グラフ編集型シミュレーション装置、グラフ編集型シミュレーションプログラム、及びプラント維持管理システム
【課題】プラントの運転負荷パターンを画面にグラフ表示して運転条件の変更による省エネ効果をリアルタイムに評価すること。
【解決手段】検索エンジン部１０２が、操作部１１からシミュレーションを希望する日を含む特定の検索条件が入力された場合、運転履歴データベース１３０から検索条件を満足する運転負荷パターンを検索し、グラフ編集処理部１０３が、検索された運転負荷パターンを評価するデータ毎にベースグラフに編集し、ベースグラフを含む画面情報を生成して表示し、シミュレーション処理部１０６が、操作部１１から画面情報に含まれる運転条件の変更指示が入力された場合、変更された運転条件に従ってプラント機器の動作をシミュレーションする。そして、グラフ編集処理部１０３は、シミュレーション処理部１０６のシミュレーションの結果に基づいて、ベースグラフの内容を更新し、更新されたベースグラフを含む画面情報を生成して表示する。
【解決手段】検索エンジン部１０２が、操作部１１からシミュレーションを希望する日を含む特定の検索条件が入力された場合、運転履歴データベース１３０から検索条件を満足する運転負荷パターンを検索し、グラフ編集処理部１０３が、検索された運転負荷パターンを評価するデータ毎にベースグラフに編集し、ベースグラフを含む画面情報を生成して表示し、シミュレーション処理部１０６が、操作部１１から画面情報に含まれる運転条件の変更指示が入力された場合、変更された運転条件に従ってプラント機器の動作をシミュレーションする。そして、グラフ編集処理部１０３は、シミュレーション処理部１０６のシミュレーションの結果に基づいて、ベースグラフの内容を更新し、更新されたベースグラフを含む画面情報を生成して表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラントの運転負荷パターンを画面にグラフ表示して運転条件の変更による省エネ効果をリアルタイムに評価可能な、グラフ編集型シミュレーション装置、グラフ編集型シミュレーションプログラム、及びプラント維持管理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラントの維持管理を目的として、プラント運転のメカニズム、プラント機器の性能や役割等を数式化したモデルをコンピュータに演算（シミュレーション）させ、演算結果に基づいてプラントの特性を解析し、発生し得る問題を事前に解決、訓練、又は評価する試みがなされるようになった。
【０００３】
このようなシミュレーションシステムとして、特許文献１には、収集されたプラントデータから評価用の基準値を計算し、評価用の基準値に基づいて変動を評価してプラントの異常を検知する技術が開示されている。特許文献２には、プラント運転の現在の傾向と過去の傾向との比較、検討を容易に行うことができるように、両者のトレンドグラフを将来予測と共に重ね合わせ表示する技術が開示されている。特許文献３には、システム構成要素のひとつをシステム性能に影響を与えるボトルネックとし、性能に対する影響度を決定して対象変数に対する性能感度を解析する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−６０１１０号公報
【特許文献２】特開２０００−１０６２０号公報
【特許文献３】特開２００４−２１６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、プラント維持管理システムにおいて、省エネ運転を実現するためになされることは、機器の効率化や速度制御方式への代替が主であり比較的高価である。これに対して、従来のシミュレーションシステムは、機器の仕様や構成を変更することによりどの程度の省エネ効果が期待できるかを提示するだけの、いわゆる積み上げ方式によるものである。このため、従来のシミュレーションシステムによれば、目標を達成するためにはシミュレーションを繰り返し実行する必要があった。
【０００６】
一方、過去データから需要を予測し、運転負荷パターンをシミュレーションする方法もある。しかしながら、このような方法では、運転条件の設定により結果がバッチ処理で出力されるため、何度か目標を定め、条件を再設定する操作を繰り返すことによって、最適な運転パターンが決まる。このため、このような方法によれば、最適な運転パターンが決まるまでに相当の時間を要し、操作上の手間も必要であると共に、シミュレーション結果を表示する画面の視認性が悪い。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、プラントの運転負荷パターンを画面にグラフ表示して運転条件の変更による省エネ効果をリアルタイムに評価可能な、グラフ編集型シミュレーション装置、グラフ編集型シミュレーションプログラム、及びプラント維持管理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るグラフ編集型シミュレーション装置は、各種操作情報を入力する操作部と、プラント機器の過去の運転負荷パターンが所定期間分蓄積された運転履歴データベースと、前記操作部からシミュレーションを希望する日を含む特定の検索条件が入力された場合、前記運転履歴データベースから検索条件を満足する運転負荷パターンを検索する検索エンジン部と、前記検索エンジン部によって検索された運転負荷パターンを評価するデータ毎にベースグラフに編集し、前記ベースグラフを含む画面情報を生成して表示するグラフ編集処理部と、前記操作部から前記画面情報に含まれる運転条件の変更指示が入力された場合、変更された運転条件に従ってプラント機器の動作をシミュレーションするシミュレーション処理部と、を備え、前記グラフ編集処理部は、前記シミュレーション処理部のシミュレーションの結果に基づいて、前記ベースグラフの内容を更新し、更新されたベースグラフを含む画面情報を生成して表示する。
【０００９】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るグラフ編集型シミュレーションプログラムは、シミュレーションを希望する日を含む特定の検索条件が入力された場合、プラント機器の過去の運転負荷パターンが所定期間分蓄積された運転履歴データベースから検索条件を満足する運転負荷パターンを検索する検索処理と、前記検索処理によって検索された運転負荷パターンを評価するデータ毎にベースグラフに編集し、前記ベースグラフを含む画面情報を生成して表示するグラフ編集処理と、前記画面情報に含まれる運転条件の変更指示が入力された場合、変更された運転条件に従ってプラント機器の動作をシミュレーションするシミュレーション処理と、をコンピュータに実行させ、前記グラフ編集処理は、前記シミュレーション処理のシミュレーションの結果に基づいて、前記ベースグラフの内容を更新し、更新されたベースグラフを含む画面情報を生成して表示する処理を含む。
【００１０】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るプラント維持管理システムは、機場毎に設置される水槽設備を含むプラント機器と、電気通信回線を介して前記プラント機器に接続され、該プラント設備を統合管理する監視サーバと、本発明に係るグラフ編集型シミュレーション装置とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るグラフ編集型シミュレーション装置、グラフ編集型シミュレーションプログラム、及びプラント維持管理システムによれば、プラントの運転負荷パターンを画面にグラフ表示して運転条件の変更による省エネ効果をリアルタイムに評価できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態であるグラフ編集型シミュレーション装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す運転履歴ＤＢのデータ構造の一例を示す図である。
