JPH05311727A - 雨水ポンプ運転制御装置 - Google Patents

雨水ポンプ運転制御装置

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JPH05311727A
JPH05311727A JP11558392A JP11558392A JPH05311727A JP H05311727 A JPH05311727 A JP H05311727A JP 11558392 A JP11558392 A JP 11558392A JP 11558392 A JP11558392 A JP 11558392A JP H05311727 A JPH05311727 A JP H05311727A
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公一 清水
Hiroyuki Goto
浩之 後藤
Takahiro Konishi
隆裕 小西
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来は高度の運転技術(勘・経験)が要求さ
れることに鑑み、降雨状況に対応して柔軟に雨水ポンプ
群の運転制御を行う装置を提供する。 【構成】 管轄地域の適当な箇所から取得した降雨量や
マンホール水位を使用し、ポンプ井雨水流入量に対する
吐出量の余裕必要度を定期的に推論予測する(S1,
2)。ポンプ井の水位検出値と水位目標値の偏差やポン
プ井水位の変化率からポンプ必要吐出量を求める(S
3)。ポンプ必要吐出量とポンプ最小吐出量を比較して
ポンプ起動またはポンプ停止を選択する(S4,5)。
ポンプ起動では、大小ポンプのいずれを起動するか決定
する(S7,8)。この決定では、未来・現在の余裕必
要度を前件部に含むルールを用いてファジィ推論を行
う。ポンプの起動停止情報に基づいて各ポンプの回転数
を制御する(S10,11)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、下水処理施設におけ
る雨水排除設備の制御に係わり、特に降雨状態に対応し
て柔軟に雨水ポンプ群の運転を制御する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】下水道事業は、汚水の処理の他、雨水を
速やかに排除して都市機能の安全確保を図ることを目的
とする。特に近年、都市部の市街地化に伴う雨水浸透率
の低下によって雨水流出量が増大する傾向にあり、雨水
排除の重要性は益々高まっている。
【0003】一般に下水道処理設備では、管渠に流入し
た雨水をポンプ井に蓄積し、蓄積した雨水を雨水ポンプ
群により引き抜いて雨水処理場に供給する。雨水ポンプ
群の運転制御は通常、ポンプ井の水位に基づいてポンプ
運転台数を制御することにより行う。この運転台数の制
御では、ポンプ井水位が急激に変動することも有り得る
ため、雨水のポンプ井への流下量を予測して考慮しなけ
ればならない。従来の制御では、ポンプ井水位の上昇・
下降情報の他、管轄地域の降雨量等を勘案し、勘・経験
により運転員がポンプ運転台数を決定する手法をとって
いた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の雨水ポンプの運
転制御では、雨水ポンプに起動をかけてから当該雨水ポ
ンプが実際に稼働し始めるまでのタイムラグを考慮し、
ポンプ井水位や降雨量の変動に従って即時に運転台数を
決定する必要がある。しかも稼働ポンプの決定にあたっ
ては、種々の吐出量を有する複数のポンプから最適な組
み合わせを選択しなければならない。このような背景か
ら、雨水ポンプの運転制御には高度の運転技術(勘・経
験)が要求されていた。
【0005】一方、雨水ポンプ設備は運転頻度が低いた
めに運転員の育成に不利であり、また各下水処理場で雨
水流下特性が異なるばかりでなく、地表面工程や管渠の
接続に変更があると雨水流下特性が変化することを考慮
すると、運転員の負担が大きいばかりでなく、雨水ポン
プ施設の効率的運用にも限度を生じていたのが現状であ
った。
【0006】この発明は、かかる問題点に鑑み、降雨状
