特開 2024-123458 運転支援システムおよび運転支援方法

(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】P2024123458

(43)【公開日】2024-09-12

(54)【発明の名称】運転支援システムおよび運転支援方法

(51)【国際特許分類】

   G05B 23/02 20060101AFI20240905BHJP

   C02F 1/00 20230101ALI20240905BHJP

【ＦＩ】

G05B23/02 R

C02F1/00 D

C02F1/00 V

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023030891

(22)【出願日】2023-03-01

(71)【出願人】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】出口 智明

(72)【発明者】

【氏名】橋爪 弘二

【テーマコード（参考）】

3C223

【Ｆターム（参考）】

3C223AA06

3C223BA03

3C223CC02

3C223DD03

3C223EB01

3C223FF05

3C223FF12

3C223FF23

3C223FF42

3C223GG01

3C223HH08

(57)【要約】

【課題】水処理プラントの作業者における水処理プラントの運転管理の負担を省力化することができる運転支援システムを得ること。
【解決手段】運転支援システム１０は、水処理プラントとの間で通信を行う通信部と、設定値と、水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態を示す状態値とに基づいて、未来の水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態の変化を予測するシミュレーションを行うシミュレーション部１３２と、シミュレーションのシミュレーション結果に基づいて、未来の水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態が正常な状態でないと判定した場合に、未来の水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態を正常な状態とする設定値である変更設定値を決定する設定値変更判定部１３３と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水処理プラントの水処理プロセスにおける運転条件の設定値を決定して前記水処理プラントの運転管理を支援する運転支援システムであって、
前記水処理プラントとの間で通信を行う通信部と、
前記設定値と、前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態を示す状態値とに基づいて、未来の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態の変化を予測するシミュレーションを行うシミュレーション部と、
前記シミュレーションのシミュレーション結果に基づいて、未来の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態が正常な状態でないと判定した場合に、未来の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態を正常な状態とする前記設定値である変更設定値を決定する設定値変更判定部と、
を備えることを特徴とする運転支援システム。

【請求項2】

前記シミュレーション部は、未来の前記状態値の予測値を算出し、
前記設定値変更判定部は、前記予測値が予め決められた変更判定閾値を超えている場合に、前記予測値に対応する前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態が正常な状態でないと判定し、前記変更設定値を決定すること、
を特徴とする請求項１に記載の運転支援システム。

【請求項3】

前記シミュレーション部は、前記設定値の現在の値である現在の設定値と、前記状態値の現在の値である現在の状態値とに基づいて、未来の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態の変化を予測する第１のシミュレーションを行い、
前記設定値変更判定部は、前記第１のシミュレーションのシミュレーション結果に基づいて、未来の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態が正常な状態でないと判定した場合に、前記変更設定値を決定すること、
を特徴とする請求項１に記載の運転支援システム。

【請求項4】

前記変更設定値の候補となる複数の前記設定値を記憶するデータベース部を備え、
前記シミュレーション部は、前記設定値変更判定部において前記第１のシミュレーションのシミュレーション結果に基づいて未来の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態が正常な状態でないと判定された場合に、前記データベース部から前記変更設定値の候補となる前記設定値を取得して、取得した前記変更設定値の候補となる前記設定値と、前記現在の状態値とに基づいて、未来の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態の変化を予測する第２のシミュレーションを行い、
前記設定値変更判定部は、前記第２のシミュレーションのシミュレーション結果に基づいて、未来の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態が正常な状態であると判定した場合に、前記第２のシミュレーションに使用した前記変更設定値の候補となる前記設定値を前記変更設定値に決定すること、
を特徴とする請求項３に記載の運転支援システム。

【請求項5】

前記変更設定値の候補となる複数の前記設定値は、過去の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態において用いられた前記設定値のうち未来の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態が正常な状態であると判定された設定値であること、
を特徴とする請求項４に記載の運転支援システム。

【請求項6】

前記通信部は、複数の前記水処理プラントと通信を行い、
前記シミュレーション部は、複数の前記水処理プラントについて個別に前記シミュレーションを行い、
前記設定値変更判定部は、複数の前記水処理プラントについて個別に前記変更設定値を決定すること、
を特徴とする請求項１に記載の運転支援システム。

【請求項7】

クラウド上に構築されていること、
を特徴とする請求項１に記載の運転支援システム。

【請求項8】

前記シミュレーション部は、前記シミュレーションにおいてシミュレーション結果の変動要因となる情報である変動要因情報を用いて前記シミュレーションを行うこと、
を特徴とする請求項１に記載の運転支援システム。

【請求項9】

運転支援システムにおける水処理プラントの運転管理を支援する運転支援方法であって、
シミュレーション部が、前記水処理プラントから、前記水処理プラントの水処理プロセスにおける運転条件の設定値と、前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態を示す状態値とに基づいて、未来の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態の変化を予測するシミュレーションを行うステップと、
設定値変更判定部が、前記シミュレーションのシミュレーション結果に基づいて、未来の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態が正常な状態でないと判定した場合に、未来の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態を正常な状態とする前記設定値である変更設定値を決定するステップと、
を含むことを特徴とする運転支援方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、水処理プラントの設備の運転の支援を行う運転支援システムおよび運転支援方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、下水処理場における状態量に基づいて水質シミュレーションを行う下水処理場の運転管理システムであって、下水処理場から送られる状態量と、下水処理場の運転条件と、水質シミュレーションのパラメータとに基づいて水質シミュレーションを行い、水質シミュレーションの結果を入出力部に出力する運転管理システムが記載されている。下水処理場の作業者は、入出力部を介して水質シミュレーションの結果を認識し、下水処理場の運転方法の検討を行うことが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６－９５４４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献１に記載された下水処理場の運転管理システムによれば、下水処理場の設備を運転するための設定値を下水処理場の作業者に提示できない。下水処理場の作業者は、下水処理場の設備を運転するために、水質シミュレーションの結果に基づいて下水処理場の運転方法の検討を行い、設定値を決定する必要がある。そして、下水処理場の作業者は、下水処理場の運転方法の検討を行って設定値を決定する労力がかかり、下水処理場の運転管理の負担が大きい。

【0005】

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、水処理プラントの作業者における水処理プラントの運転管理の負担を省力化することができる運転支援システムを得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかる運転支援システムは、水処理プラントの水処理プロセスにおける運転条件の設定値を決定して水処理プラントの運転管理を支援する運転支援システムである。運転支援システムは、水処理プラントとの間で通信を行う通信部と、設定値と、水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態を示す状態値とに基づいて、未来の水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態の変化を予測するシミュレーションを行うシミュレーション部と、シミュレーションのシミュレーション結果に基づいて、未来の水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態が正常な状態でないと判定した場合に、未来の水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態を正常な状態とする設定値である変更設定値を決定する設定値変更判定部と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示にかかる運転支援システムによれば、水処理プラントの作業者における水処理プラントの運転管理の負担を省力化することができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１にかかる水処理プラントシステムの構成例を示す図

【図2】実施の形態１にかかる運転支援システムの構成例を示す図

【図3】実施の形態１にかかる第１監視装置の構成例を示す図

【図4】実施の形態１にかかる第１制御装置の構成例を示す図

【図5】実施の形態１にかかる第１水処理設備の一部の構成例を示す図

【図6】実施の形態１にかかる運転支援システムの処理の一例を示すフローチャート

【図7】実施の形態１にかかる機械学習部の学習処理の一例を示すフローチャート

【図8】実施の形態１にかかる制御部のそれぞれの機能をハードウェアで実現した構成を示す図

【図9】実施の形態１にかかる制御部のそれぞれの機能をソフトウェアで実現した構成を示す図

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、実施の形態にかかる運転支援システムおよび運転支援方法を図面に基づいて詳細に説明する。

【0010】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる水処理プラントシステムの構成例を示す図である。実施の形態１にかかる水処理プラントシステム１は、運転支援システム１０を備える。運転支援システム１０は、水処理プラントである水処理場２０の水処理設備の運転管理を支援する運転管理支援を実施可能なシステムであり、水処理プラントの運転管理を行う作業者における水処理プラントの運転管理の負担を、省力化することができるシステムである。

【0011】

水処理プラントシステム１において、運転支援システム１０は、グローバルな情報通信網であるインターネット３０等のネットワークを介して、水処理プラントである複数の水処理場２０と互いに通信可能に接続されている。すなわち、運転支援システム１０と複数の水処理場２０とは、ネットワークに接続し、互いに情報の送受信が可能とされている。複数の水処理場２０と運転支援システム１０との間の通信は、無線通信でもよく、有線通信でもよい。

【0012】

運転支援システム１０は、水処理プラントにおける、現在の状態値情報と、現在の設定値情報とに基づいて、水処理プラントの水処理設備の自動制御状態の変化を予測するシミュレーションを行い、現在よりも後の予め決められた時点での未来の水処理プラントの水処理設備の自動制御状態を予測する。水処理プラントの水処理設備は、後述する監視装置および制御装置によって運転が自動制御されている。以下では、現在よりも後の予め決められた時点での未来の水処理プラントの水処理設備の自動制御状態を、単に未来の自動制御状態と呼ぶ場合がある。

【0013】

状態値情報は、水処理プラントである水処理場２０の水処理設備における水処理プロセスの自動制御状態を示す状態データである状態値の情報である。状態値情報は、水処理場２０の水処理設備に設けられた各種センサによって検出される。状態値情報は、複数の水処理場２０のそれぞれから、予め決められた周期で運転支援システム１０に収集される。すなわち、複数の水処理場２０のそれぞれは、現在の状態値情報を、予め決められた周期で運転支援システム１０に送信する。

