JP2009175825A - 運転支援装置、および監視制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】機場の特性に依存する部分が多く、インデント性の非常に高い場合であっても、各種運転支援機能の導入を容易に行うことが可能な運転支援装置、および運転支援機能を有する監視制御システムを提供する。
【解決手段】監視制御システム１に接続される運転支援装置２１に、運転支援機能２１４、２１５、…、およびこれらの運転支援機能の実行において共通的に使用される共通的な機能２１３（データアクセス機能２１３ａ、スケジュール管理機能２１３ｂ）が実装される。これにより、各種運転支援機能を容易に導入することが可能となる。また、運転支援装置２１を設ける代わりに、運転支援機能と、共通的な機能とを、サーバ１２内に実装することもできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、上下水道施設および設備などの運転、運用等を効率的に行うための運転支援装置、および運転支援機能を有する監視制御システムに関するものである。

各種施設・設備を効率的に監視・制御するシステムとして監視制御システムの導入が進んでいる。監視制御システムは、監視対象とする施設・設備の情報（定義情報、現在値情報、履歴情報、トレンドデータ、帳票データ等）を一元的に管理し、監視に必要な情報の表示、各種制御等を行うものである。運転員が監視制御システムを利用して各種施設・設備の監視・制御を行うにあたっては、監視・操作する施設・設備のフロー図、トレンドグラフ、動作履歴、帳票等の各種画面の中から、各種施設・設備の状況に応じて、これらの画面の中から必要な画面を適宜監視したり、また画面からの操作を行ったりしている。

上下水道施設においては、行われている処理方法の違いや、要求される処理水質の違い等により、施設の運用や管理も複雑なものとなっている。そこで、上下水道施設および設備を効率的に運転、運用等を行うために監視制御システムと併せて運転支援装置の導入も行われている。例えば、上水道関連の運転支援機能として、需要予測機能、水運用計画機能等、また下水道関連の運転支援機能として、流入量予測機能、ポンプ運転予測機能、水質予測機能等がある。

これらの運転支援機能は、機場の特性に依存する部分が多く、インデント性の非常に高い機能である。したがって、運転支援機能を導入する場合には、都度その機場の特性や支援する画面、情報等を製作していた。また、運転支援機能から各種画面、情報等を提供するためには、通常、監視制御システムからの信号データ等が必要になることから、運転支援機能と監視制御システムとの間でデータをやり取りする機能についても基本的にはその都度製作する必要があった。

ところで、監視制御システムにおいて、各種データの表示、異常対策、運転操作ガイダンス、予測シミュレーション等の機能を提供するにあたり、各種機能間のデータをリンクキーにより関連付けして提供する方法として、下記の特許文献１が公知となっている。この特許文献１によれば、運転操作ガイダンス、予測シミュレーション等といった支援的な機能についてもリンクキーにより必要なデータを取得して、利用することが述べられている。
特開平１１−３２７６２７号公報「プラント監視制御装置」

上述のように、上下水道施設および設備などの運転、運用等を効率的に行うために、運転支援機能を導入する場合には、都度その機場の特性や支援する画面、情報等に合った各種運転支援機能を作成する必要があり、コスト的に高価なものとなるため、その導入が容易ではなかった。

なお、特許文献１に記載のように、各種機能間のデータをリンクキーにより関連付けして提供するものであっても、都度その機場の特性や支援する画面、情報等に合った各種運転支援機能を作成する必要があることにはかわりはなく、やはりコスト的に高価なものとなるため、その導入が容易ではなかった。

本発明は、例えば上下水道施設および設備などの運転、運用等を効率的に行うために、各種運転支援機能の導入を行うときに、機場の特性に依存する部分が多く、インデント性の非常に高い場合であっても、各種運転支援機能の導入を容易に行うことが可能な運転支援装置、および運転支援機能を有する監視制御システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る運転支援装置は、所定の施設および設備を監視し制御する監視制御システムに接続され、施設および設備の運転を支援するための複数の運転支援機能のうちの少なくとも一つの運転支援機能と、複数の運転支援機能の実行において共通的に使用される共通的な機能とが実装されたことを特徴とする。

また、本発明に係る監視制御システムは、所定の施設および設備を監視し制御する監視制御システムにおいて、施設および設備の運転を支援するための複数の運転支援機能のうちの少なくとも一つの運転支援機能と、複数の運転支援機能の実行において共通的に使用される共通的な機能とを、システム全体を管理し制御するサーバ内に実装したことを特徴とする。

本発明によれば、各種運転支援機能に対して共通的な機能を用意し、これを使用することにより、各種運転支援機能を容易に導入することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の図において、同符号は同一部分または対応部分を示す。

