水運用計画立案装置及びそのシステム
【課題】上水道の導送水管網において、運用計画を立案するに際して、再度立案のときの判定条件として計画値と実績値の差が指定値を越える場合の条件に他の判定条件を加えることにより、対応する実績値により近い計画値を算出する。
【解決手段】水運用計画立案装置１３３は、実需要量に基づいて予測需要量を算出する需要予測部と、予測需要量に従い、各管路の流量と施設の水量を最適化する計算を行って計画値を計算する計画立案部と、計画値と対応する実績値との差が所定の許容差内か否か、および予測需要量と対応する実需要量との差が所定の許容差内か否かを判定し、いずれかの差が許容差以上であるとき、再立案のために需要予測部と計画立案部を実行するよう制御する再立案判定部とを備える。
【解決手段】水運用計画立案装置１３３は、実需要量に基づいて予測需要量を算出する需要予測部と、予測需要量に従い、各管路の流量と施設の水量を最適化する計算を行って計画値を計算する計画立案部と、計画値と対応する実績値との差が所定の許容差内か否か、および予測需要量と対応する実需要量との差が所定の許容差内か否かを判定し、いずれかの差が許容差以上であるとき、再立案のために需要予測部と計画立案部を実行するよう制御する再立案判定部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上水道の導送水管網において運用計画を作成する水運用計画立案装置とそのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
上水道導送水管網に対して、管路流量を平滑化することによって施設負荷を軽減し、配水池水位を所定の範囲内とすることによって安全安定を確保できる水運用とするため、事前に立てた計画値を運用指針として実際の運用を行う。実際の運用の指針とする事前に立てた計画値を実際の運用に合うように修正する手法が知られている(例えば、特許文献１)。特許文献１は、運用対象で計測される実績値と最適水運用計画手段により演算された計画値とを比較し、実績値と計画値との間に指定値を越える差が生じた場合、再度計画立案する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２７８６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上水道導送水管網に対して、管路の接続関係や需要量などの各施設の要求を満足する計画立案の自動化が進むにつれ、管路の流量が平滑化され施設への負荷が少なく配水池の水位が所定範囲内となり、安心・安全運用を保証する常に実際的な計画値を立案する水運用計画立案装置がますます必要となっている。
【０００５】
特許文献１の従来技術は、実績値と計画値の差が指定値を越えたときのみ、再立案するとしており、予測需要量と実際の需要量との差や、前回立案時の施設条件とその後の施設条件の差を考慮していない。そのため、予測需要量と実際の需要量の差や前回立案時の施設条件と最新の施設条件の差に大きな差が生じても、実績値と計画値の差が大きくなるまで再立案の判定ができない。このため再立案時刻が遅れ、施設負荷の大きい計画値に更新しなければならいことがある。また、上水道導送水管網が広域の場合の再立案判定の考慮もない。また、再立案するときの期間の作成方法がなく、オペレータの手を煩わせるか、不適切な再立案期間となり施設負荷の少ない効率的な水運用ができる計画値を得られない可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、他の判定条件も考慮に入れることによって、対応する実績値により近い計画値を算出する水運用計画立案技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、取水場、浄水場、および配水池と(取水場、浄水場、および配水池を「施設」と呼ぶ)と、各施設を連結する１つないし複数の管路とを有する上水道の導送水管網において、計画値を立案する水運用計画立案装置に適用される。ここで上水道の導送水管網とは、上水道の水が流れる物理的ネットワークを意味するものであって、必ずしも上記全ての施設を有する場合に限られるものではなく、例えば取水場、浄水場、あるいは配水池がない場合でもよい。また計画値とは、具体的には、各管路に流れる水の流量、各施設での水位ないし水量を指す。
【０００８】
本発明の水運用計画立案装置は、実需要量に基づいて予測需要量を算出する需要予測部と、予測需要量に従い、各管路の流量と施設の水量を最適化する計算を行って計画値を計算する計画立案部と、計画値と対応する実績値との差が所定の許容差内か否か、および予測需要量と対応する実需要量との差が所定の許容差内か否かを判定し、いずれかの差が許容差以上であるとき、再立案のために需要予測部と計画立案部を実行するよう制御する再立案判定部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
ここで需要量とは、上水道の導送水管網上において水の増減が起こるものであればいかなるものでもよい。具体的には、ある施設での水の消費量のみならず水の生産量なども需要量とみなしてよい。
【００１０】
また本発明の再立案判定部は、立案時の施設条件と最新の施設条件とが異なるか否かを判定条件の１つとし、両施設条件が異なると判定するとき、再立案のために需要予測部と計画立案部を実行するよう制御することを特徴とする。
【００１１】
また本発明の水運用計画立案装置は、さらに再計画立案期間を設定する再立案期間作成部を有し、再立案判定部が再立案すると判定したとき、再立案期間作成部を実行するよう制御することを特徴とする。
【００１２】
また本発明の再立案判定部は、管路、配水池の対象が複数の他の対象に繋がったり、施設、分岐部の対象から複数の対象に分岐する広域水系の場合には、各対象の差に重み付けした和が許容差内か否かを判定することを特徴とする。
【００１３】
また本発明の水運用計画立案システムは、水運用計画立案装置と送受信装置とがネットワークを介して通信可能なシステムであり、水運用計画立案装置は、さらに送受信装置から実績値および実需要量の原データを受信し、送受信装置へ計画値を送信する通信処理部を有し、送受信装置は、原データを取得するデータ取得部と、水運用計画立案装置へ原データを送信し、水運用計画立案装置から計画値を受信する通信処理部とを有するシステムを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
このように本発明によれば、他の判定条件も考慮に入れることによって、実績値により近い計画値を求めることができ、管路の流量が平滑化され、施設への負荷が少なく、配水池の水位を所定範囲内とする計画値が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１６】
最初に本発明の実施形態が適用された上水道システムの概略構成について、図１を用いて説明する。図１は、実施形態の上水道システムの概略構成を示す図である。図示するように、上水道システム１３１は、取水源から原水を取得して貯水する取水場１４１ａ〜ｂと、取水場１４１ａ〜ｂから原水を取得して浄化する浄水場１４０ａ〜ｂと、浄水場１４０ａ〜ｂから浄化された水を取得し、その取得した水を貯水し、需要家に配水する配水池１４２ａ〜ｂと、上水道システム全体の管理を行う水運用計画センタ１３４と、を有する。また、上水道システム１３１は、取水場１４１ａ〜ｂ、浄水場１４０ａ〜ｂ、および配水池１４２ａ〜ｂ各々に設置されている送受信装置１３５ａ〜ｆと、水運用計画センタ１３４に設置されている水運用計画立案装置１３３とを含む水運用計画立案システムを有する。なお、以下の説明において、取水場１４１ａ〜ｂ、浄水場１４０ａ〜ｂ、および配水池１４２ａ〜bを総称して「施設」と呼ぶこともある。
【００１７】
ここで、上水道システム１３１が有する取水場１４１ａ〜ｂ、浄水場１４０ａ〜ｂ、および配水池１４２ａ〜bについて簡単に説明する。取水場１４１ａと浄水場１４０ａとは、管路１４３ａにより接続されていて、取水場１４１ａに貯水されている原水は、管路１４３ａを介して浄水場１４０ａに供給される。取水場１４１ｂと浄水場１４０ｂとは、管路１４３ｆにより接続されていて、取水場１４１ｂで貯水されている原水は、管路１４３ｆを介して浄水場１４０ｂに供給される。
【００１８】
また、浄水場１４０ａは、管路１４３ｂ、分岐部１４６、および管路１４３ｃを介して配水池１４２ａと接続されている。また、浄水場１４０ａは、管路１４３ｂ、分岐部１４６、および管路１４３ｄにより配水池１４２ｂと接続されている。そして、浄水場１４０ａで浄化された水は、配水池１４２ａおよび配水池１４２ｂの両者に供給される。具体的には、配水池１４２ａには、浄水場１４０ａからの水が「管路１４３ｂ、分岐部１４６、および管路１４３ｃ」を介して供給される。配水池１４２ｂには、浄水場Ａ１４０ａからの水が「管路１４３ｂ、分岐部１４６、および管路１４３ｄ」を介して供給される。さらに、配水池１４２ｂは、浄水場１４０ｂから管路１４３ｅで接続されている。
【００１９】
また、通常各施設には、貯水している水の水位を測定する水位計１４５が設けられている。また、管路１４３ａ〜ｆには、それぞれの管路を流れる水の流量を測定するための流量計１４４が設けられている。
【００２０】
続いて、水運用計画立案システムの概略を説明する。具体的には、水運用計画立案システムは、水運用計画センタ１３４に設置されている水運用計画立案装置１３３と、取水場１４１ａに設置されている送受信装置１３５ａと、取水場１４１ｂに設置されている送受信装置１３５ｆと、浄水場１４０ａに設置されている送受信装置１３５ｂと、浄水場１４０ｂに設置されている送受信装置１３５ｅと、配水池１４２ａに設置されている送受信装置１３５ｃと、配水池１４２ｂに設置されている送受信装置１３５ｄ、を有する。送受信装置１３５ａ〜ｆは、各々、ネットワーク１３２ａ〜１３２ｆを介して水運用計画立案装置１３３に接続されている。そして、送受信装置１３５ａ〜ｆの各々と、水運用計画立案装置１３３とは、相互に通信を行うことができる。
【００２１】
なお、本実施形態では、ネットワーク１３２の具体的な構成について特に限定しない。ネットワーク１３２は、送受信装置１３５ａ〜ｆの各々と、水運用計画立案装置１３３とが相互に通信を行えるものであればよく、有線であっても無線であっても構わない。例えば、ネットワーク１３２に、電話回線やインターネットを利用するようにしてもよい。また、ネットワーク１３２に、送受信装置１３５ａ〜ｆの各々と、水運用計画立案装置１３３とを通信するための専用線を用いるようにしてもよい。また、本実施形態では、水運用計画立案装置１３３に６台の送受信装置１３５ａ〜ｆがネットワーク１３２により接続されている場合を例にしているが、送受信装置１３５の数は、例示に過ぎない。送受信装置１３５の数は、上水道システム１３１が有する施設の数により異なる（各施設に送受信装置１３５が設けられる）。
【００２２】
送受信装置１３５は、自身が設置されている施設にある水位計１４５および当該施設に接続されている管路１４３の流量計１４４が計測した管路流量データと自身が設置されている施設の実際の需要量データを水運用計画立案装置１３３に送信する。また、送受信装置１３５は、水運用計画立案装置１３３から「計画値」を取得し、取得した「計画値」に従い管路１４３に流す流量を制御する。計画値の具体的なデータ構成については後述する。
【００２３】
具体的には、送受信装置１３５は、自身が設置されている施設に設けられている水位計１４５と、例えば、信号線により接続されていて、定期的(例えば１時間ごと)に水位計１４５により計測された「水位を示すデータ」を取得する。また、送受信装置１３５は、自身が設置されている施設に接続されている管路１４３に設けられた流量計１４４と、例えば、信号線により接続されていて、定期的に流量計１４４により計測された「流量を示すデータ」を取得する。また、送受信装置１３５は、自身が設置されている施設の「実際の需要量」も取得する。そして、送受信装置１３５は、ネットワーク１３２を介して、取得した「水位を示すデータ」、「流量を示すデータ」、「実際の需要量」を水運用計画立案装置１３３に送信する。また、送受信装置１３５は、ネットワーク１３２を介して、水運用計画立案装置１３３が送信する「計画値」を受信する。そして、送受信装置１３５は、受信した「計画値」に従い管路１４３に流す水量を制御する。
