配水情報解析装置及び方法
【課題】配水管理システムにおいて、配水に関する流量や圧力のデータを使用して、有効率向上を目的とする漏水診断に関する情報を提供できる配水情報解析装置を提供することにある。
【解決手段】上水道施設の配水管理システムに適用し、配水管理システムにより収集・蓄積されるプロセスデータ（夜間最小流量、圧力、流量など）を利用して、漏水診断に関する演算式を構築して圧力と漏水量との関係を示す情報を生成する演算部２５を有する配水情報解析装置である。
【解決手段】上水道施設の配水管理システムに適用し、配水管理システムにより収集・蓄積されるプロセスデータ（夜間最小流量、圧力、流量など）を利用して、漏水診断に関する演算式を構築して圧力と漏水量との関係を示す情報を生成する演算部２５を有する配水情報解析装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上水道施設の配水管理システムに適用する配水情報解析装置に関し、特に配水管路網の漏水診断機能を実現する配水情報解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上水道施設では、浄水を需要家まで配水するための配水管路施設が相当の割合を占めている。配水管は、耐久年数が約４０〜４５年程度であると予測されており、埋設年数の更新時期に合わせて更新されることになる。
【０００３】
配水管の更新では、単に埋設年数の古い管から更新するだけでなく、いわゆる有効率（または有収率）の向上を目的とした効率的な更新が注目されている。ここで、有効率とは、配水池からの総配水量に対して有効に使用された水量（有効水量）の割合を意味する。即ち、「有効率＝有効水量／総配水量」である。また、有収率とは、有効水量のうち、水道料金の収入となった水量（有収水量）の割合を意味する。即ち、「有収率＝有収水量／総配水量」である。
【０００４】
有効率（有収率）の向上には、配水管からの漏水を防止するための対策が必要不可欠であり、この対策として漏水を診断するための配水情報が重要である。漏水防止による有効率向上は、水循環系への負荷を低減するだけではなく、浄水と送配水段階のコスト削減効果もある。
【０００５】
漏水の監視又は検出に関する先行技術としては、漏水監視機能付き水道メータ蓋および水道メータに関する提案がある（例えば、特許文献１を参照）。また、水道料金の検針作業と漏水点検を同時に行う漏水検出システムに関する提案もある（例えば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開２００４−１９１１３９号公報
【特許文献２】特開２００１−３１１６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年では、配水管路施設は、配水管路網を複数の配水ブロック（所定範囲の配水管路網）に分割し、各配水ブロックの配水運転状態を監視する配水管理システムを有する。配水管理システムは、配水に関する流量や圧力のデータを収集し、異常検知や状態監視などを実行している。しかしながら、配水管理システムは、漏水防止機能により有効率向上を目的とする管理処理を行なう機能は備えていない。
【０００７】
ところで、一般的に、配水管路網内の地下漏水に関しては、現場調査員が定期的に漏水調査（一次調査）を実施し、この調査の結果に基づいて漏水可能性が高い箇所を特定し、その後重点的にその箇所での詳細な漏水箇所特定（二次調査）を行なう。一次調査の段階では定期的に巡回しているだけで、どの配水ブロックを重点的に行うべきかについては考慮されていないのが現状である。
【０００８】
このような現状を改善するためには、配水に関する流量や圧力のデータを収集している配水管理システムにおいて、有効率向上を目的とする漏水診断に関する情報を提供できることが望ましい。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、特に配水管理システムにおいて、配水に関する流量や圧力のデータを使用して、有効率向上を目的とする漏水診断に関する情報を提供できる配水情報解析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の観点は、上水道施設の配水管理システムに適用し、配水管理システムにより収集・蓄積されるプロセスデータ（夜間最小流量、圧力、流量など）を利用して、漏水診断に関するデータ分析を実行して、有効率向上の対策に必要な情報を提供する配水情報解析装置である。
【００１１】
本発明の観点に従った配水情報解析装置は、浄水を供給するための配水管路網を複数の配水ブロックに分割して管理する配水管理システムに適用し、当該各配水ブロック毎の配水情報を解析する配水情報装置であって、前記各配水ブロックに流入される浄水の流量を計測する流量計測手段と、前記各配水ブロックの配水による圧力を計測する圧力計測手段と、前記流量計測手段から出力される流量データに基づいて前記各配水ブロックの夜間最小流量を算出する最小流量算出手段と、前記最小流量算出手段により算出された夜間最小流量に基づいて前記各配水ブロックの漏水量を算出する漏水量算出手段と、前記圧力計測手段により計測された圧力値及び前記漏水量算出手段により算出された漏水量を使用して、圧力と漏水量との関係を示す演算式を構築する演算手段とを備えた構成である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、配水管理システムにおいて、配水に関する流量や圧力のデータを使用して、有効率向上を目的とする漏水診断に関する情報を提供できる配水情報解析装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下図面を参照して、本発明の各実施形態を説明する。
【００１４】
図２は、各実施形態に関する浄水を需要家に配水するための配水プロセス及び配水管理システムの概略を説明するための図である。
【００１５】
図２に示すように、配水池５０から配水管路網を通じて浄水を需要家に配水する配水プロセスにおいて、配水管路網は複数の配水ブロック３１〜３３に分割されて管理される。配水管理システムは、配水池５０の出口や、各配水ブロック３１〜３３の入口に配置された流量計４０Ａ〜４０Ｄを使用して、各配水ブロック３１〜３３への浄水の流入量を監視する。また、配水管理システムは、各配水ブロック３１〜３３に配置された圧力計４１Ａ〜４１Ｃを使用して、各配水ブロック３１〜３３内の配水圧力（単に圧力と表記する）を監視する。配水管理システムは、後述するように、流量計４０Ａ〜４０Ｄにより計測された流入量および圧力計４１Ａ〜４１Ｃにより計測された圧力の各計測データを収集し、例えば1分周期で記憶装置に蓄積する。
【００１６】
［第１の実施形態］
図１は、本実施形態に関する配水情報解析装置の構成を示すブロック図である。
【００１７】
配水情報解析装置は大別して、図１に示すように、データ管理端末１０と装置本体２０とからなる。データ管理端末１０は、キーボードやディスプレイなどの入出力装置を含むコンピュータ１１及び記憶装置からなるデータベース１２からなり、前述の配水管理システムにより収集されたプラントデータＰＤを入力してデータベース１２に蓄積する。プラントデータＰＤには、前述した各配水ブロック３１〜３３毎の流入量および圧力の各計測データが含まれている。
