JP2001042903A

JP2001042903A - 雨水排水制御装置

Info

Publication number: JP2001042903A
Application number: JP11212417A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Tsutsumi; 正彦堤; Akihiro Nagaiwa; 岩明弘長; Norihisa Uenishi; 西範久上; Masashirou Nakada; 田雅司郎仲; Kazuhiro Horie; 江一宏堀
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-07-27
Filing date: 1999-07-27
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】下水道施設から公共用水への放流水の水質を
常に良好に維持して、ノンポイントソースを低減するよ
うな制御を実施する雨水排水制御装置を提供すること。【解決手段】本発明は、雨水を一時的に貯留する貯留
部４から、ポンプ６を用いて雨水を排出する雨水排水装
置１５を制御する雨水排水制御装置２０である。雨水排
水制御装置２０は、貯留部４内の液相の濁度Ｃを測定す
る濁度測定手段３０と、濁度測定手段３０が測定した濁
度Ｃに基づいて雨水排水装置１５に関する状態を推定す
る状態推定部３１とを備える。ポンプ制御装置３２が、
状態推定部３１が推定した状態に基づいて、ポンプ６を
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下水処理場の流入
管渠、ポンプ井、ポンプ場、雨水滞水池、雨水貯留管等
の雨水が混入する下水道施設の雨水排水制御装置に係
り、とりわけ、下水道施設から河川、湖沼、海域等の公
共用水への放流水の水質を常に良好に維持して、ノンポ
イントソース（非特定汚染源）を低減するような制御を
実施する雨水排水制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、本発明前に本件発明者によって
提案された他の下水道の雨水排水制御装置の構成概略図
である。

【０００３】図８に示すように、雨水排水制御装置５０
は、下水管５１が沈砂池５３の側壁部に接続されてい
る。沈砂池５３は、下水管５１と対向する側でポンプ井
５４に隣接している。スクリーン５２が、その上方側が
ポンプ井５４側に倒れるような傾斜の形態で沈砂池５３
内に立設されている。

【０００４】ポンプ井５４内には水位計５５が設置され
ており、水位計５５は制御部６２に接続されている。ポ
ンプ井５４の底部近傍から管５９が延びており、ポンプ
５７が設けられると共に、管６０及び管６１に分岐して
いる。管６０は制御弁５８を介して河川６３に接続さ
れ、管６１は最初沈殿池６４に接続されている。ポンプ
５７と弁５８は、それぞれ制御部６２に接続されてい
る。さらに地上雨量計７１が制御部６２に接続されてい
る。

【０００５】制御部６２について、図９を用いて説明す
る。図９に示すように、制御部６２は、流入量演算部７
３と降雨量演算部７４とを有している。流入量演算部７
３は、水位計５５の水位値Ｈを、Ｑ−Ｈカーブ等により
流入量Ｑに変換演算する回路によって構成されている。
一方、降雨量演算部７４は、地上雨量計７１の雨量値を
降雨量に演算する回路によって構成されている。

【０００６】降雨量演算部７４は、降雨量予測部７５に
接続されている。降雨量予測部７５は、降雨量演算部７
４が演算した降雨量を入力値として、モデル同定等によ
って決定された非線形予測モデルにより、将来の降雨量
を予測演算するようになっている。

【０００７】流入量演算部７３と降雨量予測部７５と
は、流入量予測部７６に接続されている。流入量予測部
７６は、非線形のＢ１ｏｃｋ−ｏｒｉｅｎｔｅｄモデル
（線形の伝達関数と非線形要素を任意の個数かつ任意の
配置で組み合わせたもの）等を用いて、降雨量予測部７
５により予測された降雨量の予測値と流入量演算部７３
により演算された流入量とを入力値として、流入量予測
値を演算する。

【０００８】これらの流入量演算部７３、降雨量演算部
７４、降雨量予測部７５及び流入量予測部７６の構成や
内部のアルゴリズム式等は、特願平１０−２２４７６６
号「雨水流入量予測装置及び雨水流入量予測方法」に詳
細に記述されている。

【０００９】流入量予測部７６には、さらに流入水質予
測部７７が接続されている。流入水質予測部７７は、流
入量予測部７６により出力される予測流入量Ｑを入力値
として、流入水質予測演算を行うようになっている。

【００１０】流入量予測部７６と流入水質予測部７７と
は、管内水質変化予測部７８ａ（管内水質予測部）に接
続されている。管内水質変化予測部７８ａでは、流入水
質予測値Ｃ_１と予測雨水流入量Ｑを入力値として、管
内水質変化予測値Ｃ_２を演算する。