況に対応して柔軟に雨水ポンプ群の運転制御を行う装置
を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明の構成を図1に
示す。この発明は、上記の目的を達成するために、管轄
地域101に敷設された管渠102の下流側にポンプ井
103を形成すると共に、このポンプ井103に雨水ポ
ンプ群104を付設してなる雨水排除設備の制御装置で
あって、定格吐出量の異なるポンプを含む雨水ポンプ群
104に対しポンプ群目標吐出量105に基づいて運転
制御を行う装置において、次の手段を備えたものであ
る。
【0008】(1)管轄地域101の各部に設置される
降雨量検出手段106。
【0009】(2)管渠102の各部に設置される水位
検出手段107。
【0010】(3)管轄地域各部の降雨量108および
管渠各部の水位109から、雨水ポンプ群104の吐出
量に対する余裕必要度110を予測する余裕必要度予測
手段111。
【0011】(4)ポンプ群目標吐出量105および稼
働中のポンプによる最小吐出量を比較して起動ポンプま
たは停止ポンプを選択するものであって、余裕必要度1
10の増加傾向の度合いを起動ポンプ定格吐出量の決定
基準とする起動・停止ポンプ選択手段112。
【0012】(5)起動ポンプまたは停止ポンプの選択
情報113を考慮してポンプ群目標吐出量105から各
ポンプの回転数を演算するポンプ回転数演算手段11
4。
【0013】
【作用】この発明によれば、雨水ポンプ群の吐出量に対
する余裕必要度なるパラメータを導入し、起動・停止ポ
ンプを選択する際、特に起動ポンプの定格吐出量を決定
する際に、この余裕必要度を勘案することとしている。
この余裕必要度は、管轄地域各部の降雨量と管渠各部の
水位を検出し、これらの検出値からたとえばファジィ推
論により求めることができる。また起動・停止ポンプの
選択にあたってもファジィ推論を導入すれば好適であ
る。
【0014】
【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。この実
施例では、マンホールの水位を適宜検出し、このマンホ
ール水位とポンプ井水位等を勘案してファジィ推論によ
り雨水ポンプの運転台数制御を行うものである。
【0015】この実施例装置のシステム構成の概略を図
2に示す。201は雨水が流下する管渠、202は沈砂
池、203は沈砂池に連設されるポンプ井、204はポ
ンプ井に付設される雨水ポンプ、205はポンプ井水位
を測定する水位計、206はマンホール水位を測定する
水位計である。この水位計206を取り付けるマンホー
ルは、ポンプ井203への雨水流達時間や雨水ポンプ2
04の立ち上げ時間(始動からポンプ定格吐出量に達す
るまでの時間)を考慮し、予測を行うための時間的余裕
を十分に確保でき、しかもポンプ井の水位に影響されな
い場所を選ぶ。207は管轄地域の各部の雨量を測定す
る雨量計、208は雨水ポンプの運転台数制御を行う制
御装置である。
【0016】制御装置208に組み込まれたポンプ運転
制御フローの概略を図3に示す。この実施例では、ポン
プ井への予測雨水流入量に対する吐出量の余裕必要度度
(以下、ポンプ余裕度)を定期的に(周期Δtfごと
に)予測すると共に(S1,2)、制御サイクルごとに
ポンプ目標可変量を求め(S3)、それらの値に基づい
て制御を行う。各種の演算はファジィ推論により行う。
ファジィ推論において、入力項目のファジィ化やファジ
ィ演算、出力項目の非ファジィ化は周知の手法で行えば
よい。
【0017】ポンプ余裕度は、降雨量やマンホール水位
を取り込み、それらの値により推論される。ここで、た
とえば降雨量には「少ない」「普通」「多い」「とても
多い」、マンホール水位には「低い」「普通」「高い」
「とても高い」、ポンプ余裕度には「必要無し」「必
要」「たいへん必要」といったファジィラベル・メンバ
シップ関数が設定されている。またファジィルールとし
ては、降雨量とマンホール水位を前件部としポンプ余裕
度を後件部とするものが設定されており、その一例を示
すと「IF 降雨量がとても多い & マンホールの水位
