专利名称：综合监视诊断装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种监控上下水道设备等的综合监视诊断系统，特别涉及诊断上下水 道设备等、查明故障原因、显示故障影响等的综合监视诊断装置。
背景技术：
监控系统最早应用于上下水道成套设备，以由众多设备构成的成套设备为使用对 象。近年来，伴随着成套设备的高功能化，在监控系统中操作的信息量日益增大。另外，伴 随着成套设备的广域管理化，设备数量也日益增加。另一方面，人们要求对存在于生命线中的净水场、下水处理场、发电厂等成套设备 有稳定的服务，这些成套设备必须具有高的可靠性。可是，当前运转着的很多成套设备，从 开始运用经过长年累月的运转，设备正走向老化。并且，出现的问题是运用成套设备的熟练 操作人员逐年减少，对于成套设备的相关核心技术知识的继承呈现不足。为此认为，对于由 自动化、广域化的发展所带来的多种多样化的各设备的精细水平，操作人员今后学到知识 的机会将越来越少。在这样一种背景之下，运用监视诊断系统，是在机器发生故障时，故障显示在监视 画面里、或者发出报警信号，但是多数情况下，故障原因的查明、故障的影响等都是操作人 员凭经验来判断。另外，以前也有设置诊断功能的系统，但那时几乎都是把专用的诊断单元重新编 排进系统(参照特愿平2-305503号公报)。依赖操作人员来查明故障的原因、故障的影响等情况时，存在的问题是会加大操 作人员的负担，往往成为诱发人为失误的主要原因。另外，安装专用诊断单元的情况存在的 问题是，伴随对象机器的大幅变更，系统复杂化。由于以上情况，因而要求能够抑制由于机器的时效老化而导致成套设备的可靠性 降低，并可确切把握成套设备状态的成套设备的正确的自动监视及诊断。为此，由于如上所 述那样随着广域化而带来的设备数量的增大和随着设备的高功能化而出现的信息量的增 大，而使系统更加复杂化，从而需要向操作人员提供更易懂的监控系统的信息。另外，还需要用以迅速且准确地分析多种大量的监视数据、检测异常的数据加工 功能和将诊断结果和应采取的对策措施准确地向操作人员传达的功能。并且，期待将上述 分析诊断功能及传达功能相互结合的综合监视诊断系统。
发明内容
本发明的目的就是鉴于上述事情，而提供一种综合监视诊断装置，其考虑设备的 运转履历等信息，准确地分析诊断有无异常和异常内容，对于缺乏成套设备操作经验的操 作人员或者以较少人数运营大范围的成套设备的操作人员提示处理(口力7 )的当前状 况或今后的预测、成套设备的状态、机器的诊断信息等，从而，帮助操作人员为了安全稳定 地操作设备而进行判断，减轻操作人员的负担，同时，能够大幅度地提高可靠性。为了达成上述目的，本发明的特征在于，具备检测单元和诊断单元，检测单元是用 于检测设备的运转状态或处理的状态，诊断单元是存储该检测单元的检测数据，并根据检 对测数据或存储的检测数据进行加工了的数据来诊断成套设备和处理状态。根据本发明，考虑到设备的运转履历等的信息，准确分析诊断有无异常和异常内 容，对于缺乏设备操作经验的操作人员或者以较少人数运营大范围的设备的操作人员提示 处理的当前状况和今后的预测等、设备的状态、机器的诊断信息等，从而，帮助操作人员进 行判断以使安全稳定地操作设备，减轻操作人员的负担，同时，能够大幅度地提高可靠性。
图1是表示本发明的综合监视诊断系统的第1实施方式的框图。图2是表示图1所示的综合监视诊断装置上所设有的各功能的框图。图3是表示本发明的综合监视诊断系统的第2实施方式的框图。图4是表示图3所示的综合监视诊断装置上所设有的各功能的框图。
具体实施例方式以下详细说明本发明的实施方式的构成、动作。另外，在以下的实施方式中，作为 具体的处理，以针对下水道中的雨水排水处理的综合监视诊断系统为例进行说明。《第1实施方式》[构成]图1是表示适用了本发明的综合监视诊断装置的第1实施方式的综合监视诊断系 统的框图。该图所示的综合监视诊断系统la具备雨量雷达处理装置4和综合监视诊断装置 8a,所述雨量雷达处理装置4读入从各地设置的各雨量雷达2输出的降雨信息，并发送到网 络3上，所述综合监视诊断装置8a读入从各地设置的各地上雨量计5输出的雨量信息、以 及来自作为监控对象的下水处理场6的处理值等，使设置在下水处理场6的泵井7的水位 保持在一定水位以下，并诊断构成下水处理场6的各设备的好坏、运行状况等，向操作人员 提示诊断结果。综合监视诊断装置8a具备由LAN等构成的网络3、与该网络3连接的处理控制部 18、数据服务器24以及人机界面部25。处理控制部18读入从作为监视诊断对象的下水处理场6的流入渠水位计9、泵井 水位计10、流入阐门11等输出的处理值、各雨水泵15以及各排出阀16的工作内容，并发送 到网络3上。处理控制部18生成与通过网络3来供给的控制指令对应的泵控制指令、阀开 度指令等，控制各雨水泵15和各排出阀16等。