【００１１】管内水質変化予測部７８ａには雨水排水制
御部７８ｂが接続されており、これらが排水制御部７８
を構成している。雨水排水制御部７８ｂは、管内水質変
化予測部７８ａでの出力値Ｃ_２を入力値として、図１
０に示すアルゴリズムによりポンプ５７と弁５８のＯＮ
−ＯＦＦ制御を実施するようになっている。

【００１２】このような構成よりなる雨水排水制御装置
は、以下のように作用する。

【００１３】通常の非雨天時には、下水管５１内には下
水のみが流れており、下水はスクリーン５２、沈砂池５
３、ポンプ井５４を順次通過する。雨天時には、雨水が
下水管５１内に流入して下水と混合される。一方、水位
計５５の計測値及び地上雨量計７１の雨量値に基づい
て、制御部６２によりポンプ５７の運転と弁５８の開閉
が制御される。

【００１４】制御部６２は、まず流入量演算部７３が水
位計５５の水位値Ｈから流入量Ｑを演算し、降雨量演算
部７４が地上雨量計７１の雨量値から降雨量を演算す
る。次に降雨量予測部７５が、降雨量演算部７４により
演算された降雨量から将来の降雨量を予測演算する。

【００１５】続いて流入量予測部７６が、非線形のＢ１
ｏｃｋ−ｏｒｉｅｎｔｅｄモデル等を用いて流入量予測
値を演算する。さらに流入水質予測部７７が、流入量予
測部７６により出力される予測流入量Ｑを入力値として
流入水質予測演算を行い、流入水質予測値Ｃ_１を演算
するさらに管内水質変化予測部７８ａが、流入水質予測
値Ｃ_１と予測流入量Ｑを入力値として、管内水質変化
予測値Ｃ_２を演算する。その後、雨水排水制御部７８
ｂが、管内水質変化予測部７８ａでの出力値Ｃ_２を入
力値として、図１０のアルゴリズムによりポンプ５７と
弁５８のＯＮ−ＯＦＦ制御を実施する。

【００１６】以上のような雨水排水制御装置によれば、
初期降雨汚濁（ファーストフラッシュ）を起こさず、常
に良好な排水水質を維持できる。

【００１７】前記の雨水排水制御装置５０の詳細につい
ては、特願平１１−４３７９６号に記載されている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
雨水排水制御装置５０は、降雨量予測部７５、流入量予
測部７６、流入水質予測部７７、管内水質変化予測部７
８ａという４つの予測部を有しており、多くの予測演算
を実施するため、誤差が非常に大きくなる。

【００１９】従って、雨水排水制御部７８ｂにおいて、
不適当な制御がなされることがある、すなわち、水質の
悪化した放流水を河川６３へ排水したり、ポンプ井５４
が浸水したりするといった問題が生じる。

【００２０】一方、ポンプ井５４内での雨水の貯留時間
が長くなると、貯留された雨水中に含まれる臭気成分が
腐敗することがある。臭気成分の腐敗が進むと、貯留水
水質の悪化という問題に加えて、ポンプ井５４気相部か
らの悪臭ガス発生による大気環境の悪化や、ポンプ井５
４、管５９及びポンプ５６の腐食、劣化の進行等といっ
た問題が生じる。

【００２１】本発明は、このような点を考慮してなされ
たものであり、下水道施設から河川、湖沼、海域等の公
共用水への放流水の水質を常に良好に維持して、ノンポ
イントソース（非特定汚染源）を低減するような制御を
実施する雨水排水制御装置を提供することを目的とす
る。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、雨水を一時的
に貯留する貯留部から、ポンプを用いて雨水を排出する
雨水排水装置を制御する雨水排水制御装置であって、貯
留部内の液相の濁度を測定する濁度測定手段と、濁度測
定手段が測定した濁度に基づいて雨水排水装置に関する
状態を推定する状態推定部と、状態推定部が推定した状
態に基づいて、ポンプを制御するポンプ制御装置と、を
備えたことを特徴とする雨水排水制御装置である。

【００２３】本発明によれば、貯留部内の液相の濁度と
雨水排水装置に関する状態との相関関係を利用して、貯
留部内の液相の濁度に基づいて雨水排水装置に関する状
態を推定してポンプを制御するため、効果的なポンプ制
御が実現できる。

【００２４】また本発明は、雨水を一時的に貯留する貯
留部から、ポンプを用いて雨水を排出する雨水排水装置
を制御する雨水排水制御装置であって、貯留部内の液相
の温度を測定する温度測定手段と、温度測定手段が測定
した温度に基づいて雨水排水装置に関する状態を推定す
る状態推定部と、状態推定部が推定した状態に基づい
て、ポンプを制御するポンプ制御装置と、を備えたこと
を特徴とする雨水排水制御装置である。