【0014】

水処理場２０の水処理設備の自動制御状態は、水処理場２０の水処理設備の運転状態および水処理場２０の水処理設備の処理状態を含む。水処理場２０の水処理設備の運転状態の状態値は、例えば水処理場２０の水処理設備での水処理プロセスにおける消費電力が挙げられる。

【0015】

水処理場２０の水処理設備の処理状態の状態値は、例えば水処理場２０の水処理設備での、水処理プロセスにおける処理水の水質、水処理プロセスにおける汚泥発生量、水処理プロセスへの流入量、水処理プロセスにおけるアンモニア濃度、水処理プロセスおける処理水の活性汚泥浮遊物質（Mixed Liquor Suspended Solids：ＭＬＳＳ)、および水処理プロセスにおける処理水の残留塩素濃度が挙げられる。アンモニア濃度は、例えば水処理設備における反応槽の最後段で測定される。ＭＬＳＳは、例えば水処理設備における好気槽の後段の沈殿槽で測定される。残留塩素濃度は、例えば水処理設備における沈殿槽の後段の塩素混和槽で測定される。

【0016】

設定値情報は、状態値情報に対応する状態の水処理プラントの設定値の情報である。設定値は、水処理プラントの水処理設備の運転条件の設定値であり、状態値情報に対応する状態の水処理プラントの水処理設備の設定値の情報であり、状態値と相関がある水処理設備の運転条件の設定値である。すなわち、設定値は、水処理プラントの水処理設備の水処理プロセスにおける運転条件の設定値である。設定値と状態値との相関があるとは、設定値を変化させて調整することにより、状態値が変化する関係があることである。すなわち、設定値は、水処理プラントである水処理場２０において水処理を行うために、水処理場２０の水処理設備の各機器に対して、運転および停止を含めて各機器に対してどのような運転をさせるかの制御条件を当該機器に与える設定値である。

【0017】

設定値には、例えば、水処理設備の反応槽に送風する風量である曝気風量、リン除去を目的として水処理設備の反応槽後段へ注入する凝集剤の凝集剤注入量、水処理設備の塩素混和槽への次亜塩素酸の注入量である次亜塩素酸注入量が挙げられる。例えば、状態値である水処理設備の反応槽内の溶存酸素濃度に相関がある設定値としては、空気を反応槽に供給するためのブロワの運転条件、すなわち、曝気風量の設定値が挙げられる。

【0018】

設定値情報は、当該設定値情報に相関がある状態値情報と紐づけられて、複数の水処理プラントのそれぞれから、状態値情報と共に予め決められた周期で運転支援システム１０に収集される。すなわち、複数の水処理プラントのそれぞれは、現在の状態値情報と、当該状態値情報に紐づけられた現在の設定値情報とのセットを、予め決められた周期で運転支援システム１０に送信する。

【0019】

図２は、実施の形態１にかかる運転支援システムの構成例を示す図である。運転支援システム１０は、システム通信部１１と、データベース部１２と、設定値決定部１３と、機械学習部１４と、システム記憶部１５と、システム制御部１６と、を備える。

【0020】

運転支援システム１０は、汎用のサーバによって実現される。サーバは、オンプレミスサーバでもよく、クラウドサーバでもよい。すなわち、運転支援システム１０は、クラウド上に構築されてもよい。また、データベース部１２は、サーバから独立した個別の装置によって構成されてもよい。

【0021】

システム通信部１１は、水処理場２０の後述する監視装置との間で通信を行って情報の授受を行う通信部である。システム通信部１１は、水処理場２０の監視装置から送信された、現在の状態値情報と、当該現在の状態値情報に対応するとともに当該現在の状態値情報に紐づけられた現在の設定値情報と、のセットを受信する。

【0022】

ある時点における水処理場２０の自動制御状態においては、異なる複数種類の状態値が取得され、システム通信部１１に送信される。すなわち、ある時点における水処理場２０の自動制御状態においては、現在の状態値情報と、当該現在の状態値情報に対応するとともに当該現在の状態値情報に紐づけられた現在の設定値情報とのセットが、水処理場２０の監視装置で取得されて、システム通信部１１に送信される。

【0023】

また、システム通信部１１は、水処理場２０の監視装置から送信された、当該監視装置において現在の状態値情報と現在の設定値情報とが取得されたときの、現在の変動要因情報を受信する。現在の変動要因情報は、現在の状態値情報と現在の設定値情報とのセットに紐づけられている。監視装置において現在の状態値情報と現在の設定値情報とが取得されたときは、水処理場２０の監視装置から送信された現在の状態値情報と現在の設定値情報とをシステム通信部１１が受信したときと換言できる。

【0024】

変動要因情報は、設定値決定部１３におけるシミュレーションにおいてシミュレーション結果の変動要因となる情報であり、また、機械学習部１４における後述する重要業績評価指標（Key Performance Indicator：ＫＰＩ)の算出において、算出結果の変動要因となる情報である。変動要因には、天候、気温、季節などが挙げられる。

【0025】

システム通信部１１は、受信した現在の状態値情報と現在の設定値情報とのセットと、現在の変動要因情報とを、データベース部１２と、設定値決定部１３とに、送信する。すなわち、システム通信部１１は、互いに紐づけられた、現在の状態値情報と、現在の設定値情報と、現在の変動要因情報とを、データベース部１２と設定値決定部１３とに送信する。

【0026】

また、システム通信部１１は、設定値決定部１３の後述する設定値変更判定部１３３から送信された変更設定値情報を受信する。システム通信部１１は、受信した変更設定値情報を、現在の状態値情報と現在の設定値情報とのセットに基づいて現在の状態値を変更する必要があると判定された水処理場２０の監視装置に送信する。

【0027】

変更設定値は、現在の設定値から変更して水処理場２０の水処理設備に設定された設定値である。変更設定値情報は、変更設定値の情報である。

【0028】

データベース部１２は、システム通信部１１から送信された、現在の状態値情報と、現在の設定値情報と、現在の変動要因情報と、を受信する。データベース部１２は、受信した現在の状態値情報と現在の設定値情報と現在の変動要因情報とを記憶して、蓄積する。データベース部１２は、現在の状態値情報と現在の設定値情報と現在の変動要因情報とを、水処理場２０ごとに分けて記憶する。データベース部１２は、受信した現在の状態値情報と現在の設定値情報と現在の変動要因情報とを、機械学習部１４の後述するＫＰＩ算出部１４１に送信する。

【0029】

また、データベース部１２は、後述する変更設定値の候補となる設定値を含む複数のシミュレーションパラメータを記憶する。複数のシミュレーションパラメータの各々は、変更設定値の候補となる設定値を含む。

【0030】

設定値決定部１３は、水処理場２０の水処理設備の自動制御状態の変化を予測するシミュレーションを行い、現在よりも後の予め決められた時点での未来の水処理場２０の水処理設備における水処理プロセスの自動制御状態を予測する。現在は、監視装置において現在の状態値情報と現在の設定値情報とが取得されたときである。また、設定値決定部１３は、未来の自動制御状態が正常な状態ではないと判定して現在の設定値の変更が必要であると判定した場合に、未来の自動制御状態を正常な状態とするために適切な設定値を、システム通信部１１を介して水処理場２０の監視装置に送信する。

【0031】

設定値決定部１３は、状態値入力部１３１と、シミュレーション部１３２と、設定値変更判定部１３３と、を備える。

【0032】

状態値入力部１３１は、システム通信部１１から送信された現在の状態値情報と現在の設定値情報と現在の変動要因情報とを受信し、当該現在の状態値情報と現在の設定値情報と現在の変動要因情報とをシミュレーション部１３２に送信する。

【0033】

シミュレーション部１３２は、水処理場２０における水処理プロセスのシミュレーションを行い、水処理場２０の水処理プロセスの状態の変化を予測する。具体的に、シミュレーション部１３２は、水処理場２０の水処理設備における水処理プロセスの自動制御状態の変化を予測するシミュレーションを行い、現在よりも後の予め決められた時点での未来の水処理場２０の水処理設備における水処理プロセスの自動制御状態を予測する。水処理プロセスの自動制御状態は、状態値によって表される。すなわち、シミュレーション部１３２は、現在よりも後の予め決められた時点での未来の水処理場２０の水処理設備における水処理プロセスの自動制御状態を示す状態値の予測値を、シミュレーション結果として算出する。水処理プロセスのシミュレーションの内容には、例えば処理水の水質、水処理プロセスにおける汚泥発生量、水処理プロセスにおける消費電力等が挙げられる。

【0034】

シミュレーションは、状態値情報と、当該状態値情報に紐づけられた設定値情報と、当該状態値情報に紐づけられた変動要因情報とのセットごとに、行われる。したがって、ある時点における水処理場２０の自動制御状態においては、シミュレーションは、複数種類のセットについて行われる。なお、状態値情報と、当該状態値情報に紐づけられた設定値情報とのセットとされてもよい。

【0035】

シミュレーション部１３２は、シミュレーション結果である水処理場２０の水処理設備の自動制御状態の予測値を、シミュレーションに使用した情報に紐づけて、設定値変更判定部１３３に送信する。

【0036】

シミュレーション部１３２は、１時間後、２時間後、６時間後など、現在よりも後の予め決められた任意の時点の水処理場２０の水処理設備における水処理プロセスの自動制御状態をシミュレーションすることができる。任意の時点の情報は、予め決められてシミュレーション部１３２に記憶されている。任意の時点の情報は、運転支援システム１０の外部からシステム通信部１１を介してシミュレーション部１３２に設定されることにより、随時変更可能である。なお、任意の時点の情報は、システム記憶部１５に記憶されてもよい。

