JP4456037B2 - Tunnel drainage monitoring and control method and tunnel drainage monitoring and control system - Google Patents
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Description
本発明は、トンネルに付帯設備として設けられている排水設備の監視制御技術に関する。 The present invention relates to a monitoring control technique for a drainage facility provided as an incidental facility in a tunnel.
トンネルには、降雨時などに冠水するのを防止するための排水設備が設けられている場合が少なくない。そうしたトンネル排水設備は、排水を貯留する排水槽、その排水槽に設置される排水ポンプ、および排水ポンプを制御するポンプ制御盤を備えているのが一般的である。 In many cases, tunnels are provided with drainage facilities to prevent flooding during rain. Such tunnel drainage equipment generally includes a drainage tank for storing drainage, a drainage pump installed in the drainage tank, and a pump control panel for controlling the drainage pump.
こうしたトンネル排水設備について従来では、その基本的な制御として、ポンプ制御盤に予め設定してある運転水位と停止水位に基づいて排水ポンプの運転／停止を自動的に行うようにされている。すなわち降雨などにより排水槽の水位が上昇して運転水位に達すると、排水ポンプを自動的に運転させて排水槽からの排水を行い、その排水で排水槽の水位が停止水位になれば、排水ポンプを自動的に停止させるという制御である。またトンネル排水設備は、こうした基本的制御の他に、必要に応じてトンネル排水設備監視制御システム（これは排水設備の他に、換気設備、照明設備、防災設備などのトンネルの各種設備の制御を複数のトンネルについて遠く離れた場所から遠隔的に行うトンネル遠隔監視制御システムの一部として設けられる）による遠隔制御も受けるようにされている。すなわちトンネル排水設備監視制御システムには、ポンプ制御盤から排水槽の水位情報と排水ポンプの運転／停止情報が送られる。そしてシステムのオペレータは、任意にこれらの情報をシステムの表示部に表示させてトンネル排水設備の状況を把握し、必要であれば手動で排水ポンプの運転や停止操作を行う。 Conventionally, for such a tunnel drainage facility, as a basic control, the drainage pump is automatically operated / stopped based on the operation water level and the stop water level preset in the pump control panel. In other words, when the water level in the drainage tank rises due to rain or the like and reaches the operating water level, the drainage pump is automatically operated to drain water from the drainage tank. The control is to automatically stop the pump. In addition to these basic controls, tunnel drainage equipment also controls tunnel drainage equipment monitoring and control systems as necessary (this includes control of various tunnel equipment such as ventilation equipment, lighting equipment, and disaster prevention equipment in addition to drainage equipment). Remote control by a tunnel remote monitoring and control system that remotely controls a plurality of tunnels from a remote location is also received. That is, the drainage tank water level information and drainage pump operation / stop information are sent from the pump control panel to the tunnel drainage facility monitoring and control system. Then, the system operator arbitrarily displays the information on the display unit of the system to grasp the status of the tunnel drainage facility, and manually operates and stops the drainage pump if necessary.
ここで、降雨などに伴う排水の監視制御に関する技術として、特許文献１に開示される「雨水ポンプ井の目標水位制御方法」や特許文献２に開示される「雨水ポンプ制御装置」などが知られている。
Here, as a technique related to the monitoring and control of drainage due to rainfall or the like, a “rainwater pump well target water level control method” disclosed in
上述のように、従来のトンネル排水設備では、ポンプ制御盤に予め設定の運転水位と停止水位に基づく固定的な制御を基本とし、これをトンネル排水設備監視制御システムからの手動制御で補うようにされていた。そしてその手動操作による補完制御は、固定的な制御では大雨により排水槽が溢れる可能性があると予測されるような場合に特に行われていた。すなわち排水槽が溢れる可能性があるような大雨が予測される場合には、トンネル排水設備監視制御システムからの手動操作により事前に排水ポンプを運転して排水槽の水位を適切な水位まで下げることで大雨に対処する制御である。 As described above, the conventional tunnel drainage equipment is based on the fixed control based on the preset operation water level and stop water level in the pump control panel, and this is supplemented by manual control from the tunnel drainage equipment monitoring control system. It had been. And the complementary control by the manual operation was performed especially when it is predicted that there is a possibility that the drainage tank may overflow due to heavy rain in the fixed control. In other words, if heavy rain is expected that may overflow the drainage tank, the drainage pump is operated in advance by manual operation from the tunnel drainage facility monitoring and control system to lower the drainage tank level to an appropriate level. It is control to cope with heavy rain.
近年は、トンネル内の路面がトンネル外の路面より低くて雨水が溜まりやすいアンダーパス型のトンネルが特に都市部において増えてきており、その一方で都市部では突発的な集中豪雨が発生しやすくなってもいる。このため大雨に対処するための排水制御を必要とする場合が増えている。このような状況にあっては、上記のようなトンネル排水設備監視制御システムからの手動による補完制御で大雨に対処することにはいくつかの問題がある。 In recent years, the number of underpass-type tunnels where the road surface inside the tunnel is lower than the road surface outside the tunnel and where rainwater tends to collect has been increasing, especially in urban areas, while sudden heavy rains are more likely to occur in urban areas. There is also. For this reason, the case where drainage control for dealing with heavy rain is required is increasing. Under such circumstances, there are some problems in dealing with heavy rain by manual complementary control from the tunnel drainage equipment monitoring and control system as described above.
