配水壓控制系統技術方案

一種能夠高精度地控制配水管網的末端壓的配水壓控制系統，具備：管道阻力模型生成部，基于在配水管網與泵之間設置的輸出壓力計測器所計測的輸出壓、在從配水管網接受供水的配水目的地的水管與該配水管網之間設置的末端壓計測器所計測的末端壓、以及在配水管網與泵之間設置的流量計測器所計測的流量，生成反映了由規定等級的模型化誤差產生的影響的該配水管網的管道阻力模型；壓力損失計算部，基于管道阻力模型和預先由配水壓控制系統具有的配水流量模式，計算在配水管網中產生的水壓的壓力損失量；目標輸出壓計算部，接收末端壓的目標值，并基于壓力損失量和末端壓的目標值，計算目標輸出壓；以及轉速控制部，控制泵的轉速以達到目標輸出壓。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及將凈水通過泵從配水地經由上水管的配水管網送至末端的用水戶的情況的配水壓控制裝置。尤其涉及能夠考慮在配水壓控制中利用的管道阻力模型的模型化誤差、發生火災時的突發性的用水需求或配水區間的調水等對配水系統的干擾，來對配水管網的末端壓進行精密控制的配水壓控制裝置。
技術介紹
專利文獻I提供了ー種配水壓控制裝置，將凈水通過泵從自配水地經由管道而配置的上水管的配水管道網送至末端的用水戶，在作為控制對象的配水塊中，基于其流入流量和輸出壓、末端壓、需求量的實處理數據，將管道阻カ進行模型化，利用該模型能夠抑制因需求變動或管道網處理的經年變化而引起的控制性能劣化。 專利文獻2實現ー種配水控制器，為了對應于進行配水區域之間的調水的情況或火災等異常時來精密地控制末端壓，根據實時的處理數據對配水管網的狀態進行模擬，能夠對包括各配水注入點的操作點自動計算最優的操作量并進行設定。專利文獻I :日本特開2009-209523專利文獻2 日本特開2006-104777專利文獻I中，能夠對應于隨著經年變化的處理特性變化而維持控制精度，但沒有考慮管道阻力模型的模型化誤差，存在難以將末端壓精密控制到極限下限值的問題。由此消耗多余的泵能量。此外，存在難以對應于與本來的家庭、エ廠等的需求不同的火災的消火栓流量等突發性干擾而維持控制性能的問題。專利文獻2中，能夠利用管網模型捕捉配水系統細微部分的壓カ變動來控制末端壓，但由于管網計算的運算負荷大、控制周期大，因此存在難以進行對應于消火栓流量等的急劇減少的流量變化的控制。即，存在末端壓從目標值偏離預定以上的問題。
技術實現思路
因此，本專利技術的目的在于提供ー種配水壓控制裝置，對作為控制對象的配水塊的管道阻力模型進行模型化，并且計算其模型化誤差，基于考慮壓カ模型化誤差的管道阻力模型，提高末端壓成為目標值以上的可能性。ー種配水壓控制系統，具備管道阻力模型生成部，基于在配水管網與泵之間設置的輸出壓力計測器所計測的輸出壓、在從配水管網接受供水的配水目的地的水管與該配水管網之間設置的末端壓計測器所計測的末端壓、以及在配水管網與泵之間設置的流量計測器所計測的流量，生成反映了由規定等級的模型化誤差產生的影響的該配水管網的管道阻力模型；壓カ損失計算部，基于管道阻力模型和預先由配水壓控制系統具有的配水流量模式，計算在配水管網中產生的水壓的壓力損失量；目標輸出壓計算部，接收末端壓的目標值，并基于壓カ損失量和末端壓的目標值，計算目標輸出壓；以及轉速控制部，控制泵的轉速，以達到目標輸出壓。專利技術效果根據本專利技術，對作為控制對象的配水塊的管道阻力模型進行模型化，并且計算其模型化誤差，基于考慮了模型化誤差的管道阻力模型，在最壞的情況下也能夠控制配水壓，以使末端壓成為目標值以上。此外，利用流量傳感器計測消火栓流量等與通常的需求模式不同的突發性需求(干擾)，從而迅速判斷突發需求，利用管道阻力模型以比原來短的周期計算目標輸出壓，從而能夠精密控制配水壓。此外，能夠構筑考慮了與原來的需求模式不同的突發需求模型(干擾)的獨立的管道阻力模型，來精密控制配水壓。附圖說明 圖I是表示配水壓控制系統的結構例的圖。圖2是表示數據庫中保存的數據的例的圖。圖3是表示流量與壓カ損失的關系例的圖表。圖4是表示配水壓控制處理例的流程圖。圖5是表示需求模式的例子的圖。圖6是表示泵的流量-揚程特性的例子的圖。圖7是表示考慮和不考慮推測值的偏差(不均勻)的情況下的控制性能的一例的圖。圖8是表示配水壓控制系統的其他結構例的圖。圖9是表示消火栓流量發生的情況和未發生的情況的末端壓的變化的一例的圖。圖10是表示配水壓控制處理的其他一例的流程圖。圖11是表示配水壓控制系統的其他結構例的圖。圖12是表示管道阻力模型的系數值和系數的標準誤差的一例的圖。圖13是表示配水壓控制處理的其他一例的流程圖。符號說明100配水壓カ控制裝置101DB (數據庫)102管道阻力模型判別單元103需求預測單元104壓カ損失計算單元105目標輸出壓計算単元106輸出壓控制單元107轉速控制單元具體實施例方式使用附圖說明本專利技術的實施方式。