JP7554068B2 - Machine learning device, data processing system, and machine learning method - Google Patents
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Description
本開示は遠心分離システムに適用可能な機械学習装置、データ処理システム及び機械学習方法に関する。 The present disclosure relates to a machine learning device, a data processing system, and a machine learning method that can be applied to a centrifuge system.
上下水、産業排水、又はし尿等の水処理設備において、遠心力を利用して固液分離を行う遠心分離装置が従来から用いられている。この遠心分離装置としては種々のタイプのものが知られているが、特に長時間連続した処理が必要な設備にあっては、デカンタと称される遠心分離装置が広く用いられている。 Centrifugal separators that use centrifugal force to separate solids and liquids have been used in water treatment facilities for water supply and sewage, industrial wastewater, and human waste. Various types of centrifuges are known, but a type of centrifuge called a decanter is widely used, particularly in facilities that require continuous treatment for long periods of time.
このデカンタは、一般に、駆動モータと、駆動モータにより回転され内部に被処理液が投入されるボウルと、このボウル内に同軸状に配置されるスクリューコンベアと、ボウルの回転速度とスクリューコンベアの回転速度との間に差速を発生させる差速発生装置と、を含む。そして、ボウル内に投入された被処理液中の固形物成分はボウルの一端部から、被処理液中の液体成分はボウルの他端部からそれぞれ排出されることで、固液分離を実現している。そして、このデカンタにおける好適な動作制御の手法が種々検討されている。(例えば、下記特許文献1参照。) This decanter generally includes a drive motor, a bowl that is rotated by the drive motor and into which the liquid to be treated is fed, a screw conveyor that is coaxially arranged within the bowl, and a differential speed generating device that generates a differential speed between the rotation speed of the bowl and the rotation speed of the screw conveyor. The solid components in the liquid to be treated fed into the bowl are discharged from one end of the bowl, and the liquid components in the liquid to be treated are discharged from the other end of the bowl, thereby achieving solid-liquid separation. Various suitable methods for controlling the operation of this decanter have been considered. (See, for example, Patent Document 1 below.)
上記特許文献1に記載された方法によれば、スクリューコンベアの搬送トルクに基づいて、差速発生装置で発生させる差速やボウルの遠心力を制御しているため、被処理液の性状に合わせた遠心分離装置の自動操業を部分的に実現できる。しかし、このような遠心分離装置を含む遠心分離システムの制御に関連する情報やパラメータは、スクリューコンベアの搬送トルク、差速発生装置で発生させる差速及びボウルの遠心力以外にも種々存在する。特に、当該制御対象の制御に影響する情報(状態変数)は多岐にわたり、且つこのような情報には数値化し難い情報も含まれ得る。そして、これらの状態変数を効果的且つ機械的に参酌する手法は現時点において確立されておらず、結果、このような状態変数は技術者(オペレータ)の経験や暗黙知に基づく判断により、遠心分離システムの動作制御に反映されているのが実情である。 According to the method described in the above-mentioned Patent Document 1, the differential speed generated by the differential speed generating device and the centrifugal force of the bowl are controlled based on the conveying torque of the screw conveyor, so that automatic operation of the centrifuge device can be partially realized according to the properties of the liquid to be treated. However, there are various information and parameters related to the control of the centrifuge system including such a centrifuge device other than the conveying torque of the screw conveyor, the differential speed generated by the differential speed generating device, and the centrifugal force of the bowl. In particular, the information (state variables) that affect the control of the control object is diverse, and such information may include information that is difficult to quantify. And, at present, a method for effectively and mechanically taking these state variables into consideration has not been established, and as a result, the reality is that such state variables are reflected in the operation control of the centrifuge system based on the judgment of the engineer (operator) based on the experience and tacit knowledge.
本開示は上述の点に鑑み、オペレータの判断に依存することなく遠心分離システムの好適な動作制御を実現するための、機械学習装置、データ処理システム及び機械学習方法を提供することを目的とする。 In view of the above, the present disclosure aims to provide a machine learning device, a data processing system, and a machine learning method for achieving suitable operational control of a centrifuge system without relying on the judgment of an operator.
上記目的を達成するために、本開示の第1の態様に係る機械学習装置20は、例えば図3に示すように、被処理液PL1(図示省略)、PL2に遠心力を付与して固形物M(図示省略)と分離液SL(図示省略)とに遠心分離するボウル2と、前記ボウル2内の前記固形物Mを排出口2aに向けて搬送するスクリューコンベア3と、前記ボウル2を回転させる駆動モータ4と、前記スクリューコンベア3を前記ボウル2と相対的な差速をもって回転させる差速発生装置5と、を含む遠心分離システム1のためのものであって、前記ボウル2に供給される前であって且つ所定の添加物が添加された後の前記被処理液PL2を所定画角から撮像した画像データを含む入力データと、前記入力データに対応付けられた制御パラメータを含む出力データとを備える学習用データセットを複数組記憶する学習用データセット記憶ユニット22であって、前記制御パラメータは、前記添加物の供給量、前記ボウル2の遠心力、及び前記差速発生装置5により制御される差速のうちの少なくとも1つを含む、前記学習用データセット記憶ユニット22と;前記学習用データセットを複数組入力することで、前記入力データと前記出力データとの相関関係を推論する学習モデルを学習する学習ユニット23と;前記学習ユニット23によって学習された前記学習モデルを記憶する学習済モデル記憶ユニット24と;を含むものである。 In order to achieve the above object, the machine learning device 20 according to the first aspect of the present disclosure is for a centrifuge system 1 including, as shown in FIG. 3, a bowl 2 that applies centrifugal force to the treated liquid PL1 (not shown) and PL2 to separate them into solid matter M (not shown) and separated liquid SL (not shown), a screw conveyor 3 that transports the solid matter M in the bowl 2 toward a discharge outlet 2a, a drive motor 4 that rotates the bowl 2, and a differential speed generating device 5 that rotates the screw conveyor 3 at a differential speed relative to the bowl 2, and includes image data of the treated liquid PL2 before it is supplied to the bowl 2 and after a predetermined additive has been added, taken from a predetermined angle of view. The learning data set storage unit 22 stores a plurality of learning data sets each including input data and output data each including a control parameter associated with the input data, the control parameter including at least one of the additive supply amount, the centrifugal force of the bowl 2, and the differential speed controlled by the differential speed generating device 5; a learning unit 23 that learns a learning model that infers a correlation between the input data and the output data by inputting a plurality of sets of the learning data sets; and a learned model storage unit 24 that stores the learning model learned by the learning unit 23.