【0037】

シミュレーション部１３２のシミュレーション機能は、汎用的なシミュレーションモデルを組み合わせて実現することができる。すなわち、シミュレーション部１３２は、汎用的な複数のシミュレーションモデルが内蔵されており、複数のシミュレーションモデルを組み合わせることにより、水処理場２０における水処理プロセスの少なくとも一部をシミュレーションする機能を実現することができ、水処理場２０の水処理設備の水処理設備における水処理プロセスの自動制御状態をシミュレーションすることができる。

【0038】

シミュレーション部１３２において用いられる汎用的なシミュレーションモデルには、国際水協会（International Water Association：ＩＷＡ）の活性汚泥モデル、タンクモデル、薬品注入の物理モデルなどが挙げられる。

【0039】

ＩＷＡの活性汚泥モデルは、下水処理における活性汚泥法で微生物の分解能力によって水を処理する場合の、当該微生物による水処理プロセスを定量化するモデルである。タンクモデルは、ある系における流体の挙動を予測するモデルであり、水処理においては流入量の制御などに使用される。薬品注入の物理モデルは、拡散方程式および薬品の溶解度等により、薬品の混和状態を予測するモデルである。

【0040】

シミュレーション部１３２は、シミュレーションにおいて変動要因となる、天候、気温、季節といった現在の変動要因情報を用いてシミュレーションを行う。季節の情報は、具体的には月日の情報が挙げられる。これにより、シミュレーション部１３２は、実情に沿ったより精度の高いシミュレーションが可能である。例えば、気温が低くなると水処理プロセスにおける反応槽の微生物の処理能力が悪くなる。この場合、変動要因情報として気温の情報を用いることにより、気温に起因した微生物の処理能力を考慮したシミュレーションを行うことができる。なお、シミュレーション部１３２は、変動要因情報を用いずに現在の状態値情報と現在の設定値情報とに基づいて、未来の自動制御状態をシミュレーションすることも可能である。ただし、変動要因情報を用いてシミュレーションすることで、シミュレーションの精度を向上させることができる。

【0041】

シミュレーション部１３２は、水処理場２０における水処理プロセスのシミュレーションとして、第１のシミュレーションと、第２のシミュレーションと、を行う。

【0042】

第１のシミュレーションは、システム通信部１１から状態値入力部１３１を介して取得された、現在の状態値情報と現在の設定値情報と現在の変動要因情報とに基づいて行われるシミュレーションである。すなわち、シミュレーション部１３２は、第１のシミュレーションにおいて、システム通信部１１から状態値入力部１３１を介して取得された、現在の状態値情報と現在の設定値情報と現在の変動要因情報とに基づいて、未来の水処理場２０の水処理設備における水処理プロセスの自動制御状態を示す状態値の第１の予測値を算出する。

【0043】

シミュレーション部１３２は、第１のシミュレーションのシミュレーション結果である第１の予測値の状態値の情報を、第１のシミュレーションに使用した現在の状態値情報と現在の設定値情報と現在の変動要因情報とに紐づけて、設定値変更判定部１３３に送信する。すなわち、シミュレーション部１３２は、第１の予測値の状態値の情報を、システム通信部１１から状態値入力部１３１を介して取得された現在の状態値情報と現在の設定値情報と現在の変動要因情報とに紐づけて、設定値変更判定部１３３に送信する。

【0044】

第１の予測値は、第１のシミュレーションによって算出された状態値の予測値である。

【0045】

第２のシミュレーションは、後述するように機械学習部１４から送信されるシミュレーションパラメータに基づいて行われるシミュレーションである。すなわち、シミュレーション部１３２は、第２のシミュレーションにおいて、機械学習部１４から取得したシミュレーションパラメータである設定値情報と、現在の設定値情報と、現在の変動要因情報と基づいて、未来の水処理場２０の水処理設備における水処理プロセスの自動制御状態を示す状態値の第２の予測値を算出する。

【0046】

シミュレーションパラメータは、過去の水処理場２０の水処理設備における水処理プロセスの自動制御状態において実際に用いられた設定値情報のうち良好な運転結果が得られた設定値情報と、当該設定値に紐づけられた、現在の状態値情報、現在の変動要因情報といった各種情報を含む情報のセットである。良好な運転結果が得られた設定値は、後述するようにシミュレーション結果である状態値の予測値が予め決められた変更判定閾値以下であり変更が不要であると判定されて未来の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態が正常な状態であると判定された設定値であって、且つ予め決められた基準よりも良好なＫＰＩが得られた設定値である。シミュレーションパラメータは、機械学習部１４からシミュレーション部１３２に送信される。

【0047】

シミュレーション部１３２は、第２のシミュレーションのシミュレーション結果である第２の予測値の状態値の情報を、第２のシミュレーションに使用したシミュレーションパラメータの状態値情報と現在の設定値情報と現在の変動要因情報とに紐づけて、設定値変更判定部１３３に送信する。すなわち、シミュレーション部１３２は、第２の予測値の状態値の情報を、機械学習部１４から受信したシミュレーションパラメータの状態値情報と、システム通信部１１から状態値入力部１３１を介して取得された現在の設定値情報と現在の変動要因情報とに紐づけて、設定値変更判定部１３３に送信する。

【0048】

第２の予測値は、第２のシミュレーションによって算出された状態値の予測値である。

【0049】

設定値変更判定部１３３は、シミュレーション部１３２におけるシミュレーション結果に基づいて、未来の水処理場２０の水処理設備における水処理プロセスの自動制御状態が正常な状態であるか否かを判定して、すなわち、設定値変更判定部１３３は、未来の水処理場２０の水処理設備における水処理プロセスの自動制御状態が予め決められた正常な範囲に入っているか否かを判定して、シミュレーション部１３２におけるシミュレーションに用いられた設定値の変更が必要であるか否かを、判定する。設定値変更判定部１３３は、シミュレーション結果を、予め決められた閾値である変更判定閾値と比較することにより、未来の自動制御状態が正常な状態であるか否かを判定して、シミュレーション部１３２におけるシミュレーションに用いられた設定値の変更が必要であるか否かを、判定する。すなわち、設定値変更判定部１３３は、シミュレーション結果である状態値の予測値を、変更判定閾値と比較する。

【0050】

変更判定閾値は、設定値変更判定部１３３がシミュレーション結果と比較することにより、未来の水処理場２０の水処理設備における水処理プロセスの自動制御状態が正常な状態であるか否かを判定するための閾値である。変更判断閾値は、水処理プロセスの各段階について設定される。例えば、変更判断閾値は、水処理設備の反応槽の処理プロセスの終了時点の水質についての変更判断閾値、水処理設備の沈殿槽の処理プロセスの終了時点の水質についての変更判断閾値といった変更判断閾値が設定される。変更判定閾値は、予め決められて設定値変更判定部１３３に記憶されている。変更判定閾値は、運転支援システムの外部からシステム通信部１１を介して設定値変更判定部１３３に設定されることにより、任意の値に変更可能である。なお、変更判定閾値は、システム記憶部１５に記憶されてもよい。

【0051】

設定値変更判定部１３３は、シミュレーション部１３２で行われた第１のシミュレーションのシミュレーション結果に基づいて、現在の設定値の変更が必要であるか否かを、判定する。すなわち、設定値変更判定部１３３は、第１の予測値に基づいて、現在の設定値の変更が必要であるか否かを、判定する。

【0052】

設定値変更判定部１３３は、第１のシミュレーションのシミュレーション結果である第１の予測値が変更判定閾値以下である場合に、未来の自動制御状態が正常な状態であると判定し、現在の設定値の変更が不要であると判定する。すなわち、設定値変更判定部１３３は、第１の予測値が変更判定閾値以下である場合に、システム通信部１１から状態値入力部１３１およびシミュレーション部１３２を介して取得された現在の設定値が、未来の自動制御状態を正常な状態とするために適切な設定値であると判定し、現在の設定値の変更が不要であると判定する。

【0053】

設定値変更判定部１３３は、現在の設定値の変更が不要であると判定した場合、第１の予測値と、適切であると判定した現在の設定値と、当該設定値と紐づけられている現在の変動要因情報とを紐づけて、機械学習部１４のＫＰＩ算出部１４１に送信する。すなわち、設定値変更判定部１３３は、現在の設定値の変更が不要であると判定した場合、シミュレーション部１３２から取得された、第１の予測値と現在の状態値情報と現在の設定値情報と現在の変動要因情報とを、機械学習部１４のＫＰＩ算出部１４１に送信する。

【0054】

また、設定値変更判定部１３３は、第１のシミュレーションのシミュレーション結果である第１の予測値が変更判定閾値を超えている場合に、未来の自動制御状態が正常な状態ではないと判定し、現在の設定値の変更が必要であると判定する。すなわち、設定値変更判定部１３３は、第１の予測値が変更判定閾値を超えている場合に、システム通信部１１から状態値入力部１３１およびシミュレーション部１３２を介して取得された現在の設定値が、未来の自動制御状態を正常な状態とするために適切な設定値でないと判定し、現在の設定値の変更が必要であると判定する。

【0055】

設定値変更判定部１３３は、現在の設定値の変更が必要であると判定した場合、設定値の変更が必要である旨の情報である第１の設定値変更必要情報を、第１のシミュレーションのシミュレーション結果である第１の予測値の情報と、未来の自動制御状態が正常な状態でないと判定した判定結果の情報とに紐づけて、機械学習部１４の後述するシミュレーションパラメータ提示部１４３に送信する。シミュレーションパラメータ提示部１４３は、第１の予測値の情報により、未来の水処理場２０の水処理設備の自動制御状態において、何の種類の状態値が変更判定閾値を超えているかを判定できる。

