特開 2023-167907 ゲート設備劣化診断装置およびゲート設備劣化診断方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023167907

(43)【公開日】2023-11-24

(54)【発明の名称】ゲート設備劣化診断装置およびゲート設備劣化診断方法

(51)【国際特許分類】

   E02B 7/20 20060101AFI20231116BHJP

   G05B 23/02 20060101ALI20231116BHJP

【ＦＩ】

E02B7/20 105

G05B23/02 T

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022079450

(22)【出願日】2022-05-13

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】松本 克也

【テーマコード（参考）】

2D019

3C223

【Ｆターム（参考）】

2D019AA43

2D019AA52

3C223BA03

3C223CC03

3C223DD03

3C223EB02

3C223FF13

3C223GG03

3C223HH02

3C223HH29

(57)【要約】

【課題】ゲートの開閉制御を高い精度で実行し、且つ、ゲートの過動作量の変化に基づいてゲート設備の経年劣化を診断すること
【解決手段】実施形態に係るゲート設備劣化診断装置であって、目標開度を含む操作指令を受信し、ゲートの動作方向が開方向または閉方向であるかを判定する動作方向判定部と、見込過動作量を記憶する記憶部と、動作方向の判定結果に応じた指示を駆動装置に出力し、ゲートの開度が目標開度から見込過動作量だけ手前であるときに停止指示を出力する制御指示部と、駆動停止後のゲートの開度、目標開度、および見込過動作量に基づいて過動作量を算出する過動作量算出部と、過動作量に基づいて、ゲート設備の劣化を判定するゲート設備劣化判定部と、ゲート設備が劣化していると判定された場合、放流操作装置にゲート設備が劣化していることを通知する通知制御部と、を備える。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

目標開度を含む操作指令を受信し、ゲートの動作方向が開方向または閉方向であるかを判定する動作方向判定部と、
前記ゲートの過去の開閉動作に基づいて生成された見込過動作量を記憶する記憶部と、
前記動作方向の判定結果に応じた指示を駆動装置に出力し、前記ゲートの開度が前記目標開度から前記見込過動作量だけ手前であるときに停止指示を出力する制御指示部と、
駆動停止後の前記ゲートの開度を取得し、前記駆動停止後のゲートの開度、前記目標開度、および前記見込過動作量に基づいて過動作量を算出する過動作量算出部と、
前記過動作量に基づいて、ゲート設備の劣化を判定するゲート設備劣化判定部と、
前記ゲート設備が劣化していると判定された場合、放流操作装置に前記ゲート設備が劣化していることを通知する通知制御部と、
を備える、ゲート設備劣化診断装置。

【請求項2】

前記ゲート設備劣化判定部は、前記過動作量が所定の閾値以上である場合に前記ゲート設備が劣化していると判定する、請求項１に記載のゲート設備劣化診断装置。

【請求項3】

前記ゲート設備劣化判定部は、前記過動作量が所定の期間に所定の回数だけ前記過動作量が所定の閾値以上となる場合に前記ゲート設備が劣化していると判定する、請求項１に記載のゲート設備劣化診断装置。

【請求項4】

前記ゲート設備劣化判定部は、前記過動作量のばらつきが所定の閾値以上となる場合に前記ゲート設備が劣化していると判定する、請求項１に記載のゲート設備劣化診断装置。

【請求項5】

前記通知は、前記目標開度、前記見込過動作量、前記ゲートの開度、前記過動作量を含む制御履歴データを含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のゲート設備劣化診断装置。

【請求項6】

前記通知は、前記目標開度、前記見込過動作量、前記ゲートの開度、前記過動作量を含む制御履歴データにアクセスするためのリンクを含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のゲート設備劣化診断装置。

【請求項7】

ゲート設備劣化診断装置のプロセッサが実行するゲート設備劣化診断方法であって、
目標開度を含む操作指令を受信することと、
ゲートの動作方向が開方向または閉方向であるかを判定することと、
前記ゲートの過去の開閉動作に基づいて生成された見込過動作量を記憶することと、
前記動作方向の判定結果に応じた指示を駆動装置に出力することと、
前記ゲートの開度が前記目標開度から前記見込過動作量だけ手前であるときに停止指示を出力することと、
駆動停止後の前記ゲートの開度を取得することと
前記駆動停止後のゲートの開度、前記目標開度、および前記見込過動作量に基づいて過動作量を算出することと、
前記過動作量に基づいて、ゲート設備の劣化を判定することと、
前記ゲート設備が劣化していると判定された場合、放流操作装置に前記ゲート設備が劣化していることを通知することと、
を備える、ゲート設備劣化診断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、ゲート設備劣化診断装置およびゲート設備劣化診断方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ダム管理用制御処理設備（以下、「ダムコン」という）システムは、ダムの運用管理を支援するシステムである。ダムコンシステムが担う機能のうちの１つとしてゲート設備に対して目標開度を設定し、目標開度になるようにゲート設備の開閉制御を行うというものがある。