【００２５】本発明によれば、貯留部内の液相の温度と
雨水排水装置に関する状態との相関関係を利用して、貯
留部内の液相の温度に基づいて雨水排水装置に関する状
態を推定してポンプを制御するため、効果的なポンプ制
御が実現できる。

【００２６】また本発明は、雨水を一時的に貯留する貯
留部から、ポンプを用いて雨水を排出する雨水排水装置
を制御する雨水排水制御装置であって、貯留部内の液相
内の成分変化を測定する成分変化測定手段と、成分変化
測定手段が測定した成分変化に基づいて雨水排水装置に
関する状態を推定する状態推定部と、状態推定部が推定
した状態に基づいて、ポンプを制御するポンプ制御装置
と、を備えたことを特徴とする雨水排水制御装置であ
る。

【００２７】本発明によれば、貯留部内の液相内の成分
変化と雨水排水装置に関する状態との相関関係を利用し
て、貯留部内の液相内の成分変化に基づいて雨水排水装
置に関する状態を推定してポンプを制御するため、効果
的なポンプ制御が実現できる。

【００２８】また本発明は、雨水を一時的に貯留する貯
留部から、ポンプを用いて雨水を排出する雨水排水装置
を制御する雨水排水制御装置であって、貯留部内の気相
内の物質濃度を測定する濃度測定手段と、濃度測定手段
が測定した物質濃度に基づいて雨水排水装置に関する状
態を推定する状態推定部と、状態推定部が推定した状態
に基づいて、ポンプを制御するポンプ制御装置と、を備
えたことを特徴とする雨水排水制御装置である。

【００２９】本発明によれば、貯留部内の気相内の物質
濃度と雨水排水装置に関する状態との相関関係を利用し
て、貯留部内の気相内の物質濃度に基づいて雨水排水装
置に関する状態を推定してポンプを制御するため、効果
的なポンプ制御が実現できる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。

【００３１】図１は、本発明の第１の実施の形態による
下水道の雨水排水制御装置を示す構成概略図である。図
１に示すように、本発明の第１の実施の形態の下水道の
雨水排水制御装置２０は、雨水排水装置１５に対して設
けられている。

【００３２】図１の雨水排水装置１５は、下水管１と、
側壁部において下水管１と接続された沈砂池３とを有し
ている。

【００３３】沈砂池３は、下水管１と対向する側でポン
プ井４（貯留部）に隣接している。スクリーン２が、そ
の上方側がポンプ井４側に倒れるような傾斜の形態で沈
砂池３内に立設されている。ポンプ井４内には濁度計３
０（濁度測定手段）が設置されており、濁度計３０は制
御部１２に接続されている。

【００３４】一方、ポンプ井４の底部近傍から管９が延
びており、ポンプ６が設けられると共に、管１０及び管
１１に分岐している。管１０は制御弁７を介して河川１
３に接続され、管１１は制御弁８を介して処理場最初沈
殿池１４に接続されている。ポンプ６と弁７、８は、そ
れぞれ制御部１２に接続されている。

【００３５】制御部１２は、雨水排水装置１５に関する
状態としてポンプ井４への流入量［Ｑ］を推定する流入
量推定部３１と、流入量推定部３１が推定した流入量
［Ｑ］に基づいて、ポンプ６及び制御弁７、８を制御す
るポンプ制御部３２と、を有している。

【００３６】本件発明者は、ある降雨時の降雨強度Ｒ、
流入量［Ｑ］、濁度Ｃとの一般的な関係が、図２に示す
ようなトレンドグラフに表せることを知見した。流入量
推定部３１は、この知見に基づいて、ポンプ井４内の液
相の濁度Ｃの増減速度ｄＣ／ｄｔ及び最大値Ｃmax 等が
流入量［Ｑ］と相関することを利用して、流入量［Ｑ］
を推定するようになっている。

【００３７】本実施の形態の流入量推定部３１は、具体
的には、降雨の開始から終了までの一連の状態を以下の
ように５段階に場合分けして流入量推定演算を行うよう
になっている。

【００３８】第１に、濁度Ｃが晴天時よりも高く、かつ
増加している時、すなわち、（Ｃ＞Ｃｃ＋ｋ１）and
（ｄＣ／ｄｔ≧０）の時、［Ｑｒ］＝ｍ１・｜ｄＣ／ｄｔ｜max ．．．．．．．．．（１）式［Ｑ］＝［Ｑｒ］＋Ｑｃ．．．．．．．．．．．．．．（２）式

