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1、(10)申请公布号 CN 102999019 A (43)申请公布日 2013.03.27 C N 1 0 2 9 9 9 0 1 9 A *CN102999019A* (21)申请号 201210331463.7 (22)申请日 2012.09.07 2011-200922 2011.09.14 JP G05B 19/418(2006.01) C02F 9/02(2006.01) C02F 103/08(2006.01) C02F 1/44(2006.01) (71)申请人株式会社东芝 地址日本东京都 (72)发明人横川胜也 难波谅 松代武士 山形英显 黑川太 (74)专利代理机构永新专利商。
2、标代理有限公司 72002 代理人庞乃媛 黄剑锋 (54) 发明名称 海水淡化工厂系统 (57) 摘要 一种海水淡化工厂系统，具有从海水生产淡 水的工厂部(10)，经由配水池(20)向消费者供给 所生产的淡水。在海水淡化工厂系统中，海水水质 预测单元(32)根据海水水质的过去的实际测量 值，分别预测某一定期间内的每预定时间的海水 的水质。此外，最佳计划运算单元制作多个将一定 期间内所需的淡水生产量分配到每预定时间的一 定期间的淡水生产量计划案，用按每预定时间预 测的海水水质、淡水生产量及预先求得的回收率， 对上述多个淡水生产量计划案计算用于淡化的电 力消耗率，并据此从多个淡水生产量计划案求出 。
3、最佳淡水生产量计划。显示单元(36)显示该求出 的最佳淡水生产量计划的内容。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书3页 说明书10页 附图7页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 3 页 说明书 10 页 附图 7 页 1/3页 2 1.一种海水淡化工厂系统，具有从海水生产淡水的工厂部，经由配水池向消费者供给 所生产出的淡水，上述海水淡化工厂系统包括： 海水水质预测单元，根据海水水质的过去的实际测量值，分别预测某一定期间内的每 预定时间的上述海水的水质； 最佳计划运算单元，制作多个将上述一定期间内所需的淡水生产量按上述预定时间分 配的上述一。
4、定期间的淡水生产量计划案，使用按上述预定时间预测到的海水水质、按上述 预定时间分配的淡水生产量、及预先求得的回收率，对上述多个淡水生产量计划案每一个 计算用于生产每上述预定时间的淡水的电力消耗率，根据该计算出的电力消耗率，从上述 多个淡水生产量计划案求出最佳淡水生产量计划；以及 显示单元，显示由上述最佳计划运算单元求出的最佳淡水生产量计划的内容。 2.根据权利要求1所述的海水淡化工厂系统，其中， 上述最佳计划运算单元采用遗传算法，在该遗传算法中，产生多个将随机分配有每上 述预定时间的淡水生产量的上述淡水生产量计划案作为基因来持有的个体，进行根据上述 电力消耗率评价各上述个体的评价处理，进行淘汰。
5、预先定义的数量的评价值差的个体的淘 汰处理，进行将剩余的个体随机配对来彼此进行单点交叉的交叉处理，之后随机选择相对 于所有个体数的突变率量的个体，进行通过所选择出的各个体的任意的基因座变更基因的 突变处理，进而反复进行从上述评价到上述突变处理的处理，最终求得最优良的个体。 3.一种海水淡化工厂系统，具有从海水生产淡水的工厂部，经由配水池向消费者供给 所生产出的淡水，上述海水淡化工厂系统包括： 数据受理部，受理固定值作为海水盐分浓度，并且受理过去的类似天气日的某一定期 间的每预定时间的气温变化作为海水温度的变化， 最佳计划运算单元，制作多个将上述一定期间内所需的淡水生产量按上述预定时间分 配的上。
6、述一定期间的淡水生产量计划案，使用表示海水盐分浓度的上述固定值、表示海水 温度的变化的每上述预定时间的气温变化、按上述预定时间分配的淡水生产量、以及预先 求得的回收率，对所述多个淡水生产量计划案每一个计算用于生产每上述预定时间的淡水 的电力消耗率，根据该计算出的电力消耗率，计算每上述一定期间的电力消耗率，从上述多 个淡水生产量计划案求出最佳淡水生产量计划；以及 显示单元，显示由上述最佳计划运算单元求出的最佳淡水生产量计划的内容。 4.根据权利要求1或3所述的海水淡化工厂系统，其中， 上述海水淡化工厂系统还包括数据输出单元，该数据输出单元向上述工厂部输出通过 上述最佳计划运算单元求出的最佳淡水生。