がとても高い THEN ポンプ余裕度がたいへん必要」
というようになる。
【0018】一方、ポンプ目標可変量は、ポンプ井水位
偏差(水位検出値と水位目標値の偏差)とポンプ井水位
の変化率から推論される。ポンプ水位の変化率は、時間
tにおける変化率をΔH(t)とすると、次の(1)式
で表される。
【0019】
【数1】 ΔH(t)=(H(t)−H(t−tn))/tn …(1) ここで、たとえばポンプ井水位偏差には「負への偏り
大」「負への偏り有り」「偏り無し」「正への偏り有
り」「正への偏り大」、水位変化率には「大きく低下」
「低下」「変化無し」「上昇」「大きく上昇」といった
ファジィラベル・メンバシップ関数が設定されており、
さらにポンプ井水位偏差と水位変化率を前件部としポン
プ目標可変量を後件部とするファジィルールが設定され
ている。このルールの例を示すと「IF ポンプ井水位
偏差が偏り無し & ポンプ井水位の変化率が変化無し
THEN ポンプ目標可変量=0」というようになる。
【0020】この後、起動ポンプ選定情報・停止ポンプ
選定情報等を設定する(S6〜9)。このとき、まず
(2)式を用いてポンプ目標可変量QP(t)からポン
プ必要吐出量Qn(t)を求める。ただしt時(現在
時)におけるポンプ吐出量である。
【0021】
【数2】 Qn(t)=Q(t)+QP(t) …(2) そしてこのポンプ必要吐出量Qn(t)を現在のポンプ
最小吐出量Qmin(t)と比較し、その比較結果に基づ
いてポンプ起動・停止指示の設定処理を適宜選択する。
n(t)>Qmin(t)である場合は(S4:Yes
or S5:No)、1台目のポンプを起動させるか否
かを判断し(S6)、さらに周期Δtfごとに各ポンプ
の起動を判断する(S7,8)。またQn(t)>Qmin
(t)の場合は(S5:Yes)、ポンプ運転情報等に
基づいて停止ポンプの選定を行う(S9)。
【0022】すなわち、Qn(t)>Qmin(t)であっ
て周期Δtfから外れている場合は(S5:No)、水
位がポンプ起動水位を越えているにも拘わらず1台目の
ポンプが起動していないかどうかを確認し、該当する場
合、その1台目のポンプを起動すべき旨を設定する(S
6)。
【0023】一方、Qn(t)>Qmin(t)であって周
期Δtfに当たる場合は(S4;Yes)、まず未来余
裕度、現在余裕度、ポンプ必要吐出量、現在ポンプ最大
吐出量、ポンプ起動情報により起動ポンプフラグを設定
する(S7)。ここで、ポンプを起動させてから定格に
達するための時間をtpとすると、現時点でポンプを操
作すればtp時間後の雨水流入量に対処できることか
ら、t−(ti−tp)時のポンプ余裕度を現在余裕度と
し、t時のポンプ余裕度を未来余裕度とする。この起動
ポンプフラグの設定では、大ポンプまたは小ポンプを停
止させる場合や、現在ポンプが起動中であってもさらに
大小ポンプを起動させる場合を考慮した。これらのこと
により降雨状況に合わせた柔軟な制御を可能とし、急激
な雨水の流入にも対処できるように配慮した。ルールの
1つを例示すると、大きなポンプを起動させるルールは
たとえば、
【0024】
【数3】IF Y(t-ty)=2 & Y(t)=0 & Pw=0 THEN Pf(t)=2 というようになる。一方、小さなポンプを起動させるル
ールは、
【0025】
【数4】IF Y(t-ty)=1 Y(t)<=0 & Qn(t)>=Qmax(t) & Pw
=0 THEN Pf(t)=1 というようになる。また、起動中のポンプがある状態で
さらにポンプを起動させるルールは、
【0026】
【数5】IF Y(t-ty)=2 Y(t)=2 & Qn(t)>=Qmax(t) & Pw=
1 THEN Pf(t)=2 というようになる。ここでYは余裕度(0:余裕必要無
し,1:余裕必要,2:余裕大変必要)であり、Y(t
−ty)は現在余裕度、Y(t)は未来余裕度である
(ただしty=ti−tP)。またPWはポンプ起動情報
(0:ポンプ起動無し,1:ポンプ起動中)、Q
max(t)は現在ポンプ最大吐出量、Pf(t)は起動
ポンプフラグ(0:現状維持,1:小ポンプ起動,2:
大ポンプ起動)である。この後、設定した起動ポンプフ