【００３９】第２に、濁度Ｃが晴天時よりも高く、かつ
減少している時、すなわち、（Ｃ＞Ｃｃ＋ｋ１）and
（ｄＣ／ｄｔ＜０）の時、［Ｑｒ］＝ｍ２・Ｃmax ．．．．．．．．．．．．．（３）式［ｔｒ］max ＝ｍ３・｜ｄＣ／ｄｔ｜max ．．．．．．．（４）式［Ｑｒ］＝［Ｑｒ］t-1 ・（［Ｑｒ］max −［Ｑｒ］t-1）／（［ｔｒ］max−ｔ）．．（５）式［Ｑ］＝［Ｑｒ］＋Ｑｃ．．．．．．．．．．．．．．．（６）式

【００４０】第３に、濁度Ｃが晴天時よりも低く、かつ
減少している時、すなわち、（Ｃ≦Ｃｃ＋ｋ１）and
（ｄＣ／ｄｔ＜０）の時、［Ｑｒ］＝ｍ４・（Ｃｃ／Ｃ）・Ｑｃ．．．．．．．．．（７）式［Ｑ］＝［Ｑｒ］＋Ｑｃ．．．．．．．．．．．．．．（８）式

【００４１】第４に、濁度Ｃが晴天時よりも低く、かつ
増加している時、すなわち、（Ｃ≦Ｃｃ−ｋ２）and
（ｄＣ／ｄｔ≧Ｏ）の時、［Ｑｒ］＝ｍ５・（Ｃｃ／Ｃ)・Ｑｃ．．．．．．．．．（９）式［Ｑ］＝［Ｑｒ］＋Ｑｃ．．．．．．．．．．．．．（１０）式

【００４２】第５に、濁度Ｃが晴天時と略同程度に戻っ
た時、すなわち、（Ｃｃ−ｋ２＜Ｃ≦Ｃｃ＋ｋ１）の
時、［Ｑ］＝Ｑｃ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（１１）式

【００４３】以上の式における記号の意味は、下記の通
りである。各記号の示す意味を補足説明する図を、図３
に示す。

【００４４】［Ｑ］：流入量の推定値（出力値）［Ｑｒ］：雨水流入量の推定値（出力値）［Ｑｒ］max ：最大雨水流入量の推定値［ｔｒ］max ：最大雨水流入時刻の推定値［Ｑｒ］t-1 ：１ステップ前の雨水流入量の推定値［ｔｒ］t-1 ：１ステップ前の雨水流入時刻の推定値Ｑｃ：晴天時汚水流入量（定数）Ｃ：濁度（入力値）Ｃｃ：晴天時濁度（定数）Ｃmax ：最高濁度ｋ１：濁度補正パラメータ（定数）ｋ２：濁度補正パラメータ（定数）ｍ１：雨水流入量演算補正パラメータ（定数）ｍ２：雨水流入量演算補正パラメータ（定数）ｍ３：雨水流入時間演算補正パラメータ（定数）ｍ４：雨水流入量演算補正パラメータ（定数）ｍ５：雨水流入量演算補正パラメータ（定数）

【００４５】以上に示すように、流入量［Ｑ］の推定演
算は、降雨初期の汚濁物流出現象（ファーストフラッシ
ュ）が生じる雨天初期段階（前記の第１及び第２の段
階）と、雨水が汚水を希釈する雨天希釈段階（前記の第
３及び第４の段階）とで、異なる演算式を用いるように
なっている。すなわち、前者の段階では、濁度の増減速
度ｄＣ／ｄｔと最大値Ｃmax より流入量［Ｑ］を推定す
るが、後者の段階では、雨天時濁度Ｃと晴天時濁度Ｃｃ
との比から流入量［Ｑ］を推定するようになっている。

【００４６】その他、本実施の形態の流入量推定部３１
は、濁度Ｃに基づいて、降雨の有無そのものを判定する
ようになっている。降雨判定は、公知の種々の判定方法
を採用して行われ得る。

【００４７】ポンプ制御装置３２は、排出量目標値に従
って一定量の排水を行うよう（揚水量一定制御）ポンプ
６及び制御弁７、８を制御する制御本体部３３と、流入
量推定部３１が推定した流入量［Ｑ］に基づいて、制御
本体部３３内の排出量目標値を補正するポンプ制御目標
値補正部３４と、を有している。

【００４８】次に、このような構成よりなる本実施の形
態の作用について、図４を用いて説明する。

【００４９】図４に示すように、濁度計３０によって濁
度Ｃが測定されると（ＳＴＥＰ１）、流入量推定部３１
において濁度Ｃに基づく降雨判定が行われる（ＳＴＥＰ
２）。

