JPH09217900A - 流体輸送管網制御システム及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流体を輸送する管網において、一定周期毎に
取得される圧力、流量データをもとに、全需要点の需要
量をリアルタイムに算出し、制御に反映した管網コント
ロールシステムを実現することと、該需要量から管路破
断地域を特定することと、有効なセンサ設置地点を決定
することである。 【解決手段】 管網上に圧力等センサ（１４，１５等）
を設置し、センサより取得したデータをもとに、リアル
タイムに管網上の全需要点（１３等）の需要量を平常時
の需要を保持するデータベース（１８）を利用して、ま
た確率的な領域分割方法を用いて管理センタ（１７）で
算出し、結果を配水制御に反映させる。また、上記の需
要量を毎時刻積分することで、常時需要増となる管路破
断地域域を特定する。さらに、需要算出計算を有効に行
うための、センサの設置地点の決定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上水道管網、ガス
管網等の流体輸送システム、またはこれに類するネット
ワークフロー問題に係わり、特に予め需要の予測困難な
異常時における柔軟な管網コントロールを支援するシス
テム及びその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、水道、ガス等の流体を輸送する
管網内では、需要変動に伴って流量が変化し、圧力も絶
えず変化する。しかしながら、利用者のためには、末端
圧力を一定に維持する必要があり、圧力制御により、需
要変動に関わらず、管網内圧力を所定の範囲内に保持し
ておく必要がある。このため、管路内各所の圧力、流量
といった状態を的確に知る管網解析、およびその状態を
基に管路内が適切な圧力に保たれるように導く管網コン
トロールが必要となる。しかし、管路破断時や渇水時で
は平常時の需要分布とは異る分布が生じることが往々に
してある。この事態に対応するためには、管網上に設置
された圧力センサおよび流量センサからのデータに則し
て時々刻々変化する需要分布を把握した上で管網コント
ロールを行う必要がある。従来は、特開昭６１―１５１
７０５号公報記載の「オンライン配水制御方法」に開示
されている、単に解析計算のみを行った後、配水圧力点
制御を行う方法が知られている。また、従来の漏水対策
としては、広範囲な供給地域を小さな作業区画に区切
り、区画内への配水量と需要者の使用量の差から漏水量
を求め、区画内の各管路毎に漏水検査が行われている。
漏水検査方法としては、棒状の音聴機により夜間に人間
の聴覚を頼りに探知したり、相関式漏水発見器のように
２箇所以上で漏水音を捉え、その到達時間差より漏水位
置の推定をするなど、そのほとんどが漏水音を捉える方
法である。一方、漏水音を捉えずに漏水発生箇所を推定
する方法としては、管路破断時に発生する圧力波を捉え
ることにより、漏水発生検知と位置推定を行う可能性に
ついて、柳沢、森：「突発的な漏水による圧力波の伝播
実験（Ｉ）」第４３回全国水道研究発表会講演集pp.434
-436(1992.5)で発表されたものや、２つの圧力監視地点
間での圧力効果の時間差から管路破談位置を検出する
「配管の破断位置検出方法」（特開昭６３―１９１００
０号公報）が知られている。なお、上記流体輸送管網コ
ントロールおよび管路破断等流体漏洩地域推定方法で不
可欠となる圧力、流量センサの有効な設置地点決定方法
については、これまでに関連する技術は公開されていな
い。また、管網の領域分割については、特開昭５７−１
６９１４３号公報記載の「配水制御方式」に開示された
方法が知られている。この方法は、予め分割したい数だ
け核となるノードを指定し、その他のノードは各核ノー
ドまでの輸送コストを算出し、最も近いと判定される核
ノードの領域に属することを特徴としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】現在の供給圧制御方法
は、前記第１の従来技術にみられるように、管網に対し
て解析計算のみを行った後、配水制御計算を行うシステ
ムおよび方法が主流であり、実際の需要分布状態および
流量分布を把握した上での制御ではない。そのためセン
サ設置ノード以外の場所でどのような圧力、流量分布に
なっているのか把握できず、今後、より望まれるきめ細
かい管網コントロールを行うには不十分である。このこ
とは、需要分布が平常時と異る管路破断時や渇水時とい
った異常時においてさらに顕著になる。さらに管路破断
等流体漏洩地域の推定方法は、上水道管網においては、
作業員が路面上を移動しながら全ての管に対して漏水音
を調査する方法が主流であり、その効率化、自動化が望
まれている。前記第２の従来技術では、圧力センサが非
常に多数存在すれば推定は可能であるが、現実には管路
数に対してセンサ数が非常に少なく、充分な効果は期待
できない。また、以上の課題の前提となる圧力、流量セ
ンサをどこに設置すれば最も有効であるかということに
