得部７０１を介して操作部７１により入力される。尚、目的関数についてはシステム固有の値として予め定義されたものを使用しても良い。
【００４６】
リスク診断部７０５は、上記の大量で多次元的な入力データからデータマイニングによる分析を行い、この分析結果を、例えば、実測値と理論計算値との比較結果、および過去データと実測値との比較結果に適応させ、プラントへの影響度と、実測値の理論計算値や過去実績との乖離度との関係により規定される「リスク表示マトリクス」を参照してリスクの増減方向を決定し、描画・表示制御部７０３へ出力する（ステップＳ１０８）。
【００４７】
これをうけて描画・表示制御部７０３は、リスク増減方向を矢印等のベクトルに変換し、先に描画された、単位操作がプロセスに与える影響に関する表示データ上に重ね合わせて表示するようにＶＲＡＭ領域に描画する。そして、描画・表示制御部７０３は、表示部７２の表示タイミングに同期してその重ね合わせた表示情報を読み出して表示部７２に表示する（ステップＳ１０９）。
【００４８】
このとき、描画・表示制御部７０３により生成される表示情報、および画面構成の一例が図５に示されている。図５に示されるように、「ＰＡＣ注入率増加」を示すブロックから、「アルカリ度減少」を示すブロックへの経路上に矢印マークが上方向斜め４５度を向いて表示されている。これは、原水水質のアルカリ度が低い場合に、ＰＡＣ注入率を増加させることでアルカリ度が減少するリスク発生確度が上昇することを示している。又、「ＰＡＣ注入率増加」を示すブロックから、「アルミニウム除去不足ブロック」へ向かう経路上に矢印マークが下方向斜め４５度を向いて表示されている。これは、ＰＡＣ注入率が増加し、沈殿処理が適正に行われなかった場合に、アルミニウム除去不足となるリスク発生確度が低減することを示している。
【００４９】
尚、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１０２の「ＰＡＣ注入選択操作判定処理」においてＮＯ判定された場合の処理ルーチンＡは、ＰＡＣ注入操作以外の、「ＰＡＣ注入」、「硫酸注入」、「苛性注入」、「次亜注入」、「炭注入」等の単位操作がなされた場合の処理であり、又、ステップＳ１０４の「ＰＡＣ注入率増加判定処理」においてＮＯ判定された場合の処理ルーチンＢは、ＰＡＣ注入率が、過剰、増加、減少、不足等のケースにおけるそれぞれの処理ルーチンであり、これらの具体的な処理についての説明は省略した。
（実施形態の効果）
上記した本発明の実施形態に係るプラント運転監視支援装置によれば、オペレータは、これから行おうとする操作に対してプラントに対する影響を視認でき、また、ベクトルにより、その影響の中でどのリスクが高まり、あるいは減少するかを一目見ただけで理解できるため、以降の運転操作に役立たせることができる。従って、プラントの安定運用に寄与することができる。又、画面内容を確認しながらプラントの運転監視が可能になるため、スキルの低いオペレータであっても熟練オペレータに近い視野でプラントの安定した運用が可能になる。
【００５０】
尚、本発明のプラント運転監視支援プログラムは、例えば、図２において、複数の現場機器３、４が接続され、前記現場機器を用いたプラント運転に係る単位操作がプラントに与える影響について、体系的に階層構造で記述した関係モデルを記憶するデータベース７３０を有するプラント運転監視支援装置（例えば、中央監視サーバ７）のコンピュータ上で実行されるプラント運転監視支援プログラムであって、例えば、図４のフローチャートにおいて、前記単位操作を契機に、前記データベースを参照して前記単位操作がプラントに与える影響を階層展開して画面に表示する処理（ステップＳ１０１〜Ｓ１０８）と、前記現場機器からプラントの実測値を取得する処理と（ステップＳ１０９）、前記取得した実測値からプラントの運転状況を分析し、前記単位操作を行うことによる前記プラントへの影響に関するリスクの増減方向を診断する処理（ステップＳ１１０、Ｓ１１１）と、前記画面に表示された内容に、前記リスクの増減方向をベクトルで重ね合わせ表示する処理（ステップＳ１１２）と、を実行させるものである。
【００５１】
本発明のプラント運転監視支援プログラムによれば、当該プログラムをプラント運転監視支援装置のコンピュータ上で実行させることにより、単位操作がプラントに与える影響、及びそのリスクの増減方向が画面に表示されるため、オペレータは、これから行おうとする操作に対してプラントに対する影響を視認でき、また、ベクトルにより、その影響の中でどのリスクが高まり、あるいは減少するかを一目見ただけで理解できるため、以降の運転操作に役立たせることができる。従って、プラントの安定運用に寄与することができる。又、画面内容を確認しながらプラントの運転監視が可能になるため、スキルの低いオペレータであっても熟練オペレータに近い視野でプラントの安定した運用が可能になる。
