上下水道プラントの運転状況監視システム
【課題】上下水道プラントのオペレータの運用を支援する。
【解決手段】運用パラメータデータ１１ａの周期で、上水道プラント３の監視対象データ種別の実績データ１４ａを収集する実績データ収集手段２２と、監視対象データ種別ごとに、運用予定データ１３ａと実績データ１４ａとを比較して、差分に対応する評価値を算出して運転状況データ１５ａに蓄積する運転状況評価手段２３と、オペレータデータ１２ａを読み出して、上水道プラント３の運用を担当したオペレータの識別子ごとに、オペレータが担当したシフト時間帯の運用状況データ１５ａとを対応づけて統計処理した運用管理データ１６ａを記憶する統計処理手段２６と、運転状況データ１５ａに基づいて、運転予定と実績との比較結果を表示装置に表示するとともに、運用管理データ１６ａに基づいて、所定のオペレータの運用データを前記表示装置に表示する運転状況表示手段２５と、を備える。
【解決手段】運用パラメータデータ１１ａの周期で、上水道プラント３の監視対象データ種別の実績データ１４ａを収集する実績データ収集手段２２と、監視対象データ種別ごとに、運用予定データ１３ａと実績データ１４ａとを比較して、差分に対応する評価値を算出して運転状況データ１５ａに蓄積する運転状況評価手段２３と、オペレータデータ１２ａを読み出して、上水道プラント３の運用を担当したオペレータの識別子ごとに、オペレータが担当したシフト時間帯の運用状況データ１５ａとを対応づけて統計処理した運用管理データ１６ａを記憶する統計処理手段２６と、運転状況データ１５ａに基づいて、運転予定と実績との比較結果を表示装置に表示するとともに、運用管理データ１６ａに基づいて、所定のオペレータの運用データを前記表示装置に表示する運転状況表示手段２５と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下水道プラントの運用を監視する上下水道プラントの運転状況監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
上下水道プラントなどのプラントの運用業務において、通常オペレータは、オペレータ自身の経験と勘に基づいて、機器の設定値や機器の運転または停止のタイミングなどの運転パラメータを決定している。また、オペレータ単独で決定するのではなく、数人のオペレータが討議して運転パラメータを決定する場合や、管理部門の指示で決定している場合もある。
【０００３】
一方、昨今の環境問題に対する意識の高まりに伴い、上下水道プラントにおいても、ＣＯ２削減やエコ運転などの省エネルギーの運用や、業務管理が期待されている。そこで、オペレータにプラントの稼働状況を把握させる運転評価システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、プラントにおける各種データを使用して、コストを算出し、プラント全体の運転コストを評価するシミュレータが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５９１４４号公報
【特許文献２】特開２００６−２６０５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１および特許文献２に記載の発明においては、ユーティリティ費やプラント全体のコストを評価することができるものの、プラントの運用は、オペレータの勘に頼ることになってしまう問題がある。また、プラントを、２４時間体制で運用しなければならないため、オペレータによって、その運用に差ができてしまうのは好ましい状態ではない。そこで、経験の浅いオペレータに、安心して運用でき、どのようなオペレータにも一定以上のスキルを備えるよう支援する方法が求められている。
【０００６】
また、上記の特許文献１および特許文献２においては、現在の運転状況を表示するので、オペレータは、現在の運転状況について、予定との差分を把握し辛い問題があった。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、上下水道プラントのオペレータの運用を支援する運転状況監視システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の第１の特徴は、上下水道プラントの運用を監視する上下水道プラントの運転状況監視システムに関する。即ち、本発明の特徴に係る運転状況監視システムは、上下水道プラントから収集する監視対象データ種別と、データの収集の周期を含む運用パラメータデータと、上下水道プラントの監視対象データ種別に対応する運用予定データと、上下水道プラントの運用を担当するオペレータの識別子と、オペレータのシフト時間帯とを対応づけたオペレータデータと、を記憶装置に記憶する設定データ記憶手段と、運用パラメータデータの周期で、上下水道プラントの監視対象データ種別の実績データを収集する実績データ収集手段と、監視対象データ種別ごとに、運用予定データと実績データとを比較して、運転予定データと実績データとの差分に対応する評価値を算出し、監視対象データ種別、運転予定データ、実績データおよび評価値を対応づけて運転状況データに蓄積する運転状況評価手段と、オペレータデータを読み出して、上下水道プラントの運用を担当したオペレータの識別子ごとに、当該オペレータが担当したシフト時間帯の運用状況データとを対応づけて統計処理した運用管理データを記憶装置に記憶する統計処理手段と、運転状況データに基づいて、運転予定と実績との比較結果を表示装置に表示するとともに、運用管理データに基づいて、所定のオペレータの運用データを表示装置に表示する運転状況表示手段とを備える。
【０００９】
上下水道プラントのうち、上水を配水する上水道プラントを監視する場合、監視対象データ種別は、配水量、取水量および配水池水位である。運転予定データは、予測配水量データ、予定取水量データおよび予測配水池水位データである。実績データは、実績配水量データ、実績取水量データおよび実績配水池水位データである。
【００１０】
上下水道プラントのうち、雨水を河川に流出する下水道プラントを監視する場合、監視対象データ種別は、降水量、雨水流入量、ポンプ吐出量および河川水位である。運転予定データは、予測降水量データ、予定雨水流入量データ、予定ポンプ吐出量および予測河川水位データである。実績データは、実績降水量データ、実績雨水流入量データ、実績ポンプ吐出量および実績河川水位データである。
【００１１】
ここで、運用パラメータデータに、警報を出力する閾値が含まれていても良い。この場合、運転状況評価手段において、差分が、閾値を越えた場合、警報を出力する警報通知手段をさらに備えることが好ましい。
【００１２】
また、運転状況評価手段は、さらに、直前の実績データも読み出し、実績収集手段によって新たに取得された実績データと、読み出された直前の実績データとを比較して、数値の傾向を算出し、運転状況データに蓄積するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、上下水道プラントのオペレータの運用を支援する運転状況監視システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムのシステム構成と、運転状況監視装置の機能ブロックを説明する図である。
【図２】図１は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムの処理の概要を説明刷るフローチャートである。
【図３】図１は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視装置のハードウェア構成を説明する図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムの運用パラメータデータのデータ構造の一例を説明する図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムのオペレータデータのデータ構造の一例を説明する図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムの運用予定データのデータ構造の一例を説明する図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムの実績データのデータ構造の一例を説明する図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムの運転状況データのデータ構造の一例を説明する図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムの運用管理データのデータ構造の一例を説明する図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムが表示する画面の一例であって、各パラメータの予定値と実績値とを一覧表示する画面である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムが表示する画面の一例であって、所定のパラメータの予定値と実績値とを時系列に表示する画面である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムが表示する画面の一例であって、各パラメータの実績値を過去の統計値とともに表示する画面である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムが表示する画面の一例であって、配水量の予定値と実績値とを時系列に表示する画面である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムが表示する画面の一例であって、各パラメータの予定値と実績値とをグラフ表示する画面である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムが表示する画面の一例であって、配水量の実績が予定より多くなったデータ場合を一覧表示する画面である。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムが表示する画面の一例であって、配水量の実績が予定より多くなったデータ場合をグラフ表示する画面である。
【図１７】図１７は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムが表示する画面の一例であって、配水量の実績が予定より多くなった後、取水量を変更しなかった場合を一覧表示する画面である。
【図１８】図１８は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムが表示する画面の一例であって、配水量の実績が予定より多くなった後、取水量を変更しなかった場合をグラフ表示する画面である。
【図１９】図１９は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムが表示する画面の一例であって、配水量の実績が予定より多くなった後、取水量を変更した場合を一覧表示する画面である。
【図２０】図２０は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムが表示する画面の一例であって、配水量の実績が予定より多くなった後、取水量を変更した場合をグラフ表示する画面である。
【図２１】図２１は、本発明の変形例に係る運転状況監視システムの運用予定データのデータ構造の一例を説明する図である。
【図２２】図２２は、本発明の変形例に係る運転状況監視システムの実績データのデータ構造の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。
【００１６】
（運転状況監視システム）
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システム１０を説明する。本発明の実施の形態に係る運転状況監視システム１０は、上下水道プラントのうち、上水道プラントの運転状況を監視するものであるが、後述するように、下水道プラントにも適用することができる。
【００１７】
運転状況監視システム１０は、運転状況監視装置１、監視制御装置２および上水道プラント３を備える。
【００１８】
上水道プラント３は、飲料その他に用いる上水を、各家庭や各建物に供給するためのプラントである。上水道プラント３は、取水場、上水道施設、ポンプ場、配水池および上水管路網を備える。上水管路網は、配水池の上水を、各家庭、各建物等に供給するための配管である。取水場は、河川から取水ポンプで水をくみ上げ、上水道施設に供給する。上水道施設において、河川４からくみ上げられた水が、殺菌および消毒により浄化される。上水道施設において浄化された上水は、ポンプ場に設置されたポンプによって、配水池に供給され蓄積される。配水池に蓄積された上水は、上水管路網を介して各家庭や各建物に供給される。