【図３】図３は、図１に示すグラフ編集型シミュレーション装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】図４は、検索画面の一例を示す図である。
【図５】図５は、検索結果の一例を示す図である。
【図６】図６は、ポンプ運転シミュレーション表示画面の一例を示す図である。
【図７】図７は、ポンプ運転状況表示画面の一例を示す図である。
【図８】図８は、ポンプ運転シミュレーション表示画面の一例を示す図である。
【図９】図９は、ポンプ運転シミュレーション表示画面の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、ポンプ運転状況表示画面の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態であるプラント維持管理システムの構成を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、本発明の一実施形態であるプラント維持管理システムの水槽設備の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態であるグラフ編集型シミュレーション装置の構成及び動作について説明する。
【００１４】
〔グラフ編集型シミュレーション装置の構成〕
図１は、本発明の一実施形態であるグラフ編集型シミュレーション装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の一実施形態であるグラフ編集型シミュレーション装置１は、ＰＣ（Personal Computer）やワークステーション等の情報処理装置によって構成され、制御部１０、操作部１１、表示部１２、及び記憶部１３を主な構成要素として備えている。
【００１５】
制御部１０は、記憶部１３に格納されているコンピュータプログラムに基づいて処理を実行するＣＰＵ等の演算処理装置であり、コンピュータプログラムに記述された手順に従って後述する処理を実行する。すなわち、制御部１０は、記憶部１３に格納されているＯＳ（オペレーティングシステム）や本発明に係るグラフ編集型シミュレーションプログラムを含むアプリケーションプログラム等のコンピュータプログラムから命令コードを順次読み込んで処理を実行する。
【００１６】
操作部１１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、発信キー、ファンクションキー等、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いる。操作部１１は、これらのキー、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１０に出力する。
【００１７】
表示部１２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１２は、制御部１０により生成され、記憶部１３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。
【００１８】
記憶部１３は、上記したコンピュータプログラムの他に各種データを記憶する。例えば、記憶部１３には、過去の運転負荷パターンが所定期間分蓄積される運転履歴ＤＢ（Data Base）１３０等のデータが所定の領域に割り当てられ格納される。運転履歴ＤＢ１３０のデータ構造の一例を図２に示す。図２に示されるように、運転履歴ＤＢ１３０には、日付、曜日毎の、天気、平均気温、最高気温、最低気温、場所、年間流入水量、月間流入水量、日間平均流入水量等の各データフィールドで構成される運転負荷パターンが格納されている。運転履歴ＤＢ１３０は、グラフ編集型シミュレーション支援装置１が内蔵する記憶部１３に構築してもよいが、ネットワーク接続される図示しないＤＢサーバに構築されるＤＢを使用してもよい。記憶部１３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、光ディスク装置等）やランダムアクセス可能な記憶デバイス（例えばＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ）等によって構成される。
【００１９】
制御部１０は、シミュレーションを希望する日を含む特定の検索条件が入力されたときに、運転履歴ＤＢ１３０を検索して得られる運転負荷パターンを評価に必要なパラメータ毎にベースグラフに編集し、ベースグラフを含む画面情報を生成して表示すると共に、画面情報に含まれる運転条件の変更指示があったときに、シミュレーションを行いベースグラフの内容を変更するグラフ編集型シミュレーションプログラムを実行する。
【００２０】
制御部１０が実行するグラフ編集型シミュレーションプログラムが有する構造は、主制御部１００と、検索条件入力取得部１０１と、検索エンジン部１０２と、グラフ編集処理部１０３と、描画・表示制御部１０４と、変更入力取得部１０５と、シミュレーション処理部１０６と、計測情報取得部１０７と、ニューラルネットワーク処理部１０８と、省エネ評価部１０９、とに機能展開される。
【００２１】
検索条件入力取得部１０１は、操作部１１が操作されることによりシミュレーションを希望する日を含む特定の検索条件を取り込み、検索エンジン部１０２へ出力する。検索エンジン部１０２は、検索条件入力取得部１０１から転送された特定の検索条件に基づき、記憶部１３の一部領域に構築された運転履歴ＤＢ１３０を検索し、その結果をグラフ編集処理部１０３に転送する。
【００２２】
グラフ編集処理部１０３は、検索エンジン部１０２により検索出力された過去の類似運転パターンをグラフに編集して描画・表示制御部１０４へ出力する。描画・表示処理部１０４は、グラフ編集処理部１０３により生成されるグラフ等からなる画面情報を図示しないＶＲＡＭ（Video RAM）領域に描画し、表示部１２の表示タイミングに同期してその画面情報を読み出して表示部１２に表示する。グラフ編集処理部１０３により生成される画面情報の中には、後述するように、運転条件の変更を行うときに操作部１１によりドラッグ操作されるポンプ運転状況画面が含まれる。このポンプ運転状況画面では、ドラッグ操作を容易にするために、運転ポンプが１台毎に正方形状のアイコンで表示されている。グラフ編集処理部１０３は、このベースグラフを表示するにあたり、プラントにおける電力量、流入水量、水位、危険水位、のうちの少なくとも一つ、又はその組み合わせを時間軸上に表現する。
【００２３】
変更入力取得部１０５は、操作部１１のドラッグ＆ドロップ操作により表示画面情報に含まれる運転条件の変更指示を検知してシミュレーション処理部１０６によるシミュレーションを起動する。シミュレーション処理部１０６は、検索エンジン部１０２により検索された過去の類似した運転負荷パターンに基づき、検索条件にマッチする、例えば、プラントにおける電力量、流入水量、水位、危険水位（以下、パラメータという）を、例えば、回帰分析や共分散構造分析という重解析等の統計的手法により定量的に予測演算する機能を有する。運転条件の変更指示があった場合、グラフ編集処理部１０３は、シミュレーション処理部１０６によるシミュレーションの結果に基づき、先に表示部１２に表示されたベースグラフの内容を更新する。
【００２４】
計測情報取得部１０７は、運転履歴ＤＢ１３０からプラント内の実計測情報を取得してニューラルネットワーク処理部１０８へ供給する。ニューラルネットワーク処理部１０８は、シミュレーション処理部１０６によるシミュレーションの結果を計測情報取得部１０７経由で取得した実計測情報に基づき学習し、補正してグラフ編集処理部１０３へ供給する機能を有する。
【００２５】
省エネ評価部１０９は、操作部１１によるドラッグ＆ドロップ操作により、ポンプ運転台数を減じたときの省電力量と、高水位運転したときの省電力量とを合算して省エネ期待量を計算する機能を有し、ここで計算された省エネ期待値は必要に応じて描画・表示制御部１０５へ転送され、表示部１２に表示される。
【００２６】