数据服务器24通过网络3读入并存储从雨量雷达处理装置4输出的降雨信息、从 各地上雨量计5输出的雨量信息、在处理控制部18收集的处理值、工作状况数据等。数据 服务器24生成使泵井7的水位保持在一定的水位之下所必需的控制指令，并向处理控制部 18供给，执行如图2所示的数据分析处理19、数据预测处理20、异常判断处理21、成套设备 诊断处理22、诊断信息显示处理23等。并且，数据服务器24诊断下水处理场6是否发生异 常，当有异常发生时会生成表示故障部位、故障影响范围等的诊断数据。人机界面部25，通过网络3对显示下水处理场6的工作内容、控制内容等的数据进 行读入，并显示处理监视画面，同时读入操作人员的指示内容，供给数据服务器24。并且，综合监视诊断装置8a监视从雨量雷达处理装置4输出的降雨信息，从各地 上雨量计5输出的雨量信息，从设置在下水处理场6中的流入渠水位计9、泵井水位计10和 流入阐门11等输出的处理值，各雨水泵15、各排出阀16的工作内容等。并且，综合监视诊断装置8a还在泵井7的水位达到预先设定水位以上时，或有超 过预先设定水位以上的可能性时，控制设置在下水处理场6的各雨水泵15和各排出阀16。 并且，综合监视诊断装置8a，按照泵井7 —雨水泵15 —排出阀16 —排水路17 —河流这样 的路径，排掉泵井7的雨水14使泵井7的水位保持在设定水位以下。另外，综合监视诊断装置8a，与这些工作同步，也使数据分析处理19、数据预测处理 20、异常判定处理21、设备诊断处理22、诊断信息显示处理23等工作。并且，综合监视诊断装 置8a监视从雨量雷达处理装置4输出的降雨信息，从各地上雨量计5输出的雨量信息，由设 置在下水处理场6的流入渠水位计9、泵井水位计10、流入阐门11等输出的处理值，各雨水泵 15、各排出阀16的操作内容等。并且，综合监视诊断装置8a在下水处理场6发生异常时，生 成显示故障部位、故障的影响范围等的诊断数据，并把这一结果提示给操作人员。[工作]下面参照图1、图2所示的框图来说明综合监视诊断系统la的工作。首先，利用综合监视诊断装置8a的数据服务器24读入从雨量雷达处理装置4输 出的降雨信息，从在处理控制部18所采用的各地上雨量计5输出的雨量信息，从设置在下 水处理场6的流入渠水位计9、泵井水位计10和流入阐门11等输出的处理值，从而判断泵 井7的水位是否达到设定水位以上，或者是否有达到泵井7的预定水位以上的可能性。并 且，由于降雨等而使水泵井7的水位达到设定水位以上时，或者说有达到设定水位以上的 可能性时，利用数据服务器24生成控制指令，并从处理控制部18输出泵控制指令、阀开度 指令等，控制设置在下水处理场6的各雨水泵15、各排出阀16。从而，按照泵井7 —雨水泵15 —排出阀16 —排水路17 —河流的路径，排掉泵井 7的雨水14，使泵井7的水位保持在设定的水位以下。另外，与这些工作同步，利用综合监视诊断装置8a的人机界面部25读入从数据服 务器24中读取的各处理值和从数据服务器24输出的控制指令等，作成监视画面数据，并向 操作人员显示下水处理场的运转内容。另外，与进行这些工作的同时，利用综合监视诊断装置8a的数据服务器24，按照 以下所述的顺序诊断下水处理场6有无异常。〈基本的异常判定方法>(技术方案1的内容)首先，为了对雨水排水泵进行自动控制，必须使自动控制条件成立，当自动控制条件成立时，在人机界面部18显示出成立的要点。另外，自动控制条件不成立时，利用数据分 析处理19、异常判定处理21，提取自动控制条件不成立的要因，同时利用整套设备诊断处 理22和诊断信息显示处理23，归纳诊断结果，并在人机界面部25上显示出不成立的要因。 进而，利用设备诊断处理22，根据自动控制不成立的要因，判断今后对系统、处理等有怎样 的影响，并在人机界面部25上显示。另外，控制雨水排水泵的台数时，利用人机界面部25具体地显示切换运转台数时 的切换条件。另外，尽管切换条件成立，但是不切换运转台数的情况下，利用数据分析处理 19和异常判定处理21解析其要因，并利用设备诊断处理22和诊断信息显示处理23归纳出 诊断结果，在人机界面部25上显示。