本発明の一実施形態に係る運転支援装置を接続した監視制御システムの概略構成を図１に示す。

監視制御システム１は、監視装置１１、サーバ１２、コントローラ１３ａ〜１３ｎ、および情報系ＬＡＮ１４、制御系ＬＡＮ１５により構成される。なお、監視装置１１は情報系ＬＡＮ１４に、サーバ１２は情報系ＬＡＮ１４および制御系ＬＡＮ１５に、そしてコントローラ１３ａ〜１３ｎは制御系ＬＡＮ１５に、それぞれ接続される。

監視装置１１には、監視制御画面および各種運転支援画面１１２、１１３、…を備えており、運転員は監視装置１１に表示されるこれらの画面を見て、上下水道施設および設備の監視、制御、運用等を行う。サーバ１２は、監視制御システム１全体の管理および制御を行うもので、サーバ１２には、監視制御システムにおいて各種データ等を一元的に管理するデータベース１２２を備えている。コントローラ１３ａ〜１３ｎは、各種設備・施設に設置される機器やセンサと接続し、入出力信号やローカル系での制御等を行っている。

そして、本実施形態においては、運転支援装置２１が、監視制御システム１の情報系ＬＡＮ１４に接続される。

運転支援装置２１は、各種運転支援機能で演算等を行うための共通的な機能２１３、各種運転支援機能２１４、２１５、…、および各種運転支援機能２１４、２１５、…で必要となるデータ・定義情報２１２を備えている。

運転支援機能２１４、２１５、…は、それぞれ、共通的な機能２１３を使用して、演算を行って運転支援を実行し、またサーバ１２とのデータのやり取りを行う。共通的な機能２１３として、ここではデータアクセス機能２１３ａ、およびスケジュール管理機能２１３ｂを用意する。

データアクセス機能２１３ａでは、監視制御システム１において各種データ等を一元的に管理するサーバ１２より、各運転支援機能において必要となるデータを要求したり、また各運転支援機能により演算された結果をサーバ１２に書き込んだりする機能を有する。運転支援機能において必要なデータとして、現在値データ、履歴データ、メッセージデータ等を要求することができる。また、演算結果のデータを履歴データや、目標値出力として書き込むことが可能である。

スケジュール管理機能２１３ｂでは、運転支援機能のアプリケーションを動作させる時刻やその周期、運転支援機能のアプリケーションが起動後、常駐して稼動するか否かといった指定を行い、これを実行する機能である。

このように運転支援装置２１に、各種運転支援機能で演算等を行って運転支援を実行するための共通的な機能２１３を有することにより、各種運転支援機能の開発においてもある程度統一された仕組みの中で、これを実現することが可能となる。

次に、本実施形態における運転支援装置２１の動作について、具体的な運転支援機能を例にあげて説明する。

まず一番目の例として、運転支援機能として、上水道の需要予測演算機能を搭載した場合の動作およびデータの流れについて、図２を用いて説明する。

需要予測演算機能２１４ａは、気象データ、プロセスデータを利用して、１日の需要の予測や、１日の時系列的需要変動の予測の計算を行う機能であり、浄水場や配水池の運用に有効な情報を提供するものである。需要予測演算機能２１４ａは、共通的な機能の一つであるスケジュール管理機能２１３ｂからの起動指令（例えば、１回／１日）により起動する。需要予測演算機能２１４ａは、起動時に演算で必要となる定義情報２１２ａ、需要予測モデル２１２ｂを読み込む。

起動後は、共通的な機能の一つであるデータアクセス機能２１３ａを介して演算に必要となる気象データ、プロセスデータをサーバ１２のデータベース１２２より取得する。そして、演算された結果（予測配水量）は、データアクセス機能２１３ａを介して、サーバ１２のデータベース１２２に書き込まれることになる。

予測結果の表示については、監視装置１１より需要予測画面１１２ａを開いたときに必要なデータをサーバ１２のデータベース１２２より取得してこれを表示することになる。

また、処理の履歴は、需要予測関連ログ２１６ａとして記録される。

つぎに二番目の例として、運転支援機能として下水流入予測演算機能を搭載した場合の動作およびデータの流れについて、図３を用いて説明する。

下水流入量予測機能２１４ｂは、主に降雨時にポンプ場に流入する下水の流入量を雨量、水位等の各種データを用いて予測する機能であり、ポンプ場の雨水ポンプや流入ゲートの運用に有効な情報を提供するものである。下水流入量予測機能２１４ｂは、共通的な機能の一つであるスケジュール管理機能２１３ｂからの起動指令（例えば、１回／１分）により起動する。下水流入量予測機能２１４ｂは、起動時に演算で必要となる定義情報２１２ｃを読み込む。

起動後は、共通的な機能の一つであるデータアクセス機能２１３ａを介して演算に必要となる雨量、水位等のデータをサーバ１２のデータベース１２２より取得する。そして、演算された結果（予測流入量）は、データアクセス機能２１３ａを介して、サーバ１２のデータベース１２２に書き込まれることになる。