7、产量计划的各个每预定时间的淡水生产量作为 淡水生产量的目标值。 5.根据权利要求4所述的海水淡化工厂系统，其中， 上述海水淡化工厂系统还包括： 需要预测单元，根据过去的实际测量值，分别预测某一定期间内的每上述预定时间的 从上述配水池供给的淡水的需要量； 水位测定单元，测定上述配水池的水位； 配水池水位监视单元，求出每上述预定时间的上述配水池的预测水位与通过上述水位 测定单元测定的水位之间的偏差，上述每上述预定时间的上述配水池的预测水位是通过由 权 利 要 求 书CN 102999019 A 2/3页 3 上述最佳计划运算单元求得的最佳淡水生产量计划的每预定时间的淡水生产量与通过上 述需要预测单。
8、元预测的每上述预定时间的需要量之差求出；以及 计划修改单元，在通过该配水池水位监视单元获得的偏差的绝对值为预先设定的阈值 以上的情况下，根据从开始实施上述最佳淡水生产量计划起到上述偏差的绝对值达到阈值 以上的时刻为止的淡水生产量，运算上述最佳淡水生产量计划的剩余期间所需的淡水生产 量，计算出能够生产上述剩余期间所需的淡水生产量的淡水生产量计划。 6.根据权利要求1或3所述的海水淡化工厂系统，其中， 上述工厂部具有多个系列的淡化设备，上述各淡化设备从海水生产淡水，向上述配水 池供给所生产出的淡水，并且， 上述海水淡化工厂系统还包括数据输出单元，该数据输出单元向上述工厂部输出通过 上述最佳计划运算。
9、单元求得的最佳淡水生产量计划的各个每预定时间的淡水生产量作为 对上述多个系列的淡化设备的打开/关闭控制数据。 7.根据权利要求1或3所述的海水淡化工厂系统，其中， 最佳计划运算单元选择每上述一定期间的电力消耗率最小的淡水生产量计划案作为 最佳淡水生产量计划。 8.根据权利要求1或3所述的海水淡化工厂系统，其中， 在电力的费用根据时间带而不同的情况下，最佳计划运算单元选择考虑到因时间带而 不同的电力费用而计算出的电力消耗率的电力费用单价最小的淡水生产量计划案作为最 佳淡水生产量计划。 9.一种海水淡化工厂系统，具有从海水生产淡水的工厂部，经由配水池向消费者供给 所生产出的淡水，上述海水淡化工厂系。
10、统包括： 海水水质预测单元，根据过去的海水水质的实际测量值，分别预测某一定期间内的每 预定时间的上述海水的水质； 需要预测单元，根据过去的需要量的实际测量值，分别预测上述一定期间内的每上述 预定时间的从上述配水池供给的淡水的需要量； 运算单元，制作将上述一定期间内所需的淡水生产量分配到每上述预定时间的上述一 定期间的淡水生产量计划案，预测能够根据该制作出的淡水生产量计划案的每预定时间的 淡水生产量与通过上述需要预测单元预测到的每预定时间的需要量之差求出的每上述预 定时间的上述配水池的预测水位，并且使用按上述预定时间预测的海水水质、淡水生产量 及预先求得的回收率，对上述淡水生产量计划案计算用于生。
11、产淡水的电力消耗率；以及 显示单元，显示由该运算单元求得的上述配水池的预测水位及上述电力消耗率。 10.根据权利要求1或3所述的海水淡化工厂系统，其中， 上述海水淡化工厂系统还包括需要预测单元，该需要预测单元预测上述一定期间的淡 水的需要量，求出上述一定期间内所需的淡水生产量。 11.根据权利要求10所述的海水淡化工厂系统，其中， 上述需要预测单元根据气象信息及日子，通过淡水需要量的过去的实际测量值预测上 述一定期间的淡水的需要量。 12.根据权利要求5所述的海水淡化工厂系统，其中， 上述海水淡化工厂系统还包括显示单元， 权 利 要 求 书CN 102999019 A 3/3页 4 在由上述海。
12、水淡化工厂系统的上级机构决定上述一定期间内所需的淡水生产量的情 况下，在显示单元中，在画面上显示配水池的预测水位与实际测量水位之间的误差及电力 消耗率的推移。 权 利 要 求 书CN 102999019 A 1/10页 5 海水淡化工厂系统 0001 相关申请的引用 0002 本申请以日本专利申请2011-200922(申请日：2011年9月14日)为基础，从该 申请享受优先利益。本申请通过参照上述申请，包含上述申请的全部内容。 技术领域 0003 本发明的实施方式涉及一种海水淡化工厂（plant）系统，从海水生产淡水，经由配 水池向消费者供给所生产的淡水。 背景技术 0004 近年来，作为应。