その１つは、トンネル排水設備監視制御システムからの手動操作であると、事前の水位設定に過不足を生じるということである。すなわちトンネル排水設備からトンネル排水設備監視制御システムに提供される水位情報には時間的な遅れがあり、それに起因して水位を下げ過ぎてしまったり、水位の下げ不足を生じたりすることである。水位を過度に下げてしまうと、ポンプ制御盤が排水ポンプを起動ロック状態にしてしまう。そして排水ポンプが起動ロック状態になると、排水槽の水位が上昇しても排水がなされなくなったり、トンネル排水設備監視制御システムからの遠隔制御で排水ポンプを起動させることができなくなったりし、係員が現場まで出向いて起動ロック状態を解除するなどの対応をとる必要を生じてしまう。一方、水位の下げに不足があると、トンネルが冠水する可能性が高くなってしまう。 One of them is that the manual operation from the tunnel drainage facility monitoring and control system results in excessive or insufficient prior water level setting. That is, there is a time delay in the water level information provided from the tunnel drainage facility to the tunnel drainage facility monitoring and control system, resulting in excessively lowering the water level or insufficient lowering of the water level. If the water level is lowered excessively, the pump control panel will put the drainage pump in a start-up locked state. And if the drainage pump is locked, the drainage will not be performed even if the water level in the drainage tank rises, or the drainage pump cannot be activated by remote control from the tunnel drainage facility monitoring and control system. It will be necessary to take measures such as going to the site and releasing the activation lock state. On the other hand, if there is a lack of water level reduction, there is a high possibility that the tunnel will be flooded.
他の１つの問題は、トンネル排水設備監視制御システムからの手動操作であると、排水ポンプの運転に無駄が増え、電力コストのいたずらな増大を招き、また排水ポンプの消耗をいたずらに早めるという結果を招くという問題である。 Another problem is that manual operation from the tunnel drainage monitoring and control system results in wasteful operation of the drainage pump, leading to a mischievous increase in power costs, and premature drainage of the drainage pump. It is a problem that invites.
本発明は、以上のような事情を背景になされたものであり、近年発生しやすくなっている突発的な集中豪雨に対しても排水ポンプの運転を必要最小限に抑えつつ、排水槽からの必要な排水を確実に行うことを可能とするトンネル排水設備監視制御方法およびその実行に用いるトンネル排水設備監視制御システムの提供を目的としている。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and from the drainage tank while keeping the operation of the drainage pump to the minimum necessary even for sudden torrential rains that are likely to occur in recent years. The purpose of the present invention is to provide a tunnel drainage equipment monitoring and control method capable of reliably performing necessary drainage and a tunnel drainage equipment monitoring and control system used for its execution.
上記目的のために本発明では、排水を貯留する排水槽、前記排水槽に設置される排水ポンプ、および前記排水ポンプを制御するポンプ制御盤を備えたトンネルの排水設備をトンネル排水設備監視制御システムにより遠隔的に監視制御するためのトンネル排水設備監視制御方法において、前記トンネル排水設備監視制御システムに水位設定手段を設け、前記排水ポンプに運転開始させる前記排水槽の水位である運転水位を前記水位設定手段により前記ポンプ制御盤に所定の時間周期で設定すると共に、前記水位設定手段により設定する設定運転水位は、予報降水量に基づいて自動的に決定することを特徴としている。 For the above purpose, in the present invention, a tunnel drainage facility monitoring and control system includes a drainage tank for storing drainage, a drainage pump installed in the drainage tank, and a drainage facility of a tunnel provided with a pump control panel for controlling the drainage pump. In the tunnel drainage equipment monitoring and control method for remotely monitoring and controlling by the above, in the tunnel drainage equipment monitoring and control system, the water level setting means is provided, and the operation water level that is the water level of the drainage tank that causes the drainage pump to start operation is set to the water level. The setting means sets the pump control panel in the pump control panel at a predetermined time period, and the set operation water level set by the water level setting means is automatically determined based on the predicted precipitation amount .
また本発明では上記のようなトンネル排水設備監視制御方法について、前記予報降水量に基づいて決定された設定運転水位を、その決定時点における前記排水槽への排水の実流入量に基づいて自動的に変更する。 Further, in the present invention, for the tunnel drainage facility monitoring control method as described above, the set operation water level determined based on the predicted precipitation amount is automatically determined based on the actual inflow amount of drainage into the drainage tank at the time of determination. Change to
また本発明では上記のようなトンネル排水設備監視制御方法について、前記実流入量に基づく前記設定運転水位の変更に際して過去の運転水位設定パターンを参照して前記設定運転水位の変更をする。 Further, in the present invention, in the tunnel drainage facility monitoring control method as described above, when the set operation water level is changed based on the actual inflow amount, the set operation water level is changed with reference to a past operation water level setting pattern.