主制御部１００は、制御部１０が、シミュレーションを希望する日を含む特定の検索条件が入力されたときに、運転履歴ＤＢ１３０を検索して得られる運転負荷パターンを評価に必要なパラメータ毎にシミュレーションし、そのシミュレーション結果をパラメータ毎にベースグラフに編集し、ベースグラフを含む画面情報を生成して表示すると共に、画面情報に含まれる運転条件の変更指示があったときに、シミュレーションを行いベースグラフの内容を変更する機能を実現するために、上記した検索条件入力取得部１０１、検索エンジン部１０２、グラフ編集処理部１０３、描画・表示処理部１０４、変更入力取得部１０５、シミュレーション処理部１０６、計測情報取得部１０７、ニューラルネットワーク処理部１０８、省エネ評価部１０９のシーケンス制御を行う。
【００２７】
制御部１０において、各ブロック間の接続は、実際のハードウエア構成における各構成要素間の物理的な接続関係を示すものではなく、各ブロック間の主な信号の流れを示すものである。
【００２８】
〔グラフ編集型シミュレーション装置の動作〕
次に、図３のフローチャートを参照しながら、本発明の一実施形態であるグラフ編集型シミュレーション装置１の動作について詳細に説明する。ここでは、プラントの運転負荷パターンとして、図１２に示す下水処理場の水槽設備４００に設置される３基の原水ポンプ４０１の運転負荷パターンを例示して説明する。
【００２９】
３基の原水ポンプ４０１の運転負荷パターンを評価する際は、始めに、オペレータが、操作部１１を操作することにより、図４に示すような検索画面Ｇ１に、沈砂池の場所，検索対象期間（開始終了月日），曜日，タイプ（平日，休日，週明けの種別），天候と気温，前日の天候と気温、及び汚水の流入量を検索条件として入力し、検索実行ボタンＢ１をクリック操作する。検索実行ボタンＢ１がクリック操作されると、制御部１０は、操作部１１による検索要求ありと判断し（ステップＳ１０１“ＹＥＳ”）、検索条件入力取得部１０１がこの検索条件を取り込み（ステップＳ１０２）、検索エンジン部１０２へ供給する。
【００３０】
これを受けて検索エンジン部１０２では、記憶部１３に構築された運転履歴ＤＢ１３０を検索することにより（ステップＳ１０３）、対象日に近い運転負荷パターンがあれば（ステップＳ１０４“ＹＥＳ”）、そのうちの最も近い過去データを読み出してグラフ編集処理部１０３に出力する。より具体的には、検索エンジン部１０２は、図５に示すように、検索条件に一致する運転負荷パターンの一覧を示す表示画面Ｇ２を表示する。そして、オペレータが表示画面Ｇ２の中から所望の運転負荷パターンを選択し、シミュレーションボタンＢ３をクリック操作すると、グラフ編集処理部１０３が、選択された運転負荷パターンを用いて図６に示すポンプ運転シミュレーション表示画面Ｇ３及び図７に示すポンプ運転状況表示画面Ｇ４を生成し、描画・表示制御部１０４を介して表示部１２に表示する（ステップＳ１０５）。図６に示されるように、ポンプ運転シミュレーション表示画面Ｇ３は、プラントにおける汚水の流入量，吐出量，危険水位，水位，電力量等のパラメータの組み合せが時間軸上に展開され画面情報として表示される。図７に示されるように、ポンプ運転状況表示画面Ｇ４は、ポンプ運転台数が時間軸上に展開され画面情報として表示される。なお、検索画面Ｇ１中の流入量予測ボタンＢ２がクリック操作された場合、検索エンジン部１０２は、検索された各運転負荷パターンにおける汚水の流入量を予測し、予測された流入量が検索条件において指定された汚水の流入量の条件を満たす運転負荷パターンを選択する。
【００３１】
オペレータは、操作部１１を操作することによって図６に示すポンプ運転シミュレーション表示画面Ｇ３及び図７に示すポンプ運転状況表示画面Ｇ４における編集部内の情報を変更操作することで、運転条件の変更による運転負荷パターンのシミュレーションが可能である。すなわち、図８に示されるように、オペレータがドラッグ操作により、ポンプ運転シミュレーション表示画面Ｇ５の編集部の領域Ｒ１における汚水の吐出量を図６に示す状態から低下させると（ステップＳ１０６“ＹＥＳ”）、変更入力取得部１０５は、これを検知することにより、シミュレーション処理部１０６による運転負荷パターンのシミュレーション処理を起動する。その結果、図８に示されるように、表示部の領域Ｒ２における汚水の吐出量及び水位がそれぞれ低下及び上昇し、表示部の領域Ｒ３における電力量が低下するようにグラフの内容が変化する。これは、シミュレーション処理部１０６よる予測演算の結果であり、グラフ編集処理部１０３は、シュレーション処理部１０６から取得したシミュレーション結果をグラフに再編集する。グラフ編集処理部１０３は、画面情報を更新して描画・表示制御部１０４へ出力することにより、表示部１２に、図８に示すポンプ運転シミュレーション表示画面Ｇ５を表示する。なお、汚水の吐出量が変更操作された場合、シミュレーション処理部１０６は、汚水の吐出量の変更に伴う汚水の水位の変化量を算出し、汚水の水位に対応するポンプの吐出量を読み出し、読み出されたポンプの吐出量に対応するポンプの電力量を読み出し、読み出されたポンプの吐出量から変更された吐出量に必要なポンプの運転台数を算出し、ポンプの吐出量の合計値から汚水の吐出量及び汚水の水位の変化量を再計算する。
【００３２】
また、図１０に示されるように、オペレータがドラッグ操作により、ポンプ運転状況表示画面７の編集部内の領域Ｒ４におけるポンプの運転台数を増やして夜間電力を活用してポンプの負荷を分散させると（ステップＳ１０６“ＹＥＳ”）、変更入力取得部１０５は、これを検知することにより、シミュレーション処理部１０６による運転負荷パターンのシミュレーション処理を起動する。その結果、図９に示されるように、ポンプ運転シミュレーション表示画面Ｇ６の表示部の領域Ｒ５における電力量が低下するようにグラフの内容が変化する。これは、シミュレーション処理部１０６よる予測演算の結果であり、グラフ編集処理部１０３は、シュレーション処理部１０６から取得したシミュレーション結果をグラフに再編集する。グラフ編集処理部１０３は、画面情報を更新して描画・表示制御部１０４へ出力することにより、表示部１２に、図９に示すポンプ運転シミュレーション表示画面Ｇ６を表示する。
【００３３】
また、図１０に示されるように、オペレータがドラッグ操作により、ポンプ運転状況表示画面７の編集部内の領域Ｒ６におけるポンプの運転台数を調整してポンプの負荷分散運転による契約電力の引き下げ及び高水位運転によるポンプ効率の引き上げを行うと（ステップＳ１０６“ＹＥＳ”）、変更入力取得部１０５は、これを検知することにより、シミュレーション処理部１０６による運転パターンのシミュレーション処理を起動する。その結果、図９に示されるように、ポンプ運転シミュレーション表示画面Ｇ６の表示部の領域Ｒ７における汚水の水位及び電力量がそれぞれ上昇及び低下するようにグラフの内容が変化する。これは、シミュレーション処理部１０６よる予測演算の結果であり、グラフ編集処理部１０３は、シュレーション処理部１０６から取得したシミュレーション結果をグラフに再編集する。グラフ編集処理部１０３は、画面情報を更新して描画・表示制御部１０４へ出力することにより、表示部１２に、図９に示すポンプ運転シミュレーション表示画面Ｇ６を表示する。
【００３４】
なお、図６に示すポンプ運転シミュレーション表示画面Ｇ３内のニューラルネットワークメニューＭ１がＯＮに設定されている場合、ニュートラルネットワーク処理部１０８は、シミュレーション処理部１０６によるシミュレーションの結果を計測情報取得部１０７経由で取得した実計測情報に基づき学習し、補正してグラフ編集処理部１０３へ供給する（ステップＳ１０８）。グラフ編集処理部１０３では、補正されたシミュレーション結果をグラフデータに再編集することにより画面情報を更新して描画・表示制御部１０４へ出力することにより、表示部１２にグラフを含む画面が表示される。
【００３５】
このように、ドラッグ＆ドロップ操作により運転条件を変更することで、関係する他のグラフ線もシミュレーションにより同時にリアルタイムに変化するため、目標を再設定するための手間が省け、かつ、グラフで運転負荷パターンが表示されるため視認性が向上する。このように、オペレータは、ポンプ台数減運転によりどの時刻まで高水位運転が可能であるかが見た目で判断でき、ポンプの運転台数を減らした時間の省電力と高水位転した省電力との合算が省エネ期待量として理解することができる。