13、对水资源缺乏的对策之一，采用从海水生成饮用水的海水淡化工 厂。海水淡化工厂向反渗透膜供给海水，通过反渗透膜过滤海水，从而生产淡水，并经由配 水池向消费者供给所生产的淡水。公知有通过泵及阀控制海水的压力、流量及回收率(透 过率)的海水淡化工厂。日本专利第4341865号公报公开了通过阀门控制向反渗透膜供给 的海水的压力从而使过滤水质稳定的海水淡化工厂。 0005 一般的海水淡化工厂以从工厂设计阶段所确定的一定量的海水获得一定量的淡 水的方式运转。但是，作为自然水的海水的水质时时刻刻发生着变化，因此获得淡水所需的 电力消耗率是不一定的。例如，根据海水的水质，反渗透膜的过滤特性发生变化。因此，若 控。
14、制海水淡化工厂以使过滤特性保持一定，则过滤所需的电力的电力消耗率也发生变化。 0006 在海水温度高的情况下，水的粘度系数低，因此反渗透膜的透过特性好。此时，海 水以比较低的压力透过反渗透膜，因此加压并供给海水所需的电力比较小，所需的电力消 耗率小。而在海水温度低的情况下，由于与上述情况相反的原因，所需的电力消耗率大。此 外，在海水的盐分浓度高的情况下，在反渗透膜面上产生的海水与淡水的渗透压差大，所需 的电力消耗率大。 0007 因此，若以保持一定的淡水生产量的方式运转海水淡化工厂，则用于获得目标量 的淡水的每1日的电力量(电力消耗率)会产生浪费。 发明内容 0008 本发明要解决的课题在于提。
15、供一种海水淡化工厂系统，其具备制作用于以最小的 成本(电力消耗率)生产一定期间内所要求的量的淡水的一定期间的淡水生产量计划的功 能、或者支援制作淡水生产量计划的功能。 0009 一个实施方式的海水淡化工厂系统，具有从海水生产淡水的工厂部，经由配水池 向消费者供给所生产出的淡水，上述海水淡化工厂系统包括：海水水质预测单元，根据海水 水质的过去的实际测量值，分别预测某一定期间内的每预定时间的上述海水的水质；最佳 计划运算单元，制作多个将上述一定期间内所需的淡水生产量按上述预定时间分配的上述 一定期间的淡水生产量计划案，使用按上述预定时间预测到的海水水质、按上述预定时间 分配的淡水生产量、及预先求得。
16、的回收率，对上述多个淡水生产量计划案每一个计算用于 说 明 书CN 102999019 A 2/10页 6 生产每上述预定时间的淡水的电力消耗率，根据该计算出的电力消耗率，从上述多个淡水 生产量计划案求出最佳淡水生产量计划；以及显示单元，显示由上述最佳计划运算单元求 出的最佳淡水生产量计划的内容。 0010 根据实施方式的海水淡化工厂系统，具备制作用于以最小的成本(电力消耗率) 生产一定期间内所要求的淡水生产量的一定期间的淡水生产量计划的功能、或者支援制作 淡水生产量计划的功能。 附图说明 0011 图1表示一个实施方式所涉及的海水淡化工厂系统的整体结构的概略。 0012 图2表示一个实施方式。
17、所涉及的海水淡化工厂系统的控制装置部的功能块。 0013 图3说明一个实施方式所涉及的海水淡化工厂系统的控制与现有系统之间的控 制的不同点。 0014 图4说明一个实施方式所涉及的海水淡化工厂系统中的淡水生产量的计划案的 一例。 0015 图5表示说明一个实施方式所涉及的海水淡化工厂系统中的最佳化方法的一例 即遗传算法的流程图。 0016 图6表示其他实施方式所涉及的海水淡化工厂系统。 0017 图7表示再一其他实施方式所涉及的海水淡化工厂系统。 0018 图8表示再一另外的实施方式所涉及的海水淡化工厂系统。 具体实施方式 0019 以下，参照附图详细说明实施方式所涉及的海水淡化工厂系统。 0。
18、020 第1实施方式 0021 本实施方式所涉及的海水淡化工厂系统如图1所示包括工厂部10、工厂部10的控 制装置部11及配水池20。工厂部10获取海水并向反渗透膜供给所获取的海水，将通过该 反渗透膜过滤后的过滤水作为淡水来生产，并将所生产出的淡水经由配水池20供给到消 费者。控制装置部11导出使每单位淡水生产量的电力量即电力消耗率(electric power consumption rate)最小的一定期间(例如24小时)的制水计划，并根据所导出的制水计 划控制工厂部10。 0022 在图1中，本实施方式的工厂部10包括预处理装置13、送水泵14、高压泵15、增压 泵16、反渗透膜17、动。
