JP2703974B2 - 管網解析システム - Google Patents

管網解析システム

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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は配管図における例えば各管路および各接続点
(ノード)の流量や水頭差(圧力差)の関係を解析する
管網解析システムに係わり、特に解析結果の表示法を改
良した管網解析システムに関する。
(従来の技術) 例えば第5図(a)に示すような実際の配管図1の各
管路2における流量qと各接続点(ノード)3間の水頭
差hとの間の関係を解析する管網解析システムにおいて
は、第5図(a)の実際の配管図1のままで解析処理す
ると多大な労力と時間を必要とする。
よって、最近の管網解析システムにおいては、例えば
紙に描かれた配管図1を画像読取装置等で読取り、読取
った実際の配管図1を初期画像情報として例えば初期画
像情報メモリに記憶しておき、前述した管網解析を実施
する場合に、初期画像情報メモリに記憶された配管図1
を、小さい管路2や接続点3を削除して、第5図(b)
に示すような、等価的な管網モデル4に変換する縮約と
よばれる変換処理を実行する。すなわち、第5図(a)
の配管図1に入出力される3個の管路間における前述し
た解析結果は第5図(b)の管網モデル4に入出力され
る3個の管路間における解析結果と等しい。したがっ
て、配管図1は等価的に管網モデル4で置換えることが
可能である。
しかして、この管網モデル4の各管路5の流量qと各
接続点(ノード)6間の水頭差hとの間の関係を例えば
管路径d,管路長l,管路の抵抗係数k等を用いて解析すれ
ばよい。管網モデル4の管路数および接続点数は実際の
配管図1のそれに比較して大幅に減少しているので、こ
の管網モデル4に対する管網解析に要する時間は大幅に
短縮されることになる。そして、得られた各解析結果q,
hおよび各データk,l,dは例えばCRT表示部に管網モデル
4とともに表示される。
しかしながら、CRT表示部にただ単に第5図(b)に
示すような状態で各解析結果を表示したのみでは、表示
された管網モデル4の各管路5が実際の配管図1におけ
るどの管路2に対応するのかが直接対応しないので、非
常に理解しにくい。
そこで、このような不都合を解消するために、管網モ
デル4と共に実際の地図等を表示するようにしている。
このように実際の地図等を表示することによって、管
網モデルの各管路と各接続点を地図上における実際の位
置に概略対応させることが可能であるが、管網解析が最
終的に目標としている実際の配管図1における各管路2
および各接続点3における各解析結果をCRT表示部の表
示画面上から即座に得ることは困難であった。
(発明が解決しようとする課題) このように、従来の管解析システムにおいては、表示
装置に表示された管網モデルやその解析結果等のみでは
実際の配管図の各管路や各接続点における各解析結果を
容易に得ることは困難であった。
本発明は、配管図を一旦管網モデルに縮約して計算さ
れた解析結果を縮約手順を逆に実行して元の配管図に対
応する各解析結果を得ることによって、解析に要する時
間を大幅に増加することなく、実際の配管図における各
管路や各接続点の流量や圧力の解析結果を実際の配管図
とともに表示でき、各解析結果を即座に把握でき、使い
やすさを大幅に向上できる管網解析システムを提供する
ことを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記課題を解消するために本発明は、地図情報入力部
へ入力された実際の配管図を縮約部でもって等価的な管
網モデルに縮約し、この縮約された管網モデルを管網解
析部で解析し、解析結果を表示部に表示する管網解析シ
ステムにおいて、 地図情報入力部へ入力された配管図の初期画像情報を
記憶する初期画像情報メモリと、入力された配管図の管
網モデルへの縮約手順を記憶する縮約手順メモリと、管
網解析部にて得られた管網モデルにおける各管路および
各接続点の流量や圧力の各解析結果を、縮約手順メモリ
に記憶された縮約手順を逆に行なって、配管図における
