JPH081648B2 - 水道情報管理システムの水理データ処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、水道情報管理システムの水理データ処理方
法に関する。

（従来の技術） 水道情報管理システムとは、地方公共団体の水道局等
で保管する水道施設の全体図、配水管図、給水管図等の
多数の図面、及び、給水台帳、仕切弁台帳等の多数の資
料に基づいて、これらの図面管理や施設情報管理を行
い、また、水理解析を行ったりするものである。

前記図面や台帳は、大都市になれば膨大な量になり、
その管理は大変なものであった。

そこで、この様な膨大な図面や資料をコンピュータで
処理して能率的な管理を行うようにした地図情報システ
ム（マッピングシステム）が既に提案されている（例え
ば、特開昭58−146977号公報、特開昭62−162170号公
報、特開昭63−34667号公報）。

これら従来の地図情報システムは、水道施設データを
図形データやその属性データ（文字、数字、記号から成
るデータ）に分割し、かつ階層化すると共に、これら各
データ間に関連づけをして統合データベースとして保管
することにより、図面管理や施設情報管理を能率的に行
おうとするものであった。

一方、上水道の管路網の水理解析については、前記水
道施設データの中の管路網を用いて解析するのではな
く、別途水理解析用の管網図データを入力し、そのデー
タを基に水理解析が行われていた（例えば、特開昭62−
67667号公報参照）。

（発明が解決しようとする課題） 前記従来の水道情報管理システムでは、地図情報シス
テムを用いて図面管理や施設情報管理を能率的にかつ高
速処理することができるが、水理解析までも行うことが
できなかった。

即ち、地図情報システムにおける図形データや属性デ
ータからなる水道施設データをそのまま水理解析に用い
た場合、それらのデータの内容が非常に細かく、かつ多
くなるため、解析が非常に複雑になり実行不能になる。
また、水理解析においては、管理を削除したり、追加し
たりしてシュミレーションしなければならないが、水道
施設データを削除したり、追加したりすれば、そのデー
タは以後地図情報として使用できなくなるので、削除や
追加できない。

従って、水道施設データを水理解析用のデータとして
使用することができず、従来は、水道施設データとは別
に、水理解析用データを入力し、模式図的に水理解析が
行われていた。

即ち、従来は、地図情報システムにおける水道施設デ
ータとは別に、水理解析用の水理データをもたなければ
ならず、その入力、維持、管理等に多大の時間と労力を
要し、システムのコスト高を招いていた。

そこで、本発明は、水理データと施設データとを一元
管理できるようにした水道情報管理システムの水理デー
タ処理方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明は次の手段を講じ
た。即ち、本発明の特徴とするところは、地図、管路等
の図形データとその属性データとから成る水道施設デー
タをデータベースに収納し、該データベースのデータを
コンピュータで管理・処理する水道情報管理システムを
用いて水理データを処理する際に、前記データベースか
ら前記施設データを呼び出して、該施設データの中から
必要とする管路を指示することにより、指示された管路
を含む水理データを生成せしめ、該水理データを前記施
設データと関連づけて、水理解析を行う水道情報管理シ
ステムの水理データ処理方法において、前記水理データ
の生成は、都市全体の本管に管する全体図水理データ
と、区画図内の本管と支管に関する区画図水理データと
を生成することであり、前記水理解析は、前記全体図水
理データと解析対象地域の前記区画図水理データとを用
いて行う点にある。

（作用） 本発明によれば、図形データと属性データとから成る
水道施設データがデータベースに収納されている。これ
ら水道施設データにより、図面の保管、修正、追加、編
集、検索等を行う図面管理と、配水管、給水管、弁栓の
管理および使用者の氏名等の管理を行う施設情報管理が
行われる。

そして、前記水道施設データを基にして水理解析まで
も行われる。

即ち、水理解析を行うには、まず、データベースに収
納されている前記水道施設データを呼び出して、ディス
プレイ上に表示する。そして、ディスプレイ上に表示さ
れた管路を指示することにより、この管路を別の層にコ
ピーし、そのデータを水理データとする。

即ち、水道施設データの管路を、この施設データとは
別の層に、水理データの管路として生成させるのであ
る。そして、水道施設データと水理データとを相互に関
連づける。