19、力回收装置18及盐水(brine)流量调节阀19。在工厂部10生产的 淡水向配水池20供给，进一步从配水池20供给到消费者。此外，该工厂部10还包括淡水 流量计22、浓缩海水流量计23、高压泵15用的控制器24及增压泵16用的控制器25。另 外，高压泵15、增压泵16、反渗透膜17、动力回收装置18及盐水流量调节阀19构成淡水生 产设备12。 0023 预处理装置13对所获取的海水实施基于砂滤(sand filtration)等的预处理。 0024 送水泵14从预处理装置13吸引海水，向高压泵15和动力回收装置18输送海水。 0025 高压泵15将从送水泵14输送来的海水的压力提升至高压状态(。
20、例如6MPa左右)。 通过高压泵15提升了压力的海水被供给到反渗透膜17。另外，高压泵15能够改变旋转速 说 明 书CN 102999019 A 3/10页 7 度，能够控制向反渗透膜17供给的海水的供给流量。 0026 反渗透膜17过滤海水来去除海水中所含的盐分，生产淡水。所生产的淡水被输送 到配水池20，进一步被供给到消费者。另一方面，通过反渗透膜17与淡水分离了的盐分和 没有被淡化的水一起作为浓缩海水被排出。从反渗透膜17排出的浓缩海水被供给到动力 回收装置18。 0027 配水池20作为暂时储存由工厂部10生产出的淡水的缓存而发挥作用。 0028 动力回收装置18回收浓缩海水所具有的压。
21、力(动力)，提升海水的压力。由于浓 缩海水是高压的状态(6MPa左右)，因此从能量回收的观点考虑设置了动力回收装置18。 0029 在本实施方式中，作为动力回收装置18，例如使用容积式(displacement type) 的动力回收装置。动力回收装置18包括高压侧入口18a、高压侧出口18b、低压侧入口18c 及低压侧出口18d。向高压侧入口18a供给从反渗透膜17排出的浓缩海水。浓缩海水在其 压力能被回收之后，从低压侧出口18d排出。从送水泵14向低压侧入口18c供给海水。该 海水的压力通过利用浓缩海水所具有的压力(动力)来被提升，海水从高压侧出口18b排 出。从高压侧出口18b排出的海水。
22、被供给到增压泵16。 0030 增压泵16将从动力回收装置18的高压侧出口18b排出的海水的压力进一步提升 0.2MPa左右。即，增压泵16将海水的压力提升至与从高压泵15排出的海水的压力相同的 程度。从增压泵16排出的海水与从高压泵15排出的海水合流，所合流的海水向反渗透膜 17输送。另外，增压泵16能够改变旋转速度，通过控制流量，能够控制浓缩海水的流量。 0031 盐水流量调节阀19调节浓缩海水的流量。 0032 控制器24控制高压泵15。控制器24从控制装置部11被提供淡水生产量的目标 值，此外接收通过淡水流量计22计测的淡水生产量值。另外，在此淡水生产量是指透过了 反渗透膜17过的淡水。
23、流量。控制器24控制高压泵15，以使淡水生产量达到淡水生产量的 目标值。 0033 控制器25控制增压泵16。控制器25从控制装置部11被提供回收率的目标值，此 外接收通过浓缩海水流量计23计测的浓缩海水量值。控制器25控制增压泵16，以使回收 率达到回收率的目标值。另外，回收率是通过以下(1)式定义的。 0034 回收率=淡水量/(浓缩海水量+淡水量)(1) 0035 即，控制器25控制增压泵16，以使所供给的海水的量与获得的淡水的量之比即回 收率达到目标值。 0036 接着，用图2说明控制装置部11的详细结构。控制装置部11由计算机构成，包括 数据受理单元31、海水水质预测单元32、需要预。
24、测单元33、最佳计划运算单元34，最佳回收 率运算单元35、显示单元36及数据输出单元37。控制装置部11作为功能具有海水水质预 测单元32、需要预测单元33、最佳计划运算单元34、最佳回收率运算单元35。控制装置部 11除此之外在外部还包括数据存储单元39及制约条件保存部40。数据存储单元39存储 包括工厂数据的各种数据，此外制约条件保存部40保存后述的制约条件。 0037 数据受理单元31包括键盘、鼠标、触摸板等操作设备，经由它们接收各种数据。所 接收的数据为海水水质(海水温度、盐分浓度等)、天气预报等当日的气象信息、日子等。当 日的气象信息及日子用于预测淡水的需要量。所接收的数据输出到海。
