專利名稱：水道中央監(jiān)視控制裝置、水道監(jiān)視控制系統(tǒng)以及水道監(jiān)視控制程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水道中央監(jiān)視控制裝置、水道監(jiān)視控制系統(tǒng)以及水道監(jiān)視控制程序，特別是關(guān)于與成本評價(jià)相關(guān)地救出最佳的運(yùn)用計(jì)劃，基于該運(yùn)用計(jì)劃對水道設(shè)施進(jìn)行控制的水道中央監(jiān)視控制裝置、水道監(jiān)視控制系統(tǒng)以及水道監(jiān)視控制程序。
背景技術(shù)：
作為本技術(shù)領(lǐng)域的背景技術(shù)，存在專利文獻(xiàn)I以及專利文獻(xiàn)2。在專利文獻(xiàn)I中記載的技術(shù)為，提出ー種上水道運(yùn)用評價(jià)裝置，通過對上水道設(shè)施整體的運(yùn)用成本(藥品成本以及電力成本)進(jìn)行計(jì)算，由此能夠?qū)ι纤涝O(shè)施整體的運(yùn)用成本進(jìn)行評價(jià)。
在專利文獻(xiàn)2中記載的技術(shù)為，能夠高精度地對設(shè)備構(gòu)成以及運(yùn)轉(zhuǎn)方法的變更導(dǎo)致的泵以及鼓風(fēng)機(jī)的消耗電力量之差進(jìn)行評價(jià)。專利文獻(xiàn)I :日本特開2002-266380專利文獻(xiàn)2 日本特開2007-249374專利文獻(xiàn)I中記載有上水道運(yùn)用評價(jià)裝置的結(jié)構(gòu)。但是，專利文獻(xiàn)I的上水道運(yùn)用評價(jià)裝置，僅能夠進(jìn)行與取水量、送水量、配水量的日量成比例的成本評價(jià)。在這種上水道運(yùn)用評價(jià)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(jià)對象中，有時(shí)成本的評價(jià)誤差較大。此外，在一般的泵的臺(tái)數(shù)控制規(guī)則中，在配水量的增加時(shí)和減少時(shí)，即使為相同的配水量，有時(shí)泵運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)也不同、成本(消耗電力)也不同，該現(xiàn)象被稱為自然極化。在專利文獻(xiàn)I的上水道運(yùn)用評價(jià)裝置中，未能夠考慮到自然極化，而有時(shí)成本的評價(jià)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(shí)在進(jìn)行評價(jià)的上水道運(yùn)用計(jì)劃、基于該計(jì)劃的控制中殘留由進(jìn)ー步改善的余地。此外，在專利文獻(xiàn)2中記載有能量診斷裝置的結(jié)構(gòu)。但是，專利文獻(xiàn)2的能量診斷裝置，在使多臺(tái)泵協(xié)作而進(jìn)行控制的設(shè)施中的能量評價(jià)時(shí)，必須準(zhǔn)備賦予到個(gè)別泵的排出量為止、或者計(jì)算個(gè)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(jià)，通過最佳化技術(shù)求出使水道設(shè)施整體的消耗能量最小化的設(shè)施運(yùn)用方法時(shí)，由于為了到個(gè)別泵的排出量為止確定運(yùn)用方法而探索空間變得龐大、或者對個(gè)別泵的排出量進(jìn)行計(jì)算的模擬裝置的計(jì)算量較多的理由，有時(shí)最佳化計(jì)算的計(jì)算時(shí)間増大。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供ー種中央監(jiān)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(jì)算負(fù)荷的成本計(jì)算，進(jìn)行運(yùn)用成本最小的水道運(yùn)用計(jì)劃的立案以及設(shè)施控制。例如，特別是提供ー種中央監(jiān)視控制裝置，關(guān)于在配水泵設(shè)施中顯著的流量和成本的對應(yīng)的非線形性、對泵臺(tái)數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)的自然極化進(jìn)行了考慮的成本評價(jià)，求出最佳的運(yùn)用計(jì)劃，并基于該運(yùn)用計(jì)劃對水道設(shè)施進(jìn)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(gòu)成。