【００１９】
監視制御装置２は、上水道プラント３を監視制御する装置である。監視制御装置２は、上水道プラント３から、各設備や機器のデータを取得して蓄積する。さらに、運転状況監視装置１からの要請に基づいて、所定のプラントデータ４１を、運転状況監視装置１に送信する。プラントデータ４１とは、上水道プラント３における設備の設定値や実績値などのデータである。
【００２０】
運転状況監視装置１は、オペレータに、上水道プラント３の現在の運転状況と、予想とを比較して評価し、その結果を表示する。さらに運転状況監視装置１は、オペレータの運用を支援するために、過去の情報も蓄積するとともに、統計処理し、オペレータに表示する。
【００２１】
運転状況監視装置１と監視制御装置２とは、通信ネットワーク４を介して相互に接続されている。通信ネットワーク４は、例えば、インターネットや社内ＬＡＮなどである。
【００２２】
図１に示す例では、運転状況監視装置１と、監視制御装置２は、別々の装置に実装されているが、同じ装置であっても良い。
【００２３】
次に、図２を参照して、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システム１０における処理の概要を説明する。図２においては、例えば運用の単位を１日とし、１日の始めに運用予定を入力し、１日の終わりに統計処理をする場合について説明する。
【００２４】
まずステップＳ１において、運転状況監視装置１に、設定データが入力される。この設定データは、上水道プラント３を運転状況監視制御装置１が監視するための運用パラメータデータ、運用をするオペレータのオペレータデータ、上水道プラント３の運転予定データなどである。ステップＳ１で入力される運用パラメータデータには、監視制御装置２にモニタリングをする周期や、モニタリング対象の設備の識別子などが含まれる。
【００２５】
次にステップＳ２において、運転状況監視装置１は、モニタリング周期の経過を待機する。モニタリング周期が経過すると、ステップＳ３において、運転状況監視装置１は、運転制御装置２に、監視対象の設備の識別子を含む取得リクエストを送信するとともに、そのレスポンスとして、運転制御装置２からその実績データを取得する。ステップＳ４において運転状況監視装置１は、ステップＳ３で取得した実績データと、ステップＳ１で入力された運転予定データ１３とを比較して、運転状況を評価する。
【００２６】
ステップＳ５において、運転状況監視装置１は、ステップＳ４で算出した運転状況の評価において、予定と実績の差分が、所定の閾値より大きいか否かを判定する。所定の閾値内に収まっている場合、ステップＳ７に進む。所定の閾値内に収まっていない場合、運転状況監視装置１は、ステップＳ６において警報を通知する。
【００２７】
ステップＳ７において、運転状況監視装置１は、ステップＳ４の結果得られた運転状況の評価や、運転状況などを、表示装置に表示する。このとき運転状況監視装置１は、予想と実績とを比較したグラフや表、過去の実績と今回の実績とを比較したグラフや表などを生成し、表示装置に表示する。
【００２８】
さらに、ステップＳ８において運転状況監視装置１は、例えば１日の運用予定が終了するか判定する。終了している場合、ステップＳ８において、運転状況監視装置１は、ステップＳ３で取得した実績データや、ステップＳ４で算出した運転状況の評価をもとに、統計処理する。さらに、運転状況監視装置１は、ステップＳ１で入力されたオペレータデータに基づいて、その運用を担当したオペレータのシフトなどの情報とを関連づけて、統計処理する。運用予定が終了しない場合、ステップＳ２に戻り、次のモニタリングのタイミングまで待機する。
【００２９】
（運転状況監視装置）
次に、図３を参照して、本発明の実施の形態に係る運転状況監視装置１を説明する。図３に示すように、本発明の実施の形態に係る運転状況監視装置１は、中央処理制御装置１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３および入出力インタフェース１０９が、バス１１０を介して接続されている。入出力インタフェース１０９には、入力装置１０４、表示装置１０５、通信制御装置１０６、記憶装置１０７およびリムーバブルディスク１０８が接続されている。
【００３０】
中央処理制御装置１０１は、入力装置１０４からの入力信号に基づいてＲＯＭ１０２から運転状況監視装置１を起動するためのブートプログラムを読み出して実行し、さらに記憶装置１０７に記憶されたオペレーティングシステムを読み出す。さらに中央処理制御装置１０１は、入力装置１０４や通信制御装置１０６などの入力信号に基づいて、各種装置の制御を行ったり、ＲＡＭ１０３や記憶装置１０７などに記憶されたプログラムおよびデータを読み出してＲＡＭ１０３にロードするとともに、ＲＡＭ１０３から読み出されたプログラムのコマンドに基づいて、データの計算または加工など、後述する一連の処理を実現する処理装置である。
【００３１】
入力装置１０４は、操作者が各種の操作を入力するキーボード、マウスなどの入力デバイスにより構成されており、操作者の操作に基づいて入力信号を作成し、入出力インタフェース１０９およびバス１１０を介して中央処理制御装置１０１に送信される。表示装置１０５は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイや液晶ディスプレイなどであり、中央処理制御装置１０１からバス１１０および入出力インタフェース１０９を介して表示装置１０５において表示させる出力信号を受信し、例えば中央処理制御装置１０１の処理結果などを表示する装置である。通信制御装置１０６は、ＬＡＮカードやモデムなどの装置であり、運転状況監視装置１をインターネットやＬＡＮなどの通信ネットワークに接続する装置である。通信制御装置１０６を介して通信ネットワークと送受信したデータは入力信号または出力信号として、入出力インタフェース１０９およびバス１１０を介して中央処理制御装置１０１に送受信される。
【００３２】
記憶装置１０７は半導体記憶装置や磁気ディスク装置であって、中央処理制御装置１０１で実行されるプログラムやデータが記憶されている。リムーバブルディスク１０８は、光ディスクやフレキシブルディスクのことであり、ディスクドライブによって読み書きされた信号は、入出力インタフェース１０９およびバス１１０を介して中央処理制御装置１０１に送受信される。
【００３３】
本発明の実施の形態に係る運転状況監視装置１の記憶装置１０７は、運転状況監視プログラムを記憶するとともに、運用パラメータデータ記憶部１１、オペレータデータ記憶部１２、運転予定データ記憶部１３、実績データ記憶部１４、運転状況データ記憶部１５および運用管理データ記憶部１６を備える。また、運転状況監視プログラムが運転状況監視装置１の中央処理制御装置１０１に読み込まれ実行されることによって、設定データ入力手段２１、実績データ収集手段２３、運転状況評価手段２３、警報通知手段２４、運転状況表示手段２５、統計処理手段２６およびオペレータ支援検索手段２７が、運転状況監視装置１に実装される。
【００３４】
次に、図１を参照して、運転状況監視装置１の各部について詳述する。
【００３５】
運用パラメータデータ記憶部１１は、運用パラメータデータ１１ａを記憶する記憶領域である。運用パラメータデータ１１ａは、運転状況監視装置１が運用される際のパラメータのデータである。例えば、運用状況監視装置１が上水道プラント３から収集する監視対象データ種別と、データの収集の周期および警報を出力する閾値を含む。さらに、この監視対象データ種別に関連する上水道プラント３の設備の識別子である監視対象識別子を含む。
【００３６】
運用パラメータデータ１１ａは、例えば図４に示すデータである。運用パラメータデータ１１ａは、プラントの機器性能データ、モニタリング周期、監視対象識別子、監視対象データ種別、実績と予想の偏差閾値を含む。プラントの機器性能データは、例えば上水道プラント３における取水ポンプの場合、その取水ポンプの識別子と、取水ポンプの定格容量を対応づけたデータである。モニタリング周期は、運転状況監視装置１が、監視制御装置２に実績データの取得をリクエストする周期である。監視対象識別子は、運転状況監視装置１が、監視する上水道プラント３の機器の識別子である。運転状況監視装置１は、実績データの取得リクエストに、監視対象識別子を含ませて、監視対象の機器のプラントデータを取得する。実績と予想の偏差閾値は、後述する警報通知手段２４において、警報を発報するか否かを判断するための閾値である。この閾値は、監視対象識別子や、監視対象データ種別ごとに設定されても良い。
【００３７】
本発明の実施の形態においては、運用パラメータデータ１１ａにおいて、取水ポンプの運転／停止信号、配水量、取水量、取水量設定値、配水池水位の各パラメータのデータを取得する場合について説明する。
【００３８】
このように、運用パラメータデータ１１ａで、モニタリング周期や監視対象機器を特定することにより、プラントデータ４１の収集において、監視制御装置２における負荷を軽減することができる。さらに、運転状況監視装置１において、不要なデータを保持する必要がないので、コストを削減することができる。
【００３９】
オペレータデータ記憶部１２は、オペレータデータ１２ａを記憶する記憶領域である。オペレータデータ１２ａは、上水道プラント３の運用を担当するオペレータのデータである。オペレータデータ１２ａは例えば、オペレータの識別子と、オペレータのシフト時間帯とを対応づけている。さらに、図５に示すように、各オペレータの識別子と、オペレータの経歴、経験年数を対応づける。またグループ単位で運用を担当する場合、オペレータデータ１２ａは、そのグループを構成するオペレータの識別子と、個々のオペレータの情報とを対応づけても良い。
【００４０】
運転予定データ記憶部１３は、運転予定データ１３ａを記憶する記憶領域である。運転予定データ１３ａは、上水道プラント３の運用予定データである。運用予定データ１３ａは、例えば、図６に示すように、各家庭への配水量の予測である予測配水量、配水池の水位の予測である予測配水池水位、配水池から取水する取水量の予定の予定取水量である。また、設定値を変更する際は、その変更のタイミングや、機器に対する操作の情報を含む。上水道プラントでは、運用する前に、予測配水量および予測配水池水位から配水量を予定する。季節や時期によって、上水道プラント３が配水する配水量が決まる。一方、配水池においては、常に一定以上貯水することが求められており、予測配水量と勘案された結果、配水量が予定される。
【００４１】
このような運転予定データ１３ａにより、「本日予想される総配水量が、２５４００ｍ３である。この処理に必要な使用電力量は、３４００ｋＷを予定している。この運転を実現するためには、０時から４時までは取水ポンプ１号を取水量５００ｍ３の一定値で運転する。配水池水位の変動状況は、６時に５．５メートルである。また、６時以降は、取水ポンプ２号に切り換えて、取水量を２００ｍ３の一定値で、２２時まで運転する。」などのように、上水道プラント３を運転することができる。
【００４２】
運転予定データ１３ａは、入力装置１０４から入力される場合もあるし、他の運用を計画するシステムから入力されても良い。
【００４３】
実績データ記憶部１４は、実績データ１４ａを記憶する記憶領域である。実績データ１４ａは、運転状況監視装置１が、監視制御装置２から取得した実績データである。実績データ１４ａは、図７に示すように、取水ポンプの識別子と、取水ポンプの運転／停止信号、配水量、取水量、取水量設定値、配水池水位などが、関連づけられたデータである。これらのデータは、データを取得した時刻とともに、実績データ１４ａとして蓄積される。
【００４４】
運転状況データ記憶部１５は、運転状況データ１５ａを記憶する記憶領域である。運転状況データ１５ａは、後述する運転状況評価手段２３によって出力されるデータである。運転状況データ１５ａは、図８に示すように、各パラメータごとに、予定値、実績値、および評価値が対応づけられている。評価値は、予定値と実績値の差分の評価であって、後述する運転状況評価手段２３によって算出される。
【００４５】