【００１８】
装置本体２０は、コンピュータシステム（ハードウェア及びソフトウェア）から構成されており、圧力データ収集部２１、夜間最小流量収集部２２、漏水量推定部２３、データベース２４、及び圧力−漏水量演算部（以下単に演算部と表記する）２５を含む。
【００１９】
圧力データ収集部２１は、データ管理端末１０のデータベース１２から、分単位の圧力データ１００を配水ブロック３１〜３３毎に収集する。夜間最小流量収集部２２は、データ管理端末１０のデータベース１２から、分単位の流量データ１１０を配水ブロック３１〜３３毎に収集する。
【００２０】
夜間最小流量収集部２２は、分単位の流量データ１１０に基づいて、１日で最も流入流量が少ない時間を抽出し、その時の流入流量を夜間最小流量として選定する。一方、圧力データ収集部２１は、夜間最小流量時の圧力データ１２０を出力する。
【００２１】
さらに、漏水量推定部２３は、夜間最小流量収集部２２から取得する夜間最小流量１５０に基づいて、当該夜間最小流量が漏水量として見做すべきかを判定し、漏水量推定値１３０を出力する。漏水量推定部２３は、データベース２４を参照して、水使用に関する情報を使用して、漏水量を配水ブロック３１〜３３毎に推定する。データベース２４には、予め水使用に関する情報として、料金水量、分水量、メータ不感水量、局事業用水量、調定減額水量などの情報が蓄積されている。
【００２２】
演算部２５は、後述するように、圧力データ収集部２１から出力される夜間最小流量時の圧力データ１２０、及び漏水量推定部２３から出力される漏水量推定値１３０を使用して、圧力と漏水量との関係を示す関係式（演算式）を構築して、当該関係式に関する情報１７０をデータ管理端末１０に出力する。
【００２３】
以下、図１以外に、図３から図５を参照して、本実施形態の作用効果を説明する。
【００２４】
夜間最小流量収集部２２は、分単位の流量データ１１０に基づいて、１日で最も流入流量が少ない時間を抽出し、その時の流入流量を夜間最小流量として設定した夜間最小流量データ１４０を出力する。データ管理端末１０は、夜間最小流量収集部２２から出力される夜間最小流量データ１４０及び圧力データを使用して、ある周期で蓄積されている配水ブロック毎の流入流量及び圧力データから最も流量が少ない時間帯のデータのみを抽出し、図３に示すようなデータを生成する。
【００２５】
圧力データ収集部２１は、夜間最小流量収集部２２から出力される夜間最小流量データ１４０を使用して、夜間最小流量として選定した時間帯の圧力値またはある期間で平均した値（例えば１時間平均値）を、分単位の圧力データ１００から抽出して、夜間最小流量時の圧力データ１２０として出力する。
【００２６】
漏水量推定部２３は、夜間最小流量収集部２２から取得する分単位の夜間最小流量１５０及びデータベース２４の水使用に関する情報を使用して、当該夜間最小流量が漏水量として見做すべきかを判定し、漏水量推定値１３０を出力する。ここで、例えば、蓄積されているデータが時単位であった場合、夜間最小流量と漏水量とが等しいと考えるのは困難であるが、分単位あるいは秒単位でデータを蓄積していれば、夜間最小流量と漏水量は限りなく等しいと考えることができる。また、対象とする配水ブロックの規模が大きい場合には、空き時間を捉えることが困難であるため、一定の使用量を想定して「夜間最小流量＝漏水量＋夜間使用量」と定義し、過去の有収率といったデータから夜間使用量を推定しておき、その値に基づいて漏水量を仮定することも可能である。
【００２７】
具体的には、漏水量推定部２３は、図４に示すようなデータベース２４の水使用に関する情報を使用して、例えば２ヶ月に１回、漏水量を計算し、その値から夜間使用量を推定することが可能となるため、夜間最小流量１５０から漏水量１３０を推定することができる。
【００２８】
次に、演算部２５は、夜間最小流量時の圧力データ１２０及び漏水量推定値１３０を使用して、圧力と漏水量との関係を示す関係式（モデル）を構築する。各配水ブロック３１〜３３内の圧力と漏水量との間には、下記式（１）に示すような関係があることが、実験的に確認されている（書籍「配水管網の解析と設計」 高桑哲男著 森北出版 １９７８年を参照）。
【００２９】
Ｌ＝Ｃ（Ｅ−Ｇ）ａ…（１）
但し、Ｌは漏水量［ｍ３／ｓ］であり、Ｃは配水支管および給水管の延長や漏水孔の形状、面積に依存する係数であり、Ｅは管網節点のエネルギー位［ｍ］であり、Ｇは管路中心高さ［ｍ］であり、ａは実験乗数で、例えば１．１５である。
【００３０】
ここで、Ｇは圧力計の設置場所に相当し、「Ｅ−Ｇ」は圧力計４１Ａ〜４１Ｃの計測値に相当する。
【００３１】
演算部２５は、前記式（１）に示す関係式及びパラメータＣを示す情報１７０をデータ管理端末１０に出力する。データ管理端末１０では、演算部２５から出力される情報１７０に基づいて、各配水ブロック３１〜３３毎の漏水診断を行なうことができる。本実施形態では、データ管理端末１０は、演算部２５から出力される情報１７０の中で、特にパラメータＣに基づいた漏水診断を実行する。
【００３２】
演算部２５は、図３に示すデータを使用して、最小二乗法などの手法によりパラメータＣを決定する。このパラメータＣは、各配水ブロック３１〜３３における漏水特性を表す指標に相当する。前記式（１）から、配水ブロック内の同じ管路網であっても、圧力（Ｅ−Ｇ）が増加すれば漏水量（Ｌ）も増加する。このため、圧力の影響を除いたパラメータＣの値で、配水ブロック内の漏水に関する特性を把握することが可能となる。即ち、データ管理端末１０では、演算部２５から出力される情報１７０に含まれるパラメータＣに基づいて、各配水ブロック３１〜３３毎の漏水状態を評価することができる。
【００３３】
図５は、配水ブロック内の夜間最小流量と圧力の関係を示す特性図である。図５に示すように、ある配水ブロックでは、ある時期から減圧弁の開放が行われ配水圧力５２０が増加したため、夜間最小流量５００は増加傾向（５３０）を示している。しかし、前記式（１）の漏水量Ｌに夜間最小流量を代入して計算により求めたパラメータＣ（５１０）の傾向を見ると、減少傾向（５４０）にあることがわかる。即ち、圧力増加後、夜間最小流量は増加しているが、パラメータＣは減少している。
【００３４】
従って、本実施形態の漏水診断において、配水ブロック内の夜間最小流量だけでなく、その時の圧力状態を考慮可能なパラメータＣを導入することにより、例えば夜間最小流量が増加しているものの、配水ブロック内の漏水箇所または漏水規模は減少しているという診断結果を得ることができる。
【００３５】
［第２の実施形態］
図６は、第２の実施形態に関する配水情報解析装置の構成を示すブロック図である。なお、前述の図１に示す配水情報解析装置と同一構成要素については、同一符号を付して説明を省略する。
【００３６】
本実施形態の配水情報解析装置は、演算部２５から出力される情報１７０に基づいて、管路更新工事の評価を行なう管路更新工事評価部２６を有する。管路更新工事とは、配水ブロック３１〜３３毎の漏水抑制を目的とした管路更新の工事を意味する。
【００３７】
