运转效率推断系统、运转效率推断方法、运转效率推断装置以及非易失性存储介质

摘要

实施方式的运转效率推断系统具有流体输送装置、运转信息取得部、运转期间提取部、电力计测部、压力计测部、流量计测部以及运转效率推断部。流体输送装置按照在1点汇合的每个输送路设置，对流体进行输送。运转信息取得部取得表示各流体输送装置的工作或者停止的运转信息。运转期间提取部基于运转信息提取流体输送装置单独工作的期间。电力计测部取得表示流体输送装置的消耗电力的电力信息。压力计测部取得流体的压力信息。流量计测部取得汇合点处的流量信息。运转效率推断部基于上述期间中的电力信息、压力信息以及流量信息，推断流体输送装置的运转效率。

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及运转效率推断系统、运转效率推断方法、运转效率推断装置以及非易失性存储介质。

背景技术

在上水道设施中输送水的泵要消耗很多的电力。而且，泵的消耗电力占据上水道设施整体的消耗电力中的大部分。因此，降低泵的消耗电力对于削减上水道设施整体的消耗电力是有效的。一般来讲，泵会因随时间劣化而运转效率降低。运转效率表示泵能够将电力转换为水力学能量的比例，使用喷出流量、喷出压力以及消耗电力来计算。因此，通过计测泵的运转效率，并使用效率较好的泵，能够削减泵的电力消耗。

为了计测泵的运转效率，理想的情况是各个泵具备用于计测喷出流量、喷出压力以及消耗电力的计量仪器。然而，在一般的上水道设施中，泵的喷出流量、喷出压力以及消耗电力是作为多个泵的合计值而计测的。与各个泵对应地设置各种计量仪器在成本面上是不现实的。因此，以往难以掌握每个泵的运转效率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008－14230号公报

专利文献2：日本特开2012－207546号公报

非专利文献

非专利文献1：下水処理場に設置したポンプの余寿命を加味した維持管理の提案、学会誌「EICA」第18巻第4号、2014

发明内容

发明要解决的课题

本发明想要解决的课题是，提供能够在抑制设备负担增大的同时推断各个泵的运转效率的运转效率推断系统、运转效率推断方法、运转效率推断装置以及非易失性存储介质。

用于解决课题的手段

实施方式的运转效率推断系统具有流体输送装置、运转信息取得部、运转期间提取部、电力计测部、压力计测部、流量计测部、以及运转效率推断部。流体输送装置按照在1点汇合的多个输送路的每个分别设置并输送上述输送路中流动的流体。运转信息取得部取得以时间序列表示上述流体输送装置每个的工作或者停止的状态的运转信息。运转期间提取部基于上述运转信息，提取上述流体输送装置每个单独工作的单独运转期间。电力计测部计测上述流体输送装置的消耗电力的总量，取得以时间序列表示上述消耗电力的总量的电力信息。压力计测部计测上述流体的压力，取得以时间序列表示上述压力的压力信息。流量计测部计测上述汇合点处的上述流体的流量，取得以时间序列表示上述流量的流量信息。运转效率推断部基于上述单独运转期间中的上述电力信息、上述压力信息以及上述流量信息，推断在上述单独运转期间进行了工作的上述流体输送装置的运转效率。

附图说明

图1是表示送水设施的具体例的图。

图2是表示第1实施方式的泵效率推断装置100的功能结构的功能框图。

图3A是表示第1实施方式中的运转效率的推断方法的具体例的图。

图3B是表示第1实施方式中的运转效率的推断方法的具体例的图。

图3C是表示第1实施方式中的运转效率的推断方法的具体例的图。

图3D是表示第1实施方式中的运转效率的推断方法的具体例的图。

图4是表示将多个运转效率的重心值决定为运转效率的推断值的具体例的图。

图5是表示第1实施方式的泵效率推断装置100推断泵的运转效率的流程的流程图。

图6是表示第2实施方式的泵效率推断装置100a的功能结构的功能框图。

图7A是表示在第2实施方式中推断运转效率的方法的具体例的图。

图7B是表示在第2实施方式中推断运转效率的方法的具体例的图。

图7C是表示在第2实施方式中推断运转效率的方法的具体例的图。

图8是表示第2实施方式的泵效率推断装置100a推断泵的运转效率的流程的流程图。

图9是表示第3实施方式的泵效率推断装置100b的功能结构的功能框图。

图10是表示第4实施方式的泵效率推断装置100c的功能结构的功能框图。

图11是对推断出的压力曲线应该满足的前提条件进行说明的图。

图12是对推断出的压力曲线应该满足的前提条件进行说明的图。

图13是对推断出的电力曲线应该满足的前提条件进行说明的图。

图14是表示运转状态的模式受限的情况的例子的图。

图15是表示第5实施方式的泵效率推断装置100d的功能结构的功能框图。

图16是表示使成为剔除对象的泵变化的情况的覆盖率的图。

图17是表示第6实施方式的泵效率推断装置100e的功能结构的功能框图。

图18是表示运转效率信息的第1显示方式的具体例的图。

图19是表示运转效率信息的第2显示方式的具体例的图。

图20是表示运转效率信息的第3显示方式的具体例的图。

图21是表示将无用数据删除的第1方法的图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式的运转效率推断系统、运转效率推断方法、运转效率推断装置以及非易失性存储介质进行说明。

(第1实施方式)