25、水水质预测单元32 和需要预测单元33。 说 明 书CN 102999019 A 4/10页 8 0038 数据存储单元39将过去日子的通过工厂部10实际测量的海水温度、海水盐分浓 度、从配水池20向消费者供给的需要量、电力量等的值和日期、时间(例如每1小时)一起 存储。即，数据存储单元39储存作为日期和时间、海水温度、海水盐分浓度、需要量、电力量 等处理数据的时间序列数据。数据存储单元39例如将1日量的过去的需要实绩数据按不 同日子例如假日、平日、假日后第一天地进行保存。1日量的需要实绩数据包括每1小时的 需要实绩数据。 0039 向需要预测单元33输入数据受理单元31所受理的当日的各种数据。
26、和数据存储单 元39中所存储的过去的实际测量数据。需要预测单元33使用上述数据预测一定期间(例 如当日1日量)的每预定时间(例如每1小时)的淡水的需要量。并且，需要预测单元33 根据所预测的需要量，确定1日所需的淡水生产量。 0040 在此，说明需要预测单元33的预测方法的一例。需要预测单元33根据当日的气 象信息和日子，如上所述预测一定期间(例如设为1日，以下相同)的每预定时间(例如设 为每1小时，以下相同)的需要量。现在，在从数据受理单元31向需要预测单元33输入预 测当日的日子时，需要预测单元33根据数据存储单元39中所存储的过去的需要实绩，取得 该日子W的以下平均值模式。 0041 (。
27、i124) 0042 此外，由于能够获得到前一日为止的需要实绩，因此为了预测k日的需要，例如使 用以下(2)式所示的自回归模型。 0043 数学式1 0044 0045 在此，设 0046 当日的需要预测值偏差m3/h 0047 a 1 ，a 2 ：参数 0048 k-1日为止的平均实绩值 0049 进一步，当日的需要预测值表示为以下(3)式。 0050 0051 另外，1、2为自回归的参数，可以预先提供，此外也可以适用递归最小二 乘方估值算(卡尔曼滤波器)。 0052 由于能够获得当日的预测值和该日子w的模式(i1 24)，因此若对各时间带的预测值进行积分，则能够由以下(4)式获得按当日的每。
28、1小时的 24小时量的预测值。 0053 数学式2 说 明 书CN 102999019 A 5/10页 9 0054 (i124)m3/h (4) 0055 另外，需要预测的方法不限于上述的使用自回归模型的方法，例如也可以是神经 网络、GMDH(Group Method of Data Handling)等。 0056 海水水质预测单元32用数据受理单元31所受理的当日的气象信息、数据存储单 元39中所存储的海水温度及盐分浓度的过去的实际测量数据，预测一定期间(例如1日) 的每预定时间(例如每1小时)的水质的变化。预测海水水质的方法与上述需要预测方法 同样，有基于气象信息和过去实绩的自回归模型。
29、的方法、神经网络、GMDH等。另外，在系统 导入时等没有过去的实绩的情况下，可以使用一定值来代替海水水质预测单元32的输出。 0057 最佳计划运算单元34根据一定期间的淡水需要量、海水温度及海水盐分浓度各 自的预测值、后述的制约条件及回收率，导出一定期间的最佳淡水生产量计划。即，最佳计 划运算单元34制作多个将1日所需的淡水生产量分配到每1小时的1日量的淡水生产量 计划案。最佳计划运算单元34用每1小时预测的海水水质、分配到每1小时的淡水生产量 及预先求得的回收率，对各淡水生产量计划案分别计算用于生产淡水的电力消耗率。并且， 最佳计划运算单元34根据所计算出的电力消耗率，从多个淡水生产量计划。
30、案中求出最佳 淡水生产量计划。在后文说明该方法的详细情况。 0058 在此，1日所需的淡水生产量是由需要预测单元33根据作为在海水淡化工厂的计 划阶段所确定的基准的1日的淡水生产量，通过过去的需要量数据等确定的当日所需的1 日量的淡水生产量。并且，最佳计划运算单元34将该1日量的淡水生产量分配到每1小时 来获得每1小时的淡水生产量。此外，最佳计划运算单元34分别求得获得该每1小时的淡 水生产量所需的每1小时的电力消耗率。将按1日(24小时)量对该每1小时的电力消耗 率进行合计而得到的值最小的淡水生产量计划案作为最佳淡水生产量计划。 0059 最佳回收率运算单元35具有按各淡水生产量分别记录有最。
31、佳的回收率的表。回 收率受海水温度、海水盐分浓度及淡水生产量影响。根据淡水生产量预先求得使电力消耗 率最小的最佳的回收率。最佳回收率运算单元35确定与由最佳计划运算单元34求得的每 1小时的淡水生产量对应的每1小时的最佳的回收率。 0060 制约条件保存部40保存制约条件。制约条件为配水池20的容量、配水池20的运 用上下限、反渗透膜17的种类及动力回收装置18的种类等。另外，配水池的容量、运用上 下限等工厂部10的设备结构的数据是不变的设定值。这些制约条件从制约条件保存部40 供给到最佳计划运算单元34。 0061 显示单元36根据通过最佳计划运算单元34获得的淡水生产量计划，在画面上显 示。