前記水道施設データから水理データをコピーする際、
その水理データの削除、追加変更を行うことにより水理
解析に適したデータに生成することができる。

そして、前記水理データを用いて水理解析を行う。

そして、前記水理データの生成は、都市全体の本管に
関する全体図水理データと、区画図内の本管と支管に関
する区画図水理データとを生成することであり、前記水
理解析は、前記全体図水理データと解析対象地域の前記
区画図水理データとを用いて行う。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図に示すものは、本発明システムを作動させるた
めのハード構成であり、大型汎用コンピュータまたは中
型コンピュータをホストコンピュータ１として使用した
場合の構成である。このホストコンピュータ１は、中央
演算装置２、記憶装置３、インターフェイス４等から構
成され、マスターデータベース５を外部接続している。
マスターデータベース５には、図形データから成る地図
データベース６と、その属性データベース７が収納され
ている。この属性データは文字、数字、記号から構成さ
れている。

８は入力装置であり複数台接続されており、ワークス
テーション９やディジタイザ10から構成されている。こ
の入力装置８は、図面入力、図面訂正、属性データの訂
正等を行う。

11は磁気テープ又はフレキシブルディスクであり、属
性データの初期入力を行う。

12は静電プロッタであり、図面出力を行い、13は漢字
プリンタであり、帳票出力を行う。

14は光ファイリング装置であり、光ディスク15から地
図データの詳細を入力するものである。

16は他の端末器であり、ワークステーション17とデー
タベース18を有し、この端末器16のみで情報処理可能と
されている。

尚、第２図に示すものは、パーソナルコンピュータ19
を用いた場合のハード構成であり、ディジタイザ20、XY
プロッター21、光ディスク装置22、静電プロッタ23、プ
リンター24、マウス25等が装備されている。

次に、前記ハード構成を用いた本発明の水道情報管理
システムにつき説明する。

まず、第３図に示すものは、従来管理されていた配水
管図であり、この地図には住宅、道路、配水管、給水
管、弁、栓等が記入されていた。この様な地図情報を本
実施例ではコンピュータ管理するのである。

即ち、第４図に示すように、前記地図情報の図形デー
タを道路層26、建物層27、配水管層28、給水管層29、弁
・栓層30、消火栓層31等に階層化して、これら図形デー
タ32を前記地図データベース６に収納する。前記図形デ
ータに付随する属性データ33も前記属性データベース７
に収納される。前記図形データ32の各層間、及び属性デ
ータ33間は、相互に関連づけられて前記マスターデータ
ベース５に収納されている。以下、これら図形データ32
と属性データ33を総称して、水道施設データと言う。

そして、本実施例では、第５図に示すように、地図デ
ータベース６内の必要な階層を検索合成して目的にあっ
た図面を作成して出力すると共に、属性データ33も付随
して出力できるよう構成されている。

従って、本実施例では、図面の保管、修正、追加、編
集、検索等を行う図面管理と、配水管、給水管、弁栓等
の管理や使用者の住所氏名等の管理を行う施設情報管理
が極めて能率的にかつ迅速に行える。

本実施例では、前記図面管理や施設情報管理に加えて
水理解析までも、前記マスターデータベース５内のデー
タを基に行うのである。しかし、前記水道施設データを
そのまま用いて水理解析するのではなく、施設データか
ら水理データを別途生成せしめ、その水理データにより
水理解析を行うよう構成されている。

次に、前記水道施設データから水理データを生成する
方法を説明する。

まず第６図に示すように、ワークステーション17の画
面に、背水管図と給水管図を結合させた給配水戸番図34
を表示させる。この給配水戸番図34は、前記マスターデ
ータベース５内の水道施設データを検索合成することに
より生成される。

次に、給配水戸番図34上の配管ａ、ｂ、ｃを入力装置
のライトペン等で指示する。この指示により、第７図に
示すように、層Ａの指示された管路ａ、ｂ、ｃが、管路
ａ′、ｂ′、ｃ′として、層Ｂにコピーされる。この層
Ｂが水理データの図形データ35となる。

そして、施設データの層Ａと水理データの層Ｂは相互
に関連づけられている。

次に、第８図に示すように、管路ａ′、ｂ′、ｃ′に
対し、１つの圧縮した属性データ36を与える。即ち、管
口径や長さ等の水理解析データを、図形データ35に関連
させて入力する。