【0056】

また、設定値変更判定部１３３は、シミュレーション部１３２で行われた第２のシミュレーションのシミュレーション結果に基づいて、現在の設定値から変更する設定値として、第２のシミュレーションに用いられたシミュレーションパラメータの設定値の変更が必要であるか否かを、判定する。すなわち、設定値変更判定部１３３は、第２の予測値に基づいて、現在の設定値から変更する変更設定値として、第２のシミュレーションに用いられたシミュレーションパラメータの設定値の変更が必要であるか否かを、判定する。

【0057】

設定値変更判定部１３３は、第２のシミュレーションのシミュレーション結果である第２の予測値が変更判定閾値以下である場合に、未来の自動制御状態が正常な状態であると判定し、第２のシミュレーションに用いられたシミュレーションパラメータの設定値の変更が不要であると判定する。すなわち、設定値変更判定部１３３は、第２の予測値が変更判定閾値以下である場合に、機械学習部１４から取得されて第２のシミュレーションに用いられたシミュレーションパラメータの設定値が、未来の自動制御状態を正常な状態とするための変更設定値として適切であると判定し、当該シミュレーションパラメータの設定値の変更が不要であると判定する。

【0058】

設定値変更判定部１３３は、シミュレーションパラメータの設定値の変更が不要であると判定した場合、適切であると判定したシミュレーションパラメータの設定値を、システム通信部１１を介して水処理場２０の監視装置に送信する。すなわち、設定値変更判定部１３３は、シミュレーションパラメータに基づいた第２のシミュレーションの結果、未来の水処理場２０の水処理設備の自動制御状態が正常な状態であると判定された場合は、当該第２のシミュレーションに用いたシミュレーションパラメータの設定値を、変更設定値情報として、システム通信部１１を介して水処理場２０の監視装置に送信する。

【0059】

また、設定値変更判定部１３３は、シミュレーションパラメータの設定値の変更が不要であると判定した場合、第２の予測値と、変更設定値として適切であると判定したシミュレーションパラメータの設定値情報と、現在の変動要因情報とを紐づけて、機械学習部１４のＫＰＩ算出部１４１に送信する。すなわち、設定値変更判定部１３３は、現在の設定値から変更する変更設定値として、第２のシミュレーションに用いたシミュレーションパラメータの変更が不要であると判定した場合、当該シミュレーションパラメータの設定値情報を、第２の予測値と、シミュレーション部１３２から取得された現在の状態値情報および現在の変動要因情報と紐づけて、機械学習部１４のＫＰＩ算出部１４１に送信する。

【0060】

上述したように、変更設定値は、現在の設定値から変更して水処理場２０の水処理設備に設定される設定値である。これにより、設定値変更判定部１３３は、未来の水処理場２０の水処理設備の自動制御状態を正常な状態とすることができる適切な設定値である変更設定値を水処理場２０に対して提示することができる。

【0061】

また、設定値変更判定部１３３は、第２のシミュレーションのシミュレーション結果である第２の予測値が変更判定閾値を超えている場合に、未来の自動制御状態が正常な状態ではないと判定し、変更設定値として、第２のシミュレーションに用いられたシミュレーションパラメータの設定値の変更が必要であると判定する。すなわち、設定値変更判定部１３３は、第２の予測値が変更判定閾値を超えている場合に、機械学習部１４から取得されたシミュレーションパラメータの設定値が、未来の自動制御状態を正常な状態とするために適切な変更設定値でないと判定し、変更設定値として、第２のシミュレーションに用いたシミュレーションパラメータの設定値の変更が必要であると判定する。

【0062】

設定値変更判定部１３３は、第２のシミュレーションに用いたシミュレーションパラメータの設定値の変更が必要であると判定した場合、変更設定値として、設定値の変更が必要である旨の情報である第２の設定値変更必要情報を、第２のシミュレーションのシミュレーション結果である第２の予測値の情報と、未来の自動制御状態が正常な状態でないと判定した判定結果の情報とに紐づけて、機械学習部１４のシミュレーションパラメータ提示部１４３に送信する。シミュレーションパラメータ提示部１４３は、第２の予測値の情報により、何の種類の状態値が変更判定閾値を超えているかを判定できる。

【0063】

機械学習部１４は、設定値と、当該設定値に対応するＫＰＩとの相関を評価し、未来の水処理場２０の水処理設備の自動制御状態を正常な状態とするために好ましい、適切な設定値であるシミュレーションパラメータを学習する。機械学習部１４は、設定値決定部１３の設定値変更判定部１３３から送信された情報を受信し、当該情報に基づいて設定値に対するＫＰＩを算出する。ＫＰＩは、原単位などの指標が例示される。

【0064】

そして、機械学習部１４は、算出したＫＰＩに基づいて、ＫＰＩによる評価が相対的に高い設定値を学習する。機械学習部１４は、学習した設定値と、当該設定値に紐づけられた、現在の状態値情報、現在の変動要因情報といった各種情報を、シミュレーションパラメータとしてデータベース部１２に記憶させる。

【0065】

原単位は、水処理場２０での水処理プロセスにおける消費電力の原単位である消費電力原単位、水処理場２０での水処理プロセスにおける薬品の使用量の原単位である薬品使用量原単位などが挙げられる。

【0066】

また、機械学習部１４は、設定値の変更が必要である旨の情報である設定値変更必要情報を設定値変更判定部１３３から受信した場合に、学習したシミュレーションパラメータの設定値をデータベース部１２から抽出して、設定値決定部１３のシミュレーション部１３２に送信する。

【0067】

機械学習部１４は、ＫＰＩ算出部１４１と、学習部１４２と、シミュレーションパラメータ提示部１４３と、を備える。

【0068】

ＫＰＩ算出部１４１は、設定値決定部１３の設定値変更判定部１３３から送信された情報を受信し、当該情報に基づいて設定値に対するＫＰＩの値を算出する。ＫＰＩは、学習部１４２が変更設定値の候補となる設定値を学習する際に、より適切な設定値を判定するための指標に用いられる。ＫＰＩ算出部１４１は、設定値変更判定部１３３から送信された、現在の設定値情報、現在の状態値情報、現在の変動要因情報といった各種情報を用いて、現在の設定値に対するＫＰＩを算出する。また、ＫＰＩ算出部１４１は、設定値変更判定部１３３から送信された、第２のシミュレーションに用いられたシミュレーションパラメータの設定値の情報、現在の状態値情報、現在の変動要因情報といった各種情報を用いて、第２のシミュレーションに用いられたシミュレーションパラメータの設定値に対するＫＰＩを算出する。ＫＰＩ算出部１４１は、ＫＰＩの算出結果を、ＫＰＩの算出に用いた各種情報に紐づけて、学習部１４２に送信する。

【0069】

ＫＰＩ算出部１４１は、ＫＰＩの算出において変動要因となる、天候、気温、季節（月日の情報）といった現在の変動要因情報を用いてＫＰＩの算出を行う。これにより、ＫＰＩ算出部１４１は、より精度の高いＫＰＩの算出が可能である。例えば水処理プロセスが下水処理である場合、天候については、雨が降れば処理流入水量が増えるため消費電力などのＫＰＩの値が悪くなる。また、気温については、気温が低いと、水処理に使用する微生物の処理能力が低下するため、曝気風量を増やすなどの追加措置を行うことになり、消費電力などのＫＰＩの値が悪くなる。また、季節については、観光地等では処理区内の人の増減が発生するため、消費電力などのＫＰＩの値も変動する。

【0070】

消費電力原単位がＫＰＩとして用いられる場合、ＫＰＩ算出部１４１は、状態値情報と設定値情報と変動要因情報とに対応する水処理場２０の水処理設備の自動制御状態についての消費電力原単位を算出する。また、薬品使用量原単位がＫＰＩとして用いられる場合、ＫＰＩ算出部１４１は、状態値情報と設定値情報と変動要因情報とに対応する水処理場２０の水処理設備の自動制御状態についての薬品使用量原単位を算出する。

【0071】

学習部１４２は、ＫＰＩ算出部１４１におけるＫＰＩの算出結果に基づいて、変更設定値の候補となる設定値を学習する。すなわち、学習部１４２は、設定値と、当該設定値に対応するＫＰＩとの相関を評価し、未来の水処理場２０の水処理設備の自動制御状態を正常な状態とするためにより好ましい、水処理場２０の水処理設備の稼働に好ましい適切な設定値である、変更設定値の候補となる設定値を学習する。

【0072】

すなわち、学習部１４２は、設定値変更判定部１３３において未来の水処理場２０の水処理設備の自動制御状態を正常な状態とするために適切な設定値であると判定され、且つ当該設定値に対応するＫＰＩによる評価が相対的に高い設定値を学習する。学習部１４２は、ＫＰＩの算出結果が予め決められた条件を満たす設定値を、適切な設定値として学習する。例えば、学習部１４２は、ＫＰＩ算出部１４１から取得したＫＰＩが予め決められたＫＰＩ判定閾値以上である場合に、当該設定値を適切な設定値と判定する。学習部１４２は、学習した設定値と、当該設定値に紐づけられた、現在の状態値情報、現在の変動要因情報といった各種情報を、シミュレーションパラメータとしてデータベース部１２に記憶させる。

【0073】

例えば、学習部１４２は、ＫＰＩ算出部１４１から取得した消費電力原単位が予め決められた消費電力原単位の閾値以上である場合に、当該設定値を適切な設定値と判定する。消費電力原単位がＫＰＩとして用いられる場合、水処理場２０の水処理設備の消費電力が少なく電力コストが低い状態で、水質を良好に保てることが好ましい。