ついては、現在のところ一般的な手法は存在せず、有効
なセンサ設置地点選定方法が望まれている。また、前記
第３の従来技術である領域分割法では予め核となるノー
ドを設定しておく必要があり、需要分布がどのように変
動するか予測困難な事態においては柔軟性がなく、リア
ルタイムに需要量を算出する場合においては、より動的
に領域を分割する方法が望まれる。本発明は上記事情に
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、従来
の技術における上述の諸問題を解消し、圧力センサ、流
量センサよりのデータに則した需要量の算出を動的な領
域分割方法を用いて行い、異常時においても適切な管網
コントロールを実現することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、流体を輸送する管網上に複数の圧力セン
サや流量センサを設置し、管理センタはこれらのセンサ
から一定時間周期毎に圧力、流量データを受けとる。管
理センタではデータを受けとった時刻に対応する平常時
の平均的な需要量を平常時需要データベースから引きだ
し、該時刻における解析計算を実行し、管網中の全ノー
ド、全管路の圧力、流量を算出する。この時に生じる解
析計算結果と該データとの差異は、時々刻々変化する需
要の偏りによるものと見倣すことができ、該時刻の需要
量の算出計算を行う。需要量の算出は、流体を輸送する
管網を複数の領域に分割し、該領域に含まれる需要点の
需要量を領域単位で一律に増加または減少させ、該管網
に対して解析計算を実施し、解析による計算値と前記圧
力センサ、流量センサよりのデータとの誤差が最も小さ
くなるような各領域毎の増加量または減少量を決定する
ことにより行う。需要量の算出計算を行った後、該需要
量をもとに予め設定しておいた制御目標に追従するよう
に、次時刻における制御対象物の操作量を決定し、該制
御対象物を操作する。以上の一連の処理を、センサから
データを受けとるたびにリアルタイムに実行する。輸送
管よりの流体の漏洩等異常発生地域の検出は、圧力、流
量センサから一定時間周期毎に圧力、流量データを受け
とり、該データからリアルタイムにデータ取得時刻の管
網上の全需要点の需要量を算出し、算出された需要量と
平常時における平均的な需要量との差分を積分し、該積
分量が著しく大きい地域を特定し、該地域を輸送管より
の流体の漏洩等異常発生地域として検出することで行
う。圧力センサ、流量センサの設置地点の選定は、後述
する領域分割方法を使用して、確率的に領域を分割し、
該分割を複数回試行することにより常に生成されるほぼ
同じと見倣される領域を特定し、その中心が該領域の需
要を最も反映する需要点とし、圧力センサ、流量センサ
を設置すべき点とする。一方管路抵抗係数の調整は、ま
ず圧力センサ、流量センサからの各時刻のデータをデー
タベースに保持し、この中から平常時と見倣せるものを
複数ピックアップする。ピックアップしたデータの時刻
に対応する平常時の平均的な需要量を平常時需要データ
ベースから引きだし、各時刻における解析計算を実行
し、管網中の全ノード、全管路の圧力、流量を算出す
る。この時に生じる解析計算結果と各時刻のデータとの
差異を、管路の抵抗係数の誤差と見倣し、抵抗係数調整
計算を行う。管路の抵抗係数の調整は、管網に動的な領
域分割を施し、該領域に含まれる管路の管路抵抗係数を
一律に増加または減少させ、該管網に対して解析計算を
実施し、解析による計算値と前記圧力センサ、流量セン
サよりのデータとの誤差が最も小さくなるように各領域
毎の管路抵抗係数の増加量または減少量を決定すること
で行う。領域の分割は、１本の管路によって連結されて
いる２つのノードが、ノード間の輸送コストに単調減少
し、ノード同士の結合の乱雑性を示すパラメータに単調
減少する関数で定義される確率でもって同一領域に属す
るか否かを決定し、最初に該パラメータに大きな値を与
え確率値を小さくし小さな領域が多数形成されるように
し、徐々に該パラメータを減少させて確率値を大きくす
ることで徐々により大きな領域が形成されるようにし、
目的とする領域数や領域内ノードの全需要等設定条件を
満たす領域が生成されるまで該パラメータを減少させて
いくことで行う。また前述の需要量を算出し流体の漏洩
等異常発生地域を検出した際、圧力、流量センサの数の
制約から十分な大きさの範囲まで該地域を絞りこむこと
ができなかった場合、上述の圧力、流量センサーの設置
地点選択法を該地域に対して実行し、携帯型簡易圧力、
流量センサを設置する。これらのセンサから得られる圧
力、流量データをもとにして再び需要量算出計算を行
い、より詳細な範囲で極端に需要が増大している地域を
特定し流体の漏洩等異常発生地域の絞り込みを行う。も
しこの結果から得られる需要増大地域が依然広範囲に渡
る場合は以上の一連の操作を再び実行し、有効な結果が
得られるまで繰り返す。この際需要量増大地域および圧
力、流量センサの設置位置の指示はマッピングシステム
上にて行う。