また本発明では上記目的のために、排水を貯留する排水槽、前記排水槽に設置される排水ポンプ、および前記排水ポンプを制御するポンプ制御盤を備えたトンネルの排水設備を遠隔的に監視制御するためのトンネル排水設備監視制御システムにおいて、前記排水ポンプに運転開始させる前記排水槽の水位である運転水位を前記ポンプ制御盤に所定の時間周期で設定する水位設定手段を備えると共に、前記水位設定手段は、予報降水量と前記排水槽への排水の予測流入量の関係をテーブル化して保持する予測流入量テーブル、前記排水槽への予測流入量と前記運転水位の関係をテーブル化して保持する設定水位テーブル、および入力された予報降水量から前記予測流入量テーブルと前記設定水位テーブルを用いて設定運転水位を算出する運転水位算出部を備えていることを特徴としている。 In the present invention, for the above purpose, a drainage tank for storing drainage, a drainage pump installed in the drainage tank, and a drainage facility of a tunnel provided with a pump control panel for controlling the drainage pump are remotely monitored. in tunnel drainage monitoring and control system for controlling, Rutotomoni includes a water level setting means for setting a predetermined time period the operation water is the water level of the drain tank to start operation to the drainage pump to the pump control panel, the The water level setting means tabulates and maintains the relationship between the predicted precipitation and the predicted inflow of drainage to the drainage tank, and the table of the relationship between the predicted inflow to the drainage tank and the operating water level. Operation water for calculating a set operation water level from the set water level table to be held and the predicted inflow table and the set water level table from the input forecast precipitation It is characterized in that it comprises a calculation unit.
また本発明では上記のようなトンネル排水設備監視制御システムについて、前記水位設定手段は、予報降水量に基づいて決定された設定運転水位を、その決定時点における前記排水槽への排水の実流入量に基づいて自動的に変更する運転水位変更部をさらに備えるものとしている。 Further, in the present invention, in the tunnel drainage equipment monitoring control system as described above, the water level setting means uses the set operation water level determined based on the predicted precipitation amount, and the actual inflow amount of drainage into the drainage tank at the time of determination. The operation water level changing unit that automatically changes based on the above is further provided.
また本発明では上記のようなトンネル排水設備監視制御システムについて、前記水位設定手段は、監視制御対象の排水設備の過去における水位設定の履歴を記録する設定水位履歴データベースをさらに備え、前記実流入量に基づく前記設定運転水位の変更に際して前記設定水位履歴データベースから求めた過去の運転水位設定パターンを参照して前記設定運転水位の変更をするものとしている。 In the present invention, in the above-described tunnel drainage facility monitoring control system, the water level setting means further includes a set water level history database that records a history of water level setting in the past of drainage facilities to be monitored and controlled, and the actual inflow amount The set operating water level is changed with reference to the past operating water level setting pattern obtained from the set water level history database when the set operating water level is changed based on the above.
本発明では、トンネル排水設備監視制御システムから水位設定手段により運転水位を所定の時間周期で設定する。このため本発明によれば、近年発生しやすくなっている突発的な集中豪雨に対しても排水ポンプの運転を必要最小限に抑えつつ、排水槽からの必要な排水を確実に行うことが可能となる。また本発明の１つの態様では、予報降水量に基づく設定運転水位を実際の降雨状態に応じて自動的に変更する。このため、実際の降雨状態に即して排水設備を制御することが可能となり、さらにその運転水位変更処理で過去の運転水位設定パターンの利用による学習性を与えることにより、個々のトンネルの特徴に応じた制御が可能となり、これらにより排水ポンプの無駄な運転を避けた、より効率的な制御を行える。 In the present invention, the operation water level is set at a predetermined time period by the water level setting means from the tunnel drainage equipment monitoring control system. For this reason, according to the present invention, it is possible to reliably perform necessary drainage from the drainage tank while suppressing the operation of the drainage pump to the minimum necessary even for sudden torrential rains that are likely to occur in recent years. It becomes. Moreover, in one aspect of the present invention, the set operation water level based on the predicted precipitation is automatically changed according to the actual rainfall state. For this reason, it becomes possible to control the drainage facilities in accordance with the actual rainfall conditions, and further, by providing learning by using the past operation water level setting pattern in the operation water level change process, the characteristics of individual tunnels can be specified. Accordingly, it is possible to perform more efficient control while avoiding wasteful operation of the drainage pump.