このように構成すると、フロック含有被処理液の画像データから遠心分離システムの制御パラメータを推論可能な学習済モデルを提供することができる。 By configuring it in this way, it is possible to provide a trained model that can infer the control parameters of a centrifuge system from image data of the floc-containing liquid being treated.
本開示の第2の態様に係る機械学習装置20Aは、例えば図9に示すように、上記本開示の第1の態様に係る機械学習装置において、前記学習ユニットは、前記学習用データセット内の画像データを入力することで、前記画像データの特徴量を推論する第1の学習モデルを学習する第1の学習ユニット231と;前記画像データの特徴量を入力することで、前記制御パラメータを推論する第2の学習モデルを学習する第2の学習ユニット232と;を含むものである。 As shown in FIG. 9, the machine learning device 20A according to the second aspect of the present disclosure is the machine learning device according to the first aspect of the present disclosure, in which the learning unit includes a first learning unit 231 that learns a first learning model that infers features of image data by inputting image data in the learning dataset; and a second learning unit 232 that learns a second learning model that infers the control parameters by inputting features of the image data.
このように構成すると、フロック含有被処理液の画像データから遠心分離システムの制御パラメータを推測するに際し、学習ユニットを2つに分割することで、それぞれの学習ユニットにおいて生成される学習済モデルを得るために必要な学習用データセットの数を相対的に抑えることができる。 In this configuration, when estimating the control parameters of a centrifuge system from image data of the floc-containing treated liquid, the number of learning data sets required to obtain a trained model generated in each learning unit can be relatively reduced by dividing the learning unit into two.
本開示の第3の態様に係る機械学習装置20Bは、例えば図11に示すように、上記本開示の第1の態様に係る機械学習装置において、前記入力データは、前記分離液SLの濃度と、前記排出口2aから排出される液体含有固形物Mの含水率と、前記被処理液PL1のスラリー濃度と、前記スクリューコンベア3のトルク値とのうちの少なくとも1つを更に含む。 As shown in FIG. 11, for example, a machine learning device 20B according to a third aspect of the present disclosure is a machine learning device according to the first aspect of the present disclosure, in which the input data further includes at least one of the concentration of the separated liquid SL, the moisture content of the liquid-containing solid M discharged from the discharge outlet 2a, the slurry concentration of the treated liquid PL1, and the torque value of the screw conveyor 3.
このように構成すると、入力データの数が増えることで、学習ユニットにおいて生成される学習済モデルを得るために必要な学習用データセットの数を相対的に抑えることができる。 By configuring it in this way, the number of input data increases, making it possible to relatively reduce the number of training datasets required to obtain the trained model generated in the learning unit.
本開示の第4の態様に係る機械学習装置20Cは、例えば図13に示すように、上記本開示の第1の態様に係る機械学習装置において、前記入力データは、前記分離液SLの濃度と、前記排出口2aから排出される液体含有固形物Mの含水率と、前記被処理液PL1のスラリー濃度と、前記スクリューコンベア3のトルク値とのうちの少なくとも1つを更に含み、前記学習ユニットは、前記学習用データセット内の画像データを入力することで、前記画像データの特徴量を推論する第1の学習モデルを学習する第1の学習ユニット231と;前記画像データの特徴量と、前記分離液SLの濃度と、前記排出口2aから排出される液体含有固形物Mの含水率と、前記被処理液PL1のスラリー濃度と、前記スクリューコンベア3のトルク値とを入力することで、前記制御パラメータを推論する第4の学習モデルを学習する第4の学習ユニット234と;を含むものである。 As shown in FIG. 13, the machine learning device 20C according to the fourth aspect of the present disclosure is the machine learning device according to the first aspect of the present disclosure, in which the input data further includes at least one of the concentration of the separated liquid SL, the water content of the liquid-containing solid M discharged from the discharge port 2a, the slurry concentration of the liquid to be treated PL1, and the torque value of the screw conveyor 3, and the learning unit includes a first learning unit 231 that learns a first learning model that infers the feature amount of the image data by inputting the image data in the learning dataset; and a fourth learning unit 234 that learns a fourth learning model that infers the control parameter by inputting the feature amount of the image data, the concentration of the separated liquid SL, the water content of the liquid-containing solid M discharged from the discharge port 2a, the slurry concentration of the liquid to be treated PL1, and the torque value of the screw conveyor 3.
