上水道において広域に連携する監視制御や保全、運転支援や人材育成に係る技術をご紹介します。
ライフラインの総合管理
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
広域水運用
お客様の課題
人口減少等の社会変化に対応するために、水道事業統合や、管理の一体化等新たな広域化が推進されています。
ソリューション
横河はクラウド等の共通基盤強化による広域水運用を提案します。
- ビッグデータからの上水道モデル化
- 全体コストを最小化する最適演算
- 自動学習によるモデルのチューニング
シミュレータ教育・訓練
お客様の課題
水道事業においても人材不足・技術の継承は大きな課題となっています。
ソリューション
横河ではGRNDSIGHTに運転訓練・技術伝承・教育に関連する機能を構築することで効率的な人材育成を可能とします。
- 上水運転訓練シミュレータ
- 運転ノウハウフロー
- 運転ノウハウと技術資料の連結
浄水場最適運転
お客様の課題
浄水場の運転管理において、安全面を重視しながら、運用コストを考慮した運転管理が求められています。
ソリューション
最適化モデル・機械学習等による浄水場最適運転を提案します。
- 送水系統の最適モデル制御（ 省エネ）
- 機械学習等を用いた最適薬品注入
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
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。
広域施設統合ソリューション
特長
- 統合生産制御システム (CENTUM) の制御用LAN (V-net) を広域通信用ゲートウエイを用い、ディジタル回線経由で接続することが可能です。
- 制御用 LAN を延長することで、遠方の施設であっても、場内施設と同様な監視操作・エンジニアリングが可能になります。
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
クラウド型設備保全管理システム eServ
特長
クラウド型設備保全管理システム「eServ」は、上水道の設備保全費の低減、設備の信頼性向上、連続運転時間の長期化などを実現します。
- 維持管理コストの削減に貢献
設備台帳をベースとし、補修依頼や作業計画、更には進捗管理や購買発注など保全業務に関するサポートを行ない、維持管理コストの削減に貢献します。
- 必要な情報だけですぐに運用開始
必要な情報を入力するだけで導入されたその日からお使いいただけます。
- 保全に係わる事務作業の効率化
保全計画や予算作成、作業依頼などの間接的に発生する事務作業を大幅に効率化します。保全業務に必要な保全履歴、図面・文書などの基礎情報が一元管理できるので、信頼性の高い情報を効率的に利用できます。
* eServ は、株式会社セールスフォース・ドットコムのサーバー機能、データベース、情報セキュリティをベースにアプリケーションサービスを提供します。
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
VOC測定装置［GC8000］
検出部にプロセスガスクロマトグラフを採用しており、取水場や浄水場取水口に設置して水道原水中の各種揮発性有機物質（VOC）に関する情報を24 時間連続測定することによって、水質の異常を迅速に検知します。
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微量水中油分モニタ［QS1000］
水晶振動式においセンサの採用により、河川などの水道水源に混入した油分を人間の嗅覚に匹敵する感度で検知、人に代わり24 時間臭気による油事故の監視が可能です。
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4線式導電率変換器［SC450G］
温度補償機能、校正用標準テーブルを内蔵、セルの汚れ具合のモニタリングを組み合せることで、より高精度の測定ができます。各種診断機能を内蔵し、保守性に優れています。
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UV計［UV700G］
紫外線吸光光度法による水道原水中の有機物質の測定に使用します。長期間の安定性を維持するために、セルの汚れを光学補正する回転セルワイパーによる連続洗浄方式を採用しています。
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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。また、校正作業をPCを用いて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 ［FLXA202］
検出器を 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、保守中も中断することなく連続測定が行えます。また、既存の２線式配線を使えるため、容易に導入できます。
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表面散乱形濁度計［TB400G］
表面散乱光測定方式の濁度計で、主に浄水場原水などの高濁度測定用に使用されています。自動洗浄、レンジフリー、自動校正ゼロなどの多くの機能を搭載しています。また、ランプ断線検出などの自己診断機能が充実しており、高性能・高信頼性を実現しました。
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透過散乱形濁度計［TB700G］
前方散乱光/透過光演算方式の濁度計で、浄水場の各処理工程で使用されています。超音波洗浄、ワイパー洗浄、水洗浄などの洗浄方式を選択できます。 校正板、濁度標準液、測定水による校正ができます。
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フィールド機器
容量式電磁流量計 ［ADMAG CA］
脱水汚泥など高濃度スラリー流体用に、セラミック測定管を使用した非接液電極の電磁流量計です。非接液式電極により、付着や腐食の心配がなく、メンテナンスコストを低減できます。
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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。各種水位、オリフィスの差圧、管およびタンク圧力に使用します。
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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、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、周囲温度の変化にも左右されず測定が可能です。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。排水・排泥槽、薬品タンク、ピットなどに適用できます。
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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
※仕様詳細はこちらから
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
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。
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。
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。
水源水質事故の約90%は、灯油、軽油等の油の流出によるものです。
油の流出事故はこれまでの測定計器では検出できず、浄水場ではオペレーターが嗅覚で監視している状況でした。
測定が数時間おきで、人による個人差があるこの方法では万が一の油事故に対し早急な対処が打てませんでした。
横河電機はこのような課題に対し、人間の嗅覚に匹敵するセンサを開発・応用することにより微量水中油分モニタ QS1000 での検出に成功いたしました。
この装置を取水場所に設置することにより、油分をオンラインで検知し、取水停止、活性炭投入等迅速な対応が可能となります。
- ガスクロサンプリング装置にて原水中の微量 VOC（揮発性有機化合物）を気化し、ガスクロマトグラフで検出できる状態にします。
- ガスクロマトグラフにて、VOC 成分を単一成分毎に分離して検出します。