本申請包括多個(gè)解決上述課題的方案，如果舉出其ー個(gè)例子，則為ー種水道中央監(jiān)視控制裝置101，將取水泵設(shè)施、送水泵設(shè)施、配水泵設(shè)施等作為控制對象，具有設(shè)備特性存儲(chǔ)部121，存儲(chǔ)控制對象設(shè)施的每個(gè)泵號機(jī)的設(shè)備特性；控制規(guī)則存儲(chǔ)部122，存儲(chǔ)在控制對象設(shè)施中確定各泵號機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式等的控制規(guī)則；成本模型構(gòu)建部111，根據(jù)設(shè)備特性存儲(chǔ)部和控制規(guī)則存儲(chǔ)部的信息，對每個(gè)控制對象設(shè)施構(gòu)建成本模型，并存儲(chǔ)到成本模型存儲(chǔ)部123中；成本計(jì)算部112，使用成本模型存儲(chǔ)部123所存儲(chǔ)的成本模型，對水道運(yùn)用計(jì)劃數(shù)據(jù)的運(yùn)用成本進(jìn)行評價(jià)；運(yùn)用計(jì)劃最佳化部113，制作使由成本計(jì)算部112評價(jià)的運(yùn)用成本為最小的最佳水道運(yùn)用計(jì)劃數(shù)據(jù)；通信部142，將最佳運(yùn)用計(jì)劃數(shù)據(jù)向控制對象設(shè)施發(fā)送；以及人機(jī)界面部141，進(jìn)行與操作員的接ロ ；成本模型由將控制對象設(shè)施的泵運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)作為狀態(tài)的狀態(tài)遷移關(guān)系、和將各狀態(tài)下的控制對象設(shè)施的排出流量作為輸入而賦予成本的函數(shù)構(gòu)成，成本計(jì)算部112由執(zhí)行成本模型的狀態(tài)遷移表現(xiàn)的狀態(tài)遷移機(jī)械構(gòu) 成。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供中央監(jiān)視控制裝置以及水道監(jiān)視控制系統(tǒng)，關(guān)于在配水泵設(shè)施中顯著的流量和成本的非線形性、和對泵臺(tái)數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)的自然極化進(jìn)行了考慮的成本評價(jià)，求出最佳的運(yùn)用計(jì)劃，基于該運(yùn)用計(jì)劃對水道設(shè)施進(jìn)行控制。上述以外的課題、構(gòu)成以及效果，通過以下實(shí)施方式的說明而變得清楚。


圖I是上水道監(jiān)視控制系統(tǒng)的框圖。圖2是對控制對象設(shè)施的控制對象設(shè)備的構(gòu)成進(jìn)行說明的框圖。圖3是上水道中央監(jiān)視控制裝置的硬件框圖。圖4是對設(shè)備特性表進(jìn)行說明的圖。圖5是設(shè)備特性表的要素即流量-揚(yáng)程特性的圖表。圖6是設(shè)備特性表的要素即流量-效率特性的圖表。圖7是對控制規(guī)則表進(jìn)行說明的圖。圖8A是控制規(guī)則表的要素即排出壓カ設(shè)定的圖表。圖SB是控制規(guī)則表的要素即管路模型的圖表。圖9是控制規(guī)則表的要素即泵臺(tái)數(shù)切換流量表的例子。圖10是對成本模型存儲(chǔ)部所存儲(chǔ)的成本模型表進(jìn)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(tài)遷移關(guān)系的狀態(tài)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(guān)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(tài)遷移關(guān)系的狀態(tài)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(guān)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(tài)遷移關(guān)系的狀態(tài)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(guān)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(tài)遷移關(guān)系的狀態(tài)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(guān)系的圖表。圖15是成本模型構(gòu)建處理的流程圖。圖16是運(yùn)用計(jì)劃數(shù)據(jù)。圖17是設(shè)施制約數(shù)據(jù)。圖18是對設(shè)備特性、控制規(guī)則更新部的處理進(jìn)行說明的流程圖