【００５０】降雨なしと判定された場合、流入量推定部
３１によって推定される流入量推定値［Ｑ］に関わら
ず、制御目標値補正部３４は作動せず、制御本体部３３
の排出量目標値［Ｑｓｖ］t は、１ステップ前の排出量
目標値［Ｑｓｖ］t-1 に維持される（［Ｑｓｖ］t ＝
［Ｑｓｖ］t-1 ）（ＳＴＥＰ３）。

【００５１】降雨ありと判定された場合、流入量推定部
３１で演算される流入量推定値［Ｑ］（ＳＴＥＰ４）に
基づいて、制御目標値補正部３４が、補正値［Ｑｍｖ］
を演算する。この場合、補正パラメータａを用いて、
［Ｑｍｖ］＝ａ・［Ｑ］を演算する（ＳＴＥＰ５）。

【００５２】さらに本実施の形態の制御目標値補正部３
４は、濁度Ｃの値と基準濁度Ｃｓｖとを比較する（ＳＴ
ＥＰ６）。

【００５３】Ｃ＜Ｃｓｖなら（この時、制御本体部３４
によって弁７または弁８が開放される）、先に演算した
［Ｑｍｖ］を用いて、［Ｑｓｖ］t＝［Ｑｓｖ］t-1 ＋
［Ｑｍｖ］として排出量目標値が補正される（ＳＴＥＰ
７）。

【００５４】Ｃ≧Ｃｓｖなら（この時は、未だ弁７、８
が開放されない）、ａより小なる第２補正パラメータｂ
（ｂ＜ａ）を用いて、［Ｑｍｖ］＝ｂ・［Ｑ］を演算し
た後（ＳＴＥＰ８）、［Ｑｓｖ］t＝［Ｑｓｖ］t-1 ＋
［Ｑｍｖ］として排出量目標値が補正される（ＳＴＥＰ
７）。

【００５５】補正パラメータａ及び第２補正パラメータ
ｂは、排出される水質が悪化せず、かつ、ポンプ井４等
の雨水排水装置１５に浸水が起こらないような値に設定
される。

【００５６】以上のように、本実施の形態によれば、ポ
ンプ井４内の液相の濁度Ｃと流入量［Ｑ］との相関関係
（図２及び図３参照）を利用して、流入量推定部３１が
ポンプ井４内の液相の濁度Ｃに基づいて流入量［Ｑ］を
推定し、ポンプ制御部３２が流入量［Ｑ］に基づいてポ
ンプ６及び制御弁７、８を制御するため、効果的なポン
プ制御が実現できる。

【００５７】また、本実施の形態によれば、ポンプ井４
内の液相の濁度Ｃから前記の式（１）乃至（１１）を用
いて流入量［Ｑ］を推定しているため、流入量［Ｑ］の
推定精度が高く、結果的にポンプ制御運転を安定に実施
できる。

【００５８】また、本実施の形態によれば、流入量推定
部３１のみが予測演算を行うものであり、従来の制御方
法と比べて誤差の発生が抑制されるため、ポンプ制御の
精度が良い。

【００５９】また、本実施の形態によれば、いわゆる揚
水量一定制御法を採用したことにより、ポンプ６の制御
が「ばたつかず」に安定する。また、制御目標値補正部
３４による補正演算も容易に実施できる。

【００６０】さらに、濁度Ｃと基準濁度Ｃｓｖとを比較
して弁７、８の開閉を行うことにより、河川放流水の水
質を向上することができる。

【００６１】なお、濁度Ｃは、ＳＳ（浮遊物質）や、Ｂ
ＯＤ，ＣＯＤとも相関があるため、他の水質基準に基づ
く制御方法を援用することも可能である。

【００６２】次に、本発明の第２の実施の形態の下水道
の雨水排水制御装置について図５を用いて説明する。図
５は、第２の実施の形態の下水道の雨水排水制御装置の
概略図である。

【００６３】図５に示すように、本実施の形態の雨水排
水制御装置２０は、濁度計３０の代わりに温度計４０
（温度測定手段）を有する他は、図１に示す第１の実施
の形態と同様の構成である。第２の実施の形態におい
て、図１に示す第１の実施の形態と同一の部分には同一
の符号を付して詳細な説明は省略する。

【００６４】温度計４０は、制御部１２に接続されてお
り、本実施の形態の流入量推定部３１は、温度計４０が
測定するポンプ井４内の液相の温度に基づいて、ポンプ
井４への流入量［Ｑ］を推定するようになっている。こ
れは、通常、雨水の水温が下水管１内の汚水の水温に比
べて低いという事実を利用するものである。

