持続的な水の安定供給を！ AIなどで配水池水位の調整をサポートしてほしい

水道

採択企業: 株式会社アクコム

Point

解決したい課題

配水池の水位管理調整には、複数の因子が絡むため経験豊富な運転管理者に頼らざるをえない。運転管理者個人の考えによるため統一が図られていない。

想定する実証実験

運転管理者の監督の下、提案された数値に従い施設運転を実施して、利用可能か実証実験する。

Story

安城市の水は3種類ある

実は安城市が市民の方にお送りしている水には、３つの種類があります。すべて井戸水からできている「南部浄水場」の水、愛知県から購入している「中部配水場」の水、そして井戸水と愛知県の水を混ぜている「北部浄水場」の水です。

浄水場の要「配水池」の2つのルール

これらの水は、各家庭や企業などに送る前に、一度「配水池」と呼ばれる場所に貯められます。この配水池の管理には、2つの重要なルールがあります。1つは「水を溢れさせないこと」。満タンを超えてしまうとせっかくの水を捨てなければなりません。もう1つは「常に65%以上の水を保有すること」。これは災害時に備え、市民が最低限必要とする量です。つまりいざというときに市民の生活を守る為、浄水場ではいつでも災害に備えているのです。

水を送るときの水圧や流量などの細かい調整は機械が自動で調整しているのですが、水を取る量については、その都度、人が調整しています。

適切な配水池の管理範囲を保つには、一日どれだけの水が使われるかを予想する必要があります。水の使用量は一定ではありません。例えば、朝食の準備や洗濯をする朝方や、お風呂や夕飯の準備がいる夕方から夜にかけては少ない時間の３～４倍近い水が使われます。また、オリンピックやワールドカップなどの注目の試合があったりすると水の量が増えたりします。季節の影響も受け、暑いと水を使う量が増え、逆に寒い冬は比較的少なくなります。そのうえ、市内の工場などの運転状況なども加味し、さまざまな変動要素を複合して考えなければなりません。

さらに、最初に書いたように安城市には3つの浄配水場があり、その中にも複数の配水池が存在しています。それらすべての配水池に対して常に目を光らせていなければなりません。

水位の模範解答が欲しい！

現在は、熟練の運転管理者が、経験から予測して取る水量を調節しています。非常に属人的な作業であり、客観的な手法は確立されていません。今は問題なく運用できていますが、中長期的にはベテラン職員世代の退職や、技術系職員の減少などの問題があります。このまま放置しておくと「人が足りなくて運転できない！」ということになりかねません。これは安城市だけでなく、他の自治体でも同じような悩みを抱えているはず。

こうした状況を改善していこうとするのが、今回の課題です。過去の水位や受水量、配水量、気温等のデータを上手に活用し、だれでも簡単に「これだけの水が必要！」ということが分かるような技術があれば配水池水位に悩まされる時間が減り、健全な運転の維持につながっていくでしょう。今のうちに業務の効率化を行い、環境を整えていく必要性を感じています。

水位調整の適切化は、省エネ、電力消費のピークカットなどへの波及効果も！

今回の実証実験が成功すれば、配水池のバッファを有効活用し、受水量を平準化することで、省エネルギー・電力消費のピークカットの効果があります。さらに、中部配水場には水力発電機があり、受水する水の流れによって発電が行われています。この水力発電機については実はたくさん水を流せば発電量がその分増えるという訳ではなく、最も効率の良い水の量が存在しています。何かしらの仕組みで一日に予想される量が分かるのであれば、最も効率が良い水の量で電気を作る時間を増やすことができ、より地球にやさしい取り組みが出来るかも！？と期待しています。

今後の安城市の安全な水を送り続けるために、手を貸して頂けないでしょうか？企業の皆さんと一緒に、良い水づくりができることを楽しみにしています！

実現したい未来

運転管理者の経験の有無に関わらず、最適な配水池の水位が管理できるようになること。また、水力発電機に最適な運転方法を実現すること。

得られるもの

同じ問題を抱えている自治体に、技術・サービスを提供できる。

Outline

背景	市民に水道水を送る為の配水池では、取水量（深井戸から汲み上げた水）と受水量(県から購入した水）と配水量を考えながらバランスをとっていく必要があります。季節や天気、市内事業所の操業状態など複数の要素を考慮せねばならず、運転管理者の経験によって支えられています。
課題（詳細）	配水池の水は、災害時には市民の生活水になります。しかし、配水池の保有量にも限界がありそれを超えると水を無駄に捨ててしまうことにもなります。従って配水池水位には上限と下限が設けられており、その範囲内での運転を行うことが要求されます。この調節は、運転管理者の経験や考え方に基づき判断されており、誰でもできる仕事ではない状況です。
求める解決策	年間の配水量、配水池水位、受水量等が時間ごとに記録されているデータが過去4年程存在しています。それらのデータを用いて必要な配水池水位や受水量を提案してくれる技術を期待しています。
想定する実証実験内容（詳細）	北部浄水場と中部配水場、それぞれ1箇所ずつ（合計2箇所）の配水池において、運転管理者の補助として実際に技術を用いながら運用し、運転管理者から機能性を調査します。
実証実験成功後の発展性	他の事業体においても、類似した配水水位運用を行っていれば、同じシステムを用いて展開ができる。（近隣5市に確認したところ、3市はシステム未導入のため横展開の可能性ありとのこと）
提案企業に求める専門性	適切な水位を提案するための技術
プロジェクトの進め方打合せ方法	現場打合せ、実際の運用方法の確認。Zoom等を使ったオンライン会議も可能です。
提供可能なデータ・環境等	安城市内の浄配水場における取水、受水、配水量と毎時の配水池水位(範囲：2018年～、記録：時間毎)・気温、湿度（北部のみ）など
プログラム終了後の本格導入	機能性が優れたものであると判断できた場合、実用化に向けて予算等の取り組みを検討して行きます。