下水処理場における予測最適制御運転支援、ゲリラ豪雨等への安全対策をご紹介します。
ライフラインの統合管理
お客様の課題
広域にまたがるライフライン設備は、多種多様なシステムで構築され統合は困難でした。
ソリューション
クラウド基盤【GRNDSIGHT】により広域設備の統合管理を可能とします。
- センサをLPWAでGRNDSIGHTに直結
- 既設情報をエッジCPU経由でGRNDSIGHTに集約
- GRNDSIGHT上で様々なAPを共通化
処理設備の最適制御
お客様の課題
滞留時間が長い設備の最適制御は予測モデルを構築するための専門知識と長期の調整期間が必要でした。
ソリューション
最適化モデルの自動学習により安定した予測制御を可能とします。
- プラントデータからのモデル化
- 放流水質を維持した最適演算
- 自動学習チューニング
ライフライン設備の運転支援
お客様の課題
従来の運転支援は各設備ごとに構築し効率的な技術伝承・運用が困難でした。
ソリューション
クラウド基盤【GRNDSIGHT】に運転支援機能を構築することで効率的な運用を可能とします。
- 解析（機械学習、MT法、自動解析）
- 判断ロジックの構築
- 判断結果と技術資料の連結
ライフライン設備の維持管理
お客様の課題
公共施設の維持管理においても各設備ごとに維持管理システムを構築すると運用面において非効率的でした。
ソリューション
クラウド型保全システム【eServ】により統合的な保守管理・予備品管理が可能となります。
- 国内外360サイト・5000ユーザーの実績
- 保全に必須の機能群を標準装備
- リーズナブルな価格設定
導入事例
画面例
点検結果入力
（日常巡回点検／定期点検）
在庫管理（入庫／出庫／棚卸）
固定資産の棚卸
ドキュメント閲覧
（図面／手順書）
過去データ参照
（故障／点検履歴）
予兆警報
現場データ確認
ライフラインの防災管理
お客様の課題
ゲリラ豪雨や津波時の浸水対策、土砂災害、重要設備の健全性確認においてリアルタイムにこれらの広域状況を把握するのは困難でした。
ソリューション
クラウド基盤【GRNDSIGHT】と小型無線センサを直結することで簡易に広域状況を把握を可能とします。
- 小型無線センサの開発（水位・振動等）
- センサをLPWAでGRNDSIGHTに直結
- 客先でセンサ設置・監視設定が容易
分散形制御システム CENTUM
特長
現在では当たり前のように使われている『分散形制御システム (DCS：Distributed Control System)』は1975年に CENTUM という名称で世界で初めて誕生しました。CENTUM が提供した“管理は集中、制御は分散”の考え方は、その後の監視制御システムの主流となりました。ハードウエア・ソフトウエア技術の発展と共に CENTUM も数世代に渡り飛躍的に発展してきました。
- 歴史をつなげる資産継承性
資産の継承や新旧設備の接続など、他社にない資産継承性をお約束します。
- 新時代の計装、フィールドバス対応
フィールドバスによる省配線、伝送精度の向上、双方向伝送、バスレベルの超分散制御、故障診断等のメリットを提供します。
- ２重化を更に冗長化
制御装置のプロセスコントローラは2重化され、更に内部のCPUまでを2重化した『2重系照合方式 (ペア＆スペア方式)』を採用しました。その他、電源、制御用 LAN 等の各種通信、入出力モジュール等細部に渡る2重化で、世界最高レベルの信頼性を提供します。
運転効率向上支援パッケージ Exapilot
特長
近年の上下水道における設備や処理方式の高度化・複雑化を背景に、運転支援に関する要望が高まっています。
横河電機では、このようなお客様の声をもとに、これまで培われたKnow-Howをベースに運転支援機能パッケージ「Exapilot」を開発しました。
- 熟練者の運転ノウハウをシステム化
Windowsをベースとする本パッケージは、熟練オペレータが日頃おこなっている作業を、その手順にそってアイコンを配列することにより、誰でも間違いなく確実に作業を行えるよう支援します。
日常行われる定常業務は勿論のこと、異常発生時の緊急対応や、保守点検時の設備の立上げ立下げなど、非定常で発生する作業に対し高い効果を発揮することが期待できます。
- マニュアル変更も簡単かつタイムリーに
登録された作業手順をマニュアルとして管理することができる本パッケージは、設備の増設や改造に伴う操作手順の変更に対しても、これまでなかなかできなかったマニュアルの追加や変更が簡単に、かつタイムリーに行えます。更にドキュメント管理ツール、設備機器管理ツール、プラント資産管理ツールなどとリンクさせることにより、運転管理業務の効率化を実現します。
運転フロー作成例
操業の最適化支援サービス