第９図は、施設データの図形データ32とその属性デー
タ33及び水理データの図形データ35とその属性データ36
が、連結情報37を介して互いに関連づけられているイメ
ージを表したものである。

以上のようにして生成された水理データが、前記マス
ターデータベース５に収納される。

第10図は、より具体的にマスターデータベース５内の
データをイメージしたものであり、前記水理データは、
全体図水理データ38とその属性データ39並びに区画図水
理データ40とその属性データ41の形で収納されている。
この全体図水理データ38は、その都市全体の本管に関す
るデータであり、区画図水理データ40はその区画図内の
本管と支管に関するデータである。

これら全体図水理データ38、区画図水理データ40は、
水道施設データから前述の方法で生成されたものであ
り、水理データと施設データは連結情報37を介して相互
に関連づけられてマスターデータベース５に収納されて
いる。

次に、前記水理データを用いて水理解析を行うのであ
るが、まず、水理解析自体について説明する。

水は配水管を通して水源から需要端に送水される。そ
の際、配水管の延長（距離）、口径、管面の摩擦によ
り、圧力の損失がある。適切な配水管の敷設が成されて
いないと、需要端に水を送水することができなくなる。
従って、需要端で適切な圧力を維持することが水道局の
大切な仕事となる。

水理解析は、水源の高さ（ポンプの圧送能力）、配水
管の特性（口径、延長、摩擦係数）、需要端（節点）の
地盤高、取り出し水量より、配水管ネットワークにおけ
る流量パターン、需要端における水圧を算出するもので
ある。

より具体的に説明すれば、第11図に示すような管路網
における各節点42での水圧を算出するのである。この水
理解析には、次の基礎式が用いられる。

〔損失水頭式〕

損失水頭式は各管路における損失水頭を表す式であ
り、次式で示される。

H_i＝r_i・Q_i ^u ……（１） r_i＝ｋ・CH_i ⁿ・D_i ^m・L_i H_i;損失水頭 CH_i;流速係数 L_i;管路長 Q_i;流 量 D_i;口 径 k,m,n,u;定 数 〔節点方程式〕 この式は、各節点における流入量Ｑの和と流出量ｑの
和は等しいと言うことを表すものであり、次式で示され
る。

Σ±Q_i＝ｑ ……（２） 具体的には第12図に示す場合は、 Q₁＋Q₂−Q₃−Q₄＝q₁ と表される。

〔閉管路方程式〕

この式は、各閉管路における損失水頭の和は０になる
ことを表す式であり、次式で示される。

Σ±H_i＝０ ……（３） 具体的には、第13図に示す閉管路においては、 H₁＋H₂−H₃−H₄＝０ となる。

水理解析は、前記（１）式を（３）式に代入して、 Σ（±r_i・Q_i ^u）＝０ ……（４） を導き、次に、（２）式と（４）式を連立方程式として
Q_iを求め、更に、Q_iを（１）式に代入して各管路のH_iを
求めることにより行われる。

ところで、前記水理解析においては、各節点42におけ
る流出量ｑを知らねばならないが、この流出量ｑは、第
14図に示すように、ある節点42が分担する地域を定め、
各管路取り出し量Ｃ（需要家の需要量）をその節点42に
集約し、第15図に示すように、各節点の流出量ｑとして
処理する。

尚、流出量の全てを節点42に集約しないで、第16図に
示すように管路からの取出量Ｃと節点取出量ｑを用いて
水理解析することもできる。

ところで、前記水理解析を全地域において本管、支管
を含めて行おうとすれば、その計算は膨大になり、大型
コンピュータを用いても計算することができない。

そこで、本実施例では、まず、全地域における本管の
みについて水理解析し、次に、対象とする地域の本管、
支管について水理解析するようにしている。この様な方
法を採用することにより、小容量のコンピュータでも迅
速に水理解析できるようになった。

即ち、前記全体図水理データ38を用いて、本管のみの
水理解析が行われ、その結果が、属性データ39の内に既
に収納されている。

そして、第17図に示すように検討したい地域の区画図
43を区画図水理データ40から呼び出し、その区画図内の
対象地域を指定することにより、第18図に示す対象地域
の本管、支管の水理データが、解析用に呼び出される。