【００２４】
なお、上記では、送受信装置１３５と水位計１４５（又は流量計１４４）とが信号線により接続されている場合について説明したが、特にこれに限定するものではない。送受信装置１３５と水位計１４５（又は流量計１４４）と間で、データを送受信できればよい。例えば、送受信装置１３５と水位計１４５（又は流量計１４４）の間を無線で通信してもよい。
【００２５】
水運用計画立案装置１３３は、各施設と管路の「計画値」を作成し、その作成した「計画値」を送受信装置１３５に送信する。具体的には、水運用計画立案装置１３３は、ネットワーク１３２を介して、各施設の「水位を示すデータ」と「流量を示すデータ」を送受信装置１３５から取得する。また、オペレータからデータの設定を受け付けて、オペレータから受付けたデータと、取得した「水位を示すデータ」、「流量を示すデータ」および「最新の施設条件」を利用して、「計画値」を作成する。
【００２６】
続いて、本実施形態の水運用計画立案装置１３３および送受信装置１３５の具体的な構成について説明する。なお、以下の説明において、取水場１４１ａ〜ｂ、浄水場１４０ａ〜ｂ、配水池１４２ａ〜ｃ、および分岐部１４６を総称して「ノード」と呼ぶこともある。
【００２７】
先ず、水運用計画立案装置１３３の構成について説明する。図２は、実施形態の水運用計画立案装置１３３の構成を示す図である。図示するように、水運用計画立案装置１３３は、上水道計画の立案処理を行う情報処理装置１５０と、オペレータからの各種データの入力や各種指示を受付けるための入力装置１９０と、情報処理装置１５０からのデータをオペレータに提示するための出力装置１９１とを有する。
【００２８】
情報処理装置１５０は、通信処理部１９２、グラフィカルユーザインターフェース部１３０、前回立案時の施設条件記憶部１６３、予測需要量記憶部１６２、計画値記憶部１６１、計画立案部１２４、再計画立案判定部１２８、再立案期間作成部１２９、実績値記憶部１６４、実際の需要量（実需要量）記憶部１６５、および最新の施設条件記憶部１６６を有する。なお実績値とは流量計から得た管路の流量を示すデータと水位計から得た配水池の水位を示すデータを指す。
【００２９】
前回立案時の施設条件記憶部１６３は、前回立案時の施設条件を示す施設条件情報を記憶する。具体的には、前回立案時の施設条件記憶部１６３は、図８に示すように、対象とする水系の施設と管路の接続関係を示す水系情報と、各管路に関するデータを示す管路情報（管路の上下限値）と、配水池の貯水量に関するデータを示す配水池情報(施設上下限値と運用上下限値)、を記憶する。
【００３０】
グラフィカルユーザインターフェース部１３０は、出力装置１９１に各種の表示画面を表示する。具体的には、オペレータからの各種操作を受付ける画面、立案した計画値を表示する画面、計画値と実績値の差、予測需要量と実際の需要量の差、前回立案時の施設条件と最新の施設条件との差、を示す画面を表示する。また、グラフィカルユーザインターフェース部１３０は、入力装置１９０を介して、オペレータが入力する各種のデータ（変更のあった最新の施設条件や需要予測用入力値など）および指示を受け付ける。
【００３１】
また、グラフィカルユーザインターフェース部１３０は、後述する計画立案部１２４が出力する計画値と送受信装置１３５が送信する実績値、実際の需要量、および最新の施設条件を取り込む。グラフィカルユーザインターフェース部１３０は、受信した計画値と実績値、予測需要量と実際の需要量の差、および前回立案時の施設条件と最新の施設条件の差を示すデータを出力装置１９１に出力する。すなわち、計画値と実績値との差、予測需要量と実際の需要量の差、および前回立案時の施設条件と最新の施設条件の差を表示する。
【００３２】
通信処理部１９２は、ネットワーク１３２を介して、送受信装置１３５と通信を行う。通信処理部１９２は、送受信装置１３５が送信する実績値（各施設の水位を示すデータ、各管路１４３の流量を示すデータ）と各ノードでの実際の需要量を受信し、受信した実績値を実績値記憶部１６４に記憶し、受信した実際の需要量を実際の需要量記憶部１６５に記憶する。このほか最新の施設条件も受信するようにしても良い。また、通信処理部１９２は、ネットワーク１３２を介して、後述する計画立案部１２４が立案した計画値を送受信装置１３５に送信する。
【００３３】
計画立案部１２４は、前回立案時の施設条件と予測需要量と実績値を基に後述する演算処理を施し、「計画値」を計画値記憶部１６１に記憶し、グラフィカルユーザインターフェース部１３０に送る。
【００３４】
続いて、水運用計画立案装置１３３のハードウェア構成について、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態の水運用計画立案装置１３３が有する情報処理装置１５０のハードウェア構成を示す図である。
【００３５】
図示するように、情報処理装置１５０は、各種の処理を実行する中央処理装置(ＣＰＵ)１８３と、実行されるプログラムを格納しワークエリアとして機能する主記憶装置（メモリ）１８４と、送受信装置１３５との間で行う通信を制御する通信インターフェース１８５と、入力装置１９０としてキーボード１８０ａ、マウス１８０ｂ、および出力装置１９１として表示装置１８１、印刷装置１８２と、各種データおよびＣＰＵ１８３が実行するプログラムを格納するための補助記憶装置１８８と、システムバス１８７とを有する。ＣＰＵ１８３、主記憶装置１８４、通信インターフェース１８５、および補助記憶装置１８８は、それぞれ、システムバス１８６を介して接続されている。
【００３６】
補助記憶装置１８８には、上述した情報処理装置１５０が有する各部（通信処理部１９２、グラフィカルユーザインターフェース部１３０、計画立案部１２４、再立案判定部１２８、再立案期間作成部１２９、需要予測部１２０）の機能を実現するためのプログラムが記憶されている。また補助記憶装置１８８の所定の領域には、上述した前回立案時の施設条件記憶部１６３、計画値記憶部１６１、予測需要量記憶部１６２、実績値記憶部１６４、実際の需要量記憶部１６５、および最新の施設条件記憶部１６６に記憶されるデータが記憶されている。
【００３７】
そして、上述した情報処理装置１５０が有する各部（通信処理部１２０、グラフィカルユーザインターフェース部１３０、計画立案部１７０、需要予測部１９２、再立案期間作成部１２９）の機能は、ＣＰＵ１８３が補助記憶装置１８８に記憶された該当するプログラムを主記憶装置１８４にロードして実行することにより実現される。
【００３８】
続いて、各施設に設置されている送受信装置１３５について説明する。図４は、実施形態の送受信装置１３５の構成を示す図である。図示するように、送受信装置１３５は、データ取得部２３１、通信処理部２３２、および計画値記憶部２１３を有する。また、送受信装置１３５が各部の制御を行う場合には、制御部を備えていてもよい。
【００３９】
計画値記憶部２１３は、水運用計画立案装置１３３から送信された「計画値」を記憶する。
【００４０】
データ取得部２３１は、送受信装置１３５が設置されている施設に設けられている水位計１４５から「水位を示すデータ」を取得し、施設に接続されている管路１４３に設けられている流量計１４４から、管路を流れる「流量を示すデータ」を取得し、各ノードの実際の需要量を取得する。なお、浄水場１４０ａのように、複数の管路１４３ｂ〜ｃが接続されている施設の場合には、それぞれの管路１４３に設けられた流量計１４４から「流量を示すデータ」を取得する。
【００４１】
通信処理部２３２は、ネットワーク１３２を介して、「水位を示すデータ」「流量を示すデータ」、「実際の需要量」の原データを水運用計画立案装置１３３に送信する。また、通信処理部２３２は、ネットワーク１３２を介して、水運用計画立案装置１３３から送信された「計画値」を受信し、その受信した「計画値」を計画値記憶部２１１に格納する。
【００４２】
続いて、送受信装置１３５のハードウェア構成について説明する。図５は、本発明の実施形態の送受信装置１３５のハードウェア構成を示す図である。図示するように、送受信装置１３５は、中央処理装置(ＣＰＵ)２１８と、主記憶装置２２０と、水運用計画立案装置１３３との間で行う通信を制御する通信インターフェース２１４と、水位計１４５、及び流量計１４４と信号線２１６により接続されていて、水位計１４５および流量計１４４との間で行うデータの送受信を制御する計測制御インターフェース２１５と、補助記憶装置２１７と、システムバス２１９とを有する。ＣＰＵ２１８、主記憶装置２２０、通信インターフェース２１４、計測制御インターフェース２１５、および補助記憶装置２１７は、それぞれ、システムバス２１９に接続されている。
【００４３】
補助記憶装置２１７には、送受信装置１３５が有する各部（データ取得部２３１、通信処理部２３２）の機能を実現するためのプログラムが記憶されている。また補助記憶装置２１７の所定の領域には、計画記憶部２１３に記憶されるデータが格納される。
【００４４】
そして、上述した送受信装置１３５が有する各部（データ取得部２３１、通信処理部２３２）の機能は、ＣＰＵ２１８が補助記憶装置２１７に記憶された該当するプログラムを主記憶装置２２０にロードして実行することにより実現される。
【００４５】
続いて、本実施形態の水運用計画立案装置１３３が有する施設条件記憶部１６３に記憶されるデータについて説明する。先ず、施設条件記憶部１６３あるいは最新の施設条件記憶部１６６に記憶されるデータ（施設条件情報）のデータ構成について、図８を用いて説明する。
【００４６】
図８は、本実施形態の水運用計画立案装置１３３の施設条件記憶部１６３あるいは最新の施設条件記憶部１６６に記憶される施設条件情報のデータ例を示す図である。なおデータは、説明用の記述で表現されている。また施設条件記憶部１６３あるいは最新の施設条件記憶部１６６には、施設ごとに図示する施設条件情報が記憶されるが、図示する例では、説明を簡略化するために１つの施設についての施設条件情報だけを示す。他の施設についても同様である。
【００４７】
図示する例では、施設条件に、「水系情報」、「管路情報」、および「配水池情報」が登録されている場合を示している。「水系情報」に対応付けられて登録されている「接続関係」は、水系上にある管路と施設の接続関係の情報を示す。「管路情報」に対応付けられて登録されている「管路上下限」は、施設に接続されている管路１４３に関する情報を示す。「配水池情報」とは、当該施設に接続されている配水池１４２に貯水できる水量に関する情報をいう。
【００４８】
予測需要量記憶部１６２あるいは実際の需要量記憶部１６５に記憶されるデータの構成について、図９を用いて説明する。「予測需要量」あるいは「実際の需要量」に対応付けられて登録されている「各ノードの需要量」とは、需要が発生する各ノードの各時刻で始まる所定時間の間に使われる水の量（例えば、浄水場１４０で消費される水量）を示す情報をいう。
【００４９】
計画値記憶部１６１あるいは実績値記憶部１６４に記憶されるデータの構成について、図１０を用いて説明する。「実績値」とは、施設および管路１４３で計測器（流量計１４４、水位計１４５）により計測された管路の各時刻についての流量データと配水池の水位データを指し、「計画値」とは施設及び管路１４３に対して運用指針となる管路の各時刻についての流量データと配水池の水位データを指す。「計画値」の「時刻」は、予定時刻である。この例では、時刻０が計画の開始予定時刻である。また流量の「内容」は、各時刻で始まる所定時間の間に管路を流れる水の量を示す。なお配水池の水位の代わりに水量でもよい。
【００５０】