管路更新工事評価部２６は、予め過去の管路更新工事の履歴情報が蓄積されたデータベース２７を参照して、現時点での情報１７０に含まれるパラメータＣに基づいて当該工事の評価、具体的には管路更新工事の漏水削減効果を統計的に分析する。管路更新工事評価部２６は、評価結果（分析結果）を示す情報１８０をデータ管理端末１０に出力する。
【００３８】
具体的には、管路更新工事評価部２６は、データベース２７を参照してパラメータＣが減少した工事の内容を確認することにより、どのような工事が漏水対策として効果的かを把握して同様の工事を進めるか否かなどの判断に必要な評価結果１８０を出力する。ここで、工事の内容とは、例えば管路のどの管種を、どの管種に更新したか等を示す情報であり、データベース２７に蓄積されている。
【００３９】
データ管理端末１０では、どこの漏水が配水ブロック全体の有効率に支配的に影響していたかを把握して漏水調査の重点地域を設定するなど、評価結果を示す情報１８０を漏水防止計画へのデータ活用として利用することができる。具体例として、管路の管種として、例えば鋳鉄管をステンレス管に交換する工事を行った場合に、その工事の漏水削減効果が大きいことが分かる。
【００４０】
一方、管路更新工事評価部２６は、データベース２７を参照してパラメータＣの値が増加したときに、そのタイミングでどのようなイベント（工事など）があったのかをリストとして出力することにより、配水ブロック内での漏水量が増加した原因を把握することができる評価結果１８０を出力する。換言すれば、管路更新工事評価部２６は、パラメータＣが増加したときに、漏水状態が悪化した要因を示す情報を評価結果１８０として出力する。
【００４１】
また、データ管理端末１０では、配水ブロック３１〜３３毎にパラメータＣを比較した結果に基づいて、相対的に工事の漏水削減効果が大きい配水ブロックと小さい配水ブロックを分類することができる。
【００４２】
［第３の実施形態］
図７は、第３の実施形態に関する配水情報解析装置の構成を示すブロック図である。なお、前述の図１に示す配水情報解析装置と同一構成要素については、同一符号を付して説明を省略する。
【００４３】
本実施形態の配水情報解析装置は、有効率推定部２８、圧力制御導入評価部２９及びＱ−Ｈカーブ演算部３０を有する。有効率推定部２８は、演算部２５から出力される情報１７０に基づいて有効率を推定する。圧力制御導入評価部２９は、有効率推定部２８から出力される推定有効率（情報）２１０に基づいて、圧力制御の導入効果（漏水効果の情報）２２０を評価する。Ｑ−Ｈカーブ演算部３０は、データ管理端末１０のデータベース１２から収集する流量及び圧力の計測値を含むデータ２００に基づいて、後述するＱ−Ｈカーブ情報２３０を算出して、有効率推定部２８に出力する。ここで、有効率推定部２８、圧力制御導入評価部２９及びＱ−Ｈカーブ演算部３０はそれぞれ、配水ブロック３１〜３３毎の情報２１０，２２０をデータ管理端末１０に出力する。
【００４４】
以下、有効率推定部２８、圧力制御導入評価部２９及びＱ−Ｈカーブ演算部３０を主とする作用効果を説明する。
【００４５】
まず、配水ブロックの流量と配水ブロック内の圧力との関係は、ヘーゼンウィリアムズ式に、下記式（２）に示すように、α、Ｒを導入した関係式として表現することができる。
【００４６】
ここで、ヘーゼンウィリアムズ式とは、１本の管路の損失水量（漏水量に相当）を計算するための式であり、仮想管路総延長Ｌ、流量計の指示値Ｑ、流速計数Ｃ、及び管路口径Ｄをパラメータとする演算式である。さらに、管路網は１本の管路ではないため、同じ流量でも損失水量が大きくなる場合があり、見かけ上の流量を増やすための流量補正係数αを最小２乗法を用いて求めたパラメータとして追加したヘーゼンウィリアムズ近似式を展開できる。即ち、このヘーゼンウィリアムズ近似式により、管路網の流量と圧力を１本の仮想的な管路で近似することが可能となる。この場合、減圧がある管路では、仮想的に流量を増大させないと損失水量を表現できないため、流量補正係数αを設けている。
【００４７】
このようなヘーゼンウィリアムズ近似式を応用した関係式（２）は、下記の通りである。
【００４８】
Ｈｈ−Ｈ＝ＲＱα…（２）
但し、Ｈｈは配水ブロックの入口側圧力[ｍ]であり、Ｈは「圧力計指示値＋圧力計設置標高[ｍ]」であり、Ｑは流量計指示値[ｍ３／ｓ]であり、Ｒは管路抵抗パラメータであり、αは流量補正係数に相当する流量乗数パラメータである。
【００４９】
Ｑ−Ｈカーブ演算部３０は、データ管理端末１０のデータベース１２から収集したデータ２００に含まれる圧力と流量の計測値Ｈ，Ｑを前記関係式（２）に代入し、最小二乗法を用いてα、Ｒ、Ｈｈを求めて、求めた値から近似式を決定する。以下、関係式（２）をＱ−Ｈカーブ（情報２３０）と呼ぶ。
【００５０】
図８は、Ｑ−Ｈカーブ（情報２３０）と圧力−流量の関係（情報１７０）とを重ね合わせた特性を示す図である。図８において、符号８１０はＱ−Ｈカーブ（関係式（２）で示す情報２３０）であり、符号８２０は圧力−流量の関係（関係式（１）で示す情報１７０）である。符号８００は、圧力と流量の計測値である生データを意味する。
【００５１】
有効率推定部２８は、Ｑ−Ｈカーブ（情報２３０）に基づいて、現在の流量から圧力の推定値を算出する。また、有効率推定部２８は、情報１７０の関係式（１）に基づいて、圧力と漏水量との関係から漏水率を推定する。従って、有効率推定部２８は、ある配水ブロックにおける流量で運転している状態における漏水量推定値を算出することで、その運転点での有効率を推定する。即ち、有効率推定部２８は、図８の符号８３０に示すように、推定有効率２１０を算出して出力する。
【００５２】
データ管理端末１０では、有効率推定部２８により算出された推定有効率２１０に基づいて、漏水量削減の観点から日々の水運用を行なうことが可能となる。一般的に、配水ブロックに流入される流量は、需要家の生活パターンに影響されるため、コントロールすることは困難である。このため、従来では、例えば２ヶ月に1回程度の周期で、有効率を確認できるだけである。これに対して、本実施形態の有効率推定部２８により、推定有効率として求めることができるため、１日単位でも有効率を確認できることになる。
【００５３】
さらに、圧力制御導入評価部２９は、有効率推定部２８により算出された推定有効率２１０に基づいて、圧力制御の導入効果（漏水削減効果の情報）２２０を評価してデータ管理端末１０に出力する。ある配水ブロックにおいて、他の配水ブロックと比較して、図８に示すＱ−Ｈカーブ８１０が極端に右下がりの曲線で、かつ、圧力―漏水量曲線８２０が極端に右上がりの場合は、圧力制御を行うことで漏水量を減少させる効果が大きいことが分かる。即ち、有効率向上の観点では、圧力制御を導入した場合の導入効果を予め見積もることが可能となる。従って、データ管理端末１０では、圧力制御導入評価部２９からの圧力制御の導入効果２２０から、圧力制御を行うことで漏水量の減少を図ることが可能となる。
【００５４】
なお、各実施形態の変形例として、配水ブロック更新部を有する配水情報解析装置でもよい。配水ブロック更新部は、ある時期に配水ブロックを変更する場合に、管内の仕切り弁を操作した記録を入力することにより、配水ブロック流入箇所から管路網をたどって閉じられた範囲を新たな配水ブロックとして自動更新する。
【００５５】