【0074】

例えば、学習部１４２は、ＫＰＩ算出部１４１から取得した薬品使用量原単位が予め決められた薬品使用量原単位の閾値以上である場合に、当該設定値を適切な設定値と判定する。薬品使用量原単位がＫＰＩとして用いられる場合、水処理場２０の水処理設備での薬品使用量が少なく薬品コストが低い状態で、水質を良好に保てることが好ましい。

【0075】

シミュレーションパラメータ提示部１４３は、設定値決定部１３の設定値変更判定部１３３から送信された、設定値変更必要情報と、シミュレーションのシミュレーション結果である水処理場２０の水処理設備の自動制御状態の予測値の情報と、未来の水処理場２０の水処理設備の状態が正常な状態でないと判定した判定結果の情報とを受信する。シミュレーションパラメータ提示部１４３は、当該設定値変更必要情報の応答として、シミュレーションパラメータの設定値をシミュレーション部１３２に送信する。

【0076】

シミュレーションパラメータ提示部１４３は、予測値の情報により、未来の水処理場２０の水処理設備の自動制御状態において、何の種類の状態値が変更判定閾値を超えているかを判定できる。シミュレーションパラメータ提示部１４３は、予測値が変更判定閾値を超えている状態値の項目を改善する設定値を、データベース部１２に記憶されているシミュレーションパラメータの中から抽出して、シミュレーション部１３２に送信する。

【0077】

すなわち、シミュレーションパラメータ提示部１４３は、複数種類存在する設定値の項目のうち、予測値が変更判定閾値を超えている状態値の項目を改善する設定値を、データベース部１２に記憶されているシミュレーションパラメータの中から抽出し、抽出したシミュレーションパラメータの設定値をシミュレーション部１３２に送信する。例えば、未来の水処理場２０の水処理設備の自動制御状態において予測値が変更判定閾値を超えている項目がＭＬＳＳである場合には、シミュレーションパラメータ提示部１４３は、ＭＬＳＳを下げるシミュレーションパラメータの設定値を選択する。

【0078】

システム記憶部１５は、運転支援システム１０の制御に用いられる各種の情報を記憶する。

【0079】

システム制御部１６は、運転支援システム１０全体の制御を行う。

【0080】

水処理場２０は、運転支援システム１０が運転管理を支援する対象であり、図１においては、複数の水処理場２０として、第１水処理場２１、第２水処理場２２、・・・第ｎ水処理場２ｎを示している。なお、各水処理場を区別しない場合には、水処理場２０と呼ぶ。

【0081】

図１に示すように、第１水処理場２１は、第１監視装置２１１と、第１制御装置２１２と、第１水処理設備２１３と、を備える。

【0082】

図３は、実施の形態１にかかる第１監視装置の構成例を示す図である。第１監視装置２１１は、第１水処理場２１全体の監視を行う監視装置である。第１監視装置２１１は、第１水処理場２１の監視および運転管理に関わる情報を操作して入力する操作部２１１１と、運転支援システム１０および第１制御装置２１２との間の通信を行う監視通信部２１１２と、第１水処理場２１の監視に関わる各種情報を表示する表示部２１１３と、第１水処理場２１の監視に関わる各種情報を記憶する監視記憶部２１１４と、第１監視装置２１１の制御および第１水処理場２１の監視に関わる制御を行う監視制御部２１１５と、を備える。

【0083】

監視制御部２１１５は、操作部２１１１が作業員から受け付けた、水処理場２０の水処理設備の運転条件の設定値を第１制御装置２１２に送信する制御を行う。また、監視制御部２１１５は、後述するように第１水処理設備２１３のセンサ２１３８における検出結果であるセンサ情報を受信し、すなわち現在の状態値情報を受信し、当該現在の状態値情報を、当該現在の状態値情報に対応する現在の設定値情報と、当該現在の状態値情報に対応する現在の変動要因情報とに紐づけて、運転支援システム１０に送信する制御を行う。現在の設定値情報は、監視制御部２１１５が現在において第１水処理設備２１３の運転を制御している設定値の情報である。監視制御部２１１５は、現在の状態値情報に対応する現在の変動要因情報を、気象観測設備等から取得することができる。

【0084】

また、監視制御部２１１５は、運転支援システム１０から送信された変更設定値情報を、すなわちシミュレーションパラメータの設定値の情報を、監視通信部２１１２を介して受信する。監視制御部２１１５は、受信した変更設定値情報を、水処理場２０の水処理設備の運転条件の設定値情報として第１制御装置２１２に送信する。これにより、水処理プラントシステム１では、作業者が水処理場２０の水処理設備の運転条件の設定値を検討して決定する必要が無く、作業者における水処理場２０の運転管理の負担を省力化することができる。

【0085】

また、監視制御部２１１５は、受信した変更設定値情報を表示部２１１３に表示して、作業員に変更設定値情報を提示し、作業員に変更設定値情報の検討を促すことができる。

【0086】

図４は、実施の形態１にかかる第１制御装置の構成例を示す図である。第１制御装置２１２は、第１監視装置２１１および第１水処理設備２１３との間の通信を行う制御装置通信部２１２１と、第１水処理設備２１３の運転の制御に関わる各種情報を記憶する制御装置記憶部２１２２と、第１監視装置２１１の制御に基づいた第１水処理設備２１３の運転の制御、および第１制御装置２１２の制御を行う制御装置制御部２１２３と、を備える。

【0087】

図５は、実施の形態１にかかる第１水処理設備の一部の構成例を示す図である。第１水処理設備２１３は、嫌気槽２１３１、第１好気槽２１３２、第２好気槽２１３３および第３好気槽２１３４を有する反応槽２１３５と、沈殿槽２１３６と、を備える。反応槽２１３５では、例えば処理対象の下水が、外部から嫌気槽２１３１に流入し、その後、第１好気槽２１３２、第２好気槽２１３３、第３好気槽２１３４および沈殿槽２１３６を通じて処理され、後段の処理槽である不図示の塩素混和槽に送られて塩素濃度が調整された後に放流される。

【0088】

図１に示すように、第１水処理設備２１３は、水処理設備制御部２１３７と、センサ２１３８と、水処理設備通信部２１３９と、を備える。

【0089】

水処理設備制御部２１３７は、第１水処理設備２１３における水処理プロセスを制御する制御装置であり、第１水処理設備２１３の機器に制御指令を送って機器の動作を制御する制御装置である。例えば、水処理設備制御部２１３７は、第１水処理設備２１３が備える機器である不図示のブロワに接続されている。ブロワは、第１好気槽２１３２、第２好気槽２１３３および第３好気槽２１３４を曝気する。水処理設備制御部２１３７は、ブロワに対してブロワの運転条件の設定値を含む曝気量指令値を送信することで、第１好気槽２１３２、第２好気槽２１３３および第３好気槽２１３４内の被処理水に対して曝気を行い、微生物の分解能力によって水質汚濁物質を除去している。

【0090】

また、第１水処理設備２１３には、第１水処理設備２１３の設備の運転状態を示す状態データである状態値を検出するためのセンサ２１３８が設置されている。例えば、第３好気槽２１３４および沈殿槽２１３６には、槽内に含まれる被処理水の水質項目を計測するためのセンサが設置されている。水質項目を計測するためのセンサは、例えば溶存酸素濃度計などの各種水質センサを含む。これらのセンサによって得られるセンサ情報、すなわち状態値の情報は、例えば、電気伝導率、溶存酸素、ＭＬＳＳ、アンモニア濃度などである。センサ２１３８は、予め決められた周期で検出を行い、検出結果であるセンサ情報を、すなわち現在の状態値情報を、水処理設備制御部２１３７に送信する。

【0091】

水処理設備制御部２１３７は、センサ２１３８から送信された現在の状態値情報を受信し、当該現在の状態値情報を水処理設備通信部２１３９を介して第１制御装置２１２に送信する。第１制御装置２１２は、水処理設備制御部２１３７から送信された現在の状態値情報を受信し、受信した現在の状態値情報を第１監視装置２１１に送信する。第１監視装置２１１は、第１制御装置２１２から送信された現在の状態値情報を受信し、受信した現在の状態値情報を運転支援システム１０に送信する。

【0092】

なお、上記の設備は、第１水処理設備２１３が備える設備の一例であり、第１水処理設備２１３が備える設備は、これらに限定されない。

【0093】

図１に示すように、第２水処理場２２は、第２監視装置２２１と、第２制御装置２２２と、第２水処理設備２２３と、を備える。第２監視装置２２１は、第１監視装置２１１と同様の構成および機能を有する。第２制御装置２２２は、第１制御装置２１２と同様の構成および機能を有する。第２水処理設備２２３は、第１水処理設備２１３と同様の構成および機能を有する。第２水処理設備２２３は、水処理設備制御部２２３７と、センサ２２３８と、水処理設備通信部２２３９とを備える。水処理設備制御部２２３７とセンサ２２３８と水処理設備通信部２２３９とのそれぞれは、水処理設備制御部２１３７とセンサ２１３８と水処理設備通信部２１３９とのそれぞれに対応する。

【0094】

図１に示すように、第ｎ水処理場２ｎは、第ｎ監視装置２ｎ１と、第ｎ制御装置２ｎ２と、第ｎ水処理設備２ｎ３と、を備える。第ｎ監視装置２ｎ１は、第１監視装置２１１と同様の構成および機能を有する。第ｎ制御装置２ｎ２は、第１制御装置２１２と同様の構成および機能を有する。第ｎ水処理設備２ｎ３は、第１水処理設備２１３と同様の構成および機能を有する。第ｎ水処理設備２ｎ３は、水処理設備制御部２ｎ３７と、センサ２ｎ３８と、水処理設備通信部２ｎ３９とを備える。水処理設備制御部２ｎ３７とセンサ２ｎ３８と水処理設備通信部２ｎ３９とのそれぞれは、水処理設備制御部２１３７とセンサ２１３８と水処理設備通信部２１３９とのそれぞれに対応する。

