專利名稱：配水壓控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將凈水通過泵從配水地經(jīng)由上水管的配水管網(wǎng)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(fā)生火災(zāi)時(shí)的突發(fā)性的用水需求或配水區(qū)間的調(diào)水等對(duì)配水系統(tǒng)的干擾，來對(duì)配水管網(wǎng)的末端壓進(jìn)行精密控制的配水壓控制裝置。
背景技術(shù)：
專利文獻(xiàn)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(jīng)由管道而配置的上水管的配水管道網(wǎng)送至末端的用水戶，在作為控制對(duì)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(shí)處理數(shù)據(jù)，將管道阻カ進(jìn)行模型化，利用該模型能夠抑制因需求變動(dòng)或管道網(wǎng)處理的經(jīng)年變化而引起的控制性能劣化。
專利文獻(xiàn)2實(shí)現(xiàn)ー種配水控制器，為了對(duì)應(yīng)于進(jìn)行配水區(qū)域之間的調(diào)水的情況或火災(zāi)等異常時(shí)來精密地控制末端壓，根據(jù)實(shí)時(shí)的處理數(shù)據(jù)對(duì)配水管網(wǎng)的狀態(tài)進(jìn)行模擬，能夠?qū)Πǜ髋渌⑷朦c(diǎn)的操作點(diǎn)自動(dòng)計(jì)算最優(yōu)的操作量并進(jìn)行設(shè)定。專利文獻(xiàn)I :日本特開2009-209523專利文獻(xiàn)2 日本特開2006-104777專利文獻(xiàn)I中，能夠?qū)?yīng)于隨著經(jīng)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(duì)應(yīng)于與本來的家庭、エ廠等的需求不同的火災(zāi)的消火栓流量等突發(fā)性干擾而維持控制性能的問題。專利文獻(xiàn)2中，能夠利用管網(wǎng)模型捕捉配水系統(tǒng)細(xì)微部分的壓カ變動(dòng)來控制末端壓，但由于管網(wǎng)計(jì)算的運(yùn)算負(fù)荷大、控制周期大，因此存在難以進(jìn)行對(duì)應(yīng)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(biāo)值偏離預(yù)定以上的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供ー種配水壓控制裝置，對(duì)作為控制對(duì)象的配水塊的管道阻力模型進(jìn)行模型化，并且計(jì)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(biāo)值以上的可能性。ー種配水壓控制系統(tǒng)，具備管道阻力模型生成部，基于在配水管網(wǎng)與泵之間設(shè)置的輸出壓力計(jì)測(cè)器所計(jì)測(cè)的輸出壓、在從配水管網(wǎng)接受供水的配水目的地的水管與該配水管網(wǎng)之間設(shè)置的末端壓計(jì)測(cè)器所計(jì)測(cè)的末端壓、以及在配水管網(wǎng)與泵之間設(shè)置的流量計(jì)測(cè)器所計(jì)測(cè)的流量，生成反映了由規(guī)定等級(jí)的模型化誤差產(chǎn)生的影響的該配水管網(wǎng)的管道阻力模型；壓カ損失計(jì)算部，基于管道阻力模型和預(yù)先由配水壓控制系統(tǒng)具有的配水流量模式，計(jì)算在配水管網(wǎng)中產(chǎn)生的水壓的壓力損失量；目標(biāo)輸出壓計(jì)算部，接收末端壓的目標(biāo)值，并基于壓カ損失量和末端壓的目標(biāo)值，計(jì)算目標(biāo)輸出壓；以及轉(zhuǎn)速控制部，控制泵的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到目標(biāo)輸出壓。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，對(duì)作為控制對(duì)象的配水塊的管道阻力模型進(jìn)行模型化，并且計(jì)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(biāo)值以上。此外，利用流量傳感器計(jì)測(cè)消火栓流量等與通常的需求模式不同的突發(fā)性需求(干擾)，從而迅速判斷突發(fā)需求，利用管道阻力模型以比原來短的周期計(jì)算目標(biāo)輸出壓，從而能夠精密控制配水壓。此外，能夠構(gòu)筑考慮了與原來的需求模式不同的突發(fā)需求模型(干擾)的獨(dú)立的管道阻力模型，來精密控制配水壓。