图1是表示送水设施的具体例的图。

图1的附图标记1表示水被输送的输送路。图中的实线箭头表示水被输送的方向，输送路1中流动的水在附图标记2所示的汇合点汇合。在具有这样的输送路的送水设施中设置有泵3－1～3－4、流量计4、压力计5。泵3－1～3－4(流体输送装置)被设置于在汇合点2汇合之前的多个输送路1的每个。流量计4被设置在汇合点2或者汇合后的输送路1。流量计4对设置位置处的输送路1中流动的水的流量进行计测。压力计5被设置在汇合点2或者汇合后的输送路1。压力计5对设置位置处的输送路1中流动的水的压力进行计测。以下，为了简化说明，在不特别区别的情况下，将泵3－1～3－4统一记载为泵3。

另外，图1的附图标记6表示对向包括泵3的电力需要设备的电力供给进行控制的开关。以下，为了简化说明，在不特别区别的情况下，将这些开关统一记载为开关6。图1的例子表示了全部的开关断开的状态，在该状态下，全部的泵3停止运转。开关6与各泵3之间的线表示输电线。另外，开关6与向各泵3供给电力的电力系统7连接。电力计8对电力系统7所供给的电力进行计测。

运转控制系统9(运转信息取得部)控制泵3的运转。运转控制系统9通过控制开关6的与各泵3对应的开关的接通或者断开，来控制各泵3的运转。

泵效率推断装置100推断各泵3的运转效率。泵效率推断装置100从流量计4(流量计测部)、压力计5(压力计测部)、电力计8(电力计测部)以及运转控制系统9分别取得流量信息、压力信息、电力信息以及运转信息。流量信息是由流量计4计测、并以时间序列表示输送路1中流动的水的流量的信息。压力信息是由压力计5计测、并以时间序列表示输送路1中流动的水的压力的信息。电力信息是由电力计8计测、并以时间序列表示电力系统7的供给电力的信息。运转信息是以时间序列表示各泵3的运转状况的信息。具体而言，运转信息是表示与各泵3对应的开关6的接通或者断开的信息。泵效率推断装置100基于所取得的流量信息、压力信息、电力信息以及运转信息，来推断各泵3的运转效率。

以下，对图1所示的泵效率推断装置100的结构的详细进行说明。

图2是表示第1实施方式的泵效率推断装置100的功能结构的功能框图。

泵效率推断装置100具备通过总线连接的CPU(Central Processing Unit)、存储器、辅助存储装置等。CPU执行在存储器或辅助存储装置中存储的泵效率推断程序。泵效率推断装置100通过泵效率推断程序的执行来作为具备运转信息取得部101、流量信息取得部102、压力信息取得部103、电力信息取得部104、运转期间提取部105以及运转效率推断部106的装置发挥功能。此外，泵效率推断装置100的各功能的全部或者一部分也可以使用ASIC(Application Specific Integrated Circuit)或PLD(Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等硬件来实现。泵效率推断程序也可以被记录于计算机可读取的记录介质。计算机可读取的记录介质例如是软盘、光磁盘、ROM、CD－ROM等便携介质、内置于计算机系统的硬盘等存储装置。泵效率推断程序还可以经由电通信线路被发送。

运转信息取得部101、流量信息取得部102、压力信息取得部103以及电力信息取得部104包括用于与例如LAN(Local Area Network)等网络连接的通信接口，通过与其他系统或装置的通信来取得各种信息。

运转信息取得部101从运转控制系统9取得运转信息。运转信息取得部101将所取得的运转信息输出至运转期间提取部105。

流量信息取得部102从流量计4取得流量信息。流量信息取得部102将所取得的流量信息输出至运转效率推断部106。

压力信息取得部103从压力计5取得压力信息。压力信息取得部103将所取得的压力信息输出至运转效率推断部106。

电力信息取得部104从电力计8取得电力信息。电力信息取得部104将所取得的电力信息输出至运转效率推断部106。

此外，也可以是，运转信息取得部101、流量信息取得部102、压力信息取得部103以及电力信息取得部104包括用于连接软盘或闪存等记录介质的接口。该情况下，也可以是，运转信息取得部101、流量信息取得部102、压力信息取得部103以及电力信息取得部104通过从这些记录介质读出信息来取得各种信息。

图3A～图3D是表示第1实施方式中的运转效率的推断方法的具体例的图。

图3A是表示运转信息的具体例的图。图3B是表示流量信息的具体例的图。图3C是表示压力信息的具体例的图。图3D是表示电力信息的具体例的图。图3A、图3B、图3C以及图3D的横轴表示时间，各图的时间轴表示相同的时间。图3A的纵轴表示泵1～4这4台泵的运转状况。图3B、图3C以及图3D的纵轴分别表示流量、压力以及电力。

各泵的运转状况用起动(ON)或者停止(OFF)这2个值表示，起动表示泵的工作，停止表示泵的非工作。图3A～图3D表示了在图中的单独运转期间仅泵2工作的情况。

返回到图2的说明。

运转期间提取部105从运转信息取得部101取得运转信息。运转期间提取部105基于运转信息所示的各泵的运转状况，从运转信息所示的期间提取一个泵单独运转的期间(以下称为“单独运转期间”。)。运转期间提取部105将表示提取出的单独运转期间、和在该单独运转期间运转的泵的单独运转信息输出至运转效率推断部106。

运转效率推断部106从流量信息取得部102、压力信息取得部103以及电力信息取得部104分别取得流量信息、压力信息以及电力信息。另外，运转效率推断部106从运转期间提取部105取得单独运转信息。运转效率推断部106基于所取得的流量信息、压力信息、电力信息以及单独运转信息来推断各泵的运转效率。