另外，在进行雨水排泵的转数控制时，在没有达到目标值的情况下，利用数据分析 处理19和异常断定处理21提取控制偏差异常的要因；利用整套设备诊断处理22和诊断信 息显示处理23归纳诊断结果，并在人机界面部25上显示出其要因。为了检测处理信号，在雨水排水处理中使用很多的传感器，但作为进行诊断处理 信号的手法，往往比较数字信号和模拟信号。具体而言，这种情况是排出阀16的全开限位 开关信号(数字信号)处于“ON”状态，但排出阀开度信号(模拟信号)却不指示“100%” 的开度。在这种情况下，利用数据分析处理19和异常判定处理21，判断是哪个传感器发生 异常或不一致，并利用设备诊断处理22和诊断信息显示处理23概括不一致的要点和传感 器异常内容而显示在人机界面部25上。另外，在设置排出流量计的情况下，指示值指为“0”，但在输入累计脉冲信号时，利 用数据分析处理19、异常判定处理21判断为异常，且利用设备诊断处理22和诊断信息显示 处理23概括不一致的要点和传感器异常内容而显示在人机界面部25上。〈使用预测工作的判定异常方法>(技术方案2的内容)在进行控制雨水排水的情况下，泵井7的水位是重要的一项指标。并且，由于降雨 状况，有时雨水14骤然流入泵井7，雨水排水处理即是为了防止这种情况的发生而具备的， 多数情况都要预测泵井水位，实行控制和辅助控制。这种情况，预测值未必准确，因此，利用数据预测处理20运算预测值，同时，利用 数据分析处理19分析上下限值等，当不脱离其上下限时，利用异常判定处理21判断为异 常。并且，进行预测控制时，利用整套设备诊断处理22判断预测控制中止，利用整套设备诊 断处理22、诊断信息显示处理23归纳诊断结果，并在人机界面部25上显示中止的要点和要 因。[效果]这样一来，在第1实施方式中，根据从雨量雷达处理装置4输出的降雨信息，从各 地上雨量计5输出的雨量信息，从设置在下水处理场6的流入渠水位计9、泵井水位计10和 流入阐门11等输出的处理值，综合监视诊断装置8a控制各雨水泵15和各排出阀16，使泵 井7的水位保持在设定水位以下，并进行诊断下水处理场6的处理值和运转内容等，将诊断 结果提示给操作人员。为此，考虑到整套设备的运转履历等的信息，准确分析诊断有无异常 和异常内容，对于缺乏设备操作经验的操作人员或者以较少人数运营大范围的整套设备的 操作人员提示处理的当前状况或今后的预测、设备的状态、机器的诊断信息等，从而，帮助 操作人员进行判断以安全稳定地操作整套设备，减轻操作人员的负担，同时，能够大幅度地提高可靠性。(技术方案1的效果)。另外，在第1实施方式中，利用数据分析处理19，比较通过数据预测处理20获得的 预测数据和从整套设备输出的处理值，诊断预测控制有无异常、下水处理场6有无异常。为 此，考虑到设备的运转履历等的信息，准确分析诊断有无异常和异常内容，对于缺乏设备操 作经验的操作人员或者以较少人数运营大范围的整套设备的操作人员提示预测控制有无 异常、处理的当前状况或几分钟 几小时后的整套设备的运行状态、处理的状态、以及机器 的诊断信息等，从而，帮助操作人员进行判断以安全稳定地操作整套设备，减轻操作人员的 负担，同时，能够大幅度地提高可靠性。(技术方案2的效果)。《第2实施方式》
[构成]图3是表示本发明的综合监视诊断系统的第2实施方式的框图。另外，该图中，对 与图1的各部相对应的部分，附以相同符号。该图中所示的综合监视诊断系统Ib与图1所示的综合监视诊断系统Ia的不同点 在于，在综合监视诊断装置8b内配置数据中继部31，同时，在中央监视室(或数据中心)内 设置中央监控装置32，把在综合监视诊断装置8b获得的诊断结果以诊断病历的形式传送 给中央监控装置32，由中央监视室内的操作人员持有便携终端装置33并通知给在设备场 所(機埸)外的操作人员。数据中继部31具备诊断结果加工处理34，如图4所示，读入从整套设备诊断处理 22输出的整套设备诊断结果，作成预先指定的表型式的数据(诊断病历)，向诊断信息表示 处理23供给，并显示在人机界面部25上。另外，数据中继部31具备数据中继处理35，读入 从诊断信息表示处理23输出的诊断病历，并传送给通过专用线路36连接的中央监控装置 32。数据中继部31读入从整套设备诊断处理22输出的设备诊断结果，并作成诊断病历，以 显示在人机界面部25上，同时，传送给通过专用线路36连接的中央监控装置32。