ラグの他、ポンプ積算運転時間やポンプ運転情報等に基
づいて起動ポンプを選定し、選定したポンプの起動指示
を設定する(S8)。
【0027】次に、以上の手法で設定されたポンプ起動
・停止指示を考慮に入れ、ポンプ必要吐出量に見合った
ポンプ回転数を設定すると共に(S10)、このポンプ
回転数に見合ったポンプ操作量を求めて出力する(S1
1)。
【0028】上記のようにこの実施例では、余裕必要度
の演算その他にファジィ推論を導入しているので、熟練
運転者の経験や勘を制御に取り入れることができ、特に
演算に使用するデータ(前件部)が降雨量やポンプ井水
位等、ポンプ運転時に操作者が実際に使用しているデー
タである点で有利である。また、地表面工程や管渠の接
続が変更された場合でも、ファジィ推論にあたって使用
するパラメータを修正することで容易に対処できる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
雨水ポンプ群の吐出量に対する余裕必要度を管轄地域各
部の降雨量や管渠各部の水位から予測し、この余裕必要
度を勘案して起動・停止ポンプの選択を行う。このこと
により、変化する降雨状況に対応したポンプ運転制御が
可能となり、たとえば急激な降雨の際は、雨水ポンプ群
の吐出量に余裕を持たせてポンプ選択を行うことでポン
プ井水位の急激な上昇に対処するといった制御が可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の構成を示す機能ブロック図。
【図2】実施例装置のシステム構成の概略を示すブロッ
ク図。
【図3】ポンプ運転制御手順の概略を示すフローチャー
ト。
【符号の説明】
101…管轄地域 102…管渠 103…ポンプ井 104…雨水ポンプ群 105…ポンプ群目標吐出量 106…降雨量検出手段 107…水位検出手段 108…管轄地域各部の降雨量 109…管渠各部の水位 110…余裕必要度 111…余裕必要度予測手段 112…起動・停止ポンプ選択手段 113…起動ポンプまたは停止ポンプの選択情報 114…ポンプ回転数演算手段

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 管轄地域に敷設された管渠の下流側にポ
    ンプ井を形成すると共に該ポンプ井に雨水ポンプ群を付
    設してなる雨水排除設備の制御装置であって、定格吐出
    量の異なるポンプを含む雨水ポンプ群に対しポンプ群目
    標吐出量に基づいて運転制御を行う装置において、 前記管轄地域の各部に設置される降雨量検出手段と、 管渠の各部に設置される水位検出手段と、 管轄地域各部の降雨量および管渠各部の水位から雨水ポ
    ンプ群の吐出量に対する余裕必要度を予測する余裕必要
    度予測手段と、 ポンプ群目標吐出量および稼働中のポンプによる最小吐
    出量を比較して起動ポンプまたは停止ポンプを選択する
    ものであって、前記余裕必要度の増加傾向の度合いを起
    動ポンプ定格吐出量の決定基準とする起動・停止ポンプ
    選択手段と、 起動ポンプまたは停止ポンプの選択情報を考慮してポン
    プ群目標吐出量から各ポンプの回転数を演算するポンプ
    回転数演算手段とを備えたことを特徴とする雨水ポンプ
    運転制御装置。
JP11558392A 1992-05-08 1992-05-08 雨水ポンプ運転制御装置 Expired - Fee Related JP2861621B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000027788A (ja) * 1998-07-15 2000-01-25 Hitachi Ltd 立軸ポンプの運転法及び立軸ポンプ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000027788A (ja) * 1998-07-15 2000-01-25 Hitachi Ltd 立軸ポンプの運転法及び立軸ポンプ

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