具体而言，运转效率推断部106从流量信息、压力信息以及电力信息的每个，提取单独运转期间中的信息。运转效率推断部106基于所提取出的流量信息、压力信息以及电力信息，来计算与该单独运转期间对应的泵的运转效率。运转效率例如通过下面的式(1)来计算。

[数1]

式(1)中的η(t)表示时刻t下的运转效率。式(1)右边的分子中的Q(t)以及H(t)分别表示时刻t下的流量以及压力，它们之积是被供给的电力的一部分由泵转换而得的水力学能量。式(1)右边的分母表示时刻t下的电力。即，运转效率η(t)成为在时刻t下被供给的电力被转换为水力学能量的比例。

运转效率推断部106通过使用前述的图3A～图3D所示的单独运转期间中的流量信息、压力信息以及电力信息，能够计算泵2的运转效率。这样，通过提取针对各泵的单独运转期间，泵效率推断装置100能够计算每个泵的运转效率。

此外，如图3A～图3D所示，在单独运转期间中取得了多个时刻的计测数据(流量、压力以及电力)的情况下，运转效率也被计算出多个。该情况下，运转效率推断部106决定多个运转效率的值的代表值，将该代表值作为运转效率的推断值。例如，运转效率推断部106通过如接下来的图4那样求取多个运转效率的重心值来决定运转效率的推断值。

图4是表示将多个运转效率的重心值决定为运转效率的推断值的具体例的图。

在图4中，纵轴表示运转效率的值，横轴表示时间。图4中描绘的点表示基于单独运转期间中的多个计测数据计算出的、多个运转效率的值。运转效率的各值是根据各时刻下的计测数据计算出的值。图4的例子表示了运转效率推断部106将点群的重心处的值作为运转效率的推断值的情况。点群的重心处的运转效率的值例如由下面的式(2)表示。

[数2]

此外，除了各点的重心处的值以外，运转效率推断部106也可以将其他的统计值作为运转效率的推断值。例如，运转效率推断部106也可以将各点的平均值作为运转效率的推断值，还可以将单独运转期间的中间点处的值作为运转效率的推断值。

图5是表示第1实施方式的泵效率推断装置100推断泵的运转效率的流程的流程图。

首先，泵效率推断装置100取得运转信息、流量信息、压力信息以及电力信息(步骤S101)。具体而言，运转信息取得部101从运转控制系统9取得运转信息，流量信息取得部102从流量计4取得流量信息，压力信息取得部103从压力计5取得压力信息，电力信息取得部104从电力计8取得电力信息。运转信息取得部101将所取得的运转信息输出至运转期间提取部105。流量信息取得部102、压力信息取得部103、电力信息取得部104分别将所取得的流量信息、压力信息以及电力信息输出至运转效率推断部106。

运转期间提取部105基于从运转信息取得部101输出的运转信息，从运转信息所示的期间提取单独运转期间(步骤S102)。运转期间提取部105将表示所提取出的单独运转期间的信息输出至运转效率推断部106。

运转效率推断部106取得从流量信息取得部102、压力信息取得部103以及电力信息取得部104分别输出的、流量信息、压力信息以及电力信息。运转效率推断部106基于从运转期间提取部105输出的表示单独运转期间的信息，从流量信息、压力信息以及电力信息的每个取得单独运转期间的计测数据(步骤S103)。

运转效率推断部106基于所取得的单独运转期间的计测数据，来计算在各单独运转期间运转的泵的运转效率(步骤S104)。在此，计算出的运转效率的值对应于在各单独运转期间中计测数据被取得的多个时刻，基于每个时刻的计测数据被计算出有多个。运转效率推断部106根据计算出的多个运转效率的值来决定代表值(步骤S105)。运转效率推断部106将所决定的代表值作为各泵的运转效率的推断值进行输出(步骤S106)。

这样构成的第1实施方式的泵效率推断装置100从运转信息提取各泵单独运转的单独运转期间，并基于提取出的单独运转期间的计测数据来推断各泵的运转效率。因此，泵效率推断装置100能够根据针对多个泵汇总地(即不是单独地)计测出的计测值来推断各个泵的运转效率，能够在抑制设备负担增大的同时推断各个泵的运转效率。

(第2实施方式)

以下，对第2实施方式的泵效率推断装置100a进行说明。第1实施方式的泵效率推断装置100通过从运转信息提取各泵的单独运转期间，来推断每个泵的运转效率。然而，在第1实施方式的推断方法中，在存在计测数据的流量的范围(以下称为“流量范围”。)内能够推断运转效率，但有时在流量范围外无法推断运转效率。一般来讲，流量与压力之间、以及流量与消耗电力之间存在相关性是公知的，无法将流量范围不同的泵彼此的运转效率单纯地进行比较。因此，第2实施方式的泵效率推断装置100a根据针对某个泵取得的单独运转期间中的计测数据来推断相对于流量的压力以及电力，以便能够针对流量范围不同的泵比较运转效率。

图6是表示第2实施方式的泵效率推断装置100a的功能结构的功能框图。

此外，在图6中，通过赋予与图2相同的附图标记来省略针对与图2相同的功能部的说明。

第2实施方式的泵效率推断装置100a与第1实施方式的泵效率推断装置100的不同点在于，取代运转效率推断部106而具备运转效率推断部106a、以及还具备压力曲线推断部107以及电力曲线推断部108。

压力曲线推断部107决定用于根据流量来推断压力的模型的参数(以下称为“压力参数”。)。具体而言，压力曲线推断部107从运转期间提取部105取得表示各泵的单独运转期间的信息。另外，压力曲线推断部107从流量信息取得部102以及压力信息取得部103分别取得流量信息以及压力信息。压力曲线推断部107基于流量信息以及压力信息中的单独运转期间的计测数据，来决定各泵的压力参数。