【００３６】
なお、省エネ評価部１０９では、操作部１１によるドラッグ操作により、ポンプ運転台数を減じたときの省電力量と、高水位運転したときの省電力量とを合算して省エネ期待量を計算し、ここで計算された省エネ期待値は描画・表示制御部１０５へ転送され、表示部１２に表示される（ステップＳ１０９）。このように、省エネ評価部１０９で省エネ期待量が自動計算され必要に応じて表示部１２に表示されるため、運転と省エネ効果との目視評価のための手間を省くことができる。
【００３７】
本発明の実施形態に係るグラフ編集型シミュレーション装置１によれば、画面情報に含まれる運転条件の変更指示があったときに、シミュレーションの結果を取得してベースグラフの内容を変更することで、運転条件の変更によるシミュレーションの結果が他の関係するグラフ線と共に同時にリアルタイムに表示されるため、シミュレーションの結果が出るまでの時間が短縮され、目標再設定のための操作上の手間も省け、視認性も向上する。
【００３８】
また、ニューラルネットワークによりシミュレーションの結果が最適化されるため、評価結果の信頼性が向上し、更に、ドラッグ操作により、ポンプ運転台数を減じたときの省電力量と、高水位運転したときの省電力量とを合算して省エネ期待量を計算して表示することにより、評価のための手間を省くことができる。
【００３９】
なお、本発明のグラフ編集型シミュレーションプログラムは、プラント機器の運転負荷パターンを画面上にグラフで表示して省エネ効果を評価するグラフ編集型シミュレーション装置のコンピュータ上で実行されるグラフ編集型シミュレーションプログラムであって、例えば、図３のフローチャートに示されるように、シミュレーションを希望する日を含む特定の検索条件が入力されたときに、過去の運転負荷パターンが所定期間分蓄積された運転履歴データベースを検索する検索処理（ステップＳ１０１〜Ｓ１０３）と、前記検索処理により得られる運転負荷パターンを評価に必要なパラメータ毎にベースグラフに編集し、前記ベースグラフを含む画面情報を生成して表示すると共に、前記画面情報に含まれる運転条件の変更指示があったときにシミュレーションを行い、前記シミュレーションの結果に基づき前記表示されたベースグラフの内容を更新して表示するグラフ編集処理（ステップＳ１０４〜Ｓ１０９）と、を実行させるものである。
【００４０】
（プラント維持管理システム）
図１１は、本発明の一実施形態であるグラフ編集型シミュレーション装置１をプラント維持管理システム２００に適用した場合のシステム構成の一例を示した図である。産業用プロセスとして、例えば、給水システムを例示すると、機場には、水槽設備である設備＃１、＃２等の複数設備が設置されている。各設備には、水位センサやバルブ調節器等の、所謂、現場機器が含まれ、これら現場機器は、設備毎に割り当てられた通信装置と称されるデータ収集装置３０１〜３０４と１対１に通信可能に接続される。この接続は、ＲＳ４８５等のシリアルデータ通信路により接続される。
【００４１】
各現場機器での測定データは、監視装置２１０、２１２に送信するのとは別に、上記した通信装置３０１〜３０４にも送信される。全ての通信装置３０１〜３０４は、本発明の一実施形態であるグラフ編集型シミュレーション装置１とも通信可能に接続され、この接続は、例えば、イーサネット（登録商標）等によるＬＡＮ（Local Area Network）接続による。通信装置３０１〜３０４にバッファリングされた測定データを含む運転データは、ＬＡＮ経由で不図示のＤＢサーバにファイル形式で蓄積される。グラフ編集型シミュレーション装置１は、このＤＢサーバに蓄積された運転履歴を参照してプラントの運転状況をシミュレーションし、ここでシミュレーションされた内容は、必要に応じてＬＡＮ２００経由で、クライアント端末２０２、２０４や中央監視サーバ２０６により適宜アクセスされる。このプラント維持管理システム２００によれば、運転条件の変更が機場毎に設置された水槽設備を含むプラント機器毎にリアルタイムに反映されるため、プラント全体の評価にかける負担が軽減され、維持管理が容易になる。
【００４２】
なお、クライアント端末２０２、２０４に、本発明のグラフ編集型シミュレーションプログラムをインストールして、プラント機器の各運転負荷パターンを画面上にグラフで表示して省エネ効果を評価しても良い。
【００４３】
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】
【００４４】
１ グラフ編集型シミュレーション装置
１０ 制御部
１１ 操作部
１２ 表示部
１３ 記憶部
１４ センサ等
１００ 主制御部
１０１ 検索条件入力取得部
１０２ 検索エンジン部
１０３ グラフ編集処理部
１０４ 描画・表示制御部
１０５ 変更入力取得部
１０６ シミュレーション処理部
１０７ 計測情報取得部
１０８ ニューラルネットワーク処理部
１０９ 省エネ評価部
１３０ 運転履歴ＤＢ
２００ プラント維持管理システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラントの運転負荷パターンを画面にグラフ表示して運転条件の変更による省エネ効果をリアルタイムに評価可能な、グラフ編集型シミュレーション装置、グラフ編集型シミュレーションプログラム、及びプラント維持管理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラントの維持管理を目的として、プラント運転のメカニズム、プラント機器の性能や役割等を数式化したモデルをコンピュータに演算（シミュレーション）させ、演算結果に基づいてプラントの特性を解析し、発生し得る問題を事前に解決、訓練、又は評価する試みがなされるようになった。
【０００３】
このようなシミュレーションシステムとして、特許文献１には、収集されたプラントデータから評価用の基準値を計算し、評価用の基準値に基づいて変動を評価してプラントの異常を検知する技術が開示されている。特許文献２には、プラント運転の現在の傾向と過去の傾向との比較、検討を容易に行うことができるように、両者のトレンドグラフを将来予測と共に重ね合わせ表示する技術が開示されている。特許文献３には、システム構成要素のひとつをシステム性能に影響を与えるボトルネックとし、性能に対する影響度を決定して対象変数に対する性能感度を解析する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−６０１１０号公報
【特許文献２】特開２０００−１０６２０号公報
【特許文献３】特開２００４−２１６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、プラント維持管理システムにおいて、省エネ運転を実現するためになされることは、機器の効率化や速度制御方式への代替が主であり比較的高価である。これに対して、従来のシミュレーションシステムは、機器の仕様や構成を変更することによりどの程度の省エネ効果が期待できるかを提示するだけの、いわゆる積み上げ方式によるものである。このため、従来のシミュレーションシステムによれば、目標を達成するためにはシミュレーションを繰り返し実行する必要があった。
【０００６】