圖I是表示配水壓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的圖。圖2是表示數(shù)據(jù)庫中保存的數(shù)據(jù)的例的圖。圖3是表示流量與壓カ損失的關(guān)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(yáng)程特性的例子的圖。圖7是表示考慮和不考慮推測(cè)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(tǒng)的其他結(jié)構(gòu)例的圖。圖9是表示消火栓流量發(fā)生的情況和未發(fā)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(tǒng)的其他結(jié)構(gòu)例的圖。圖12是表示管道阻力模型的系數(shù)值和系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)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(hào)說明100配水壓カ控制裝置101DB (數(shù)據(jù)庫)102管道阻力模型判別單元103需求預(yù)測(cè)單元104壓カ損失計(jì)算單元105目標(biāo)輸出壓計(jì)算単元106輸出壓控制單元107轉(zhuǎn)速控制單元
具體實(shí)施例方式使用

本發(fā)明的實(shí)施方式。(實(shí)施例I)參照?qǐng)DI至圖7說明實(shí)施例I。
圖I是實(shí)施例I的配水壓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖?？刂葡到y(tǒng)包括配水管網(wǎng)I、配水池11、計(jì)測(cè)輸出壓的第I壓カ傳感器2、計(jì)測(cè)末端壓的第2壓カ傳感器3、計(jì)測(cè)配水流量的流量傳感器4、泵8、9、10、計(jì)測(cè)泵轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器5、6、7、儲(chǔ)存計(jì)測(cè)時(shí)間序列數(shù)據(jù)的DB(數(shù)據(jù)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(jì)測(cè)值、管道阻力模型、目標(biāo)末端壓為輸入對(duì)泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)末端壓的配水壓控制裝置100。第I壓カ傳感器2是計(jì)測(cè)從泵配水到配水管網(wǎng)I的水的壓カ(輸出壓)的傳感器，設(shè)置在泵8、9、10與配水管網(wǎng)I之間。第2壓カ傳感器3是計(jì)測(cè)從配水管網(wǎng)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(shè)置在配水管網(wǎng)I與供給目的地的水管的邊界。流量傳感器4是計(jì)測(cè)從泵配水到配水管網(wǎng)I的水的流量的傳感器，設(shè)置在泵8、9、10與配水管網(wǎng)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(chǔ)器、HDD等存儲(chǔ)裝置的計(jì)算機(jī)。即，DBlOl通過由處理器執(zhí)行保存在存儲(chǔ)器內(nèi)的程序，從上述的各種傳感器取得計(jì)測(cè)值，并將這些作為DB數(shù)據(jù)保存到存儲(chǔ)裝置。管道阻力模型判別單元102通過由處理器執(zhí)行保存在存儲(chǔ)器內(nèi)的程序來訪問DB101，取得各種傳感器的計(jì)測(cè)值 并對(duì)管道阻カ進(jìn)行模型化，并且計(jì)算模型化誤差的推測(cè)值。