なお、「管路情報」および「配水池情報」に対応付けられた情報は、水運用計画立案装置１３３の初期設定の際、送受信装置１３５を介して、前回立案時の施設条件記憶部１６１に登録しておくものとする。また、「予測需要量」に対応付けられている「各ノードの需要量」は、例えば、オペレータが水運用計画立案装置１３３に運用計画の立案処理を行わせる際、予測需要量記憶部１６２に登録する。
【００５１】
実績値記憶部１６４は、水運用計画立案装置１３３が各送受信装置１３５から取得された「実績値」を格納する。例えば、オペレータが水運用計画立案装置１３３に計画値を作成させる指示を与えた場合、水運用計画立案装置１３３は、ネットワーク１３２を介して、各送受信装置１３５から実績値（「水位を示すデータ」および「流量を示すデータ」）を取得する。水運用計画立案装置１３３は、取得した実績値（「水位を示すデータ」および「流量を示すデータ」）を実績値記憶部１６４に登録する。
【００５２】
図６は、本実施形態の水運用計画立案装置１３３が行う処理の手順を示す図である。先ず、水運用計画立案装置１３３が有する情報処理装置１５０は、需要予測と計画立案に利用する需要予測用入力値と前回立案時の施設条件を取得する（Ｓ１０１）。具体的には、情報処理装置１５０のグラフィカルユーザインターフェース部１３０は、出力装置１９１に「需要予測用入力値」の入力を受け付けるための入力画面を表示し、オペレータが入力装置１９０により入力する「需要予測用入力値」を取得し、前回立案時の施設条件記憶部１６３から「前回立案時の施設条件」を取得する。「需要予測用入力値」は、例えば予測日の天候、最高気温などのデータである。グラフィカルユーザインターフェース部１３０は、取得した「需要予測用入力値」を需要予測部１２０に送る。
【００５３】
需要予測部１２０は、「需要予測用入力値」と「前回立案時の施設条件」を読み込み、各ノードに対する決められた立案期間について予測需要量を算出し（Ｓ１０２）、算出した「予測需要量」を予測需要量記憶部１６２に記憶する。予測需要量の算出アルゴリズムについての説明を省略するが、最近に得られた実際の需要量を重視するような需要予測方式が望ましい。このようにして後述する予測需要量と実際の需要量との差を小さくするように、予測需要量を動的に修正していく方式が望ましい。
【００５４】
計画立案部１２４は、「前回立案時の施設条件」と「予測需要量」を読み込み、各ノードに対する決められた立案期間について「計画値」を算出し（Ｓ１０３）、算出した「計画値」を計画値記憶部１６１に記憶する。また計画立案部１２４は、「計画値」を通信処理部１９２を介して、各ノードの送受信装置１３５に送信する。
【００５５】
具体的には、計画立案部１２４は、前回立案時の施設条件記憶部１６３から「前回立案時の施設条件情報」（水系情報、管路情報、配水池情報）を読み込み、例えば、下記（式１）を評価式とした最適化計算を行うことにより、各管路、配水池と各時刻についての「計画値（例えば、管路Ａの時刻０では４８０ｔ、時刻１では６００ｔ）」を作成する。そして、計画立案部１２４は、作成した「計画値」をグラフィカルユーザインターフェース部１３０に送信し（Ｓ１０４）、出力装置１９１に出力する。
【００５６】
Σ（ｊ＝１からＮまで）ｃｊｘｊを最小とする最適化・・・(式１)
（式１）において、「ｃｊ」は、各管路に対するコスト係数（管路の流れにくさを示す係数）を示す。また、「ｘｊ（ｔ）」が時刻ｔにおける流量であり、「j」が管路番号、「Ｎ」が管路総数を表し、各管路ｊでの「ｘｊ」と「ｃｊ」の積の総和の最小化を目指す。なお、コスト係数「ｃｊ」が大きい管路１４３ほど、管路を流れる水の流量「ｘｊ」を減らそうとする。コスト係数「ｃｊ」は、オペレータにより管路情報と共に前回立案時の施設条件記憶部１６３に登録するようにしてもよいし、或いは、予め定めたコスト係数「ｃｊ」を計画立案部１２４に保持させるようにしてもよい。
【００５７】
なお時刻は、立案期間に含まれるすべての時刻が対象となる。また各配水池の水位は、貯水量に変換すると管路と同じ扱いができる。またこのこの最適化計算は、需要が発生する各ノードの流入口の流量からそのノードの「予測需要量」を差し引いたものがそのノードの流出口の流量に等しいという水量保存の条件と、各管路の流量は「管路上下限流量値」の範囲内であり、施設の配水池の水位は「運用上下限水位値」の範囲内であるという条件を満足しなければならない。
【００５８】
当該立案（前回立案）期間について、実績値、実際の需要量又は最新の施設条件の値が少なくとも１つ蓄積された時点で、再立案判定部１２８は、計画値と実績値の差の判定、予測需要量と実際の需要量の差の判定、および前回立案時の施設条件と最新の施設条件の差の判定を行い（Ｓ１０５）、再立案するか否かを決定する（Ｓ１０６）。これらいずれかの差が許容差以上であるとき、再立案判定部１２８は、再立案と判定する。再立案の場合には、Ｓ１０７へ行く。再立案でなければＳ１０８へ行く。
【００５９】
計画値と実績値の差の判定では、再立案判定部１２８は、実績値記憶部１６４から実績値、計画値記憶部１６１から計画値を読み込み、各管路、配水池と各時刻について、例えば下記(式２)を評価式とした判定を行うことにより再立案すべきか否かを判定する。
【００６０】
｜ｘ−ｙ｜＜ｈ・・・(式２)
(式２)において「ｘ（ｔ）」は計画値、「ｙ（ｔ）」は実績値、「ｈ」は、計画値についての許容差を表す指定値とする。ここで「実績値」は、当該立案期間の開始時刻の実績値から最新の実績値に至るまでの各々の実績値である。すでに(式２)を適用した実績値を除外し、新しく取得した実績値のみをこの判定の対象としてもよい。
【００６１】
なお、上記のようなある時刻の計画値と実績値の差を判定する代わりに、当該立案期間の計画値と実績値の差を蓄積し、累積値の差で指定値を超えたか否かを判定するようにしてもよい。
【００６２】
対象とする管路、配水池が複数の管路や配水池に繋がる広域水系の場合には、(式３)のように比較する対象ごとに重みを設定し総和として差を比較する。なお、重みが全ての対象で同一でよい場合は、評価式から重みを除去してもよい。
【００６３】
Σ（ｉ＝１からｎまで）ωｉ｜ｘｉ−ｙｉ｜＜ｈ・・・(式３)
(式３)において「ｘｉ（ｔ）」は計画値、「ｙｉ（ｔ）」は実績値、「ｈ」は許容差を表す指定値、「ｉ」は対象とする管路や配水池、「ωｉ」は対象とする配水池や管路の重み、「ｎ」は広域水系を構成する管路や配水池の総数とする。なお、対象とする水系が複数の施設を持つ広域の場合には、対象ごとに(式２)の判定を行い、どこかの箇所で指定した指定値を超えたか否かを判定するようにしてもよい。その場合は、「ｈ」は全ての対象で同一とせず、対象ごとに異なる値をとるとしてもよい。なお、上記のようなある時刻の計画値と実績値の差を判定する代わりに、前回立案時からの計画値と実績値の差を蓄積し、累積値の差で指定値を超えたかを判定するようにしてもよい。
【００６４】
予測需要量と実際の需要量の差の判定では、再立案判定部１２８は、予測需要量記憶部１６２から予測需要量、実際の需要量記憶部から実際の需要量を読み込み、各ノード、各時刻について、例えば下記(式４)を評価式とした判定を行うことにより再立案すべきか否かを判定する。
【００６５】
｜ｓ−ｔ｜＜ｈ・・・(式４)
(式４)において「ｓ（ｔ）」は予測需要量、「ｔ（ｔ）」は実際の需要量、「ｈ」は予測需要量についての許容差を表す指定値とする。ここで「実際の需要量」は、当該立案期間の開始時刻の実需要量から最新の実需要量に至るまでの各々の実需要量である。すでに(式４)を適用した実需要量を除外し、新しく取得した実需要量のみをこの判定の対象としてもよい。なお、上記のようなある時刻の予測需要量と実需要量の差を判定する代わりに、前回立案時からの予測需要量と実際の需要量の差を蓄積し、累積値の差で指定値を超えたか否かを判定するようにしてもよい。
【００６６】
対象とするノードが複数のノードに分岐する広域の場合には、(式５)のように比較する対象ごとに重みを設定し総和として差を比較する。なお、重みが全ての対象で同一でよい場合は、評価式から重みを除去してもよい。
【００６７】
Σ（ｉ＝１からｎまで）ωｉ｜ｓｉ−ｔｉ｜＜ｈ・・・(式５)
(式５)において「ｓｉ（ｔ）」は予測需要量、「ｔｉ（ｔ）」は実際の需要量、「ｈ」は許容差を表す指定値、「ｉ」は対象とするノード、「ωｉ」は対象とするノードの重み、「ｎ」は広域ノード系を構成するノードの総数とする。なお、対象が広域ノード系の場合には、対象ごとに(式４)の判定を行い、どこかの箇所で指定した指定値を超えたか否かを判定するようにしてもよい。その場合は、「ｈ」は全ての対象で同一とせず、対象ごとに異なる値をとるとしてもよい。なお、上記のようなある時刻の計画値と実績値の差を判定する代わりに、前回立案時からの予測需要量と実際の需要量の差を蓄積し、累積値の差で指定値を超えたか否かを判定するようにしてもよい。
【００６８】
前回立案時の施設条件と最新の施設条件の差の判定では、再立案判定部１２８は、前回立案時の施設条件記憶部１６３から前回立案時の施設条件、最新の施設条件記憶部１６６から最新の施設条件を読み込み、例えば下記の場合分けを行うことにより再立案すべきか否かを判定する。
【００６９】
・水系情報に変更があり、計画値に従う運用が不可能になるときは、再立案とする。
【００７０】
・管路情報に変更があり、計画値に従う運用では施設上下限流量値に違反が生じるときは、再立案とする。
【００７１】
・配水池情報のうち施設上下限水位値に変更があり、計画値に従う運用では施設上下限水位値に違反が生じるときは、再立案とする。
【００７２】
・その他の変更では、再立案しないとする。
【００７３】
なお前回立案時の施設条件と最新の施設条件の差の判定は、常時実行するのではなく、施設条件が入力され両施設条件に差が生じたときのみ実行するのでもよい。
【００７４】
対象とする水系が広域水系の場合には、複数の管路、配水池に対して同様の場合分けを行うことにより再立案すべきか否かを判定する。
【００７５】
再立案期間作成部１２９は、過去立案による計画の開始時刻および将来立案による計画の開始予定時刻を基に、例えば下記(式６)を評価式として再計画立案期間を作成する（Ｓ１０７）。水運用計画の立案期間に特に制限はないが、通常の立案期間として、例えば立案期間１日２４時間を単位とするなどである。
【００７６】
ｉｆ（ｔ−Ｔ０）＜（Ｔ１−Ｔ０）／２，
Ｔ＝Ｔ１−ｔ，
ｉｆ（ｔ−Ｔ０）≧（Ｔ１−Ｔ０）／２，
Ｔ＝Ｔ２−ｔ・・・(式６)
(式６)において「Ｔ」は再計画立案期間、「ｔ」は再立案による計画の開始予定時刻(例えば時刻２０)、「Ｔ０」は前回立案による計画の開始時刻(例えば時刻０)、「Ｔ１」は次回の通常立案による計画の開始予定時刻(例えば時刻２４)、「Ｔ２」は次々回の通常立案による計画の開始予定時刻(例えば時刻４８)とする。ここで前回立案の計画値は、Ｔ０からＴ１前まで（例えば時刻０から時刻２３まで）について設定されていたとする。
【００７７】
次に再立案判定部１２８は、通常の立案期間に関して次回の計画立案を行う時点か否か判定する（Ｓ１０８）。次回の計画立案を行う時点とは、例えばＴ１前（例えば時刻２３）などである。次回の計画立案を行う時点でなければ、Ｓ１０５に戻り、次の実績値、実際の需要量又は最新の施設条件の蓄積を待つ。次回の計画立案を行う時点であれば、通常の立案期間について計画立案を行うためにＳ１０１に戻る。
【００７８】
また、通信処理部１９２は、計画立案部１２４から各施設の計画値を取得する。通信処理部１９２は、各施設の計画値をその施設を制御する送受信装置１３５ａ〜ｆに送信する。
【００７９】
最後にグラフィカルユーザインターフェース部１３０が行う処理について説明する。グラフィカルインターフェース部１３０は、前回立案時の施設条件記憶部１６３から前回立案時の施設条件を取得し、計画立案部１２４から計画値（各管路と配水池の計画値）を取得する。そして、グラフィカルインターフェース部１３０は、取得した計画値を用いて、オペレータに提示するためのデータを生成する。グラフィカルインターフェース部１３０は、生成したデータを用いて、例えば、図７に示す表示画面を表示装置１８１に表示する。
【００８０】