中央监控装置32具备数据收发部39。数据收发部39，通过专用线路36进行读入 并存贮从数据中继部31输出的表型式的整套设备诊断结果(诊断病历)的处理、通过便携 电话线路、无线LAN线路、ADSL线路、IP-VPN线路等的通信线路38进行读入作为发送对象 的各便携终端装置33的位置信息的处理、以及通过通信线路38进行将存储的诊断病历等 信息发送到各便携终端装置33的处理。另外，中央监控装置32具备诊断部40和位置信息判定部41。诊断部40，再次诊 断存储在数据收发部39中的诊断病历、向中央监视室内的操作人员提示，位置信息判定部 41,根据读入到数据收发部39的各便携终端装置33的位置信息，调整存储在数据收发部39 的诊断病历的内容，发送到各便携终端装置33，制成诊断病历。另外，中央监控装置32具备操作信息判定部42，与由数据收发部39接收的各便携 终端装置33的操作内容对应地再次调整发送到各便携终端装置33的诊断病历。并且，中央监控装置32，通过通信线路38，从各便携终端装置33读入位置信息，掌 控各操作人员的位置，并收集从数据中继部31输出的表型式的整套设备诊断结果(诊断病 历)，再次进行详细的诊断，并向中央监视室内的操作人员提示。另外，中央监控装置32，与 各便携终端装置33的位置、各便携终端装置33的操作内容对应地调整从数据中继部31输 出的诊断病历的内容，并通过通信线路38发送到各便携终端装置33。
各便携终端装置33分别具备位置信息判定部43和数据收发部44。位置信息判定 部43是利用GPS功能掌控便携终端装置33的当前位置，并生成位置信息，数据收发部44， 读入操作人员的键操作内容(机器操作内容)和通过位置信息判定部43获得的位置信息 等，通过通信线路38传送给数据收发部39，读入并显示从数据收发部39输出的诊断病历。 各便携终端装置33利用GPS功能掌控所在位置，并把获得的位置信息传送给中央监控装置 32，同时，读入从中央监控装置32发送的诊断病历，并进行画面显示。另外，各便携终端装 置33通过操作人员每次的键操作生成机器操作内容，并传送给中央监控装置32。[工作] 下面参照图3、图4所示的框图来说明综合监视诊断系统的工作。首先，通过综合监视诊断装置8b的数据服务器24读入从雨量雷达处理装置4输 出的降雨信息，由处理控制部18收集的各地上雨量计5输出的雨量信息，从设置在下水处 理场6的流入渠水位计9、泵井水位计10和流入阐门11等输出的处理值，判断泵井7的水 位是否达到预定水位以上。并且，由于降雨等而使水泵井7的水位达到设定水位以上时，或 者水泵井7的水位有达到设定水位以上的可能性时，利用数据服务器24生成控制指令，由 处理控制部18输出泵控制指令、阀开度指令等，并控制设置在下水处理场6的各雨水泵15、 各排出阀16。从而，按照泵井7 —雨水泵15 —排出阀16 —排水路17 —河流的路径，排掉泵井 7的雨水14，使泵井7的水位保持在设定的水位以下。<综合监视诊断装置8b的显示内容 >(技术方案3的内容)另外，与上述工作同步，利用综合监视诊断装置8b的人机界面部25，读入收集在 数据服务器24的各处理值、从数据服务器24输出的控制指令等，作成监视画面数据，并向 操作人员显示下水处理场6的运转内容。另外，与该工作同步，综合监视诊断装置8b按照 以下所述的步骤，诊断下水处理场有无异常，完成诊断病历，并显示在人机界面部25上。首先，利用处理控制部18读入下水处理场6的处理信息并对之进行加工后，存储 在数据服务器24中，同时通过数据分析处理19、数据预测处理20、异常判定处理21、整套设 备诊断处理22对存储在数据服务器24的整套设备及处理信息进行解析。并且，在判定异常 或存在异常可能性后，利用诊断结果加工处理34将病历卡的形式的整套设备诊断结果(诊 断病历)自动作表，并在人机界面部25上显示。此时，显示在人机界面部25上的诊断病历不仅记载着整套设备的异常状态，而且 还记入着异常的可能性、进而是异常的影响范围、还有在数据预测处理20中获得的几个小 时后可能产生的整套设备的状态等。因此，对于缺乏经验的用户和相对于整套设备的规模 以较少人员进行操作的非常繁忙的用户等，只要看一下记载的内容，就能够迅速而正确地 进行判断。还有，本诊断病历的基本构成包括预定的诊断项目的诊断结果表(特定传感 器有无异常、对象泵群在特定期间内的运转时间累计值等)、异常或有异常可能性时的详细