在配水壓控制裝置100中，通過由處理器執(zhí)行保存在存儲(chǔ)器中的各種程序，實(shí)現(xiàn)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(jì)算機(jī)構(gòu)成，也可以由相同的計(jì)算機(jī)構(gòu)成。配水壓控制裝置100具有需求預(yù)測(cè)單元103、壓カ損失計(jì)算單元104、目標(biāo)輸出壓計(jì)算單元105、轉(zhuǎn)速控制単元107。壓カ傳感器2、3分別設(shè)置在配水管網(wǎng)的入口、末端，分別計(jì)測(cè)輸出壓、末端壓。流量傳感器4設(shè)置在配水管網(wǎng)的入口，計(jì)測(cè)配水流量。DBlOl中保存規(guī)定時(shí)刻的各種傳感器的計(jì)測(cè)、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(gè)小時(shí)計(jì)測(cè)并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。也可以縮短計(jì)測(cè)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(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，將管道阻力模型進(jìn)行模型化，并且推測(cè)模型化誤差的等級(jí)。這里，管道阻力模型由下式給出，存儲(chǔ)在構(gòu)成管道阻力判別單元102的計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)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(cè)定點(diǎn)的標(biāo)高(m)_末端壓測(cè)定點(diǎn)的標(biāo)高(m)k :常數(shù)Q :配水流量(m3/s)a :常數(shù)(利用I. 85或2. O的值)h是已知的實(shí)數(shù)，預(yù)先設(shè)定在構(gòu)成管道阻力判別單元102的計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中。由于P、Pe, Q的時(shí)間序列數(shù)據(jù)存在于DBlOl內(nèi)，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(cè)(計(jì)算)常數(shù)k。這里，a也作為未知參數(shù)，能夠與k 一起推測(cè)。在計(jì)算α的情況下，管道阻力判別單元102在計(jì)算式(I)的兩邊的對(duì)數(shù)之后適用最小ニ乘法。管道阻力判別單元102能夠通過最小二乗法推測(cè)系數(shù)k的推測(cè)值k0、以及表示系數(shù)推測(cè)值的偏差(不均勻)的標(biāo)準(zhǔn)誤差σ k。這是用標(biāo)準(zhǔn)偏差表示系數(shù)k以其推測(cè)值(期望值)為中心以何種程度偏差。例如，系數(shù)k為k0-2ok以上且k0+2ok以下的概率為約95%。對(duì)此在圖3中用圖表表示。在圖表中，壓カ損失H為(P-Pe)。由用虛線表示的兩個(gè)曲線包圍的范圍是95%置信區(qū)間。末端壓下降最大的是上面的曲線的情況、即k = k0+2 ok的情況。因此，若利用k = kO+2 σ k的情況的管道阻力模型來進(jìn)行控制，則能夠?qū)⒛┒藟捍笾卤３衷谀繕?biāo)值以上。
圖7是比較利用不考慮系數(shù)k的偏差的管道阻力模型進(jìn)行控制的情況、和考慮系數(shù)k的偏差而利用k = kO+2 σ k的情況的管道阻力模型進(jìn)行控制的情況的圖。若不考慮系數(shù)k的偏差，則有可能多次小于目標(biāo)壓，相對(duì)于此，若考慮系數(shù)k的偏差而利用k = kO+2 σ k的情況的管道阻力模型進(jìn)行控制，則實(shí)際的末端壓以97. 5%的概率成為目標(biāo)值以上(實(shí)際的末端壓成為目標(biāo)值以下的是2. 5%的概率)，因此能夠?qū)⒛┒藟嚎刂圃谀繕?biāo)值以上的可能性提高。進(jìn)而，通過將模型值的目標(biāo)壓設(shè)定為即可能下限，能夠使泵耗能最小化。參照?qǐng)DI、圖5說明用于實(shí)現(xiàn)該控制的配水壓控制裝置的處理概要。