図７は、本実施形態の水運用計画立案装置が表示装置１８１に表示する表示画面を例示する図である。図示するように、利用者端末画面２０９には、施設条件を入力するための施設条件入力ボタン２００と、「需要予測用入力値」の入力を受付けるための需要予測用入力ボタン２０１と、「需要予測」の指示を受け付けるための需要予測ボタン２０２と、「計画立案」の指示を受け付けるための計画立案ボタン２０３と、対象の水系図を表示する領域２０４と、管路又は施設について計画値を表示する領域２０８と、計画値と実績値の差を提示するための領域２０５と、予測需要量と実際の需要量の差を提示するための領域２０６と、前回立案時の施設条件と最新の施設条件の差を提示するための領域２０７とが設けられている。
【００８１】
領域２０８の横軸は時刻を示し、縦軸は管路又は施設の流量又は水位値を示す。流量又は水位値の段差は、調整により流量又は水位値を増加させる例を示す。入力装置１９０を介して領域２０４中の特定の管路又は配水池が選択されると、グラフィカルインターフェース部１３０は、領域２０８に選択されたものの計画値を表示する。
【００８２】
このように、オペレータは、利用者端末画面１９０により、管路ごとの流量あるいは配水池の水位の計画値を確認できる。
【００８３】
また、グラフィカルユーザインターフェース部１３０は、利用者端末画面２０９上にカーソル３０を表示して、入力装置１９０からの指示により、カーソル３０により、各ボタン２０１〜２０３の選択を受け付けるように構成されている。そして、グラフィカルユーザインターフェース部１３０は、カーソル３０により各ボタン２００〜２０３の選択を受け付けた場合、情報処理装置１５０は、指定された処理を行う。施設条件入力ボタン２００が押下された場合には、グラフィカルインターフェース部１３０は、図８に示す施設条件を表示し、オペレータによる施設条件の変更を可能とする。
【００８４】
なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形が可能である。上述の実施形態では、水運用計画立案装置１３３が１日２４時間分の各管路の時間ごとの流量を求めているが、特にこれに限定するものではない。例えば、水運用計画立案装置１２４は、数日分の各施設の時間ごとの流量を求めるようにしてもよい。
【００８５】
各施設（取水場、浄水場、配水池）が「計画値」を実施する手段として、施設に設けられた送受信装置１３５に、施設および管路１４３に設けられたポンプ等の動作を制御する制御機器を接続して、制御機器により管路１４３に流す水の流量を調整するようにしてもよい。しかし特にこれに限定するものではない。送受信装置１３５に制御機器の機能を設けておいて、送受信装置１３５自身が管路１４３に流す水の流量を調整するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】実施形態の上水道システムの概略構成を示す図である。
【図２】実施形態の水運用計画立案装置の構成を示す図である。
【図３】実施形態の水運用計画立案装置のハードウェア構成を示す図である。
【図４】実施形態の送受信装置の構成を示す図である。
【図５】実施形態の送受信装置のハードウェア構成を示す図である。
【図６】実施形態の水運用計画立案装置が行う処理の手順を示す図である。
【図７】実施形態の水運用計画立案装置の表示装置に表示する表示画面例を例示する図である。
【図８】実施形態の「前回立案時の施設条件」又は「最新の施設条件」のデータ例を説明的に示す図である。
【図９】「予測需要量」又は「実際の需要量」のデータ例を示す図である。
【図１０】「計画値」又は「実績値」のデータ例を示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１２０・・・需要予測部、１２４・・・計画立案部、１２８・・・再立案判定部、１２９・・・再立案期間作成部、１３３・・・水運用計画立案装置、１３５・・・送受信装置、１４０・・・浄水場、１４１・・・取水場、１４２・・・配水池、１４３・・・管路、１４４・・・流量計、１４５・・・水位計、１５０・・・情報処理装置、１６１・・・計画値記憶部、１６２・・・予測需要量記憶部、１６３・・・前回立案時の施設条件記憶部、１６４・・・実績値記憶部、１６５・・・実際の需要量記憶部、１６６・・・最新の施設条件記憶部、１９２・・・通信処理部、２１３・・・計画値記憶部、２３１・・・データ取得部、２３２・・・通信処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上水道の導送水管網において運用計画を作成する水運用計画立案装置とそのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
上水道導送水管網に対して、管路流量を平滑化することによって施設負荷を軽減し、配水池水位を所定の範囲内とすることによって安全安定を確保できる水運用とするため、事前に立てた計画値を運用指針として実際の運用を行う。実際の運用の指針とする事前に立てた計画値を実際の運用に合うように修正する手法が知られている(例えば、特許文献１)。特許文献１は、運用対象で計測される実績値と最適水運用計画手段により演算された計画値とを比較し、実績値と計画値との間に指定値を越える差が生じた場合、再度計画立案する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２７８６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上水道導送水管網に対して、管路の接続関係や需要量などの各施設の要求を満足する計画立案の自動化が進むにつれ、管路の流量が平滑化され施設への負荷が少なく配水池の水位が所定範囲内となり、安心・安全運用を保証する常に実際的な計画値を立案する水運用計画立案装置がますます必要となっている。
【０００５】
特許文献１の従来技術は、実績値と計画値の差が指定値を越えたときのみ、再立案するとしており、予測需要量と実際の需要量との差や、前回立案時の施設条件とその後の施設条件の差を考慮していない。そのため、予測需要量と実際の需要量の差や前回立案時の施設条件と最新の施設条件の差に大きな差が生じても、実績値と計画値の差が大きくなるまで再立案の判定ができない。このため再立案時刻が遅れ、施設負荷の大きい計画値に更新しなければならいことがある。また、上水道導送水管網が広域の場合の再立案判定の考慮もない。また、再立案するときの期間の作成方法がなく、オペレータの手を煩わせるか、不適切な再立案期間となり施設負荷の少ない効率的な水運用ができる計画値を得られない可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、他の判定条件も考慮に入れることによって、対応する実績値により近い計画値を算出する水運用計画立案技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、取水場、浄水場、および配水池と(取水場、浄水場、および配水池を「施設」と呼ぶ)と、各施設を連結する１つないし複数の管路とを有する上水道の導送水管網において、計画値を立案する水運用計画立案装置に適用される。ここで上水道の導送水管網とは、上水道の水が流れる物理的ネットワークを意味するものであって、必ずしも上記全ての施設を有する場合に限られるものではなく、例えば取水場、浄水場、あるいは配水池がない場合でもよい。また計画値とは、具体的には、各管路に流れる水の流量、各施設での水位ないし水量を指す。
【０００８】
本発明の水運用計画立案装置は、実需要量に基づいて予測需要量を算出する需要予測部と、予測需要量に従い、各管路の流量と施設の水量を最適化する計算を行って計画値を計算する計画立案部と、計画値と対応する実績値との差が所定の許容差内か否か、および予測需要量と対応する実需要量との差が所定の許容差内か否かを判定し、いずれかの差が許容差以上であるとき、再立案のために需要予測部と計画立案部を実行するよう制御する再立案判定部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
ここで需要量とは、上水道の導送水管網上において水の増減が起こるものであればいかなるものでもよい。具体的には、ある施設での水の消費量のみならず水の生産量なども需要量とみなしてよい。
【００１０】
また本発明の再立案判定部は、立案時の施設条件と最新の施設条件とが異なるか否かを判定条件の１つとし、両施設条件が異なると判定するとき、再立案のために需要予測部と計画立案部を実行するよう制御することを特徴とする。
【００１１】
また本発明の水運用計画立案装置は、さらに再計画立案期間を設定する再立案期間作成部を有し、再立案判定部が再立案すると判定したとき、再立案期間作成部を実行するよう制御することを特徴とする。
【００１２】
また本発明の再立案判定部は、管路、配水池の対象が複数の他の対象に繋がったり、施設、分岐部の対象から複数の対象に分岐する広域水系の場合には、各対象の差に重み付けした和が許容差内か否かを判定することを特徴とする。
【００１３】
また本発明の水運用計画立案システムは、水運用計画立案装置と送受信装置とがネットワークを介して通信可能なシステムであり、水運用計画立案装置は、さらに送受信装置から実績値および実需要量の原データを受信し、送受信装置へ計画値を送信する通信処理部を有し、送受信装置は、原データを取得するデータ取得部と、水運用計画立案装置へ原データを送信し、水運用計画立案装置から計画値を受信する通信処理部とを有するシステムを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
このように本発明によれば、他の判定条件も考慮に入れることによって、実績値により近い計画値を求めることができ、管路の流量が平滑化され、施設への負荷が少なく、配水池の水位を所定範囲内とする計画値が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１６】
最初に本発明の実施形態が適用された上水道システムの概略構成について、図１を用いて説明する。図１は、実施形態の上水道システムの概略構成を示す図である。図示するように、上水道システム１３１は、取水源から原水を取得して貯水する取水場１４１ａ〜ｂと、取水場１４１ａ〜ｂから原水を取得して浄化する浄水場１４０ａ〜ｂと、浄水場１４０ａ〜ｂから浄化された水を取得し、その取得した水を貯水し、需要家に配水する配水池１４２ａ〜ｂと、上水道システム全体の管理を行う水運用計画センタ１３４と、を有する。また、上水道システム１３１は、取水場１４１ａ〜ｂ、浄水場１４０ａ〜ｂ、および配水池１４２ａ〜ｂ各々に設置されている送受信装置１３５ａ〜ｆと、水運用計画センタ１３４に設置されている水運用計画立案装置１３３とを含む水運用計画立案システムを有する。なお、以下の説明において、取水場１４１ａ〜ｂ、浄水場１４０ａ〜ｂ、および配水池１４２ａ〜bを総称して「施設」と呼ぶこともある。
【００１７】
ここで、上水道システム１３１が有する取水場１４１ａ〜ｂ、浄水場１４０ａ〜ｂ、および配水池１４２ａ〜bについて簡単に説明する。取水場１４１ａと浄水場１４０ａとは、管路１４３ａにより接続されていて、取水場１４１ａに貯水されている原水は、管路１４３ａを介して浄水場１４０ａに供給される。取水場１４１ｂと浄水場１４０ｂとは、管路１４３ｆにより接続されていて、取水場１４１ｂで貯水されている原水は、管路１４３ｆを介して浄水場１４０ｂに供給される。
【００１８】
また、浄水場１４０ａは、管路１４３ｂ、分岐部１４６、および管路１４３ｃを介して配水池１４２ａと接続されている。また、浄水場１４０ａは、管路１４３ｂ、分岐部１４６、および管路１４３ｄにより配水池１４２ｂと接続されている。そして、浄水場１４０ａで浄化された水は、配水池１４２ａおよび配水池１４２ｂの両者に供給される。具体的には、配水池１４２ａには、浄水場１４０ａからの水が「管路１４３ｂ、分岐部１４６、および管路１４３ｃ」を介して供給される。配水池１４２ｂには、浄水場Ａ１４０ａからの水が「管路１４３ｂ、分岐部１４６、および管路１４３ｄ」を介して供給される。さらに、配水池１４２ｂは、浄水場１４０ｂから管路１４３ｅで接続されている。