【００６５】具体的には、前記の式（１）乃至（１１）
において、濁度Ｃを基準温度からの低下温度Ｔに、濁度
Ｃの増減速度ｄＣ／ｄｔを低下温度Ｔの増減速度ｄＴ／
ｄｔに、晴天時濁度Ｃｃを晴天時低下温度Ｔｃに、最高
濁度Ｃmax を最高低下温度Ｔmax に、それぞれ置き換え
ると共に、各パラメータｋ１、ｋ２、ｍ１〜ｍ５の値を
適宜に変更して得られる式を用いて、流入量［Ｑ］が演
算される。

【００６６】本実施の形態によれば、ポンプ井４内の液
相の温度と流入量［Ｑ］との相関関係を利用して、ポン
プ井４内の液相の温度に基づいて流入量［Ｑ］を推定し
てポンプ６及び制御弁７、８を制御するため、効果的な
ポンプ制御が実現できる。

【００６７】次に、本発明の第３の実施の形態の下水道
の雨水排水制御装置について図６を用いて説明する。図
６は、第３の実施の形態の下水道の雨水排水制御装置の
概略図である。

【００６８】図６に示すように、本実施の形態の雨水排
水制御装置２０は、濁度計３０の代わりに溶存酸素濃度
計４１（成分変化測定手段）を有する他は、図１に示す
第１の実施の形態と同様の構成である。第２の実施の形
態において、図１に示す第１の実施の形態と同一の部分
には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【００６９】溶存酸素濃度計４１は、制御部１２に接続
されており、本実施の形態の流入量推定部３１は、溶存
酸素濃度計４１が測定するポンプ井４内の液相の溶存酸
素濃度ＤＯに基づいて、ポンプ井４への流入量［Ｑ］を
推定するようになっている。これは、雨水流入時に、雨
水の下水管１内での流動により、ポンプ井４の液相中の
溶存酸素濃度ＤＯが増大するという事実を利用するもの
である。

【００７０】具体的には、前記の式（１）乃至（１１）
において、濁度Ｃを溶存酸素濃度ＤＯに、濁度Ｃの増減
速度ｄＣ／ｄｔを溶存酸素濃度ＤＯの増減速度ｄＤＯ／
ｄｔに、晴天時濁度Ｃｃを晴天時溶存酸素濃度ＤＯｃ
に、最高濁度Ｃmax を最高溶存酸素濃度ＤＯmax に、そ
れぞれ置き換えると共に、各パラメータｋ１、ｋ２、ｍ
１〜ｍ５の値を適宜に変更して得られる式を用いて、流
入量［Ｑ］が演算される。

【００７１】本実施の形態によれば、ポンプ井４内の液
相の溶存酸素濃度と流入量［Ｑ］との相関関係を利用し
て、ポンプ井４内の液相の溶存酸素濃度に基づいて流入
量［Ｑ］を推定してポンプ６及び制御弁７、８を制御す
るため、効果的なポンプ制御が実現できる。

【００７２】なお、本実施の形態では、ポンプ井４内の
液相の成分変化を測定するために溶存酸素濃度を測定し
ているが、溶存酸素濃度の代わりに、ポンプ井４への流
入量［Ｑ］と相関性のある他の成分変化量を測定しても
よい。

【００７３】例えば、酸化還元電位（ＯＲＰ）の測定が
有効である。酸化還元電位は、溶存酸素濃度ＤＯの変化
に追随するからである。

【００７４】また、水素イオン濃度（ｐＨ）の測定も有
効である。最近の雨水のｐＨは、３〜６となっており、
雨水の流入によってポンプ井４内の液相のｐＨが低下す
るからである。

【００７５】さらに、ＵＶ、ＣＯＤ、ＢＯＤ等の水質に
関する濃度も、雨水流入時に濁度Ｃと略同様に変化す
る。このため、これらの測定も有効である。

【００７６】その他、雨水に含まれる成分物質である、
ＮＯｘ、ＳＯｘ、その他の無機及び有機物質について
も、その測定が有効である。

【００７７】以上に挙げた種々の成分変化量は、それぞ
れの測定値を単独で制御に利用する他、２以上の量を複
合的に利用することも可能である。また、ポンプ井４の
濁度Ｃや温度と共に複合的に利用することも可能であ
る。

【００７８】また、以上の各実施の形態においては、雨
水排水装置１５に関する状態として、ポンプ井４への流
入量［Ｑ］を用いているが、雨水の流入量［Ｑｒ］や、
ポンプ井４の水位、降雨強度、降雨量、無降雨時間、気
温、気圧、風向、風速等を、単独であるいは複合的に用
いることもできる。