運用管理データ記憶部１６は、運用管理データ１６ａを記憶する記憶領域である。運用管理データ１６ａは、上水道プラント３の運用を担当したオペレータの識別子ごとに、オペレータが担当したシフト時間帯の運用状況データ１５とを対応づけて統計処理したデータである。運用管理データ１６ａは、運用状況データ１５ａおよびオペレータデータ１２ａに基づいて生成される。運用管理データ１６ａは、様々な統計データを算出したり、後述のオペレータ支援検索手段２７によるオペレータ検索などに対応できるようなデータ形式を備える。
【００４６】
運用管理データ１６ａは、例えば図９に示すようなデータを備える。運用管理データ１６ａは、過去数ヶ月の移動平均、標準偏差のデータ、前年同時期と比較したデータ、オペレータまたはグループごとの運転状況を比較したデータ、過去の情報とそのときの平均処理および傾向処理との関係を示したデータを備える。
【００４７】
設定データ入力手段２１は、運用パラメータデータ１１ａ、オペレータデータ１２ａおよび運転予定データ１３ａを、運用パラメータデータ１１、オペレータデータ記憶部１２および運転予定データ記憶部１３にそれぞれ記憶する手段である。運用パラメータデータ１１ａ、オペレータデータ１２ａおよび運転予定データ１３ａは、入力部１０４からオペレータ等によって入力されても良いし、これらのデータを管理する他の装置から、通信制御装置１０６および通信ネットワーク４等を介して入力されても良い。
【００４８】
実績データ収集手段２２は、運用パラメータデータ１１ａに含まれるモニタリング周期で、監視制御装置２を介して上水道プラント３の監視対象データ種別の実績データを収集する。このとき実績データ収集手段２２は、前回の収集から、モニタリング周期を経過したことを検知すると、監視対象データ種別を監視制御装置２に送信し、その実績データ１４ａを受信する。実績データ収集手段２２は、受信した実績データ１４ａを、実績データ記憶部１４に記憶する。
【００４９】
運転状況評価手段２３は、監視対象データ種別ごとに、運用予定データ１３と実績データ１４ａとを比較して、運転予定データ１３ａと実績データ１４ａとの差分に対応する評価値を算出し、監視対象データ種別、運転予定データ、実績データおよび評価値を対応づけた運転状況データ１５ａを生成する。さらに運転状況評価手段２３は、生成した運転状況データ１５ａを、運転状況データ記憶部１５に蓄積する。
【００５０】
ここで、運転状況評価手段２３は、実績データ１４ａから現在の設定値や機器の状態を読み込むとともに、運用予定データ１３ａから予定設定値、予定危機状態、予定計測値などの予定データとを比較する。運転状況評価手段２３は、この比較において、実績と予定との差分により、運転状態を判定する。この判定結果は、例えば、差分の値に基づいて算出された、◎（優秀）、○（普通）、△（劣）などのランク評価である。運転状況評価手段２３は、個々のパラメータごとに判定しても良いし、さらに全てのパラメータを含めて判定しても良い。この判定結果は、運転状況データ１５ａに記憶される。
【００５１】
運転状況評価手段２３は、さらに、直前の実績データ１４ａも読み出し、実績収集手段２２によって新たに取得された実績データと、読み出された直前の実績データ１４ａとを比較して、数値の傾向を算出し、運転状況データ１５ａに蓄積する。例えば、運転状況評価手段２３は、１１時に実績データを新たに取得した場合、前時間の１０時に取得したデータと、比較しも良い。さらに、運転状況評価手段は、８時〜１０時などの数時間前のデータを取得して、平均や変化量（傾向）なども算出しても良い。これらのデータは、運転状況データ１５ａとして記憶される。
【００５２】
警報通知手段２４は、運転状況評価手段２３において、差分が、運用パラメータデータ１１ａに含まれる閾値を越えた場合、警報を出力する。この閾値は、例えば、「数値が２０％乖離した場合に警報を発報する」という形式でも良いし、「評価値が△になった場合に警報を発報する」という形式でも良い。また、警報通知手段２４は、新たに取得した実績データのみに基づいて警報を発報するか否かを通知しても良いし、その前の時間帯の平均や傾向なども考慮して、警報を発報しても良い。
【００５３】
警報通知手段２４は、警報を発報する場合、表示装置１０５上にポップアップを表示したり、音声を出力するなどして、オペレータに通知する。
【００５４】
統計処理手段２６は、オペレータデータ１２ａを読み出して、上水道プラント３の運用を担当したオペレータの識別子ごとに、当該オペレータが担当したシフト時間帯の運用状況データ１５ａとを対応づけて統計処理した運用管理データ１６ａを生成する。統計処理手段２６は、生成した運用管理データ１６ａを、運用管理データ１６に記憶する。
【００５５】
統計処理手段２６は、例えば、運用パラメータデータ１１に記憶されている運用パラメータに対して、運転状況データ１５ａから過去の運転状況を読み出す。さらに統計処理手段２６は、パラメータごとに、過去数ヶ月から現在までの移動平均、標準偏差、前年同時期との比較などを算出する。また、統計処理手段２６は、オペレータデータ１２から、オペレータやグループの情報を読み出し、各オペレータおよびグループごとに、過去の運転状況との比較や、過去の運転状況データ１５ａと併せて、平均や傾向などを算出する。統計処理手段２６は、このように統計の対象要素となるデータを生成し、運用管理データ１６ａに蓄積する。
【００５６】
運転状況表示手段２５は、運転状況データ１５ａに基づいて、運転予定と実績との比較結果を表示装置１０５に表示する。さらに運転状況表示手段２５は、運用管理データ１５ａに基づいて、所定のオペレータの運用データを表示装置１０５に表示する。
【００５７】
運転状況表示手段２５は、例えば、図１０ないし図１２に示す画面を、表示装置１０５に表示する。図１０に示す画面は、目標値の設定状況を示している。図１０に示す画面においては、監視項目ごとに、予定値である最適設定値、実績値である現在地などを一覧表示している。さらに、図１０に示す画面においては、運転状況評価手段２３によって算出された評価が対応づけられている。また、各監視項目について、閾値である許容範囲も対応づけられている。図１０に示す画面により、オペレータは、評価の低い項目、高い項目を容易に特定することができる。
【００５８】
図１１に示す画面は、所定の監視項目について、その時系列のデータの流れを表示している。図１１に示す例では、監視項目「送水量」について、時間ごとに、最適設定値、実績値、運用に関する評価が対応づけられている。図１１に示す画面により、オペレータは、時系列の評価を把握することができ、評価が悪くなったタイミングなどを把握することができる。また、オペレータは、時間ごとの過去の運用状況や、これからの運用予定を把握して、現状を把握することができる。
【００５９】
図１２に示す画面は、現在の状況と、過去の統計データを併せて表示している。図１２に示す画面により、オペレータは、トータルの運転状況について、現状、短期間の状況、長期にわたる運用状況などを把握することができる。これにより、オペレータは、短期的および長期的な運転状況を把握することができる。
【００６０】
オペレータ支援検索手段２７は、オペレータが過去の運用を参考にしたい場合に、過去の運用管理データ１６を検索する手段である。例えば、現状の数値や前時間の数値などを入力すると、オペレータ支援検索手段２７は、運用管理データ１６ａから同様の状況を検索する。オペレータ支援検索手段２７は、同様の状況の各設備の設定値や取水値の水位などの情報を表示装置１０５に表示する。また、オペレータ支援検索手段２７は、さらにオペレータの識別子をキーに、検索しても良い。例えば、新人のオペレータが、現状の数値を入力するとともに、ベテランのオペレータの識別子を入力すると、オペレータ支援検索手段２７は、そのベテランのオペレータが過去に運用した同様の状況のデータを検索する。これにより、新人のオペレータは、ベテランのオペレータの運用を参考にして、上水道プラント３を運用することができる。
【００６１】
（上水道プラントの運用例）
次に、図１３ないし図２０を参照して、上水道プラント３の浄水場を対象とした場合の取水量を運転状況を監視する場合について説明する。ここでは特に、省エネを意識した上水道プラント３の運用を説明する。
【００６２】
上水道プラント３の浄水場を運用する場合、需要家の使用状況により変動する配水量に対して、需要家への配水が滞らないように取水量をなるべく一定になる様に取水ポンプを運転／停止するのが望ましい。このとき、配水池のバッファの有効活用が期待される。
【００６３】
一方、省エネを考慮すると、夜間の電力量の安い時間帯になるべく取水ポンプを回し、朝方のピーク前に配水池水位を上限にしておくことが好ましい。また、日中は配水池の水位を下限ギリギリまで取水しないように運用することが期待される。夜間電力量の対象となる２２時頃に、配水池が下限なる様に運用することが好ましい。
【００６４】
まず、運用パラメータデータ１１ａとして、取水ポンプ１号〜４号の定格電力、昼夜の電力量割引率、実績と予測の偏差閾値、および１時間おきにモニタリングするモニタリング周期、警報を発報する閾値が、運用パラメータデータ記憶部１１に記憶される。さらに、運転オペレータとしてオペレータＡおよびオペレータＢの情報が、オペレータデータ１２ａとして、オペレータデータ記憶部１２に記憶される。さらに、当日の予測配水量と配水予測値から、配水池水位が朝方に上限となり２２時付近で下限となる様に演算された、予測配水池水位および予定取水量設定値が、運転予定データ１３ａとして、運転予定データ記憶部１３に記憶される。
【００６５】
実績データ収集手段２２は、監視制御装置２からモニタリング対象となる取水ポンプ１号〜４号の運転／停止状態、配水量・取水量・配水池水位の実績値、取水ポンプを運転するための取水量設定値などのプラントデータ４１を収集する。実績データ収集手段２２は、収集したプラントデータ４１を、実績データ１４ａとして、実績データ記憶部１４に記憶する。
【００６６】
運転状況評価手段２３は、運転予定データ１３ａから予測配水予測値、予測配水池水位、予定取水量設定値を読み出すとともに、各予測・予定値に対する、実績データ１４ａとの偏差を算出する。偏差が、運用パラメータデータ１１に含まれる閾値を逸脱した場合、運用状況評価手段２３は、その旨をに警報通知手段２４に通知する。警報通知手段２４は、表示装置１０５等にガイダンス表示を行う。
【００６７】
さらに運転状況評価手段２３は、予定取水量および実績取水量から、運転が必要な取水ポンプの号機・台数を決定、予定電力量および実績電力量を算出する。次に、運転状況評価手段２３は、実績電力量と実績配水量から、運転状況の指標値である当日の１ｋＷ当りの配水量を算出する。運転状況評価手段２３によって算出した各種情報は、運転状況データ１５ａとして、運転状況データ記憶部１５に記憶される。
【００６８】
統計処理手段２６は、オペレータデータ１２ａと運転状況データ１５ａとを対応づけて、各オペレータの運転方法や過去の最適な運転事例などを収集し、解析する。その結果生成された運転管理データ１６ａを、運用管理データ記憶部１６に記憶する。
【００６９】
オペレータは、警報通知手段２４による偏差逸脱のガイダンスや、運転状況表示手段２５によって表示された画面などを参照する。オペレータは、当日の配水量や取水量の状況を一覧表やグラフにより、取水量設定値の変更や継続を判断し、最適な運転を行う。また、オペレータ支援検索手段２７は、同様の配水量の傾向について、運用管理データ１６ａから検索し、運転方法の参考にすることができる。
【００７０】
ここで、図１３および図１４を参照して、運転状況表示手段２５が表示する画面を説明する。図１３において、１３時時点における、配水量の予測および実績、取水量の設定値および実績値、配水池水位の予定および実績、取水ポンプの電力量の予定および実績が、それぞれ時系列に表示されている。また図１４は、図１３に表示された各種データを、グラフ表示したものである。図１４においては、配水池水位、取水量および電力量について、それぞれ時系列で、予定および実績が表示されている。
【００７１】
ここで、配水量予測が大きく外れた場合を説明する。図１５および図１６に示すように、Ｄ１０１で９時以降の配水量が予想より大きい場合、Ｄ１０２で１３時の時点で配水池の水位が予定より大きく逸脱してしまう。配水池水位の下限値が、１．５ｍの場合、このまま、図１７および図１８に示すように、Ｄ１０３で取水量設定を変更しない状態で運用を継続すると、Ｄ１０４で１９時から２４時の時間帯に配水池水位が下限値を下回ってしまう。
【００７２】
このケースの場合、完全に配水池が枯渇するまでの水位には至らず、省エネ指標値の１ｋＷ当りの配水量は、１７．２６ｍ３／ｋＷと予定より大幅に高い数値となる。これは、良い運転の様に見えるが、水位下限を下回ったことにより、上水道プラント３全体としては、危険な運用結果となってしまう。
【００７３】