【００１９】
また、通常各施設には、貯水している水の水位を測定する水位計１４５が設けられている。また、管路１４３ａ〜ｆには、それぞれの管路を流れる水の流量を測定するための流量計１４４が設けられている。
【００２０】
続いて、水運用計画立案システムの概略を説明する。具体的には、水運用計画立案システムは、水運用計画センタ１３４に設置されている水運用計画立案装置１３３と、取水場１４１ａに設置されている送受信装置１３５ａと、取水場１４１ｂに設置されている送受信装置１３５ｆと、浄水場１４０ａに設置されている送受信装置１３５ｂと、浄水場１４０ｂに設置されている送受信装置１３５ｅと、配水池１４２ａに設置されている送受信装置１３５ｃと、配水池１４２ｂに設置されている送受信装置１３５ｄ、を有する。送受信装置１３５ａ〜ｆは、各々、ネットワーク１３２ａ〜１３２ｆを介して水運用計画立案装置１３３に接続されている。そして、送受信装置１３５ａ〜ｆの各々と、水運用計画立案装置１３３とは、相互に通信を行うことができる。
【００２１】
なお、本実施形態では、ネットワーク１３２の具体的な構成について特に限定しない。ネットワーク１３２は、送受信装置１３５ａ〜ｆの各々と、水運用計画立案装置１３３とが相互に通信を行えるものであればよく、有線であっても無線であっても構わない。例えば、ネットワーク１３２に、電話回線やインターネットを利用するようにしてもよい。また、ネットワーク１３２に、送受信装置１３５ａ〜ｆの各々と、水運用計画立案装置１３３とを通信するための専用線を用いるようにしてもよい。また、本実施形態では、水運用計画立案装置１３３に６台の送受信装置１３５ａ〜ｆがネットワーク１３２により接続されている場合を例にしているが、送受信装置１３５の数は、例示に過ぎない。送受信装置１３５の数は、上水道システム１３１が有する施設の数により異なる（各施設に送受信装置１３５が設けられる）。
【００２２】
送受信装置１３５は、自身が設置されている施設にある水位計１４５および当該施設に接続されている管路１４３の流量計１４４が計測した管路流量データと自身が設置されている施設の実際の需要量データを水運用計画立案装置１３３に送信する。また、送受信装置１３５は、水運用計画立案装置１３３から「計画値」を取得し、取得した「計画値」に従い管路１４３に流す流量を制御する。計画値の具体的なデータ構成については後述する。
【００２３】
具体的には、送受信装置１３５は、自身が設置されている施設に設けられている水位計１４５と、例えば、信号線により接続されていて、定期的(例えば１時間ごと)に水位計１４５により計測された「水位を示すデータ」を取得する。また、送受信装置１３５は、自身が設置されている施設に接続されている管路１４３に設けられた流量計１４４と、例えば、信号線により接続されていて、定期的に流量計１４４により計測された「流量を示すデータ」を取得する。また、送受信装置１３５は、自身が設置されている施設の「実際の需要量」も取得する。そして、送受信装置１３５は、ネットワーク１３２を介して、取得した「水位を示すデータ」、「流量を示すデータ」、「実際の需要量」を水運用計画立案装置１３３に送信する。また、送受信装置１３５は、ネットワーク１３２を介して、水運用計画立案装置１３３が送信する「計画値」を受信する。そして、送受信装置１３５は、受信した「計画値」に従い管路１４３に流す水量を制御する。
【００２４】
なお、上記では、送受信装置１３５と水位計１４５（又は流量計１４４）とが信号線により接続されている場合について説明したが、特にこれに限定するものではない。送受信装置１３５と水位計１４５（又は流量計１４４）と間で、データを送受信できればよい。例えば、送受信装置１３５と水位計１４５（又は流量計１４４）の間を無線で通信してもよい。
【００２５】
水運用計画立案装置１３３は、各施設と管路の「計画値」を作成し、その作成した「計画値」を送受信装置１３５に送信する。具体的には、水運用計画立案装置１３３は、ネットワーク１３２を介して、各施設の「水位を示すデータ」と「流量を示すデータ」を送受信装置１３５から取得する。また、オペレータからデータの設定を受け付けて、オペレータから受付けたデータと、取得した「水位を示すデータ」、「流量を示すデータ」および「最新の施設条件」を利用して、「計画値」を作成する。
【００２６】
続いて、本実施形態の水運用計画立案装置１３３および送受信装置１３５の具体的な構成について説明する。なお、以下の説明において、取水場１４１ａ〜ｂ、浄水場１４０ａ〜ｂ、配水池１４２ａ〜ｃ、および分岐部１４６を総称して「ノード」と呼ぶこともある。
【００２７】
先ず、水運用計画立案装置１３３の構成について説明する。図２は、実施形態の水運用計画立案装置１３３の構成を示す図である。図示するように、水運用計画立案装置１３３は、上水道計画の立案処理を行う情報処理装置１５０と、オペレータからの各種データの入力や各種指示を受付けるための入力装置１９０と、情報処理装置１５０からのデータをオペレータに提示するための出力装置１９１とを有する。
【００２８】
情報処理装置１５０は、通信処理部１９２、グラフィカルユーザインターフェース部１３０、前回立案時の施設条件記憶部１６３、予測需要量記憶部１６２、計画値記憶部１６１、計画立案部１２４、再計画立案判定部１２８、再立案期間作成部１２９、実績値記憶部１６４、実際の需要量（実需要量）記憶部１６５、および最新の施設条件記憶部１６６を有する。なお実績値とは流量計から得た管路の流量を示すデータと水位計から得た配水池の水位を示すデータを指す。
【００２９】
前回立案時の施設条件記憶部１６３は、前回立案時の施設条件を示す施設条件情報を記憶する。具体的には、前回立案時の施設条件記憶部１６３は、図８に示すように、対象とする水系の施設と管路の接続関係を示す水系情報と、各管路に関するデータを示す管路情報（管路の上下限値）と、配水池の貯水量に関するデータを示す配水池情報(施設上下限値と運用上下限値)、を記憶する。
【００３０】
グラフィカルユーザインターフェース部１３０は、出力装置１９１に各種の表示画面を表示する。具体的には、オペレータからの各種操作を受付ける画面、立案した計画値を表示する画面、計画値と実績値の差、予測需要量と実際の需要量の差、前回立案時の施設条件と最新の施設条件との差、を示す画面を表示する。また、グラフィカルユーザインターフェース部１３０は、入力装置１９０を介して、オペレータが入力する各種のデータ（変更のあった最新の施設条件や需要予測用入力値など）および指示を受け付ける。
【００３１】
また、グラフィカルユーザインターフェース部１３０は、後述する計画立案部１２４が出力する計画値と送受信装置１３５が送信する実績値、実際の需要量、および最新の施設条件を取り込む。グラフィカルユーザインターフェース部１３０は、受信した計画値と実績値、予測需要量と実際の需要量の差、および前回立案時の施設条件と最新の施設条件の差を示すデータを出力装置１９１に出力する。すなわち、計画値と実績値との差、予測需要量と実際の需要量の差、および前回立案時の施設条件と最新の施設条件の差を表示する。
【００３２】
通信処理部１９２は、ネットワーク１３２を介して、送受信装置１３５と通信を行う。通信処理部１９２は、送受信装置１３５が送信する実績値（各施設の水位を示すデータ、各管路１４３の流量を示すデータ）と各ノードでの実際の需要量を受信し、受信した実績値を実績値記憶部１６４に記憶し、受信した実際の需要量を実際の需要量記憶部１６５に記憶する。このほか最新の施設条件も受信するようにしても良い。また、通信処理部１９２は、ネットワーク１３２を介して、後述する計画立案部１２４が立案した計画値を送受信装置１３５に送信する。
【００３３】
計画立案部１２４は、前回立案時の施設条件と予測需要量と実績値を基に後述する演算処理を施し、「計画値」を計画値記憶部１６１に記憶し、グラフィカルユーザインターフェース部１３０に送る。
【００３４】
続いて、水運用計画立案装置１３３のハードウェア構成について、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態の水運用計画立案装置１３３が有する情報処理装置１５０のハードウェア構成を示す図である。
【００３５】
図示するように、情報処理装置１５０は、各種の処理を実行する中央処理装置(ＣＰＵ)１８３と、実行されるプログラムを格納しワークエリアとして機能する主記憶装置（メモリ）１８４と、送受信装置１３５との間で行う通信を制御する通信インターフェース１８５と、入力装置１９０としてキーボード１８０ａ、マウス１８０ｂ、および出力装置１９１として表示装置１８１、印刷装置１８２と、各種データおよびＣＰＵ１８３が実行するプログラムを格納するための補助記憶装置１８８と、システムバス１８７とを有する。ＣＰＵ１８３、主記憶装置１８４、通信インターフェース１８５、および補助記憶装置１８８は、それぞれ、システムバス１８６を介して接続されている。
【００３６】
補助記憶装置１８８には、上述した情報処理装置１５０が有する各部（通信処理部１９２、グラフィカルユーザインターフェース部１３０、計画立案部１２４、再立案判定部１２８、再立案期間作成部１２９、需要予測部１２０）の機能を実現するためのプログラムが記憶されている。また補助記憶装置１８８の所定の領域には、上述した前回立案時の施設条件記憶部１６３、計画値記憶部１６１、予測需要量記憶部１６２、実績値記憶部１６４、実際の需要量記憶部１６５、および最新の施設条件記憶部１６６に記憶されるデータが記憶されている。
【００３７】
そして、上述した情報処理装置１５０が有する各部（通信処理部１２０、グラフィカルユーザインターフェース部１３０、計画立案部１７０、需要予測部１９２、再立案期間作成部１２９）の機能は、ＣＰＵ１８３が補助記憶装置１８８に記憶された該当するプログラムを主記憶装置１８４にロードして実行することにより実現される。
【００３８】
続いて、各施設に設置されている送受信装置１３５について説明する。図４は、実施形態の送受信装置１３５の構成を示す図である。図示するように、送受信装置１３５は、データ取得部２３１、通信処理部２３２、および計画値記憶部２１３を有する。また、送受信装置１３５が各部の制御を行う場合には、制御部を備えていてもよい。
【００３９】
計画値記憶部２１３は、水運用計画立案装置１３３から送信された「計画値」を記憶する。
【００４０】
データ取得部２３１は、送受信装置１３５が設置されている施設に設けられている水位計１４５から「水位を示すデータ」を取得し、施設に接続されている管路１４３に設けられている流量計１４４から、管路を流れる「流量を示すデータ」を取得し、各ノードの実際の需要量を取得する。なお、浄水場１４０ａのように、複数の管路１４３ｂ〜ｃが接続されている施設の場合には、それぞれの管路１４３に設けられた流量計１４４から「流量を示すデータ」を取得する。
【００４１】
通信処理部２３２は、ネットワーク１３２を介して、「水位を示すデータ」「流量を示すデータ」、「実際の需要量」の原データを水運用計画立案装置１３３に送信する。また、通信処理部２３２は、ネットワーク１３２を介して、水運用計画立案装置１３３から送信された「計画値」を受信し、その受信した「計画値」を計画値記憶部２１１に格納する。
【００４２】
続いて、送受信装置１３５のハードウェア構成について説明する。図５は、本発明の実施形態の送受信装置１３５のハードウェア構成を示す図である。図示するように、送受信装置１３５は、中央処理装置(ＣＰＵ)２１８と、主記憶装置２２０と、水運用計画立案装置１３３との間で行う通信を制御する通信インターフェース２１４と、水位計１４５、及び流量計１４４と信号線２１６により接続されていて、水位計１４５および流量計１４４との間で行うデータの送受信を制御する計測制御インターフェース２１５と、補助記憶装置２１７と、システムバス２１９とを有する。ＣＰＵ２１８、主記憶装置２２０、通信インターフェース２１４、計測制御インターフェース２１５、および補助記憶装置２１７は、それぞれ、システムバス２１９に接続されている。