【００５２】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態では、本発明を浄水プロセスに適用した場合について説明したが、本発明を下水プロセスに適用することもできる。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００５３】
１、２ 水槽設備
３、４ 現場機器
５、６ ＤＣＳ
７ 中央監視サーバ（プラント運転監視支援装置）
８、９ クライアント
１０ プラント運転監視支援システム
７０ 制御部
７１ 操作部
７２ 表示部
７３ 記憶部
７００ 主制御部
７０１ 操作情報取得部
７０２ ＲＤＢＭＳ
７０３ 描画・表示制御部
７０４ 通信インタフェース部
７０５ リスク診断部
７３０ 操作リスクＤＢ（操作リスク記憶部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラント運転に係る単位操作がプラントに与える影響を、体系的に階層構造で記述した関係モデルを記憶する操作リスク記憶部と、
前記単位操作を契機に、前記操作リスク記憶部を参照し、前記単位操作がプラントに与える影響を階層展開して画面に表示する描画・表示制御部と、
前記プラントの実測値を取得し、当該取得した実測値からプラントの運転状況を分析し、前記単位操作を行うことによる前記プラントへの影響に関するリスクの増減方向を診断するリスク診断部と、を備え、
前記描画・表示制御部は、
前記画面に表示された内容に、前記リスク診断部で診断されたリスクの増減方向をベクトルで重ね合わせ表示することを特徴とするプラント運転監視支援装置。
【請求項２】
前記操作リスク記憶部は、
前記関係モデルに基づき、関係データベース管理システムにより管理されるリレーショナルデータベースであることを特徴とする請求項１記載のプラント運転監視支援装置。
【請求項３】
前記プラントは、
川からの水を取水し浄水場へ導く着水井と、原水へ凝集剤や各種薬品を注入して急速攪拌させる混和池と、緩速攪拌により処理原水中にフロックを形成させるフロック形成池と、懸濁物質や前記フロックを沈殿させる沈殿池と、処理水をろ過するろ過池とからなる浄水処理場施設であり、
前記リスク診断部は、
前記実測値が示す、原水水質と、混和池水質及び運転条件と、フロック形成池水質及び運転条件と、沈殿池水質データと、前記プラントに与える影響の重み付けにより示される目的関数とから、データマイニングにより前記プラントへの影響に関するリスクを定量的に導出し、前記リスクを閾値と比較し、前記リスクの増減方向を診断することを特徴とする請求項１記載のプラント運転監視支援装置。
【請求項４】
川からの水を取水し浄水場へ導く着水井と、原水へ凝集剤や各種薬品を注入して急速攪拌させる混和池と、緩速攪拌により処理原水中にフロックを形成させるフロック形成池と、懸濁物質や前記フロックを沈殿させる沈殿池と、処理水をろ過するろ過池とからなる浄水処理設備におけるプラント運転監視支援システムであって、
前記浄水処理設備のそれぞれに設けられるセンサを含む現場機器と、
前記現場機器を用いたプラント運転に係る単位操作がプラントに与える影響について、体系的に階層構造で記述した関係モデルを記憶する操作リスク記憶部を有し、前記単位操作を契機に、前記操作リスク記憶部を参照して前記単位操作がプラントに与える影響を階層展開して画面に表示し、前記現場機器からプラントの実測値を取得し、当該取得した実測値からプラントの運転状況を分析し、前記単位操作を行うことによる前記プラントへの影響に関するリスクの増減方向を診断して、前記画面に表示された内容に、前記リスクの増減方向をベクトルで重ね合わせ表示するブラント運転監視装置と、
を備えたことを特徴とするプラント運転監視支援システム。
【請求項５】
複数の現場機器が接続され、前記現場機器を用いたプラント運転に係る単位操作がプラントに与える影響について、体系的に階層構造で記述した関係モデルを記憶するデータベースを有するプラント運転監視支援装置のコンピュータ上で実行されるプラント運転監視支援プログラムであって、
前記単位操作を契機に、前記データベースを参照して前記単位操作がプラントに与える影響を階層展開して画面に表示する処理と、
前記現場機器からプラントの実測値を取得する処理と、
前記取得した実測値からプラントの運転状況を分析し、前記単位操作を行うことによる前記プラントへの影響に関するリスクの増減方向を診断する処理と、