【０００５】

【発明の実施の形態】流体を輸送する管網において、平
常時の平均的な需要量を用いて解析計算のみを行っても
圧力センサ、流量センサからのデータと一致することは
少ない。これは各需要点の需要量が毎時刻変動するもの
であるのに対し、データベースに保持されているデータ
は月毎の検針から得られる値であるからである。そのた
め、本発明では、領域分割方法を利用して、データ取得
時刻における需要の変動を毎時刻算出し、該時刻におけ
るより正確な管網の圧力、流量状態を再現し、制御対象
物の制御に反映させ、的確な管網コントロールを行うこ
とができる。一定時間周期で取得される圧力、流量デー
タに対して、算出される毎時刻の需要量と、データベー
スに保持されている平常時の平均的な需要量の差分を各
需要点について各時刻積分する。ここで、データベース
に保持されている平常時の平均的な需要量は、月毎の検
針データをもとに作成されるため、該積分を一月の期間
で行う。該積分値が著しく大きな値をとる時は、輸送管
より流体の漏洩等異常な需要増が発生していると見倣
し、管路破断等流体の漏洩発生地域として検出すること
ができる。圧力センサ、流量センサの設置地点の選定
は、本発明における領域分割方法を複数回試行すること
により特定することができる。本発明における領域分割
方法は、領域分割過程において確率を用いるため、同条
件で試行を繰り返しても同じ領域が必ずしも生成される
わけではない。しかし、輸送コストの小さな管路で連結
される圧降下の作用が密接におこるノード同士は同じ領
域に含まれる可能性が高くなる。そのため領域分割方法
を様々な条件のもとで複数回試行することにより、常に
同じ領域に含まれかつその中心と見倣せる地点が存在す
れば、該地点が該地域の圧力特性を良く反映する地点と
見倣すことができ、該地点をセンサを設置するに有効な
地点として選定することができる。圧力、流量データを
保持するデータベースから、平常時と見倣せるものを複
数ピックアップする。ピックアップされたデータが恒常
的に解析値と異る場合、経年的に値の変化する管路の抵
抗係数が異なっていると考えられる。そのため本発明で
は、定期的に領域分割方法を利用して、管路の抵抗係数
を調節することにより、管路の経年変化による抵抗係数
の変化に対応してより正確な管網の圧力、流量状態を再
現することができる。領域の分割は、本発明では、輸送
コストに単調減少となる関数を、２つのノードが同一領
域に含まれるか否かの決定の際の確率に用いることによ
り、予め核となるノードを設定する等の前処理を行うこ
となく、圧降下の作用が密接におこるノード同士を同一
領域として扱うことが可能であり、かつ毎時刻変動する
管網の圧力、流量状態に対応した領域を作成することが
できる。既設の圧力、流量センサをもとに前述の需要量
算出によって流体の漏洩発生地域の特定を行った後、圧
力、流量センサの設置位置選択方法を該地域に対して実
施し携帯型簡易圧力、流量センサを設置し、より詳細な
地域にたいして需要量算出を行うことにより、流体の漏
洩発生地域のより詳細な特定ができる。本方法により流
体の漏洩発生地域を限定した後、作業員が管を一本一本
検査することにより流体の漏洩箇所検出の労力を大幅に
削減することができる。また需要量増大地域、および携
帯型圧力、流量センサの設置位置をマッピングシステム
上に視覚的に表示することにより作業指示者の意思決定
支援を行うことが可能である。なお携帯型簡易圧力、流
量センサは構造的に消火栓などに設置することが容易で
あるため、設置位置を指示する場合はセンサの設置位置
が消火栓などの設置位置と重なるように指示する。