各管路および各接続点の流量や圧力の各解析結果へ展開
する解析結果展開部と、この解析結果展開部にて得られ
た各解析結果を初期画像情報メモリに記憶されている配
管図とともに表示部へ表示する出力制御部とを備えたも
のである。
(作 用) このように構成された管網解析システムによれば、地
図情報入力部へ入力された実際の配管図は初期画像情報
メモリへ格納されるとともに縮約部で管網モデルに縮約
される。そして、その縮約された時の縮約手順が縮約手
順メモリへ記憶される。縮約された管網モデルは管網解
析部で所定の手順に従って解析される。
次に解析された管網モデルの各管路や各接続点の各解
析結果は、縮約手順メモリに記憶された縮約手順を逆方
向に実行することによって、実際の配管図の各管路や各
接続点の各解析結果へ展開(変換)される。しかして、
この各解析結果が、初期画像情報メモリから読出されて
表示装置に表示されている実際の配管図の各管路や各接
続点の近傍に表示される。
(実施例) 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
第1図は実施例の管網解析システムの概略構成を示す
ブロック図である。図中11は地図情報入力部としての例
えばマイクロコンピュータで構成された地図情報システ
ムであり、この地図情報システム11には例えば第4図
(a)に示す地形,道路,市街地等が記載された地図12
や同図(b)の配管図1等の画像情報を読取るイメージ
センサ13、画像情報や各解析結果を表示する表示部とし
てのCRT表示部14、CRT表示部14に表示されたデータを印
字する静電プロッタ15等が接続されている。
イメージスキャナー13を介して地図情報システム11へ
入力された配管図1の初期画像情報は初期画像情報メモ
リ16へ格納される。そして、初期画像情報メモリ16へ格
納された配管図1は縮約部17へ転送される。縮約部17は
入力された配管図1を、前述したように、小さい管路2
や接続点3を削除して、第4図(c)に示すような、等
価的な管網モデル4に縮約する処理を実行する。縮約部
17にて得られた管網モデル4は管網モデルメモリ18に格
納される。また、入力された配管図1が縮約部17にて管
網モデル4に縮約される過程を示す縮約手順およびこの
縮約過程で使用された配管図1の各管路2および各接続
点3の管路径や管路長等の各種データは縮約手順メモリ
19へ格納される。
また、管網モデルメモリ18に記憶された管網モデル4
は管網解析部20へ転送されて、この管網解析部20にて所
定の解析手順に従って解析される。すなわち、第4図
(c)に示すように、管網モデル4における各管路5の
流量q,各接続点(ノード)6間の水頭差hの各解析結果
が得られる。各解析結果はコンピュータからなる制御部
21へ送出される。
この制御部21の入力部22には、管網解析部20から送出
された管網モデル4の各解析結果の他に、縮約手順メモ
リ19の該当配管図1の縮約手順および各種データ値、管
網モデルメモリ18の管網モデル4、初期画像情報メモリ
16の配管図1等の各データが入力される。
解析結果展開部23は、入力部22へ入力された管網モデ
ル4の各管路5の流量qおよび各接続点(ノード)6間
の水頭差hの解析結果を、管網モデル4の各管路5の管
路径d,管路長l、および配管図1の各管路2の管路径d,
管路長lを用いて、縮小約手順を逆に実行することによ
って、元の配管図1における各管路2の流量q,各接続点
(ノード)3間の水頭差hの各解析結果に展開する。展
開された各解析結果は次のデータ配分部24にて実際の配
管図1の該当する各管路2,各接続点3近傍に割振られ
る。
各管路2および各接続点3近傍に各解析結果q,hが表
記された後の配管図1は出力制御部25を介して初期画像
情報メモリ16に設定されたのち、地図情報システム11を
介してCRT表示部14へ送出されて表示される。一方、イ
メージスキャナー13で第4図(a)に示す配管図1に対
応する実際の地図12を読取らせると、その地図12は地図
情報システム11を介してCRT表示部14に先の各解析結果
が表記された配管図1に重ね表示される。しかして、CR
T表示部14の表示画面には第4図(d)に示すように地