一方、過去データから需要を予測し、運転負荷パターンをシミュレーションする方法もある。しかしながら、このような方法では、運転条件の設定により結果がバッチ処理で出力されるため、何度か目標を定め、条件を再設定する操作を繰り返すことによって、最適な運転パターンが決まる。このため、このような方法によれば、最適な運転パターンが決まるまでに相当の時間を要し、操作上の手間も必要であると共に、シミュレーション結果を表示する画面の視認性が悪い。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、プラントの運転負荷パターンを画面にグラフ表示して運転条件の変更による省エネ効果をリアルタイムに評価可能な、グラフ編集型シミュレーション装置、グラフ編集型シミュレーションプログラム、及びプラント維持管理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るグラフ編集型シミュレーション装置は、各種操作情報を入力する操作部と、プラント機器の過去の運転負荷パターンが所定期間分蓄積された運転履歴データベースと、前記操作部からシミュレーションを希望する日を含む特定の検索条件が入力された場合、前記運転履歴データベースから検索条件を満足する運転負荷パターンを検索する検索エンジン部と、前記検索エンジン部によって検索された運転負荷パターンを評価するデータ毎にベースグラフに編集し、前記ベースグラフを含む画面情報を生成して表示するグラフ編集処理部と、前記操作部から前記画面情報に含まれる運転条件の変更指示が入力された場合、変更された運転条件に従ってプラント機器の動作をシミュレーションするシミュレーション処理部と、を備え、前記グラフ編集処理部は、前記シミュレーション処理部のシミュレーションの結果に基づいて、前記ベースグラフの内容を更新し、更新されたベースグラフを含む画面情報を生成して表示する。
【０００９】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るグラフ編集型シミュレーションプログラムは、シミュレーションを希望する日を含む特定の検索条件が入力された場合、プラント機器の過去の運転負荷パターンが所定期間分蓄積された運転履歴データベースから検索条件を満足する運転負荷パターンを検索する検索処理と、前記検索処理によって検索された運転負荷パターンを評価するデータ毎にベースグラフに編集し、前記ベースグラフを含む画面情報を生成して表示するグラフ編集処理と、前記画面情報に含まれる運転条件の変更指示が入力された場合、変更された運転条件に従ってプラント機器の動作をシミュレーションするシミュレーション処理と、をコンピュータに実行させ、前記グラフ編集処理は、前記シミュレーション処理のシミュレーションの結果に基づいて、前記ベースグラフの内容を更新し、更新されたベースグラフを含む画面情報を生成して表示する処理を含む。
【００１０】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るプラント維持管理システムは、機場毎に設置される水槽設備を含むプラント機器と、電気通信回線を介して前記プラント機器に接続され、該プラント設備を統合管理する監視サーバと、本発明に係るグラフ編集型シミュレーション装置とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るグラフ編集型シミュレーション装置、グラフ編集型シミュレーションプログラム、及びプラント維持管理システムによれば、プラントの運転負荷パターンを画面にグラフ表示して運転条件の変更による省エネ効果をリアルタイムに評価できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態であるグラフ編集型シミュレーション装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す運転履歴ＤＢのデータ構造の一例を示す図である。
【図３】図３は、図１に示すグラフ編集型シミュレーション装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】図４は、検索画面の一例を示す図である。
【図５】図５は、検索結果の一例を示す図である。
【図６】図６は、ポンプ運転シミュレーション表示画面の一例を示す図である。
【図７】図７は、ポンプ運転状況表示画面の一例を示す図である。
【図８】図８は、ポンプ運転シミュレーション表示画面の一例を示す図である。
【図９】図９は、ポンプ運転シミュレーション表示画面の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、ポンプ運転状況表示画面の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態であるプラント維持管理システムの構成を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、本発明の一実施形態であるプラント維持管理システムの水槽設備の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態であるグラフ編集型シミュレーション装置の構成及び動作について説明する。
【００１４】
〔グラフ編集型シミュレーション装置の構成〕
図１は、本発明の一実施形態であるグラフ編集型シミュレーション装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の一実施形態であるグラフ編集型シミュレーション装置１は、ＰＣ（Personal Computer）やワークステーション等の情報処理装置によって構成され、制御部１０、操作部１１、表示部１２、及び記憶部１３を主な構成要素として備えている。
【００１５】
制御部１０は、記憶部１３に格納されているコンピュータプログラムに基づいて処理を実行するＣＰＵ等の演算処理装置であり、コンピュータプログラムに記述された手順に従って後述する処理を実行する。すなわち、制御部１０は、記憶部１３に格納されているＯＳ（オペレーティングシステム）や本発明に係るグラフ編集型シミュレーションプログラムを含むアプリケーションプログラム等のコンピュータプログラムから命令コードを順次読み込んで処理を実行する。
【００１６】
操作部１１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、発信キー、ファンクションキー等、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いる。操作部１１は、これらのキー、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１０に出力する。
【００１７】
表示部１２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１２は、制御部１０により生成され、記憶部１３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。
【００１８】
記憶部１３は、上記したコンピュータプログラムの他に各種データを記憶する。例えば、記憶部１３には、過去の運転負荷パターンが所定期間分蓄積される運転履歴ＤＢ（Data Base）１３０等のデータが所定の領域に割り当てられ格納される。運転履歴ＤＢ１３０のデータ構造の一例を図２に示す。図２に示されるように、運転履歴ＤＢ１３０には、日付、曜日毎の、天気、平均気温、最高気温、最低気温、場所、年間流入水量、月間流入水量、日間平均流入水量等の各データフィールドで構成される運転負荷パターンが格納されている。運転履歴ＤＢ１３０は、グラフ編集型シミュレーション支援装置１が内蔵する記憶部１３に構築してもよいが、ネットワーク接続される図示しないＤＢサーバに構築されるＤＢを使用してもよい。記憶部１３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、光ディスク装置等）やランダムアクセス可能な記憶デバイス（例えばＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ）等によって構成される。
【００１９】
制御部１０は、シミュレーションを希望する日を含む特定の検索条件が入力されたときに、運転履歴ＤＢ１３０を検索して得られる運転負荷パターンを評価に必要なパラメータ毎にベースグラフに編集し、ベースグラフを含む画面情報を生成して表示すると共に、画面情報に含まれる運転条件の変更指示があったときに、シミュレーションを行いベースグラフの内容を変更するグラフ編集型シミュレーションプログラムを実行する。
【００２０】