具體實(shí)施例方式以下，使用實(shí)施例，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，對實(shí)質(zhì)上相同部位賦予相同的參照序號，不進(jìn)行重復(fù)說明。在本實(shí)施例中，對由設(shè)備特性和 控制規(guī)則構(gòu)建成本模型的上水道泵運(yùn)用最佳化裝置進(jìn)行說明。但是，水道不限于上水道，還包括エ業(yè)用水道(エ水)、雨水再生水等中水道以及農(nóng)業(yè)用水道。在圖I中，上水道監(jiān)視控制系統(tǒng)500由上水道中央監(jiān)視控制裝置101、控制對象設(shè)施151、控制對象設(shè)施152構(gòu)成。上水道中央監(jiān)視控制裝置101具有成本模型構(gòu)建部111、成本計(jì)算部112、運(yùn)用計(jì)劃最佳化部113、需要預(yù)測部114、設(shè)備特性存儲(chǔ)部121、控制規(guī)則存儲(chǔ)部122、成本模型存儲(chǔ)部123、設(shè)施制約存儲(chǔ)部124、運(yùn)用計(jì)劃存儲(chǔ)部125、實(shí)際運(yùn)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部126、人機(jī)界面部141以及通信部142。此外，上水道中央監(jiān)視控制裝置101經(jīng)由通信部142與監(jiān)視控制的對象即控制對象設(shè)施151、控制對象設(shè)施152連接。控制對象設(shè)施151具有遠(yuǎn)程設(shè)施控制裝置161和控制對象設(shè)備(泵)171。同樣，控制對象設(shè)施152具有遠(yuǎn)程設(shè)施控制裝置162和控制對象設(shè)備(閥)172。在圖I中，上水道中央監(jiān)視控制裝置101僅與控制對象設(shè)施151、控制對象設(shè)施152這2個(gè)設(shè)施連接，但一般還與導(dǎo)送配水泵設(shè)施、凈水場、配水場等多個(gè)控制對象的設(shè)施連接。在此，所謂控制對象的設(shè)施，為經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)與上水道中央監(jiān)視控制裝置101連接的水道設(shè)施。所謂控制對象的設(shè)施，是進(jìn)行由上水道中央監(jiān)視控制裝置101收集計(jì)測信息、以及從上水道中央監(jiān)視控制裝置101發(fā)送與控制方法相關(guān)的信息中的某個(gè)或者兩者的設(shè)施。成本模型構(gòu)建部111，對控制對象設(shè)施151等的、由一個(gè)或者多個(gè)泵構(gòu)成的控制對象的設(shè)施的每個(gè)，讀出設(shè)備特性存儲(chǔ)部121所存放的該控制對象設(shè)施的各泵的設(shè)備特性、和控制規(guī)則存儲(chǔ)部122所存放的該控制對象設(shè)施的控制規(guī)則，基于該設(shè)備特性和控制規(guī)則來構(gòu)建該控制對象設(shè)施的成本模型。此外，成本模型構(gòu)建部111將構(gòu)建的成本模型存放到成本模型存儲(chǔ)部123中。成本計(jì)算部112，基于從成本模型存儲(chǔ)部123讀出的成本模型，對于從運(yùn)用計(jì)劃最佳化部113賦予的運(yùn)用計(jì)劃數(shù)據(jù)340，對以該運(yùn)用計(jì)劃數(shù)據(jù)340進(jìn)行控制所需要的成本進(jìn)行計(jì)算，并作為成本數(shù)據(jù)131輸出。但是，運(yùn)用計(jì)劃數(shù)據(jù)340是表示控制對象的全部設(shè)施的運(yùn)用方法的信息，因此成本計(jì)算部112，對于每個(gè)控制對象設(shè)施從成本模型存儲(chǔ)部123中讀出成本模型，從運(yùn)用計(jì)劃數(shù)據(jù)340中提取該設(shè)施的運(yùn)用方法，對該設(shè)施的成本進(jìn)行計(jì)算。成本計(jì)算部112，接著對全部的控制對象設(shè)施進(jìn)行加法，而對成本數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算?？刂茖ο蟮娜吭O(shè)施的運(yùn)用成本由式I表示。數(shù)I
權(quán)利要求