【００７９】また、前記の式（１）乃至（１１）は、測
定値のさらに詳細なパターン解析によって変更され得
る。逆に、測定値の絶対値のみを利用する簡易な式にも
変更され得る。同様に、ポンプ制御目標値補正部３４に
よる補正値の演算式も、２次関数や、対数関数、指数関
数、線形モデル、非線形モデル等が適宜に採用され得
る。

【００８０】なお、ポンプ６の制御方法については、揚
水量一定制御の他、水位一定制御や、水位と揚水量とを
複合的に制御する態様などが、適宜に採用され得ること
は勿論である。

【００８１】次に、本発明の第４の実施の形態の下水道
の雨水排水制御装置について図７を用いて説明する。図
７は、第４の実施の形態の下水道の雨水排水制御装置の
概略図である。

【００８２】図７に示すように、本実施の形態の雨水排
水制御装置２０は、濁度計３０の代わりに、硫化水素計
４５（濃度測定手段）がポンプ井４内の気相内の硫化水
素濃度を測定するために設けられている。また、流入量
推定部３１の代わりに、ポンプ井４内の雨水の貯留時間
を推定する貯留時間推定部３７を有している。

【００８３】その他の構成は、図１に示す第１の実施の
形態と同様の構成である。第２の実施の形態において、
図１に示す第１の実施の形態と同一の部分には同一の符
号を付して詳細な説明は省略する。

【００８４】硫化水素計４５は、制御部１２に接続され
ており、本実施の形態の貯留時間推定部３７は、硫化水
素計４５が測定するポンプ井４内の気相内の硫化水素濃
度に基づいて、ポンプ井４内の雨水の貯留時間（例え
ば、雨水流入停止時からの貯留時間）を推定するように
なっている。これは、ポンプ井４の気相中の硫化水素濃
度が、雨水のポンプ井４での貯留時間と略比例するとい
う事実を利用するものである。

【００８５】本実施の形態の制御目標値補正部３４は、
硫化水素濃度から推定される雨水の貯留時間に基づい
て、貯留時間が長い場合に揚水量を多くするような補正
値を制御本体部３３に送るようになっている。

【００８６】本実施の形態によれば、ポンプ井４内での
雨水の貯留時間の最適化が図れる。

【００８７】また、本実施の形態によれば、硫化水素計
４５の測定値を用いて、ポンプ６等の機械設備、管９、
１０、１１等の配管設備、ポンプ井４等の土木設備等に
ついての腐食及び劣化性を診断することも可能である。
これら腐食及び劣化性は、ポンプ井４の気相中の硫化水
素濃度と略比例するからである。

【００８８】なお、硫化水素濃度の代わりに、ポンプ井
４内の気相内の各種物質濃度を測定することも有効であ
る。例えば、酸素、二酸化炭素、臭気ガス、メタン、メ
チルメルカプタン、アンモニア、硫化メチル、トリメチ
ルアミン、二流化メチル、アセトアルデヒド、スチレン
等の各濃度は、いずれも硫化水素濃度と同様に、雨水の
貯留時間及び雨水排水装置の各部の腐食程度と相関性を
有するため、本実施の形態と同様の制御が実現できる。

【００８９】以上に挙げた種々の物質濃度は、それぞれ
の測定値を単独で利用する他、２以上の量を複合的に利
用することも可能である。

【００９０】また、本実施の形態においては、雨水排水
装置１５に関する状態としてポンプ井４内の雨水の貯留
時間を用いているが、ポンプ井４への流入量［Ｑ］や、
雨水の流入量［Ｑｒ］、ポンプ井４の水位、降雨強度、
降雨量、無降雨時間、ポンプ設備６、７、８の腐食程
度、ポンプ井４の腐食程度、各管１、９、１０の腐食程
度等を、単独であるいは複合的に用いることもできる。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
貯留部内の液相の濁度と雨水排水装置に関する状態との
相関関係を利用して、貯留部内の液相の濁度に基づいて
雨水排水装置に関する状態を推定してポンプを制御する
ため、効果的なポンプ制御が実現できる。

【００９２】また本発明によれば、貯留部内の液相の温
度と雨水排水装置に関する状態との相関関係を利用し
て、貯留部内の液相の温度に基づいて雨水排水装置に関
する状態を推定してポンプを制御するため、効果的なポ
ンプ制御が実現できる。

【００９３】また本発明によれば、貯留部内の液相内の
成分変化と雨水排水装置に関する状態との相関関係を利
用して、貯留部内の液相内の成分変化に基づいて雨水排
水装置に関する状態を推定してポンプを制御するため、
効果的なポンプ制御が実現できる。