电力曲线推断部108决定用于根据流量来推断电力的模型的参数(以下称为“电力参数”。)。具体而言，电力曲线推断部108从运转期间提取部105取得表示各泵的单独运转期间的信息。另外，电力曲线推断部108从流量信息取得部102以及电力信息取得部104分别取得流量信息以及电力信息。电力曲线推断部108基于流量信息以及电力信息中的单独运转期间的计测数据，来决定各泵的电力参数。

这里，流量与压力的相关关系例如由下面的式(3)表示，流量与电力的相关关系例如由下面的式(4)表示。

[数3]

H(t)＝αQ(t)²+βQ(t)+γ···式(3)

[数4]

P(t)＝δQ(t)³+εQ(t)²+λQ(t)+μ···式(4)

式(3)的α、β以及γ是压力参数，式(4)的δ、ε、λ以及μ是电力参数。压力曲线推断部107以及电力曲线推断部108基于流量信息、压力信息以及电力信息中的单独运转期间的计测数据，分别推断将式(3)以及式(4)最优化的压力参数以及电力参数。这样的参数的最优化可如下面的式(5)～(8)那样公式化为线性的最优化问题，通过最小二乘法等方法来求解。

[数5]

[数6]

[数7]

[数8]

其中，以下将式(5)～(8)中的符号“＾”称为“帽”，带帽的变量意味着其变量是推断值。另外，以下在说明书中将带帽的符号记载为“＾符号”。

压力曲线推断部107以及电力曲线推断部108通过对上述的最优化问题进行求解，来分别决定压力参数以及电力参数。压力曲线推断部107以及电力曲线推断部108将分别决定出的压力参数以及电力参数输出至运转效率推断部106a。

运转效率推断部106a取得从压力曲线推断部107以及电力曲线推断部108分别输出的压力参数以及电力参数。运转效率推断部106a基于所取得的压力参数以及电力参数，来构建表示针对任意流量的各泵的运转效率的运转效率推断模型。运转效率推断部106a基于所构建的运转效率推断模型来推断各泵的运转效率。在使用了式(3)以及式(4)的情况下，运转效率推断模型如下面的式(9)那样表示。

[数9]

图7A～图7C是表示在第2实施方式中推断运转效率的方法的具体例的图。

图7A是表示某个泵的单独运转期间中的压力信息的图。图7B是表示该泵的单独运转期间中的电力信息的图。图7C是表示基于该泵的单独运转期间中的压力信息以及电力信息推断出的、运转效率推断模型的图。这样，通过基于在任意流量范围取得的压力信息以及电力信息，构建表示针对任意流量的运转效率的运转效率推断模型，由此第2实施方式的泵效率推断装置100a能够在不同的流量范围的泵彼此比较运转效率。

图8是表示第2实施方式的泵效率推断装置100a推断泵的运转效率的流程的流程图。

此外，在图8中，通过赋予与图5相同的附图标记来省略针对与图5相同的处理的说明。

压力曲线推断部107从运转期间提取部105取得表示各泵的单独运转期间的信息。另外，压力曲线推断部107从流量信息取得部102以及压力信息取得部103分别取得流量信息以及压力信息。压力曲线推断部107基于流量信息以及压力信息中的单独运转期间的计测数据，来决定各泵的压力参数(步骤S201)。压力曲线推断部107将所决定的各泵的压力参数输出至运转效率推断部106a。

电力曲线推断部108从运转期间提取部105取得表示各泵的单独运转期间的信息。另外，电力曲线推断部108从流量信息取得部102以及电力信息取得部104分别取得流量信息以及电力信息。电力曲线推断部108基于流量信息以及电力信息中的单独运转期间的计测数据来决定各泵的电力参数(步骤S202)。电力曲线推断部108将所决定的各泵的电力参数输出至运转效率推断部106a。

运转效率推断部106a取得从压力曲线推断部107以及电力曲线推断部108分别输出的压力参数以及电力参数。运转效率推断部106a基于所取得的压力参数以及电力参数，构建表示针对任意流量的各泵的运转效率的运转效率推断模型(步骤S203)。运转效率推断部106a基于所构建的运转效率推断模型来推断各泵的运转效率。

这样构成的第2实施方式的泵效率推断装置100a基于各泵的单独运转期间中的计测数据，按每个泵决定为了获得对泵的任意流量范围中的压力以及电力进行表示的模型的压力参数以及电力参数，并使用所决定的压力参数以及电力参数，来构建用于推断各泵的任意流量范围中的运转效率的运转效率推断模型。通过该运转效率推断模型的构建，泵效率推断装置100a能够针对流量范围不同的泵比较运转效率。

(第3实施方式)

以下，对第3实施方式的泵效率推断装置100b进行说明。第2实施方式的泵效率推断装置100a基于针对某个流量范围取得的计测数据，构建对任意流量范围中的运转效率进行推断的运转效率推断模型，由此能够针对流量范围不同的泵比较运转效率。然而，在第2实施方式的推断方法中，在针对各泵无法充分获得单独运转期间的计测数据的情况下，存在无法决定运转效率推断模型的压力参数以及电力参数的可能性。因此，第3实施方式的泵效率推断装置100b能够基于在多个泵同时运转的状况下取得的计测数据，来决定压力参数以及电力参数。