そこで、本発明の実施の形態に係る運転状況監視装置１は、１１時の時点で配水池水位が予定より大幅にずれてきたことを検知する。さらに運転状況監視装置１は、その旨をガイダンス表示することにより、オペレータに、１２時以降の取水量設定値を変更し運用することを、促すことができる。その結果、図１９および図２０に示す通り、Ｄ１０５で取水量を増やすことにより、配水池水位が下限値を下回ることなく運用することができる。また、Ｄ１０６で６５ｍ３／ｋＷで運用することができるので、最終的には、省エネ指標値の１ｋＷ当りの配水量も予定とほぼ同じ、１６．３９ｍ３／ｋＷを記録することができる。このように、本発明の実施の形態に係る運転状況監視装置１は、安定した良い運用方法を、オペレータに選択させることができる。
【００７４】
このように本発明の実施の形態に係る運転状況監視装置１により、プラントの運用状況を予め与えられ運用条件を逸脱していないかモニタリングし、必要に応じてその旨を通知することにより、上水道プラント３を、最適に運用することができる。
【００７５】
このような本発明の実施の形態に係る運転状況監視システム１０は、運用パラメータデータ１１ａおよび運転予定データ１３ａとを入力するとともに実績データ１４ａを収集することにより、運転状況評価手段２３により、運用予定と実績との差分を比較することができる。従って、省エネルギーとなるよう運用を監視することができる。また、他のシステムの配水量需要予測システム等から、予測配水量および予測配水池水位を運用予定データとして入力することができる。これにより、運転状況監視システム１０における運転予定データの入力負荷を軽減することができる。オペレータデータ１２ａは、運用パラメータデータ１１ａ等のその他の情報についても、勤務管理システムや機器設備管理システムなどと連携することによりさらに、入力負荷を軽減することができる。実績データ１４ａの収集についても、運用パラメータデータ１１ａで運転状況監視システム１０の監視対象を特定している。これにより、上水道プラント３を制御する監視制御装置２に必要以上の負荷を掛けることがなく、必要な情報のみを収集することができる。
【００７６】
また、運転状況評価手段２３においては、予測と実績とを比較することにより、この差分を算出することができる。さらに運転状況評価手段２３は、予測値と実績値とを取得することにより、プラント、設備、信号等に応じて、移動平均、標準偏差、パターンマッチングなどにより、運転状況を評価しても良い。さらに、運転状況評価手段２３は、オペレータデータ１２ａも考慮して、オペレータごとに運転状況を評価しても良い。このように、運転状況評価手段２３は、運転状況監視装置１に入力されるデータを用いて、様々な演算処理により上水道プラント３の運転状況を評価することができる。
【００７７】
さらに、運転状況評価手段２３によって算出された運転状況データ１５ａは、データベースとして蓄積される。運転状況データ１５ａに、
さらに、運転状況データ１５ａを統計処理した運用管理データ１６ａを生成し、過去の実績から現在の運転状況を検索することができる。また、オペレータの情報を併せて運用管理データ１６ａを生成することにより、オペレータ支援検索手段２７は、オペレータごとの運用状況、成熟度、運用方法の違いなどを収集することができる。
【００７８】
さらに、運転状況表示手段２６により、オペレータに運転状況を通知し、また可視化することができる。運転状況表示手段２６は、現在の運用状況に対するガイダンスを通知したり、運転状況を一覧表示、グラフ表示などをすることにより可視化する。これにより、対象プラントや設備適切な表示方法を提供することができるので、オペレータの操作性および視認性の向上を支援することができる。
このように、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システム１０によって、例えば上水道プラント３の浄水場のプラント運用として、予め決定された運転パラメータ通りに実際に運用されているかをモニタリングすることができる。これにより、確実に最適な運用を支援することができる。最適運用パラメータと差を可視化することにより、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システム１０は、オペレータの省エネ運転への意識向上を図ることができる。
【００７９】
さらに、運転状況データ１５ａをナレッジシステムやシミュレーションシステムにフィードバックすることにより、オペレータの教育・技術継承などのノウハウとして使用することができる。また、オペレータ支援検索手段２７により、過去の運転状況データ１５ａをオペレータに検索させることにより、経験の浅いオペレータでも状況を見ながら確実にプラントを最適に運用することができる。
【００８０】
本発明の実施の形態に係る運転状況監視システム１０は、予め決定された運転パラメータ通りに実際に運用されているかを監視する。従って、運転評価システムやシミュレーション技術を活用した最適運転パラメータに対して実運転がその通り運用されているかをリアルタイムに確認することにより、確実に最適運用が実施できる。
【００８１】
また、運用予定との差を可視化することにより、オペレータの省エネ運転への意識向上を計ることができる。
【００８２】
さらに、近年ベテランオペレータが不足する中で、経験の浅いオペレータでも、状況を見ながら確実にプラントを最適に運用することができる。また、実績との差分状況を上述の運転評価システムやシミュレーションにフィードバックすることにより、差分の状況を解析し、オペレータの判断ミス、シミュレーションの精度不足などを判定し、シミュレーションの精度不足の場合は、精度改善を行うことができる。また、オペレータの判断ミスに対しては、運転パラメータの変更タイミングの良し悪しや改善点を報告することができる。
【００８３】
（変形例）
本発明の実施の形態においては、上水道システムの浄水設備について説明したが、他のシステムに適用することもできる。例えば、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システム１０を、雨水を貯留したり河川に放流する雨水のための下水道システムに適用する場合を説明する。
【００８４】
雨水のための下水道システムでは、降雨の状況と予測に基づいて、オペレータは雨水ポンプの運転・停止を判断する。また、オペレータは、雨水貯留施設で貯留された雨水の量や濃度、さらに河川の水位などに応じて、貯留された雨水を河川に放流するか否かを判断する。
【００８５】
変形例に係る運転監視制御システム１０ｂにおいては、図４等を参照して説明した運転予定パラメータデータ１１ａの「監視対象識別子」は、例えば、雨水ポンプ１号〜３号の各識別子である。「監視対象データ種別」は、降水量、雨水流入量、ポンプ吐出量および河川水位となる。また、変形例に係る運転予定データ１３ｂは、図２０に示すように、予測降水量データ、予定雨水流入量データ、予定ポンプ吐出量および予測河川水位データである。また、運転制御装置１が下水道システムから取得する実績データは、実績降水量データ、実績雨水流入量データ、実績ポンプ吐出量および実績河川水位データである。
【００８６】
このような変形例に係る運転制御システム１０ｂにおいても、本発明の実施の形態と同様に、実績と予測の差分を表示したり、数値の乖離が大きい場合に警告を出力することができる。さらに、数値を蓄積して統計データとして表示したり、オペレータが、過去のデータを検索することもできる。
【００８７】
また、変形例においては、雨水のための下水道システムに適用する場合を説明したが、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システム１０を、汚水のための下水道システムに適用しても良い。この場合、運転状況監視システム１０は、季節、日照などの条件により、予め予定されている注入率や注入量により、水質が制御されているか否かについて監視することができる。
【００８８】
このように監視制御装置からプラントデータを収集できるプラント・設備であって、運用目標値が予め決定されているプラントであれば、運用パラメータデータや運転予定データを入力するとともに、プラントから実績データを取得することにより、あらゆるプラントに適用することができる。
【００８９】
さらに、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システム１０を、設備保全システムやシミュレーションシステム等と連携することにより、さらなる運用支援が期待できる。
【００９０】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の実施の形態および変形例によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなる。
【００９１】
本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００９２】
１ 運転状況監視装置
２ 監視制御装置
３ 上水道プラント
４ 通信ネットワーク
１１ 運用パラメータデータ記憶部
１２ オペレータデータ記憶部
１３ 運転予定データ記憶部
１４ 実績データ記憶部
１５ 運転状況データ記憶部
１６ 運用管理データ記憶部
２１ 設定データ入力手段
２２ 実績データ収集手段
２３ 運転状況評価手段
２４ 警報通知手段
２５ 運転状況表示手段
２６ 統計処理手段
２７ オペレータ支援検索手段
４１ プラントデータ
１０１ 中央処理制御装置
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ 入力装置
１０５ 表示装置
１０６ 通信制御装置
１０７ 記憶装置
１０８ リムーバブルディスク
１０９ 入出力インタフェース
１１０ バス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下水道プラントの運用を監視する上下水道プラントの運転状況監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
上下水道プラントなどのプラントの運用業務において、通常オペレータは、オペレータ自身の経験と勘に基づいて、機器の設定値や機器の運転または停止のタイミングなどの運転パラメータを決定している。また、オペレータ単独で決定するのではなく、数人のオペレータが討議して運転パラメータを決定する場合や、管理部門の指示で決定している場合もある。
【０００３】
一方、昨今の環境問題に対する意識の高まりに伴い、上下水道プラントにおいても、ＣＯ２削減やエコ運転などの省エネルギーの運用や、業務管理が期待されている。そこで、オペレータにプラントの稼働状況を把握させる運転評価システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、プラントにおける各種データを使用して、コストを算出し、プラント全体の運転コストを評価するシミュレータが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５９１４４号公報
【特許文献２】特開２００６−２６０５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１および特許文献２に記載の発明においては、ユーティリティ費やプラント全体のコストを評価することができるものの、プラントの運用は、オペレータの勘に頼ることになってしまう問題がある。また、プラントを、２４時間体制で運用しなければならないため、オペレータによって、その運用に差ができてしまうのは好ましい状態ではない。そこで、経験の浅いオペレータに、安心して運用でき、どのようなオペレータにも一定以上のスキルを備えるよう支援する方法が求められている。
【０００６】