以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１に一実施形態におけるトンネル排水設備監視制御システムの構成を示す。本実施形態のトンネル排水設備監視制御システムは、複数のトンネルＴＮ（ＴＮ１、ＴＮ２、…ＴＮｎ）それぞれにおける各排水設備１‐ＴＮ１、１‐ＴＮ２、…１‐ＴＮｎを一括的に監視制御でき、中央監視装置２、予報降水量入力部３、およびグラフ表示部４を備えている。
Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described. FIG. 1 shows a configuration of a tunnel drainage facility monitoring control system in one embodiment. The tunnel drainage facility monitoring and control system of this embodiment can collectively monitor and control the drainage facilities 1-TN1, 1-TN2,... 1-TNn in each of a plurality of tunnels TN (TN1, TN2,... TNn). A
排水設備１は、図中に排水設備１‐ＴＮ１について示すように、排水を貯留する排水槽５、排水槽５に設置される複数の排水ポンプＰ（図の例では２台の排水ポンプＰ１、Ｐ２）、排水槽５に設置される水位計６、および排水ポンプＰを制御するポンプ制御盤７を備え、さらにトンネル伝送装置８を備えている。
The
ポンプ制御盤７は、後述のようにして中央監視装置２から遠隔的に設定される設定水位に基づいて排水ポンプＰ１、Ｐ２の運転／停止を制御する。またポンプ制御盤７は、例えば１分といった周期で排水槽５の水位データを取得するとともに、排水ポンプＰ１、Ｐ２の運転／停止状態に関するデータを取得する。これらのデータは、トンネル伝送装置８に渡され、トンネル伝送装置８から通信手段（通信網）９を介して中央監視装置２に送信される。
The pump control panel 7 controls the operation / stop of the drainage pumps P1 and P2 based on the set water level set remotely from the
中央監視装置２は、トンネルＴＮ１、ＴＮ２、…ＴＮｎそれぞれの排水設備１‐ＴＮ１、１‐ＴＮ２、…１‐ＴＮｎごとの水位設定・監視手段（水位設定手段）１０を備えるとともに、トンネル伝送Ｉ／Ｆ１１を備え、通信手段９を介して排水設備１‐ＴＮ１、１‐ＴＮ２、…１‐ＴＮｎのそれぞれに接続されている。水位設定・監視手段１０は、降水量と排水槽５への一定時間単位（例えば１０分）での予測流入量の当該排水設備１における関係をテーブル化して保持する予測流入量テーブル１２、排水槽５への予測流入量と排水槽５における運転水位の当該排水設備１における関係をテーブル化して保持する設定水位テーブル１３、当該排水設備１の過去における水位設定の履歴を記録する設定水位履歴データベース１４、オペレータが入力する予報降水量から予測流入量テーブル１２と設定水位テーブル１３を用いて当該排水設備１における運転水位を算出する運転水位算出部１５、当該排水設備１からトンネル伝送Ｉ／Ｆ１１を介して入力情報として受信する排水槽５の計測水位情報と排水ポンプＰ１、Ｐ２の運転／停止情報を水位・ポンプ運転実績データとして記録する水位・ポンプ運転実績データベース１６、水位・ポンプ運転実績データベース１６への記録処理を行う排水設備データ記録部１７、排水ポンプＰで排水している状態におけるその時点での排水槽５への実際の流入量などから運転水位を変更する運転水位変更部１８、排水ポンプＰで排水している状態における排水槽５の水位上昇率を予め設定の限界水位上昇率に基づいて監視し、また排水槽５の上限水位と下限水位について監視する水位監視部１９、および排水槽５の水位上昇率が限界水位上昇率を超えた場合および排水槽５の水位が上限水位または下限水位に達した場合に警報を出力する水位警報出力部２０を備えている。
The
予報降水量入力部３は、オペレータが予報降水量を入力するための画面として構成される。予報降水量の入力は、通常、一定時間単位（例えば３時間単位）で１日分の予報降水量を入力するようにして行う。１日分の予報降水量の入力は前日の夕方に行うのを基本とするが、予報の変化に応じて適宜に変更入力をできるようにする。予報降水量情報は、例えばインターネットの天気予報サイトで入手することができる。 The forecast precipitation input unit 3 is configured as a screen for the operator to input forecast precipitation. The forecast precipitation is usually input by inputting the forecast precipitation for one day in a fixed time unit (for example, three hours). Although the input of the forecast precipitation for one day is basically performed in the evening of the previous day, it is possible to input the change appropriately according to the change in the forecast. Forecast precipitation information can be obtained, for example, on an Internet weather forecast site.
グラフ表示部４は、例えば１時間単位で排水槽５の水位トレンドをグラフ表示するように構成され、オペレータの状況把握を支援するのに機能する。 The graph display unit 4 is configured to display the water level trend of the drainage tank 5 in a graph, for example, on an hourly basis, and functions to assist the operator in grasping the situation.