以上のように各実施形態の配水情報解析装置によれば、夜間最小流量のみで配水ブロック毎の漏水量を診断するのではなく、前述のパラメータＣを導入することにより、圧力が影響する漏水と管路状態が影響する漏水とを区別して、配水ブロック毎の漏水量の診断を行なうことができる。さらに、管路更新工事の効果や、推定有効率に基づいて、日々の配水施設の運転を改善することができる。
【００５６】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施形態に関する配水情報解析装置の構成を説明するためのブロック図。
【図２】第１から第３の実施形態に関する配水プロセス及び配水管理システムの概略を説明するための図。
【図３】第１の実施形態に関する夜間最小流量と圧力との関係を示すデータの一例を示す図。
【図４】第１の実施形態に関する水使用に関する情報の一例を示す図。
【図５】第１の実施形態に関する夜間最小流量と圧力の関係を示す特性図。
【図６】第２の実施形態に関する配水情報解析装置の構成を示すブロック図。
【図７】第３の実施形態に関する配水情報解析装置の構成を示すブロック図。
【図８】第３の実施形態に関するＱ−Ｈカーブと圧力−漏水量との関係を示す特性図。
【符号の説明】
【００５８】
１０…データ管理端末、１１…コンピュータ、１２，２４，２７…データベース、
２０…装置本体、２１…圧力データ収集部、２２…夜間最小流量収集部、
２３…漏水量推定部、２５…圧力−漏水量演算部、２６…管路更新工事評価部、
２８…効率推定部、２９…圧力制御導入評価部、３０…Ｑ−Ｈカーブ演算部、
３１〜３３…配水ブロック、４０Ａ〜４０Ｄ…流量計、４１Ａ〜４１Ｃ…圧力計、
５０…配水池。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上水道施設の配水管理システムに適用する配水情報解析装置に関し、特に配水管路網の漏水診断機能を実現する配水情報解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上水道施設では、浄水を需要家まで配水するための配水管路施設が相当の割合を占めている。配水管は、耐久年数が約４０〜４５年程度であると予測されており、埋設年数の更新時期に合わせて更新されることになる。
【０００３】
配水管の更新では、単に埋設年数の古い管から更新するだけでなく、いわゆる有効率（または有収率）の向上を目的とした効率的な更新が注目されている。ここで、有効率とは、配水池からの総配水量に対して有効に使用された水量（有効水量）の割合を意味する。即ち、「有効率＝有効水量／総配水量」である。また、有収率とは、有効水量のうち、水道料金の収入となった水量（有収水量）の割合を意味する。即ち、「有収率＝有収水量／総配水量」である。
【０００４】
有効率（有収率）の向上には、配水管からの漏水を防止するための対策が必要不可欠であり、この対策として漏水を診断するための配水情報が重要である。漏水防止による有効率向上は、水循環系への負荷を低減するだけではなく、浄水と送配水段階のコスト削減効果もある。
【０００５】
漏水の監視又は検出に関する先行技術としては、漏水監視機能付き水道メータ蓋および水道メータに関する提案がある（例えば、特許文献１を参照）。また、水道料金の検針作業と漏水点検を同時に行う漏水検出システムに関する提案もある（例えば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開２００４−１９１１３９号公報
【特許文献２】特開２００１−３１１６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年では、配水管路施設は、配水管路網を複数の配水ブロック（所定範囲の配水管路網）に分割し、各配水ブロックの配水運転状態を監視する配水管理システムを有する。配水管理システムは、配水に関する流量や圧力のデータを収集し、異常検知や状態監視などを実行している。しかしながら、配水管理システムは、漏水防止機能により有効率向上を目的とする管理処理を行なう機能は備えていない。
【０００７】
ところで、一般的に、配水管路網内の地下漏水に関しては、現場調査員が定期的に漏水調査（一次調査）を実施し、この調査の結果に基づいて漏水可能性が高い箇所を特定し、その後重点的にその箇所での詳細な漏水箇所特定（二次調査）を行なう。一次調査の段階では定期的に巡回しているだけで、どの配水ブロックを重点的に行うべきかについては考慮されていないのが現状である。
【０００８】
このような現状を改善するためには、配水に関する流量や圧力のデータを収集している配水管理システムにおいて、有効率向上を目的とする漏水診断に関する情報を提供できることが望ましい。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、特に配水管理システムにおいて、配水に関する流量や圧力のデータを使用して、有効率向上を目的とする漏水診断に関する情報を提供できる配水情報解析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の観点は、上水道施設の配水管理システムに適用し、配水管理システムにより収集・蓄積されるプロセスデータ（夜間最小流量、圧力、流量など）を利用して、漏水診断に関するデータ分析を実行して、有効率向上の対策に必要な情報を提供する配水情報解析装置である。
【００１１】
本発明の観点に従った配水情報解析装置は、浄水を供給するための配水管路網を複数の配水ブロックに分割して管理する配水管理システムに適用し、当該各配水ブロック毎の配水情報を解析する配水情報装置であって、前記各配水ブロックに流入される浄水の流量を計測する流量計測手段と、前記各配水ブロックの配水による圧力を計測する圧力計測手段と、前記流量計測手段から出力される流量データに基づいて前記各配水ブロックの夜間最小流量を算出する最小流量算出手段と、前記最小流量算出手段により算出された夜間最小流量に基づいて前記各配水ブロックの漏水量を算出する漏水量算出手段と、前記圧力計測手段により計測された圧力値及び前記漏水量算出手段により算出された漏水量を使用して、圧力と漏水量との関係を示す演算式を構築する演算手段とを備えた構成である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、配水管理システムにおいて、配水に関する流量や圧力のデータを使用して、有効率向上を目的とする漏水診断に関する情報を提供できる配水情報解析装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下図面を参照して、本発明の各実施形態を説明する。
【００１４】
図２は、各実施形態に関する浄水を需要家に配水するための配水プロセス及び配水管理システムの概略を説明するための図である。
【００１５】
図２に示すように、配水池５０から配水管路網を通じて浄水を需要家に配水する配水プロセスにおいて、配水管路網は複数の配水ブロック３１〜３３に分割されて管理される。配水管理システムは、配水池５０の出口や、各配水ブロック３１〜３３の入口に配置された流量計４０Ａ〜４０Ｄを使用して、各配水ブロック３１〜３３への浄水の流入量を監視する。また、配水管理システムは、各配水ブロック３１〜３３に配置された圧力計４１Ａ〜４１Ｃを使用して、各配水ブロック３１〜３３内の配水圧力（単に圧力と表記する）を監視する。配水管理システムは、後述するように、流量計４０Ａ〜４０Ｄにより計測された流入量および圧力計４１Ａ〜４１Ｃにより計測された圧力の各計測データを収集し、例えば1分周期で記憶装置に蓄積する。