このように構成すると、フロック含有被処理液の画像データから遠心分離システムの制御パラメータを推測するに際し、学習ユニットを2つに分割し、且つそのうちの一方の学習ユニットにおいて学習される学習用データセットの入力データの数が増えることで、それぞれの学習ユニットにおいて生成される学習済モデルを得るために必要な学習用データセットの数を相対的に抑えることができる。 In this configuration, when estimating the control parameters of a centrifuge system from image data of the floc-containing treated liquid, the learning unit is divided into two, and the number of input data of the learning dataset learned in one of the learning units is increased, making it possible to relatively reduce the number of learning datasets required to obtain a trained model generated in each learning unit.
本開示の第5の態様に係る機械学習装置は、上記本開示の第1乃至4の態様に係る機械学習装置において、前記制御パラメータは、前記被処理液PL1の供給量を更に含むものである。 A machine learning device according to a fifth aspect of the present disclosure is a machine learning device according to any one of the first to fourth aspects of the present disclosure, in which the control parameters further include the supply amount of the treated liquid PL1.
このように構成すると、学習済モデルが出力する制御パラメータの数が増えることでより細かなパラメータ調整を実現できる。 By configuring it in this way, the number of control parameters output by the trained model increases, making it possible to achieve more fine-grained parameter adjustment.
本開示の第6の態様に係る機械学習装置は、上記本開示の第1乃至5の態様に係る機械学習装置において、前記制御パラメータは、前記ボウル2のダムセット径を更に含むものである。 A machine learning device according to a sixth aspect of the present disclosure is a machine learning device according to any one of the first to fifth aspects of the present disclosure, in which the control parameters further include a dam set diameter of the bowl 2.
このように構成すると、学習済モデルが出力する制御パラメータの数が増えることでより細かなパラメータ調整を実現できる。 By configuring it in this way, the number of control parameters output by the trained model increases, making it possible to achieve more fine-grained parameter adjustment.
本開示の第7の態様に係るデータ処理システム80、80Aは、例えば図7及び図10に示すように、被処理液PL1、PL2に遠心力を付与して固形物Mと分離液SLとに遠心分離するボウル2と、前記ボウル2内の前記固形物Mを排出口2aに向けて搬送するスクリューコンベア3と、前記ボウル2を回転させる駆動モータ4と、前記スクリューコンベア3を前記ボウル2と相対的な差速をもって回転させる差速発生装置5と、を含む遠心分離システム1に用いられるものであって、前記ボウル2に供給される前であって且つ所定の添加物が添加された後の前記被処理液PL2を所定画角から撮像した画像データを取得するための画像データ取得ユニット81と;第1又は2の態様に係る機械学習装置20、20Aによって生成された学習済モデルに、前記画像データ取得ユニット81が取得したデータを入力することで、前記遠心分離システム1の制御パラメータを推論する推論ユニット87、871、872と;を含むものである。 As shown in FIG. 7 and FIG. 10, the data processing system 80, 80A according to the seventh aspect of the present disclosure is used in a centrifuge system 1 including a bowl 2 that applies centrifugal force to the treated liquid PL1, PL2 to separate it into solid matter M and separated liquid SL, a screw conveyor 3 that transports the solid matter M in the bowl 2 toward a discharge port 2a, a drive motor 4 that rotates the bowl 2, and a differential speed generating device 5 that rotates the screw conveyor 3 at a differential speed relative to the bowl 2, and includes an image data acquisition unit 81 for acquiring image data of the treated liquid PL2 taken from a predetermined angle of view before being supplied to the bowl 2 and after a predetermined additive has been added; and an inference unit 87, 871, 872 that infers control parameters of the centrifuge system 1 by inputting the data acquired by the image data acquisition unit 81 into a trained model generated by the machine learning device 20, 20A according to the first or second aspect.
このように構成すると、フロック含有被処理液を撮像した画像データに基づいて、遠心分離システムの好適な動作制御を実現可能な制御パラメータが推論できるため、オペレータの判断に依存することなく遠心分離システムの動作制御を自動的に行うことができるようになる。 With this configuration, control parameters that can achieve optimal operational control of the centrifuge system can be inferred based on image data of the floc-containing liquid being treated, making it possible to automatically control the operation of the centrifuge system without relying on the judgment of the operator.