在圖I的需求預(yù)測(cè)單元103中，例如，配水壓控制裝置100利用保存在其存儲(chǔ)裝置內(nèi)的按季節(jié)或星期幾的需求模式數(shù)據(jù)(即，配水流量模式數(shù)據(jù)、例如表示圖5的需求模式的數(shù)據(jù))，預(yù)測(cè)將來的需求。例如，若控制裝置的控制周期為5分，則檢索當(dāng)前時(shí)刻的需求Q0、以及2. 5分后的需求Q2. 5。在將當(dāng)前的配水流量計(jì)測(cè)值設(shè)為Q時(shí)，通過下式計(jì)算需求預(yù)測(cè)量Qf。Qf = Q-Q0+Q2. 5(2)接著，壓カ損失計(jì)算單元104基于下式計(jì)算壓カ損失H。H = h+ (kO+2 σ k) Qf2(3)目標(biāo)輸出壓計(jì)算単元105接受目標(biāo)末端壓PeO的輸入，對(duì)其加上壓カ損失，通過下式計(jì)算目標(biāo)輸出壓PO。PO = PeO+h+ (kO+2 σ k) Qf2(4)輸出壓控制單元106及轉(zhuǎn)速控制單元107通過向各泵的信號(hào)，控制泵轉(zhuǎn)速，以使計(jì)算出的目標(biāo)輸出壓與計(jì)測(cè)輸出壓一致。首先，輸出壓控制單元106決定目標(biāo)轉(zhuǎn)速NO。圖6是表示圖示了配水壓控制裝置100在其存儲(chǔ)裝置內(nèi)具有的泵的性能特性數(shù)據(jù)的泵的性能曲線的圖，縱軸為流量Q，橫軸為揚(yáng)程H。描繪了一臺(tái)泵運(yùn)轉(zhuǎn)、2臺(tái)泵運(yùn)轉(zhuǎn)、3臺(tái)泵運(yùn)轉(zhuǎn)的情況的性能曲線。將這些用數(shù)學(xué)式表現(xiàn)則如下。H = fi (Q, N)(5)這里，H :揚(yáng)程，Q :流量，N :泵轉(zhuǎn)速，f :表現(xiàn)性能曲線的函數(shù)，i :常數(shù)1，2，3，相當(dāng)于
泵運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)。這里，需要決定泵運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)，這基于預(yù)測(cè)流量Qf進(jìn)行。例如，輸出壓控制單元106基于常數(shù)Q1、Q2(Q1 < Q2)，如下判斷泵的運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)。在Qf < Ql吋，I臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)Ql 彡 Qf < Q2 吋，2 臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)(6)
Q2≤Qf 時(shí)，3臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)用(5)式求解轉(zhuǎn)速而得到下式。N = gi (H, Q)(7)利用該式，用下式計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)速NO。NO = gi(P0, Qf)(8)這里，PO :目標(biāo)輸出壓，Qf :預(yù)測(cè)需求，NO :泵目標(biāo)轉(zhuǎn)速接著，泵轉(zhuǎn)速控制單元107控制向泵的信號(hào)，以使計(jì)測(cè)轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速一致。接 著，基于圖4，說明如上所述的壓力控制裝置的處理流程。該處理例如以5分周期執(zhí)行?？刂浦芷谀軌蛲ㄟ^對(duì)配水壓控制裝置的設(shè)定而設(shè)定為任意的長(zhǎng)度，可長(zhǎng)可短。若使控制周期較長(zhǎng)，則控制性能劣化，但若較短，則運(yùn)算負(fù)荷大，因此優(yōu)選設(shè)定取兩者的折中的平衡的周期。另外，圖4所示的處理由配水壓控制裝置100執(zhí)行。首先，在步驟401中，基于(2)式，需求預(yù)測(cè)單元103根據(jù)需求模式數(shù)據(jù)計(jì)算預(yù)測(cè)需求。在步驟402中，基于(3)式,壓力損失計(jì)算單元104計(jì)算壓力損失。在步驟403中，基于⑷式，目標(biāo)輸出壓計(jì)算單元105計(jì)算目標(biāo)輸出壓。