次に、本トンネル排水設備監視制御システムで実行される監視制御方法について説明する。監視制御方法における排水設備の制御は、所定の時間周期（例えば１０分）で排水槽の運転水位を設定する処理の繰返しとして行われる。ここで、排水槽の水位には複数の段階を予め決めておく。本実施形態では、上限水位と下限水位それに停止水位を設けるとともに、上限水位と停止水位の間に等間隔でＡ〜Ｄの４段階の運転水位を設けている。上限水位は、排水槽が満杯に近い異常高水位として警報を出力する水位である。一方、下限水位は、その状態で排水ポンプを運転させると排水ポンプに異常をもたらす可能性のある水位であり、この場合は異常低水位として警報を出力するとともに、排水ポンプ保護のために排水ポンプを起動ロック状態にする。停止水位は、４段階の運転水位Ａ〜Ｄのいずれかが設定されてその水位条件で排水ポンプが運転されている状態で当該水位に達した場合に排水ポンプを停止させる水位である。４段階の運転水位Ａ〜Ｄについては２台の排水ポンプＰ１、Ｐ２の使い分けを設定してある。すなわち予報降水量が多くて最も低い水位Ｄが設定された水位条件では、その水位に達した時点で２台の排水ポンプＰ１、Ｐ２を同時に運転開始させるようにし、それ以外の水位Ａ〜Ｃが設定された水位条件では、それらの水位に達した時点で２台の排水ポンプＰ１、Ｐ２のうちのいずれか１台、例えば排水ポンプＰ１を優先的に運転開始させるようにする。このように複数段階の運転水位を設け、それらの運転水位について複数の排水ポンプの使い分けをさせることにより、排水ポンプをより効率的に運転させることが可能となる。 Next, a monitoring control method executed in the tunnel drainage equipment monitoring control system will be described. The control of the drainage facility in the monitoring control method is performed as a repetition of the process of setting the operating water level of the drainage tank at a predetermined time period (for example, 10 minutes). Here, a plurality of stages are determined in advance for the water level of the drainage tank. In the present embodiment, an upper limit water level, a lower limit water level, and a stop water level are provided, and four operation water levels A to D are provided at equal intervals between the upper limit water level and the stop water level. The upper limit water level is a water level that outputs an alarm as an abnormally high water level when the drainage tank is almost full. On the other hand, the lower limit water level is a water level that may cause an abnormality to the drainage pump if it is operated in this state. In this case, an alarm is output as an abnormally low water level and the drainage pump is protected to protect the drainage pump. Is set to the startup lock state. The stop water level is a water level at which the drain pump is stopped when any of the four operation water levels A to D is set and the drain pump is operated under the water level condition. For the four operating water levels A to D, the two drain pumps P1 and P2 are selectively used. That is, under the water level condition where the forecast water precipitation is the highest and the lowest water level D is set, when the water level is reached, the two drain pumps P1, P2 are started simultaneously, and the other water levels A to C Under the set water level conditions, when one of these water levels is reached, one of the two drain pumps P1 and P2, for example, the drain pump P1 is preferentially started. As described above, by providing a plurality of operating water levels and selectively using a plurality of drainage pumps for these operating water levels, the drainage pumps can be operated more efficiently.
図２に運転水位設定における処理の流れを示す。この運転水位設定処理は、上記のように所定の時間周期で定期的に行い、その都度、トンネル排水設備監視制御システムが監視制御対象とする複数のトンネルの全てについて順に行う。本実施形態では運転水位設定処理の周期を１０分としている。ある時点での運転水位設定が開始されると、まず、最初の運転水位設定対象の排水設備について予報降水量の入力を確認する（ステップ２１）。予報降水量には、例えば０ｍｍといったデフォルト（これは変更可能）があり、予報降水量の入力がなされていない場合にはこのデフォルトが表示される。予報降水量入力確認でデフォルトであった場合には、ステップ２４に進み、設定運転水位（排水ポンプの運転開始水位として設定される排水槽の水位）を最高位の運転水位Ａに決定する。 FIG. 2 shows the flow of processing in setting the operating water level. The operation water level setting process is periodically performed at a predetermined time period as described above, and is sequentially performed for all of a plurality of tunnels to be monitored and controlled by the tunnel drainage facility monitoring control system each time. In this embodiment, the cycle of the operating water level setting process is 10 minutes. When the operation water level setting at a certain point in time is started, first, the input of the forecast precipitation amount is confirmed for the drainage facility that is the first operation water level setting object (step 21). There is a default value (for example, 0 mm) for the predicted precipitation amount, and this default value is displayed when the predicted precipitation amount has not been entered. If it is the default in the predicted precipitation input confirmation, the process proceeds to step 24, and the set operation water level (the water level of the drainage tank set as the operation start water level of the drainage pump) is determined as the highest operation water level A.
一方、予報降水量入力確認で予報降水量の入力が認められた場合には、ステップ２２で排水槽への予測流入量を決定する。予測流入量決定処理では、入力されている予報降水量で予測流入量テーブル１２を検索して入力予報降水量に対応する流入量を抽出し、それを予測流入量として決定する。
On the other hand, if the forecast precipitation input is confirmed in the forecast precipitation input confirmation, the predicted inflow amount to the drainage tank is determined in
予測流入量が決定されたら、その予測流入量からステップ２３で設定運転水位を決定する。運転水位決定処理では、予測流入量で設定水位テーブル１３を検索して予測流入量に対応する運転水位を抽出し、それを設定運転水位（運転水位Ｂ〜Ｄのいずれか）として決定する。
When the predicted inflow amount is determined, the set operation water level is determined in
ステップ２４またはステップ２３で設定運転水位が決定されたらステップ２５で排水ポンプの運転の有無を判定する。排水ポンプ（排水ポンプＰ１、Ｐ２のいずれかまたは両方）が運転中であれば、ステップ２６に進んで運転水位変更処理を行う。後述するように運転水位変更処理では、ステップ２４またはステップ２３で決定された設定運転水位を当該排水設備における排水槽への実際の流入量などに応じて変更して新たな設定運転水位を決定する。運転水位変更処理で設定運転水位が決定されたら、その設定運転水位を設定水位履歴データベース１４に登録し（ステップ２７）、それからその運転水位をトンネル伝送Ｉ／Ｆ１１に出力し、トンネル伝送Ｉ／Ｆ１１により排水設備１のポンプ制御盤７に送信する（ステップ２８）。ここで、運転水位変更処理で決定された設定運転水位について、設定水位履歴データベース１４への登録を行わない場合もある。それについて後述する。