图9是表示第3实施方式的泵效率推断装置100b的功能结构的功能框图。

此外，在图9中，通过赋予与图6相同的附图标记来省略针对与图6相同的功能部的说明。

第3实施方式的泵效率推断装置100b与第2实施方式的泵效率推断装置100a的不同点在于：不具备运转期间提取部105、取代压力曲线推断部107而具备压力曲线推断部107b、以及取代电力曲线推断部108而具备电力曲线推断部108b。

压力曲线推断部107b从运转信息取得部101取得运转信息。运转信息表示为时刻t下的各泵的运转信息d_i(t)(i是各泵的识别编号)，能够如下面的式(10)那样表示。

[数10]

此时，用于求取压力参数的最优化问题能够如下面的式(11)～(14)那样公式化。以下，将由识别编号i表示的泵记载为泵i。

[数11]

s.t.(Subject to的缩写)

[数12]

[数13]

[数14]

α_i＜0，γ_i＞0，β_i²-4α_i(γ_i-max(H(t)))≥0

···式(14)

式(12)以及(13)中的＾q_i(t)表示在泵i中在时刻t计测出的流量的推断值。另外，式(13)以及(14)中的α_i、β_i以及γ_i表示泵i的压力参数。另外，由于压力在输送路的任意地点都恒定，所以使用压力H(t)如式(13)那样表示＾q_i(t)。

电力曲线推断部108b从运转信息取得部101取得运转信息。与压力参数同样，用于求取电力参数的最优化问题能够如下面的式(15)～(17)那样公式化。

[数15]

s.t.

[数16]

[数17]

由于如上述那样公式化的式(12)～式(14)的最优化问题为非线性最优化问题，所以压力曲线推断部107b以及电力曲线推断部108b通过使用遗传算法(Genetic Algorithm)或模拟退火法(Simulated Annealing)、粒子群最优化(Particle Swarm Optimization)等元启发式的手法来求解上述的最优化问题，从而分别推断压力参数以及电力参数。压力曲线推断部107b以及电力曲线推断部108b将通过上述推断而分别决定的各泵的压力参数以及电力参数输出至运转效率推断部106a。

其中，由于在非线性最优化问题的公式化的方法中使用解的公式，所以可能在最优化问题的评价中出现复数。在上述的公式化中，通过约束条件来抑制复数的产生，但在抑制该复数的产生的手法中也可以使用其他的手法。例如，可想到在评价函数中出现复数的时刻使评价函数的值无限大等的手法。该情况下，上述的最优化问题可如下面的式(18)～(23)那样公式化。

[数18]

s.t.

[数19]

[数20]

[数21]

s.t.

[数22]

[数23]

这样构成的第3实施方式的泵效率推断装置100b对基于在多个泵同时运转的状况下取得的计测数据而被公式化的非线性最优化问题进行求解，由此来决定压力参数以及电力参数。通过作为非线性最优化问题进行求解来决定压力参数以及电力参数，从而泵效率推断装置100b在针对各泵无法充分获得单独运转期间的计测数据的情况下，也能够决定运转效率推断模型的压力参数以及电力参数。

(第4实施方式)

以下，对第4实施方式的泵效率推断装置100c进行说明。第3实施方式的泵效率推断装置100b对基于在多个泵同时运转的状况下取得的计测数据而公式化的非线性最优化问题进行求解，由此决定了压力参数以及电力参数。然而，在第3实施方式中的参数的决定方法中，在最优化问题中应该推断的参数的数量多，所以存在可辨识性低、无法获得最优解的情况。因此，第4实施方式的泵效率推断装置100c首先决定计测数据的近似直线，根据所决定的近似直线的参数，考虑泵的特性进行外推，由此来决定压力参数以及电力参数。

图10是表示第4实施方式的泵效率推断装置100c的功能结构的功能框图。

其中，在图10中，通过赋予与图9相同的附图标记来省略针对与图9相同的功能部的说明。

第4实施方式的泵效率推断装置100c与第3实施方式的泵效率推断装置100b的不同点在于：取代压力曲线推断部107b而具备压力曲线推断部107c、取代电力曲线推断部108b而具备电力曲线推断部108c、以及还具备直线近似部109。以下，针对压力参数以及电力参数分别说明决定各参数的各功能部的构成。

[压力参数的决定]

直线近似部109从运转信息取得部101取得运转信息。另外，直线近似部109从流量信息取得部102以及压力信息取得部103分别取得流量信息以及压力信息。直线近似部109基于所取得的运转信息、流量信息以及压力信息，决定用各泵中的流量来表示压力的近似直线。在针对窄的流量范围取得了计测数据的情况下，表示压力H(t)的近似直线如下面的式(24)那样表示。

[数24]

H(t)＝a_iq_i(t)+b_i…式(24)

该情况下，由式(24)表示的近似直线的参数a_i以及b_i可通过对如下面的式(25)～(27)那样公式化的最优化问题进行求解来决定。

[数25]

s.t.