【0003】

ダムコンシステムの運用を安全かつ適切に行うために、ゲート設備の開閉制御を高い精度で行うことが求められる。ゲート設備の特性により、ゲートの開閉を停止する停止指令出力後にゲート設備が惰性で動いてしまう。このような場合、制御終了後の開度と目標開度が一致せず制御異常が発報されてしまう。例えば、特許文献１では、実際のゲート制御の結果からゲート設備が惰性で動く量（以下、「過動作量」という）を求め、次の制御からは目標開度よりも過動作量だけ手前で停止指令を出力する方式を採用している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６－００４１５４号公報

【特許文献2】特開２０１３－０４４６５０号公報

【特許文献3】特開２０１４－０５８７７６号公報

【特許文献4】特開２０１２－１９０１７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ゲート設備の故障または経年劣化により過動作量が変化した場合、特許文献１で示した技術では、故障や経年劣化による過動作量の変化に合わせて自動制御してしまう。そのため、ダム管理者は、ゲート設備の故障や経年劣化を判断することができなくなるという問題がある。

【0006】

この発明の課題は、上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、ゲートの開閉制御を高い精度で実行し、且つ、ゲートの過動作量の変化に基づいてゲート設備の故障または経年劣化を診断し、ダム管理者に警告することができ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】

【0007】

実施形態に係るゲート設備劣化診断装置は、目標開度を含む操作指令を受信し、ゲートの動作方向が開方向または閉方向であるかを判定する動作方向判定部と、前記ゲートの過去の開閉動作に基づいて生成された見込過動作量を記憶する記憶部と、前記動作方向の判定結果に応じた指示を駆動装置に出力し、前記ゲートの開度が前記目標開度から前記見込過動作量だけ手前であるときに停止指示を出力する制御指示部と、駆動停止後の前記ゲートの開度を取得し、前記駆動停止後のゲートの開度、前記目標開度、および前記見込過動作量に基づいて過動作量を算出する過動作量算出部と、前記過動作量に基づいて、ゲート設備の劣化を判定するゲート設備劣化判定部と、前記ゲート設備が劣化していると判定された場合、放流操作装置に前記ゲート設備が劣化していることを通知する通知制御部と、を備えるものである。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態におけるダムコンシステムの概略構成の一例を示すブロック図である。

【図2】図２は、放流操作装置の機能ブロックの一例を示す図である。

【図3】図３は、自動系機側盤ＰＬＣの機能ブロックの一例を示す図である。

【図4】図４は、第１の実施形態の自動系機側盤ＰＬＣのゲート設備劣化診断処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図5】図５は、制御データ記憶部に記憶された制御履歴データの一例を示す図である。

【図6】図６は、放流操作装置の出力装置にゲート設備が劣化したことを通知する一例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながらゲート設備劣化診断装置およびゲート設備劣化診断方法について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、同一の番号を付した部分については同様の動作を行うものとして、重複する説明を省略する。例えば、複数の同一または類似の要素が存在する場合に、各要素を区別せずに説明するために共通の符号を用いることがあるし、各要素を区別して説明するために当該共通の符号に加えて枝番号を用いることもある。

【0010】

（構成）
図１は、実施形態におけるダムコンシステムの概略構成の一例を示すブロック図である。

【0011】

ダムコンシステムは、放流操作装置１と、制御系ＬＡＮ６に接続された入出力装置２と、遠方手動操作装置３と、機側盤４と、ゲート設備５と、を備える。

【0012】

放流操作装置１は、制御系ＬＡＮ６および情報系ＬＡＮ７に接続される。入出力装置２および遠方手動操作装置３は、一方で制御系ＬＡＮ６に接続され、他方で機側盤４と接続される。機側盤４は、ゲート設備５と接続される。

【0013】

機側盤４は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）として実現され、自動系機側盤ＰＬＣ４１および手動系機側盤ＰＬＣ４２を備える。また、ゲート設備５は、駆動装置５１および開度計５２等を備える。

【0014】

放流操作装置１は、例えば、二重化されており、産業用コンピュータ（Factory Automation PC：ＦＡ－ＰＣ）により実現される。放流操作装置１は、ダム貯水位等のダム管理に必要な情報の収集・表示を行うことができる。また、放流操作装置１は、操作員またはダム管理者の操作に応じて、起動指令、ゲートの開放指令、閉鎖指令、あるいは目標開度などの操作指令を、制御系ＬＡＮ６を介して入出力装置２に出力する。例えば、ゲート設備５が自動制御されている場合、操作員からの目標開度の入力を受けると、目標開度を含む操作指令を入出力装置２に出力する。

【0015】

入出力装置２は、機側盤４の自動系機側盤ＰＬＣ４１と放流操作装置１との間を中継する。例えば、入出力装置２は、放流操作装置１から受信した操作指令を、機側盤４に送信する。また、入出力装置２は、機側盤４から受信した通知を放流操作装置１に送信する。

【0016】

遠方手動操作装置３は、機側盤４の手動系機側盤ＰＬＣ４２と放流操作装置１との間を中継する。また、ゲート設備５を手動制御する場合、操作員が遠方手動操作装置３の操作部から開／閉／停止操作を行い、遠方手動操作装置３は、これらの操作に従って手動系機側盤ＰＬＣ４２に開／閉／停止指令を出力する。