また、上記の特許文献１および特許文献２においては、現在の運転状況を表示するので、オペレータは、現在の運転状況について、予定との差分を把握し辛い問題があった。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、上下水道プラントのオペレータの運用を支援する運転状況監視システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の第１の特徴は、上下水道プラントの運用を監視する上下水道プラントの運転状況監視システムに関する。即ち、本発明の特徴に係る運転状況監視システムは、上下水道プラントから収集する監視対象データ種別と、データの収集の周期を含む運用パラメータデータと、上下水道プラントの監視対象データ種別に対応する運用予定データと、上下水道プラントの運用を担当するオペレータの識別子と、オペレータのシフト時間帯とを対応づけたオペレータデータと、を記憶装置に記憶する設定データ記憶手段と、運用パラメータデータの周期で、上下水道プラントの監視対象データ種別の実績データを収集する実績データ収集手段と、監視対象データ種別ごとに、運用予定データと実績データとを比較して、運転予定データと実績データとの差分に対応する評価値を算出し、監視対象データ種別、運転予定データ、実績データおよび評価値を対応づけて運転状況データに蓄積する運転状況評価手段と、オペレータデータを読み出して、上下水道プラントの運用を担当したオペレータの識別子ごとに、当該オペレータが担当したシフト時間帯の運用状況データとを対応づけて統計処理した運用管理データを記憶装置に記憶する統計処理手段と、運転状況データに基づいて、運転予定と実績との比較結果を表示装置に表示するとともに、運用管理データに基づいて、所定のオペレータの運用データを表示装置に表示する運転状況表示手段とを備える。
【０００９】
上下水道プラントのうち、上水を配水する上水道プラントを監視する場合、監視対象データ種別は、配水量、取水量および配水池水位である。運転予定データは、予測配水量データ、予定取水量データおよび予測配水池水位データである。実績データは、実績配水量データ、実績取水量データおよび実績配水池水位データである。
【００１０】
上下水道プラントのうち、雨水を河川に流出する下水道プラントを監視する場合、監視対象データ種別は、降水量、雨水流入量、ポンプ吐出量および河川水位である。運転予定データは、予測降水量データ、予定雨水流入量データ、予定ポンプ吐出量および予測河川水位データである。実績データは、実績降水量データ、実績雨水流入量データ、実績ポンプ吐出量および実績河川水位データである。
【００１１】
ここで、運用パラメータデータに、警報を出力する閾値が含まれていても良い。この場合、運転状況評価手段において、差分が、閾値を越えた場合、警報を出力する警報通知手段をさらに備えることが好ましい。
【００１２】
また、運転状況評価手段は、さらに、直前の実績データも読み出し、実績収集手段によって新たに取得された実績データと、読み出された直前の実績データとを比較して、数値の傾向を算出し、運転状況データに蓄積するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、上下水道プラントのオペレータの運用を支援する運転状況監視システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムのシステム構成と、運転状況監視装置の機能ブロックを説明する図である。
【図２】図１は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムの処理の概要を説明刷るフローチャートである。
【図３】図１は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視装置のハードウェア構成を説明する図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムの運用パラメータデータのデータ構造の一例を説明する図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムのオペレータデータのデータ構造の一例を説明する図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムの運用予定データのデータ構造の一例を説明する図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムの実績データのデータ構造の一例を説明する図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムの運転状況データのデータ構造の一例を説明する図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムの運用管理データのデータ構造の一例を説明する図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムが表示する画面の一例であって、各パラメータの予定値と実績値とを一覧表示する画面である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムが表示する画面の一例であって、所定のパラメータの予定値と実績値とを時系列に表示する画面である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムが表示する画面の一例であって、各パラメータの実績値を過去の統計値とともに表示する画面である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムが表示する画面の一例であって、配水量の予定値と実績値とを時系列に表示する画面である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムが表示する画面の一例であって、各パラメータの予定値と実績値とをグラフ表示する画面である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムが表示する画面の一例であって、配水量の実績が予定より多くなったデータ場合を一覧表示する画面である。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムが表示する画面の一例であって、配水量の実績が予定より多くなったデータ場合をグラフ表示する画面である。
【図１７】図１７は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムが表示する画面の一例であって、配水量の実績が予定より多くなった後、取水量を変更しなかった場合を一覧表示する画面である。
【図１８】図１８は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムが表示する画面の一例であって、配水量の実績が予定より多くなった後、取水量を変更しなかった場合をグラフ表示する画面である。
【図１９】図１９は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムが表示する画面の一例であって、配水量の実績が予定より多くなった後、取水量を変更した場合を一覧表示する画面である。
【図２０】図２０は、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システムが表示する画面の一例であって、配水量の実績が予定より多くなった後、取水量を変更した場合をグラフ表示する画面である。
【図２１】図２１は、本発明の変形例に係る運転状況監視システムの運用予定データのデータ構造の一例を説明する図である。
【図２２】図２２は、本発明の変形例に係る運転状況監視システムの実績データのデータ構造の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。
【００１６】
（運転状況監視システム）
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システム１０を説明する。本発明の実施の形態に係る運転状況監視システム１０は、上下水道プラントのうち、上水道プラントの運転状況を監視するものであるが、後述するように、下水道プラントにも適用することができる。
【００１７】
運転状況監視システム１０は、運転状況監視装置１、監視制御装置２および上水道プラント３を備える。
【００１８】
上水道プラント３は、飲料その他に用いる上水を、各家庭や各建物に供給するためのプラントである。上水道プラント３は、取水場、上水道施設、ポンプ場、配水池および上水管路網を備える。上水管路網は、配水池の上水を、各家庭、各建物等に供給するための配管である。取水場は、河川から取水ポンプで水をくみ上げ、上水道施設に供給する。上水道施設において、河川４からくみ上げられた水が、殺菌および消毒により浄化される。上水道施設において浄化された上水は、ポンプ場に設置されたポンプによって、配水池に供給され蓄積される。配水池に蓄積された上水は、上水管路網を介して各家庭や各建物に供給される。
【００１９】
監視制御装置２は、上水道プラント３を監視制御する装置である。監視制御装置２は、上水道プラント３から、各設備や機器のデータを取得して蓄積する。さらに、運転状況監視装置１からの要請に基づいて、所定のプラントデータ４１を、運転状況監視装置１に送信する。プラントデータ４１とは、上水道プラント３における設備の設定値や実績値などのデータである。
【００２０】
運転状況監視装置１は、オペレータに、上水道プラント３の現在の運転状況と、予想とを比較して評価し、その結果を表示する。さらに運転状況監視装置１は、オペレータの運用を支援するために、過去の情報も蓄積するとともに、統計処理し、オペレータに表示する。
【００２１】
運転状況監視装置１と監視制御装置２とは、通信ネットワーク４を介して相互に接続されている。通信ネットワーク４は、例えば、インターネットや社内ＬＡＮなどである。
【００２２】
図１に示す例では、運転状況監視装置１と、監視制御装置２は、別々の装置に実装されているが、同じ装置であっても良い。
【００２３】
次に、図２を参照して、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システム１０における処理の概要を説明する。図２においては、例えば運用の単位を１日とし、１日の始めに運用予定を入力し、１日の終わりに統計処理をする場合について説明する。
【００２４】
まずステップＳ１において、運転状況監視装置１に、設定データが入力される。この設定データは、上水道プラント３を運転状況監視制御装置１が監視するための運用パラメータデータ、運用をするオペレータのオペレータデータ、上水道プラント３の運転予定データなどである。ステップＳ１で入力される運用パラメータデータには、監視制御装置２にモニタリングをする周期や、モニタリング対象の設備の識別子などが含まれる。
【００２５】
次にステップＳ２において、運転状況監視装置１は、モニタリング周期の経過を待機する。モニタリング周期が経過すると、ステップＳ３において、運転状況監視装置１は、運転制御装置２に、監視対象の設備の識別子を含む取得リクエストを送信するとともに、そのレスポンスとして、運転制御装置２からその実績データを取得する。ステップＳ４において運転状況監視装置１は、ステップＳ３で取得した実績データと、ステップＳ１で入力された運転予定データ１３とを比較して、運転状況を評価する。
【００２６】
ステップＳ５において、運転状況監視装置１は、ステップＳ４で算出した運転状況の評価において、予定と実績の差分が、所定の閾値より大きいか否かを判定する。所定の閾値内に収まっている場合、ステップＳ７に進む。所定の閾値内に収まっていない場合、運転状況監視装置１は、ステップＳ６において警報を通知する。
【００２７】
ステップＳ７において、運転状況監視装置１は、ステップＳ４の結果得られた運転状況の評価や、運転状況などを、表示装置に表示する。このとき運転状況監視装置１は、予想と実績とを比較したグラフや表、過去の実績と今回の実績とを比較したグラフや表などを生成し、表示装置に表示する。
【００２８】
さらに、ステップＳ８において運転状況監視装置１は、例えば１日の運用予定が終了するか判定する。終了している場合、ステップＳ８において、運転状況監視装置１は、ステップＳ３で取得した実績データや、ステップＳ４で算出した運転状況の評価をもとに、統計処理する。さらに、運転状況監視装置１は、ステップＳ１で入力されたオペレータデータに基づいて、その運用を担当したオペレータのシフトなどの情報とを関連づけて、統計処理する。運用予定が終了しない場合、ステップＳ２に戻り、次のモニタリングのタイミングまで待機する。
【００２９】
（運転状況監視装置）
次に、図３を参照して、本発明の実施の形態に係る運転状況監視装置１を説明する。図３に示すように、本発明の実施の形態に係る運転状況監視装置１は、中央処理制御装置１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３および入出力インタフェース１０９が、バス１１０を介して接続されている。入出力インタフェース１０９には、入力装置１０４、表示装置１０５、通信制御装置１０６、記憶装置１０７およびリムーバブルディスク１０８が接続されている。
【００３０】