そして、この抽出された区画図水理データ40,41と前
記全体図水理データ38,39が掛け合わされて、対象とす
る地域の水理解析が行われる。

この水理解析に際し、全体図水理データ38,39中の本
管節点の流出量ｑは、支管との節点Ｓに分配されて水理
解析される。

この水理解析の方法を説明したのが第19図である。

尚、本実施例では、施設データと水理データが関連づ
けられて、一元管理されているので、第20図に示すよう
に、施設データにある個人情報の使用水量を、水理解析
データの流出量として使用することができる。

前記手順によって求められた水理解析の結果は、各種
の形式でアウトプットされるのであるが、本実施例では
その結果を施設データ上に表示するようにしている。

即ち、第６図に示した給配水戸番図34上に、各管や節
点の水圧、流量等を表示するようにしている。

この様に、水理データを施設データ上に表示できるの
は、各データが連結情報37を介して関連づけられている
からである（第21図参照）。

したがって、本理解析の結果、水圧不足で断水のおそ
れある地域は、第22図に示すように強調表示して、その
地域を表示することもできる。

尚、本発明は、前記実施例に限定されるものではな
い。

（発明の効果） 本発明によれば、施設データから水理データを生成
し、相互に関連づけて一元管理しているので、従来のよ
うに、別途水理データを入力する必要がなく、水理解析
が容易になる。

また、本発明によれば、施設データにある情報を水理
データとして使用できるので便利である。

更に、水理解析シュミレーションでは、水理管路の追
加、削除が頻繁におこるが、施設データには影響を与え
ないので、図面管理、施設情報管理に影響を与えること
なく、水理解析できる。

さらに、本発明によれば、前記水理データの生成は、
都市全体の本管に関する全体図水理データと、区画図内
の本管と支管に関する区画図水理データとを生成するこ
とであり、前記水理解析は、前記全体図水理データと解
析対象地域の前記区画図水理データとを用いて行うの
で、小容量のコンピュータでも迅速に水理解析できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は大型コンピュータを用いた本発明システムのハ
ード構成図、第２図はパーソナルコンピュータを用いた
本発明のハード構成図、第３図は従来の配水管図を示す
図、第４図は本発明システムにおける施設データの階層
化を示すイメージ図、第５図は階層化データの加工を示
すイメージ図、第６図は画面表示された給配水戸番図を
示す図、第７図は施設データから水理データを生成する
イメージ図、第８図は水理データの図形データと属性デ
ータの関連を示すイメージ図、第９図は施設データと水
理デーのタ関連を示すイメージ図、第10図はマスターデ
ータベースのデータ構造を示すイメージ図、第11図は水
理解析の説明用管路図、第12図は節点方程式の説明図、
第13図は閉管路方程式の説明図、第14図及び第15図は節
点流出量算出の説明図、第16図は管路取出しの説明図、
第17図は区画表示された区画図水理データを示す図、第
18図は地域指定後の区画図水理データを示す図、第19図
は水理解析のイメージ図、第20図は施設データを水理デ
ータとして使用するときの説明図、第21図は施設データ
と水理データの関連を示す説明図、第22図は水理解析結
果を施設データ上に表示した説明図である。 ５……データベース、6,7……施設データ、35,36……水
理データ、37……連結情報。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−34667（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−284682（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−67667（ＪＰ，Ａ) 東芝レビュー，Ｖｏｌ．43，Ｎｏ．５, 1988，Ｐ．393−396 土木学会第43回年次学術講演会，昭和63 年10月，Ｐ．26〜27（ＰＳ▲ＶＩ▼−13)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地図、管路等の図形データとその属性デー
   タとから成る水道施設データをデータベースに収納し、
   該データベースのデータをコンピュータで管理・処理す
   る水道情報管理システムを用いて水理データを処理する
   際に、前記データベースから前記施設データを呼び出し
   て、該施設データの中から必要とする管路を指示するこ
   とにより、指示された管路を含む水理データを生成せし
   め、該水理データを前記施設データと関連づけて、水理
   解析を行う水道情報管理システムの水理データ処理方法
   において、 前記水理データの生成は、都市全体の本管に関する全体
   図水理データと、区画図内の本管と支管に関する区画図
   水理データとを生成することであり、 前記水理解析は、前記全体図水理データと解析対象地域
   の前記区画図水理データとを用いて行うことを特徴とす
   る水道情報管理システムの水理データ処理方法。