【００１６】
［第１の実施形態］
図１は、本実施形態に関する配水情報解析装置の構成を示すブロック図である。
【００１７】
配水情報解析装置は大別して、図１に示すように、データ管理端末１０と装置本体２０とからなる。データ管理端末１０は、キーボードやディスプレイなどの入出力装置を含むコンピュータ１１及び記憶装置からなるデータベース１２からなり、前述の配水管理システムにより収集されたプラントデータＰＤを入力してデータベース１２に蓄積する。プラントデータＰＤには、前述した各配水ブロック３１〜３３毎の流入量および圧力の各計測データが含まれている。
【００１８】
装置本体２０は、コンピュータシステム（ハードウェア及びソフトウェア）から構成されており、圧力データ収集部２１、夜間最小流量収集部２２、漏水量推定部２３、データベース２４、及び圧力−漏水量演算部（以下単に演算部と表記する）２５を含む。
【００１９】
圧力データ収集部２１は、データ管理端末１０のデータベース１２から、分単位の圧力データ１００を配水ブロック３１〜３３毎に収集する。夜間最小流量収集部２２は、データ管理端末１０のデータベース１２から、分単位の流量データ１１０を配水ブロック３１〜３３毎に収集する。
【００２０】
夜間最小流量収集部２２は、分単位の流量データ１１０に基づいて、１日で最も流入流量が少ない時間を抽出し、その時の流入流量を夜間最小流量として選定する。一方、圧力データ収集部２１は、夜間最小流量時の圧力データ１２０を出力する。
【００２１】
さらに、漏水量推定部２３は、夜間最小流量収集部２２から取得する夜間最小流量１５０に基づいて、当該夜間最小流量が漏水量として見做すべきかを判定し、漏水量推定値１３０を出力する。漏水量推定部２３は、データベース２４を参照して、水使用に関する情報を使用して、漏水量を配水ブロック３１〜３３毎に推定する。データベース２４には、予め水使用に関する情報として、料金水量、分水量、メータ不感水量、局事業用水量、調定減額水量などの情報が蓄積されている。
【００２２】
演算部２５は、後述するように、圧力データ収集部２１から出力される夜間最小流量時の圧力データ１２０、及び漏水量推定部２３から出力される漏水量推定値１３０を使用して、圧力と漏水量との関係を示す関係式（演算式）を構築して、当該関係式に関する情報１７０をデータ管理端末１０に出力する。
【００２３】
以下、図１以外に、図３から図５を参照して、本実施形態の作用効果を説明する。
【００２４】
夜間最小流量収集部２２は、分単位の流量データ１１０に基づいて、１日で最も流入流量が少ない時間を抽出し、その時の流入流量を夜間最小流量として設定した夜間最小流量データ１４０を出力する。データ管理端末１０は、夜間最小流量収集部２２から出力される夜間最小流量データ１４０及び圧力データを使用して、ある周期で蓄積されている配水ブロック毎の流入流量及び圧力データから最も流量が少ない時間帯のデータのみを抽出し、図３に示すようなデータを生成する。
【００２５】
圧力データ収集部２１は、夜間最小流量収集部２２から出力される夜間最小流量データ１４０を使用して、夜間最小流量として選定した時間帯の圧力値またはある期間で平均した値（例えば１時間平均値）を、分単位の圧力データ１００から抽出して、夜間最小流量時の圧力データ１２０として出力する。
【００２６】
漏水量推定部２３は、夜間最小流量収集部２２から取得する分単位の夜間最小流量１５０及びデータベース２４の水使用に関する情報を使用して、当該夜間最小流量が漏水量として見做すべきかを判定し、漏水量推定値１３０を出力する。ここで、例えば、蓄積されているデータが時単位であった場合、夜間最小流量と漏水量とが等しいと考えるのは困難であるが、分単位あるいは秒単位でデータを蓄積していれば、夜間最小流量と漏水量は限りなく等しいと考えることができる。また、対象とする配水ブロックの規模が大きい場合には、空き時間を捉えることが困難であるため、一定の使用量を想定して「夜間最小流量＝漏水量＋夜間使用量」と定義し、過去の有収率といったデータから夜間使用量を推定しておき、その値に基づいて漏水量を仮定することも可能である。
【００２７】
具体的には、漏水量推定部２３は、図４に示すようなデータベース２４の水使用に関する情報を使用して、例えば２ヶ月に１回、漏水量を計算し、その値から夜間使用量を推定することが可能となるため、夜間最小流量１５０から漏水量１３０を推定することができる。
【００２８】
次に、演算部２５は、夜間最小流量時の圧力データ１２０及び漏水量推定値１３０を使用して、圧力と漏水量との関係を示す関係式（モデル）を構築する。各配水ブロック３１〜３３内の圧力と漏水量との間には、下記式（１）に示すような関係があることが、実験的に確認されている（書籍「配水管網の解析と設計」 高桑哲男著 森北出版 １９７８年を参照）。
【００２９】
Ｌ＝Ｃ（Ｅ−Ｇ）ａ…（１）
但し、Ｌは漏水量［ｍ３／ｓ］であり、Ｃは配水支管および給水管の延長や漏水孔の形状、面積に依存する係数であり、Ｅは管網節点のエネルギー位［ｍ］であり、Ｇは管路中心高さ［ｍ］であり、ａは実験乗数で、例えば１．１５である。
【００３０】
ここで、Ｇは圧力計の設置場所に相当し、「Ｅ−Ｇ」は圧力計４１Ａ〜４１Ｃの計測値に相当する。
【００３１】
演算部２５は、前記式（１）に示す関係式及びパラメータＣを示す情報１７０をデータ管理端末１０に出力する。データ管理端末１０では、演算部２５から出力される情報１７０に基づいて、各配水ブロック３１〜３３毎の漏水診断を行なうことができる。本実施形態では、データ管理端末１０は、演算部２５から出力される情報１７０の中で、特にパラメータＣに基づいた漏水診断を実行する。
【００３２】
演算部２５は、図３に示すデータを使用して、最小二乗法などの手法によりパラメータＣを決定する。このパラメータＣは、各配水ブロック３１〜３３における漏水特性を表す指標に相当する。前記式（１）から、配水ブロック内の同じ管路網であっても、圧力（Ｅ−Ｇ）が増加すれば漏水量（Ｌ）も増加する。このため、圧力の影響を除いたパラメータＣの値で、配水ブロック内の漏水に関する特性を把握することが可能となる。即ち、データ管理端末１０では、演算部２５から出力される情報１７０に含まれるパラメータＣに基づいて、各配水ブロック３１〜３３毎の漏水状態を評価することができる。
【００３３】
図５は、配水ブロック内の夜間最小流量と圧力の関係を示す特性図である。図５に示すように、ある配水ブロックでは、ある時期から減圧弁の開放が行われ配水圧力５２０が増加したため、夜間最小流量５００は増加傾向（５３０）を示している。しかし、前記式（１）の漏水量Ｌに夜間最小流量を代入して計算により求めたパラメータＣ（５１０）の傾向を見ると、減少傾向（５４０）にあることがわかる。即ち、圧力増加後、夜間最小流量は増加しているが、パラメータＣは減少している。
【００３４】
