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公開番号2025037598
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-18
出願番号2023144602
出願日2023-09-06
発明の名称水圧管理計画立案システム、方法およびプログラム
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人ウィルフォート国際特許事務所
主分類E03B 1/00 20060101AFI20250311BHJP(上水;下水)
要約【課題】減圧弁の設置数の増加を抑制しつつ水理安定性を確保する。
【解決手段】記憶装置10とプロセッサ20とを備え、水道管網の水圧を管理する計画を立案する水圧管理計画立案システム1であって、記憶装置には、プログラムと、水道管網の管網データ11と、需要データ12とが記憶されており、プロセッサは、プログラムを実行することによって、水道管網に減圧弁を設置する減圧弁設置計画を立案する減圧計画立案部21として機能し、減圧計画立案部は、管網データおよび需要データに基づいて、水道管網のうち将来の水圧が増加する水圧増加エリアを抽出する水圧増加エリア抽出部23と、水圧増加エリアの内外を接続する境界管路に減圧弁を設置する位置を決定する減圧弁設置最適化部24と、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
記憶装置とプロセッサとを備え、水道管網の水圧を管理する計画を立案する水圧管理計画立案システムであって、
前記記憶装置には、プログラムと、前記水道管網の管網データと、需要データとが記憶されており、
前記プロセッサは、前記プログラムを実行することによって、前記水道管網に減圧弁を設置する減圧弁設置計画を立案する減圧計画立案部として機能し、
前記減圧計画立案部は、
前記管網データおよび前記需要データに基づいて、前記水道管網のうち将来の水圧が増加する水圧増加エリアを抽出する水圧増加エリア抽出部と、
前記水圧増加エリアの内外を接続する境界管路に前記減圧弁を設置する位置を決定する減圧弁設置最適化部と、
を有する水圧管理計画立案システム。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記プロセッサは、前記プログラムを実行することによって、前記水道管網を縮約した縮約管網を生成する縮約管網生成部としてさらに機能し、
前記縮約管網生成部は、
前記管網データに基づいて、所定の口径以上の管網を大口径管網として抽出する大口径管網抽出部と、
前記大口径管網間を接続する候補となる骨格管路候補を抽出する骨格管路候補抽出部と、
前記骨格管路候補のうち前記縮約管網に含める骨格管路を選択する骨格管路選択部と、を有する、
請求項１に記載の水圧管理計画立案システム。
【請求項３】
前記水圧増加エリア抽出部は、前記管網データおよび前記需要データに基づいて、現在および将来の水圧差が所定の閾値以上の点の集合、または、前記水圧の増加傾向が類似する点の集合を、前記水圧増加エリアとして抽出する、
請求項１または２に記載の水圧管理計画立案システム。
【請求項４】
前記減圧弁設置最適化部は、前記境界管路の閉止、前記減圧弁の設置、または管路として維持するかを決定する決定変数と、現在および将来の水圧増加量と流向変化量と前記減圧弁の設置数の重み付き和からなる目的関数と、前記水圧の増加減を定める制約と、が含まれる最適化モデルに基づいて、前記境界管路に前記減圧弁を設置する位置を決定する、
請求項１または２に記載の水圧管理計画立案システム。
【請求項５】
前記目的関数には、遠隔監視制御減圧弁および固定設定値減圧弁の設置コストが含まれる、
請求項４に記載の水圧管理計画立案システム。
【請求項６】
水道管網の水圧を管理する計画を水圧管理計画立案システムが立案する水圧管理計画立案方法であって、
前記水道管網を縮約した縮約管網を生成する縮約管網生成ステップと、
前記水道管網に減圧弁を設置する減圧弁設置計画を立案する減圧計画立案ステップと、を有し、
前記縮約管網生成ステップには、
管網データに基づいて、所定の口径以上の管網を大口径管網として抽出する大口径管網抽出部と、
前記大口径管網間を接続する候補となる骨格管路候補を抽出する骨格管路候補抽出部と、
前記骨格管路候補のうち前記縮約管網に含める骨格管路を選択する骨格管路選択部と、が含まれ、
前記減圧計画立案ステップには、
前記管網データおよび需要データに基づいて、前記水道管網のうち将来の水圧が増加する水圧増加エリアを抽出する水圧増加エリア抽出ステップと、
前記水圧増加エリアの内外を接続する境界管路に前記減圧弁を設置する位置を決定する減圧弁設置最適化ステップと、
が含まれる水圧管理計画立案方法。
【請求項７】
水道管網の水圧を管理する計画を立案するコンピュータに実行させる水圧管理計画立案プログラムであって、
管網データに基づいて、所定の口径以上の管網を大口径管網として抽出し、