本開示の第8の態様に係るデータ処理システム80B、80Cは、例えば図12及び図14に示すように、被処理液PL1、PL2に遠心力を付与して固形物Mと分離液SLとに遠心分離するボウル2と、前記ボウル2内の前記固形物Mを排出口2aに向けて搬送するスクリューコンベア3と、前記ボウル2を回転させる駆動モータ4と、前記スクリューコンベア3を前記ボウル2と相対的な差速をもって回転させる差速発生装置5と、を含む遠心分離システム1に用いられるものであって、前記ボウル2に供給される前であって且つ所定の添加物が添加された後の前記被処理液PL2を所定画角から撮像した画像データを取得するための画像データ取得ユニット81と;前記分離液SLの濃度と、前記排出口2aから排出される液体含有固形物Mの含水率と、前記被処理液PL1のスラリー濃度と、前記スクリューコンベア3のトルク値とのうちの少なくとも1つを取得するための付加変数取得ユニット89と;第3又は4の態様に係る機械学習装置20B、20Cによって生成された学習済モデルに、前記画像データ取得ユニット81と前記付加変数取得ユニット89とが取得したデータを入力することで、前記遠心分離システム1の制御パラメータを推論する推論ユニット873、871、874と;を含むものである。 Data processing systems 80B and 80C according to an eighth aspect of the present disclosure are used in a centrifuge system 1 including a bowl 2 that applies centrifugal force to the treated liquids PL1 and PL2 to separate them into solids M and a separated liquid SL, a screw conveyor 3 that transports the solids M in the bowl 2 toward a discharge port 2a, a drive motor 4 that rotates the bowl 2, and a differential speed generating device 5 that rotates the screw conveyor 3 at a differential speed relative to the bowl 2, as shown in, for example, FIG. 12 and FIG. 14. The data processing systems 80B and 80C according to an eighth aspect of the present disclosure are used in a centrifuge system 1 including, for example, a bowl 2 that applies centrifugal force to the treated liquids PL1 and PL2 to separate them into solids M and a separated liquid SL, a screw conveyor 3 that transports the solids M in the bowl 2 toward a discharge port 2a, a drive motor 4 that rotates the bowl 2, and a differential speed generating device 5 that rotates the screw conveyor 3 at a differential speed relative to the bowl 2, and an image of the treated liquid PL2 taken from a predetermined angle of view before being supplied to the bowl 2 and after a predetermined additive has been added thereto. The device includes an image data acquisition unit 81 for acquiring data; an additional variable acquisition unit 89 for acquiring at least one of the concentration of the separated liquid SL, the moisture content of the liquid-containing solid M discharged from the discharge port 2a, the slurry concentration of the treated liquid PL1, and the torque value of the screw conveyor 3; and inference units 873, 871, and 874 for inferring the control parameters of the centrifuge system 1 by inputting the data acquired by the image data acquisition unit 81 and the additional variable acquisition unit 89 into the trained model generated by the machine learning device 20B or 20C according to the third or fourth aspect.
このように構成すると、分離液の濃度と、液体含有固形物Mの含水率と、被処理液のスラリー濃度と、スクリューコンベアのトルク値とのうちの少なくとも1つと、フロック含有被処理液を撮像した画像データとに基づいて、遠心分離システムの好適な動作制御を実現可能な制御パラメータが推論できるため、オペレータの判断に依存することなく遠心分離システムの動作制御を自動的に行うことができるようになる。 With this configuration, control parameters that can realize suitable operational control of the centrifuge system can be inferred based on at least one of the concentration of the separated liquid, the moisture content of the liquid-containing solids M, the slurry concentration of the treated liquid, and the torque value of the screw conveyor, as well as image data capturing the floc-containing treated liquid, so that the operational control of the centrifuge system can be performed automatically without relying on the judgment of the operator.
本開示の第9の態様に係る機械学習方法は、例えば図3及び図6に示すように、コンピュータにより実施されるものであって、且つ被処理液PL1、PL2に遠心力を付与して固形物Mと分離液SLとに遠心分離するボウル2と、前記ボウル2内の前記固形物Mを排出口2aに向けて搬送するスクリューコンベア3と、前記ボウル2を回転させる駆動モータ4と、前記スクリューコンベア3を前記ボウル2と相対的な差速をもって回転させる差速発生装置5と、を含む遠心分離システム1のためのものであって、前記ボウル2に供給される前であって且つ所定の添加物が添加された後の前記被処理液PL2を所定画角から撮像した画像データを含む入力データと、前記入力データに対応付けられた制御パラメータを含む出力データとを含む学習用データセットを複数組記憶するステップS11であって、前記制御パラメータは、前記添加物の供給量、前記ボウル2の遠心力、及び前記差速発生装置5により制御される差速のうちの少なくとも1つを含む、ステップと;前記学習用データセットを複数組入力することで、前記入力データと前記出力データとの相関関係を推論する学習モデルを学習するステップS15と;学習された前記学習モデルを記憶するステップS17と;を含むものである。 The machine learning method according to the ninth aspect of the present disclosure is implemented by a computer, for example as shown in FIG. 3 and FIG. 6, and is for a centrifuge system 1 including a bowl 2 that applies centrifugal force to the treated liquid PL1, PL2 to separate the solid matter M and the separated liquid SL, a screw conveyor 3 that transports the solid matter M in the bowl 2 toward a discharge outlet 2a, a drive motor 4 that rotates the bowl 2, and a differential speed generating device 5 that rotates the screw conveyor 3 at a differential speed relative to the bowl 2, and the treated liquid before being supplied to the bowl 2 and after a predetermined additive has been added thereto is The method includes: step S11 of storing multiple sets of learning data sets including input data including image data obtained by capturing an image of PL2 from a predetermined angle of view, and output data including control parameters associated with the input data, the control parameters including at least one of the amount of additives supplied, the centrifugal force of the bowl 2, and the differential speed controlled by the differential speed generating device 5; step S15 of learning a learning model that infers a correlation between the input data and the output data by inputting multiple sets of the learning data sets; and step S17 of storing the learned learning model.
このように構成すると、フロック含有被処理液の画像データから遠心分離システムの制御パラメータを推論可能な学習済モデルを提供することができる。 By configuring it in this way, it is possible to provide a trained model that can infer the control parameters of a centrifuge system from image data of the floc-containing liquid being treated.