【0095】

つぎに、運転支援システム１０の動作について説明する。図６は、実施の形態１にかかる運転支援システムの処理の一例を示すフローチャートである。以下では、運転支援システム１０が、第１水処理場２１の運転管理の支援を行う場合について説明する。なお、運転支援システム１０が、第１水処理場２１以外の他の水処理場２０の運転管理の支援を行う場合も、各水処理場２０に対して同様の処理が行われる。

【0096】

ステップＳ１１０において、現在の状態値情報、現在の設定値情報および現在の変動要因情報が、取得される。具体的に、運転支援システム１０のシステム通信部１１が、第１水処理場２１の第１監視装置２１１との間で通信を行って、第１監視装置２１１から送信された、現在の状態値情報と、当該現在の状態値情報に紐づけられた現在の設定値情報と、現在の状態値情報と現在の設定値情報とに紐づけられた現在の変動要因情報と、を受信する。その後、ステップＳ１２０に進む。

【0097】

ステップＳ１２０では、ステップＳ１１０において取得された情報が、運転支援システム１０のデータベース部１２および設定値決定部１３に送信される。具体的に、システム通信部１１が、第１監視装置２１１から受信した、現在の状態値情報と、現在の設定値情報と、現在の変動要因情報と、をデータベース部１２および設定値決定部１３に送信する。データベース部１２および設定値決定部１３は、システム通信部１１から送信された、現在の状態値情報と、現在の設定値情報と、現在の変動要因情報と、を受信する。その後、ステップＳ１３０に進む。

【0098】

ステップＳ１３０では、第１のシミュレーションが行われ、第１水処理場２１の第１水処理設備２１３の自動制御の状態の変化が予測される。すなわち、システム通信部１１から状態値入力部１３１を介して取得された、現在の状態値情報と現在の設定値情報と現在の変動要因情報とに基づいた第１水処理場２１の第１水処理設備２１３における水処理プロセスのシミュレーションが行われ、第１水処理場２１の第１水処理設備２１３の自動制御状態の変化が予測される。

【0099】

具体的に、設定値決定部１３のシミュレーション部１３２が、現在の状態値情報と現在の設定値情報と現在の変動要因情報とに基づいて、第１水処理場２１の第１水処理設備２１３における水処理プロセスの自動制御状態の変化を予測するシミュレーションを行い、現在よりも後の予め決められた時点での未来の第１水処理場２１の第１水処理設備２１３における水処理プロセスの自動制御状態を予測する。すなわち、シミュレーション部１３２は、現在よりも後の予め決められた時点での、第１水処理場２１の第１水処理設備２１３の自動制御状態を示す状態値の予測値を算出する。

【0100】

シミュレーション部１３２は、第１のシミュレーションのシミュレーション結果である第１水処理場２１の第１水処理設備２１３の自動制御状態の第１の予測値を、シミュレーションに使用した情報に紐づけて、設定値変更判定部１３３に送信する。すなわち、シミュレーション部１３２は、第１の予測値を、現在の状態値情報と、現在の設定値情報と、現在の変動要因情報とに紐づけて、設定値変更判定部１３３に送信する。その後、ステップＳ１４０に進む。

【0101】

ステップＳ１４０では、現在の設定値の変更が必要であるか否かが、判定される。具体的に、設定値決定部１３の設定値変更判定部１３３が、シミュレーション部１３２における第１のシミュレーションのシミュレーション結果に基づいて、未来の自動制御状態が正常な状態であるか否かを判定して、シミュレーション部１３２における第１のシミュレーションに用いられた現在の設定値の変更が必要であるか否かを、判定する。すなわち、設定値変更判定部１３３が、ステップＳ１３０における第１のシミュレーションのシミュレーション結果に基づいて、未来の第１水処理場２１の第１水処理設備２１３の水処理プロセスの自動制御状態が正常な範囲に入っているか否かを判定して、ステップＳ１３０における第１のシミュレーションに用いられた現在の設定値の変更が必要であるか否かを、判定する。

【0102】

設定値変更判定部１３３は、第１のシミュレーションのシミュレーション結果を、予め決められた閾値である変更判定閾値と比較することにより、未来の自動制御状態が正常な状態であるか否かを判定して、シミュレーション部１３２における第１のシミュレーションに用いられた現在の設定値の変更が必要であるか否かを、判定する。すなわち、設定値変更判定部１３３は、第１の予測値を変更判定閾値と比較する。

【0103】

設定値変更判定部１３３は、第１の予測値が変更判定閾値以下である場合に、未来の自動制御状態が正常な状態であると判定し、現在の設定値の変更が不要であると判定する。すなわち、設定値変更判定部１３３は、第１の予測値が変更判定閾値以下である場合に、システム通信部１１から取得された現在の設定値が、未来の自動制御状態を正常な状態とするために適切な設定値であると判定し、現在の設定値の変更が不要であると判定する。

【0104】

また、設定値変更判定部１３３は、第１の予測値が変更判定閾値を超えている場合に、未来の自動制御状態が正常な状態ではないと判定し、現在の設定値の変更が必要であると判定する。すなわち、設定値変更判定部１３３は、第１の予測値が変更判定閾値を超えている場合に、システム通信部１１から状態値入力部１３１およびシミュレーション部１３２を介して取得された現在の設定値が、未来の自動制御状態を正常な状態とするために適切な設定値でないと判定し、現在の設定値の変更が必要であると判定する。

【0105】

現在の設定値の変更が不要であると判定された場合は、ステップＳ１４０においてＮｏとなり、一連の処理が終了する。

【0106】

現在の設定値の変更が必要であると判定された場合は、ステップＳ１４０においてＹｅｓとなり、ステップＳ１５０に進む。この場合、設定値変更判定部１３３は、現在の設定値の変更が必要である旨の情報である第１の設定値変更必要情報を、第１の予測値と、未来の自動制御状態が正常な状態でないと判定した判定結果の情報とに紐づけて、機械学習部１４のシミュレーションパラメータ提示部１４３に送信する。これにより、シミュレーションパラメータ提示部１４３は、第１の予測値の情報により、未来の水処理場２０の水処理設備の自動制御状態において、何の種類の状態値が変更判定閾値を超えているかを判定できる。

【0107】

ステップＳ１５０では、シミュレーションパラメータが、シミュレーション部１３２に送信される。具体的に、機械学習部１４のシミュレーションパラメータ提示部１４３が、第１の設定値変更必要情報の応答として、シミュレーションパラメータの設定値情報をシミュレーション部１３２に送信する。その後、ステップＳ１６０に進む。

【0108】

ステップＳ１６０では、第２のシミュレーションが行われ、第１水処理場２１の第１水処理設備２１３の自動制御状態の変化が予測される。すなわち、シミュレーションパラメータ提示部１４３から取得されたシミュレーションパラメータの設定値情報と現在の設定値情報と現在の変動要因情報とに基づいた第１水処理場２１の第１水処理設備２１３における水処理プロセスのシミュレーションが行われ、第１水処理場２１の第１水処理設備２１３の自動制御の状態の変化が予測される。

【0109】

具体的に、設定値決定部１３のシミュレーション部１３２が、シミュレーションパラメータの設定値情報と現在の状態値情報と現在の変動要因情報とに基づいて、第１水処理場２１の第１水処理設備２１３における水処理プロセスの自動制御状態の変化を予測するシミュレーションを行い、現在よりも後の予め決められた時点での未来の第１水処理場２１の第１水処理設備２１３における水処理プロセスの自動制御状態を予測する。すなわち、シミュレーション部１３２は、シミュレーションパラメータの設定値情報を適用して、現在よりも後の予め決められた時点での、第１水処理場２１の第１水処理設備２１３の自動制御状態を示す状態値の予測値を算出する。

【0110】

シミュレーション部１３２は、第２のシミュレーションのシミュレーション結果である第１水処理場２１の第１水処理設備２１３の自動制御状態の第２の予測値を、シミュレーションに使用した情報に紐づけて、設定値変更判定部１３３に送信する。すなわち、シミュレーション部１３２は、第２の予測値を、シミュレーションパラメータの設定値情報と、現在の状態値情報と、現在の変動要因情報とに紐づけて、設定値変更判定部１３３に送信する。その後、ステップＳ１７０に進む。

【0111】

ステップＳ１７０では、シミュレーションパラメータの設定値の変更が必要であるか否かが、判定される。具体的に、設定値決定部１３の設定値変更判定部１３３が、シミュレーション部１３２における第２のシミュレーションのシミュレーション結果に基づいて、未来の自動制御状態が正常な状態であるか否かを判定して、シミュレーション部１３２における第２のシミュレーションに用いられたシミュレーションパラメータの設定値の変更が必要であるか否かを、判定する。すなわち、設定値変更判定部１３３が、ステップＳ１６０における第２のシミュレーションのシミュレーション結果に基づいて、未来の第１水処理場２１の第１水処理設備２１３の水処理プロセスの自動制御状態が正常な範囲に入っているか否かを判定して、ステップＳ１６０における第２のシミュレーションに用いられたシミュレーションパラメータの設定値の変更が必要であるか否かを、判定する。

【0112】

設定値変更判定部１３３は、第２のシミュレーションのシミュレーション結果を、予め決められた閾値である変更判定閾値と比較することにより、未来の自動制御状態が正常な状態であるか否かを判定して、シミュレーション部１３２における第２のシミュレーションに用いられたシミュレーションパラメータの設定値の変更が必要であるか否かを、判定する。すなわち、設定値変更判定部１３３は、第２の予測値を変更判定閾値と比較する。