従って、本実施形態の漏水診断において、配水ブロック内の夜間最小流量だけでなく、その時の圧力状態を考慮可能なパラメータＣを導入することにより、例えば夜間最小流量が増加しているものの、配水ブロック内の漏水箇所または漏水規模は減少しているという診断結果を得ることができる。
【００３５】
［第２の実施形態］
図６は、第２の実施形態に関する配水情報解析装置の構成を示すブロック図である。なお、前述の図１に示す配水情報解析装置と同一構成要素については、同一符号を付して説明を省略する。
【００３６】
本実施形態の配水情報解析装置は、演算部２５から出力される情報１７０に基づいて、管路更新工事の評価を行なう管路更新工事評価部２６を有する。管路更新工事とは、配水ブロック３１〜３３毎の漏水抑制を目的とした管路更新の工事を意味する。
【００３７】
管路更新工事評価部２６は、予め過去の管路更新工事の履歴情報が蓄積されたデータベース２７を参照して、現時点での情報１７０に含まれるパラメータＣに基づいて当該工事の評価、具体的には管路更新工事の漏水削減効果を統計的に分析する。管路更新工事評価部２６は、評価結果（分析結果）を示す情報１８０をデータ管理端末１０に出力する。
【００３８】
具体的には、管路更新工事評価部２６は、データベース２７を参照してパラメータＣが減少した工事の内容を確認することにより、どのような工事が漏水対策として効果的かを把握して同様の工事を進めるか否かなどの判断に必要な評価結果１８０を出力する。ここで、工事の内容とは、例えば管路のどの管種を、どの管種に更新したか等を示す情報であり、データベース２７に蓄積されている。
【００３９】
データ管理端末１０では、どこの漏水が配水ブロック全体の有効率に支配的に影響していたかを把握して漏水調査の重点地域を設定するなど、評価結果を示す情報１８０を漏水防止計画へのデータ活用として利用することができる。具体例として、管路の管種として、例えば鋳鉄管をステンレス管に交換する工事を行った場合に、その工事の漏水削減効果が大きいことが分かる。
【００４０】
一方、管路更新工事評価部２６は、データベース２７を参照してパラメータＣの値が増加したときに、そのタイミングでどのようなイベント（工事など）があったのかをリストとして出力することにより、配水ブロック内での漏水量が増加した原因を把握することができる評価結果１８０を出力する。換言すれば、管路更新工事評価部２６は、パラメータＣが増加したときに、漏水状態が悪化した要因を示す情報を評価結果１８０として出力する。
【００４１】
また、データ管理端末１０では、配水ブロック３１〜３３毎にパラメータＣを比較した結果に基づいて、相対的に工事の漏水削減効果が大きい配水ブロックと小さい配水ブロックを分類することができる。
【００４２】
［第３の実施形態］
図７は、第３の実施形態に関する配水情報解析装置の構成を示すブロック図である。なお、前述の図１に示す配水情報解析装置と同一構成要素については、同一符号を付して説明を省略する。
【００４３】
本実施形態の配水情報解析装置は、有効率推定部２８、圧力制御導入評価部２９及びＱ−Ｈカーブ演算部３０を有する。有効率推定部２８は、演算部２５から出力される情報１７０に基づいて有効率を推定する。圧力制御導入評価部２９は、有効率推定部２８から出力される推定有効率（情報）２１０に基づいて、圧力制御の導入効果（漏水効果の情報）２２０を評価する。Ｑ−Ｈカーブ演算部３０は、データ管理端末１０のデータベース１２から収集する流量及び圧力の計測値を含むデータ２００に基づいて、後述するＱ−Ｈカーブ情報２３０を算出して、有効率推定部２８に出力する。ここで、有効率推定部２８、圧力制御導入評価部２９及びＱ−Ｈカーブ演算部３０はそれぞれ、配水ブロック３１〜３３毎の情報２１０，２２０をデータ管理端末１０に出力する。
【００４４】
以下、有効率推定部２８、圧力制御導入評価部２９及びＱ−Ｈカーブ演算部３０を主とする作用効果を説明する。
【００４５】
まず、配水ブロックの流量と配水ブロック内の圧力との関係は、ヘーゼンウィリアムズ式に、下記式（２）に示すように、α、Ｒを導入した関係式として表現することができる。
【００４６】
ここで、ヘーゼンウィリアムズ式とは、１本の管路の損失水量（漏水量に相当）を計算するための式であり、仮想管路総延長Ｌ、流量計の指示値Ｑ、流速計数Ｃ、及び管路口径Ｄをパラメータとする演算式である。さらに、管路網は１本の管路ではないため、同じ流量でも損失水量が大きくなる場合があり、見かけ上の流量を増やすための流量補正係数αを最小２乗法を用いて求めたパラメータとして追加したヘーゼンウィリアムズ近似式を展開できる。即ち、このヘーゼンウィリアムズ近似式により、管路網の流量と圧力を１本の仮想的な管路で近似することが可能となる。この場合、減圧がある管路では、仮想的に流量を増大させないと損失水量を表現できないため、流量補正係数αを設けている。
【００４７】
このようなヘーゼンウィリアムズ近似式を応用した関係式（２）は、下記の通りである。
【００４８】
Ｈｈ−Ｈ＝ＲＱα…（２）
但し、Ｈｈは配水ブロックの入口側圧力[ｍ]であり、Ｈは「圧力計指示値＋圧力計設置標高[ｍ]」であり、Ｑは流量計指示値[ｍ３／ｓ]であり、Ｒは管路抵抗パラメータであり、αは流量補正係数に相当する流量乗数パラメータである。
【００４９】
Ｑ−Ｈカーブ演算部３０は、データ管理端末１０のデータベース１２から収集したデータ２００に含まれる圧力と流量の計測値Ｈ，Ｑを前記関係式（２）に代入し、最小二乗法を用いてα、Ｒ、Ｈｈを求めて、求めた値から近似式を決定する。以下、関係式（２）をＱ−Ｈカーブ（情報２３０）と呼ぶ。
【００５０】
図８は、Ｑ−Ｈカーブ（情報２３０）と圧力−流量の関係（情報１７０）とを重ね合わせた特性を示す図である。図８において、符号８１０はＱ−Ｈカーブ（関係式（２）で示す情報２３０）であり、符号８２０は圧力−流量の関係（関係式（１）で示す情報１７０）である。符号８００は、圧力と流量の計測値である生データを意味する。
【００５１】
有効率推定部２８は、Ｑ−Ｈカーブ（情報２３０）に基づいて、現在の流量から圧力の推定値を算出する。また、有効率推定部２８は、情報１７０の関係式（１）に基づいて、圧力と漏水量との関係から漏水率を推定する。従って、有効率推定部２８は、ある配水ブロックにおける流量で運転している状態における漏水量推定値を算出することで、その運転点での有効率を推定する。即ち、有効率推定部２８は、図８の符号８３０に示すように、推定有効率２１０を算出して出力する。
【００５２】
データ管理端末１０では、有効率推定部２８により算出された推定有効率２１０に基づいて、漏水量削減の観点から日々の水運用を行なうことが可能となる。一般的に、配水ブロックに流入される流量は、需要家の生活パターンに影響されるため、コントロールすることは困難である。このため、従来では、例えば２ヶ月に1回程度の周期で、有効率を確認できるだけである。これに対して、本実施形態の有効率推定部２８により、推定有効率として求めることができるため、１日単位でも有効率を確認できることになる。
【００５３】
