專利名稱：水道中央監視控制裝置、水道監視控制系統以及水道監視控制程序的制作方法
技術領域：
本發明涉及水道中央監視控制裝置、水道監視控制系統以及水道監視控制程序，特別是關于與成本評價相關地救出最佳的運用計劃，基于該運用計劃對水道設施進行控制的水道中央監視控制裝置、水道監視控制系統以及水道監視控制程序。
背景技術：
作為本技術領域的背景技術，存在專利文獻I以及專利文獻2。在專利文獻I中記載的技術為，提出ー種上水道運用評價裝置，通過對上水道設施整體的運用成本(藥品成本以及電力成本)進行計算，由此能夠對上水道設施整體的運用成本進行評價。
在專利文獻2中記載的技術為，能夠高精度地對設備構成以及運轉方法的變更導致的泵以及鼓風機的消耗電力量之差進行評價。專利文獻I :日本特開2002-266380專利文獻2 日本特開2007-249374專利文獻I中記載有上水道運用評價裝置的結構。但是，專利文獻I的上水道運用評價裝置，僅能夠進行與取水量、送水量、配水量的日量成比例的成本評價。在這種上水道運用評價裝置中，例如配水量所代表的那樣，在流量與成本(消耗電カ)之間存在非線形性，此外在一天中的流量變化較大的評價對象中，有時成本的評價誤差較大。此外，在一般的泵的臺數控制規則中，在配水量的增加時和減少時，即使為相同的配水量，有時泵運轉臺數也不同、成本(消耗電力)也不同，該現象被稱為自然極化。在專利文獻I的上水道運用評價裝置中，未能夠考慮到自然極化，而有時成本的評價誤差較大。換言之，不能夠考慮與流量相対的成本的多值性。此外，由于上述誤差，有時在進行評價的上水道運用計劃、基于該計劃的控制中殘留由進ー步改善的余地。此外，在專利文獻2中記載有能量診斷裝置的結構。但是，專利文獻2的能量診斷裝置，在使多臺泵協作而進行控制的設施中的能量評價時，必須準備賦予到個別泵的排出量為止、或者計算個別泵的排出量的模擬裝置。在這種能量診斷裝置中，例如在利用能量診斷裝置的評價，通過最佳化技術求出使水道設施整體的消耗能量最小化的設施運用方法時，由于為了到個別泵的排出量為止確定運用方法而探索空間變得龐大、或者對個別泵的排出量進行計算的模擬裝置的計算量較多的理由，有時最佳化計算的計算時間増大。
發明內容
因此，本發明提供ー種中央監視控制裝置，能夠考慮流量和成本的非線形性、多值性，并且使用抑制了計算負荷的成本計算，進行運用成本最小的水道運用計劃的立案以及設施控制。例如，特別是提供ー種中央監視控制裝置，關于在配水泵設施中顯著的流量和成本的對應的非線形性、對泵臺數運轉的自然極化進行了考慮的成本評價，求出最佳的運用計劃，并基于該運用計劃對水道設施進行控制。為了解決上述課題，例如采用專利請求范圍記載的構成。本申請包括多個解決上述課題的方案，如果舉出其ー個例子，則為ー種水道中央監視控制裝置101，將取水泵設施、送水泵設施、配水泵設施等作為控制對象，具有設備特性存儲部121，存儲控制對象設施的每個泵號機的設備特性；控制規則存儲部122，存儲在控制對象設施中確定各泵號機的運轉方式等的控制規則；成本模型構建部111，根據設備特性存儲部和控制規則存儲部的信息，對每個控制對象設施構建成本模型，并存儲到成本模型存儲部123中；成本計算部112，使用成本模型存儲部123所存儲的成本模型，對水道運用計劃數據的運用成本進行評價；運用計劃最佳化部113，制作使由成本計算部112評價的運用成本為最小的最佳水道運用計劃數據；通信部142，將最佳運用計劃數據向控制對象設施發送；以及人機界面部141，進行與操作員的接ロ ；成本模型由將控制對象設施的泵運轉臺數作為狀態的狀態遷移關系、和將各狀態下的控制對象設施的排出流量作為輸入而賦予成本的函數構成，成本計算部112由執行成本模型的狀態遷移表現的狀態遷移機械構 成。發明的效果根據本發明，能夠提供中央監視控制裝置以及水道監視控制系統，關于在配水泵設施中顯著的流量和成本的非線形性、和對泵臺數運轉的自然極化進行了考慮的成本評價，求出最佳的運用計劃，基于該運用計劃對水道設施進行控制。上述以外的課題、構成以及效果，通過以下實施方式的說明而變得清楚。