在步驟404中，利用(6)式所記載的判斷式，轉(zhuǎn)速控制單元107判斷泵運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)。在步驟405中，基于(8)式，轉(zhuǎn)速控制單元107計(jì)算泵的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。最后在步驟406中，轉(zhuǎn)速控制單元107控制向泵的信號(hào)，以使計(jì)測(cè)轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速一致。以上，結(jié)束處理。以上，根據(jù)實(shí)施例1，如圖7所示能夠以較高的概率將末端壓保持在目標(biāo)值以上。此外，通過將目標(biāo)輸出壓設(shè)定在即可能下限，能夠使泵耗能最小化。(實(shí)施例2)接著參照?qǐng)D8至圖10說明第2實(shí)施例。在該實(shí)施例中，提供在發(fā)生消火栓流量等的突發(fā)需求時(shí)也能夠?qū)⒛┒藟壕S持在目標(biāo)值的壓力控制方法。圖8表示配水壓控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。與實(shí)施例I的不同點(diǎn)是在配水管網(wǎng)I中設(shè)有消火栓801、802，設(shè)有計(jì)測(cè)該消火栓流量的傳感器803、804，在配水壓控制裝置內(nèi)設(shè)有臨時(shí)處理判斷單元805。其他處理與實(shí)施例I相同。臨時(shí)處理判斷單元805隨著消火栓流量發(fā)生，判斷是否需要臨時(shí)的控制處理，在需要臨時(shí)的控制處理的情況下，啟動(dòng)圖4所示的配水壓控制處理。臨時(shí)處理判斷單元805的處理以與圖4所示的配水壓控制處理的控制周期(5分)相比非常短的周期、例如IOOms執(zhí)行。設(shè)時(shí)刻t的消火栓I的流量為ql (t)、消火栓2的流量為q2 (t)時(shí)，臨時(shí)處理判斷單元805判斷是否滿足以下的條件。I ql (t) -ql (t_0. I) | >某閾值或(9)I q2 (t) -q2 (t_0. I) | >某閾值這些條件是用于判斷消火栓流量的發(fā)生及其停止的瞬間的條件。只要滿足這些判斷條件，配水壓控制裝置100以IOOms的周期執(zhí)行圖4的配水壓控制處理。由此，能夠?qū)?yīng)于火災(zāi)等突發(fā)性需求的發(fā)生或需求的消失時(shí)，防止末端壓急速下降或上升。圖10表示本臨時(shí)處理的流程。圖10所示的處理以IOOms的啟動(dòng)周期執(zhí)行。
在步驟1001中，臨時(shí)處理判斷單元805基于下式計(jì)算消火栓流量的變化量A ql、A q2。Aql= I ql (t)-ql (t_0. I) I(10)A q2 = | q2 (t) _q2 (t_0. I) |(11)在步驟1002中，臨時(shí)處理判斷單元805判斷這些變化量是否為預(yù)先設(shè)定的規(guī)定的閾值以上。若小于規(guī)定的閾值則處理結(jié)束，若為規(guī)定的閾值以上，則進(jìn)入步驟1003。在步驟1003中，臨時(shí)處理判斷單元805啟動(dòng)圖4所示的配水壓控制處理。但是，不執(zhí)行需求預(yù)測(cè) 401。代替需求模式數(shù)據(jù)，需求預(yù)測(cè)單元103從流量傳感器4取得最新的流量計(jì)測(cè)值并將該值設(shè)為Qf。然后各單元基于該Qf，計(jì)算各種狀態(tài)量。圖9表示實(shí)施例2的效果。在以往技術(shù)中，消火栓流量剛發(fā)生后，末端壓大幅下降，但若使用本發(fā)明的方式，能夠防止該現(xiàn)象。另外，在本實(shí)施例中，示出了消火栓為兩個(gè)的情況，但在3個(gè)以上的情況下也能夠以同樣的處理應(yīng)對(duì)。另外，在本實(shí)施方式中，作為需要水的突發(fā)性需求的例子而使用了消火栓，但只要是產(chǎn)生不基于需求模式的需求的結(jié)構(gòu)，則也可以不是消火栓。(實(shí)施例3)接著，參照?qǐng)D11至圖13說明實(shí)施例3。本實(shí)施例中作為管道阻力模型而利用考慮消火栓流量的更精致的模型，由此更高精度地控制末端壓。圖11表示配水壓控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。