処理水質などの目標品質を保ちながら、電力量などのコストを最小化できる下水処理場の運転条件を探し、その運転の実現と継続を支援します。運転条件の探索には、YOKOGAWA 独自の統計モデル (DDMO *) を用いて最適化運転の効果を定量的に確認しながら、必要なサービスを段階的に提供いたします。
* Data Driven Modeling for Optimization
概要
最適化のためのモデリング工数を大幅に削減します。
- 統計解析によりプロセス全ての変数間の関係を特性式として自動的に抽出
- 抽出された特性式は最適化用のモデルに自動変換（プログラミング不要）
- パラメータの再調整が容易であり、現場の状態に即したモデルの運用が可能
導入ステップ
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[最小単位の系列でフィジビリティスタディ] |
[全系列対象システム構築] |
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適用事例
放流水質を予測、維持しながら送風量を削減します。
- 下水処理場の運転データからモデルを作成
- 流入負荷、運転条件から放流水質を予測
- 放流水質を管理基準値内に維持し、コストが最小となる最適送風量を導出
システム構成例
水処理施設フローシート
無線緊急遮断ソリューション
法的基準を満たす災害対策として、 YOKOGAWA ではプラントワイドフィールド無線によるバルブ緊急遮断ソリューションを提供しています。無線でバルブを遠隔操作できるため、安全面・コスト面で大きなメリットがあります。
緊急遮断対応の必要性
法的基準により、危険物施設は震災等対策ガイドラインに基づいた対策が必要です。
[対象となる通達（抜粋）]
平成17年1月 消防危第14号「危険物の規制に関する規則の一部を改正する省令等の施行について」
液面揺動が生じて浮き屋根上に貯蔵危険物が滞油した場合、排水設備を介して外部に漏えいすることを防止するため、流出するおそれが生じた場合に速やかに流路を遮断することができる等の機能を有すること。このため弁を設ける場合にあっては、非常の場合に自動又は遠隔操作によって閉鎖する機能を有すること。
平成24年8月 消防危第197号「危険物施設の地震・津波対策に係る予防規程の策定について」
タンク底板から３メートル以上の津波浸水が想定された特定屋外貯蔵タンクにあっては、配管を通じた当該タンクからの危険物の流出を防止する措置について予防規程に定める必要があること。
出展：消防庁ホームページ（http://www.fdma.go.jp/）
概要
低コストでスピーディーな導入が可能
フィールド無線用電磁弁操作モジュール FN910 とフィールド無線用通信モジュール FN110 と組み合わせることで、空気式バルブの無線遠隔操作を実現しています。有線ではないため、防爆仕様のケーブルや配線設備・工事などが不要です。それにより導入コストが抑えられ、工期も短縮できます。
外部電源不要で、災害時に強い
無線通信やバブル開閉の電源は電池です。(電池寿命10年／条件依存) そのため、災害時による電源喪失の影響を受けることなくバルブを遠隔操作できます。さらに、一度設置すればメンテナンスはほぼ不要で、ランニングコストも低く抑えられます。
緊急遮断弁操作モジュールの特長
- TIIS 防爆対応
- 無線機器間で最大 500m 程度の通信距離があるため、無線中継により最長 2km 離れた場所でも遠隔操作が可能
- 操作指示から最短 5秒でバルブが動作を開始
- 管理ステーション１台あたり最大 250台のバルブを一元管理可能
- バッテリー交換: 汎用電池を使用しており、防爆エリアでもお客様による電池交換が容易 (電池の寿命は約10年)
緊急遮断ソリューション概要図
電磁弁内蔵 DI/O ボックスの構成例
- フィールド無線用電磁弁操作モジュール FN910
- フィールド無線用通信モジュール FN110
- ラッチ型電磁弁 1台
- 空気配管
- 圧力スイッチ
- リミットスイッチ
- 防水鋼板製ケース
- 保護等級 IP67 に準拠したボックスの作成が可能
* 以下の条件で内部への侵入がないこと
塵埃試験: 8時間／浸水試験: 水深1m 30分間
対象業種と設置例
石油・化学・鉄鋼・ガス・電力・紙パルプなどの業種に適応します。
プラント（石油・化学）
焼却場
パイプライン
タンクヤード
排水設備
井戸元
海上プラットフォーム
発電所
プロセス分析計
薬液洗浄形pH測定システム ［PH8SM3］
- pH検出器を薬液で自動洗浄し、人手をかけずに高信頼測定を可能にしたpH測定システムです。
- 流量計用マンホールなどに設置して使用します。