前記画面に表示された内容に、前記リスクの増減方向をベクトルで重ね合わせ表示する処理と、
を実行させることを特徴とするプラント運転監視プログラム。
【請求項１】
プラント運転に係る単位操作がプラントに与える影響を、体系的に階層構造で記述した関係モデルを記憶する操作リスク記憶部と、
前記単位操作を契機に、前記操作リスク記憶部を参照し、前記単位操作がプラントに与える影響を階層展開して画面に表示する描画・表示制御部と、
前記プラントの実測値を取得し、当該取得した実測値からプラントの運転状況を分析し、前記単位操作を行うことによる前記プラントへの影響に関するリスクの増減方向を診断するリスク診断部と、を備え、
前記描画・表示制御部は、
前記画面に表示された内容に、前記リスク診断部で診断されたリスクの増減方向をベクトルで重ね合わせ表示することを特徴とするプラント運転監視支援装置。
【請求項２】
前記操作リスク記憶部は、
前記関係モデルに基づき、関係データベース管理システムにより管理されるリレーショナルデータベースであることを特徴とする請求項１記載のプラント運転監視支援装置。
【請求項３】
前記プラントは、
川からの水を取水し浄水場へ導く着水井と、原水へ凝集剤や各種薬品を注入して急速攪拌させる混和池と、緩速攪拌により処理原水中にフロックを形成させるフロック形成池と、懸濁物質や前記フロックを沈殿させる沈殿池と、処理水をろ過するろ過池とからなる浄水処理場施設であり、
前記リスク診断部は、
前記実測値が示す、原水水質と、混和池水質及び運転条件と、フロック形成池水質及び運転条件と、沈殿池水質データと、前記プラントに与える影響の重み付けにより示される目的関数とから、データマイニングにより前記プラントへの影響に関するリスクを定量的に導出し、前記リスクを閾値と比較し、前記リスクの増減方向を診断することを特徴とする請求項１記載のプラント運転監視支援装置。
【請求項４】
川からの水を取水し浄水場へ導く着水井と、原水へ凝集剤や各種薬品を注入して急速攪拌させる混和池と、緩速攪拌により処理原水中にフロックを形成させるフロック形成池と、懸濁物質や前記フロックを沈殿させる沈殿池と、処理水をろ過するろ過池とからなる浄水処理設備におけるプラント運転監視支援システムであって、
前記浄水処理設備のそれぞれに設けられるセンサを含む現場機器と、
前記現場機器を用いたプラント運転に係る単位操作がプラントに与える影響について、体系的に階層構造で記述した関係モデルを記憶する操作リスク記憶部を有し、前記単位操作を契機に、前記操作リスク記憶部を参照して前記単位操作がプラントに与える影響を階層展開して画面に表示し、前記現場機器からプラントの実測値を取得し、当該取得した実測値からプラントの運転状況を分析し、前記単位操作を行うことによる前記プラントへの影響に関するリスクの増減方向を診断して、前記画面に表示された内容に、前記リスクの増減方向をベクトルで重ね合わせ表示するブラント運転監視装置と、
を備えたことを特徴とするプラント運転監視支援システム。
【請求項５】
複数の現場機器が接続され、前記現場機器を用いたプラント運転に係る単位操作がプラントに与える影響について、体系的に階層構造で記述した関係モデルを記憶するデータベースを有するプラント運転監視支援装置のコンピュータ上で実行されるプラント運転監視支援プログラムであって、
前記単位操作を契機に、前記データベースを参照して前記単位操作がプラントに与える影響を階層展開して画面に表示する処理と、
前記現場機器からプラントの実測値を取得する処理と、
前記取得した実測値からプラントの運転状況を分析し、前記単位操作を行うことによる前記プラントへの影響に関するリスクの増減方向を診断する処理と、
前記画面に表示された内容に、前記リスクの増減方向をベクトルで重ね合わせ表示する処理と、
を実行させることを特徴とするプラント運転監視プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２５３３８６（Ｐ２０１１−２５３３８６Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２７２４９（Ｐ２０１０−１２７２４９）
【出願日】平成２２年６月２日（２０１０．６．２）
【出願人】（５０７２１４０８３）メタウォーター株式会社 (277)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２日（２０１０．６．２）
【出願人】（５０７２１４０８３）メタウォーター株式会社 (277)
【Ｆターム（参考）】
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