【０００６】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。 （第１の実施例）図１に、上水道管網を例にとった、異
常時対応流体輸送管網コントロールシステムの対象とす
るネットワークの全体像を示す。この例では、配水池
（１１）より送り出された上水は配水管（１２）を通り
各需要点（１３）まで届けられる。いくつかの需要点や
配水池には圧力センサ（１４）や流量センサ（１５）が
設置されている。これらのセンサは通常、専用回線（１
６）を用いて管理センタ（１７）へ接続され、一定周期
間隔で圧力データ等を送信する。従来は、こうして届け
られた圧力データをもとにダイレクトに配水圧力を決定
する末端圧力制御を管理センタは行うことが多い。しか
しながら本実施例では、平常時需要データベース（１
８）から得られる平常時の平均的な需要状態と、前記セ
ンサからのデータから、動的に領域分割を行うことによ
り、時々刻々変化する全需要点の需要量を算出した上
で、次時刻の配水制御計算を解析的に行い、配水池の配
水圧等制御対象物の操作量を決定する。決定された操作
量は専用回線（１９）を用いて配水池等へ送信される。
本実施例における異常時対応流体輸送管網コントロール
システムでは、センサよりデータを取得した後、以上の
一連の処理をリアルタイムに行うことにより、異常時の
予測困難な需要にも適切な配水コントロールを行うこと
を可能としている。

【０００７】図２に、前記異常時対応流体輸送管網コン
トロールシステムにおける管網コントロール方法につい
てフローチャートを示す。まず、圧力、流量センサより
データを受けとった時刻における平常時の平均的な需要
量を平常時需要データベース（２１）より取得し、該時
刻における平均的な管網全体の圧力、流量状態を再現す
るために解析計算を行う（ステップ２２）。次に前記管
網に対して領域分割を行い（ステップ２３）、前記セン
サより受けとったデータ（２４）をもとに全需要点にお
ける需要量の算出を行う（ステップ２５）。こうして作
成された需要量をもとに予め設定しておいた制御目標に
追従するように次時刻における制御対象物の操作量を決
定する配水制御計算を実行する（ステップ２６）。

【０００８】図３に、圧力センサ、流量センサからのデ
ータをもとにリアルタイムに全需要点の需要量を算出計
算を行う際のフローチャートを示す。まず予め実行して
おいた、平常時における平均的な需要状態での解析結果
（３３）を取得する。この解析結果は平常時における全
ノードの平均的な需要分布状態をもつ平常時需要ＤＢ
（３２）をもとに行われる。次に、図１に示されていた
ような管網を複数の領域に分割する（ステップ３１）。
以上の前処理を行った上で、解析結果が圧力や流量デー
タに最も近くなるような需要量を算出する最適解探索
（ステップ３４）を実行する。この最適解探索では、領
域に区切られた需要点の需要量を領域単位で一律に増加
または減少することで行う（ステップ３４−１）。領域
単位で増加または減少させた需要量に対して、解析計算
を実行する（ステップ３４−２）。この解析計算より得
られる計算値と圧力、流量データ（２５）から二乗誤差
等の誤差評価を行い（ステップ３４−３）、最も近いと
判定されるまでステップ３４を繰り返すことで、全需要
点の需要量の算出を行う。

【０００９】図４に、前記の需要量算出計算における領
域分割の様子を示す。管網は後述する領域分割方法によ
り全需要点が必ずいずれかの領域（４１）に含まれるよ
うに分割される。この時分割された領域内に少なくとも
１つの圧力センサまたは流量センサが含まれる方が望ま
しいが、必ずしも必要というわけではない。

【００１０】図５は、領域分割方法についてのフローチ
ャートを示したものである。本実施例では、１本の管路
によって連結されている二つのノードは、ノード間の輸
送コストに単調減少し、かつノード同士の結合の乱雑性
を示すパラメータに単調減少する（数１）のような式で
定義される関数Ｐで確率的に結び付けることにより、領
域を形成する。