本開示によれば、オペレータの判断に依存することなく、機械的に遠心分離システムの好適な動作制御を実現可能な制御パラメータを取得できるようになる。 According to the present disclosure, it becomes possible to obtain control parameters that can mechanically achieve suitable operational control of the centrifuge system without relying on the judgment of the operator.
以下、図面を参照して本開示を実施するための各実施の形態について説明する。なお、以下では本開示の目的を達成するための説明に必要な範囲を模式的に示し、本開示の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所については公知技術によるものとする。 Each embodiment for carrying out the present disclosure will be described below with reference to the drawings. Note that the scope necessary for the explanation to achieve the objectives of the present disclosure will be shown in a schematic manner below, and the scope necessary for the explanation of the relevant parts of the present disclosure will be mainly explained, and the parts for which explanation is omitted will be explained as being based on publicly known technology.
<第1の実施の形態>
本開示の第1の実施の形態に係る機械学習装置、データ処理システム及び機械学習方法の説明を行う前に、これら、機械学習装置、データ処理システム及び機械学習方法が適用される遠心分離システムについて簡単に説明を行う。本実施の形態に係る遠心分離システムとしては、遠心分離装置として横型のデカンタ1を含むものを用いる。なお、本開示に係る遠心分離システムの具体的な態様は以下に示すものに限定されるものではなく、例えば縦型や直胴型のデカンタ等の遠心分離装置を含む遠心分離システムに対しても適用可能である。
First Embodiment
Before describing the machine learning device, data processing system, and machine learning method according to the first embodiment of the present disclosure, a centrifuge system to which the machine learning device, data processing system, and machine learning method are applied will be briefly described. The centrifuge system according to the present embodiment uses a centrifuge device that includes a horizontal decanter 1. Note that the specific aspects of the centrifuge system according to the present disclosure are not limited to those shown below, and can also be applied to centrifuge systems that include a centrifuge device such as a vertical or straight-body decanter.
図1は、本開示の第1の実施の形態に係る、デカンタ本体の概略構造を示す模式図である。また、図2は、本開示の第1の実施の形態に係るデカンタの配管構造を含む遠心分離システムを示す模式図である。本実施の形態において示す横型のデカンタ1は、図1及び図2に示すように、主にボウル2と、スクリューコンベア3と、駆動モータ4と、差速発生装置5と、ケーシング6とを含む。 Figure 1 is a schematic diagram showing the general structure of a decanter body according to a first embodiment of the present disclosure. Also, Figure 2 is a schematic diagram showing a centrifuge system including a piping structure of a decanter according to a first embodiment of the present disclosure. The horizontal decanter 1 shown in this embodiment mainly includes a bowl 2, a screw conveyor 3, a drive motor 4, a differential speed generating device 5, and a casing 6, as shown in Figures 1 and 2.
ボウル2は、一端部が錘状に加工された筒状の部材で構成され、水平軸周りに回転可能に支持されている。また、このボウル2の錘状に加工された一端部には1乃至複数の固形物排出口2aが設けられ、他端部には1乃至複数の分離液排出口2bが形成されたダム2cが取り付けられている。固形物排出口2aからは、ボウル2内に投入される被処理液に含まれる固形物成分が主に排出され、分離液排出口2bからは、同じくボウル2内に投入される被処理液に含まれる液体成分が主に排出される。また、このボウル2の一方の端部(図1においては錘状に加工された一端部)には、更に後述する駆動モータ4からの動力を伝達するプーリー4aが取り付けられている。なお、固形物排出口2aから排出される固形物成分は、被処理液内の大部分の液体成分が脱水除去され、液体(分離液)成分を相対的に少ない所定量含んだ状態で排出されるため、以下ではこの固形物成分を液体含有固形物(あるいは脱水固形物)Mという。 The bowl 2 is made of a cylindrical member with one end processed into a weight shape, and is supported so as to be rotatable around a horizontal axis. One or more solid discharge outlets 2a are provided at the weight-shaped end of the bowl 2, and a dam 2c with one or more separated liquid discharge outlets 2b is attached to the other end. Solid components contained in the liquid to be treated that is poured into the bowl 2 are mainly discharged from the solid discharge outlet 2a, and liquid components contained in the liquid to be treated that is also poured into the bowl 2 are mainly discharged from the separated liquid discharge outlet 2b. A pulley 4a that transmits power from a drive motor 4, which will be described later, is attached to one end of the bowl 2 (the end processed into a weight shape in FIG. 1). The solid components discharged from the solid discharge outlet 2a are discharged in a state in which most of the liquid components in the liquid to be treated have been dehydrated and removed, and contain a relatively small amount of liquid (separated liquid) components, so hereinafter, these solid components are referred to as liquid-containing solids (or dehydrated solids) M.
スクリューコンベア3は、ボウル2内に同軸状に配置され、その周囲に螺旋状のスクリュー羽根3aが形成された部材で構成される。スクリュー羽根3aはボウル2内の固形物を搬送及び/又は圧搾するための部材である。このスクリューコンベア3の胴部3bには、その内部に被処理液を受けるための空間3cと、この空間に貯留された被処理液をボウル2内に投入するための吐出口3dとが設けられている。また、このスクリューコンベア3の一端部には、後述する差速発生装置5が連結されている。 The screw conveyor 3 is arranged coaxially within the bowl 2 and is composed of a member with a spiral screw blade 3a formed around it. The screw blade 3a is a member for transporting and/or squeezing the solid matter in the bowl 2. The body 3b of this screw conveyor 3 is provided with a space 3c for receiving the liquid to be treated therein, and a discharge port 3d for pouring the liquid to be treated stored in this space into the bowl 2. In addition, a differential speed generating device 5, which will be described later, is connected to one end of this screw conveyor 3.
