配水压控制系统技术方案

一种能够高精度地控制配水管网的末端压的配水压控制系统，具备：管道阻力模型生成部，基于在配水管网与泵之间设置的输出压力计测器所计测的输出压、在从配水管网接受供水的配水目的地的水管与该配水管网之间设置的末端压计测器所计测的末端压、以及在配水管网与泵之间设置的流量计测器所计测的流量，生成反映了由规定等级的模型化误差产生的影响的该配水管网的管道阻力模型；压力损失计算部，基于管道阻力模型和预先由配水压控制系统具有的配水流量模式，计算在配水管网中产生的水压的压力损失量；目标输出压计算部，接收末端压的目标值，并基于压力损失量和末端压的目标值，计算目标输出压；以及转速控制部，控制泵的转速以达到目标输出压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及将净水通过泵从配水地经由上水管的配水管网送至末端的用水户的情况的配水压控制装置。尤其涉及能够考虑在配水压控制中利用的管道阻力模型的模型化误差、发生火灾时的突发性的用水需求或配水区间的调水等对配水系统的干扰，来对配水管网的末端压进行精密控制的配水压控制装置。
技术介绍
专利文献I提供了ー种配水压控制装置，将净水通过泵从自配水地经由管道而配置的上水管的配水管道网送至末端的用水户，在作为控制对象的配水块中，基于其流入流量和输出压、末端压、需求量的实处理数据，将管道阻カ进行模型化，利用该模型能够抑制因需求变动或管道网处理的经年变化而引起的控制性能劣化。 专利文献2实现ー种配水控制器，为了对应于进行配水区域之间的调水的情况或火灾等异常时来精密地控制末端压，根据实时的处理数据对配水管网的状态进行模拟，能够对包括各配水注入点的操作点自动计算最优的操作量并进行设定。专利文献I :日本特开2009-209523专利文献2 日本特开2006-104777专利文献I中，能够对应于随着经年变化的处理特性变化而维持控制精度，但没有考虑管道阻力模型的模型化误差，存在难以将末端压精密控制到极限下限值的问题。由此消耗多余的泵能量。此外，存在难以对应于与本来的家庭、エ厂等的需求不同的火灾的消火栓流量等突发性干扰而维持控制性能的问题。专利文献2中，能够利用管网模型捕捉配水系统细微部分的压カ变动来控制末端压，但由于管网计算的运算负荷大、控制周期大，因此存在难以进行对应于消火栓流量等的急剧减少的流量变化的控制。即，存在末端压从目标值偏离预定以上的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供ー种配水压控制装置，对作为控制对象的配水块的管道阻力模型进行模型化，并且计算其模型化误差，基于考虑压カ模型化误差的管道阻力模型，提高末端压成为目标值以上的可能性。ー种配水压控制系统，具备管道阻力模型生成部，基于在配水管网与泵之间设置的输出压力计测器所计测的输出压、在从配水管网接受供水的配水目的地的水管与该配水管网之间设置的末端压计测器所计测的末端压、以及在配水管网与泵之间设置的流量计测器所计测的流量，生成反映了由规定等级的模型化误差产生的影响的该配水管网的管道阻力模型；压カ损失计算部，基于管道阻力模型和预先由配水压控制系统具有的配水流量模式，计算在配水管网中产生的水压的压力损失量；目标输出压计算部，接收末端压的目标值，并基于压カ损失量和末端压的目标值，计算目标输出压；以及转速控制部，控制泵的转速，以达到目标输出压。专利技术效果根据本专利技术，对作为控制对象的配水块的管道阻力模型进行模型化，并且计算其模型化误差，基于考虑了模型化误差的管道阻力模型，在最坏的情况下也能够控制配水压，以使末端压成为目标值以上。此外，利用流量传感器计测消火栓流量等与通常的需求模式不同的突发性需求(干扰)，从而迅速判断突发需求，利用管道阻力模型以比原来短的周期计算目标输出压，从而能够精密控制配水压。此外，能够构筑考虑了与原来的需求模式不同的突发需求模型(干扰)的独立的管道阻力模型，来精密控制配水压。附图说明 图I是表示配水压控制系统的结构例的图。图2是表示数据库中保存的数据的例的图。图3是表示流量与压カ损失的关系例的图表。图4是表示配水压控制处理例的流程图。图5是表示需求模式的例子的图。图6是表示泵的流量-扬程特性的例子的图。图7是表示考虑和不考虑推测值的偏差(不均匀)的情况下的控制性能的一例的图。图8是表示配水压控制系统的其他结构例的图。图9是表示消火栓流量发生的情况和未发生的情况的末端压的变化的一例的图。图10是表示配水压控制处理的其他一例的流程图。图11是表示配水压控制系统的其他结构例的图。图12是表示管道阻力模型的系数值和系数的标准误差的一例的图。图13是表示配水压控制处理的其他一例的流程图。符号说明100配水压カ控制装置101DB (数据库)102管道阻力模型判别单元103需求预测单元104压カ损失计算单元105目标输出压计算単元106输出压控制单元107转速控制单元具体实施例方式使用附图说明本专利技术的实施方式。