[数26]

[数27]

如上述那样公式化的最优化问题为线性最优化问题，所以能够使用最小二乘法等手法来求解。直线近似部109将通过对上述的最优化问题进行求解而决定的近似直线的参数输出至压力曲线推断部107c。

压力曲线推断部107c基于由直线近似部109决定的近似直线的参数，决定各泵的压力参数。具体而言，压力曲线推断部107c通过将由下面的式(28)～(30)表示的前提条件作为联立方程式进行求解，来决定压力参数。

[数28]

γ＝H_{ini_max}…式(28)

[数29]

[数30]

αQ₂²+βQ₂+γ＝aQ₂+b···式(30)

图11是对推断出的压力曲线应该满足的前提条件进行说明的图。

图11的横轴表示流量，纵轴表示压力。图11的点群20表示针对成为求取压力曲线的对象的泵取得的计测数据被描绘的点的集合。这里，将与点群20所示的计测数据对应的单独运转的泵暂时记载为泵A。另外，点群21表示不是泵A单独而是多台泵运转的计测数据被描绘的点的集合。

另外，图11中的H₁表示计测出的所有压力信息中的压力的最大值。同样，H₂表示计测出的所有压力信息中的压力的最小值。在图11的例子的情况下，H₁属于点群21，H₂属于点群20。

此时，直线近似部109对通过式(25)～(27)而被公式化的最优化问题进行求解，由此决定表示点群20的近似直线的参数(图中的a以及b)。通过该参数的决定，可得到图11的近似直线22。

压力曲线推断部107c使用由直线近似部109决定出的近似直线的参数a以及b将式(28)～(30)作为联立方程式进行求解，由此决定表示压力曲线23的压力参数。

式(28)中的H_ini＿max表示断流压。断流压是全部泵都不进行送水的情况、换言之将全部泵断流的情况的压力。即，H_ini＿max是Q＝0时的压力，式(28)表示了该断流压与泵效率无关而不会劣化这一前提条件。

式(29)以及(30)中的Q₁是所决定的压力曲线23上的点，表示压力为H₁时的流量。同样，Q₂是所决定的压力曲线23上的点，表示压力为H₂时的流量。即，从Q₁到Q₂的范围表示计测数据被取得的时刻下的流量范围。即，式(29)表示了流量范围的中心(图中的g_Q)处的压力曲线23的切线24的斜率与近似直线22的斜率相同这一假定。另外，式(30)表示了压力曲线23在流量范围的最大值处穿过近似直线22上的点这一前提条件。

另外，压力曲线推断部107c也可以如下面的式(31)～(33)那样设定上述3个前提条件来决定压力参数。

[数31]

γ＝H_{ini_max}…式(31)

[数32]

αQ₁²+βQ₁+γ＝aQ₁+b…式(32)

[数33]

αQ₂²+βQ₂+γ＝aQ₂+b…式(33)

图12是对所推断的压力曲线应该满足的前提条件进行说明的图。

图11所示的前提条件与图12所示的前提条件的不同点在于式(29)被置换为式(32)。而且，式(33)表示了压力曲线23在流量范围的最大值处穿过近似直线22上的点这一前提条件，与此相对，式(32)表示了压力曲线23在流量范围的最小值处穿过近似直线22上的点这一前提条件。

这样，压力曲线推断部107c基于由直线近似部109决定的近似直线的参数，将由式(28)～(30)或者式(31)～(33)表示的前提条件作为联立方程式进行求解，由此决定压力参数而使得压力曲线满足上述的前提条件。

[电力参数的决定]

直线近似部109从运转信息取得部101取得运转信息。另外，直线近似部109从流量信息取得部102以及电力信息取得部104分别取得流量信息以及电力信息。直线近似部109基于所取得的运转信息、流量信息以及电力信息，来决定用各泵中的流量来表示电力的近似直线。在针对窄的流量范围取得了计测数据的情况下，表示电力P(t)的近似直线如下面的式(34)那样表示。

[数34]

p_i(t)＝c_iq_i(t)+e_i…式(34)

该情况下，由式(34)表示的近似直线的参数c_i以及e_i可通过对如下面的式(35)～(37)那样公式化的最优化问题进行求解来决定。在对该最优化问题进行求解时，对每个泵的流量q_i(t)使用决定压力参数时通过式(27)获得的流量的推断值。

[数35]

s.t.

[数36]

[数37]

如上述那样公式化的最优化问题为线性最优化问题，所以能够使用最小二乘法等手法来求解。直线近似部109将通过对上述的最优化问题进行求解而决定的近似直线的参数输出至电力曲线推断部108c。

电力曲线推断部108c基于由直线近似部109决定的近似直线的参数，决定各泵的电力参数。具体而言，电力曲线推断部108c通过将由下面的式(38)～(41)表示的前提条件作为联立方程式进行求解，来决定电力参数。

[数38]

μ＝P_{ini_max}···式(38)

[数39]

δQ₁³+εQ₁²+λQ₁+μ＝aQ₁+b···式(39)

[数40]

δQ₂³+εQ₂²+λQ₂+μ＝aQ₂+b···式(40)

[数41]

图13是对所推断的电力曲线应该满足的前提条件进行说明的图。

图13的横轴表示流量，纵轴表示电力。图13的点群30表示针对成为求取电力曲线的对象的泵A取得的计测数据被描绘的点的集合。另外，点群31－1以及点群31－2表示针对泵A在不同时刻取得的计测数据被描绘的点的集合。以下，为了简化说明，只要不特别区分则将点群31－1以及点群31－2记载为点群31。

另外，图13中的P₁表示点群30所包含的点所示的电力的最大值。同样，P₂表示点群30所包含的点所示的电力的最小值。

此时，直线近似部109对通过式(35)～(37)而被公式化的最优化问题进行求解，由此决定表示点群30的近似直线的参数(图中的c以及e)。通过该参数的决定，可获得图13的近似直线32。