32、淡水生产量计划、电力消耗率削减效果等。 0062 数据输出单元37向图1所示的工厂部10输出根据由最佳计划运算单元34求得 的最佳淡水生产量计划获得的每1小时的淡水生产量的目标值及每1小时的回收率的目标 值作为控制目标值。 0063 在此，上述电力消耗率是通过以下(5)式求得的。 0064 电力消耗率=f(海水温度、海水盐分浓度、淡水生产量、回收率)(5) 0065 在上式中，函数f难以公式化。因此，进行将反渗透膜、动力回收装置、泵、阀门的 各模型组合的模拟，计算工厂整体的海水的压力、流量的状况之后，将海水温度、海水盐分 浓度、淡水生产量、回收率换算为电力量。 说 明 书CN 10299901。
33、9 A 6/10页 10 0066 最佳计划运算单元34根据需要预测值、海水水质预测值、配水池容量、配水池的 运用上下限值等各种参数，计算使电力消耗率最小的淡水生产量计划。因此，电力消耗率例 如如下地被公式化。 0067 (1)目标函数： 0068 每1日的电力消耗率=(各泵的1日的电力量/1日的淡水生产量)最小化 0069 (2)制约条件： 0070 配水池的水位满足水位上下限值。 0071 1日的淡水生产量从作为上述基准的1日的淡水生产量在一定范围内等。 0072 以下，详细说明通过最佳计划运算单元34求得最佳淡水生产量计划的方法。 0073 在此，参照图3与现有方法比较来说明最佳淡水生产。
34、量计划。海水的水质(盐分 浓度、海水温度等)如图3中的A所示按各时间带发生变化。在现有的淡水生产量计划中， 如B1所示，在1日的各时间带中，生产一定量的淡水。因此，在现有方法中，在各时间带中 使用不同水质的海水始终生产一定量的淡水。因此，该淡水生产中所需的功耗如C1所示按 各时间带发生变化。 0074 而在本实施方式中，与1日中的海水的水质变化对应地，如B2所示，各时间带的淡 水计划水量发生变化。各时间带的淡水计划水量是以各时间带的淡水计划水量的合计值满 足1日的淡水生产量的方式计划的。并且，各时间的淡水计划生产水量是使(5)式所示的 每1日的电力消耗率最小的计划值。其结果，如C2所示，功耗的。
35、日变动比以往(C1)减小， 且功耗本身也减小。 0075 以下，说明获得最佳淡水生产量计划的具体方法。设工厂部10例如图4所示能够 按8阶段控制淡水生产量。在假设将1日所需的淡水生产量分配到每1小时的计划案的情 况下，若将某时刻k的淡水生产量定义为Q(k)，则Q(k)有8个（种）。若对24小时(1日) 量进行计划，则淡水生产量的组合(生产水量的计划案)有8 24 个(22位数)。 0076 例如，在图4所示的计划案中，从零时至23时的各整点的每1小时的生产水量表 示为2、3、2、3、6、7、 7、8、6。这种计划案可以想到8 24 个。 0077 但是，在对这样庞大的所有组合进行评价的全搜索方。
36、法下，即使是现在的计算机， 现实上也无法解得最佳淡水生产量计划。因此，本实施方式作为该最佳化问题的解法的一 例，采用遗传算法(GA：Genetic Algorithm)。 0078 此时，各个体的基因x(i)如上所述被定义为Q(0)、Q(1)、Q(23)。即，个体 的基因为一定期间(1日)的淡水生产量计划案，一定期间内所需的淡水生产量按各预定时 间(1小时)被随机分配。并且，最佳计划运算单元34产生多个个体，根据上述(5)式的电 力消耗率进行评价各个体的评价处理。并且，进行淘汰预先定义的数量的评价值差的个体 的淘汰处理。之后，进行将剩余的个体随机配对来进行单点交叉的交叉处理。之后，随机选 择相。
37、对于所有个体数量的突变率量的个体，进行通过所选择的各个体的任意的基因座变更 基因的突变处理。此外，反复进行从评价处理到突变处理的处理，最终求得最优良的基因， 将最终求得的基因作为最佳淡水生产量计划案。 0079 通过图5说明该遗传算法。 0080 初期个体组的生成 0081 产生n个具有随机分配每预定时间的淡水生产量而生成的基因的个体。n为预先 说 明 书CN 102999019 A 10 7/10页 11 定义的数。 0082 评价处理 0083 通过(5)式等计算各个体的淡水生产量计划的评价值。此时，在不满足上述制约 条件的情况下，将该个体的评价值设为0。 0084 淘汰处理 0085 淘。