信息提供栏、综合判定栏(提示当时的整套设备的状态、按照优先权顺序提示推荐实施项 目)。具体地说，诊断病历记载例如如下信息。1)为了对雨水排水泵进行自动控制，自动控制条件必须成立，当成立时在人机界 面部25上显示其成立的要点；不成立时利用数据分析处理19和异常判定处理21能够提取自动条件不成立的要因，同时，利用设备诊断处理22、诊断信息显示处理23和诊断结果加 工处理34记载在诊断病历上，并在人机界面部25上显示。还有，利用设备诊断部22，判定 由于自动控制的不成立而对今后系统和处理有怎样的影响，记载在诊断病历上，并告知操 作人员。2)控制雨水排泵的台数时，切换运转台数的切换条件具体地显示在人机界面部 25上，同时，尽管上述条件成立但不切换运转台数时，按照与上面相同的步骤制成诊断病 历，并显示其要因。3)进行雨水排水泵的转数控制的场合下，在没有达到目标值时，利用数据分析处 理19和异常判定处理21提取控制偏差异常的要因，按照与上面相同的步骤制成诊断病历， 并显示其要因。4)进行雨水排水控制时，泵井7的水位是重要指标。并且，由于降雨状况，有时雨 水14骤然流入泵井7，雨水排水处理即是为了防止这种情况的发生而具备的，多数情况都 要预测泵井水位，实行控制和辅助控制。这种情况，预测值未必准确，因此，利用数据预测处理20运算预测值的同时，利用 数据分析处理19分析上下限值等，当不脱离其上下限时，利用异常判定处理21判断为异 常。并且，进行预测控制时，利用成套设备诊断处理22判断预测控制中止的同时，通过上述 的步骤和相同的步骤，做成诊断病历，并显示中止的要因。5)为了检测处理信号，在雨水排水处理中使用很多的传感器。并且，作为诊断处 理信号的手法，有比较数字信号和模拟信号的手法。具体而言，这种情况是排出阀16的全 开限位开关信号(数字信号)处于“ON”状态，但排出阀开度信号(模拟信号)却不指示 “ 100 %，，的开度，在这种情况下，利用数据分析处理19和异常判定处理21，判断是哪个传 感器发生异常、为不一致。并且，利用与上述步骤相同概括不一致的要点和传感器异常的内 容，做成诊断病例(力 > 〒)，并显示在人机界面部25上。6)此外，设置排出流量计时，虽然指示值指“0”，却能够输入累计脉冲信号。在这 种情况下，利用数据分析处理19和异常判定处理21而被判断为异常，按照与上述步骤同样 的步骤，归纳出不一致的要点和传感器异常的内容，做成诊断病历，并显示在人机界面部25 上。7)雨水泵15按照用户决定的顺序或者系统规定的顺序运用多台泵，以各泵的机 器寿命为掌握的指标，使用各泵运转时间的累积值。由此，按照与上述步骤同样的步骤，作 成记载有各泵运转时间累积值的诊断病历，在人机界面部25上显示，且用户可以决定泵运 转顺序或掌握检测泵的时期等。<中央监控装置32、便携终端装置33的显示内容 >(技术方案4的内容)另外，在实行区域管理时，由综合监视诊断装置8b所获得的诊断病历被传送到中 央监控装置32，由中央监视室的操作人员持便携终端装置33，向设备场所外的操作人员通 知情况。具体而言，将由人机界面部25、数据服务器24和处理控制部18所获取的诊断结果 (诊断病历)存储到数据收发部39后，由中央监控装置32的位置信息判定部41和操作信 息判定部42进行调整，并按照数据收发部39 —通信线路38 —便携终端装置33的路径发 送到便携终端装置33。
由接收发送结果的操作人员，在诊断结果不为异常时，只进行内容的确认，或者诊 断结果为异常或存在异常的可能性时，进行判断是直接去设备场所进行相应措施的处理， 还是由便携终端装置33直接进行雨水泵15和流入阐门11等的操作。在此，利用数据预测处理20处理来自地上雨量计5等的雨量信息，由于突降暴雨， 几十分钟后向无人的设备场所流入的雨量就会超出想象，并且检修时雨水泵15的运用模 式有手动的，并可获得相对雨水不能确保所需泵的台数的整套设备诊断结果。此时，由数据 预测处理20产生的预测内容是根据地上雨量计5，在未来10分钟到30分钟左右的短时间 内的预测信息，到雨水流入之前，操作人员很难到达子泵场，此时在便携终端装置33显示 自动变更该雨水泵15模式的诊断病历，以使看见这一显示的操作人员采取适当的对策保 护设备场所免受浸水损害的危险。 另外，利用数据预测处理20处理来自雨量雷达2的降雨信息，在得到未来几小时 以后的预测结果时，在便携终端装置33上显示有时间去场场这种要点的诊断病历，并能够 处理雨水流入。