【数１】 但し、 Ｒij：１本の管路によって連結される２つのノードｉ、
ｊ間の輸送コスト Ｔ：乱雑性を表すパラメータ Ａ：係数 である。（数１）で定義された確率に対して、初めは領
域があまり生成されない程度の確率を生み出すような大
きさとなる、乱雑性を示すパラメータＴを与える（ステ
ップ５１）。次に、全ての管路について、与えられたパ
ラメータＴに対する確率でもって、同じ領域に属するか
否かを決定し、領域を生成する（ステップ５２）。こう
して生成された領域に対して、生成された領域数や領域
サイズ等設定条件が予め目的としたものかどうかを判定
する（ステップ５３）。目的としたものが生成されれば
領域分割方法は終了する。目的としたものでなくても、
生成された領域が設定条件のものからあまり大きく異ら
ず、同程度と見倣せるレヴェルであれば、再びステップ
５２へ戻り領域を再生成する（ステップ５４）。生成さ
れた領域が目的のものと大きく異なれば、パラメータＴ
を減少させて、再びステップ５２へ戻る（ステップ５
５）。

【００１１】図６に、本実施例における領域分割方法に
よる領域生成過程の概略を示す。領域分割を実行し、ま
だノード同士の結合の乱雑性を示すパラメータＴが大き
な値をとっている間は、領域生成確率が小さいため、小
さな領域しか生成されず、領域が非常に多く存在してい
る。（６１）。この状態から該パラメータＴを徐々に減
少させることにより、領域生成確率を徐々に大きくして
いき、領域数がある程度減少した状態（６２）、そして
目的とする領域数や領域サイズ等の設定条件が満たされ
領域の再生成が終了した状態（６３）へと管網の領域分
割状態は遷移していく。

【００１２】図７は、本実施例における需要量算出計算
を利用した漏水地域特定方法の概略である。圧力セン
サ、流量センサからのデータをもとに需要量の算出をリ
アルタイムに行い（７１、７２、７３）、各領域の需要
量の平常時の平均的な需要量からの増減を毎時刻算出す
る。この各領域の平常時の平均的な需要量からの差分を
ある一定期間にわたって積分をとる。この期間は、普
通、平常需要データベースに保持する平常時の平均的な
需要が各需要家の一カ月の検針データから作成すること
ができるので、一カ月間とすればよい。一カ月にわたっ
て積分をとり、常に平常時の需要量から著しく増加して
いる領域（７４）を検出し、該領域を管路破断等漏水発
生地域として判定する。

【００１３】図８は、前記領域分割方法を利用した、圧
力センサ、流量センサ設置地点の決定方法の概略を示し
たものである。本実施例における領域分割方法は、領域
の生成過程で確率を使用するため、同一手順で領域を生
成しても同じ領域が生成されるわけではない。しかし、
輸送コストが小さく互いの圧力降下等の特性の似通った
ノード同士は高い確率で同じ領域に含まれる。そのた
め、全く同一ではなくとも似たような領域が生成される
（８１、８２、８３）。その上で常に同一の領域に含ま
れ、かつ該領域の中心に存在するノードがあれば、その
ノードは該領域の需要特性をを代表するノードと見倣す
ことができる。そのためこのノードが最も圧力センサ、
流量センサを設置するに妥当なノード、地域（８４）で
あると判定できる。

【００１４】（第２の実施例）図９に、上水道管路を例
にとり、平常時における平均的な配水状態を再現する管
路抵抗係数調節するシステムの全体を示す。管理センタ
は、平常時需要データベースから得られる平均的な状態
における解析計算結果、および圧力センサ、流量センサ
から得られるデータを保持しておく圧力、流量データベ
ース（９１）から、領域分割を行い、各時刻の圧力、流
量データに最も近い解析結果を出力する管路抵抗係数の
算出を行う。本発明における管路抵抗係数の調整を行う
ことにより、前記管路破断等漏水発生地域の特定で必要
となる、平常時の平均的な管網の圧力、流量状態をより
正確に再現可能となる。