38、汰(削除)评价值的差的(评价值小的)个体。预先定义淘汰的个体的数量。 0086 交叉处理 0087 随机进行个体的配对。以相对于所有个体数量的预定的比例(交叉率)进行配对。 按每对随机选择基因座(基因的位置)，进行单点交叉。在单点交叉中，按所选择的基因座 的前或后彼此交换基因组。另外，在相同设施号之间进行交叉处理。 0088 突变处理 0089 随机选择相对于所有个体数量的预定的比例(突变率)的个体。对所选择的个体， 通过随机选择了基因的基因座进行变更。 0090 结束判定处理(未图示) 0091 反复进行，当满足预先设定的结束条件时结束处理。结束条 件为例如反复次数达到预定的次数。 0092。
39、 由此，最佳计划运算单元34确定使海水淡化工厂的每1日的电力消耗率最小的最 佳淡水生产量计划。 0093 显示单元36在画面上显示所获得的最佳淡水生产量计划的内容。即，显示单元36 例如在画面上显示各时刻的淡水生产量的推移、电力消耗率的削减效果等。由此，操作员能 够根据显示内容切实地掌握最佳淡水生产量计划的内容，并且掌握电力削减效果。 0094 此外，根据通过最佳计划运算单元34求得的最佳淡水生产量计划获得的每预定 时间的淡水生产量的目标值及回收率的目标值作为控制目标值由数据输出单元37输出到 工厂部10。由此，以海水淡化所需的1日的功耗最小的状态运用工厂部10，且能够切实地 得到所需的量的淡。
40、水。即，本实施方式能够以最小的成本生产一日所需的量的淡水。 0095 因此，根据本实施方式，能够提供一种海水淡化工厂系统，该系统具备制作用于以 最小的成本(电力消耗率)生产一定期间内所要求的量的淡水的一定期间的淡水生产量计 划的功能、或者支援制作淡水生产量计划的功能。 0096 第2实施方式 0097 在图6所示的第2实施方式的控制装置部11中，对图2所示的实施方式的控制装 置部11作为功能增加了配水池水位监视单元42及计划修改单元43。向配水池水位监视单 元42输入通过水位测定单元44测定的配水池20的实际测量水位。 0098 配水池水位监视单元42根据通过最佳计划运算单元34求得的最佳淡水。
41、生产量计 划的每预定时间的淡水生产量与通过需要预测单元33预测的每预定时间的需要量之差， 求得每预定时间的配水池20的预测水位。淡水生产量与需要量的差分除以配水池20的面 积就能够预测配水池20的水位。此外，配水池20的实际测量水位从水位测定单元44输入 到配水池水位监视单元42。配水池水位监视单元42求出实际测量水位与预测水位之间的 每预定时间的偏差，将该偏差的绝对值与预先设定的阈值进行比较，监视偏差是否超过阈 值。 说 明 书CN 102999019 A 11 8/10页 12 0099 计划修改单元43在通过该配水池水位监视单元42获得的偏差为阈值以上的情况 下，判断为最佳淡水生产量计划。
42、的误差大，修改该淡水生产量计划。向计划修改单元43输 入通过工厂部10生产的淡水的量(未图示)。从而，计划修改单元43使用从开始实施最佳 淡水生产量计划起到偏差达到阈值以上的时刻为止实际生产的淡水生产量，运算最佳淡水 生产量计划的剩余期间所需的淡水生产量。并且，计划修改单元43计算出能够生产该剩余 期间所需的淡水生产量的淡水生产量计划，修改最佳淡水生产量计划。该修改用的淡水生 产量计划可以通过与上述的最佳计划运算单元34的方法相同的方法计算，或者若剩余期 间短，则也可以将各每预定时间的淡水的生产量设为一定来计算。 0100 即，配水池水位监视单元42根据1日的淡水生产量计划和需要量预测值导出配。
43、 水池20的水位计划，此外实时监视水位计划与实际测量水位之间的误差(水位误差)。并 且，在水位误差的绝对值达到预定的阈值以上的情况下，计划修改单元43修改最佳淡水生 产量计划。即，计划修改单元43根据从开始实施计划起到现在为止生产了的淡水生产量， 运算剩余期间所需的淡水生产量，计算出能够生产剩余期间所需的淡水生产量的淡水生产 量计划。因此，即使在水位误差大、当初的淡水生产量计划破坏了的情况下，也能够通过修 改来适当地修正淡水生产量计划。 0101 根据本实施方式，与第1实施方式同样，能够以最小的成本生产一日所需的量的 淡水。此外，根据本实施方式，由于具有计划修改单元43，因此即使在当初的淡水生。