【００９４】また本発明によれば、貯留部内の気相内の
物質濃度と雨水排水装置に関する状態との相関関係を利
用して、貯留部内の気相内の物質濃度に基づいて雨水排
水装置に関する状態を推定してポンプを制御するため、
効果的なポンプ制御が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による雨水排水制御
装置を示す構成概略図。

【図２】降雨時の降雨強度、流入量及び濁度の関係の一
例を示すグラフ。

【図３】流入量と濁度との関係を表すモデル式の記号に
ついての補足説明図。

【図４】図１の雨水排水制御装置の作用を説明する流れ
図。

【図５】本発明の第２の実施の形態による雨水排水制御
装置を示す構成概略図。

【図６】本発明の第３の実施の形態による雨水排水制御
装置を示す構成概略図。

【図７】本発明の第４の実施の形態による雨水排水制御
装置を示す構成概略図。

【図８】他の雨水排水制御装置を示す構成概略図。

【図９】図８の制御部の構成を示す概略ブロック図。

【図１０】図８の制御部の作用を示す流れ図。

【符号の説明】１下水管２スクリーン３沈砂池４ポンプ井６ポンプ７、８制御弁９、１０、１１管１２制御部１３河川１４最初沈殿池３０濁度計３１流入量推定部３２ポンプ制御部３３制御本体部３４制御目標値補正部３７貯留時間推定部４０温度計４１溶存酸素濃度計４５硫化水素計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上西範久東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者仲田雅司郎東京都港区芝浦一丁目１番１号株式会社東芝本社事務所内 (72)発明者堀江一宏東京都港区芝浦一丁目１番１号株式会社東芝本社事務所内Ｆターム(参考） 2D063 AA07 DC06 3H045 AA23 BA00 CA00 CA29 DA01 EA34 5H004 GB08 HA02 HB01 HB04 HB05 HB20 JA13 JB30 KA03 KC22 KC23 KC27 9A001 BB06 GG01 HH34 KK37

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】雨水を一時的に貯留する貯留部から、ポン
プを用いて雨水を排出する雨水排水装置を制御する雨水
排水制御装置であって、貯留部内の液相の濁度を測定する濁度測定手段と、濁度測定手段が測定した濁度に基づいて雨水排水装置に
関する状態を推定する状態推定部と、状態推定部が推定した状態に基づいて、ポンプを制御す
るポンプ制御装置と、を備えたことを特徴とする雨水排
水制御装置。
【請求項２】雨水を一時的に貯留する貯留部から、ポン
プを用いて雨水を排出する雨水排水装置を制御する雨水
排水制御装置であって、貯留部内の液相の温度を測定する温度測定手段と、温度測定手段が測定した温度に基づいて雨水排水装置に
関する状態を推定する状態推定部と、状態推定部が推定した状態に基づいて、ポンプを制御す
るポンプ制御装置と、を備えたことを特徴とする雨水排
水制御装置。
【請求項３】雨水を一時的に貯留する貯留部から、ポン
プを用いて雨水を排出する雨水排水装置を制御する雨水
排水制御装置であって、貯留部内の液相内の成分変化を測定する成分変化測定手
段と、成分変化測定手段が測定した成分変化に基づいて雨水排
水装置に関する状態を推定する状態推定部と、状態推定部が推定した状態に基づいて、ポンプを制御す
るポンプ制御装置と、を備えたことを特徴とする雨水排
水制御装置。
【請求項４】状態推定部が推定する雨水排水装置に関す
る状態は、貯留部への流入量であることを特徴とする請
求項１乃至３のいずれかに記載の雨水排水制御装置。
【請求項５】雨水を一時的に貯留する貯留部から、ポン
プを用いて雨水を排出する雨水排水装置を制御する雨水
排水制御装置であって、貯留部内の気相内の物質濃度を測定する濃度測定手段
と、濃度測定手段が測定した物質濃度に基づいて雨水排水装
置に関する状態を推定する状態推定部と、状態推定部が推定した状態に基づいて、ポンプを制御す
るポンプ制御装置と、を備えたことを特徴とする雨水排
水制御装置。
【請求項６】状態推定部が推定する雨水排水装置に関す
る状態は、貯留部内の雨水の貯留時間であることを特徴
とする請求項５に記載の雨水排水制御装置。
【請求項７】ポンプ制御装置は、排出量目標値に従ってポンプを制御する制御本体部と、状態推定部が推定した雨水排水装置に関する状態に基づ
いて、制御本体部内の排出量目標値を補正する制御目標
値補正部と、を有していることを特徴とする請求項１乃
至６のいずれかに記載の雨水排水制御装置。