前記大口径管網間を接続する候補となる骨格管路候補を抽出し、
前記骨格管路候補のうち前記水道管網を縮約した縮約管網に含める骨格管路を選択して、前記縮約管網を生成し、
前記管網データおよび需要データに基づいて、前記水道管網のうち将来の水圧が増加する水圧増加エリアを抽出し、
前記水圧増加エリアの内外を接続する境界管路に減圧弁を設置する位置を決定して、前記水道管網に前記減圧弁を設置する減圧弁設置計画を立案する水圧管理計画立案プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水圧管理計画立案システム、方法およびプログラムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
水道管網（以下、管網とも呼ぶ）の中には、ポンプを用いずに高所配水池の位置エネルギを活用して配水するような自然流下系の管網がある。自然流下系の管網の末端の水圧は、需要量（管路中の流量）に依存する。現状は管網の末端まで水圧が適切に管理されていでも、将来に管網が付設されたエリアのうち一部のエリアの人口が減少した場合、人口が減少したエリアでは、需要の減少に伴って水圧が増加することが懸念される。
【０００３】
このように既存の設備では、設備毎に想定した水圧バランスが崩れるため、水圧バランスを整えるための減圧弁の新規設置、または既設の減圧弁の再設定による管網の再構築が必要となることがある。
【０００４】
特許文献１には、指定した給水点と、水源との２点間の主要な経路を主幹線として抽出する主幹線探索システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００１－３２９５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の主幹線探索システムでは、管網全体の水理特性を考慮した骨格を抽出することはできない。さらに、特許文献１には、幹線への減圧弁の設置等、抽出した幹線を活用する技術には言及されていない。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、減圧弁の設置数の増加を抑制しつつ水理安定性を確保する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を解決するために、本発明は、記憶装置とプロセッサとを備え、水道管網の水圧を管理する計画を立案する水圧管理計画立案システムであって、前記記憶装置には、プログラムと、前記水道管網の管網データと、需要データとが記憶されており、前記プロセッサは、前記プログラムを実行することによって、前記水道管網に減圧弁を設置する減圧弁設置計画を立案する減圧計画立案部として機能し、前記減圧計画立案部は、前記管網データおよび前記需要データに基づいて、前記水道管網のうち将来の水圧が増加する水圧増加エリアを抽出する水圧増加エリア抽出部と、前記水圧増加エリアの内外を接続する境界管路に前記減圧弁を設置する位置を決定する減圧弁設置最適化部と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、減圧弁の設置数の増加を抑制しつつ水理安定性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態における水圧管理計画立案システムの構成図。
第１実施形態における管網（リンク）データを格納したテーブルを示す図。
第１実施形態における管網（ノード）データを格納したテーブルを示す図。
第１実施形態における需要データを格納したテーブルを示す図。
第１実施形態における減圧計画立案処理を示すフローチャート。
第１実施形態における管網モデル生成処理を示すフローチャート。
第１実施形態における水圧増加エリア抽出処理を示すフローチャート。
第１実施形態における水圧増加エリア抽出処理を示すフローチャート。
第１実施形態における水圧増加エリアの探索過程を説明するための図。
第１実施形態における水圧増加エリア抽出処理の演算結果を示す図。
第１実施形態における最適化モデル構築処理を示すフローチャート。
第１実施形態における最適化処理を示すフローチャート。
第１実施形態における最適化処理の詳細を説明するための図。
第１実施形態における入出力部の画面構成図。
第２実施形態における水圧管理計画立案システムの構成図。
第２実施形態における減圧計画立案処理を示すフローチャート。
第２実施形態における縮約管網生成処理を示すフローチャート。
第２実施形態における縮約管網を説明するための図。
第２実施形態における入出力部の画面構成図。
第３実施形態における減圧計画立案処理を示すフローチャート。
第３実施形態における水圧比の算出方法を示す図。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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