制御部１０が実行するグラフ編集型シミュレーションプログラムが有する構造は、主制御部１００と、検索条件入力取得部１０１と、検索エンジン部１０２と、グラフ編集処理部１０３と、描画・表示制御部１０４と、変更入力取得部１０５と、シミュレーション処理部１０６と、計測情報取得部１０７と、ニューラルネットワーク処理部１０８と、省エネ評価部１０９、とに機能展開される。
【００２１】
検索条件入力取得部１０１は、操作部１１が操作されることによりシミュレーションを希望する日を含む特定の検索条件を取り込み、検索エンジン部１０２へ出力する。検索エンジン部１０２は、検索条件入力取得部１０１から転送された特定の検索条件に基づき、記憶部１３の一部領域に構築された運転履歴ＤＢ１３０を検索し、その結果をグラフ編集処理部１０３に転送する。
【００２２】
グラフ編集処理部１０３は、検索エンジン部１０２により検索出力された過去の類似運転パターンをグラフに編集して描画・表示制御部１０４へ出力する。描画・表示処理部１０４は、グラフ編集処理部１０３により生成されるグラフ等からなる画面情報を図示しないＶＲＡＭ（Video RAM）領域に描画し、表示部１２の表示タイミングに同期してその画面情報を読み出して表示部１２に表示する。グラフ編集処理部１０３により生成される画面情報の中には、後述するように、運転条件の変更を行うときに操作部１１によりドラッグ操作されるポンプ運転状況画面が含まれる。このポンプ運転状況画面では、ドラッグ操作を容易にするために、運転ポンプが１台毎に正方形状のアイコンで表示されている。グラフ編集処理部１０３は、このベースグラフを表示するにあたり、プラントにおける電力量、流入水量、水位、危険水位、のうちの少なくとも一つ、又はその組み合わせを時間軸上に表現する。
【００２３】
変更入力取得部１０５は、操作部１１のドラッグ＆ドロップ操作により表示画面情報に含まれる運転条件の変更指示を検知してシミュレーション処理部１０６によるシミュレーションを起動する。シミュレーション処理部１０６は、検索エンジン部１０２により検索された過去の類似した運転負荷パターンに基づき、検索条件にマッチする、例えば、プラントにおける電力量、流入水量、水位、危険水位（以下、パラメータという）を、例えば、回帰分析や共分散構造分析という重解析等の統計的手法により定量的に予測演算する機能を有する。運転条件の変更指示があった場合、グラフ編集処理部１０３は、シミュレーション処理部１０６によるシミュレーションの結果に基づき、先に表示部１２に表示されたベースグラフの内容を更新する。
【００２４】
計測情報取得部１０７は、運転履歴ＤＢ１３０からプラント内の実計測情報を取得してニューラルネットワーク処理部１０８へ供給する。ニューラルネットワーク処理部１０８は、シミュレーション処理部１０６によるシミュレーションの結果を計測情報取得部１０７経由で取得した実計測情報に基づき学習し、補正してグラフ編集処理部１０３へ供給する機能を有する。
【００２５】
省エネ評価部１０９は、操作部１１によるドラッグ＆ドロップ操作により、ポンプ運転台数を減じたときの省電力量と、高水位運転したときの省電力量とを合算して省エネ期待量を計算する機能を有し、ここで計算された省エネ期待値は必要に応じて描画・表示制御部１０５へ転送され、表示部１２に表示される。
【００２６】
主制御部１００は、制御部１０が、シミュレーションを希望する日を含む特定の検索条件が入力されたときに、運転履歴ＤＢ１３０を検索して得られる運転負荷パターンを評価に必要なパラメータ毎にシミュレーションし、そのシミュレーション結果をパラメータ毎にベースグラフに編集し、ベースグラフを含む画面情報を生成して表示すると共に、画面情報に含まれる運転条件の変更指示があったときに、シミュレーションを行いベースグラフの内容を変更する機能を実現するために、上記した検索条件入力取得部１０１、検索エンジン部１０２、グラフ編集処理部１０３、描画・表示処理部１０４、変更入力取得部１０５、シミュレーション処理部１０６、計測情報取得部１０７、ニューラルネットワーク処理部１０８、省エネ評価部１０９のシーケンス制御を行う。
【００２７】
制御部１０において、各ブロック間の接続は、実際のハードウエア構成における各構成要素間の物理的な接続関係を示すものではなく、各ブロック間の主な信号の流れを示すものである。
【００２８】
〔グラフ編集型シミュレーション装置の動作〕
次に、図３のフローチャートを参照しながら、本発明の一実施形態であるグラフ編集型シミュレーション装置１の動作について詳細に説明する。ここでは、プラントの運転負荷パターンとして、図１２に示す下水処理場の水槽設備４００に設置される３基の原水ポンプ４０１の運転負荷パターンを例示して説明する。
【００２９】
３基の原水ポンプ４０１の運転負荷パターンを評価する際は、始めに、オペレータが、操作部１１を操作することにより、図４に示すような検索画面Ｇ１に、沈砂池の場所，検索対象期間（開始終了月日），曜日，タイプ（平日，休日，週明けの種別），天候と気温，前日の天候と気温、及び汚水の流入量を検索条件として入力し、検索実行ボタンＢ１をクリック操作する。検索実行ボタンＢ１がクリック操作されると、制御部１０は、操作部１１による検索要求ありと判断し（ステップＳ１０１“ＹＥＳ”）、検索条件入力取得部１０１がこの検索条件を取り込み（ステップＳ１０２）、検索エンジン部１０２へ供給する。
【００３０】
これを受けて検索エンジン部１０２では、記憶部１３に構築された運転履歴ＤＢ１３０を検索することにより（ステップＳ１０３）、対象日に近い運転負荷パターンがあれば（ステップＳ１０４“ＹＥＳ”）、そのうちの最も近い過去データを読み出してグラフ編集処理部１０３に出力する。より具体的には、検索エンジン部１０２は、図５に示すように、検索条件に一致する運転負荷パターンの一覧を示す表示画面Ｇ２を表示する。そして、オペレータが表示画面Ｇ２の中から所望の運転負荷パターンを選択し、シミュレーションボタンＢ３をクリック操作すると、グラフ編集処理部１０３が、選択された運転負荷パターンを用いて図６に示すポンプ運転シミュレーション表示画面Ｇ３及び図７に示すポンプ運転状況表示画面Ｇ４を生成し、描画・表示制御部１０４を介して表示部１２に表示する（ステップＳ１０５）。図６に示されるように、ポンプ運転シミュレーション表示画面Ｇ３は、プラントにおける汚水の流入量，吐出量，危険水位，水位，電力量等のパラメータの組み合せが時間軸上に展開され画面情報として表示される。図７に示されるように、ポンプ運転状況表示画面Ｇ４は、ポンプ運転台数が時間軸上に展開され画面情報として表示される。なお、検索画面Ｇ１中の流入量予測ボタンＢ２がクリック操作された場合、検索エンジン部１０２は、検索された各運転負荷パターンにおける汚水の流入量を予測し、予測された流入量が検索条件において指定された汚水の流入量の条件を満たす運転負荷パターンを選択する。
【００３１】
オペレータは、操作部１１を操作することによって図６に示すポンプ運転シミュレーション表示画面Ｇ３及び図７に示すポンプ運転状況表示画面Ｇ４における編集部内の情報を変更操作することで、運転条件の変更による運転負荷パターンのシミュレーションが可能である。すなわち、図８に示されるように、オペレータがドラッグ操作により、ポンプ運転シミュレーション表示画面Ｇ５の編集部の領域Ｒ１における汚水の吐出量を図６に示す状態から低下させると（ステップＳ１０６“ＹＥＳ”）、変更入力取得部１０５は、これを検知することにより、シミュレーション処理部１０６による運転負荷パターンのシミュレーション処理を起動する。その結果、図８に示されるように、表示部の領域Ｒ２における汚水の吐出量及び水位がそれぞれ低下及び上昇し、表示部の領域Ｒ３における電力量が低下するようにグラフの内容が変化する。これは、シミュレーション処理部１０６よる予測演算の結果であり、グラフ編集処理部１０３は、シュレーション処理部１０６から取得したシミュレーション結果をグラフに再編集する。グラフ編集処理部１０３は、画面情報を更新して描画・表示制御部１０４へ出力することにより、表示部１２に、図８に示すポンプ運転シミュレーション表示画面Ｇ５を表示する。なお、汚水の吐出量が変更操作された場合、シミュレーション処理部１０６は、汚水の吐出量の変更に伴う汚水の水位の変化量を算出し、汚水の水位に対応するポンプの吐出量を読み出し、読み出されたポンプの吐出量に対応するポンプの電力量を読み出し、読み出されたポンプの吐出量から変更された吐出量に必要なポンプの運転台数を算出し、ポンプの吐出量の合計値から汚水の吐出量及び汚水の水位の変化量を再計算する。