中央処理制御装置１０１は、入力装置１０４からの入力信号に基づいてＲＯＭ１０２から運転状況監視装置１を起動するためのブートプログラムを読み出して実行し、さらに記憶装置１０７に記憶されたオペレーティングシステムを読み出す。さらに中央処理制御装置１０１は、入力装置１０４や通信制御装置１０６などの入力信号に基づいて、各種装置の制御を行ったり、ＲＡＭ１０３や記憶装置１０７などに記憶されたプログラムおよびデータを読み出してＲＡＭ１０３にロードするとともに、ＲＡＭ１０３から読み出されたプログラムのコマンドに基づいて、データの計算または加工など、後述する一連の処理を実現する処理装置である。
【００３１】
入力装置１０４は、操作者が各種の操作を入力するキーボード、マウスなどの入力デバイスにより構成されており、操作者の操作に基づいて入力信号を作成し、入出力インタフェース１０９およびバス１１０を介して中央処理制御装置１０１に送信される。表示装置１０５は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイや液晶ディスプレイなどであり、中央処理制御装置１０１からバス１１０および入出力インタフェース１０９を介して表示装置１０５において表示させる出力信号を受信し、例えば中央処理制御装置１０１の処理結果などを表示する装置である。通信制御装置１０６は、ＬＡＮカードやモデムなどの装置であり、運転状況監視装置１をインターネットやＬＡＮなどの通信ネットワークに接続する装置である。通信制御装置１０６を介して通信ネットワークと送受信したデータは入力信号または出力信号として、入出力インタフェース１０９およびバス１１０を介して中央処理制御装置１０１に送受信される。
【００３２】
記憶装置１０７は半導体記憶装置や磁気ディスク装置であって、中央処理制御装置１０１で実行されるプログラムやデータが記憶されている。リムーバブルディスク１０８は、光ディスクやフレキシブルディスクのことであり、ディスクドライブによって読み書きされた信号は、入出力インタフェース１０９およびバス１１０を介して中央処理制御装置１０１に送受信される。
【００３３】
本発明の実施の形態に係る運転状況監視装置１の記憶装置１０７は、運転状況監視プログラムを記憶するとともに、運用パラメータデータ記憶部１１、オペレータデータ記憶部１２、運転予定データ記憶部１３、実績データ記憶部１４、運転状況データ記憶部１５および運用管理データ記憶部１６を備える。また、運転状況監視プログラムが運転状況監視装置１の中央処理制御装置１０１に読み込まれ実行されることによって、設定データ入力手段２１、実績データ収集手段２３、運転状況評価手段２３、警報通知手段２４、運転状況表示手段２５、統計処理手段２６およびオペレータ支援検索手段２７が、運転状況監視装置１に実装される。
【００３４】
次に、図１を参照して、運転状況監視装置１の各部について詳述する。
【００３５】
運用パラメータデータ記憶部１１は、運用パラメータデータ１１ａを記憶する記憶領域である。運用パラメータデータ１１ａは、運転状況監視装置１が運用される際のパラメータのデータである。例えば、運用状況監視装置１が上水道プラント３から収集する監視対象データ種別と、データの収集の周期および警報を出力する閾値を含む。さらに、この監視対象データ種別に関連する上水道プラント３の設備の識別子である監視対象識別子を含む。
【００３６】
運用パラメータデータ１１ａは、例えば図４に示すデータである。運用パラメータデータ１１ａは、プラントの機器性能データ、モニタリング周期、監視対象識別子、監視対象データ種別、実績と予想の偏差閾値を含む。プラントの機器性能データは、例えば上水道プラント３における取水ポンプの場合、その取水ポンプの識別子と、取水ポンプの定格容量を対応づけたデータである。モニタリング周期は、運転状況監視装置１が、監視制御装置２に実績データの取得をリクエストする周期である。監視対象識別子は、運転状況監視装置１が、監視する上水道プラント３の機器の識別子である。運転状況監視装置１は、実績データの取得リクエストに、監視対象識別子を含ませて、監視対象の機器のプラントデータを取得する。実績と予想の偏差閾値は、後述する警報通知手段２４において、警報を発報するか否かを判断するための閾値である。この閾値は、監視対象識別子や、監視対象データ種別ごとに設定されても良い。
【００３７】
本発明の実施の形態においては、運用パラメータデータ１１ａにおいて、取水ポンプの運転／停止信号、配水量、取水量、取水量設定値、配水池水位の各パラメータのデータを取得する場合について説明する。
【００３８】
このように、運用パラメータデータ１１ａで、モニタリング周期や監視対象機器を特定することにより、プラントデータ４１の収集において、監視制御装置２における負荷を軽減することができる。さらに、運転状況監視装置１において、不要なデータを保持する必要がないので、コストを削減することができる。
【００３９】
オペレータデータ記憶部１２は、オペレータデータ１２ａを記憶する記憶領域である。オペレータデータ１２ａは、上水道プラント３の運用を担当するオペレータのデータである。オペレータデータ１２ａは例えば、オペレータの識別子と、オペレータのシフト時間帯とを対応づけている。さらに、図５に示すように、各オペレータの識別子と、オペレータの経歴、経験年数を対応づける。またグループ単位で運用を担当する場合、オペレータデータ１２ａは、そのグループを構成するオペレータの識別子と、個々のオペレータの情報とを対応づけても良い。
【００４０】
運転予定データ記憶部１３は、運転予定データ１３ａを記憶する記憶領域である。運転予定データ１３ａは、上水道プラント３の運用予定データである。運用予定データ１３ａは、例えば、図６に示すように、各家庭への配水量の予測である予測配水量、配水池の水位の予測である予測配水池水位、配水池から取水する取水量の予定の予定取水量である。また、設定値を変更する際は、その変更のタイミングや、機器に対する操作の情報を含む。上水道プラントでは、運用する前に、予測配水量および予測配水池水位から配水量を予定する。季節や時期によって、上水道プラント３が配水する配水量が決まる。一方、配水池においては、常に一定以上貯水することが求められており、予測配水量と勘案された結果、配水量が予定される。
【００４１】
このような運転予定データ１３ａにより、「本日予想される総配水量が、２５４００ｍ３である。この処理に必要な使用電力量は、３４００ｋＷを予定している。この運転を実現するためには、０時から４時までは取水ポンプ１号を取水量５００ｍ３の一定値で運転する。配水池水位の変動状況は、６時に５．５メートルである。また、６時以降は、取水ポンプ２号に切り換えて、取水量を２００ｍ３の一定値で、２２時まで運転する。」などのように、上水道プラント３を運転することができる。
【００４２】
運転予定データ１３ａは、入力装置１０４から入力される場合もあるし、他の運用を計画するシステムから入力されても良い。
【００４３】
実績データ記憶部１４は、実績データ１４ａを記憶する記憶領域である。実績データ１４ａは、運転状況監視装置１が、監視制御装置２から取得した実績データである。実績データ１４ａは、図７に示すように、取水ポンプの識別子と、取水ポンプの運転／停止信号、配水量、取水量、取水量設定値、配水池水位などが、関連づけられたデータである。これらのデータは、データを取得した時刻とともに、実績データ１４ａとして蓄積される。
【００４４】
運転状況データ記憶部１５は、運転状況データ１５ａを記憶する記憶領域である。運転状況データ１５ａは、後述する運転状況評価手段２３によって出力されるデータである。運転状況データ１５ａは、図８に示すように、各パラメータごとに、予定値、実績値、および評価値が対応づけられている。評価値は、予定値と実績値の差分の評価であって、後述する運転状況評価手段２３によって算出される。
【００４５】
運用管理データ記憶部１６は、運用管理データ１６ａを記憶する記憶領域である。運用管理データ１６ａは、上水道プラント３の運用を担当したオペレータの識別子ごとに、オペレータが担当したシフト時間帯の運用状況データ１５とを対応づけて統計処理したデータである。運用管理データ１６ａは、運用状況データ１５ａおよびオペレータデータ１２ａに基づいて生成される。運用管理データ１６ａは、様々な統計データを算出したり、後述のオペレータ支援検索手段２７によるオペレータ検索などに対応できるようなデータ形式を備える。
【００４６】
運用管理データ１６ａは、例えば図９に示すようなデータを備える。運用管理データ１６ａは、過去数ヶ月の移動平均、標準偏差のデータ、前年同時期と比較したデータ、オペレータまたはグループごとの運転状況を比較したデータ、過去の情報とそのときの平均処理および傾向処理との関係を示したデータを備える。
【００４７】
設定データ入力手段２１は、運用パラメータデータ１１ａ、オペレータデータ１２ａおよび運転予定データ１３ａを、運用パラメータデータ１１、オペレータデータ記憶部１２および運転予定データ記憶部１３にそれぞれ記憶する手段である。運用パラメータデータ１１ａ、オペレータデータ１２ａおよび運転予定データ１３ａは、入力部１０４からオペレータ等によって入力されても良いし、これらのデータを管理する他の装置から、通信制御装置１０６および通信ネットワーク４等を介して入力されても良い。
【００４８】
実績データ収集手段２２は、運用パラメータデータ１１ａに含まれるモニタリング周期で、監視制御装置２を介して上水道プラント３の監視対象データ種別の実績データを収集する。このとき実績データ収集手段２２は、前回の収集から、モニタリング周期を経過したことを検知すると、監視対象データ種別を監視制御装置２に送信し、その実績データ１４ａを受信する。実績データ収集手段２２は、受信した実績データ１４ａを、実績データ記憶部１４に記憶する。
【００４９】
運転状況評価手段２３は、監視対象データ種別ごとに、運用予定データ１３と実績データ１４ａとを比較して、運転予定データ１３ａと実績データ１４ａとの差分に対応する評価値を算出し、監視対象データ種別、運転予定データ、実績データおよび評価値を対応づけた運転状況データ１５ａを生成する。さらに運転状況評価手段２３は、生成した運転状況データ１５ａを、運転状況データ記憶部１５に蓄積する。
【００５０】
ここで、運転状況評価手段２３は、実績データ１４ａから現在の設定値や機器の状態を読み込むとともに、運用予定データ１３ａから予定設定値、予定危機状態、予定計測値などの予定データとを比較する。運転状況評価手段２３は、この比較において、実績と予定との差分により、運転状態を判定する。この判定結果は、例えば、差分の値に基づいて算出された、◎（優秀）、○（普通）、△（劣）などのランク評価である。運転状況評価手段２３は、個々のパラメータごとに判定しても良いし、さらに全てのパラメータを含めて判定しても良い。この判定結果は、運転状況データ１５ａに記憶される。
【００５１】
運転状況評価手段２３は、さらに、直前の実績データ１４ａも読み出し、実績収集手段２２によって新たに取得された実績データと、読み出された直前の実績データ１４ａとを比較して、数値の傾向を算出し、運転状況データ１５ａに蓄積する。例えば、運転状況評価手段２３は、１１時に実績データを新たに取得した場合、前時間の１０時に取得したデータと、比較しも良い。さらに、運転状況評価手段は、８時〜１０時などの数時間前のデータを取得して、平均や変化量（傾向）なども算出しても良い。これらのデータは、運転状況データ１５ａとして記憶される。
【００５２】
警報通知手段２４は、運転状況評価手段２３において、差分が、運用パラメータデータ１１ａに含まれる閾値を越えた場合、警報を出力する。この閾値は、例えば、「数値が２０％乖離した場合に警報を発報する」という形式でも良いし、「評価値が△になった場合に警報を発報する」という形式でも良い。また、警報通知手段２４は、新たに取得した実績データのみに基づいて警報を発報するか否かを通知しても良いし、その前の時間帯の平均や傾向なども考慮して、警報を発報しても良い。
【００５３】
警報通知手段２４は、警報を発報する場合、表示装置１０５上にポップアップを表示したり、音声を出力するなどして、オペレータに通知する。
【００５４】
統計処理手段２６は、オペレータデータ１２ａを読み出して、上水道プラント３の運用を担当したオペレータの識別子ごとに、当該オペレータが担当したシフト時間帯の運用状況データ１５ａとを対応づけて統計処理した運用管理データ１６ａを生成する。統計処理手段２６は、生成した運用管理データ１６ａを、運用管理データ１６に記憶する。
【００５５】