【００４３】
補助記憶装置２１７には、送受信装置１３５が有する各部（データ取得部２３１、通信処理部２３２）の機能を実現するためのプログラムが記憶されている。また補助記憶装置２１７の所定の領域には、計画記憶部２１３に記憶されるデータが格納される。
【００４４】
そして、上述した送受信装置１３５が有する各部（データ取得部２３１、通信処理部２３２）の機能は、ＣＰＵ２１８が補助記憶装置２１７に記憶された該当するプログラムを主記憶装置２２０にロードして実行することにより実現される。
【００４５】
続いて、本実施形態の水運用計画立案装置１３３が有する施設条件記憶部１６３に記憶されるデータについて説明する。先ず、施設条件記憶部１６３あるいは最新の施設条件記憶部１６６に記憶されるデータ（施設条件情報）のデータ構成について、図８を用いて説明する。
【００４６】
図８は、本実施形態の水運用計画立案装置１３３の施設条件記憶部１６３あるいは最新の施設条件記憶部１６６に記憶される施設条件情報のデータ例を示す図である。なおデータは、説明用の記述で表現されている。また施設条件記憶部１６３あるいは最新の施設条件記憶部１６６には、施設ごとに図示する施設条件情報が記憶されるが、図示する例では、説明を簡略化するために１つの施設についての施設条件情報だけを示す。他の施設についても同様である。
【００４７】
図示する例では、施設条件に、「水系情報」、「管路情報」、および「配水池情報」が登録されている場合を示している。「水系情報」に対応付けられて登録されている「接続関係」は、水系上にある管路と施設の接続関係の情報を示す。「管路情報」に対応付けられて登録されている「管路上下限」は、施設に接続されている管路１４３に関する情報を示す。「配水池情報」とは、当該施設に接続されている配水池１４２に貯水できる水量に関する情報をいう。
【００４８】
予測需要量記憶部１６２あるいは実際の需要量記憶部１６５に記憶されるデータの構成について、図９を用いて説明する。「予測需要量」あるいは「実際の需要量」に対応付けられて登録されている「各ノードの需要量」とは、需要が発生する各ノードの各時刻で始まる所定時間の間に使われる水の量（例えば、浄水場１４０で消費される水量）を示す情報をいう。
【００４９】
計画値記憶部１６１あるいは実績値記憶部１６４に記憶されるデータの構成について、図１０を用いて説明する。「実績値」とは、施設および管路１４３で計測器（流量計１４４、水位計１４５）により計測された管路の各時刻についての流量データと配水池の水位データを指し、「計画値」とは施設及び管路１４３に対して運用指針となる管路の各時刻についての流量データと配水池の水位データを指す。「計画値」の「時刻」は、予定時刻である。この例では、時刻０が計画の開始予定時刻である。また流量の「内容」は、各時刻で始まる所定時間の間に管路を流れる水の量を示す。なお配水池の水位の代わりに水量でもよい。
【００５０】
なお、「管路情報」および「配水池情報」に対応付けられた情報は、水運用計画立案装置１３３の初期設定の際、送受信装置１３５を介して、前回立案時の施設条件記憶部１６１に登録しておくものとする。また、「予測需要量」に対応付けられている「各ノードの需要量」は、例えば、オペレータが水運用計画立案装置１３３に運用計画の立案処理を行わせる際、予測需要量記憶部１６２に登録する。
【００５１】
実績値記憶部１６４は、水運用計画立案装置１３３が各送受信装置１３５から取得された「実績値」を格納する。例えば、オペレータが水運用計画立案装置１３３に計画値を作成させる指示を与えた場合、水運用計画立案装置１３３は、ネットワーク１３２を介して、各送受信装置１３５から実績値（「水位を示すデータ」および「流量を示すデータ」）を取得する。水運用計画立案装置１３３は、取得した実績値（「水位を示すデータ」および「流量を示すデータ」）を実績値記憶部１６４に登録する。
【００５２】
図６は、本実施形態の水運用計画立案装置１３３が行う処理の手順を示す図である。先ず、水運用計画立案装置１３３が有する情報処理装置１５０は、需要予測と計画立案に利用する需要予測用入力値と前回立案時の施設条件を取得する（Ｓ１０１）。具体的には、情報処理装置１５０のグラフィカルユーザインターフェース部１３０は、出力装置１９１に「需要予測用入力値」の入力を受け付けるための入力画面を表示し、オペレータが入力装置１９０により入力する「需要予測用入力値」を取得し、前回立案時の施設条件記憶部１６３から「前回立案時の施設条件」を取得する。「需要予測用入力値」は、例えば予測日の天候、最高気温などのデータである。グラフィカルユーザインターフェース部１３０は、取得した「需要予測用入力値」を需要予測部１２０に送る。
【００５３】
需要予測部１２０は、「需要予測用入力値」と「前回立案時の施設条件」を読み込み、各ノードに対する決められた立案期間について予測需要量を算出し（Ｓ１０２）、算出した「予測需要量」を予測需要量記憶部１６２に記憶する。予測需要量の算出アルゴリズムについての説明を省略するが、最近に得られた実際の需要量を重視するような需要予測方式が望ましい。このようにして後述する予測需要量と実際の需要量との差を小さくするように、予測需要量を動的に修正していく方式が望ましい。
【００５４】
計画立案部１２４は、「前回立案時の施設条件」と「予測需要量」を読み込み、各ノードに対する決められた立案期間について「計画値」を算出し（Ｓ１０３）、算出した「計画値」を計画値記憶部１６１に記憶する。また計画立案部１２４は、「計画値」を通信処理部１９２を介して、各ノードの送受信装置１３５に送信する。
【００５５】
具体的には、計画立案部１２４は、前回立案時の施設条件記憶部１６３から「前回立案時の施設条件情報」（水系情報、管路情報、配水池情報）を読み込み、例えば、下記（式１）を評価式とした最適化計算を行うことにより、各管路、配水池と各時刻についての「計画値（例えば、管路Ａの時刻０では４８０ｔ、時刻１では６００ｔ）」を作成する。そして、計画立案部１２４は、作成した「計画値」をグラフィカルユーザインターフェース部１３０に送信し（Ｓ１０４）、出力装置１９１に出力する。
【００５６】
Σ（ｊ＝１からＮまで）ｃｊｘｊを最小とする最適化・・・(式１)
（式１）において、「ｃｊ」は、各管路に対するコスト係数（管路の流れにくさを示す係数）を示す。また、「ｘｊ（ｔ）」が時刻ｔにおける流量であり、「j」が管路番号、「Ｎ」が管路総数を表し、各管路ｊでの「ｘｊ」と「ｃｊ」の積の総和の最小化を目指す。なお、コスト係数「ｃｊ」が大きい管路１４３ほど、管路を流れる水の流量「ｘｊ」を減らそうとする。コスト係数「ｃｊ」は、オペレータにより管路情報と共に前回立案時の施設条件記憶部１６３に登録するようにしてもよいし、或いは、予め定めたコスト係数「ｃｊ」を計画立案部１２４に保持させるようにしてもよい。
【００５７】
なお時刻は、立案期間に含まれるすべての時刻が対象となる。また各配水池の水位は、貯水量に変換すると管路と同じ扱いができる。またこのこの最適化計算は、需要が発生する各ノードの流入口の流量からそのノードの「予測需要量」を差し引いたものがそのノードの流出口の流量に等しいという水量保存の条件と、各管路の流量は「管路上下限流量値」の範囲内であり、施設の配水池の水位は「運用上下限水位値」の範囲内であるという条件を満足しなければならない。
【００５８】
当該立案（前回立案）期間について、実績値、実際の需要量又は最新の施設条件の値が少なくとも１つ蓄積された時点で、再立案判定部１２８は、計画値と実績値の差の判定、予測需要量と実際の需要量の差の判定、および前回立案時の施設条件と最新の施設条件の差の判定を行い（Ｓ１０５）、再立案するか否かを決定する（Ｓ１０６）。これらいずれかの差が許容差以上であるとき、再立案判定部１２８は、再立案と判定する。再立案の場合には、Ｓ１０７へ行く。再立案でなければＳ１０８へ行く。
【００５９】
計画値と実績値の差の判定では、再立案判定部１２８は、実績値記憶部１６４から実績値、計画値記憶部１６１から計画値を読み込み、各管路、配水池と各時刻について、例えば下記(式２)を評価式とした判定を行うことにより再立案すべきか否かを判定する。
【００６０】
｜ｘ−ｙ｜＜ｈ・・・(式２)
(式２)において「ｘ（ｔ）」は計画値、「ｙ（ｔ）」は実績値、「ｈ」は、計画値についての許容差を表す指定値とする。ここで「実績値」は、当該立案期間の開始時刻の実績値から最新の実績値に至るまでの各々の実績値である。すでに(式２)を適用した実績値を除外し、新しく取得した実績値のみをこの判定の対象としてもよい。
【００６１】
なお、上記のようなある時刻の計画値と実績値の差を判定する代わりに、当該立案期間の計画値と実績値の差を蓄積し、累積値の差で指定値を超えたか否かを判定するようにしてもよい。
【００６２】
対象とする管路、配水池が複数の管路や配水池に繋がる広域水系の場合には、(式３)のように比較する対象ごとに重みを設定し総和として差を比較する。なお、重みが全ての対象で同一でよい場合は、評価式から重みを除去してもよい。
【００６３】
Σ（ｉ＝１からｎまで）ωｉ｜ｘｉ−ｙｉ｜＜ｈ・・・(式３)
(式３)において「ｘｉ（ｔ）」は計画値、「ｙｉ（ｔ）」は実績値、「ｈ」は許容差を表す指定値、「ｉ」は対象とする管路や配水池、「ωｉ」は対象とする配水池や管路の重み、「ｎ」は広域水系を構成する管路や配水池の総数とする。なお、対象とする水系が複数の施設を持つ広域の場合には、対象ごとに(式２)の判定を行い、どこかの箇所で指定した指定値を超えたか否かを判定するようにしてもよい。その場合は、「ｈ」は全ての対象で同一とせず、対象ごとに異なる値をとるとしてもよい。なお、上記のようなある時刻の計画値と実績値の差を判定する代わりに、前回立案時からの計画値と実績値の差を蓄積し、累積値の差で指定値を超えたかを判定するようにしてもよい。
【００６４】
予測需要量と実際の需要量の差の判定では、再立案判定部１２８は、予測需要量記憶部１６２から予測需要量、実際の需要量記憶部から実際の需要量を読み込み、各ノード、各時刻について、例えば下記(式４)を評価式とした判定を行うことにより再立案すべきか否かを判定する。
【００６５】
｜ｓ−ｔ｜＜ｈ・・・(式４)
(式４)において「ｓ（ｔ）」は予測需要量、「ｔ（ｔ）」は実際の需要量、「ｈ」は予測需要量についての許容差を表す指定値とする。ここで「実際の需要量」は、当該立案期間の開始時刻の実需要量から最新の実需要量に至るまでの各々の実需要量である。すでに(式４)を適用した実需要量を除外し、新しく取得した実需要量のみをこの判定の対象としてもよい。なお、上記のようなある時刻の予測需要量と実需要量の差を判定する代わりに、前回立案時からの予測需要量と実際の需要量の差を蓄積し、累積値の差で指定値を超えたか否かを判定するようにしてもよい。
【００６６】
対象とするノードが複数のノードに分岐する広域の場合には、(式５)のように比較する対象ごとに重みを設定し総和として差を比較する。なお、重みが全ての対象で同一でよい場合は、評価式から重みを除去してもよい。
【００６７】
Σ（ｉ＝１からｎまで）ωｉ｜ｓｉ−ｔｉ｜＜ｈ・・・(式５)
(式５)において「ｓｉ（ｔ）」は予測需要量、「ｔｉ（ｔ）」は実際の需要量、「ｈ」は許容差を表す指定値、「ｉ」は対象とするノード、「ωｉ」は対象とするノードの重み、「ｎ」は広域ノード系を構成するノードの総数とする。なお、対象が広域ノード系の場合には、対象ごとに(式４)の判定を行い、どこかの箇所で指定した指定値を超えたか否かを判定するようにしてもよい。その場合は、「ｈ」は全ての対象で同一とせず、対象ごとに異なる値をとるとしてもよい。なお、上記のようなある時刻の計画値と実績値の差を判定する代わりに、前回立案時からの予測需要量と実際の需要量の差を蓄積し、累積値の差で指定値を超えたか否かを判定するようにしてもよい。
【００６８】
前回立案時の施設条件と最新の施設条件の差の判定では、再立案判定部１２８は、前回立案時の施設条件記憶部１６３から前回立案時の施設条件、最新の施設条件記憶部１６６から最新の施設条件を読み込み、例えば下記の場合分けを行うことにより再立案すべきか否かを判定する。
【００６９】