(實施例I)參照圖I至圖7說明實施例I。圖I是實施例I的配水壓控制系統的結構圖。控制系統包括配水管網I、配水池11、計測輸出壓的第I壓カ傳感器2、計測末端壓的第2壓カ傳感器3、計測配水流量的流量傳感器4、泵8、9、10、計測泵轉速的轉速傳感器5、6、7、儲存計測時間序列數據的DB(數據庫)101、管道阻力模型判別單元102、以及以上述各種傳感器的計測值、管道阻力模型、目標末端壓為輸入對泵轉速進行控制以實現目標末端壓的配水壓控制裝置100。第I壓カ傳感器2是計測從泵配水到配水管網I的水的壓カ(輸出壓)的傳感器，設置在泵8、9、10與配水管網I之間。第2壓カ傳感器3是計測從配水管網I向接受供水的供給目的地(也稱為配水目的地)的水管的水的配水壓カ(末端壓)的傳感器，設置在配水管網I與供給目的地的水管的邊界。流量傳感器4是計測從泵配水到配水管網I的水的流量的傳感器，設置在泵8、9、10與配水管網I之間。DB101、管道阻力模型判別單元102、配水壓控制裝置100分別是具有處理器和存儲器、HDD等存儲裝置的計算機。即，DBlOl通過由處理器執行保存在存儲器內的程序，從上述的各種傳感器取得計測值，并將這些作為DB數據保存到存儲裝置。管道阻力模型判別單元102通過由處理器執行保存在存儲器內的程序來訪問DB101，取得各種傳感器的計測值 并對管道阻カ進行模型化，并且計算模型化誤差的推測值。在配水壓控制裝置100中，通過由處理器執行保存在存儲器中的各種程序，實現配水壓控制裝置100所具有的后述的各種單元。另外，DB101、管道阻力模型判別單元102、配水壓控制裝置100既可以由分別不同的計算機構成，也可以由相同的計算機構成。配水壓控制裝置100具有需求預測單元103、壓カ損失計算單元104、目標輸出壓計算單元105、轉速控制単元107。壓カ傳感器2、3分別設置在配水管網的入口、末端，分別計測輸出壓、末端壓。流量傳感器4設置在配水管網的入口，計測配水流量。DBlOl中保存規定時刻的各種傳感器的計測、即流量、輸出壓、末端壓的值。圖2表示其一例。在本例中，每隔3個小時計測并存儲數據。也可以縮短計測周期，來提高后述的管道阻力模型判別精度。在管道阻力判別單元102中，利用保存在數據庫中的數據，將管道阻力模型進行模型化，并且推測模型化誤差的等級。這里，管道阻力模型由下式給出，存儲在構成管道阻力判別單元102的計算機的存儲器中。P = Pe+h+k · Qa(I)這里，P :輸出壓(m)Pe :末端壓(m)h :輸出壓測定點的標高(m)_末端壓測定點的標高(m)k :常數Q :配水流量(m3/s)a :常數(利用I. 85或2. O的值)h是已知的實數，預先設定在構成管道阻力判別單元102的計算機的存儲器中。由于P、Pe, Q的時間序列數據存在于DBlOl內，因此管道阻力判別單元102能夠通過使用式(I)的最小二乗法來推測(計算)常數k。這里，a也作為未知參數，能夠與k 一起推測。在計算α的情況下，管道阻力判別單元102在計算式(I)的兩邊的對數之后適用最小ニ乘法。管道阻力判別單元本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
2011.03.18 JP 060027/20111.一種配水壓控制系統，控制從配水地經由泵向配水管網配水時的從該泵向該配水管網的配水壓，其特征在于，具備 管道阻力模型生成部，基于在上述配水管網與上述泵之間設置的輸出壓力計測器所計測的輸出壓、在從上述配水管網接受供水的配水目的地的水管與該配水管網之間設置的末端壓計測器所計測的末端壓、以及在上述配水管網與上述泵之間設置的流量計測器所計測的流量，生成該配水管網的管道阻力模型，該配水管網的管道阻力模型反映了規定等級的模型化誤差所造成的影響； 壓力損失計算部，基于上述管道阻力模型和配水壓控制系統所預先具有的配水流量模式，計算在上述配水管網中產生的水壓的壓力損失量； 目標輸出壓計算部，接收末端壓的目標值，并基于上述壓力損失量和末端壓的目標值，計算目標輸出壓；以及 轉速控制部，控制上述泵的轉速，以達到上述目標輸出壓。2.如權利要求I所述的配水壓控制系統，其特征在于， 上述管道阻力模型生成部基于上述輸出壓、上述末端壓以及上述流量，生成反映了通過最小二乘法產生的標準誤差的管道阻力模型。3.如權利要求I所述的配水壓控制系統，其特征在于， 按規定的每個周期，上述壓力損失計算部計算壓力損失量，上述目標輸出壓計算部計算目標輸出壓，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高橋信補，足立進吾，佐藤達廣，栗棲宏充，田所秀之，安富弘泰，
申請(專利權)人：株式會社日立制作所，
類型：發明
國別省市：