駆動モータ4は、ボウル2に回転力を付与するためのモータであり、ボウル2の一方の端部に取り付けられたプーリー4aにベルト4bを介して接続されている。この駆動モータ4には、ボウル2を例えば2000~5000rpmの範囲で回転させるために、比較的大型のモータが採用され、且つその回転速度はインバーター制御によって適宜変更可能となっていることが好ましい。また、差速発生装置5は、ボウル2の回転速度とスクリューコンベア3の回転速度との間に差速を発生させるための装置であって、スクリューコンベア3をボウル2に対して僅かに(例えば1~3rpm程度)遅く回転させることが可能な装置である。この差速発生装置5は、スクリューコンベア3に接続されたギヤボックス5aと、スクリューコンベア3にブレーキ力を付加する差動モータ(「バックドライブモーター」ともいう)5bとを含む。差速発生装置5の具体的な動作原理については従来から知られているものであるから、その説明は省略する。 The drive motor 4 is a motor for applying a rotational force to the bowl 2, and is connected to a pulley 4a attached to one end of the bowl 2 via a belt 4b. A relatively large motor is preferably used for the drive motor 4 in order to rotate the bowl 2 in the range of, for example, 2000 to 5000 rpm, and the rotation speed is preferably variable as appropriate by inverter control. The differential speed generating device 5 is a device for generating a differential speed between the rotation speed of the bowl 2 and the rotation speed of the screw conveyor 3, and is a device that can rotate the screw conveyor 3 slightly slower (for example, about 1 to 3 rpm) than the bowl 2. The differential speed generating device 5 includes a gear box 5a connected to the screw conveyor 3 and a differential motor (also called a "back drive motor") 5b that applies a braking force to the screw conveyor 3. The specific operating principle of the differential speed generating device 5 is conventionally known, so its description will be omitted.
ケーシング6は、ボウル2及びスクリューコンベア3を覆うように設けられ、ボウル2の固形物排出口2aから排出された、僅かに液体を含んだ固形物としての液体含有固形物(脱水固形物)Mを下方に設けられた固形物シュート6aに導き、同じくボウル2の分離液排出口2bから排出された分離液SL(図3参照。)を下方に設けられた分離液シュート6bに導くものである。また、ケーシング6に覆われたボウル2及びスクリューコンベア3は、フレーム6cによって一体に支持されている。 The casing 6 is provided to cover the bowl 2 and the screw conveyor 3, and guides the liquid-containing solids (dehydrated solids) M, which are solids containing a small amount of liquid and discharged from the solid discharge outlet 2a of the bowl 2, to the solids chute 6a provided below, and similarly guides the separated liquid SL (see FIG. 3) discharged from the separated liquid discharge outlet 2b of the bowl 2 to the separated liquid chute 6b provided below. In addition, the bowl 2 and the screw conveyor 3 covered by the casing 6 are supported together by the frame 6c.
ケーシング6の固形物シュート6aは、固形物排出導管7に連結されており、固形物シュート6aから排出された固形物は、例えばこの固形物排出導管7を介して図示しない乾燥装置や焼却設備等への主搬送路7aへ運ばれる。また、ケーシング6の分離液シュート6bは、分離液排出導管8に連結されており、分離液シュート6bから排出された分離液は、例えばこの分離液排出導管8を介して図示しない浄水設備等へ運ばれる。 The solid matter chute 6a of the casing 6 is connected to a solid matter discharge conduit 7, and the solid matter discharged from the solid matter chute 6a is transported, for example, via this solid matter discharge conduit 7 to a main transport path 7a to a drying device, incineration equipment, or the like (not shown). In addition, the separated liquid chute 6b of the casing 6 is connected to a separated liquid discharge conduit 8, and the separated liquid discharged from the separated liquid chute 6b is transported, for example, via this separated liquid discharge conduit 8 to a water purification equipment, or the like (not shown).
このデカンタ1は、ボウル2内に被処理液を投入するための給液管9を更に含む。この給液管9は、その一端はスクリューコンベア3の胴部3b内の空間3cに連通し、他端は被処理液供給源10及び添加物供給源11が連通しており、他端から流入した被処理液等をボウル2内に投入するための導管となっている。 The decanter 1 further includes a liquid supply pipe 9 for feeding the liquid to be treated into the bowl 2. One end of this liquid supply pipe 9 is connected to the space 3c in the body 3b of the screw conveyor 3, and the other end is connected to a source 10 of the liquid to be treated and a source 11 of additives, and serves as a conduit for feeding the liquid to be treated, etc., that flows in from the other end, into the bowl 2.
給液管9と被処理液供給源10とは、被処理液を供給するためのポンプ10aを備えた被処理液配管10bによって流体的に接続されている。このポンプ10aを制御することにより、被処理液のボウル内への供給量を制御することができる。ここで、被処理液供給源10から供給される被処理液は、多くの場合固形物としての汚泥を含むスラリー(懸濁液)である。 The liquid supply pipe 9 and the treated liquid supply source 10 are fluidly connected by a treated liquid pipe 10b equipped with a pump 10a for supplying the treated liquid. By controlling this pump 10a, the amount of treated liquid supplied into the bowl can be controlled. Here, the treated liquid supplied from the treated liquid supply source 10 is often a slurry (suspension) containing sludge as a solid matter.