予測結果の表示については、監視装置１１より流入量予測画面１１３ａを開いたときに必要なデータをサーバ１２のデータベース１２２より取得してこれを表示することになる。

また、処理の履歴は、流入量予測関連ログ２１６ｂとして記録される。

以上の図２および図３を用いた二つの例での説明のとおり、本実施形態の運転支援装置２１においては、搭載する運転支援機能の内容が変わった場合でも、共通的な機能を介して、データの流れは統一されたものとなっていることがわかる。

なお、上水道の運転支援機能としては、図２で説明した需要予測演算機能と併せて、水運用計画機能を搭載するというように、複数の支援機能を搭載する場合もある。また、下水道の運転支援機能としては、図３で説明した流入量予測演算機能と併せて、ポンプ運転予測機能、水質予測機能などを搭載するというように、複数の支援機能を搭載する場合もある。更に、近年では、全国の自治体において事業の合理化が図られ、上水道部門、下水道部門が上下水道部のように同じ部門で管轄するケースも増えてきている。場合によっては、今後、上下水道の施設・設備を同一の監視制御システムで監視・操作することも想定され、さらには運転支援装置に上水関連の運転支援機能、下水関連の運転支援機能が同時に乗ることも想定される。これらの場合に、各支援機能が必要とするデータや、支援機能が起動するタイミングが明確であれば、本実施形態における共通的な機能を使用して、これらの複数の運転支援機能を実現することも可能となる。

また、上述の説明では、運転支援機能２１４、２１５、…と共通的な機能２１３とを実装した運転支援装置２１を、監視制御システム１とは別の装置し、この運転支援装置２１を監視制御システム１に接続する構成としたが、この構成に限定されるものではなく、運転支援機能で行う演算の負荷等が特に問題にない範囲であれば、監視制御システム１のサーバ１２内にこれらの運転支援機能２１４、２１５、…と共通的な機能２１３とを実装し、運転支援を実現することとしても良い。この場合には、運転支援装置としてのハードもなくなることから、よりコストを削減することも可能となる。

更に、本実施形態の運転支援装置は、上下水道分野の施設および設備の運転支援装置に限定されるものではなく、電力、鉄鋼、化学等の各種プラントにおいて運転支援システムや運転支援装置を有するものに、これを適用することも可能である。

以上説明した本実施形態により実現される効果として、下記の点があげられる。

（１）各種運転支援機能の動作に用いられる共通的な機能を用意し、これを使用することにより、各種運転支援機能を容易に導入することが可能となる。

（２）複数の運転支援機能を１台の運転支援装置に実装して使用する場合にも、共通的能を用意することにより、それぞれの運転支援機能の開発コストを削減することが可能となる。

（３）上記により、運転支援装置に関わる開発コストや機器コストを削減することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る運転支援装置を接続した監視制御システムの概略構成を示す図。 本発明の一実施形態における一つの運転支援機能の動作およびデータの流れを説明するための図。 本発明の一実施形態における他の運転支援機能の動作およびデータの流れを説明するための図。

符号の説明

１…監視制御システム
１１…監視装置
１２…サーバ
１３ａ〜１３ｎ…コントローラ
１４…情報系ＬＡＮ
１５…制御系ＬＡＮ
２１…運転支援装置
１１２…運転支援画面１
１１３…運転支援画面２
１２２…データベース
２１２…データ・定義情報
２１３…共通的な機能（支援系共通機能）
２１３ａ…データアクセス機能
２１３ｂ…スケジュール管理機能
２１４…運転支援機能１
２１５…運転支援機能２
１１２ａ…需要予測画面
２１２ａ…需要予測関連定義情報
２１２ｂ…需要予測モデル
２１４ａ…需要予測演算機能
２１６ａ…需要予測関連ログ
１１３ａ…流入量予測画面
２１２ｃ…流入量予測関連定義情報
２１４ｂ…流入量予測演算機能
２１６ｂ…流入量予測関連ログ

Claims (4)

1. 所定の施設および設備を監視し制御する監視制御システムに接続され、
   前記施設および設備の運転を支援するための複数の運転支援機能のうちの少なくとも一つの運転支援機能と、前記複数の運転支援機能の実行において共通的に使用される共通的な機能とが実装されたことを特徴とする運転支援装置。
2. 前記共通的な機能が、前記監視制御システムとのデータのやり取りを行うデータアクセス機能、および実装された前記運転支援機能の実行に関するスケジュールを管理するスケジュール管理機能のうちの少なくとも一方の機能を含むものであることを特徴とする運転支援装置。
3. 実装された運転支援機能が複数であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の運転支援装置。
4. 所定の施設および設備を監視し制御する監視制御システムにおいて、
   前記施設および設備の運転を支援するための複数の運転支援機能のうちの少なくとも一つの運転支援機能と、前記複数の運転支援機能の実行において共通的に使用される共通的な機能とを、システム全体を管理し制御するサーバ内に実装したことを特徴とする監視制御システム。

Images