电力曲线推断部108c使用由直线近似部109决定的近似直线的参数c以及e并将式(38)～(41)作为联立方程式进行求解，由此决定表示电力曲线33的电力参数。

式(38)中的P_ini＿max是Q＝0时的电力，式(38)表示流量为零时的电力不变化这一前提条件。

式(39)～(41)中的Q₁是所决定的电力曲线33上的点，表示电力为P₁时的流量。同样，Q₂是所决定的电力曲线33上的点，表示压力为P₂时的流量。即，从Q₁到Q₂的范围表示计测数据被取得的时刻下的流量范围。即，式(39)表示了电力曲线33在流量范围的最小值处穿过近似直线32上的点这一前提条件。同样，式(40)表示了电力曲线33在流量范围的最大值处穿过近似直线32上的点这一前提条件。另外，式(41)表示了流量范围的中心(图中的g_Q)处的电力曲线33的切线34的斜率与近似直线32的斜率相同这一前提条件。

这样，电力曲线推断部108c基于由直线近似部109决定的近似直线的参数，将由式(38)～(41)表示的前提条件作为联立方程式进行求解，由此决定电力参数而使得电力曲线满足上述的前提条件。

这样构成的第4实施方式的泵效率推断装置100c通过用直线对针对某一流量范围取得的计测数据进行近似，从而能够将压力参数以及电力参数的决定公式化为线性最优化问题。因此，第4实施方式的泵效率推断装置100c能够精度更好地进行压力参数以及电力参数的决定。

(第5实施方式)

以下，对第5实施方式的泵效率推断装置100d进行说明。在上述的第2～第4实施方式的泵效率推断装置中，将用于推断运转效率的压力参数以及电力参数的决定公式化为最优化问题。在通过求解最优化问题来推断运转效率的情况下，应该决定的参数的可辨识性变得重要。而且，对上述的最优化问题的可辨识性本质地赋予影响的是泵的运转信息。

例如，在表示泵i的运转状态(工作或者非工作)的运转信息d_i(t)总是为零的情况下，无法决定泵i的参数。另外，即便是d_i(t)不总为零、但d(t)可取的运转状态的模式受限的情况下，也无法决定参数。此外，在这样的情况，即使假设能够决定参数，但该参数的可靠性也很低。

图14是表示运转状态的模式受限的情况的例子的图。

图14示出了表示3台泵的运转状态的d(t)只可取{1，1，0}或者{1，1，1}这2个模式的值的情况。图14中的整体流量表示各泵的流量的总和，整体消耗电力表示各泵的消耗电力的总和。该情况下，对于泵3而言，运转信息中包含有工作及非工作的切换，所以能够进行参数的推断。然而，对于泵1以及泵2而言，运转信息中不包含有工作及非工作的切换，所以无法推断参数。

鉴于此，在本实施方式中，作为用于精度更好地进行运转效率的推断的指标，定义覆盖率。覆盖率是表示运转信息以何种程度包罗了可取的模式的值。而且，泵效率推断装置100d使用在运转信息表示更高覆盖率的期间中取得的计测数据对最优化问题进行求解，从而能够更高精度地进行运转效率的推断。

图15是表示第5实施方式的泵效率推断装置100d的功能结构的功能框图。

其中，在图15中，通过赋予与图10相同的附图标记来省略针对与图10相同的功能部的说明。

第5实施方式的泵效率推断装置100d与第4实施方式的泵效率推断装置100c的不同点在于还具备覆盖率提高部110。

覆盖率提高部110从运转信息取得部101取得运转信息。覆盖率提高部110通过进行使所取得的运转信息的覆盖率提高的覆盖率提高处理，来生成覆盖率被提高了的运转信息。覆盖率提高部110将生成的运转信息输出至压力曲线推断部107c以及电力曲线推断部108c。

以下，对覆盖率提高部110所进行的覆盖率提高处理的详细加以说明。

[覆盖率提高处理]

覆盖率R例如如下面的式(42)那样定义。

[数42]

作为式(42)的分母，从可想到的模式的数量减去的1表示全部泵为非工作的情况。例如，在图14的例子的情况下，可想到的模式的数量为2³＝8，d(t)中所包含的模式的数量为2。因此，该情况下覆盖率R＝2/(8－1)≈0.29。

覆盖率提高部110通过从运转信息将成为降低覆盖率的重要因素的泵的运转信息剔除，来使运转信息的覆盖率提高。例如，对覆盖率提高处理前的4台泵的运转信息d(t)由下面的式(43)表示的情况进行说明。

[数43]

式(43)右边的列对应于各泵，行对应于各泵的运转状态的模式。这里，将式(43)右边的与列对应的泵从左侧的列开始按顺序记载为泵1、泵2、泵3以及泵4。该情况下，4台泵的覆盖率为5/(2⁴－1)≈0.33。

该情况下，例如覆盖率提高部110将运转状况的变化少的泵1以及泵2运转信息剔除。具体而言，覆盖率提高部110从式(43)右边的矩阵中将泵1或者泵2的表示工作的行剔除。结果，运转信息成为下面的式(44)那样。

[数44]

结果，由式(44)表示的运转信息的覆盖率变为2/(2²－1)≈0.67，覆盖率提高。

图16是表示使成为剔除对象的泵变化了的情况的覆盖率的图。

图16示出了对由式(43)表示的运转信息、使成为剔除对象的泵的组合改变而进行了覆盖率提高处理而得的结果。图16的剔除模式表示成为剔除对象的泵的组合。剔除模式中记载“×”的泵是成为剔除对象的泵。对象泵台数表示在覆盖率提高处理后的运转信息中能够进行参数的推断的泵的台数。根据图16可知，成为剔除对象的泵越多，则覆盖率越提高。其中，在图16中，在对象泵台数为1台的情况下将覆盖率设为零，这表示在由式(43)表示的运转信息中是不存在表示泵1、泵2以及泵3全部不工作的运转状态的模式的。