また、給液管9と添加物供給源11とは、被処理液に添加される添加物、例えば薬剤を供給するためのポンプ11aと薬剤の供給位置や供給タイミングを制御するための複数個の弁11bとを備えた添加物配管11cによって流体的に接続されている。ここで、添加物供給源11から供給される薬剤は、スラリーに投与することでスラリー中に含まれる汚泥をフロック状に変化させる凝集剤、特に高分子凝集剤又は無機凝集剤である。以下においては、薬剤が添加される前の被処理液を「被処理液PL1」とし、薬剤が添加された後の被処理液を「フロック含有被処理液PL2」として両者を区別することとする。 The liquid supply pipe 9 and the additive supply source 11 are fluidly connected by an additive pipe 11c equipped with a pump 11a for supplying an additive, such as a chemical, to be added to the liquid being treated, and multiple valves 11b for controlling the supply position and timing of the chemical. Here, the chemical supplied from the additive supply source 11 is a flocculant, particularly a polymer flocculant or an inorganic flocculant, which is administered to the slurry to change the sludge contained in the slurry into a floc-like state. In the following, the liquid being treated before the chemical is added will be referred to as the "liquid being treated PL1" and the liquid being treated after the chemical has been added will be referred to as the "floc-containing liquid being treated PL2" to distinguish between the two.
本実施の形態に係る添加物配管11cは、図2に示すように、その中途位置で2つの管に分岐され、一方は被処理液配管10bの中間位置に、他方は給液管9にそれぞれ接続されている。被処理液配管10bの中間位置に接続された配管を経由して薬剤を供給した場合には、被処理液配管10b内で被処理液PL1と薬剤とが反応し(いわゆる「ライン薬注」)、給液管9に接続された配管を経由して薬剤を供給した場合には、主に空間3c内部及びボウル2内部で被処理液PL1と薬剤とが反応する(いわゆる「機内薬注」)こととなる。このような配管構造を採用すると、被処理液PL1に薬剤を添加する位置及びタイミングを調整することができ、以って主に被処理液PL1の状態に影響される薬剤による汚泥フロック(「フロック凝集体」ともいう)生成効果を最適に調整することができるようになる。なお、図2に示す配管の接続位置は一例にすぎず、被処理液の状態等を考慮して当該配管構造は適宜変更することが可能である。 As shown in FIG. 2, the additive pipe 11c according to this embodiment is branched into two pipes at its midpoint, one of which is connected to the middle of the treated liquid pipe 10b, and the other is connected to the liquid supply pipe 9. When the chemical is supplied via the pipe connected to the middle of the treated liquid pipe 10b, the treated liquid PL1 reacts with the chemical in the treated liquid pipe 10b (so-called "line chemical supply"); when the chemical is supplied via the pipe connected to the liquid supply pipe 9, the treated liquid PL1 reacts with the chemical mainly in the space 3c and the bowl 2 (so-called "in-machine chemical supply"). By adopting such a piping structure, the position and timing at which the chemical is added to the treated liquid PL1 can be adjusted, and the effect of generating sludge flocs (also called "floc aggregates") by the chemical, which is mainly influenced by the state of the treated liquid PL1, can be optimally adjusted. Note that the connection position of the pipes shown in FIG. 2 is only one example, and the piping structure can be appropriately changed in consideration of the state of the treated liquid, etc.
また、本実施の形態に係るデカンタ1の各種配管には、配管内を通過する対象物を監視するための監視システムが設置されていると好ましい。この監視システムは、詳しくは、分離液排出導管8に設けられた分離液監視システム40と、固形物排出導管7に設けられた脱水固形物監視システム50と、被処理液配管10bに設けられた被処理液監視システム60とを含む。更に、これらの監視システムに加えて、スクリューコンベア3のトルク値を監視するスクリューコンベアトルク監視システム70を含んでいてもよい。各監視システムの具体的な構成については後述の各実施の形態に対応するようにいくつかの例を説明する。なお、第1の実施の形態においては、被処理液監視システム60以外の監視システムは使用していないため、被処理液監視システム60以外の監視システムについては、第2の実施の形態以降で説明される。 In addition, it is preferable that the various pipes of the decanter 1 according to this embodiment are provided with a monitoring system for monitoring objects passing through the pipes. In detail, this monitoring system includes a separated liquid monitoring system 40 provided in the separated liquid discharge conduit 8, a dehydrated solids monitoring system 50 provided in the solids discharge conduit 7, and a treated liquid monitoring system 60 provided in the treated liquid pipe 10b. In addition to these monitoring systems, a screw conveyor torque monitoring system 70 for monitoring the torque value of the screw conveyor 3 may also be included. Several examples of the specific configuration of each monitoring system will be described in accordance with each embodiment described later. In the first embodiment, no monitoring systems other than the treated liquid monitoring system 60 are used, so monitoring systems other than the treated liquid monitoring system 60 will be described in the second embodiment and onwards.