・水系情報に変更があり、計画値に従う運用が不可能になるときは、再立案とする。
【００７０】
・管路情報に変更があり、計画値に従う運用では施設上下限流量値に違反が生じるときは、再立案とする。
【００７１】
・配水池情報のうち施設上下限水位値に変更があり、計画値に従う運用では施設上下限水位値に違反が生じるときは、再立案とする。
【００７２】
・その他の変更では、再立案しないとする。
【００７３】
なお前回立案時の施設条件と最新の施設条件の差の判定は、常時実行するのではなく、施設条件が入力され両施設条件に差が生じたときのみ実行するのでもよい。
【００７４】
対象とする水系が広域水系の場合には、複数の管路、配水池に対して同様の場合分けを行うことにより再立案すべきか否かを判定する。
【００７５】
再立案期間作成部１２９は、過去立案による計画の開始時刻および将来立案による計画の開始予定時刻を基に、例えば下記(式６)を評価式として再計画立案期間を作成する（Ｓ１０７）。水運用計画の立案期間に特に制限はないが、通常の立案期間として、例えば立案期間１日２４時間を単位とするなどである。
【００７６】
ｉｆ（ｔ−Ｔ０）＜（Ｔ１−Ｔ０）／２，
Ｔ＝Ｔ１−ｔ，
ｉｆ（ｔ−Ｔ０）≧（Ｔ１−Ｔ０）／２，
Ｔ＝Ｔ２−ｔ・・・(式６)
(式６)において「Ｔ」は再計画立案期間、「ｔ」は再立案による計画の開始予定時刻(例えば時刻２０)、「Ｔ０」は前回立案による計画の開始時刻(例えば時刻０)、「Ｔ１」は次回の通常立案による計画の開始予定時刻(例えば時刻２４)、「Ｔ２」は次々回の通常立案による計画の開始予定時刻(例えば時刻４８)とする。ここで前回立案の計画値は、Ｔ０からＴ１前まで（例えば時刻０から時刻２３まで）について設定されていたとする。
【００７７】
次に再立案判定部１２８は、通常の立案期間に関して次回の計画立案を行う時点か否か判定する（Ｓ１０８）。次回の計画立案を行う時点とは、例えばＴ１前（例えば時刻２３）などである。次回の計画立案を行う時点でなければ、Ｓ１０５に戻り、次の実績値、実際の需要量又は最新の施設条件の蓄積を待つ。次回の計画立案を行う時点であれば、通常の立案期間について計画立案を行うためにＳ１０１に戻る。
【００７８】
また、通信処理部１９２は、計画立案部１２４から各施設の計画値を取得する。通信処理部１９２は、各施設の計画値をその施設を制御する送受信装置１３５ａ〜ｆに送信する。
【００７９】
最後にグラフィカルユーザインターフェース部１３０が行う処理について説明する。グラフィカルインターフェース部１３０は、前回立案時の施設条件記憶部１６３から前回立案時の施設条件を取得し、計画立案部１２４から計画値（各管路と配水池の計画値）を取得する。そして、グラフィカルインターフェース部１３０は、取得した計画値を用いて、オペレータに提示するためのデータを生成する。グラフィカルインターフェース部１３０は、生成したデータを用いて、例えば、図７に示す表示画面を表示装置１８１に表示する。
【００８０】
図７は、本実施形態の水運用計画立案装置が表示装置１８１に表示する表示画面を例示する図である。図示するように、利用者端末画面２０９には、施設条件を入力するための施設条件入力ボタン２００と、「需要予測用入力値」の入力を受付けるための需要予測用入力ボタン２０１と、「需要予測」の指示を受け付けるための需要予測ボタン２０２と、「計画立案」の指示を受け付けるための計画立案ボタン２０３と、対象の水系図を表示する領域２０４と、管路又は施設について計画値を表示する領域２０８と、計画値と実績値の差を提示するための領域２０５と、予測需要量と実際の需要量の差を提示するための領域２０６と、前回立案時の施設条件と最新の施設条件の差を提示するための領域２０７とが設けられている。
【００８１】
領域２０８の横軸は時刻を示し、縦軸は管路又は施設の流量又は水位値を示す。流量又は水位値の段差は、調整により流量又は水位値を増加させる例を示す。入力装置１９０を介して領域２０４中の特定の管路又は配水池が選択されると、グラフィカルインターフェース部１３０は、領域２０８に選択されたものの計画値を表示する。
【００８２】
このように、オペレータは、利用者端末画面１９０により、管路ごとの流量あるいは配水池の水位の計画値を確認できる。
【００８３】
また、グラフィカルユーザインターフェース部１３０は、利用者端末画面２０９上にカーソル３０を表示して、入力装置１９０からの指示により、カーソル３０により、各ボタン２０１〜２０３の選択を受け付けるように構成されている。そして、グラフィカルユーザインターフェース部１３０は、カーソル３０により各ボタン２００〜２０３の選択を受け付けた場合、情報処理装置１５０は、指定された処理を行う。施設条件入力ボタン２００が押下された場合には、グラフィカルインターフェース部１３０は、図８に示す施設条件を表示し、オペレータによる施設条件の変更を可能とする。
【００８４】
なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形が可能である。上述の実施形態では、水運用計画立案装置１３３が１日２４時間分の各管路の時間ごとの流量を求めているが、特にこれに限定するものではない。例えば、水運用計画立案装置１２４は、数日分の各施設の時間ごとの流量を求めるようにしてもよい。
【００８５】
各施設（取水場、浄水場、配水池）が「計画値」を実施する手段として、施設に設けられた送受信装置１３５に、施設および管路１４３に設けられたポンプ等の動作を制御する制御機器を接続して、制御機器により管路１４３に流す水の流量を調整するようにしてもよい。しかし特にこれに限定するものではない。送受信装置１３５に制御機器の機能を設けておいて、送受信装置１３５自身が管路１４３に流す水の流量を調整するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】実施形態の上水道システムの概略構成を示す図である。
【図２】実施形態の水運用計画立案装置の構成を示す図である。
【図３】実施形態の水運用計画立案装置のハードウェア構成を示す図である。
【図４】実施形態の送受信装置の構成を示す図である。
【図５】実施形態の送受信装置のハードウェア構成を示す図である。
【図６】実施形態の水運用計画立案装置が行う処理の手順を示す図である。
【図７】実施形態の水運用計画立案装置の表示装置に表示する表示画面例を例示する図である。
【図８】実施形態の「前回立案時の施設条件」又は「最新の施設条件」のデータ例を説明的に示す図である。
【図９】「予測需要量」又は「実際の需要量」のデータ例を示す図である。
【図１０】「計画値」又は「実績値」のデータ例を示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１２０・・・需要予測部、１２４・・・計画立案部、１２８・・・再立案判定部、１２９・・・再立案期間作成部、１３３・・・水運用計画立案装置、１３５・・・送受信装置、１４０・・・浄水場、１４１・・・取水場、１４２・・・配水池、１４３・・・管路、１４４・・・流量計、１４５・・・水位計、１５０・・・情報処理装置、１６１・・・計画値記憶部、１６２・・・予測需要量記憶部、１６３・・・前回立案時の施設条件記憶部、１６４・・・実績値記憶部、１６５・・・実際の需要量記憶部、１６６・・・最新の施設条件記憶部、１９２・・・通信処理部、２１３・・・計画値記憶部、２３１・・・データ取得部、２３２・・・通信処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上水道の導送水管網について水運用計画を立案する装置において、
各管路の各時刻で始まる所定時間の流量と各配水池の各時刻で始まる所定時間の水量との実績値を記憶する実績値記憶部と、
前記流量と前記水量との計画値を記憶する計画値記憶部と、
各施設や分岐部について各時刻で始まる所定時間の実際の需要量を記憶する実需要量記憶部と、
前記実需要量に対応する予測需要量を記憶する予測需要量記憶部と、
前記実需要量にアルゴリズムを適用して前記予測需要量を算出する需要予測部と、
前記予測需要量に従い、前記流量と前記水量を最適化する計算を行って前記計画値を計算する計画立案部と、
前記計画値と対応する実績値との差が所定の許容差内か否か、および前記予測需要量と対応する実需要量との差が所定の許容差内か否かを判定し、いずれかの差が許容差以上であるとき、再立案のために前記需要予測部と前記計画立案部を実行するよう制御する再立案判定部とを備えたことを特徴とする水運用計画立案装置。
【請求項２】
前記再立案判定部が前記予測需要量と対応する前記実需要量との差が前記許容差以上であると判定したとき、前記需要予測部は、将来の前記予測需要量を修正することを特徴とする請求項１に記載の水運用計画立案装置。
【請求項３】
前記水運用計画立案装置は、さらに
前記施設、前記配水池および前記管路の接続関係を示す情報、前記管路の流量の上下限値および前記配水池の水量の上下限値を含む前回立案時の施設条件を記憶する施設条件記憶部と、
最新の前記施設条件を記憶する施設条件記憶部とを有し、
前記再立案判定部は、前記立案時の施設条件と最新の施設条件とが異なるか否かを判定条件の１つとし、両施設条件が異なると判定するとき、再立案のために前記需要予測部と前記計画立案部を実行するよう制御することを特徴とする請求項１に記載の水運用計画立案装置。
【請求項４】
前記水運用計画立案装置は、さらに
再計画立案期間を設定する再立案期間作成部を有し、
前記再立案判定部が再立案すると判定したとき、前記再立案期間作成部を実行するよう制御することを特徴とする請求項１に記載の水運用計画立案装置。
【請求項５】
前記再立案判定部は、前記管路、配水池の対象が複数の他の対象に繋がったり、前記施設、分岐部の対象から複数の対象に分岐する広域水系の場合には、各対象の前記差に重み付けした和が前記許容差内か否かを判定することを特徴とする請求項１記載の水運用計画立案装置。
【請求項６】
水運用計画立案装置と送受信装置とがネットワークを介して通信する水運用計画立案システムにおいて、
上水道の導送水管網について水運用計画を立案する前記水運用計画立案装置は、
各管路の各時刻で始まる所定時間の流量と各配水池の各時刻で始まる所定時間の水量との実績値を記憶する実績値記憶部と、
前記流量と前記水量との計画値を記憶する計画値記憶部と、
各施設や分岐部について各時刻で始まる所定時間の実際の需要量を記憶する実需要量記憶部と、
前記実需要量に対応する予測需要量を記憶する予測需要量記憶部と、
前記実需要量にアルゴリズムを適用して前記予測需要量を算出する需要予測部と、
前記予測需要量に従い、前記流量と前記水量を最適化する計算を行って前記計画値を計算する計画立案部と、
前記計画値と対応する実績値との差が所定の許容差内か否か、および前記予測需要量と対応する実需要量との差が所定の許容差内か否かを判定し、いずれかの差が許容差以上であるとき、再立案のために前記需要予測部と前記計画立案部を実行するよう制御する再立案判定部と、
前記送受信装置から前記実績値および前記実需要量の原データを受信し、前記送受信装置へ前記計画値を送信する通信処理部とを有し、
前記送受信装置は、
前記原データを取得するデータ取得部と、
前記計画値を記憶する計画値記憶部と、
前記水運用計画立案装置へ前記原データを送信し、前記水運用計画立案装置から前記計画値を受信する通信処理部とを有することを特徴とする水運用計画立案システム。
【請求項７】
前記再立案判定部が前記予測需要量と対応する前記実需要量との差が前記許容差以上であると判定したとき、前記需要予測部は、将来の前記予測需要量を修正することを特徴とする請求項６に記載の水運用計画立案システム。
【請求項８】
前記水運用計画立案装置は、さらに
前記施設、前記配水池および前記管路の接続関係を示す情報、前記管路の流量の上下限値および前記配水池の水量の上下限値を含む前回立案時の施設条件を記憶する施設条件記憶部と、
最新の前記施設条件を記憶する施設条件記憶部とを有し、