另外此时，作为诊断病历内容，可以只是几分钟后的雨水流入量或泵井7的预测 水位值、雨水泵运转预测时刻的预测数据等。除这些数据以外，还可以将推荐操作、判断转 换成信息形式，且在便携终端装置33的画面上仅需选择就能够执行操作。另外，在执行便 携终端装置33的操作时，为了防止误操作，在选择操作后执行前，要加入确认操作。另外，与上述工作同步，利用便携终端装置33的位置信息判定部43的GPS功能所 获得的位置信息，通过通信线路38传送到中央监控装置32的数据收发部39，由位置信息判 定部41掌控。并且，从数据收发部39向便携终端装置33发送辅助信息时，有时身为接收 者的设备场所操作人员很难立即移动到需要紧急操作的设备场所，或者很难由便携终端装 置33进行该设备场所的机器操作。像这样判断为处于较远处的情况下，对那些机器操作人 员只提供诊断病历，而不能通过便携终端装置33进行操作。另外，从中央监控装置32的数据收发部39向便携终端装置33发送辅助信息时， 利用中央监控装置32的操作信息判定部42在诊断病历上记载进行操作的操作人员的优先 权设定和推荐的操作信息。从而，由便携终端装置33进行操作时，不会存在由不同的操作 人员重复操作、某个操作人员的合理操作由于个别操作人员的错误操作而发生变更的可能 性。再有，由某个操作人员通过便携终端装置33进行操作时，在中央监控装置32的数 据收发部39读入该操作信息，并发送到正在接收诊断病历的其他操作人员所持有的便携 终端装置33上，能够把握目前的操作状况，防止由于多名操作人员而造成的操作混乱和错 误操作。这样，在该第2实施方式中，以诊断病历形式显示由综合监视诊断装置8b所获得 的诊断结果，并传送到中央监控装置32，让中央监视室内的操作人员看到。为此，考虑到整 套设备的运转履历等的信息，准确分析诊断有无异常和异常内容，对缺乏整套设备操作经 验的操作人员或者以较少人数运营大范围的整套设备的操作人员以诊断病例的形式提示 处理的当前状况和今后的预测等、整套设备的状态、机器的诊断信息等，从而，帮助操作人 员进行判断以安全稳定地操作整套设备，减轻操作人员的负担，同时，能够大幅度地提高可 靠性。(技术方案3的效果)。
另外，在该第2实施方式中，从综合监视诊断装置8b向中央监控装置32传送诊断 病历，让中央监视室的操作人员看到，并发送到各便携终端装置33，让负责设备场所的各操 作人员看到信息进行最佳操作。为此，考虑到设备的运转履历等的信息，准确分析诊断有无 异常和异常内容，对缺乏整套设备操作经验的操作人员或者以较少人数运营大范围的整套 设备的操作人员以及在设备场所内的操作人员，提示处理的当前状况和今后的预测等、整 套设备的状态、机器的诊断信息等，从而，帮助操作人员进行判断以安全稳定地操作设备， 减轻操作人员的负担，同时，能够大幅度地提高可靠性。(技术方案4的效果)。《其他的实施方式》<异常判定处理21等的编入部位 > (技术方案5的内容)另外，在上述第1、第2实施方式中，使现有的监控装置中设置的数据服务器24具 有诊断功能从而构成综合监视诊断装置8a、8b。该构成，也可以使除数据服务器24以外的 部分、例如人机界面部25、处理控制部18等具有诊断功能。另外，根据目的，也可以将构建 诊断功能所必需的数据分析处理19、数据预测处理20、异常判定处理21、设备诊断处理22、 诊断结果显示处理23分散到人机界面部25、数据服务器24、处理控制部18。<数据预测处理20的多个化 > (技术方案6的内容) 另外，在上述的第1、第2实施方式处理中，虽然做成只安装了一种数据预测处理 20，但是也可以安装多个不同种类的数据预测处理20。由于安装多个数据预测处理20，所 以当采用某一个数据预测处理20的计算结果进行雨水排水辅助控制时，即使该数据预测 处理20不能正常工作，也可以自动地切换成其他的数据预测处理20，从而能够继续雨水排 水辅助控制。<数据预测处理20的评价、最佳化 > (技术方案7、8的内容)另外，以预定的手法及周期判定这些各数据预测处理20的性能，可以在每个预定 的周期选择一个具有最好性能的数据预测处理20，进行雨水排水控制也是可以的。例如，关于不同的多个辅助控制输出的判定，在每个预定了多个数据预测处理20 的性能的周期、例如控制周期(周期能够视运用情况而进行再设定)，根据以操作量和泵运 转时间、泵运转成本等为指标的最佳控制进行判断。在每个预定的(视使用情况)周期选 择一个具有最合适控制性能的控制模式，利用其控制模式的输出进行雨水排水控制。