統計処理手段２６は、例えば、運用パラメータデータ１１に記憶されている運用パラメータに対して、運転状況データ１５ａから過去の運転状況を読み出す。さらに統計処理手段２６は、パラメータごとに、過去数ヶ月から現在までの移動平均、標準偏差、前年同時期との比較などを算出する。また、統計処理手段２６は、オペレータデータ１２から、オペレータやグループの情報を読み出し、各オペレータおよびグループごとに、過去の運転状況との比較や、過去の運転状況データ１５ａと併せて、平均や傾向などを算出する。統計処理手段２６は、このように統計の対象要素となるデータを生成し、運用管理データ１６ａに蓄積する。
【００５６】
運転状況表示手段２５は、運転状況データ１５ａに基づいて、運転予定と実績との比較結果を表示装置１０５に表示する。さらに運転状況表示手段２５は、運用管理データ１５ａに基づいて、所定のオペレータの運用データを表示装置１０５に表示する。
【００５７】
運転状況表示手段２５は、例えば、図１０ないし図１２に示す画面を、表示装置１０５に表示する。図１０に示す画面は、目標値の設定状況を示している。図１０に示す画面においては、監視項目ごとに、予定値である最適設定値、実績値である現在地などを一覧表示している。さらに、図１０に示す画面においては、運転状況評価手段２３によって算出された評価が対応づけられている。また、各監視項目について、閾値である許容範囲も対応づけられている。図１０に示す画面により、オペレータは、評価の低い項目、高い項目を容易に特定することができる。
【００５８】
図１１に示す画面は、所定の監視項目について、その時系列のデータの流れを表示している。図１１に示す例では、監視項目「送水量」について、時間ごとに、最適設定値、実績値、運用に関する評価が対応づけられている。図１１に示す画面により、オペレータは、時系列の評価を把握することができ、評価が悪くなったタイミングなどを把握することができる。また、オペレータは、時間ごとの過去の運用状況や、これからの運用予定を把握して、現状を把握することができる。
【００５９】
図１２に示す画面は、現在の状況と、過去の統計データを併せて表示している。図１２に示す画面により、オペレータは、トータルの運転状況について、現状、短期間の状況、長期にわたる運用状況などを把握することができる。これにより、オペレータは、短期的および長期的な運転状況を把握することができる。
【００６０】
オペレータ支援検索手段２７は、オペレータが過去の運用を参考にしたい場合に、過去の運用管理データ１６を検索する手段である。例えば、現状の数値や前時間の数値などを入力すると、オペレータ支援検索手段２７は、運用管理データ１６ａから同様の状況を検索する。オペレータ支援検索手段２７は、同様の状況の各設備の設定値や取水値の水位などの情報を表示装置１０５に表示する。また、オペレータ支援検索手段２７は、さらにオペレータの識別子をキーに、検索しても良い。例えば、新人のオペレータが、現状の数値を入力するとともに、ベテランのオペレータの識別子を入力すると、オペレータ支援検索手段２７は、そのベテランのオペレータが過去に運用した同様の状況のデータを検索する。これにより、新人のオペレータは、ベテランのオペレータの運用を参考にして、上水道プラント３を運用することができる。
【００６１】
（上水道プラントの運用例）
次に、図１３ないし図２０を参照して、上水道プラント３の浄水場を対象とした場合の取水量を運転状況を監視する場合について説明する。ここでは特に、省エネを意識した上水道プラント３の運用を説明する。
【００６２】
上水道プラント３の浄水場を運用する場合、需要家の使用状況により変動する配水量に対して、需要家への配水が滞らないように取水量をなるべく一定になる様に取水ポンプを運転／停止するのが望ましい。このとき、配水池のバッファの有効活用が期待される。
【００６３】
一方、省エネを考慮すると、夜間の電力量の安い時間帯になるべく取水ポンプを回し、朝方のピーク前に配水池水位を上限にしておくことが好ましい。また、日中は配水池の水位を下限ギリギリまで取水しないように運用することが期待される。夜間電力量の対象となる２２時頃に、配水池が下限なる様に運用することが好ましい。
【００６４】
まず、運用パラメータデータ１１ａとして、取水ポンプ１号〜４号の定格電力、昼夜の電力量割引率、実績と予測の偏差閾値、および１時間おきにモニタリングするモニタリング周期、警報を発報する閾値が、運用パラメータデータ記憶部１１に記憶される。さらに、運転オペレータとしてオペレータＡおよびオペレータＢの情報が、オペレータデータ１２ａとして、オペレータデータ記憶部１２に記憶される。さらに、当日の予測配水量と配水予測値から、配水池水位が朝方に上限となり２２時付近で下限となる様に演算された、予測配水池水位および予定取水量設定値が、運転予定データ１３ａとして、運転予定データ記憶部１３に記憶される。
【００６５】
実績データ収集手段２２は、監視制御装置２からモニタリング対象となる取水ポンプ１号〜４号の運転／停止状態、配水量・取水量・配水池水位の実績値、取水ポンプを運転するための取水量設定値などのプラントデータ４１を収集する。実績データ収集手段２２は、収集したプラントデータ４１を、実績データ１４ａとして、実績データ記憶部１４に記憶する。
【００６６】
運転状況評価手段２３は、運転予定データ１３ａから予測配水予測値、予測配水池水位、予定取水量設定値を読み出すとともに、各予測・予定値に対する、実績データ１４ａとの偏差を算出する。偏差が、運用パラメータデータ１１に含まれる閾値を逸脱した場合、運用状況評価手段２３は、その旨をに警報通知手段２４に通知する。警報通知手段２４は、表示装置１０５等にガイダンス表示を行う。
【００６７】
さらに運転状況評価手段２３は、予定取水量および実績取水量から、運転が必要な取水ポンプの号機・台数を決定、予定電力量および実績電力量を算出する。次に、運転状況評価手段２３は、実績電力量と実績配水量から、運転状況の指標値である当日の１ｋＷ当りの配水量を算出する。運転状況評価手段２３によって算出した各種情報は、運転状況データ１５ａとして、運転状況データ記憶部１５に記憶される。
【００６８】
統計処理手段２６は、オペレータデータ１２ａと運転状況データ１５ａとを対応づけて、各オペレータの運転方法や過去の最適な運転事例などを収集し、解析する。その結果生成された運転管理データ１６ａを、運用管理データ記憶部１６に記憶する。
【００６９】
オペレータは、警報通知手段２４による偏差逸脱のガイダンスや、運転状況表示手段２５によって表示された画面などを参照する。オペレータは、当日の配水量や取水量の状況を一覧表やグラフにより、取水量設定値の変更や継続を判断し、最適な運転を行う。また、オペレータ支援検索手段２７は、同様の配水量の傾向について、運用管理データ１６ａから検索し、運転方法の参考にすることができる。
【００７０】
ここで、図１３および図１４を参照して、運転状況表示手段２５が表示する画面を説明する。図１３において、１３時時点における、配水量の予測および実績、取水量の設定値および実績値、配水池水位の予定および実績、取水ポンプの電力量の予定および実績が、それぞれ時系列に表示されている。また図１４は、図１３に表示された各種データを、グラフ表示したものである。図１４においては、配水池水位、取水量および電力量について、それぞれ時系列で、予定および実績が表示されている。
【００７１】
ここで、配水量予測が大きく外れた場合を説明する。図１５および図１６に示すように、Ｄ１０１で９時以降の配水量が予想より大きい場合、Ｄ１０２で１３時の時点で配水池の水位が予定より大きく逸脱してしまう。配水池水位の下限値が、１．５ｍの場合、このまま、図１７および図１８に示すように、Ｄ１０３で取水量設定を変更しない状態で運用を継続すると、Ｄ１０４で１９時から２４時の時間帯に配水池水位が下限値を下回ってしまう。
【００７２】
このケースの場合、完全に配水池が枯渇するまでの水位には至らず、省エネ指標値の１ｋＷ当りの配水量は、１７．２６ｍ３／ｋＷと予定より大幅に高い数値となる。これは、良い運転の様に見えるが、水位下限を下回ったことにより、上水道プラント３全体としては、危険な運用結果となってしまう。
【００７３】
そこで、本発明の実施の形態に係る運転状況監視装置１は、１１時の時点で配水池水位が予定より大幅にずれてきたことを検知する。さらに運転状況監視装置１は、その旨をガイダンス表示することにより、オペレータに、１２時以降の取水量設定値を変更し運用することを、促すことができる。その結果、図１９および図２０に示す通り、Ｄ１０５で取水量を増やすことにより、配水池水位が下限値を下回ることなく運用することができる。また、Ｄ１０６で６５ｍ３／ｋＷで運用することができるので、最終的には、省エネ指標値の１ｋＷ当りの配水量も予定とほぼ同じ、１６．３９ｍ３／ｋＷを記録することができる。このように、本発明の実施の形態に係る運転状況監視装置１は、安定した良い運用方法を、オペレータに選択させることができる。
【００７４】
このように本発明の実施の形態に係る運転状況監視装置１により、プラントの運用状況を予め与えられ運用条件を逸脱していないかモニタリングし、必要に応じてその旨を通知することにより、上水道プラント３を、最適に運用することができる。
【００７５】
このような本発明の実施の形態に係る運転状況監視システム１０は、運用パラメータデータ１１ａおよび運転予定データ１３ａとを入力するとともに実績データ１４ａを収集することにより、運転状況評価手段２３により、運用予定と実績との差分を比較することができる。従って、省エネルギーとなるよう運用を監視することができる。また、他のシステムの配水量需要予測システム等から、予測配水量および予測配水池水位を運用予定データとして入力することができる。これにより、運転状況監視システム１０における運転予定データの入力負荷を軽減することができる。オペレータデータ１２ａは、運用パラメータデータ１１ａ等のその他の情報についても、勤務管理システムや機器設備管理システムなどと連携することによりさらに、入力負荷を軽減することができる。実績データ１４ａの収集についても、運用パラメータデータ１１ａで運転状況監視システム１０の監視対象を特定している。これにより、上水道プラント３を制御する監視制御装置２に必要以上の負荷を掛けることがなく、必要な情報のみを収集することができる。
【００７６】
また、運転状況評価手段２３においては、予測と実績とを比較することにより、この差分を算出することができる。さらに運転状況評価手段２３は、予測値と実績値とを取得することにより、プラント、設備、信号等に応じて、移動平均、標準偏差、パターンマッチングなどにより、運転状況を評価しても良い。さらに、運転状況評価手段２３は、オペレータデータ１２ａも考慮して、オペレータごとに運転状況を評価しても良い。このように、運転状況評価手段２３は、運転状況監視装置１に入力されるデータを用いて、様々な演算処理により上水道プラント３の運転状況を評価することができる。
【００７７】
さらに、運転状況評価手段２３によって算出された運転状況データ１５ａは、データベースとして蓄積される。運転状況データ１５ａに、
さらに、運転状況データ１５ａを統計処理した運用管理データ１６ａを生成し、過去の実績から現在の運転状況を検索することができる。また、オペレータの情報を併せて運用管理データ１６ａを生成することにより、オペレータ支援検索手段２７は、オペレータごとの運用状況、成熟度、運用方法の違いなどを収集することができる。
【００７８】
さらに、運転状況表示手段２６により、オペレータに運転状況を通知し、また可視化することができる。運転状況表示手段２６は、現在の運用状況に対するガイダンスを通知したり、運転状況を一覧表示、グラフ表示などをすることにより可視化する。これにより、対象プラントや設備適切な表示方法を提供することができるので、オペレータの操作性および視認性の向上を支援することができる。
このように、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システム１０によって、例えば上水道プラント３の浄水場のプラント運用として、予め決定された運転パラメータ通りに実際に運用されているかをモニタリングすることができる。これにより、確実に最適な運用を支援することができる。最適運用パラメータと差を可視化することにより、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システム１０は、オペレータの省エネ運転への意識向上を図ることができる。
【００７９】
さらに、運転状況データ１５ａをナレッジシステムやシミュレーションシステムにフィードバックすることにより、オペレータの教育・技術継承などのノウハウとして使用することができる。また、オペレータ支援検索手段２７により、過去の運転状況データ１５ａをオペレータに検索させることにより、経験の浅いオペレータでも状況を見ながら確実にプラントを最適に運用することができる。