【0017】

自動系機側盤ＰＬＣ４１は、ゲート設備劣化診断装置として動作する。自動系機側盤ＰＬＣ４１は、入出力装置２から受信した操作指令に基づいて、ゲート設備５の駆動装置５１への駆動指令を出力する。また、自動系機側盤ＰＬＣ４１は、開度計５２からゲート設備５の開度について情報を受信する。

【0018】

手動系機側盤ＰＬＣ４２は、遠方手動操作装置３から受信した開／閉／停止指令に基づいて、駆動装置５１への駆動指令を出力する。また、手動系機側盤ＰＬＣ４２は、開度計５２からゲート設備５の開度について情報を受信する。

【0019】

ゲート設備５は、ダムに設置されるゲートおよびゲートに関連する設備であり、ダム貯留水の取水、放流、流量調節等を目的に設置される。

【0020】

駆動装置５１は、機側盤４からの駆動指令に基づいて、ゲートを開ける、閉じる、または停止するための装置である。

【0021】

開度計５２は、断続的または定期的にゲート開度を測定するための装置であり、測定された開度を機側盤４に出力する。

【0022】

図２は、放流操作装置１の機能ブロックの一例を示す図である。
図２に示すように、放流操作装置１は、制御部１１、プログラム記憶部１２、データ記憶部１３、通信インタフェース１４、および入出力インタフェース１５を備えるコンピュータである。制御部１１、プログラム記憶部１２、データ記憶部１３、通信インタフェース１４、および入出力インタフェース１５は、バスを介して互いに通信可能に接続されている。さらに通信インタフェース１４は、制御系ＬＡＮ６および情報系ＬＡＮ７を介して他の装置と通信可能に接続される。また、入出力インタフェース１５は、入力装置１６および出力装置１７と通信可能に接続される。

【0023】

制御部１１は、放流操作装置１を制御する。制御部１１は、中央処理ユニット（ＣＰＵ：Central Processing Unit）等のハードウェアプロセッサを備える。例えば、制御部１１は、様々なプログラムを実行することが可能な集積回路であっても良い。

【0024】

プログラム記憶部１２は、記憶媒体として、例えば、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の随時書込みおよび読出しが可能な不揮発性メモリと、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリとを組み合わせて使用することができる。プログラム記憶部１２は、各種処理を実行するために必要なプログラムを格納している。すなわち、制御部１１は、プログラム記憶部１２に格納されたプログラムを読み出して実行することにより各種制御および動作を実現し得る。

【0025】

データ記憶部１３は、記憶媒体として、例えば、ＨＤＤ、メモリカード等の随時書込みおよび読出しが可能な不揮発性メモリと、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリとを組み合わせて使用したストレージである。データ記憶部１３は、制御部１１がプログラムを実行して各種処理を行う過程で取得および生成されたデータを記憶するために用いられる。

【0026】

通信インタフェース１４は、１つ以上の有線または無線の通信モジュールを含む。例えば、通信インタフェース１４は、制御系ＬＡＮ６および情報系ＬＡＮ７を介して外部の装置と有線または無線接続する通信モジュールを含む。例えば、通信インタフェース１４は、入出力装置２等の外部の装置と有線接続する有線通信モジュールを含んでも良い。すなわち、通信インタフェース１４は、制御部１１の制御の下、外部の装置との間で通信を行い、各種情報を送受信することができるものであれば一般的な通信インタフェースで良い。

【0027】

入出力インタフェース１５は、入力装置１６および出力装置１７等と接続される。入出力インタフェース１５は、入力装置１６および出力装置１７との間で情報の送受信を可能にするインタフェースである。入出力インタフェース１５は、通信インタフェース１４と一体であってもよい。例えば、放流操作装置１と、入力装置１６または出力装置１７の少なくとも１つとは、近距離無線技術等を使用して無線接続されており、当該近距離無線技術を用いて各種情報の送受信を実行してもよい。

【0028】

入力装置１６は、例えば、操作員またはダム管理者が放流操作装置１に対して各種指示を入力するためのキーボードやポインティングデバイス等を含む。また、入力装置１６は、プログラム記憶部１２またはデータ記憶部１３に格納するべきデータを、ＵＳＢメモリ等のメモリ媒体から読み出すためのリーダや、そのようなデータをディスク媒体から読み出すためのディスク装置を含んでも良い。

【0029】

出力装置１７は、放流操作装置１から操作員またはダム管理者に提示するべき出力データを表示するディスプレイや、それを印刷するプリンタ等を含む。

【0030】

図３は、自動系機側盤ＰＬＣ４１の機能ブロックの一例を示す図である。
図３に示すように、自動系機側盤ＰＬＣ４１は、制御部４１１、プログラム記憶部４１２、データ記憶部４１３、通信インタフェース４１４、および入出力インタフェース４１５を備えるコンピュータである。制御部４１１、プログラム記憶部４１２、データ記憶部４１３、通信インタフェース４１４、および入出力インタフェース４１５は、バスを介して互いに通信可能に接続されている。さらに通信インタフェース４１４は、制御系ＬＡＮ６および情報系ＬＡＮ７を介して他の装置と通信可能に接続される。また、入出力インタフェース４１５は、入力装置４１６および出力装置４１７と通信可能に接続される。