図12および各解析結果q,hが表記された配管図26が表示
される。そして、この配管図26は静電プロッタ15にて用
紙に印字出力して保存することが可能である。
次に、縮約部17における縮約手順および解析結果展開
部23における展開手順の基本動作を第2図および第3図
を用いて説明する。
通常、縮約は第2図に示す一対の接続点(ノード)3
で両端が接続された2本の管路2、又は第3図に示す3
個の接続点(ノード)3で接続された3本の管路2を、
一対の接続点(ノード)6間に存在する1本の管路5へ
管路合成することを示す。
最初に第2図に示す2本の管路2と1本の管路5間の
縮約,展開の手順を説明する。図示するように、2本の
管路2を有する合成(縮約)前の配管図1の各管路2の
各抵抗係数をk1,k2とし、各管路長をl1,l2とし、各管路
2の管路径をd1,d2とする。そして、各接続点3間に水
頭差hが生じた場合における各管路2における流量q1,q
2が得られたとする。
そして、1本の管路5で表現した管網モデル4に縮約
した場合においても、各接続点6間に2本の場合と同一
の水頭差hが得られると仮定した場合の、管路5の抵抗
係数,管路長,管路径,流量をそれぞれk,l,d,qとする
と、一般に各値は(1)式の関係を有する。
h=klqα=k1l1qα =k2l2qα q=q1+q2 ……(1) (1)式を変形して(2)式が得られる。
hを消去すると、 ここに、 k =10.666C−1.85 d−4.87 k1=10.666C−1.85 d1 −4.87 k2=10.666C−1.85 d2 −4.87 ……(3) であるから(4)式が得られる。
(3)式はHazen−Williamsの式であるので、α=1.8
5である。
さて、(4)式における実際の配管図1の各管路2に
おける管路長l1,l2および管路計d1,d2は既知であるの
で、合成(縮約)した管網モデル4の管路5の管路長l
を指定すれば、縮約後の管路2の管路径dが算出でき
る。
次に、第3図に示す3本の管路2を1本の管路5へ合
成(縮約)する場合においても、配管図1の3本目の管
路2の抵抗係数,管路長,管路径,流量をk3,l3,d3,q3
とすると、次の(5)式が成立する。
k=klqα=(k1l1+k2l)qα =k3l3qα ……(5) q=q1+q3 但しq1=q2とする・したがって、 hを消去して、 したがって、 (8)式の管路径d1,d2,d3および管路長l1,l2,l3は既
知であるので、合成(縮約)後の管網モデル4の管路5
の管路長lを指定すれば、管路径dが算出できる。
次に、上記のような基本的な手順で縮約された管網モ
デル4を元の配管図1へ戻す(展開する)手順を説明す
る。
先ず、第2図に示す1本の管路5から2本の管路2へ
展開する場合には、(9)式を用いる。
h=klqα=k1l1qα =k2l2qα ……(9) (9)式を前述したHazen−Williamsの式から展開す
ると、(10)式が得られる。
したがって、 管網モデル4の管路5の流量q,管路長l,管路径d、およ
び、実際の配管図1の各管路2の各管路長l1,l2および
管路径d1,d2は既知であるので、実際の配管図1の各管
路2における各流量q1,q2が算出される。
次に、第3図に示す、1本の管路5の管網モデル4を
3本の管路2を有する配管図1へ戻す(展開する)場合
においては、(12)式の関係を利用して、 h=klqα=(k1l1+k2l2)qα =k3l3qα ……(12) 但し、q1=q2とする。
したがって、 よって、 前述と同様に、管網モデル4の管路5の流量q,管路長l,
管路径d、および、実際の配管図1の各管路2の各管路
長l1,l2,l3および管路径d1,d2,d3は既知であるので、実
際の配管図1における各管路2における各流量q1,q2,q3
が算出される。
このような手法で管網モデル4を実際の配管図1へ展
開するためには、縮約前の各管路2の管路長l1,l2,l3
よび管路径d1,d2,d3、さらに縮約された後の管網モデル
4における管路5の管路長l,管路径d,流量q等のデータ
と、2本の管路2を1本に縮約したか又は3本の管路2
を1本に縮約したかの情報と、縮約前の管路2を特定す