圖I是上水道監視控制系統的框圖。圖2是對控制對象設施的控制對象設備的構成進行說明的框圖。圖3是上水道中央監視控制裝置的硬件框圖。圖4是對設備特性表進行說明的圖。圖5是設備特性表的要素即流量-揚程特性的圖表。圖6是設備特性表的要素即流量-效率特性的圖表。圖7是對控制規則表進行說明的圖。圖8A是控制規則表的要素即排出壓カ設定的圖表。圖SB是控制規則表的要素即管路模型的圖表。圖9是控制規則表的要素即泵臺數切換流量表的例子。圖10是對成本模型存儲部所存儲的成本模型表進行說明的圖。圖IlA是表示成本模型表的要素即成本模型的狀態遷移關系的狀態遷移圖。圖IlB是成本模型表的要素即成本模型的流量-成本關系的圖表。圖12A是表示成本模型表的要素即成本模型的狀態遷移關系的狀態遷移圖。圖12B是成本模型表的要素即成本模型的流量-成本關系的圖表。圖13A是表示成本模型表的要素即成本模型的狀態遷移關系的狀態遷移圖。圖13B是成本模型表的要素即成本模型的流量-成本關系的圖表。圖14A是表示成本模型表的要素即成本模型的狀態遷移關系的狀態遷移圖。
圖14B是成本模型表的要素即成本模型的流量-成本關系的圖表。圖15是成本模型構建處理的流程圖。圖16是運用計劃數據。圖17是設施制約數據。圖18是對設備特性、控制規則更新部的處理進行說明的流程圖
具體實施例方式以下，使用實施例，參照附圖對本發明的實施方式進行詳細說明。此外，對實質上相同部位賦予相同的參照序號，不進行重復說明。在本實施例中，對由設備特性和 控制規則構建成本模型的上水道泵運用最佳化裝置進行說明。但是，水道不限于上水道，還包括エ業用水道(エ水)、雨水再生水等中水道以及農業用水道。在圖I中，上水道監視控制系統500由上水道中央監視控制裝置101、控制對象設施151、控制對象設施152構成。上水道中央監視控制裝置101具有成本模型構建部111、成本計算部112、運用計劃最佳化部113、需要預測部114、設備特性存儲部121、控制規則存儲部122、成本模型存儲部123、設施制約存儲部124、運用計劃存儲部125、實際運用數據存儲部126、人機界面部141以及通信部142。此外，上水道中央監視控制裝置101經由通信部142與監視控制的對象即控制對象設施151、控制對象設施152連接。控制對象設施151具有遠程設施控制裝置161和控制對象設備(泵)171。同樣，控制對象設施152具有遠程設施控制裝置162和控制對象設備(閥)172。在圖I中，上水道中央監視控制裝置101僅與控制對象設施151、控制對象設施152這2個設施連接，但一般還與導送配水泵設施、凈水場、配水場等多個控制對象的設施連接。在此，所謂控制對象的設施，為經由網絡與上水道中央監視控制裝置101連接的水道設施。所謂控制對象的設施，是進行由上水道中央監視控制裝置101收集計測信息、以及從上水道中央監視控制裝置101發送與控制方法相關的信息中的某個或者兩者的設施。成本模型構建部111，對控制對象設施151等的、由一個或者多個泵構成的控制對象的設施的每個，讀出設備特性存儲部121所存放的該控制對象設施的各泵的設備特性、和控制規則存儲部122所存放的該控制對象設施的控制規則，基于該設備特性和控制規則來構建該控制對象設施的成本模型。此外，成本模型構建部111將構建的成本模型存放到成本模型存儲部123中。成本計算部112，基于從成本模型存儲部123讀出的成本模型，對于從運用計劃最佳化部113賦予的運用計劃數據340，對以該運用計劃數據340進行控制所需要的成本進行計算，并作為成本數據131輸出。但是，運用計劃數據340是表示控制對象的全部設施的運用方法的信息，因此成本計算部112，對于每個控制對象設施從成本模型存儲部123中讀出成本模型，從運用計劃數據340中提取該設施的運用方法，對該設施的成本進行計算。成本計算部112，接著對全部的控制對象設施進行加法，而對成本數據進行計算。控制對象的全部設施的運用成本由式I表示。數I
權利要求
1.ー種水道中央監視控制裝置，將取水泵設施、送水泵設施、配水泵設施作為控制對象，其特征在干， 具有: 設備特性存儲部，存儲上述控制對象設施的每個泵號機的設備特性； 控制規則存儲部，存儲在上述控制對象設施中確定各泵號機的運轉方式等的控制規則； 成本模型構建部，根據上述設備特性存儲部和上述控制規則存儲部的信息，對每個上述控制對象設施構建成本模型，并存儲到成本模型存儲部中； 成本計算部，使用上述成本模型存儲部所存儲的成本模型，對水道運用計劃數據的運用成本進行評價； 運用計劃最佳化部，制作使由上述成本計算部評價的運用成本為最小的最佳水道運用計劃數據； 通信部，將上述最佳運用計劃數據向上述控制對象設施發送；以及 人機界面部，進行與操作員的接ロ， 上述成本模型由將控制對象設施的泵運轉臺數作為狀態的狀態遷移關系、和將各狀態下的控制對象設施的排出流量作為輸入而賦予成本的函數構成， 上述成本計算部由執行上述成本模型的狀態遷移表現的狀態遷移機械構成。