【0031】

制御部４１１は、自動系機側盤ＰＬＣ４１を制御する。制御部４１１は、中央処理ユニット（ＣＰＵ：Central Processing Unit）等のハードウェアプロセッサを備える。例えば、制御部４１１は、様々なプログラムを実行することが可能な集積回路であっても良い。

【0032】

プログラム記憶部４１２は、記憶媒体として、例えば、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の随時書込みおよび読出しが可能な不揮発性メモリと、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリとを組み合わせて使用することができる。プログラム記憶部４１２は、各種処理を実行するために必要なプログラムを格納している。すなわち、制御部４１１は、プログラム記憶部４１２に格納されたプログラムを読み出して実行することにより各種制御および動作を実現し得る。

【0033】

データ記憶部４１３は、記憶媒体として、例えば、ＨＤＤ、メモリカード等の随時書込みおよび読出しが可能な不揮発性メモリと、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリとを組み合わせて使用したストレージである。データ記憶部４１３は、制御部４１１がプログラムを実行して各種処理を行う過程で取得および生成されたデータを記憶するために用いられる。

【0034】

通信インタフェース４１４は、１つ以上の有線または無線の通信モジュールを含む。例えば、通信インタフェース４１４は、制御系ＬＡＮ６および情報系ＬＡＮ７を介して外部の装置と有線または無線接続する通信モジュールを含む。例えば、通信インタフェース４１４は、入出力装置２等の外部の装置と有線接続する有線通信モジュールを含んでも良い。すなわち、通信インタフェース４１４は、制御部４１１の制御の下、外部の装置との間で通信を行い、各種情報を送受信することができるものであれば一般的な通信インタフェースで良い。

【0035】

入出力インタフェース４１５は、入力装置４１６および出力装置４１７等と接続される。入出力インタフェース４１５は、入力装置４１６および出力装置４１７との間で情報の送受信を可能にするインタフェースである。入出力インタフェース４１５は、通信インタフェース４１４と一体であってもよい。例えば、自動系機側盤ＰＬＣ４１と、入力装置４１６または出力装置４１７の少なくとも１つとは、近距離無線技術等を使用して無線接続されており、当該近距離無線技術を用いて各種情報の送受信を実行してもよい。

【0036】

入力装置４１６は、例えば、操作員またはダム管理者が自動系機側盤ＰＬＣ４１に対して各種指示を入力するためのキーボードやポインティングデバイス等を含む。また、入力装置４１６は、プログラム記憶部４１２またはデータ記憶部４１３に格納するべきデータを、ＵＳＢメモリ等のメモリ媒体から読み出すためのリーダや、そのようなデータをディスク媒体から読み出すためのディスク装置を含んでも良い。

【0037】

出力装置４１７は、自動系機側盤ＰＬＣ４１から操作員またはダム管理者に提示するべき出力データを表示するディスプレイや、それを印刷するプリンタ等を含む。

【0038】

また、データ記憶部４１３は、制御データ記憶部４１３１を備える。制御データ記憶部４１３１は、後述する制御部４１１でゲート設備５を制御した際の制御履歴データを記憶するために用いられる。制御履歴データは、例えば、何回目の制御であるか、操作指令を受信して制御を開始した日時、制御前の開度Ｄ_１、目標開度Ｄ_Ｔ、見込過動作量Ｄ_ｅ、制御後の開度Ｄ_２、および過動作量Ｄ_０等を含む。ここで、見込過動作量Ｄ_ｅは、ゲートの過去の開閉動作に基づいて生成された量であり、駆動装置５１が停止指令を受信してからゲートがどれだけ動くかを見込んだ量である。

【0039】

さらに、制御部４１１は、動作方向判定部４１１１、指令制御部４１１２、開度判定部４１１３、過動作量算出部４１１４、ゲート劣化判定部４１１５、見込過動作量更新部４１１６、通知制御部４１１７をさらに備える。

【0040】

動作方向判定部４１１１は、放流操作装置１から、目標開度Ｄ_Ｔを含む操作指令を受信する受信部としても機能する。動作方向判定部４１１１は、開度計５２から現在の開度、すなわち、制御前の開度Ｄ_１を取得する。そして、動作方向判定部４１１１は、ゲートの制御前の開度Ｄ_１と目標開度Ｄ_Ｔとを比較して、ゲートの動作方向が開方向である、または閉方向であるかを判定する。そして、動作方向判定部４１１１は、判定結果を指令制御部４１１２に出力する。さらに、動作方向判定部４１１１は、操作指令を受信したことを示す信号を開度判定部４１１３に出力してよい。また、動作方向判定部４１１１は、ゲート設備５の制御が何度目であるか、操作指令を受信した日時、制御前の開度Ｄ_１、目標開度Ｄ_Ｔを制御データ記憶部４１３１に記憶させてよい。