在这样构成的第5实施方式的泵效率推断装置100d中，由覆盖率提高部110提高了覆盖率后的运转信息被输出至压力曲线推断部107c以及电力曲线推断部108c。通过压力曲线推断部107c以及电力曲线推断部108c基于从覆盖率提高部110输出的运转信息对最优化问题进行求解，泵效率推断装置100d能够更高精度地进行运转效率的推断。

(第6实施方式)

图17是表示第6实施方式的泵效率推断装置100e的功能结构的功能框图。

其中，在图17中，通过赋予与图15相同的附图标记来省略针对与图15相同的功能部的说明。

第6实施方式的泵效率推断装置100e与第5实施方式的泵效率推断装置100d的不同点在于：还具备显示部111、存储部112以及显示控制部113。

显示部111使用CRT(Cathode Ray Tube)显示器或液晶显示器、有机EL(Electro-Luminescence)显示器等显示装置构成。或者，显示部111也可以构成为将这些显示装置与本装置连接的接口。

存储部112使用磁硬盘装置或半导体存储装置等存储装置而构成。存储部112将由运转效率推断部106a输出的表示各泵的运转效率的推断结果的信息(以下称为“运转效率信息”。)与运转效率被推断出的时刻建立对应地存储。

显示控制部113从存储部112取得运转效率信息，并使其显示于显示部111。例如，显示控制部113基于运转效率信息使表示各泵的运转效率的曲线(以下称为“效率曲线”。)一览显示。显示控制部113例如以接下来的图18～20所示的3个方式来显示效率曲线。

图18是表示运转效率信息的第1显示方式的具体例的图。

运转效率信息的第1显示方式是能够针对任意流量来比较各泵的运转效率的方式。在第1显示方式中，显示控制部113针对例如由用户指定的任意流量来计算各泵的运转效率，并将计算出的运转效率的值与效率曲线建立对应地显示于显示部111。

图19是表示运转效率信息的第2显示方式的具体例的图。

运转效率信息的第2显示方式是能够以运转效率的最大值来比较各泵的运转效率的方式。在第2显示方式中，显示控制部113计算各泵的运转效率的最大值，并将计算出的运转效率的最大值与效率曲线建立对应地显示于显示部111。

图20是表示运转效率信息的第3显示方式的具体例的图。

运转效率信息的第3显示方式是针对任意泵的运转效率来显示时间序列的变化的方式。在第3显示方式中，显示控制部113针对例如由用户指定的泵，将按过去的每个规定期间推断出的效率曲线以时间序列方式显示于显示部111。

这样构成的第6实施方式的泵效率推断装置100e将推断出的各泵的运转效率的推断结果以在泵之间、或者在任意泵的推断时刻之间能够比较的方式进行显示。通过泵效率推断装置100e具备这样的功能，各泵的运转效率的变化被可视化，用户能够更灵活地进行泵的维护、更新等运用计画。

以下，对上述的泵效率推断装置的变形例进行说明。

上述的泵效率推断装置也可以构成为从计测数据将不需要的数据除去之后再进行运转效率的推断。例如，泵效率推断装置可以通过下述的第1方法或者第2方法来进行无用数据的除去。

图21是表示将无用数据删除的第1方法的图。

第1方法是从计测数据将在泵的起动时或停止时计测到的过渡性数据除去的方法。该情况下，泵效率推断装置例如如图21那样，将包括泵的起动时或者停止时的规定期间的数据从计测数据删除。

第2方法是从计测数据将离群值除去的方法。离群值是因传感器的异常、通信的误码(bit error)等而与本来应该计测到的值不一样(偏离)地取得的计测数据。作为将这样的离群值除去的方法，有使用计测数据的中央值Q_med以及中央值绝对偏差Q_mad的方法。中央值Q_med以及中央值绝对偏差Q_mad由下面的式(45)以及(46)表示。

[数45]

Q_med＝median(Q(t))···式(45)

[数46]

Q_mad＝c×median(|Q(t)-Q_mad|)···式(46)

式(46)的c表示修正系数，在假定了正态分布的情况下，c＝1/0.6745。如果使用了这样的中央值Q_med以及中央值绝对偏差Q_mad，则能够如式(47)所示那样从计测数据将无用数据除去。

[数47]

在式(47)中，κ表示调整参数，通常被设定为2～3的值。

通过利用上述的第1方法或者第2方法，从计测数据将无用数据删除，泵效率推断装置能够更高精度地进行运转效率的推断。

根据以上说明的至少一个实施方式，具有：流体输送装置，按照在1点汇合的多个输送路的每个分别设置，输送上述输送路中流动的流体；运转信息取得部，取得以时间序列表示上述流体输送装置每个的工作或者停止的状态的运转信息；期间提取部，基于上述运转信息，提取上述多个流体输送装置每个单独工作的单独运转期间；消耗电力计测部，计测上述多个流体输送装置的消耗电力的总量，取得以时间序列表示上述消耗电力的总量的电力信息；压力计测部，计测上述流体的压力，取得以时间序列表示上述压力的压力信息；流量取得部，计测上述汇合点处的上述流体的流量，取得以时间序列表示上述流量的流量信息；以及推断部，基于上述单独运转期间中的上述电力信息、上述压力信息以及上述流量信息，推断在上述单独运转期间进行了工作的上述流体输送装置的运转效率，由此能够在抑制设备负担增大的同时推断各个泵的运转效率。

对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式只是例示，不意图限定发明的范围。这些实施方式也能够通过其他的各种方式加以实施，在不脱离发明主旨的范围，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形与包含在发明的范围、主旨中同样地包含在技术方案所记载的发明及其等同的范围。