When the set operation water level is determined in
一方、運転中の排水ポンプがないとされた場合には、ステップ２４またはステップ２３で決定された設定運転水位を設定水位履歴データベース１４に登録し（ステップ２７）、それからその運転水位をトンネル伝送Ｉ／Ｆ１１に出力し、トンネル伝送Ｉ／Ｆ１１により排水設備１のポンプ制御盤７に送信する（ステップ２８）。
On the other hand, if there is no drainage pump in operation, the set operating water level determined in
設定運転水位の送信を受けたポンプ制御盤７は、それを運転水位として設定して排水ポンプの制御を行う。その制御は、例えば設定運転水位が最も低い運転水位Ｄの場合であれば、その水位に達した時点で２台の排水ポンプＰ１、Ｐ２を同時に運転開始させて停止水位になるまで運転を継続し、また設定運転水位が運転水位Ａの場合であれば、その水位に達した時点で例えば排水ポンプＰ１を優先的に運転開始させて停止水位になるまで運転を継続させるというように行われる。ここで、排水設備１が既存のもので、中央監視装置２から指令される設定運転水位を直接に入力設定する機能をポンプ制御盤７が備えていない場合には、ポンプ制御盤７に水位設定変更手段７Ａを設け、この水位設定変更手段７Ａにより中央監視装置２からの指令設定運転水位をポンプ制御盤７に設定する。
The pump control panel 7 that has received the transmission of the set operation water level sets it as the operation water level and controls the drainage pump. For example, in the case of the operation water level D having the lowest set operation water level, when the water level is reached, the two drain pumps P1 and P2 are simultaneously started to operate until the stop water level is reached. If the set operation water level is the operation water level A, for example, when the water level is reached, for example, the drain pump P1 is preferentially started to operate until the stop water level is reached. Here, when the
１つの排水設備についての運転水位の設定を終えたら、運転水位未設定のトンネルの有無を判定する（ステップ２９）。運転水位未設定のトンネルが残っている場合にはステップ２１に戻ってステップ２８までの処理を運転水位未設定のトンネルが無くなるまで繰返し、運転水位未設定のトンネル無しであった場合には処理を終了する。以上の一連の処理は上記のように例えば１０分といった所定の時間周期で定期的に行う。 When the setting of the operating water level for one drainage facility is completed, it is determined whether or not there is a tunnel in which the operating water level is not set (step 29). If there is a tunnel with no operating water level set, return to step 21 and repeat the process up to step 28 until there are no tunnels with no operating water level set. finish. As described above, the above series of processing is periodically performed at a predetermined time period such as 10 minutes.
図３に、運転水位変更処理の流れを示す。運転水位変更処理では、まず水位・ポンプ運転実績データベース１６から水位データとポンプ運転時間データを取得する（ステップ３１）。水位データは、前回の運転水位設定処理時と今回の運転水位設定処理時での水位の差分、つまり対前回水位差分であり、現時点での水位と１０分前における水位の差分として求める。ポンプ運転時間データは、現時点までの過去１０分間における排水ポンプの累積運転時間である。 FIG. 3 shows the flow of the operation water level change process. In the operation water level changing process, first, water level data and pump operation time data are acquired from the water level / pump operation result database 16 (step 31). The water level data is the difference between the water level at the time of the previous operation water level setting process and the current operation water level setting process, that is, the difference between the previous water level and the difference between the current water level and the water level 10 minutes before. The pump operation time data is the accumulated operation time of the drainage pump in the past 10 minutes up to the present time.
水位データとポンプ運転時間データが得られたら、これらのデータに基づいて実流入量を算出する（ステップ３２）。実流入量算出処理では、まず、ポンプ運転時間から過去１０分間の排出量を求める。過去１０分間の排出量は、「排水ポンプＰ１の運転時間（分）×排水ポンプＰ１の１分間排出量＝排水ポンプＰ１の過去１０分間の排出量」と「排水ポンプＰ２の運転時間（分）×排水ポンプＰ２の１分間排出量＝排水ポンプＰ２の過去１０分間の排出量」の合計として求める。次いで、対前回水位差分から見かけの流入量を「対前回水位差分×排水槽の底辺面積＝見かけの流入量」として求める。そしてこれら排水ポンプによる排出量と見かけの流入量から実流入量を算出する。実流入量は、「排出量＋見かけの流入量＝実流入量」として求める。この式において、対前回水位差分が正の値の場合、つまり水位が前回より上昇している場合には、見かけの流入量が正の値になり、対前回水位差分が負の値の場合、つまり水位が前回より下降している場合には、見かけの流入量が負の値になる。 When the water level data and the pump operation time data are obtained, the actual inflow amount is calculated based on these data (step 32). In the actual inflow amount calculation process, first, the discharge amount for the past 10 minutes is obtained from the pump operation time. The amount of discharge in the past 10 minutes is “the operation time (minutes) of the drainage pump P1 × the amount of discharge in one minute of the drainage pump P1 = the amount of discharge in the past 10 minutes of the drainage pump P1” and “the operation time (minutes) of the drainage pump P2. X Calculated as the sum of "1 minute discharge amount of drainage pump P2 = discharge amount of last 10 minutes of drainage pump P2". Next, the apparent inflow amount is obtained as “vs. previous water level difference × drainage tank bottom area = apparent inflow amount” from the previous water level difference. Then, the actual inflow is calculated from the discharge by the drainage pump and the apparent inflow. The actual inflow amount is obtained as “discharge amount + apparent inflow amount = actual inflow amount”. In this equation, if the difference in water level from the previous time is a positive value, that is, if the water level is higher than the previous time, the apparent inflow amount is a positive value, and the difference from the previous water level is a negative value, That is, when the water level is lower than the previous time, the apparent inflow amount becomes a negative value.