【0041】

指令制御部４１１２は、ゲートの動作方向が開方向という判定結果である、すなわちゲートを上昇させる必要がある場合、開指令（駆動指令）を生成し、生成した開指令を駆動装置５１に出力する。一方、ゲートの動作方向が閉方向という判定結果である、すなわちゲートを下降させる必要がある場合、指令制御部４１１２は、閉指令（駆動指令）を生成し、生成した閉指令を駆動装置５１に出力する。また、指令制御部４１１２は、後述する開度判定部４１１３から停止信号を受信するまで、所定の間隔で駆動装置５１に開指令または閉指令を出力してよい。当該信号を受信した指令制御部４１１２は、駆動装置５１に停止指令を出力する。

【0042】

開度判定部４１１３は、開度計５２からゲートの現在の開度Ｄを受信する。例えば、指令制御部４１１２が開指令または閉指令を駆動装置５１に出力した後、開度判定部４１１３は、所定の周期でゲートの現在の開度Ｄが目標開度Ｄ_Ｔから見込過動作量Ｄ_ｅだけ手前まで到達したかどうかを判定する。ここで、開度判定部４１１３は、見込過動作量Ｄ_ｅを制御データ記憶部４１３１から取得してよい。また、目標開度Ｄ_Ｔから見込過動作量Ｄ_ｅだけ手前に到達した場合、開度判定部４１１３は、目標開度Ｄ_Ｔに到達し、ゲートを停止する必要があることを示す停止信号を指令制御部４１１２に出力する。

【0043】

過動作量算出部４１１４は、停止指令が駆動装置５１に出力されてゲートの駆動が停止した後、開度計５２から現在のゲートの開度Ｄ、すなわち制御後のゲートの開度Ｄ_２を取得する。そして、過動作量算出部４１１４は、制御後のゲートの開度Ｄ_２、目標開度Ｄ_Ｔ、および見込過動作量Ｄ_ｅに基づいて、今回の制御における過動作量Ｄ_０を算出する。そして、過動作量算出部４１１４は、算出した過動作量Ｄ_０をゲート劣化判定部４１１５に出力する。また、過動作量算出部４１１４は、ゲートの制御後の開度Ｄ_２および過動作量Ｄ_０を制御データ記憶部４１３１に記憶させてよい。

【0044】

ゲート劣化判定部４１１５は、算出された過動作量Ｄ_０と閾値Ｄ_ｄを比較し、ゲート設備５が劣化しているかどうかを判定する。比較の結果、ゲート設備５が劣化していると判定した場合、判定結果を通知制御部４１１７に出力する。一方、比較の結果、ゲート設備５が劣化していないと判定した場合、判定結果を見込過動作量更新部４１１６に出力する。

【0045】

見込過動作量更新部４１１６は、過動作量Ｄ_０を見込過動作量Ｄ_ｅとして更新する。見込過動作量更新部４１１６は、更新した見込過動作量Ｄ_ｅを制御データ記憶部４１３１に記憶させる。

【0046】

通知制御部４１１７は、ゲート設備５が劣化しているという判定結果を受信した際、入出力装置２を通じて、放流操作装置１にゲート劣化通知を送信する。放流操作装置１は、ゲート劣化通知の受信に応じて、出力装置１７にゲート設備の修理または点検を行うように表示させる情報を出力することになる。

【0047】

（動作）
図４は、第１の実施形態の自動系機側盤ＰＬＣ４１のゲート設備劣化診断処理手順の一例を示すフローチャートである。

【0048】

自動系機側盤ＰＬＣ４１の制御部４１１がプログラム記憶部４１２に格納されたプログラムを読み出して実行することにより、このフローチャートの動作が実現される。

【0049】

このフローチャートは、操作員またはダム管理者が放流操作装置１に対して目標開度Ｄ_Ｔを入力する、または放流操作装置１が自動的に目標開度Ｄ_Ｔを設定し、そして、放流操作装置１が、入出力装置２を通じて、当該目標開度Ｄ_Ｔを含む操作指令を自動系機側盤ＰＬＣ４１に送信することにより開始する。

【0050】

ステップＳＴ１０１で、動作方向判定部４１１１は、ゲートの動作方向を判定する。動作方向判定部４１１１は、通信インタフェース４１４を通じて、操作指令を受信する。さらに、動作方向判定部４１１１は、開度計５２からゲートの現在の開度Ｄ、すなわち制御前の開度Ｄ_１を取得する。そして、動作方向判定部４１１１は、制御前の開度Ｄ_１と目標開度Ｄ_Ｔとを比較して、ゲートの動作方向を判定する。

【0051】

例えば、制御前の開度Ｄ_１＜目標開度Ｄ_Ｔである場合、動作方向判定部４１１１は、ゲートを開ける、すなわち開方向の制御が必要であると判定する。そして、処理は、ステップＳＴ１０２に進む。