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pH/ORP SENCOM検出器 ［FU20F］
- デジタル通信機能を備えた検出器で、校正データなど検出器固有の特性が内部に保存されており、変換器FLXA21）に接続すれば、校正データが自動転送され測定が可能です。
- 校正作業は、変換器（FLXA21）もしくはPCで、現場や試験室で行うことができます。
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モジュール型２線式液分析計 ［FLXA21］
- pH/ORP計、導電率計、電磁導電率計、溶存酸素計から選択でき、同種の検出器を２本接続することで、設置コストの削減、省スペースを実現しました。
- ２本の検出器で２重化システムとしてより信頼性の高い測定が可能です。また、保守中も中断することなく連続測定が行えます。
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MLSS計［SS400G/SS300G］
- 測定方式として透過光/散乱光比較方式を採用、汚れや着色成分の影響を低減しています。
- 検出器（SS300G）は外光の影響を削減できるパルス点灯方式を採用
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UV計［UV700G］
- 紫外線吸光光度法による放流水有機性汚濁物質の測定。COD換算出力機能をオプションで用意しています。
- 汚濁負荷量演算器（LA450G）と組み合せることにより、水質汚濁負荷量のオンライン監視ができます。（総量規制対応）
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全窒素全りん計［NP800］
- 全窒素・全りんを高精度測定、UV計を標準選択することでCODの測定も可能です。第５次水質総量規制に適合
- 試薬寿命を２倍に、純粋消費量・廃液量を1/2に、消費電力を30％削減するなど、ライフサイクルコストの削減を行っています。
- サンプルの計量方法、電磁弁やサンプル配管などの抜本的改善で、さらに汚れに強い構造にしました。
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レーザガス分析計 ［TDLS8000］
- 各種燃焼炉、脱硝設備でのインラインガスの分析、燃焼管理・制御に使用できます。
- O2、CO、H2O、NH3、CO2、HCl、H2Sから１成分、CO＋CH4、CO＋CO2、NH3＋H2Oは２成分測定が可能です。
- 非接触式光学測定により、高温、高圧、腐食性ガス等厳しい条件下で長期安定測定が可能です。
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ジルコニア式酸素濃度計［ZR402G/ZR22G］
- ゴミ焼却炉やボイラ及び汚泥焼却炉など各種の燃焼設備で燃焼管理・制御用として広く使用されています。
- 検出器（ZR22G）には高信頼性ジルコニアセンサを採用、サンプリング装置を必要とせず、直接挿入形で煙道炉壁面等に取付、700℃（オプションで1400℃）までの測定ガスをダイレクトに測定できます。
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煙道ガス濃度計 ［SG1000］
- 煙道排ガス中のNOX、SO2、CO2、CO、O2の５成分ガス濃度を同時に連続測定できます。
- 高感度で長期安定性に優れたシングルビーム方式赤外線分析計を搭載。 O2はジルコニア式又は磁気力式酸素濃度計を採用。
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ダストモニタ ［DT450G］
- バグフィルタ等のダスト処理の効率管理、排ガス処理後のガス中のダスト量変化の連続監視、黒煙検知などに使用できます。
- プロセス温度250℃までダイレクト測定が可能です。
- 光学式と比較して、光軸のズレがなく窓の汚れもないため、保守が容易です。
フィールド機器
P-Bフリューム ［F906］
- 水位測定にはレーダーレベル計もしくは超音波レベル計を使用するため流体には非接触で、かつ本体に可動部がなく保守が容易で精度の良い測定ができます。
- 下水道管渠（非満水円形管）の既設マンホールに設置できます。また、分割形を使用すれば運搬・搬入が容易です。
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高機能差圧・圧力伝送器 ［DPharp EJX］
- シリコンレゾナントセンサ搭載で、±0.1%の高精度測定を実現しました。 差圧計では差圧に加えて静圧が同時測定でき、プロセスのTCO削減や運転管理の効率化に貢献します。