実流入量を求めたら、これを予測流入量と大小比較する（ステップ３３）。予測流入量が実流入量以上とされた場合には、設定運転水位の変更無しとし、ステップ２４またはステップ２３で決定の設定運転水位を維持してステップ２７以下の処理に進む。一方、予測流入量が実流入量より小さいとされた場合には、ステップ３４以降で設定運転水位の変更を行う。
Once the actual inflow is obtained, it is compared with the predicted inflow (step 33). If the predicted inflow amount is greater than or equal to the actual inflow amount, the set operating water level is not changed, the set operating water level determined in
ステップ３４では、実流入量で設定水位テーブル１３を検索して実流入量に対応する運転水位を抽出し、それを設定運転水位として仮に決定する。次いで、設定水位履歴データベース１４から過去（今回以前の降雨時）における運転水位設定パターン、つまり周期的に繰り返される運転水位設定処理で過去に設定された運転水位の変化パターンを求め（ステップ３５）、その過去運転水位設定パターンと今回降雨時における現時点までの運転水位設定パターンの比較を行う（ステップ３６）。このパターン比較で、今回運転水位設定パターンが過去運転水位設定パターンと一致またはほぼ一致している場合には、ステップ３４で仮決定の設定運転水位に変えて過去運転水位設定パターンにおける設定運転水位を採用する（ステップ３７）。例えば過去運転水位設定パターンとして、水位上昇開始後３０分間は設定運転水位が運転水位Ａで、次の１０分間に設定運転水位が運転水位Ｃとなるパターンがあり、今回降雨時における現時点までの運転水位設定パターンが水位上昇開始後３０分間の設定運転水位が運転水位Ａであるというパターンで一致している場合には、ステップ３４で仮決定の設定運転水位が運転水位Ａであっても、過去運転水位設定パターンからすると次の１０分間の設定運転水位には運転水位Ｃがより適切であるとして、この運転水位Ｃを設定運転水位に決定する。
In
こうした運転水位設定パターン比較処理は、個々のトンネルにおける排水設備への排水流入の特徴に応じた運転水位の設定を可能とする。すなわち排水設備への排水の流入には、流入量がある量に達すると急激に増大したり、あるいは逆に急激に減少したりするといった特徴があり、これらの特徴はトンネルごとに異なっている場合が多い。こうした特徴に対応するにはその時点での流入量に基づく運転水位設定処理だけでは不十分であり、その不十分な部分を運転水位設定パターン比較処理で補うことで、より実際に適した運転水位設定を行える。 Such operation water level setting pattern comparison processing enables the operation water level to be set according to the characteristics of the drainage inflow to the drainage facilities in each tunnel. In other words, the inflow of drainage into the drainage facility has a feature that the inflow increases abruptly when it reaches a certain amount, or conversely decreases rapidly, and these characteristics differ from tunnel to tunnel. There are many. In order to cope with these characteristics, the operation water level setting process based on the inflow rate at that time is not sufficient, and the insufficient operation is compensated by the operation water level setting pattern comparison process, so that a more suitable operating water level can be achieved. Can be set.
ここで、過去の運転水位設定パターンを蓄積し、これに基づいて運転水位の設定を行えるようにすることは、いわば学習性を水位設定・監視手段１０に与えることになり、より実際に適した運転水位設定を行えるようにするものである。こうした学習については、ステップ３７で決定した設定運転水位を設定水位履歴データベース１４に登録すると学習性を損なうことになる。したがって運転水位変更処理による設定運転水位については、ステップ３４で決定の設定運転水位だけを設定水位履歴データベース１４に登録する。
Here, accumulating past operating water level setting patterns and enabling the setting of the operating water level based on this will give learning to the water level setting / monitoring means 10, which is more suitable for practical use. It enables to set the operating water level. For such learning, if the set operation water level determined in
水位設定・監視手段１０は、以上のような運転水位設定処理を通じて各トンネルの排水設備に対する遠隔制御を行う一方で、その制御中における排水槽の水位を水位監視部１９により監視し、排水槽の水位上昇率が限界水位上昇率を超えた場合および排水槽の水位が上限水位または下限水位に達した場合に警報を出力し、これによりオペレータの各排水設備に対する状況把握を支援する。またオペレータの各トンネルの排水設備に対する状況把握支援は、上述のように、各排水設備の排水槽における水位トレンドをグラフ表示部４にグラフ表示することでもなされる。
The water level setting / monitoring means 10 remotely controls the drainage facilities of each tunnel through the above-described operation water level setting process, while the water
以上のように本発明では、予報降水量に基づいた運転水位を自動的に設定する。このため、近年発生しやすくなっている突発的な集中豪雨に対しても排水ポンプの運転を必要最小限に抑えつつ、排水槽からの必要な排水を確実に行うことが可能となる。また本発明では、予報降水量に基づく設定運転水位を実際の降雨状態に応じて自動的に変更する。このため、実際の降雨状態に即して排水設備を制御することが可能となり、さらにその運転水位変更処理で過去の運転水位設定パターンの利用による学習性を与えることにより、個々のトンネルの特徴に応じた制御が可能となり、これらにより排水ポンプの無駄な運転を避けた、より効率的な制御を行える。 As described above, in the present invention, the operation water level based on the predicted precipitation amount is automatically set. For this reason, it becomes possible to reliably perform the necessary drainage from the drainage tank while suppressing the operation of the drainage pump to the minimum necessary even for the sudden torrential rain that is likely to occur in recent years. Further, in the present invention, the set operation water level based on the forecast precipitation is automatically changed according to the actual rainfall state. For this reason, it becomes possible to control the drainage facilities in accordance with the actual rainfall conditions, and further, by providing learning by using the past operation water level setting pattern in the operation water level change process, the characteristics of individual tunnels can be specified. Accordingly, it is possible to perform more efficient control while avoiding wasteful operation of the drainage pump.