【００１５】図１０に、前記管路抵抗係数調節計算のフ
ローチャートを示す。まず予め実行しておいた、各時刻
における、平常時における需要状態での解析結果（ステ
ップ１０３の結果）を取得する。この解析結果は平常時
における全ノードの需要分布状態をもつ平常時需要デー
タベース（１０２）をもとに行われる。次に、前記領域
分割方法を用いて、管網を複数の領域に分割する（ステ
ップ１０１）。この領域分割は、各時刻の流量分布状態
が異るため、同じ管路であっても輸送コストが異り、各
時刻で実行する。以上の前処理を行った上で、各時刻に
おける解析結果が、圧力、流量データベースに蓄えられ
ているデータに最も近くなるような管路抵抗係数を算出
する最適解探索（ステップ１０４）を実行する。この最
適解探索では、領域に区切られた管路の抵抗係数を領域
単位で一律に増加または減少することで行う（ステップ
１０４−１）。領域単位で増加または減少させた管路抵
抗係数に対して、解析計算を実行する（ステップ１０４
−２）。この解析計算より得られる計算値と圧力、流量
データ（２５）から二乗誤差等の誤差評価を行い（ステ
ップ１０４−３）、最も近いと判定されるまでステップ
１０４を繰り返すことで、全管路のの管路抵抗係数の算
出を行う。上述の実施例は本発明の一例を示したもので
あり、本発明はこれに限らず、ガスの供給管理等、流体
を輸送するあらゆる管網に適用することが可能である。

【００１６】（第３の実施例）図１１に上水道管路を例
にとり、需要量算出と圧力、流量センサ設置位置選択方
法による管路破断による漏水発生地域を特定するシステ
ムの全体を示す。管理センタ（１１１）は配水管路が全
て入力されたマッピングシステムが組み込まれた計算機
（１１２）を保持している。管理センタでは圧力、流量
センサより受け取ったデータをもとに該計算機で全需要
点の需要量を算出する（ステップ１１３）。この需要量
の算出は、水道料金徴収のための検針期間の長さだけ行
う。算出された需要量をもとに同期間の累積需要量と検
針による需要量とを比較し、極端に需要の増大している
地域を特定する（ステップ１１４）。この地域が検針で
とらえられる需要以外の需要、すなわち漏水の発生して
いる地域となる。ここで需要量が極端に増大している地
域が存在しなければ本手続きは終了する。また、需要量
増大地域が特定でき、かつ充分限られた範囲に収まった
時も本手続きを終了し、漏水の発生している管路を交換
する等の処置を行う。需要量増大地域が特定できても、
その範囲が広く有効な対応がとれない場合は、続いて前
述の圧力、流量センサの設置地点の決定方法により携帯
型簡易圧力センサ設置位置を探索し（ステップ１１
５）、センサを設置し（ステップ１１６）、より詳細な
圧力データを収集し（ステップ１１７）、繰り返し需要
量算出を行うことにより需要量増大地域の絞り込みを行
う。携帯型簡易圧力センサは、設置し易さ、分布量を考
慮すると、現実的には消火栓に設置することが望ましい
ため、設置位置の指示は消火栓の存在する場所とする。
この際、需要増大地域および携帯型簡易圧力センサ設置
位置などの情報はマッピングシステムの組み込まれた計
算機ディスプレイ上に視覚的に表示するものとする（１
１８）。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、圧力センサ、流量セン
サのデータをもとに全需要点の需要量を算出したのち、
制御対象物の制御を行うことにより、異常時に対応でき
る管網コントロールを可能とし、かつ平常時においては
管路の抵抗係数の調節を行い、より正確な管網状態を再
現することを可能とした。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のオンライン時における
異常時対応流体輸送管網コントロールシステムの全体図
である。