2.如權利要求I記載的水道中央監視控制裝置，其特征在干， 還具有實績運用數據存儲部和設備特性控制規則更新部， 上述通信部，從控制對象設施收集與運轉實績有關的信息而存放到上述實績運用數據存儲部，上述設備特性控制規則更新部根據與上述運轉實績有關的信息，對上述設備特性存儲部所存儲的設備特性信息以及上述控制規則存儲部所存儲的控制規則信息進行更新。
3.如權利要求I或者權利要求2記載的水道中央監視控制裝置，其特征在干， 上述成本模型構建部具有如下功能使具有對于控制對象設施的泵號機的每個運轉停止狀態具有獨立狀態的狀態遷移表現的成本模型，將類似的狀態統一，由此向將狀態遷移表現簡化的成本模型變換的功能；以及使將各狀態下的控制對象設施的排出流量作為輸入而賦予成本的函數，區分地通過線性函數進行近似的功能。
4.如權利要求I至權利要求3任一項記載的水道中央監視控制裝置，其特征在干， 使用上述設備特性存儲部所存儲的、表示泵的排出流量與揚程的關系的特性和表示泵的排出流量與效率的關系的特性，使用上述控制規則存儲部所存儲的、通過對排出流量或者排出壓カ進行設定的控制方式而確定的可變速泵的轉速和閥的減壓寬度而計算上述成本模型的控制對象設施的排出流量作為輸入而賦予成本的函數。
5.如權利要求I至權利要求4任一項記載的水道中央監視控制裝置，其特征在干， 作為上述控制規則存儲部所存儲的、對配水泵設施的排出壓カ進行設定的控制方式，使用推測末端壓カ一定控制或者排出壓カ一定控制。
6.如權利要求I至權利要求5任一項記載的水道中央監視控制裝置，其特征在干， 由上述成本計算部進行評價、通過上述運用計劃最佳化部進行最小化的運用成本為，水道設施的運用所需要的消耗電力，或者為了得到上述消耗電カ的電費，或者上述消耗電力的溫室效應氣體換算值之一。
7.ー種水道監視控制系統，通過計算機服務器實現如權利要求I至權利要求6中任一項記載的水道中央監視控制裝置， 通過經由通信網絡與控制對象設施連接， 由此水道中央監視控制裝置將運用計劃數據向控制對象設施發送，從控制對象設施收集實績運用數據。
8.—種水道監視控制程序，將取水泵設施、送水泵設施、配水泵設施作為控制對象，其特征在干， 使計算機作為如下部分起作用 設備特性存儲部，存儲上述控制對象設施的每個泵號機的設備特性； 控制規則存儲部，存儲在上述控制對象設施中確定各泵號機的運轉方式等的控制規則； 成本模型構建部，根據上述設備特性存儲部和上述控制規則存儲部的信息，對每個上述控制對象設施構建成本模型，并存儲到成本模型存儲部中； 成本計算部，使用上述成本模型存儲部所存儲的成本模型，對水道運用計劃數據的運用成本進行評價； 運用計劃最佳化部，制作使由上述成本計算部評價的運用成本為最小的最佳水道運用計劃數據； 通信部，將上述最佳運用計劃數據向上述控制對象設施發送；以及 人機界面部，進行與操作員的接ロ， 上述成本模型由將控制對象設施的泵運轉臺數作為狀態的狀態遷移關系、和將各狀態下的控制對象設施的排出流量作為輸入而賦予成本的函數構成， 上述成本計算部由執行上述成本模型的狀態遷移表現的狀態遷移機械構成。
全文摘要
本發明提供一種中央監視控制裝置，能夠考慮流量和成本的非線形性、多值性，并且使用抑制了計算負荷的成本計算，進行運用成本最小的水道運用計劃的立案以及設施控制。水道中央監視控制裝置將導送配水泵設施等作為控制對象，具有設備特性存儲部，存儲每個泵號機的設備特性；控制規則存儲部，存儲控制對象實施的運轉方式等；成本模型構建部，根據設備特性存儲和控制規則構建成本模型；成本計算部，使用成本模型對水道運用計劃數據的運用成本進行評價；運用計劃最佳化部，制作使由成本計算部評價的運用成本為最小的水道運用計劃數據；以及通信部，將最佳運用計劃數據向控制對象設施發送。
文檔編號E03B1/00GK102691333SQ20121007802
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月22日 優先權日2011年3月22日
發明者佐藤達廣, 安富弘泰, 河原林雅, 田所秀之, 足立進吾, 高橋信補 申請人:株式會社日立制作所