1.ー種水道中央監(jiān)視控制裝置，將取水泵設(shè)施、送水泵設(shè)施、配水泵設(shè)施作為控制對象，其特征在干， 具有: 設(shè)備特性存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)上述控制對象設(shè)施的每個(gè)泵號機(jī)的設(shè)備特性； 控制規(guī)則存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)在上述控制對象設(shè)施中確定各泵號機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式等的控制規(guī)則； 成本模型構(gòu)建部，根據(jù)上述設(shè)備特性存儲(chǔ)部和上述控制規(guī)則存儲(chǔ)部的信息，對每個(gè)上述控制對象設(shè)施構(gòu)建成本模型，并存儲(chǔ)到成本模型存儲(chǔ)部中； 成本計(jì)算部，使用上述成本模型存儲(chǔ)部所存儲(chǔ)的成本模型，對水道運(yùn)用計(jì)劃數(shù)據(jù)的運(yùn)用成本進(jìn)行評價(jià)； 運(yùn)用計(jì)劃最佳化部，制作使由上述成本計(jì)算部評價(jià)的運(yùn)用成本為最小的最佳水道運(yùn)用計(jì)劃數(shù)據(jù)； 通信部，將上述最佳運(yùn)用計(jì)劃數(shù)據(jù)向上述控制對象設(shè)施發(fā)送；以及 人機(jī)界面部，進(jìn)行與操作員的接ロ， 上述成本模型由將控制對象設(shè)施的泵運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)作為狀態(tài)的狀態(tài)遷移關(guān)系、和將各狀態(tài)下的控制對象設(shè)施的排出流量作為輸入而賦予成本的函數(shù)構(gòu)成， 上述成本計(jì)算部由執(zhí)行上述成本模型的狀態(tài)遷移表現(xiàn)的狀態(tài)遷移機(jī)械構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求I記載的水道中央監(jiān)視控制裝置，其特征在干， 還具有實(shí)績運(yùn)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部和設(shè)備特性控制規(guī)則更新部， 上述通信部，從控制對象設(shè)施收集與運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)績有關(guān)的信息而存放到上述實(shí)績運(yùn)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部，上述設(shè)備特性控制規(guī)則更新部根據(jù)與上述運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)績有關(guān)的信息，對上述設(shè)備特性存儲(chǔ)部所存儲(chǔ)的設(shè)備特性信息以及上述控制規(guī)則存儲(chǔ)部所存儲(chǔ)的控制規(guī)則信息進(jìn)行更新。
3.如權(quán)利要求I或者權(quán)利要求2記載的水道中央監(jiān)視控制裝置，其特征在干， 上述成本模型構(gòu)建部具有如下功能使具有對于控制對象設(shè)施的泵號機(jī)的每個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)停止?fàn)顟B(tài)具有獨(dú)立狀態(tài)的狀態(tài)遷移表現(xiàn)的成本模型，將類似的狀態(tài)統(tǒng)一，由此向?qū)顟B(tài)遷移表現(xiàn)簡化的成本模型變換的功能；以及使將各狀態(tài)下的控制對象設(shè)施的排出流量作為輸入而賦予成本的函數(shù)，區(qū)分地通過線性函數(shù)進(jìn)行近似的功能。
4.如權(quán)利要求I至權(quán)利要求3任一項(xiàng)記載的水道中央監(jiān)視控制裝置，其特征在干， 使用上述設(shè)備特性存儲(chǔ)部所存儲(chǔ)的、表示泵的排出流量與揚(yáng)程的關(guān)系的特性和表示泵的排出流量與效率的關(guān)系的特性，使用上述控制規(guī)則存儲(chǔ)部所存儲(chǔ)的、通過對排出流量或者排出壓カ進(jìn)行設(shè)定的控制方式而確定的可變速泵的轉(zhuǎn)速和閥的減壓寬度而計(jì)算上述成本模型的控制對象設(shè)施的排出流量作為輸入而賦予成本的函數(shù)。
5.如權(quán)利要求I至權(quán)利要求4任一項(xiàng)記載的水道中央監(jiān)視控制裝置，其特征在干， 作為上述控制規(guī)則存儲(chǔ)部所存儲(chǔ)的、對配水泵設(shè)施的排出壓カ進(jìn)行設(shè)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(quán)利要求I至權(quán)利要求5任一項(xiàng)記載的水道中央監(jiān)視控制裝置，其特征在干， 由上述成本計(jì)算部進(jìn)行評價(jià)、通過上述運(yùn)用計(jì)劃最佳化部進(jìn)行最小化的運(yùn)用成本為，水道設(shè)施的運(yùn)用所需要的消耗電力，或者為了得到上述消耗電カ的電費(fèi)，或者上述消耗電力的溫室效應(yīng)氣體換算值之一。