さらに、圧力制御導入評価部２９は、有効率推定部２８により算出された推定有効率２１０に基づいて、圧力制御の導入効果（漏水削減効果の情報）２２０を評価してデータ管理端末１０に出力する。ある配水ブロックにおいて、他の配水ブロックと比較して、図８に示すＱ−Ｈカーブ８１０が極端に右下がりの曲線で、かつ、圧力―漏水量曲線８２０が極端に右上がりの場合は、圧力制御を行うことで漏水量を減少させる効果が大きいことが分かる。即ち、有効率向上の観点では、圧力制御を導入した場合の導入効果を予め見積もることが可能となる。従って、データ管理端末１０では、圧力制御導入評価部２９からの圧力制御の導入効果２２０から、圧力制御を行うことで漏水量の減少を図ることが可能となる。
【００５４】
なお、各実施形態の変形例として、配水ブロック更新部を有する配水情報解析装置でもよい。配水ブロック更新部は、ある時期に配水ブロックを変更する場合に、管内の仕切り弁を操作した記録を入力することにより、配水ブロック流入箇所から管路網をたどって閉じられた範囲を新たな配水ブロックとして自動更新する。
【００５５】
以上のように各実施形態の配水情報解析装置によれば、夜間最小流量のみで配水ブロック毎の漏水量を診断するのではなく、前述のパラメータＣを導入することにより、圧力が影響する漏水と管路状態が影響する漏水とを区別して、配水ブロック毎の漏水量の診断を行なうことができる。さらに、管路更新工事の効果や、推定有効率に基づいて、日々の配水施設の運転を改善することができる。
【００５６】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施形態に関する配水情報解析装置の構成を説明するためのブロック図。
【図２】第１から第３の実施形態に関する配水プロセス及び配水管理システムの概略を説明するための図。
【図３】第１の実施形態に関する夜間最小流量と圧力との関係を示すデータの一例を示す図。
【図４】第１の実施形態に関する水使用に関する情報の一例を示す図。
【図５】第１の実施形態に関する夜間最小流量と圧力の関係を示す特性図。
【図６】第２の実施形態に関する配水情報解析装置の構成を示すブロック図。
【図７】第３の実施形態に関する配水情報解析装置の構成を示すブロック図。
【図８】第３の実施形態に関するＱ−Ｈカーブと圧力−漏水量との関係を示す特性図。
【符号の説明】
【００５８】
１０…データ管理端末、１１…コンピュータ、１２，２４，２７…データベース、
２０…装置本体、２１…圧力データ収集部、２２…夜間最小流量収集部、
２３…漏水量推定部、２５…圧力−漏水量演算部、２６…管路更新工事評価部、
２８…効率推定部、２９…圧力制御導入評価部、３０…Ｑ−Ｈカーブ演算部、
３１〜３３…配水ブロック、４０Ａ〜４０Ｄ…流量計、４１Ａ〜４１Ｃ…圧力計、
５０…配水池。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浄水を供給するための配水管路網を複数の配水ブロックに分割して管理する配水管理システムに適用し、当該各配水ブロック毎の配水情報を解析する配水情報解析装置であって、
前記各配水ブロックに流入される浄水の流量を計測する流量計測手段と、
前記各配水ブロックの配水による圧力を計測する圧力計測手段と、
前記流量計測手段から出力される流量データに基づいて、前記各配水ブロックの夜間最小流量を算出する最小流量算出手段と、
前記最小流量算出手段により算出された夜間最小流量に基づいて、前記各配水ブロックの漏水量を算出する漏水量算出手段と、
前記圧力計測手段により計測された圧力値及び前記漏水量算出手段により算出された漏水量を使用して、圧力と漏水量との関係を示す情報を生成する演算手段と
を具備したことを特徴とする配水情報解析装置。
【請求項２】
前記演算手段は、
前記各配水ブロックの漏水特性を示す指標となる係数であるパラメータと前記圧力に基づいて前記漏水量を算出する演算式を構築し、
前記演算式により算出される前記パラメータを含む前記圧力と漏水量との関係を示す情報を生成することを特徴とする請求項１に記載の配水情報解析装置。
【請求項３】
前記漏水量算出手段は、
前記夜間最小流量が前記漏水量と夜間使用量の和であると想定し、前記各配水ブロックの前記夜間使用量を推定することで、前記夜間最小流量に基づいて前記各配水ブロックの前記漏水量を推定する演算を実行することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずか１項に記載の配水情報解析装置。
【請求項４】
前記演算手段から出力される情報に基づいて、前記各配水ブロックの漏水診断処理を実行する手段を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の配水情報解析装置。
【請求項５】
前記演算手段から出力される情報に含まれるパラメータに基づいて、前記各配水ブロック毎の漏水状態を評価する手段を有することを特徴とする請求項２に記載の配水情報解析装置。
【請求項６】
前記各配水ブロック内の管路を更新する管路更新工事の履歴情報を蓄積したデータベース手段と、
前記履歴情報に基づいて、前記演算手段から出力される情報を利用して、前記管路更新工事の漏水削減効果を評価する管路更新工事評価手段を有することを特徴とする請求項１に記載の配水情報解析装置。
【請求項７】
前記演算手段は、前記各配水ブロックの漏水特性を示す指標となる係数であるパラメータを含む前記圧力と漏水量との関係を示す情報を生成し、
前記管路更新工事評価手段は、前記履歴情報に基づいて、前記パラメータが減少したときに漏水削減効果の高い管路更新工事の内容を示す情報を評価結果として出力することを特徴とする請求項６に記載の配水情報解析装置。
【請求項８】
前記管路更新工事評価手段は、前記履歴情報に基づいて、前記パラメータが増加したときに漏水状態が悪化した要因を示す情報を評価結果として出力することを特徴とする請求項７に記載の配水情報解析装置。
【請求項９】
前記演算手段から出力される情報に基づいて、管路更新工事による漏水削減効果を配水ブロック毎に評価し、漏水削減効果が大きい配水ブロックと漏水削減効果の小さい配水ブロックとを分類する手段を有することを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の配水情報解析装置。
【請求項１０】
前記各配水ブロック内での管路抵抗パラメータＲ及び流量乗数パラメータαを使用して、前記圧力計測手段により計測された圧力値Ｈ及び前記流量計測手段により計測された流量Ｑの関係を示すＱ−Ｈカーブ情報を算出するＱ−Ｈカーブ演算手段と、
前記演算手段により生成された圧力と漏水量との関係を示す情報と前記Ｑ−Ｈカーブ情報とを重ね合わせて、前記各配水ブロック内の現在の流入流量から有効率を推定する有効率推定手段と
を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の配水情報解析装置。
【請求項１１】
前記各配水ブロック間において、前記Ｑ−Ｈカーブ情報及び前記圧力と漏水量との関係を示す情報の比較結果に基づいて、圧力制御を導入した場合の漏水削減効果を示す評価を行なう圧力制御導入効果評価手段を有することを特徴とする請求項１０に記載の配水情報解析装置。
【請求項１２】
前記配水ブロックを変更する場合に、前記配水ブロックの流入箇所から管路網をたどって閉じられる範囲内を自動的に新たな配水ブロックとして更新する配水ブロック更新手段を有することを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の配水情報解析装置。