此时，通过利用当前使用的数据预测处理20，出现传感器值异常等的异常诊断结 果时，在人机界面部25显示出其要因，并可以不使用被诊断为异常的传感器而自动切换成 其他数据预测处理20，继续预测工作。<在线变更预测模式 > (技术方案9的内容)另外，在上述的第1、第2实施方式中，在数据预测处理20中，使用预先设定的流 入量预测模式进行流入量预测值的运算，并生成预测流量数据。该构成，也可以使用其他的 运算方法进行流入量的预测，比如“扩张RRL法，通用流出解析软件(MOUSE等)的水理学 模式、水文学模式”等，利用物理模式或概念模式，追踪降雨流出的时间变化的白箱测试方 法、或者如系统同定法、重回归分析等，仅由过去的降雨量和流入量的数据构建预测模式的 黑箱测试方法等。另外，扩张RRL法被公开在特开平6-147940号公报上，适用于系统同定 法的流入量预测在特开2000-257140号公报上。此时，流入量预测模式，根据来自地上雨量计5的降雨量信号，雨水泵15的运转状况，流入渠水位、泵井水位、流入阐门11的运用状况等各信号，而使用在脱机状态下预先设 定的方法或者以在线方式逐次更新流入量预测模式的机构的方法中的任意一个。并且，在使用以在线方式逐次更新流入量预测模式的方法时，根据跟踪流域的变 化而更新流入量预测模式，从而能够抑制预测精度的恶化。作为以在线方式逐次更新模式的手法的代表性的手法，已知系统同定法的逐次最 小2乘法。该逐次最小2乘法，具有能够安装在计算负荷小、比较小规模的计算机上，同时， 能够跟踪处理的变动而更新模式参数的优点，但在雨水排水领域没有实际应用的 例证。可 是，像雨水排水处理那样，处理的变动作为自然现象的综合因素作用的结果而出现，对容易 变动的系统设置模式更新装置是非常有效的，因而可以说以在线方式逐次更新预测模式这 样的机构是有效的。另外，关于该根据流入量预测结果进行泵运转预测时的运转预测方法，可以根据 流入量预测值直接判定泵运转台数，还可以另外构建以流入量预测值为输入值、以泵井水 位预测值为输出值的泵井水位预测模式，根据泵井水位预测值，判定泵运转台数。另外，相对于现有进行的利用固定泵井水位设定值的水位自动控制系统，也可以 通过由流入量预测值运算设定水位矫正量，并根据该值变更设定水位，进行雨量泵15的启 动停止定时变化的泵运转。另外，通用流出解析软件的情况是利用其软件本身具有的泵控 制功能。还有，各种设定水位以及控制台数的运转的控制用顺序由人机界面部25赋予。通过解决上述的最佳的控制问题，能够定量评价雨水排水处理的控制问题，因此， 能够提供可使泵运转时间均衡化、减少运转切换次数那样的雨水排水控制方法及装置。〈使用滚动时域控制>(技术方案10的内容)如上所述，进行控制性能判定(根据异常诊断的判定和根据评价函数值的判定)， 能够运用与雨水排水控制的高可信度紧密相关的、稳定的雨水排水控制装置。此时，雨水排水控制问题可归结为包括制约条件在内的最佳化问题。在该最佳控制系统的构成中，例如，适用作为模式预测控制的基本概念广为人知 的滚动时域(Receding horizon)控制。所谓滚动时域控制是指在每个调查周期对解决最 合适问题的区间进行抽样，一边变换一边重复脱机最佳化的控制，能够以变动式操纵限制 条件。即，具有能够将控制输入和处理输出等的相关制约条件直接反映到控制计算法的优 点。此时，作为限制条件考虑泵井水位的上下限。由以上可知，对雨水排水控制问题适用模式预测控制即滚动时域控制，从而能够 呈体系地操纵控制系统，同时能够用始终具有最佳的控制性能的控制装置进行雨水排水控 制。为此，能够确立使泵运转时间均衡化、减少运转切换次数，并可解决介入运转操作人员 的手动操作这类问题的雨水排水控制系统。《其他实施方式》另外，作为解决上述最佳控制问题的其他方法考虑了分歧限定法和遗传计算法等 的适用。分歧限定法具有的优点是，总括核实解空间上的部分空间，事先验证在该空间内是 否存在候补解，从而能够预先排除不必要的检索手续，虽然在计算上花费时间，但却能够寻 求到最佳答案。另外，遗传性算法不能检索到最佳答案，只能检索到准最佳解，而它的优点 是难以陷入局部的极小解以及能够期待快速运算。还有，上述的方法假设只采用地上雨量计5目前的信息预测泵场流入量、泵井流入量、泵井水位。若只利用地上雨量计5，则不能进行高精度的降雨预测，因此，未来10分钟 到15分钟的预测被认为是它的界限。