【0052】

一方、例えば、制御前の開度Ｄ_１＞目標開度Ｄ_Ｔである場合、動作方向判定部４１１１は、ゲートを閉じる、すなわち閉方向の制御が必要であると判定する。そして、処理は、ステップＳＴ１０５に進む。

【0053】

また、動作方向判定部４１１１は、操作指令を受信したことを示す信号を開度判定部４１１３に出力する。さらに、動作方向判定部４１１１は、ゲート設備５の制御が何度目であるか、操作指令を受信した日時、制御前の開度Ｄ_１、目標開度Ｄ_Ｔを制御データ記憶部４１３１に記憶させる。

【0054】

ステップＳＴ１０２で、指令制御部４１１２は、開指令を駆動装置５１に出力する。データに対して開方向の制御が必要であると判定した動作方向判定部４１１１は、指令制御部４１１２にゲートを開ける、すなわちゲートを上昇させる必要があることを示す判定結果を出力する。判定結果を受信した指令制御部４１１２は、駆動装置５１がゲートを開けるための開指令を駆動装置５１に出力する。

【0055】

ステップＳＴ１０３で、開度判定部４１１３は、現在の開度Ｄ≧目標開度Ｄ_Ｔ－見込過動作量Ｄ_ｅであるかを判定する。動作方向判定部４１１１から信号を受信した開度判定部４１１３は、開度計５２からゲートの現在の開度Ｄを受信する。さらに、開度判定部４１１３は、制御データ記憶部４１３１に記憶された目標開度Ｄ_Ｔを取得する。そして、開度判定部４１１３は、現在の開度Ｄ≧目標開度Ｄ_Ｔ－見込過動作量Ｄ_ｅであるかを判定する。すなわち、開度判定部４１１３は、開度Ｄが目標開度Ｄ_Ｔから見込過動作量Ｄ_ｅだけ手前になったかを判定する。

【0056】

現在の開度Ｄが目標開度Ｄ_Ｔ－見込過動作量Ｄ_ｅ以上になった場合、開度判定部４１１３は、ゲートの開動作を停止するための停止信号を指令制御部４１１２に出力する。そして、処理は、ステップＳＴ１０８に進む。

【0057】

一方、現在の開度Ｄが目標開度Ｄ_Ｔ－見込過動作量Ｄ_ｅ未満である場合、処理は、ステップＳＴ１０４に進む。

【0058】

ステップＳＴ１０４で、指令制御部４１１２は、所定の時間Ｔだけ待機する。開度判定部４１１３から停止信号を受信しない場合、指令制御部４１１２は、所定の時間Ｔだけ待機する。ここで、Ｔは、例えば２００ｍｓであるが、任意の時間であって良い。そして、処理は、ステップＳＴ１０２に戻る。ステップＳＴ１０２で、指令制御部４１１２は、開指令を駆動装置５１に再度出力することになる。

【0059】

ステップＳＴ１０５で、指令制御部４１１２は、閉指令を駆動装置５１に出力する。ステップＳＴ１０１で、ゲートに対して閉方向の制御が必要であると判定した動作方向判定部４１１１は、指令制御部４１１２にゲートを閉める、すなわちゲートを下降させる必要があることを示す判定結果を出力する。判定結果を受信した指令制御部４１１２は、駆動装置５１がゲートを閉めるための閉指令を駆動装置５１に出力する。

【0060】

ステップＳＴ１０６で、開度判定部４１１３は、現在の開度Ｄ≦目標開度Ｄ_Ｔ＋見込過動作量Ｄ_ｅであるかを判定する。開度判定部４１１３は、開度計５２からゲートの現在の開度Ｄを受信する。さらに、開度判定部４１１３は、制御データ記憶部４１３１に記憶された目標開度Ｄ_Ｔを取得する。

【0061】

そして、開度判定部４１１３は、現在の開度Ｄ≦目標開度Ｄ_Ｔ＋見込過動作量Ｄ_ｅであるかを判定する。すなわち、開度判定部４１１３は、開度Ｄが目標開度Ｄ_Ｔから見込過動作量Ｄ_ｅだけ手前になったかを判定する。

【0062】

現在の開度Ｄが目標開度Ｄ_Ｔ－見込過動作量Ｄ_ｅ以下になった場合、開度判定部４１１３は、ゲートの閉動作を停止するための停止信号を指令制御部４１１２に出力する。そして、処理は、ステップＳＴ１０８に進む。

【0063】

一方、現在の開度Ｄが目標開度Ｄ_Ｔ－見込過動作量Ｄ_ｅを超える場合、処理は、ステップＳＴ１０７に進む。

【0064】

ステップＳＴ１０７で、指令制御部４１１２は、所定の時間Ｔだけ待機する。開度判定部４１１３から停止信号を受信しない場合、指令制御部４１１２は、所定の時間Ｔだけ待機する。ここで、Ｔは、例えば２００ｍｓであるが、任意の時間であって良い。そして、処理は、ステップＳＴ１０５に戻る。ステップＳＴ１０５で、指令制御部４１１２は、閉指令を駆動装置５１に再度出力することになる。