【0113】

設定値変更判定部１３３は、第２の予測値が変更判定閾値以下である場合に、未来の自動制御状態が正常な状態であると判定し、第２のシミュレーションに用いられたシミュレーションパラメータの設定値の変更が不要であると判定する。すなわち、設定値変更判定部１３３は、第２の予測値が変更判定閾値以下である場合に、シミュレーションパラメータ提示部１４３から取得されて第２のシミュレーションに用いられたシミュレーションパラメータの設定値が、未来の自動制御状態を正常な状態とするために適切な変更設定値であると判定し、当該シミュレーションパラメータの設定値の変更が不要であると判定する。

【0114】

また、設定値変更判定部１３３は、第２の予測値が変更判定閾値を超えている場合に、未来の自動制御状態が正常な状態ではないと判定し、変更設定値として、第２のシミュレーションに用いられたシミュレーションパラメータの設定値の変更が必要であると判定する。すなわち、設定値変更判定部１３３は、第２の予測値が変更判定閾値を超えている場合に、シミュレーションパラメータ提示部１４３から取得されて第２のシミュレーションに用いられたシミュレーションパラメータの設定値が、未来の自動制御状態を正常な状態とするために適切な変更設定値でないと判定し、変更設定値として、第２のシミュレーションに用いたシミュレーションパラメータの設定値の変更が必要であると判定する。

【0115】

シミュレーションパラメータの設定値の変更が必要であると判定された場合は、ステップＳ１７０においてＹｅｓとなり、ステップＳ１５０に戻る。この場合、設定値変更判定部１３３は、変更設定値として、シミュレーションパラメータの設定値の変更が必要である旨の情報である第２の設定値変更必要情報を、第２の予測値と、未来の自動制御状態が正常な状態でないと判定した判定結果の情報とに紐づけて、機械学習部１４のシミュレーションパラメータ提示部１４３に送信する。これにより、シミュレーションパラメータ提示部１４３は、第２の予測値の情報により、未来の水処理場２０の水処理設備の自動制御状態において、何の種類の状態値が変更判定閾値を超えているかを判定できる。

【0116】

変更設定値として、シミュレーションパラメータの設定値の変更が不要であると判定された場合は、ステップＳ１７０においてＮｏとなり、ステップＳ１８０に進む。

【0117】

ステップＳ１８０では、変更設定値が、決定される。具体的に、設定値変更判定部１３３が、変更設定値として適切であると判定したシミュレーションパラメータの設定値を、変更設定値に決定する。その後、ステップＳ１９０に進む。

【0118】

ステップＳ１９０では、変更設定値が、水処理場２０に送信される。具体的に、設定値変更判定部１３３が、変更設定値として決定したシミュレーションパラメータの設定値を、システム通信部１１を介して水処理場２０の監視装置に送信する。すなわち、設定値変更判定部１３３は、シミュレーションパラメータの設定値に基づいた第２のシミュレーションの結果、未来の自動制御状態が正常な状態であると判定された場合は、当該第２のシミュレーションに用いたシミュレーションパラメータの設定値を、変更設定値情報として、システム通信部１１を介して水処理場２０の監視装置に送信する。以上により、運転支援システム１０における水処理場２０の水処理設備の運転管理を支援する一連の処理が終了する。

【0119】

つぎに、機械学習部１４の学習処理について説明する。図７は、実施の形態１にかかる機械学習部の学習処理の一例を示すフローチャートである。

【0120】

ステップＳ２１０において、状態値情報、設定値情報および変動要因情報が、取得される。具体的に、機械学習部１４のＫＰＩ算出部１４１が、設定値決定部１３の設定値変更判定部１３３から送信されて互いに関連付けられた、現在の状態値情報、現在の設定値情報、現在の変動要因情報および第１の予測値などの各種情報を受信して取得する。その後、ステップＳ２２０に進む。

【0121】

ステップＳ２２０では、ＫＰＩが、算出される。具体的に、ＫＰＩ算出部１４１が、ステップＳ２１０において取得した情報に基づいて設定値に対するＫＰＩを算出する。ＫＰＩ算出部１４１は、設定値変更判定部１３３から送信された、現在の設定値情報、現在の状態値情報、現在の変動要因情報といった各種情報を用いて、現在の設定値に対するＫＰＩを算出する。その後、ステップＳ２３０に進む。

【0122】

ステップＳ２３０では、変更設定値の候補となる設定値が、学習される。具体的に、学習部１４２が、ステップＳ２２０におけるＫＰＩの算出結果に基づいて、設定値と、当該設定値に対応するＫＰＩとの相関を評価し、変更設定値の候補となる設定値を学習する。すなわち、学習部１４２が、ステップＳ２２０におけるＫＰＩの算出結果に基づいて、設定値と、当該設定値に対応するＫＰＩとの相関を評価し、未来の水処理場２０の水処理設備の自動制御状態を正常な状態とするためにより好ましい、水処理場２０の水処理設備の稼働に好ましい適切な設定値を学習する。

【0123】

すなわち、学習部１４２は、設定値変更判定部１３３において未来の水処理場２０の水処理設備の自動制御状態を正常な状態とするために適切な設定値であると判定され、且つ当該設定値に対応するＫＰＩによる評価が相対的に高い設定値を学習する。学習部１４２は、ＫＰＩの算出結果が予め決められた条件を満たす設定値を、適切な設定値として学習する。予め決められた条件は、例えば、ＫＰＩ算出部１４１から取得したＫＰＩが予め決められたＫＰＩ判定閾値以上であるという条件とされる。学習部１４２は、学習した設定値と、当該設定値に紐づけられた、現在の状態値情報、現在の変動要因情報といった各種情報を、シミュレーションパラメータとしてデータベース部１２に記憶させる。以上により、機械学習部１４の一連の学習処理が終了する。

【0124】

上述した運転支援システム１０によれば、水処理プラントの水処理プロセスにおける運転条件の設定値を決定して水処理プラントの運転管理を支援する運転支援システムであって、水処理プラントとの間で通信を行う通信部と、設定値と、水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態を示す状態値とに基づいて、未来の水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態の変化を予測するシミュレーションを行うシミュレーション部と、シミュレーションのシミュレーション結果に基づいて、未来の水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態が正常な状態でないと判定した場合に、未来の水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態を正常な状態とする設定値である変更設定値を決定する設定値変更判定部と、を備える運転支援システムが、実現される。

【0125】

上述した実施の形態１にかかる運転支援システム１０は、シミュレーション部１３２が、第１水処理場２１から取得された、現在の状態値情報、現在の設定値情報および現在の変動要因情報に基づいて第１のシミュレーションを行い、現在よりも後の予め決められた時点での未来の第１水処理場２１の第１水処理設備２１３における水処理プロセスの自動制御状態を示す状態値の第１の予測値を算出する。

【0126】

そして、設定値変更判定部１３３は、第１のシミュレーションのシミュレーション結果である第１の予測値が変更判定閾値以下である場合に、未来の自動制御状態が正常な状態であると判定し、現在の設定値の変更が不要であると判定する。また、設定値変更判定部１３３は、第１の予測値が変更判定閾値を超えている場合に、未来の自動制御状態が正常な状態ではないと判定し、現在の設定値の変更が必要であると判定する。

【0127】

現在の設定値の変更が必要であると判定された場合、シミュレーション部１３２が、変更設定値の候補となる設定値の情報であるシミュレーションパラメータの設定値情報と現在の状態値情報と現在の変動要因情報とに基づいて、第２のシミュレーションを行い、現在よりも後の予め決められた時点での、第１水処理場２１の第１水処理設備２１３の自動制御状態を示す状態値の第２の予測値を算出する。

【0128】

そして、設定値変更判定部１３３は、第２のシミュレーションのシミュレーション結果である第２の予測値が変更判定閾値以下である場合に、未来の自動制御状態が正常な状態であると判定し、第２のシミュレーションに使用したシミュレーションパラメータの設定値を、現在の設定値から変更して第１水処理場２１の水処理設備に設定される変更設定値に決定して、第１水処理場２１に送信する。また、設定値変更判定部１３３は、第２の予測値が変更判定閾値を超えている場合に、未来の自動制御状態が正常な状態ではないと判定し、第２の予測値が変更判定閾値以下となるまで、新たなシミュレーションパラメータの設定値情報を取得して第２のシミュレーションを繰り返す。

【0129】

運転支援システム１０は、上記のような処理を行うことにより、第１水処理場２１から取得された情報に基づいて現在の設定値が適切な設定値であるか否かを自動で判定することができる。そして、運転支援システム１０は、現在の設定値が適切な設定値でない場合には、変更設定値の候補となる設定値の情報であるシミュレーションパラメータの設定値情報を用いた第２のシミュレーションのシミュレーション結果に基づいて、未来の自動制御状態を正常な状態とするために適切な変更設定値を自動で決定し、第１水処理場２１に送信することができる。

【0130】

これにより、運転支援システム１０は、未来の自動制御状態を正常な状態とするために適切な変更設定値を自動で第１水処理場２１に提示して、第１水処理場２１の第１水処理設備２１３の運転管理を自動で支援することが可能である。これにより、第１水処理場２１の作業者は、未来の自動制御状態のシミュレーション結果に基づいて第１水処理場２１の運転方法の検討を行って設定値を決定する作業が不要となり、第１水処理場２１の運転管理の負担を省力化することができる、というメリットを享受することができる。また、シミュレーション結果に基づいて第１水処理場２１の運転方法の専門知識を有する作業者を第１水処理場２１に配置する必要がなく、第１水処理場２１の作業者の人数の削減、あるいは第１水処理場２１の無人化が可能である。