7.ー種水道監(jiān)視控制系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求I至權(quán)利要求6中任一項(xiàng)記載的水道中央監(jiān)視控制裝置， 通過經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)與控制對象設(shè)施連接， 由此水道中央監(jiān)視控制裝置將運(yùn)用計(jì)劃數(shù)據(jù)向控制對象設(shè)施發(fā)送，從控制對象設(shè)施收集實(shí)績運(yùn)用數(shù)據(jù)。
8.—種水道監(jiān)視控制程序，將取水泵設(shè)施、送水泵設(shè)施、配水泵設(shè)施作為控制對象，其特征在干， 使計(jì)算機(jī)作為如下部分起作用 設(shè)備特性存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)上述控制對象設(shè)施的每個(gè)泵號機(jī)的設(shè)備特性； 控制規(guī)則存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)在上述控制對象設(shè)施中確定各泵號機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式等的控制規(guī)則； 成本模型構(gòu)建部，根據(jù)上述設(shè)備特性存儲(chǔ)部和上述控制規(guī)則存儲(chǔ)部的信息，對每個(gè)上述控制對象設(shè)施構(gòu)建成本模型，并存儲(chǔ)到成本模型存儲(chǔ)部中； 成本計(jì)算部，使用上述成本模型存儲(chǔ)部所存儲(chǔ)的成本模型，對水道運(yùn)用計(jì)劃數(shù)據(jù)的運(yùn)用成本進(jìn)行評價(jià)； 運(yùn)用計(jì)劃最佳化部，制作使由上述成本計(jì)算部評價(jià)的運(yùn)用成本為最小的最佳水道運(yùn)用計(jì)劃數(shù)據(jù)； 通信部，將上述最佳運(yùn)用計(jì)劃數(shù)據(jù)向上述控制對象設(shè)施發(fā)送；以及 人機(jī)界面部，進(jìn)行與操作員的接ロ， 上述成本模型由將控制對象設(shè)施的泵運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)作為狀態(tài)的狀態(tài)遷移關(guān)系、和將各狀態(tài)下的控制對象設(shè)施的排出流量作為輸入而賦予成本的函數(shù)構(gòu)成， 上述成本計(jì)算部由執(zhí)行上述成本模型的狀態(tài)遷移表現(xiàn)的狀態(tài)遷移機(jī)械構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種中央監(jiān)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(jì)算負(fù)荷的成本計(jì)算，進(jìn)行運(yùn)用成本最小的水道運(yùn)用計(jì)劃的立案以及設(shè)施控制。水道中央監(jiān)視控制裝置將導(dǎo)送配水泵設(shè)施等作為控制對象，具有設(shè)備特性存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)每個(gè)泵號機(jī)的設(shè)備特性；控制規(guī)則存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)控制對象實(shí)施的運(yùn)轉(zhuǎn)方式等；成本模型構(gòu)建部，根據(jù)設(shè)備特性存儲(chǔ)和控制規(guī)則構(gòu)建成本模型；成本計(jì)算部，使用成本模型對水道運(yùn)用計(jì)劃數(shù)據(jù)的運(yùn)用成本進(jìn)行評價(jià)；運(yùn)用計(jì)劃最佳化部，制作使由成本計(jì)算部評價(jià)的運(yùn)用成本為最小的水道運(yùn)用計(jì)劃數(shù)據(jù)；以及通信部，將最佳運(yùn)用計(jì)劃數(shù)據(jù)向控制對象設(shè)施發(fā)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(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者佐藤達(dá)廣, 安富弘泰, 河原林雅, 田所秀之, 足立進(jìn)吾, 高橋信補(bǔ) 申請人:株式會(huì)社日立制作所