與圖8的不同點(diǎn)是數(shù)據(jù)庫的輸入中追加了消火栓流量計(jì)測(cè)值。本實(shí)施方式的管道阻力模型判別單元1102考慮這些消火栓流量來進(jìn)行管道阻力模型的構(gòu)建。數(shù)據(jù)庫1101中除了本來的流量、壓力之外，還存儲(chǔ)每個(gè)消火栓的流量。作為管道阻力模型而利用以下模型。P = Pe+h+ml Q2+m2 Q q+m3 q2(12)這里，P :輸出壓(m)Pe :末端壓(m)h :輸出壓測(cè)定點(diǎn)的標(biāo)高(m)_末端壓測(cè)定點(diǎn)的標(biāo)高(m)k:常數(shù)Q :除了消火栓流量之外的配水流量(本來的需求)(m3/s)q 消火栓流量(m3/s)通過與本來的需求Q分別設(shè)定消火栓流量變量q，實(shí)現(xiàn)模型的精細(xì)化。在管道阻力模型判別單元1102中，利用保存在數(shù)據(jù)庫1101中的壓力、流量的時(shí)間序列，通過最小二乘法推測(cè)系數(shù)ml、m2、m3，并且計(jì)算這些系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)誤差oml、o m2、0 m3。對(duì)q而言，使用每個(gè)消火栓的流量，如圖12那樣計(jì)算每個(gè)消火栓的系數(shù)值、標(biāo)準(zhǔn)誤差。壓力損失計(jì)算單元1103利用這些計(jì)算值，通過下式計(jì)算壓力損失H。H = h+ (mlO+2 o ml) Q2+ (m20+2 o m2) Q q+(m20+2 o m2) q2(13)圖13表示與消火栓流量等需求驟變對(duì)應(yīng)的控制處理的流程。步驟1001、1002的處理與圖10的步驟1001、1002的處理同樣，由臨時(shí)處理判斷單元805執(zhí)行。在步驟1301中，檢索圖12的表，求出與發(fā)生流量的消火栓對(duì)應(yīng)的系數(shù)值、標(biāo)準(zhǔn)誤差。這里，圖12所示的表是由管道阻力模型路程單元1102通過最小二乘法計(jì)算的系數(shù)，配水壓控制裝置100從管道阻力模型路程單元1102取得最新的系數(shù)值并保存在存儲(chǔ)器中。在步驟1302中，壓力損失計(jì)算單元1103利用(12)式計(jì)算壓力損失。其后的步驟403至406的處理與圖4的相同步驟號(hào)的處理相同。但是，與實(shí)施例2同樣，需求預(yù)測(cè)單元103代替需求模式數(shù)據(jù)而將從流量傳感器4取得的最新流量計(jì)測(cè)值設(shè)為Qf。另外，該處理與通常進(jìn)行的每隔5分的配水壓控制(圖4)并行地執(zhí)行。以上，根據(jù)實(shí)施例3，針對(duì)消火栓流量等突發(fā)性需求，能夠精密控制末端壓。另外，在多個(gè)消火栓同時(shí)啟動(dòng)時(shí)，也能夠以同樣的方法構(gòu)筑管道阻力模型并進(jìn)行應(yīng)對(duì)。
此外，通過將作為干擾的消火栓流量置換為配水區(qū)間的調(diào)水流量，本實(shí)施例還能夠利用于有調(diào)水的情況的末端壓精密控制。
權(quán)利要求
1.一種配水壓控制系統(tǒng)，控制從配水地經(jīng)由泵向配水管網(wǎng)配水時(shí)的從該泵向該配水管網(wǎng)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(wǎng)與上述泵之間設(shè)置的輸出壓力計(jì)測(cè)器所計(jì)測(cè)的輸出壓、在從上述配水管網(wǎng)接受供水的配水目的地的水管與該配水管網(wǎng)之間設(shè)置的末端壓計(jì)測(cè)器所計(jì)測(cè)的末端壓、以及在上述配水管網(wǎng)與上述泵之間設(shè)置的流量計(jì)測(cè)器所計(jì)測(cè)的流量，生成該配水管網(wǎng)的管道阻力模型，該配水管網(wǎng)的管道阻力模型反映了規(guī)定等級(jí)的模型化誤差所造成的影響； 壓力損失計(jì)算部，基于上述管道阻力模型和配水壓控制系統(tǒng)所預(yù)先具有的配水流量模式，計(jì)算在上述配水管網(wǎng)中產(chǎn)生的水壓的壓力損失量； 目標(biāo)輸出壓計(jì)算部，接收末端壓的目標(biāo)值，并基于上述壓力損失量和末端壓的目標(biāo)值，計(jì)算目標(biāo)輸出壓；以及 轉(zhuǎn)速控制部，控制上述泵的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到上述目標(biāo)輸出壓。