【請求項１３】
浄水を供給するための配水管路網を複数の配水ブロックに分割して管理する配水管理システムに適用し、当該各配水ブロック毎の配水情報を解析する配水情報生成方法であって、
前記各配水ブロックに流入される浄水の流量を計測する処理と、
前記各配水ブロックの配水による圧力を計測する処理と、
前記流量計測手段から出力される流量データに基づいて、前記各配水ブロックの夜間最小流量を算出する処理と、
前記最小流量算出手段により算出された夜間最小流量に基づいて、前記各配水ブロックの漏水量を算出する処理と、
前記圧力計測手段により計測された圧力値及び前記漏水量算出手段により算出された漏水量を使用して、圧力と漏水量との関係を示す情報を生成する処理と
を有する手順を実行することを特徴とする配水情報生成方法。
【請求項１】
浄水を供給するための配水管路網を複数の配水ブロックに分割して管理する配水管理システムに適用し、当該各配水ブロック毎の配水情報を解析する配水情報解析装置であって、
前記各配水ブロックに流入される浄水の流量を計測する流量計測手段と、
前記各配水ブロックの配水による圧力を計測する圧力計測手段と、
前記流量計測手段から出力される流量データに基づいて、前記各配水ブロックの夜間最小流量を算出する最小流量算出手段と、
前記最小流量算出手段により算出された夜間最小流量に基づいて、前記各配水ブロックの漏水量を算出する漏水量算出手段と、
前記圧力計測手段により計測された圧力値及び前記漏水量算出手段により算出された漏水量を使用して、圧力と漏水量との関係を示す情報を生成する演算手段と
を具備したことを特徴とする配水情報解析装置。
【請求項２】
前記演算手段は、
前記各配水ブロックの漏水特性を示す指標となる係数であるパラメータと前記圧力に基づいて前記漏水量を算出する演算式を構築し、
前記演算式により算出される前記パラメータを含む前記圧力と漏水量との関係を示す情報を生成することを特徴とする請求項１に記載の配水情報解析装置。
【請求項３】
前記漏水量算出手段は、
前記夜間最小流量が前記漏水量と夜間使用量の和であると想定し、前記各配水ブロックの前記夜間使用量を推定することで、前記夜間最小流量に基づいて前記各配水ブロックの前記漏水量を推定する演算を実行することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずか１項に記載の配水情報解析装置。
【請求項４】
前記演算手段から出力される情報に基づいて、前記各配水ブロックの漏水診断処理を実行する手段を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の配水情報解析装置。
【請求項５】
前記演算手段から出力される情報に含まれるパラメータに基づいて、前記各配水ブロック毎の漏水状態を評価する手段を有することを特徴とする請求項２に記載の配水情報解析装置。
【請求項６】
前記各配水ブロック内の管路を更新する管路更新工事の履歴情報を蓄積したデータベース手段と、
前記履歴情報に基づいて、前記演算手段から出力される情報を利用して、前記管路更新工事の漏水削減効果を評価する管路更新工事評価手段を有することを特徴とする請求項１に記載の配水情報解析装置。
【請求項７】
前記演算手段は、前記各配水ブロックの漏水特性を示す指標となる係数であるパラメータを含む前記圧力と漏水量との関係を示す情報を生成し、
前記管路更新工事評価手段は、前記履歴情報に基づいて、前記パラメータが減少したときに漏水削減効果の高い管路更新工事の内容を示す情報を評価結果として出力することを特徴とする請求項６に記載の配水情報解析装置。
【請求項８】
前記管路更新工事評価手段は、前記履歴情報に基づいて、前記パラメータが増加したときに漏水状態が悪化した要因を示す情報を評価結果として出力することを特徴とする請求項７に記載の配水情報解析装置。
【請求項９】
前記演算手段から出力される情報に基づいて、管路更新工事による漏水削減効果を配水ブロック毎に評価し、漏水削減効果が大きい配水ブロックと漏水削減効果の小さい配水ブロックとを分類する手段を有することを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の配水情報解析装置。
【請求項１０】
前記各配水ブロック内での管路抵抗パラメータＲ及び流量乗数パラメータαを使用して、前記圧力計測手段により計測された圧力値Ｈ及び前記流量計測手段により計測された流量Ｑの関係を示すＱ−Ｈカーブ情報を算出するＱ−Ｈカーブ演算手段と、
前記演算手段により生成された圧力と漏水量との関係を示す情報と前記Ｑ−Ｈカーブ情報とを重ね合わせて、前記各配水ブロック内の現在の流入流量から有効率を推定する有効率推定手段と
を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の配水情報解析装置。
【請求項１１】
前記各配水ブロック間において、前記Ｑ−Ｈカーブ情報及び前記圧力と漏水量との関係を示す情報の比較結果に基づいて、圧力制御を導入した場合の漏水削減効果を示す評価を行なう圧力制御導入効果評価手段を有することを特徴とする請求項１０に記載の配水情報解析装置。
【請求項１２】
前記配水ブロックを変更する場合に、前記配水ブロックの流入箇所から管路網をたどって閉じられる範囲内を自動的に新たな配水ブロックとして更新する配水ブロック更新手段を有することを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の配水情報解析装置。
【請求項１３】
浄水を供給するための配水管路網を複数の配水ブロックに分割して管理する配水管理システムに適用し、当該各配水ブロック毎の配水情報を解析する配水情報生成方法であって、
前記各配水ブロックに流入される浄水の流量を計測する処理と、
前記各配水ブロックの配水による圧力を計測する処理と、
前記流量計測手段から出力される流量データに基づいて、前記各配水ブロックの夜間最小流量を算出する処理と、
前記最小流量算出手段により算出された夜間最小流量に基づいて、前記各配水ブロックの漏水量を算出する処理と、
前記圧力計測手段により計測された圧力値及び前記漏水量算出手段により算出された漏水量を使用して、圧力と漏水量との関係を示す情報を生成する処理と
を有する手順を実行することを特徴とする配水情報生成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１９２３２８（Ｐ２００９−１９２３２８Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２２９０（Ｐ２００８−３２２９０）
【出願日】平成２０年２月１３日（２００８．２．１３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９３１７５４１９）北九州市 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１３日（２００８．２．１３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９３１７５４１９）北九州市 (5)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]