【００８０】
本発明の実施の形態に係る運転状況監視システム１０は、予め決定された運転パラメータ通りに実際に運用されているかを監視する。従って、運転評価システムやシミュレーション技術を活用した最適運転パラメータに対して実運転がその通り運用されているかをリアルタイムに確認することにより、確実に最適運用が実施できる。
【００８１】
また、運用予定との差を可視化することにより、オペレータの省エネ運転への意識向上を計ることができる。
【００８２】
さらに、近年ベテランオペレータが不足する中で、経験の浅いオペレータでも、状況を見ながら確実にプラントを最適に運用することができる。また、実績との差分状況を上述の運転評価システムやシミュレーションにフィードバックすることにより、差分の状況を解析し、オペレータの判断ミス、シミュレーションの精度不足などを判定し、シミュレーションの精度不足の場合は、精度改善を行うことができる。また、オペレータの判断ミスに対しては、運転パラメータの変更タイミングの良し悪しや改善点を報告することができる。
【００８３】
（変形例）
本発明の実施の形態においては、上水道システムの浄水設備について説明したが、他のシステムに適用することもできる。例えば、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システム１０を、雨水を貯留したり河川に放流する雨水のための下水道システムに適用する場合を説明する。
【００８４】
雨水のための下水道システムでは、降雨の状況と予測に基づいて、オペレータは雨水ポンプの運転・停止を判断する。また、オペレータは、雨水貯留施設で貯留された雨水の量や濃度、さらに河川の水位などに応じて、貯留された雨水を河川に放流するか否かを判断する。
【００８５】
変形例に係る運転監視制御システム１０ｂにおいては、図４等を参照して説明した運転予定パラメータデータ１１ａの「監視対象識別子」は、例えば、雨水ポンプ１号〜３号の各識別子である。「監視対象データ種別」は、降水量、雨水流入量、ポンプ吐出量および河川水位となる。また、変形例に係る運転予定データ１３ｂは、図２０に示すように、予測降水量データ、予定雨水流入量データ、予定ポンプ吐出量および予測河川水位データである。また、運転制御装置１が下水道システムから取得する実績データは、実績降水量データ、実績雨水流入量データ、実績ポンプ吐出量および実績河川水位データである。
【００８６】
このような変形例に係る運転制御システム１０ｂにおいても、本発明の実施の形態と同様に、実績と予測の差分を表示したり、数値の乖離が大きい場合に警告を出力することができる。さらに、数値を蓄積して統計データとして表示したり、オペレータが、過去のデータを検索することもできる。
【００８７】
また、変形例においては、雨水のための下水道システムに適用する場合を説明したが、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システム１０を、汚水のための下水道システムに適用しても良い。この場合、運転状況監視システム１０は、季節、日照などの条件により、予め予定されている注入率や注入量により、水質が制御されているか否かについて監視することができる。
【００８８】
このように監視制御装置からプラントデータを収集できるプラント・設備であって、運用目標値が予め決定されているプラントであれば、運用パラメータデータや運転予定データを入力するとともに、プラントから実績データを取得することにより、あらゆるプラントに適用することができる。
【００８９】
さらに、本発明の実施の形態に係る運転状況監視システム１０を、設備保全システムやシミュレーションシステム等と連携することにより、さらなる運用支援が期待できる。
【００９０】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の実施の形態および変形例によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなる。
【００９１】
本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００９２】
１ 運転状況監視装置
２ 監視制御装置
３ 上水道プラント
４ 通信ネットワーク
１１ 運用パラメータデータ記憶部
１２ オペレータデータ記憶部
１３ 運転予定データ記憶部
１４ 実績データ記憶部
１５ 運転状況データ記憶部
１６ 運用管理データ記憶部
２１ 設定データ入力手段
２２ 実績データ収集手段
２３ 運転状況評価手段
２４ 警報通知手段
２５ 運転状況表示手段
２６ 統計処理手段
２７ オペレータ支援検索手段
４１ プラントデータ
１０１ 中央処理制御装置
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ 入力装置
１０５ 表示装置
１０６ 通信制御装置
１０７ 記憶装置
１０８ リムーバブルディスク
１０９ 入出力インタフェース
１１０ バス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下水道プラントの運用を監視する上下水道プラントの運転状況監視システムにおいて、
前記上下水道プラントから収集する監視対象データ種別と、データの収集の周期を含む運用パラメータデータと、前記上下水道プラントの前記監視対象データ種別に対応する運用予定データと、前記上下水道プラントの運用を担当するオペレータの識別子と、オペレータのシフト時間帯とを対応づけたオペレータデータと、を記憶装置に記憶する設定データ記憶手段と、
前記運用パラメータデータの前記周期で、前記上下水道プラントの前記監視対象データ種別の実績データを収集する実績データ収集手段と、
前記監視対象データ種別ごとに、前記運用予定データと前記実績データとを比較して、前記運転予定データと前記実績データとの差分に対応する評価値を算出し、前記監視対象データ種別、前記運転予定データ、前記実績データおよび前記評価値を対応づけて運転状況データに蓄積する運転状況評価手段と、
前記オペレータデータを読み出して、前記上下水道プラントの運用を担当したオペレータの識別子ごとに、当該オペレータが担当したシフト時間帯の前記運用状況データとを対応づけて統計処理した運用管理データを前記記憶装置に記憶する統計処理手段と、
前記運転状況データに基づいて、運転予定と実績との比較結果を表示装置に表示するとともに、前記運用管理データに基づいて、所定のオペレータの運用データを前記表示装置に表示する運転状況表示手段
とを備えることを特徴とする上下水道プラントの運転状況監視システム。
【請求項２】
前記上下水道プラントのうち、上水を配水する上水道プラントを監視する場合、前記監視対象データ種別は、配水量、取水量および配水池水位であって、
前記運転予定データは、予測配水量データ、予定取水量データおよび予測配水池水位データであって、
前記実績データは、実績配水量データ、実績取水量データおよび実績配水池水位データである
ことを特徴とする請求項１に記載の上下水道プラントの運転状況監視システム。
【請求項３】
前記上下水道プラントのうち、雨水を河川に流出する下水道プラントを監視する場合、前記監視対象データ種別は、降水量、雨水流入量、ポンプ吐出量および河川水位であって、
前記運転予定データは、予測降水量データ、予定雨水流入量データ、予定ポンプ吐出量および予測河川水位データであって、
前記実績データは、実績降水量データ、実績雨水流入量データ、実績ポンプ吐出量および実績河川水位データである
ことを特徴とする請求項１に記載の上下水道プラントの運転状況監視システム。
【請求項４】
前記運用パラメータデータに、警報を出力する閾値が含まれており、
前記運転状況評価手段において、前記差分が、前記閾値を越えた場合、警報を出力する警報通知手段
をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の上下水道プラントの運転状況監視システム。
【請求項５】
前記運転状況評価手段は、さらに、直前の実績データも読み出し、前記実績収集手段によって新たに取得された実績データと、読み出された前記直前の実績データとを比較して、数値の傾向を算出し、前記運転状況データに蓄積する
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の上下水道プラントの運転状況監視システム。
【請求項１】
上下水道プラントの運用を監視する上下水道プラントの運転状況監視システムにおいて、
前記上下水道プラントから収集する監視対象データ種別と、データの収集の周期を含む運用パラメータデータと、前記上下水道プラントの前記監視対象データ種別に対応する運用予定データと、前記上下水道プラントの運用を担当するオペレータの識別子と、オペレータのシフト時間帯とを対応づけたオペレータデータと、を記憶装置に記憶する設定データ記憶手段と、
前記運用パラメータデータの前記周期で、前記上下水道プラントの前記監視対象データ種別の実績データを収集する実績データ収集手段と、
前記監視対象データ種別ごとに、前記運用予定データと前記実績データとを比較して、前記運転予定データと前記実績データとの差分に対応する評価値を算出し、前記監視対象データ種別、前記運転予定データ、前記実績データおよび前記評価値を対応づけて運転状況データに蓄積する運転状況評価手段と、
前記オペレータデータを読み出して、前記上下水道プラントの運用を担当したオペレータの識別子ごとに、当該オペレータが担当したシフト時間帯の前記運用状況データとを対応づけて統計処理した運用管理データを前記記憶装置に記憶する統計処理手段と、
前記運転状況データに基づいて、運転予定と実績との比較結果を表示装置に表示するとともに、前記運用管理データに基づいて、所定のオペレータの運用データを前記表示装置に表示する運転状況表示手段
とを備えることを特徴とする上下水道プラントの運転状況監視システム。
【請求項２】
前記上下水道プラントのうち、上水を配水する上水道プラントを監視する場合、前記監視対象データ種別は、配水量、取水量および配水池水位であって、
前記運転予定データは、予測配水量データ、予定取水量データおよび予測配水池水位データであって、
前記実績データは、実績配水量データ、実績取水量データおよび実績配水池水位データである
ことを特徴とする請求項１に記載の上下水道プラントの運転状況監視システム。
【請求項３】
前記上下水道プラントのうち、雨水を河川に流出する下水道プラントを監視する場合、前記監視対象データ種別は、降水量、雨水流入量、ポンプ吐出量および河川水位であって、
前記運転予定データは、予測降水量データ、予定雨水流入量データ、予定ポンプ吐出量および予測河川水位データであって、
前記実績データは、実績降水量データ、実績雨水流入量データ、実績ポンプ吐出量および実績河川水位データである
ことを特徴とする請求項１に記載の上下水道プラントの運転状況監視システム。
【請求項４】
前記運用パラメータデータに、警報を出力する閾値が含まれており、
前記運転状況評価手段において、前記差分が、前記閾値を越えた場合、警報を出力する警報通知手段
をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の上下水道プラントの運転状況監視システム。
【請求項５】
前記運転状況評価手段は、さらに、直前の実績データも読み出し、前記実績収集手段によって新たに取得された実績データと、読み出された前記直前の実績データとを比較して、数値の傾向を算出し、前記運転状況データに蓄積する
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の上下水道プラントの運転状況監視システム。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１１−１９２０３９（Ｐ２０１１−１９２０３９Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５７８６２（Ｐ２０１０−５７８６２）
【出願日】平成２２年３月１５日（２０１０．３．１５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１５日（２０１０．３．１５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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