【0131】

また、運転支援システム１０は、第１水処理場２１とネットワークを介して通信可能なサーバによって実現可能であり、またクラウド上に構築することが可能であり、上述した運転支援システム１０の機能を有するオンプレミス設備を第１水処理場２１に設ける必要が無い。ただし、運転支援システム１０の機能を有するオンプレミス設備を第１水処理場２１に設けることも可能である。

【0132】

また、運転支援システム１０は、複数の水処理場２０に対して上述した運転管理の支援を自動で行うことができる。すなわち、システム通信部１１は、複数の水処理場２０と通信を行って各水処理場２０の情報を取得し、シミュレーション部１３２は、複数の水処理場２０について個別にシミュレーションを行い、設定値変更判定部１３３は、複数の水処理場２０について個別に変更設定値を決定する。これにより、運転支援システム１０を適用することにより、複数の水処理場２０においても上述した効果が得られる。

【0133】

なお、運転支援システム１０は、下水処理場に限らず、浄水場等水処理施設一般に適用可能である。

【0134】

したがって、運転支援システム１０によれば、水処理場２０の作業者における水処理場２０の第１水処理設備２１３の運転管理の負担を省力化することができる、という効果を奏する。

【0135】

続いて、実施の形態１にかかる制御部８０のそれぞれのハードウェア構成について説明する。実施の形態１にかかる制御部８０は、運転支援システム１０における設定値決定部１３、機械学習部１４、システム制御部１６と、第１監視装置２１１における監視制御部２１１５と、第１制御装置２１２における制御装置制御部２１２３と、第１水処理設備２１３における水処理設備制御部２１３７とのそれぞれに対応する。実施の形態１にかかる制御部８０のそれぞれの機能は、処理回路により実現される。処理回路は、専用のハードウェアであってもよく、記憶装置に格納されるプログラムを実行する処理装置であってもよい。

【0136】

処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、またはこれらを組み合わせたものが該当する。図８は、実施の形態１にかかる制御部のそれぞれの機能をハードウェアで実現した構成を示す図である。処理回路８１には、制御部８０の機能を実現する論理回路８１ａが組み込まれている。

【0137】

処理回路８１が処理装置の場合、制御部８０の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。

【0138】

図９は、実施の形態１にかかる制御部のそれぞれの機能をソフトウェアで実現した構成を示す図である。処理回路８１は、プログラム８１ｂを実行するプロセッサ８１１と、プロセッサ８１１がワークエリアに用いるランダムアクセスメモリ８１２と、プログラム８１ｂを記憶する記憶装置８１３とを有する。記憶装置８１３に記憶されているプログラム８１ｂをプロセッサ８１１がランダムアクセスメモリ８１２上に展開し、実行することにより、制御部８０の機能が実現される。ソフトウェアまたはファームウェアは、プログラム言語で記述され、記憶装置８１３に格納される。プロセッサ８１１は、中央処理装置を例示できるがこれに限定はされない。記憶装置８１３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、またはＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）といった半導体メモリを適用できる。半導体メモリは、不揮発性メモリでもよいし揮発性メモリでもよい。また、記憶装置８１３は、半導体メモリ以外にも、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスクまたはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の記憶媒体を適用できる。なお、プロセッサ８１１は、演算結果といったデータを記憶装置８１３に出力して記憶させてもよいし、ランダムアクセスメモリ８１２を介して不図示の補助記憶装置に当該データを記憶させてもよい。プロセッサ８１１、ランダムアクセスメモリ８１２および記憶装置８１３を１チップに集積することにより、制御部８０の機能をマイクロコンピュータにより実現することができる。

【0139】

処理回路８１は、記憶装置８１３に記憶されたプログラム８１ｂを読み出して実行することにより、制御部８０の機能を実現する。プログラム８１ｂは、制御部８０の機能を実現する手順および方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。

【0140】

なお、処理回路８１は、制御部８０の機能の一部を専用のハードウェアで実現し、制御部８０の機能の一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。

【0141】

このように、処理回路８１は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。

【0142】

実施の形態１における運転支援システム１０の設定値決定部１３の機能を実現するためのプログラム８１ｂは、処理回路８１に、設定値決定部１３の機能を実行させる。

【0143】

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

【0144】

以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。

【0145】

（付記１）
水処理プラントの水処理プロセスにおける運転条件の設定値を決定して前記水処理プラントの運転管理を支援する運転支援システムであって、
前記水処理プラントとの間で通信を行う通信部と、
前記設定値と、前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態を示す状態値とに基づいて、未来の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態の変化を予測するシミュレーションを行うシミュレーション部と、
前記シミュレーションのシミュレーション結果に基づいて、未来の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態が正常な状態でないと判定した場合に、未来の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態を正常な状態とする前記設定値である変更設定値を決定する設定値変更判定部と、
を備えることを特徴とする運転支援システム。
（付記２）
前記シミュレーション部は、未来の前記状態値の予測値を算出し、
前記設定値変更判定部は、前記予測値が予め決められた変更判定閾値を超えている場合に、前記予測値に対応する前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態が正常な状態でないと判定し、前記変更設定値を決定すること、
を特徴とする付記１に記載の運転支援システム。
（付記３）
前記シミュレーション部は、前記設定値の現在の値である現在の設定値と、前記状態値の現在の値である現在の状態値とに基づいて、未来の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態の変化を予測する第１のシミュレーションを行い、
前記設定値変更判定部は、前記第１のシミュレーションのシミュレーション結果に基づいて、未来の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態が正常な状態でないと判定した場合に、前記変更設定値を決定すること、
を特徴とする付記１または２に記載の運転支援システム。
（付記４）
前記変更設定値の候補となる複数の前記設定値を記憶するデータベース部を備え、
前記シミュレーション部は、前記設定値変更判定部において前記第１のシミュレーションのシミュレーション結果に基づいて未来の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態が正常な状態でないと判定された場合に、前記データベース部から前記変更設定値の候補となる前記設定値を取得して、取得した前記変更設定値の候補となる前記設定値と、前記現在の状態値とに基づいて、未来の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態の変化を予測する第２のシミュレーションを行い、
前記設定値変更判定部は、前記第２のシミュレーションのシミュレーション結果に基づいて、未来の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態が正常な状態であると判定した場合に、前記第２のシミュレーションに使用した前記変更設定値の候補となる前記設定値を前記変更設定値に決定すること、
を特徴とする付記３に記載の運転支援システム。
（付記５）
前記変更設定値の候補となる複数の前記設定値は、過去の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態において用いられた前記設定値のうち未来の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態が正常な状態であると判定された設定値であること、
を特徴とする付記４に記載の運転支援システム。
（付記６）
前記通信部は、複数の前記水処理プラントと通信を行い、
前記シミュレーション部は、複数の前記水処理プラントについて個別に前記シミュレーションを行い、
前記設定値変更判定部は、複数の前記水処理プラントについて個別に前記変更設定値を決定すること、
を特徴とする付記１から５のいずれか１つに記載の運転支援システム。
（付記７）
クラウド上に構築されていること、
を特徴とする付記１から６のいずれか１つに記載の運転支援システム。
（付記８）
前記シミュレーション部は、前記シミュレーションにおいてシミュレーション結果の変動要因となる情報である変動要因情報を用いて前記シミュレーションを行うこと、
を特徴とする付記１から７のいずれか１つに記載の運転支援システム。
（付記９）
運転支援システムにおける水処理プラントの運転管理を支援する運転支援方法であって、
シミュレーション部が、前記水処理プラントから、前記水処理プラントの水処理プロセスにおける運転条件の設定値と、前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態を示す状態値とに基づいて、未来の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態の変化を予測するシミュレーションを行うステップと、
設定値変更判定部が、前記シミュレーションのシミュレーション結果に基づいて、未来の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態が正常な状態でないと判定した場合に、未来の前記水処理プラントの水処理プロセスの自動制御状態を正常な状態とする前記設定値である変更設定値を決定するステップと、
を含むことを特徴とする運転支援方法。

【符号の説明】

【0146】

１ 水処理プラントシステム、１０ 運転支援システム、１１ システム通信部、１２ データベース部、１３ 設定値決定部、１４ 機械学習部、１５ システム記憶部、１６ システム制御部、２０ 水処理場、２１ 第１水処理場、２２ 第２水処理場、２ｎ 第ｎ水処理場、３０ インターネット、８０ 制御部、８１ 処理回路、８１ａ 論理回路、８１ｂ プログラム、１３１ 状態値入力部、１３２ シミュレーション部、１３３ 設定値変更判定部、１４１ ＫＰＩ算出部、１４２ 学習部、１４３ シミュレーションパラメータ提示部、２１１ 第１監視装置、２１２ 第１制御装置、２１３ 第１水処理設備、２２１ 第２監視装置、２２２ 第２制御装置、２２３ 第２水処理設備、２ｎ１ 第ｎ監視装置、２ｎ２ 第ｎ制御装置、２ｎ３ 第ｎ水処理設備、８１１ プロセッサ、８１２ ランダムアクセスメモリ、８１３ 記憶装置、２１１１ 操作部、２１１２ 監視通信部、２１１３ 表示部、２１１４ 監視記憶部、２１１５ 監視制御部、２１２１ 制御装置通信部、２１２２ 制御装置記憶部、２１２３ 制御装置制御部、２１３１ 嫌気槽、２１３２ 第１好気槽、２１３３ 第２好気槽、２１３４ 第３好気槽、２１３５ 反応槽、２１３６ 沈殿槽、２１３７ 水処理設備制御部、２１３８，２２３８，２ｎ３８ センサ、２１３９，２２３９，２ｎ３９ 水処理設備通信部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】