前記再立案判定部は、前記立案時の施設条件と最新の施設条件とが異なるか否かを判定条件の１つとし、両施設条件が異なると判定するとき、再立案のために前記需要予測部と前記計画立案部を実行するよう制御することを特徴とする請求項６に記載の水運用計画立案システム。
【請求項９】
前記水運用計画立案装置は、さらに
再計画立案期間を設定する再立案期間作成部を有し、
前記再立案判定部が再立案すると判定したとき、前記再立案期間作成部を実行するよう制御することを特徴とする請求項６に記載の水運用計画立案システム。
【請求項１０】
前記再立案判定部は、前記管路、配水池の対象が複数の他の対象に繋がったり、前記施設、分岐部の対象から複数の対象に分岐する広域水系の場合には、各対象の前記差に重み付けした和が前記許容差内か否かを判定することを特徴とする請求項６記載の水運用計画立案システム。
【請求項１１】
上水道の導送水管網について水運用計画を立案する情報処理装置による方法において、前記情報処理装置は、ＣＰＵ、メモリおよび補助記憶装置を有し、
前記補助記憶装置は、各管路の各時刻で始まる所定時間の流量と各配水池の各時刻で始まる所定時間の水量との実績値を記憶する手段と、前記流量と前記水量との計画値を記憶する手段と、各施設や分岐部について各時刻で始まる所定時間の実際の需要量を記憶する手段と、前記需要量に対応する予測需要量を記憶する手段とを有し、
前記メモリに格納されるプログラムを前記ＣＰＵで実行することにより実現される方法は、
前記実実需要量にアルゴリズムを適用して前記予測需要量を算出する需要予測ステップと、
前記予測需要量に従い、前記流量と前記水量を最適化する計算を行って前記計画値を計算する計画立案ステップと、
前記計画値と対応する実績値との差が所定の許容差内か否か、および前記予測需要量と対応する実需要量との差が所定の許容差内か否かを判定し、いずれかの差が許容差以上であるとき、再立案のために前記需要予測部と前記計画立案部を実行するよう制御する再立案判定ステップとを有することを特徴とする水運用計画立案方法。
【請求項１２】
前記再立案判定ステップが前記予測需要量と対応する前記実需要量との差が前記許容差以上であると判定したとき、前記需要予測ステップは、将来の前記予測需要量を修正することを特徴とする請求項１１に記載の水運用計画立案方法。
【請求項１３】
前記補助記憶装置は、さらに前記施設、前記配水池および前記管路の接続関係を示す情報、前記管路の流量の上下限値および前記配水池の水量の上下限値を含む前回立案時の施設条件を記憶する手段と、最新の前記施設条件を記憶する手段とを有し、
前記再立案判定ステップは、前記立案時の施設条件と最新の施設条件とが異なるか否かを判定条件の１つとし、両施設条件が異なると判定するとき、再立案のために前記需要予測ステップと前記計画立案ステップを実行するよう制御することを特徴とする請求項１１に記載の水運用計画立案方法。
【請求項１４】
前記方法は、さらに
再計画立案期間を設定する再立案期間作成ステップを有し、
前記再立案判定ステップが再立案すると判定したとき、前記再立案期間作成ステップを実行するよう制御することを特徴とする請求項１１に記載の水運用計画立案方法。
【請求項１５】
前記再立案判定ステップは、前記管路、配水池の対象が複数の他の対象に繋がったり、前記施設、分岐部の対象から複数の対象に分岐する広域水系の場合には、各対象の前記差に重み付けした和が前記許容差内か否かを判定することを特徴とする請求項１１記載の水運用計画立案方法。
【請求項１】
上水道の導送水管網について水運用計画を立案する装置において、
各管路の各時刻で始まる所定時間の流量と各配水池の各時刻で始まる所定時間の水量との実績値を記憶する実績値記憶部と、
前記流量と前記水量との計画値を記憶する計画値記憶部と、
各施設や分岐部について各時刻で始まる所定時間の実際の需要量を記憶する実需要量記憶部と、
前記実需要量に対応する予測需要量を記憶する予測需要量記憶部と、
前記実需要量にアルゴリズムを適用して前記予測需要量を算出する需要予測部と、
前記予測需要量に従い、前記流量と前記水量を最適化する計算を行って前記計画値を計算する計画立案部と、
前記計画値と対応する実績値との差が所定の許容差内か否か、および前記予測需要量と対応する実需要量との差が所定の許容差内か否かを判定し、いずれかの差が許容差以上であるとき、再立案のために前記需要予測部と前記計画立案部を実行するよう制御する再立案判定部とを備えたことを特徴とする水運用計画立案装置。
【請求項２】
前記再立案判定部が前記予測需要量と対応する前記実需要量との差が前記許容差以上であると判定したとき、前記需要予測部は、将来の前記予測需要量を修正することを特徴とする請求項１に記載の水運用計画立案装置。
【請求項３】
前記水運用計画立案装置は、さらに
前記施設、前記配水池および前記管路の接続関係を示す情報、前記管路の流量の上下限値および前記配水池の水量の上下限値を含む前回立案時の施設条件を記憶する施設条件記憶部と、
最新の前記施設条件を記憶する施設条件記憶部とを有し、
前記再立案判定部は、前記立案時の施設条件と最新の施設条件とが異なるか否かを判定条件の１つとし、両施設条件が異なると判定するとき、再立案のために前記需要予測部と前記計画立案部を実行するよう制御することを特徴とする請求項１に記載の水運用計画立案装置。
【請求項４】
前記水運用計画立案装置は、さらに
再計画立案期間を設定する再立案期間作成部を有し、
前記再立案判定部が再立案すると判定したとき、前記再立案期間作成部を実行するよう制御することを特徴とする請求項１に記載の水運用計画立案装置。
【請求項５】
前記再立案判定部は、前記管路、配水池の対象が複数の他の対象に繋がったり、前記施設、分岐部の対象から複数の対象に分岐する広域水系の場合には、各対象の前記差に重み付けした和が前記許容差内か否かを判定することを特徴とする請求項１記載の水運用計画立案装置。
【請求項６】
水運用計画立案装置と送受信装置とがネットワークを介して通信する水運用計画立案システムにおいて、
上水道の導送水管網について水運用計画を立案する前記水運用計画立案装置は、
各管路の各時刻で始まる所定時間の流量と各配水池の各時刻で始まる所定時間の水量との実績値を記憶する実績値記憶部と、
前記流量と前記水量との計画値を記憶する計画値記憶部と、
各施設や分岐部について各時刻で始まる所定時間の実際の需要量を記憶する実需要量記憶部と、
前記実需要量に対応する予測需要量を記憶する予測需要量記憶部と、
前記実需要量にアルゴリズムを適用して前記予測需要量を算出する需要予測部と、
前記予測需要量に従い、前記流量と前記水量を最適化する計算を行って前記計画値を計算する計画立案部と、
前記計画値と対応する実績値との差が所定の許容差内か否か、および前記予測需要量と対応する実需要量との差が所定の許容差内か否かを判定し、いずれかの差が許容差以上であるとき、再立案のために前記需要予測部と前記計画立案部を実行するよう制御する再立案判定部と、
前記送受信装置から前記実績値および前記実需要量の原データを受信し、前記送受信装置へ前記計画値を送信する通信処理部とを有し、
前記送受信装置は、
前記原データを取得するデータ取得部と、
前記計画値を記憶する計画値記憶部と、
前記水運用計画立案装置へ前記原データを送信し、前記水運用計画立案装置から前記計画値を受信する通信処理部とを有することを特徴とする水運用計画立案システム。
【請求項７】
前記再立案判定部が前記予測需要量と対応する前記実需要量との差が前記許容差以上であると判定したとき、前記需要予測部は、将来の前記予測需要量を修正することを特徴とする請求項６に記載の水運用計画立案システム。
【請求項８】
前記水運用計画立案装置は、さらに
前記施設、前記配水池および前記管路の接続関係を示す情報、前記管路の流量の上下限値および前記配水池の水量の上下限値を含む前回立案時の施設条件を記憶する施設条件記憶部と、
最新の前記施設条件を記憶する施設条件記憶部とを有し、
前記再立案判定部は、前記立案時の施設条件と最新の施設条件とが異なるか否かを判定条件の１つとし、両施設条件が異なると判定するとき、再立案のために前記需要予測部と前記計画立案部を実行するよう制御することを特徴とする請求項６に記載の水運用計画立案システム。
【請求項９】
前記水運用計画立案装置は、さらに
再計画立案期間を設定する再立案期間作成部を有し、
前記再立案判定部が再立案すると判定したとき、前記再立案期間作成部を実行するよう制御することを特徴とする請求項６に記載の水運用計画立案システム。
【請求項１０】
前記再立案判定部は、前記管路、配水池の対象が複数の他の対象に繋がったり、前記施設、分岐部の対象から複数の対象に分岐する広域水系の場合には、各対象の前記差に重み付けした和が前記許容差内か否かを判定することを特徴とする請求項６記載の水運用計画立案システム。
【請求項１１】
上水道の導送水管網について水運用計画を立案する情報処理装置による方法において、前記情報処理装置は、ＣＰＵ、メモリおよび補助記憶装置を有し、
前記補助記憶装置は、各管路の各時刻で始まる所定時間の流量と各配水池の各時刻で始まる所定時間の水量との実績値を記憶する手段と、前記流量と前記水量との計画値を記憶する手段と、各施設や分岐部について各時刻で始まる所定時間の実際の需要量を記憶する手段と、前記需要量に対応する予測需要量を記憶する手段とを有し、
前記メモリに格納されるプログラムを前記ＣＰＵで実行することにより実現される方法は、
前記実実需要量にアルゴリズムを適用して前記予測需要量を算出する需要予測ステップと、
前記予測需要量に従い、前記流量と前記水量を最適化する計算を行って前記計画値を計算する計画立案ステップと、
前記計画値と対応する実績値との差が所定の許容差内か否か、および前記予測需要量と対応する実需要量との差が所定の許容差内か否かを判定し、いずれかの差が許容差以上であるとき、再立案のために前記需要予測部と前記計画立案部を実行するよう制御する再立案判定ステップとを有することを特徴とする水運用計画立案方法。
【請求項１２】
前記再立案判定ステップが前記予測需要量と対応する前記実需要量との差が前記許容差以上であると判定したとき、前記需要予測ステップは、将来の前記予測需要量を修正することを特徴とする請求項１１に記載の水運用計画立案方法。
【請求項１３】
前記補助記憶装置は、さらに前記施設、前記配水池および前記管路の接続関係を示す情報、前記管路の流量の上下限値および前記配水池の水量の上下限値を含む前回立案時の施設条件を記憶する手段と、最新の前記施設条件を記憶する手段とを有し、
前記再立案判定ステップは、前記立案時の施設条件と最新の施設条件とが異なるか否かを判定条件の１つとし、両施設条件が異なると判定するとき、再立案のために前記需要予測ステップと前記計画立案ステップを実行するよう制御することを特徴とする請求項１１に記載の水運用計画立案方法。
【請求項１４】
前記方法は、さらに
再計画立案期間を設定する再立案期間作成ステップを有し、
前記再立案判定ステップが再立案すると判定したとき、前記再立案期間作成ステップを実行するよう制御することを特徴とする請求項１１に記載の水運用計画立案方法。
【請求項１５】
前記再立案判定ステップは、前記管路、配水池の対象が複数の他の対象に繋がったり、前記施設、分岐部の対象から複数の対象に分岐する広域水系の場合には、各対象の前記差に重み付けした和が前記許容差内か否かを判定することを特徴とする請求項１１記載の水運用計画立案方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−１０２５１４（Ｐ２００７−１０２５１４Ａ）
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２９１９２５（Ｐ２００５−２９１９２５）
【出願日】平成１７年１０月５日（２００５．１０．５）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月５日（２００５．１０．５）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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