并且，若使用雨量雷达2的信息，对数据预测处理20进行降雨信息和降雨强度信 息等预测值的预测，则也能够预测未来30分钟到几小时的泵场流入量、泵井流入量、泵井 水位，并进行读入了该预测信息的雨水排水控制。另外，上述第1、第2实施方式中，利用雨量雷达处理装置4读入从各雨量雷达2输 出的降雨信息，直接发送到网络3上。该控制也可以进行各种数据的处理，预测未来一定时 间的降雨状况，并把预测结果发送到网络3上。另外，网络3读入如从各雨量雷达2输出的降雨信息、从气象业务中心发布的降雨 状况的预测以及各种数据气象资料，并在数据服务器24预测降雨量、降雨强度，进行未来 30分钟到几个小时的流入量预测，结果是提高了雨水排水控制的可信度。另外，可以采用上述降雨预测或气象信息、流入量预测、水位预测等各种预测信息 或它们的当前值，在数据服务器24判定气候类型，依据该判定结果进行雨水排水控制。
具体地说，由各种信息判断为小雨时，不必立即进行雨水排水，控制阐门，将降雨 初期的雨水收集到预先设置的增补干线或是贮留管。从而，能够抑制污染浓度高的初期雨 水(急雨)流入下水处理场6和泵井7。另方面，如果不是小雨或泵井7的水位超过规定值 时，立刻进行雨水排水控制。这样，通过利用上述的各种预测信息切换模式进行雨水排水控制，也能够应对近 年来受到重视的合流改善问题。另外，在上述第1、第2实施方式中，作为具体的处理以采用了预测计算处理的下 水处理场6的雨水排水处理为对象，但本发明的观点也能够适用于其他处理。例如，对于排 水设备场所中使用了河流水位预测的向河流排放的雨水排水处理等采用了上水道处理、发 电处理等监控的处理，特别有效。
权利要求
一种综合监视诊断装置，其特征在于，具备检测单元和诊断单元，所述检测单元用于检测成套设备的运转状态或处理的状态，所述诊断单元用于存储该检测单元的检测数据，并根据存储的检测数据或对检测数据进行了加工后的数据来对成套设备或处理状态进行诊断，上述诊断单元以在线方式更新成套设备的运转状态、处理的状态或它们的变动要因的预测模式。
2.一种综合监视诊断装置，其特征在于，具备检测单元和诊断单元，所述检测单元用于检测成套设备的运转状态或处理的状 态，所述诊断单元用于存储该检测单元的检测数据，并根据存储的检测数据或对检测数据 进行了加工后的数据来对成套设备或处理状态进行诊断，上述诊断单元作为构成最佳辅助控制系统的装置，使用以处理状态的上下限为制约条 件的滚动时域控制。
3.一种综合监视诊断装置，其特征在于，具备检测单元和诊断单元，所述检测单元用于检测成套设备的运转状态或处理的状 态，所述诊断单元用于存储该检测单元的检测数据，并根据存储的检测数据或对检测数据 进行了加工后的数据来对成套设备或处理状态进行诊断，上述诊断单元，使用成套设备或处理的预测模式预测几分钟后到几小时后成套设备的 运转状态或处理的状态，从而得到预测结果，根据该预测结果和实际的成套设备的运转状 况或处理状态，对成套设备或处理状态进行诊断，上述诊断单元以在线方式更新成套设备的运转状态、处理的状态或它们的变动要因的 预测模式。
4.一种综合监视诊断装置，其特征在于，具备检测单元和诊断单元，所述检测单元用于检测成套设备的运转状态或处理的状 态，所述诊断单元用于存储该检测单元的检测数据，并根据存储的检测数据或对检测数据 进行了加工后的数据来对成套设备或处理状态进行诊断，上述诊断单元，使用成套设备或处理的预测模式预测几分钟后到几小时后成套设备的 运转状态或处理的状态，从而得到预测结果，根据该预测结果和实际的成套设备的运转状 况或处理状态，对成套设备或处理状态进行诊断，上述诊断单元作为构成最佳辅助控制系统的装置，使用以处理状态的上下限为制约条 件的滚动时域控制。
全文摘要
本发明提供一种综合监视诊断装置，其根据从雨量雷达处理装置(4)输出的降雨信息，从各地上雨量计(5)输出的雨量信息，从设置在下水处理场(6)的流入渠水位计(9)、泵井水位计(10)、流入阐门(11)等输出的处理值，综合监视诊断装置(8a)控制各雨水泵(15)和各排出阀(16)，使泵井(7)的水位保持在设定水位以下，且诊断下水处理场(6)的处理值和运转内容等，向操作人员提示诊断结果。
文档编号G05B23/02GK101840235SQ20101019459
公开日2010年9月22日 申请日期2007年3月22日 优先权日2006年3月22日
发明者吉泽直人, 君岛和彦, 小栗仁, 山田毅, 殿塚芳和, 藤本秀秋 申请人:株式会社东芝