【００３２】
また、図１０に示されるように、オペレータがドラッグ操作により、ポンプ運転状況表示画面７の編集部内の領域Ｒ４におけるポンプの運転台数を増やして夜間電力を活用してポンプの負荷を分散させると（ステップＳ１０６“ＹＥＳ”）、変更入力取得部１０５は、これを検知することにより、シミュレーション処理部１０６による運転負荷パターンのシミュレーション処理を起動する。その結果、図９に示されるように、ポンプ運転シミュレーション表示画面Ｇ６の表示部の領域Ｒ５における電力量が低下するようにグラフの内容が変化する。これは、シミュレーション処理部１０６よる予測演算の結果であり、グラフ編集処理部１０３は、シュレーション処理部１０６から取得したシミュレーション結果をグラフに再編集する。グラフ編集処理部１０３は、画面情報を更新して描画・表示制御部１０４へ出力することにより、表示部１２に、図９に示すポンプ運転シミュレーション表示画面Ｇ６を表示する。
【００３３】
また、図１０に示されるように、オペレータがドラッグ操作により、ポンプ運転状況表示画面７の編集部内の領域Ｒ６におけるポンプの運転台数を調整してポンプの負荷分散運転による契約電力の引き下げ及び高水位運転によるポンプ効率の引き上げを行うと（ステップＳ１０６“ＹＥＳ”）、変更入力取得部１０５は、これを検知することにより、シミュレーション処理部１０６による運転パターンのシミュレーション処理を起動する。その結果、図９に示されるように、ポンプ運転シミュレーション表示画面Ｇ６の表示部の領域Ｒ７における汚水の水位及び電力量がそれぞれ上昇及び低下するようにグラフの内容が変化する。これは、シミュレーション処理部１０６よる予測演算の結果であり、グラフ編集処理部１０３は、シュレーション処理部１０６から取得したシミュレーション結果をグラフに再編集する。グラフ編集処理部１０３は、画面情報を更新して描画・表示制御部１０４へ出力することにより、表示部１２に、図９に示すポンプ運転シミュレーション表示画面Ｇ６を表示する。
【００３４】
なお、図６に示すポンプ運転シミュレーション表示画面Ｇ３内のニューラルネットワークメニューＭ１がＯＮに設定されている場合、ニュートラルネットワーク処理部１０８は、シミュレーション処理部１０６によるシミュレーションの結果を計測情報取得部１０７経由で取得した実計測情報に基づき学習し、補正してグラフ編集処理部１０３へ供給する（ステップＳ１０８）。グラフ編集処理部１０３では、補正されたシミュレーション結果をグラフデータに再編集することにより画面情報を更新して描画・表示制御部１０４へ出力することにより、表示部１２にグラフを含む画面が表示される。
【００３５】
このように、ドラッグ＆ドロップ操作により運転条件を変更することで、関係する他のグラフ線もシミュレーションにより同時にリアルタイムに変化するため、目標を再設定するための手間が省け、かつ、グラフで運転負荷パターンが表示されるため視認性が向上する。このように、オペレータは、ポンプ台数減運転によりどの時刻まで高水位運転が可能であるかが見た目で判断でき、ポンプの運転台数を減らした時間の省電力と高水位転した省電力との合算が省エネ期待量として理解することができる。
【００３６】
なお、省エネ評価部１０９では、操作部１１によるドラッグ操作により、ポンプ運転台数を減じたときの省電力量と、高水位運転したときの省電力量とを合算して省エネ期待量を計算し、ここで計算された省エネ期待値は描画・表示制御部１０５へ転送され、表示部１２に表示される（ステップＳ１０９）。このように、省エネ評価部１０９で省エネ期待量が自動計算され必要に応じて表示部１２に表示されるため、運転と省エネ効果との目視評価のための手間を省くことができる。
【００３７】
本発明の実施形態に係るグラフ編集型シミュレーション装置１によれば、画面情報に含まれる運転条件の変更指示があったときに、シミュレーションの結果を取得してベースグラフの内容を変更することで、運転条件の変更によるシミュレーションの結果が他の関係するグラフ線と共に同時にリアルタイムに表示されるため、シミュレーションの結果が出るまでの時間が短縮され、目標再設定のための操作上の手間も省け、視認性も向上する。
【００３８】
また、ニューラルネットワークによりシミュレーションの結果が最適化されるため、評価結果の信頼性が向上し、更に、ドラッグ操作により、ポンプ運転台数を減じたときの省電力量と、高水位運転したときの省電力量とを合算して省エネ期待量を計算して表示することにより、評価のための手間を省くことができる。
【００３９】
なお、本発明のグラフ編集型シミュレーションプログラムは、プラント機器の運転負荷パターンを画面上にグラフで表示して省エネ効果を評価するグラフ編集型シミュレーション装置のコンピュータ上で実行されるグラフ編集型シミュレーションプログラムであって、例えば、図３のフローチャートに示されるように、シミュレーションを希望する日を含む特定の検索条件が入力されたときに、過去の運転負荷パターンが所定期間分蓄積された運転履歴データベースを検索する検索処理（ステップＳ１０１〜Ｓ１０３）と、前記検索処理により得られる運転負荷パターンを評価に必要なパラメータ毎にベースグラフに編集し、前記ベースグラフを含む画面情報を生成して表示すると共に、前記画面情報に含まれる運転条件の変更指示があったときにシミュレーションを行い、前記シミュレーションの結果に基づき前記表示されたベースグラフの内容を更新して表示するグラフ編集処理（ステップＳ１０４〜Ｓ１０９）と、を実行させるものである。
【００４０】
（プラント維持管理システム）
図１１は、本発明の一実施形態であるグラフ編集型シミュレーション装置１をプラント維持管理システム２００に適用した場合のシステム構成の一例を示した図である。産業用プロセスとして、例えば、給水システムを例示すると、機場には、水槽設備である設備＃１、＃２等の複数設備が設置されている。各設備には、水位センサやバルブ調節器等の、所謂、現場機器が含まれ、これら現場機器は、設備毎に割り当てられた通信装置と称されるデータ収集装置３０１〜３０４と１対１に通信可能に接続される。この接続は、ＲＳ４８５等のシリアルデータ通信路により接続される。
【００４１】
各現場機器での測定データは、監視装置２１０、２１２に送信するのとは別に、上記した通信装置３０１〜３０４にも送信される。全ての通信装置３０１〜３０４は、本発明の一実施形態であるグラフ編集型シミュレーション装置１とも通信可能に接続され、この接続は、例えば、イーサネット（登録商標）等によるＬＡＮ（Local Area Network）接続による。通信装置３０１〜３０４にバッファリングされた測定データを含む運転データは、ＬＡＮ経由で不図示のＤＢサーバにファイル形式で蓄積される。グラフ編集型シミュレーション装置１は、このＤＢサーバに蓄積された運転履歴を参照してプラントの運転状況をシミュレーションし、ここでシミュレーションされた内容は、必要に応じてＬＡＮ２００経由で、クライアント端末２０２、２０４や中央監視サーバ２０６により適宜アクセスされる。このプラント維持管理システム２００によれば、運転条件の変更が機場毎に設置された水槽設備を含むプラント機器毎にリアルタイムに反映されるため、プラント全体の評価にかける負担が軽減され、維持管理が容易になる。
【００４２】
なお、クライアント端末２０２、２０４に、本発明のグラフ編集型シミュレーションプログラムをインストールして、プラント機器の各運転負荷パターンを画面上にグラフで表示して省エネ効果を評価しても良い。
【００４３】
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】
【００４４】
１ グラフ編集型シミュレーション装置
１０ 制御部