(实施例I)參照图I至图7说明实施例I。图I是实施例I的配水压控制系统的结构图。控制系统包括配水管网I、配水池11、计测输出压的第I压カ传感器2、计测末端压的第2压カ传感器3、计测配水流量的流量传感器4、泵8、9、10、计测泵转速的转速传感器5、6、7、储存计测时间序列数据的DB(数据库)101、管道阻力模型判别单元102、以及以上述各种传感器的计测值、管道阻力模型、目标末端压为输入对泵转速进行控制以实现目标末端压的配水压控制装置100。第I压カ传感器2是计测从泵配水到配水管网I的水的压カ(输出压)的传感器，设置在泵8、9、10与配水管网I之间。第2压カ传感器3是计测从配水管网I向接受供水的供给目的地(也称为配水目的地)的水管的水的配水压カ(末端压)的传感器，设置在配水管网I与供给目的地的水管的边界。流量传感器4是计测从泵配水到配水管网I的水的流量的传感器，设置在泵8、9、10与配水管网I之间。DB101、管道阻力模型判别单元102、配水压控制装置100分别是具有处理器和存储器、HDD等存储装置的计算机。即，DBlOl通过由处理器执行保存在存储器内的程序，从上述的各种传感器取得计测值，并将这些作为DB数据保存到存储装置。管道阻力模型判别单元102通过由处理器执行保存在存储器内的程序来访问DB101，取得各种传感器的计测值 并对管道阻カ进行模型化，并且计算模型化误差的推测值。在配水压控制装置100中，通过由处理器执行保存在存储器中的各种程序，实现配水压控制装置100所具有的后述的各种单元。另外，DB101、管道阻力模型判别单元102、配水压控制装置100既可以由分别不同的计算机构成，也可以由相同的计算机构成。配水压控制装置100具有需求预测单元103、压カ损失计算单元104、目标输出压计算单元105、转速控制単元107。压カ传感器2、3分别设置在配水管网的入口、末端，分别计测输出压、末端压。流量传感器4设置在配水管网的入口，计测配水流量。DBlOl中保存规定时刻的各种传感器的计测、即流量、输出压、末端压的值。图2表示其一例。在本例中，每隔3个小时计测并存储数据。也可以缩短计测周期，来提高后述的管道阻力模型判别精度。在管道阻力判别单元102中，利用保存在数据库中的数据，将管道阻力模型进行模型化，并且推測模型化误差的等级。这里，管道阻力模型由下式给出，存储在构成管道阻力判别单元102的计算机的存储器中。P = Pe+h+k · Qa(I)这里，P :输出压(m)Pe :末端压(m)h :输出压测定点的标高(m)_末端压测定点的标高(m)k :常数Q :配水流量(m3/s)a :常数(利用I. 85或2. O的值)h是已知的实数，预先设定在构成管道阻力判别单元102的计算机的存储器中。由于P、Pe, Q的时间序列数据存在于DBlOl内，因此管道阻力判别单元102能够通过使用式(I)的最小二乗法来推測(计算)常数k。这里，a也作为未知參数，能够与k 一起推測。在计算α的情况下，管道阻力判别单元102在计算式(I)的两边的对数之后适用最小ニ乘法。管道阻力判别单元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.03.18 JP 060027/20111.一种配水压控制系统，控制从配水地经由泵向配水管网配水时的从该泵向该配水管网的配水压，其特征在于，具备 管道阻力模型生成部，基于在上述配水管网与上述泵之间设置的输出压力计测器所计测的输出压、在从上述配水管网接受供水的配水目的地的水管与该配水管网之间设置的末端压计测器所计测的末端压、以及在上述配水管网与上述泵之间设置的流量计测器所计测的流量，生成该配水管网的管道阻力模型，该配水管网的管道阻力模型反映了规定等级的模型化误差所造成的影响； 压力损失计算部，基于上述管道阻力模型和配水压控制系统所预先具有的配水流量模式，计算在上述配水管网中产生的水压的压力损失量； 目标输出压计算部，接收末端压的目标值，并基于上述压力损失量和末端压的目标值，计算目标输出压；以及 转速控制部，控制上述泵的转速，以达到上述目标输出压。2.如权利要求I所述的配水压控制系统，其特征在于， 上述管道阻力模型生成部基于上述输出压、上述末端压以及上述流量，生成反映了通过最小二乘法产生的标准误差的管道阻力模型。3.如权利要求I所述的配水压控制系统，其特征在于， 按规定的每个周期，上述压力损失计算部计算压力损失量，上述目标输出压计算部计算目标输出压，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥信补，足立进吾，佐藤达广，栗栖宏充，田所秀之，安富弘泰，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：