【0065】

ステップＳＴ１０８で、指令制御部４１１２は、停止指令を駆動装置５１に出力する。開度判定部４１１３から停止信号を受信した指令制御部４１１２は、駆動装置５１に停止指令を出力する。

【0066】

ステップＳＴ１０９で、指令制御部４１１２は、ゲートが停止するまで待機する。例えば、指令制御部４１１２は、開度計５２からゲートの現在の開度Ｄを継続的または定期的に受信し、ゲートが完全に停止した、すなわち駆動停止したかを確認してもよい。そして、駆動が完全に停止したことを確認し後、指令制御部４１１２は、過動作量算出部４１１４に駆動が停止したことを示す信号を出力してよい。

【0067】

ステップＳＴ１１０で、過動作量算出部４１１４は、過動作量Ｄ_０を算出する。過動作量算出部４１１４は、開度計５２から現在のゲートの開度Ｄ、すなわち制御後のゲートの開度Ｄ_２を取得し、制御後のゲートの開度Ｄ_２（すなわち、現在のゲートの開度Ｄ）、目標開度Ｄ_Ｔ、および見込過動作量Ｄ_ｅに基づいて過動作量Ｄ_０を算出する。

【0068】

例えば、指令制御部４１１２が開指令を駆動装置５１に出力していた場合、過動作量算出部４１１４は、過動作量Ｄ_０＝制御後のゲートの開度Ｄ_２－目標開度Ｄ_Ｔ＋見込過動作量Ｄ_ｅとして算出する。

【0069】

逆に、指令制御部４１１２が閉指令を駆動装置５１に出力していた場合、過動作量算出部４１１４は、過動作量Ｄ_０＝目標開度Ｄ_Ｔ＋見込過動作量Ｄ_ｅ－制御後のゲートの開度Ｄ_２（すなわち、現在のゲートの開度Ｄ）として算出する。過動作量算出部４１１４は、算出した過動作量Ｄ_０をゲート劣化判定部４１１５に出力する。

【0070】

さらに、過動作量算出部４１１４は、ゲートの制御後の開度Ｄ_２および過動作量Ｄ_０を制御データ記憶部４１３１に記憶させてよい。

【0071】

ステップＳＴ１１１で、ゲート劣化判定部４１１５は、過動作量Ｄ_０と閾値Ｄ_ｄを比較してゲートが劣化しているかどうかを判定する。ゲート劣化判定部４１１５は、制御データ記憶部４１３１に記憶された閾値Ｄ_ｄを取得し、受信した過動作量Ｄ_０と比較する。

【0072】

例えば、過動作量Ｄ_０が閾値Ｄ_ｄ以上であるかどうかを判定する。過動作量Ｄ_０が閾値Ｄ_ｄより小さいと判定した場合、処理は、ステップＳＴ１１２に進む。

【0073】

一方、過動作量Ｄ_０が閾値Ｄ_ｄ以上であると判定した場合、処理は、ステップＳＴ１１３に進む。

【0074】

ここで、ステップＳＴ１１１では、ゲート劣化判定部４１１５は、過動作量Ｄ_０が閾値Ｄ_ｄ以上であるかどうかに応じて、劣化しているかどうかを判定する例を説明しているが、これに限られない。

【0075】

例えば、ゲート劣化判定部４１１５は、所定の期間に過動作量Ｄ_０が閾値Ｄ_ｄを越えたり超えなかったりを繰り返す場合にゲート設備５が劣化していると判定しても良い。例えば、ゲート劣化判定部４１１５は、所定の期間の間に所定の回数だけ過動作量Ｄ_０が閾値Ｄ_ｄ以上となる場合にゲート設備５が劣化していると判定しても良い。あるいは、ゲート劣化判定部４１１５は、過動作量Ｄ_０のばらつき、例えば、分散または標準偏差等が所定の閾値以上となる場合にゲート設備５が劣化していると判定しても良い。

【0076】

ステップＳＴ１１２で、見込過動作量更新部４１１６は、見込過動作量Ｄ_ｅを過動作量Ｄ_０に更新する。ステップＳＴ１１１で過動作量Ｄ_０が閾値Ｄ_ｄより小さいと判定した場合、ゲート劣化判定部４１１５は、ゲート設備５が劣化していないと判定する。そして、ゲート劣化判定部４１１５は、過動作量Ｄ_０を見込過動作量更新部４１１６に出力する。

【0077】

見込過動作量更新部４１１６は、制御データ記憶部４１３１に記憶された見込過動作量Ｄ_ｅを取得し、見込過動作量Ｄ_ｅを過動作量Ｄ_０の値に更新し、更新された見込過動作量Ｄ_ｅを制御データ記憶部４１３１に記憶させる。ここで、見込過動作量Ｄ_ｅは、次回のゲートの制御の際に使用するように記憶されてよい。

【0078】

ステップＳＴ１１３で、通知制御部４１１７は、ゲート劣化を放流操作装置１に通知する。ステップＳＴ１１１で過動作量Ｄ_０が閾値Ｄ_ｄ以上であると判定した場合、ゲート劣化判定部４１１５は、ゲート設備５が劣化していると判定する。