１１ 操作部
１２ 表示部
１３ 記憶部
１４ センサ等
１００ 主制御部
１０１ 検索条件入力取得部
１０２ 検索エンジン部
１０３ グラフ編集処理部
１０４ 描画・表示制御部
１０５ 変更入力取得部
１０６ シミュレーション処理部
１０７ 計測情報取得部
１０８ ニューラルネットワーク処理部
１０９ 省エネ評価部
１３０ 運転履歴ＤＢ
２００ プラント維持管理システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各種操作情報を入力する操作部と、
プラント機器の過去の運転負荷パターンが所定期間分蓄積された運転履歴データベースと、
前記操作部からシミュレーションを希望する日を含む特定の検索条件が入力された場合、前記運転履歴データベースから検索条件を満足する運転負荷パターンを検索する検索エンジン部と、
前記検索エンジン部によって検索された運転負荷パターンを評価するデータ毎にベースグラフに編集し、前記ベースグラフを含む画面情報を生成して表示するグラフ編集処理部と、
前記操作部から前記画面情報に含まれる運転条件の変更指示が入力された場合、変更された運転条件に従ってプラント機器の動作をシミュレーションするシミュレーション処理部と、
を備え、
前記グラフ編集処理部は、前記シミュレーション処理部のシミュレーションの結果に基づいて、前記ベースグラフの内容を更新し、更新されたベースグラフを含む画面情報を生成して表示すること
を特徴とするグラフ編集型シミュレーション装置。
【請求項２】
前記シミュレーション処理部のシミュレーションの結果を、外部から取得した前記プラントの実計測情報に基づいて学習、補正し、補正されたシミュレーションの結果を前記グラフ編集処理部へ供給するニューラルネットワーク部を備えることを特徴とする請求項１に記載のグラフ編集型シミュレーション装置。
【請求項３】
前記グラフ編集処理部により生成される画面情報の中には、前記運転条件の変更を行うときに前記操作部によりドラッグ操作されるポンプ運転台数パターンが含まれ、前記グラフ編集処理部は、前記ベースグラフを表示するにあたり、前記プラントにおける電力量、流入水量、水位、及び危険水位のうちの少なくとも一つ、又はその組み合わせを前記パラメータとして時間軸上に表現することを特徴とする請求項１又は２に記載のグラフ編集型シミュレーション装置。
【請求項４】
前記操作部によるドラッグ操作により、前記ポンプ運転台数を減じたときの省電力量と、高水位運転したときの省電力量とを合算して省エネ期待量を計算し、前記表示部に表示する省エネ評価部を備えたことを特徴とする請求項３に記載のグラフ編集型シミュレーション装置。
【請求項５】
シミュレーションを希望する日を含む特定の検索条件が入力された場合、プラント機器の過去の運転負荷パターンが所定期間分蓄積された運転履歴データベースから検索条件を満足する運転負荷パターンを検索する検索処理と、
前記検索処理によって検索された運転負荷パターンを評価するデータ毎にベースグラフに編集し、前記ベースグラフを含む画面情報を生成して表示するグラフ編集処理と、
前記画面情報に含まれる運転条件の変更指示が入力された場合、変更された運転条件に従ってプラント機器の動作をシミュレーションするシミュレーション処理と、
をコンピュータに実行させ、
前記グラフ編集処理は、前記シミュレーション処理のシミュレーションの結果に基づいて、前記ベースグラフの内容を更新し、更新されたベースグラフを含む画面情報を生成して表示する処理を含むこと
を特徴とするグラフ編集型シミュレーションプログラム。
【請求項６】
機場毎に設置される水槽設備を含むプラント機器と、電気通信回線を介して前記プラント機器に接続され、該プラント設備を統合管理する監視サーバと、請求項１〜４のうち、いずれか１項に記載のグラフ編集型シミュレーション装置とを備えることを特徴とするプラント維持管理システム。
【請求項１】
各種操作情報を入力する操作部と、
プラント機器の過去の運転負荷パターンが所定期間分蓄積された運転履歴データベースと、
前記操作部からシミュレーションを希望する日を含む特定の検索条件が入力された場合、前記運転履歴データベースから検索条件を満足する運転負荷パターンを検索する検索エンジン部と、
前記検索エンジン部によって検索された運転負荷パターンを評価するデータ毎にベースグラフに編集し、前記ベースグラフを含む画面情報を生成して表示するグラフ編集処理部と、
前記操作部から前記画面情報に含まれる運転条件の変更指示が入力された場合、変更された運転条件に従ってプラント機器の動作をシミュレーションするシミュレーション処理部と、
を備え、
前記グラフ編集処理部は、前記シミュレーション処理部のシミュレーションの結果に基づいて、前記ベースグラフの内容を更新し、更新されたベースグラフを含む画面情報を生成して表示すること
を特徴とするグラフ編集型シミュレーション装置。
【請求項２】
前記シミュレーション処理部のシミュレーションの結果を、外部から取得した前記プラントの実計測情報に基づいて学習、補正し、補正されたシミュレーションの結果を前記グラフ編集処理部へ供給するニューラルネットワーク部を備えることを特徴とする請求項１に記載のグラフ編集型シミュレーション装置。
【請求項３】
前記グラフ編集処理部により生成される画面情報の中には、前記運転条件の変更を行うときに前記操作部によりドラッグ操作されるポンプ運転台数パターンが含まれ、前記グラフ編集処理部は、前記ベースグラフを表示するにあたり、前記プラントにおける電力量、流入水量、水位、及び危険水位のうちの少なくとも一つ、又はその組み合わせを前記パラメータとして時間軸上に表現することを特徴とする請求項１又は２に記載のグラフ編集型シミュレーション装置。
【請求項４】
前記操作部によるドラッグ操作により、前記ポンプ運転台数を減じたときの省電力量と、高水位運転したときの省電力量とを合算して省エネ期待量を計算し、前記表示部に表示する省エネ評価部を備えたことを特徴とする請求項３に記載のグラフ編集型シミュレーション装置。
【請求項５】
シミュレーションを希望する日を含む特定の検索条件が入力された場合、プラント機器の過去の運転負荷パターンが所定期間分蓄積された運転履歴データベースから検索条件を満足する運転負荷パターンを検索する検索処理と、
前記検索処理によって検索された運転負荷パターンを評価するデータ毎にベースグラフに編集し、前記ベースグラフを含む画面情報を生成して表示するグラフ編集処理と、
前記画面情報に含まれる運転条件の変更指示が入力された場合、変更された運転条件に従ってプラント機器の動作をシミュレーションするシミュレーション処理と、
をコンピュータに実行させ、
前記グラフ編集処理は、前記シミュレーション処理のシミュレーションの結果に基づいて、前記ベースグラフの内容を更新し、更新されたベースグラフを含む画面情報を生成して表示する処理を含むこと
を特徴とするグラフ編集型シミュレーションプログラム。
【請求項６】
機場毎に設置される水槽設備を含むプラント機器と、電気通信回線を介して前記プラント機器に接続され、該プラント設備を統合管理する監視サーバと、請求項１〜４のうち、いずれか１項に記載のグラフ編集型シミュレーション装置とを備えることを特徴とするプラント維持管理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−２２２００２（Ｐ２０１１−２２２００２Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６４８８７（Ｐ２０１１−６４８８７）
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【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１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（５０７２１４０８３）メタウォーター株式会社 (277)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]