る管路No.、縮約後の管路5を特定する管路No.等が必要
であるので、これらの各データを第1図の縮約手順メモ
リ19に記憶しておく。
このように構成された管網解析システムであれば、イ
メージスキャナー13で実際の配管図1を読取らせると、
地図情報システム11を経由して初期画像情報メモリ16へ
記憶されたのち、縮約部14にて前述した縮約手順にて管
網モデル4へ縮約される。そして、管網解析部20にてこ
の縮約された管網モデル4に対して解析が行なわれ、各
管路5の流量qおよび各接続点6間の水頭差hの各解析
結果が得られる。
次に、求められた解析結果は解析結果展開部23にて前
述した逆手順によって、実際の配管図1における各管路
2の流量q1,q2,…および各接続点3間の水頭差hに展開
される。
そして、第4図(d)に示すように、CRT表示部14に
地図12と各管路2および各接続点3近傍に流量qや水頭
差hの解析結果が重ねられた配管図12が表示される。
したがって、このCRT表示部14の表示画面を観察する
操作者は、実際の配管図1上に各管路2および各接続点
3に対応して該当箇所の流量q,水頭差hの解析結果が表
示されているので、管網モデル4のみの解析結果に比較
して解析結果の実用性を大幅に向上でき、その解析結果
を直ちに実際の配管網の維持管理および設計変更等に使
用できる。
また、最初から実際の配管図1を用いて管網解析を実
行する場合に比較して、その計算時間を大幅に短縮でき
る。
なお、管網モデル4に対しては、従来装置と同様にこ
の管網モデル4およびこの管網モデル4に対する解析結
果を前記CRT表示部14へ表示できる。
[発明の効果] 以上説明したように本発明の管網分析システムによれ
ば、配管図を一旦管網モデルに縮約して計算された解析
結果を縮約手順を逆に実行して元の配管図に対応する各
解析結果を得るようにしている。したがって、解析に要
する時間を大幅に増加することなく、実際の配管図にお
ける各管路や各接続点の流量や圧力の解析結果を実際の
配管図とともに表示でき、解析精度を大幅に向上できる
とともに、各解析結果を即座に把握でき、装置全体の使
いやすさを大幅に向上できる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図は本発明の一実施例に係わる管網解析
システムを示すものであり、第1図は概略構成を示すブ
ロック図、第2図および第3図は縮約手順および展開手
順を説明するための図、第4図は地図と配管図と管網モ
デルおよびCRT表示部に表示される配管図を示す図であ
り、第5図は一般的な配管図および管網モデルを示す図
である。 1……配管図、2,5……管路、3,6……接続点、4……管
網モデル、11……地図情報システム、12……イメージス
キャナー、14……CRT表示部、16……初期画像情報メモ
リ、17……縮約部、19……縮約手順メモリ、20……管網
解析部、23……解析結果展開部、25……出力制御部。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】地図情報入力部へ入力された実際の配管図
    を縮約部でもって等価的な管網モデルに縮約し、この縮
    約された管網モデルを管網解析部で解析し、解析結果を
    表示部に表示する管網解析システムにおいて、 前記地図情報入力部へ入力された配管図の初期画像情報
    を記憶する初期画像情報メモリと、前記入力された配管
    図の管網モデルへの縮約手段を記憶する縮約手順メモリ
    と、前記管網解析部にて得られた管網モデルにおける各
    管路および各接続点の流量や圧力の各解析結果を、前記
    縮約手順メモリに記憶された縮約手順を逆に行なって、
    前記配管図における各管路および各接続点の流量や圧力
    の各解析結果へ展開する解析結果展開部と、この解析結
    果展開部にて得られた各解析結果を前記初期画像情報メ
    モリに記憶されている配管図とともに前記表示部へ表示
    する出力制御部とを備えた管網解析システム。
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