【0079】

そして、ゲート劣化判定部４１１５は、通知制御部４１１７にゲート設備５が劣化していることを示す情報を出力する。通知制御部４１１７は、制御データ記憶部４１３１に記憶された制御履歴データを取得する。

【0080】

そして、通知制御部４１１７は、通信インタフェース４１４および入出力装置２を通じて、制御履歴データを含むゲート劣化情報を放流操作装置１に通知する。また、通知は、制御履歴データそのものを含むのではなく、制御履歴データにアクセスするためのリンクを含んでもよい。

【0081】

図５は、制御データ記憶部４１３１に記憶された制御履歴データの一例を示す図である。
図５に示すように、制御履歴データは、操作指令を受信した回数、および制御指示を受信し、制御した日時、制御前の開度Ｄ_１、目標開度Ｄ_Ｔ、制御時の見込過動作量Ｄ_ｅ、制御後の開度Ｄ_２、過動作量Ｄ_０等を含む。例えば、１回目の操作指令を受信した日時は、２０２２年２月１４の１２時である。そして、指示を受信した際ゲートは、完全に閉じており、目標開度Ｄ_Ｔが１０ｃｍであり、制御時の見込過動作量Ｄ_ｅが０ｃｍである。

【0082】

そして、図４のフローチャートを参照して説明したゲート設備劣化診断処理を実行した結果、ゲートの開度Ｄ_２が１１ｃｍとなり、過動作量Ｄ_０が＋１ｃｍでとなる、すなわち、次回の見込過動作量Ｄ_ｅが１ｃｍとなることを示している。

【0083】

また、図５では、目標開度Ｄ_Ｔが徐々に増えていく、すなわち、指令制御部４１１２が開指令を駆動装置５１に出力する例を示している。

【0084】

例えば、閾値Ｄ_ｄが３ｃｍであるとする場合、１～８回目の制御指示までの過動作量Ｄ_０は、閾値未満となるため、図４で説明したように、見込過動作量更新部４１１６が見込過動作量Ｄ_ｅを更新することになる。一方、９回目の制御指示の後の過動作量Ｄ_０が閾値Ｄ_ｄと同じになるため、通知制御部４１１７が放流操作装置１にゲート設備５が劣化したことを通知することになる。

【0085】

図６は、放流操作装置１の出力装置１７にゲート設備５が劣化したことを通知する一例を示す。また、図６の例でも閾値Ｄ_ｄは、３ｃｍであるとする。
図６に示すように、２０１で、操作員が目標開度Ｄ_Ｔ等を放流操作装置１の入力装置１６に入力する。

【0086】

２０２で、放流操作装置１の制御部１１は、通信インタフェース１４および入出力装置２を通じて、目標開度Ｄ_Ｔ等を含む操作指令を自動系機側盤ＰＬＣ４１に送信する。

【0087】

２０３および２０４で、図４のフローチャートで説明したゲート設備劣化診断処理を実行する。その結果、ゲート設備５が劣化していると判定されるとする。

【0088】

２０５で、通知制御部４１１７は、通信インタフェース４１４および入出力装置２を通じて、ゲート設備５が劣化していることを示す通知を放流操作装置１に送信する。

【0089】

２０６で、当該通知を受信した制御部１１は、ディスプレイである出力装置１７に「ゲートの過動作量が３ｃｍになりました。ゲート設備の劣化が考えられますので、修理・点検を実施して下さい」というメッセージを表示させる。また、制御部１１は、ディスプレイに、通知に含まれる制御履歴データを表示させる、または制御履歴データ表示させるためのリンクを表示させてもよい。

【0090】

（実施形態の作用効果）
以上説明した実施形態によれば、ゲートの開閉制御を高い精度で実行し、且つ、ゲートの過動作量の変化に基づいてゲート設備５の経年劣化または故障を診断し、ダム管理者に警告することが可能となる。

【0091】

［他の実施形態］
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ゲート劣化判定部４１１５は、上で説明したゲート設備劣化判定方法に限られず、任意の方法でゲート設備５の劣化を判定して良い。

【0092】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0093】

１…放流操作装置
１１…制御部
１２…プログラム記憶部
１３…データ記憶部
１４…通信インタフェース
１５…入出力インタフェース
１６…入力装置
１７…出力装置
２…入出力装置
３…遠方手動操作装置
４…機側盤
４１…自動系機側盤ＰＬＣ
４１１…制御部
４１１１…動作方向判定部
４１１２…指令制御部
４１１３…開度判定部
４１１４…過動作量算出部
４１１５…ゲート劣化判定部
４１１６…見込過動作量更新部
４１１７…通知制御部
４１２…プログラム記憶部
４１３…データ記憶部
４１３１…制御データ記憶部
４１４…通信インタフェース
４１５…入出力インタフェース
４１６…入力装置
４１７…出力装置
４２…手動系機側盤ＰＬＣ
５…ゲート設備
５１…駆動装置
５２…開度計
６…制御系ＬＡＮ
７…情報系ＬＡＮ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】