44、产量计 划崩溃了的情况下，也能够适当地修正淡水生产量计划。 0102 第3实施方式 0103 图7所示的第3实施方式不具备图2所示的第1实施方式中的最佳计划运算单元 34及最佳回收率运算单元35。在第3实施方式中，操作员确定淡水生产量案及回收率案， 向数据受理单元31输入淡水生产量计划。在本实施方式中，操作员根据过去的经验法则， 预先制作多个将1日所需的淡水生产量分配到每1小时的1日的淡水生产量计划案。并 且，操作员根据该日的日子、气象信息等选择认为最佳的淡水生产量计划案，向数据受理单 元31输入所选择的淡水生产量计划案。控制装置部11为了掌握所输入的淡水生产量计划 案是否良好，作为功能具有配。
45、水池水位及电力消耗率的运算单元46，代替最佳计划运算单 元34。 0104 运算单元46预测能够根据所输入的淡水生产量计划案的每预定时间的淡水生产 量与通过需要预测单元33预测的每预定时间的需要量之差求出的每预定时间的配水池的 水位。此外，运算单元46用按每预定时间预测的海水水质、淡水生产量及预先求得的回收 率，通过上述(5)式对淡水生产量计划案计算用于淡化的电力消耗率。 0105 显示单元36显示运算单元46计算出的配水池的水位及电力消耗率。例如，关于 配水池的水位，显示单元36将所预测的配水池20的水位按各时间的变化和从制约条件保 存部40输入的配水池20的上下限水位一起如图7所示显示在画。
46、面上。此外，关于电力消 耗率，显示单元36也将电力消耗率如图7所示显示在画面上。操作员通过观察显示在画面 上的内容，判断所输入的淡水生产量计划案是否良好，根据判断结果确定是否采用淡水生 产量计划。即，控制部11具有支援制作淡水生产量计划的功能。 0106 在本实施方式中，显示单元36在画面上显示实施了一定期间的淡水生产量计划 案时的配水池的水位变化及电力消耗率的改善效果。由此，操作员能够确定是否采用所输 说 明 书CN 102999019 A 12 9/10页 13 入的淡水生产量计划案。即，控制部11支援操作员所进行的淡水生产量计划的制作。 0107 第4实施方式 0108 图8所示的第4实。
47、施方式不具备图2所示的第1实施方式中的海水水质预测单 元32。假设海水盐分浓度一定来向数据受理单元31输入固定值。此外，假设海水温度的 变化与气温的变化相同来向数据受理单元31输入类似天气日的过去的一定期间的气温变 化。即，根据第4实施方式，即使在难以预测海水水质的状况下，通过将盐分浓度设为一定 值，此外将气温的变化看做海水温度的变化，控制装置部11也能够制作最佳淡水生产量计 划来执行最佳淡水生产量计划。 0109 另外，也可以去除第2实施方式、第3实施方式中的海水水质预测单元32，并将本 实施方式的上述特征适用于第2实施方式、第3实施方式。 0110 第5实施方式 0111 在上述各实施方式。
48、中，工厂部10具有一个系统的从海水生产淡水的淡水生产设 备。此外，控制装置部11根据最佳淡水生产量计划，控制一个淡水生产设备。但是，在第5 实施方式中，工厂部10具有多个系列的淡水生产设备12。 0112 即，在本实施方式中，通过图1说明过的工厂部10具有多个系列的淡水生产设备 12。通过上述多个系列的淡水生产设备12生产的淡水经由1个配水池20供给到消费者。 本实施方式具有与图2所示的控制装置部11相同结构的控制装置部。参照图2如下说明 本实施方式的控制装置部11。 0113 本实施方式的控制装置部11具备最佳计划运算单元34。该最佳计划运算单元34 制作多个将一定期间所需的淡水生产量分配到。
49、每预定时间的一定期间的淡水生产量计划 案。并且，最佳计划运算单元34用按每预定时间预测的海水水质、淡水生产量及预先求得 的回收率，对多个淡水生产量计划案分别计算用于淡化的电力消耗率，此外根据所计算出 的电力消耗率，求出最佳淡水生产量计划。在本实施方式中，控制装置部11的控制对象为 多个系列的淡水生产设备12。淡水生产量计划为对上述多个系列的淡水生产设备12的计 划。若将某时刻k的淡水生产量定义为Q(k)，则Q(k)的值以每1个系列的淡水生产量离散 化。即，淡化工厂系统整体的淡水生产量根据多个系列的淡水生产设备12的打开/关闭的 组合而阶段性变化。因此，最佳计划运算单元34将每预定时间(1小时)的淡水生产量分 配到多个系列的淡水生产设备12。