以上の実施形態では、運転水位についてのみ設定を行うようにしていた。本発明を実施する形態はこれに限られず、停止水位についても運転水位の場合と同様に複数の段階を設け、それらから降雨量に応じた停止水位を選択的に設定する形態とすることも可能である。 In the above embodiment, only the operation water level is set. The embodiment for carrying out the present invention is not limited to this, and it is also possible to provide a plurality of stages for the stop water level as in the case of the operating water level, and to selectively set the stop water level according to the rainfall from them. It is.
本発明は、トンネル排水設備の監視制御について、突発的な集中豪雨に対しても排水ポンプの運転を必要最小限に抑えつつ、排水槽からの必要な排水を確実に行うことを可能とするものであり、トンネル設備の監視制御の分野に有効なものとして広く利用できる。 The present invention makes it possible to reliably perform necessary drainage from a drainage tank while controlling the operation of a drainage pump to the minimum necessary even in the case of sudden torrential rain, for monitoring control of a tunnel drainage facility. Therefore, it can be widely used as effective in the field of monitoring and control of tunnel equipment.
１ 排水設備
２ 中央監視装置
５ 排水槽
７ ポンプ制御盤
１０ 水位設定・監視手段（水位設定手段）
１２ 予測流入量テーブル
１３ 設定水位テーブル
１４ 設定水位履歴データベース
１５ 運転水位算出部
１８ 運転水位変更部
Ｐ 排水ポンプ
ＴＮ トンネル
1
12 Predicted inflow table 13 Set water level table 14 Set water
Claims (6)
前記トンネル排水設備監視制御システムに水位設定手段を設け、前記排水ポンプに運転開始させる前記排水槽の水位である運転水位を前記水位設定手段により前記ポンプ制御盤に所定の時間周期で設定すると共に、前記水位設定手段により設定する設定運転水位は、予報降水量に基づいて自動的に決定することを特徴とするトンネル排水設備監視制御方法。 For remotely monitoring and controlling a drainage tank of a tunnel having a drainage tank for storing drainage, a drainage pump installed in the drainage tank, and a pump control panel for controlling the drainage pump by a tunnel drainage equipment monitoring control system In the tunnel drainage monitoring and control method,
A water level setting means is provided in the tunnel drainage equipment monitoring and control system, and an operation water level that is the water level of the drainage tank that causes the drainage pump to start operation is set in the pump control panel at a predetermined time period by the water level setting means , A tunnel drainage facility monitoring and control method characterized in that the set operating water level set by the water level setting means is automatically determined based on the predicted precipitation .
前記排水ポンプに運転開始させる前記排水槽の水位である運転水位を前記ポンプ制御盤に所定の時間周期で設定する水位設定手段を備えると共に、前記水位設定手段は、予報降水量と前記排水槽への排水の予測流入量の関係をテーブル化して保持する予測流入量テーブル、前記排水槽への予測流入量と前記運転水位の関係をテーブル化して保持する設定水位テーブル、および入力された予報降水量から前記予測流入量テーブルと前記設定水位テーブルを用いて設定運転水位を算出する運転水位算出部を備えていることを特徴とするトンネル排水設備監視制御システム。 In a tunnel drainage facility monitoring and control system for remotely monitoring and controlling a drainage tank for storing drainage, a drainage pump installed in the drainage tank, and a pump control panel for controlling the drainage pump ,
The water level setting means for setting the operation water level, which is the water level of the drainage tank that causes the drainage pump to start operation, to the pump control panel at a predetermined time period, and the water level setting means, to the forecast precipitation and the drainage tank A predicted inflow table that holds the relationship between the predicted inflow of wastewater in a table, a set water level table that stores the relationship between the predicted inflow to the drainage tank and the operating water level, and the input predicted precipitation A tunnel drainage facility monitoring and control system , further comprising an operation water level calculation unit that calculates a set operation water level using the predicted inflow amount table and the set water level table .
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