【図２】本発明の第１の実施例のオンライン時における
異常時対応流体輸送管網コントロール方法のフローチャ
ートである。

【図３】本発明の第１の実施例の全需要点における需要
量算出のフローチャートである。

【図４】本発明の第１の実施例における需要量算出で用
いる領域分割状態を示す図である。

【図５】本発明の第１の実施例における領域分割方法の
フローチャートである。

【図６】本発明の第１の実施例における領域分割方法に
よる確率的領域分割の過程を示した図である。

【図７】本発明の第１の実施例における管路破断地域の
特定方法の概略を示した図である。

【図８】本発明の第１の実施例における領域分割方法を
利用した有効なセンサ設置地点決定方法の概略を示した
図である。

【図９】本発明の第２の実施例における管路抵抗係数の
調節を行う際のシステム全体図である。

【図１０】本発明の第２の実施例における管路抵抗係数
の調節方法のフローチャートである。

【図１１】本発明の第３の実施例における管路破断によ
る漏水発生地域の限定方法の全体図である。

【符号の説明】

１１…配水池、１２…配水管、１３…需要点、１４…圧
力センサ、１５…流量センサ、１６…データ収集回線、
１７…管理センタ、１８…平常時需要データベース、１
９…制御情報発信回線、９１…圧力、流量データベー
ス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀬古沢 照治 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株 式会社日立製作所システム開発研究所内 (72)発明者 栗栖 宏充 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株 式会社日立製作所システム開発研究所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体を輸送する管網上に設置された複数
   の圧力センサ及び流量センサと、平常時の平均的な需要
   量を保持する平常時需要データベースを有する管理セン
   タとを備えた流体輸送管網制御システムにおいて、 該管理センタには、前記センサから取得した一定時間周
   期毎の圧力データ及び流量データから、該データの取得
   時刻における前記データベースの平常時の需要量とをも
   とにして、リアルタイムにデータ取得時刻の管網上の全
   需要点の需要量を算出し、該需要量をもとに予め設定し
   ておいた制御目標に追従するように次時刻における制御
   対象物の操作量を決定する制御手段を設けたことを特徴
   とする流体輸送管網制御システム。
2. 【請求項２】 前記管網の領域の分割を確率的に行い、
   該分割を複数回試行し、常に生成されるほぼ同じと見倣
   される領域を特定し、該領域の中心点に前記圧力センサ
   及び流量センサを設置したことを特徴とする請求項１記
   載の流体輸送管網制御システム。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の流体輸送管網制
   御システムにおいて、 前記センサから一定時間周期毎
   に圧力データ及び流量データを受けとり、各該データか
   らリアルタイムにデータ取得時刻における管網上の全需
   要点の需要量を算出し、算出された需要量と平常時にお
   ける平均的な需要量との差分を積分し、積分量に応じて
   輸送管よりの流体の漏洩等異常発生地域を検出すること
   を特徴とする流体輸送管網制御方法。
4. 【請求項４】 前記管網を複数の領域に分割し、該領域
   に含まれる需要点の需要量を領域単位で一律に増加また
   は減少させ、前記管網に対して解析計算を実施し、解析
   による計算値と前記センサよりのデータとの誤差が最も
   小さくなるような各領域毎の増加量または減少量を決定
   することにより、全需要点の需要量を算出することを特
   徴とする請求項３記載の流体輸送管網制御方法。
5. 【請求項５】 前記管網を複数の領域に分割し、該領域
   に含まれる管路の管路抵抗係数を一律に増加または減少
   させ、前記管網に対して解析計算を実施し、解析による
   計算値と前記センサよりのデータとの誤差が最も小さく
   なるような各領域毎の増加量または減少量を決定するこ
   とにより、管路の抵抗係数を調節すること特徴とする請
   求項３または４記載の流体輸送管網制御方法。
6. 【請求項６】 前記管網における１本の管路によって連
   結されている二つのノードが、ノード間の輸送コストに
   ついて単調減少し、ノード同士の結合の乱雑性を示すパ
   ラメータについて単調減少する関数で定義される確率に
   よって、同一領域に属するか否かを決定し、前記管網の
   領域分割に際し、前記パラメータを徐々に減少させて確
   率値を徐々に増加させることによってより大きな領域を
   形成し、領域数及び領域内ノードの全需要を含む所定の
   設定条件を満たす領域が生成されるまで、前記パラメー
   タを減少させることを特徴とする請求項３、４、５のう
   ちいずれかに記載の流体輸送管網制御方法。
7. 【請求項７】 請求項３記載の流体輸送管網制御方法に
   おいて、 請求項２記載の流体輸送管網制御システムで、前記平常
   時に比して需要が増えている地域に対して領域分割によ
   るセンサ設置位置を決定し、該センサ設置位置に携帯型
   簡易圧力または流量センサを設置し、 該携帯型簡易圧力または流量センサから圧力データまた
   は流量データを受け取り、前記地域より狭い範囲で需要
   量の増減を算出し、該需要量と平常時の平均的な需要量
   との差分をとることで、前記地域より狭い範囲での輸送
   管よりの流体の漏洩等異常発生地域を特定することを特
   徴とする流体輸送管網制御方法。
8. 【請求項８】 請求項１記載の流体輸送管網制御システ
   ムにおいて、 前記需要量の増大地域を表示する機能と、該地域をさら
   に狭い領域に分割して該地域より狭い範囲での需要増大
   地域を特定するために必要な圧力または流量センサの設
   置位置を指示する機能を有するマッピングシステムを設
   けたことを特徴とする流体輸送管網制御システム。