- 各種水位、オリフィスの差圧、管およびタンク圧力に使用できます。
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レーダーレベル計 ［PULS60シリーズ］
- マイクロ波のパルスを測定対象に向けて発信し、戻ってくるまでの往復時間を測定することで距離を求める非接触式のレベル計です。
- 汚水・汚泥貯留槽、薬品タンク、ピット、開水路、脱水ケーキホッパなどに適用可能です。
- 微弱無線設備性能証明を取得、オープンスペースでの使用が可能です。
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ガイドパルスレベル計 ［FLEX80シリーズ］
- ワイヤ、ロッドを伝わる電流パルスが、測定物質で反射し戻るまでの時間を測定してレベルを求めます。電波を放射しないため狭い場所で使用できます。
- 汚水・汚泥貯留槽、薬品タンク、ピットにおいて、測定対象の泡や波立ち・密度の変化や、温度、圧力、ガス組成、湯気、粉じんの影響を比較的受けずに測定が可能です。
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計測・制御機器
シングルループコントローラ ［YS1000シリーズ］
- 流量や圧力及び温度などのプロセス量の制御をワンループ単位で行うものです。分散形制御システム（DCS）のバックアップ用途や薬品注入制御など単独での制御用途に広く採用されています。
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プログラマブルコントローラ ［FA-M3V］
- 小規模から大規模まで柔軟性に富み拡張性に優れたシステムを構築できるPLCです。
- デジタル・アナログ入出力、温度調節、PID等の豊富なモジュール及びプログラミング効率と操作性に優れたプログラム開発ツールを提供します。
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ペーパーレスレコーダ ［GX10/GX20］
- 最大48データ（GX10）、100データ（GX20）を記録できるペーパレスレコーダです。
- 記録中に、過去のトレンドをシームレスに表示することができます。また、手書きメッセージ、レポートファイルのPDF/Excel出力機能を搭載しています。
- Eメールによる各種通知、Webブラウザによるリモートモニタ、FTPによるファイル転送などのネットワーク機能を使用することができます。
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フィールド無線
- 工業用無線規格ISA100に対応した無線センサを豊富にラインナップしました。
- 配線工事が困難な場所やコストがかさむ場所に有効です。
♦さまざまな上位システムに接続
♦無線アダプタを用いた多彩なセンサ機器
無線ネットワークインフラの特徴
- 見通し内500m通信距離
- 最大500台のセンサを管理
- 最速0.5秒のデータ更新
- 電池駆動の伝送器
- 中継器を用いた数Kmの無線通信
- 冗長化による高信頼化
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受変電・動力設備
引込受電盤・変圧器盤・低圧分岐盤
コントロールセンタ
概要:
水と環境に関する維持管理のパイオニアである水ing株式会社。eServを導入し、これまで施設ごととなっていた保全データの一元管理を実現。また、eServとASTERIA WARPを組み合わせたサブシステム構築により、オフライン点検や各種帳票フォームに柔軟に対応できるようになりました。
概要:
バスバーまたはバスダクトの温度を正確に把握することができれば、過熱の発生箇所を特定し、破損や焼損を未然に防ぐことができます。YOKOGAWAのDTSXは、強電界下でも電磁ノイズの影響を受けない 『光ファイバケーブル』 を使用しているため、温度分布を1メートル単位で素早く正確に測定できます。また、連続的なバスバーの温度監視によって、過熱が起こっている箇所すなわちボルトの増し締めなどの保守作業が必要な箇所を特定することができます。
概要:
Mシリーズ 演算器MXS（または、VJシリーズ ユニバーサル演算器VJXS）のフリープログラムを使った堰式流量演算をご紹介します。
水路の途中や水槽の溢れ口に設けられた板のことを堰（せき）と言います。
堰を用いることで堰を溢れる水の高さと平均流量の関係が一義的に決まってきますので、堰流量計はこの越流水深を計測して流量計算を行います。実際には越流時の水頭損失や側壁面、切欠きの深さの影響があるためJIS規格で計算式を定めております。