2.如權(quán)利要求I所述的配水壓控制系統(tǒng)，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(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)誤差的管道阻力模型。
3.如權(quán)利要求I所述的配水壓控制系統(tǒng)，其特征在于， 按規(guī)定的每個(gè)周期，上述壓力損失計(jì)算部計(jì)算壓力損失量，上述目標(biāo)輸出壓計(jì)算部計(jì)算目標(biāo)輸出壓，上述轉(zhuǎn)速控制部控制泵的轉(zhuǎn)速。
4.如權(quán)利要求3所述的配水壓控制系統(tǒng)，其特征在于， 還具備臨時(shí)處理部，該臨時(shí)處理部基于在上述配水管網(wǎng)的規(guī)定的位置上設(shè)置的流量計(jì)測(cè)器所計(jì)測(cè)的流量，判斷該流量是否滿足規(guī)定的條件，在該流量滿足規(guī)定的條件的情況下，與上述周期無關(guān)地使上述壓力損失計(jì)算部基于上述管道阻力模型和在上述配水管網(wǎng)與上述泵之間設(shè)置的流量計(jì)測(cè)器所計(jì)測(cè)的流量來計(jì)算壓力損失量，使上述目標(biāo)輸出壓計(jì)算部計(jì)算目標(biāo)輸出壓，并使上述轉(zhuǎn)速控制部控制泵的轉(zhuǎn)速。
5.如權(quán)利要求3所述的配水壓控制系統(tǒng)，其特征在于， 還具備臨時(shí)處理部，該臨時(shí)處理部基于在上述配水管網(wǎng)的規(guī)定的位置上設(shè)置的流量計(jì)測(cè)器所計(jì)測(cè)的流量，在該流量滿足規(guī)定的條件的情況下， 使上述管道阻力模型生成部基于在上述規(guī)定的位置上設(shè)置的流量計(jì)測(cè)器所計(jì)測(cè)的流量、在上述配水管網(wǎng)與上述泵之間設(shè)置的流量計(jì)測(cè)器所計(jì)測(cè)的流量、上述輸出壓以及上述末端壓，生成管道阻力模型， 與上述周期無關(guān)地使上述壓力損失計(jì)算部基于該管道阻力模型和在上述配水管網(wǎng)與上述泵之間設(shè)置的流量計(jì)測(cè)器所計(jì)測(cè)的流量來計(jì)算壓力損失量，使上述目標(biāo)輸出壓計(jì)算部計(jì)算目標(biāo)輸出壓，并使上述轉(zhuǎn)速控制部控制泵的轉(zhuǎn)速。
6.如權(quán)利要求4或5所述的配水壓控制系統(tǒng)，其特征在于， 設(shè)置流量計(jì)測(cè)器的上述配水管網(wǎng)的規(guī)定的位置是向設(shè)置在上述配水管網(wǎng)中的消火栓的配水口。
全文摘要
一種能夠高精度地控制配水管網(wǎng)的末端壓的配水壓控制系統(tǒng)，具備管道阻力模型生成部，基于在配水管網(wǎng)與泵之間設(shè)置的輸出壓力計(jì)測(cè)器所計(jì)測(cè)的輸出壓、在從配水管網(wǎng)接受供水的配水目的地的水管與該配水管網(wǎng)之間設(shè)置的末端壓計(jì)測(cè)器所計(jì)測(cè)的末端壓、以及在配水管網(wǎng)與泵之間設(shè)置的流量計(jì)測(cè)器所計(jì)測(cè)的流量，生成反映了由規(guī)定等級(jí)的模型化誤差產(chǎn)生的影響的該配水管網(wǎng)的管道阻力模型；壓力損失計(jì)算部，基于管道阻力模型和預(yù)先由配水壓控制系統(tǒng)具有的配水流量模式，計(jì)算在配水管網(wǎng)中產(chǎn)生的水壓的壓力損失量；目標(biāo)輸出壓計(jì)算部，接收末端壓的目標(biāo)值，并基于壓力損失量和末端壓的目標(biāo)值，計(jì)算目標(biāo)輸出壓；以及轉(zhuǎn)速控制部，控制泵的轉(zhuǎn)速以達(dá)到目標(biāo)輸出壓。
文檔編號(hào)E03B7/07GK102677740SQ201210070079
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者佐藤達(dá)廣, 安富弘泰, 栗棲宏充, 田所秀之, 足立進(jìn)吾, 高橋信補(bǔ) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所