以上の構成を備えるデカンタ1による固液分離は、先ず、所定の回転数で回転するボウル2内に給液管9を介してフロック含有被処理液PL2が投入されると、駆動モータ4により発生された遠心力の作用によってフロック含有被処理液PL2内の(薬剤の効果によりフロック状となっている)固形物がボウル2の内壁面に沈降する。沈降した固形物は、差速発生装置5の作用によりボウル2の回転数よりも僅かに小さな回転数でボウル2に対して連れ周りするスクリューコンベア3のスクリュー羽根3aによって、ボウル2の錘状に加工された一端側に向かって圧搾されつつ搬送され、所定量の流体成分と共に固形物排出口2aより固形物シュート6aへ排出される。また、上記のように固形物が沈降除去された後のボウル2内の残留物は、分離液SLとしてボウル2内に一定期間滞留した後、分離液排出口2bからオーバーフローするようにして分離液シュート6bへ排出される。 In the solid-liquid separation by the decanter 1 having the above-mentioned configuration, first, the floc-containing liquid PL2 to be treated is fed through the liquid feed pipe 9 into the bowl 2 rotating at a predetermined rotation speed, and the solids in the floc-containing liquid PL2 (which has become flocculated due to the effect of the chemicals) settle on the inner wall surface of the bowl 2 due to the action of the centrifugal force generated by the drive motor 4. The settled solids are conveyed while being squeezed toward the one end of the bowl 2, which is machined into a weight shape, by the screw blades 3a of the screw conveyor 3, which rotates with the bowl 2 at a rotation speed slightly lower than the rotation speed of the bowl 2 due to the action of the differential speed generating device 5, and are discharged from the solid discharge port 2a to the solid chute 6a together with a predetermined amount of fluid components. In addition, the residue in the bowl 2 after the solids have been settled and removed as described above remains in the bowl 2 as the separated liquid SL for a certain period of time, and then overflows from the separated liquid discharge port 2b and is discharged to the separated liquid chute 6b.
<機械学習装置>
上述の固液分離処理は、デカンタ1の各種制御パラメータを調整することで、好適な処理を実現している。ここでいう制御パラメータとは、主にボウル2の遠心力、添加物供給源11からの薬剤の供給量、及びボウル2とスクリューコンベア3との差速から構成される。そこで、以下には、デカンタ1における最適な制御パラメータを推定することが可能な推論モデル(学習済モデル)を学習する本開示の第1の実施の形態に係る機械学習装置20について、説明を行う。
<Machine learning device>
The above-mentioned solid-liquid separation process is performed in a suitable manner by adjusting various control parameters of the decanter 1. The control parameters here mainly consist of the centrifugal force of the bowl 2, the amount of chemicals supplied from the additive supply source 11, and the differential speed between the bowl 2 and the screw conveyor 3. Hereinafter, a machine learning device 20 according to a first embodiment of the present disclosure that learns an inference model (trained model) capable of estimating optimal control parameters in the decanter 1 will be described.
図3は、本開示の第1の実施の形態に係る機械学習装置20の概略ブロック図である。本実施の形態に係る機械学習装置20は、図3に示すように、学習用データセット取得ユニット21と、学習用データセット記憶ユニット22と、学習ユニット23と、学習済モデル記憶ユニット24とを備えている。 FIG. 3 is a schematic block diagram of a machine learning device 20 according to a first embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 3, the machine learning device 20 according to this embodiment includes a learning dataset acquisition unit 21, a learning dataset storage unit 22, a learning unit 23, and a trained model storage unit 24.
学習用データセット取得ユニット21は、例えば有線又は無線の通信回線を介して学習(トレーニング)用データセットを構成する複数のデータを取得するインタフェースユニットである。ここで取得される複数のデータの具体的な内容については、生成したい学習済モデルに合わせて適宜変更等をすることが可能である。本実施の形態においては、複数のデータとして、フロック含有被処理液PL2の画像データと、この画像データに対応付けられる制御パラメータを取得している。また、この制御パラメータとしては、被処理液PL1へ添加される薬剤の供給量、ボウル2の遠心力、及び差速発生装置5により制御される差速を含む。なお、本実施の形態においては制御パラメータとして上述した3つのデータを取得するものについて例示するが、学習用データセットを構成する制御パラメータとしては、上述した3つのデータのうち少なくとも1つを含んでいればよい。また、制御パラメータは上述した3つに限定されるものではなく、例えば被処理液供給源10からの被処理液PL1の供給量や、ボウル2のダム2cのダムセット径をも含んでいてよい。したがって、出力データを構成する制御パラメータを4つ以上としてもよい。一般に、制御パラメータの数が増えれば、後述するデカンタ1の動作制御に適用した際、細やかなパラメータ調整が実現できるが、制御パラメータの数が多くなると十分な精度の推論が可能な学習済モデルを得るために必要な学習用データセットの数は増加する傾向がある。したがって、出力データとしての制御パラメータの数は準備可能な学習用データセットの数等を考慮して決定することが好ましい。 The learning data set acquisition unit 21 is an interface unit that acquires a plurality of data constituting a learning (training) data set, for example, via a wired or wireless communication line. The specific contents of the plurality of data acquired here can be appropriately changed according to the trained model to be generated. In this embodiment, the plurality of data are acquired as image data of the floc-containing treated liquid PL2 and control parameters associated with this image data. The control parameters include the supply amount of the chemical added to the treated liquid PL1, the centrifugal force of the bowl 2, and the differential speed controlled by the differential speed generating device 5. In this embodiment, the above-mentioned three data are acquired as control parameters, but the control parameters constituting the learning data set may include at least one of the above-mentioned three data. In addition, the control parameters are not limited to the above-mentioned three, and may also include, for example, the supply amount of the treated liquid PL1 from the treated liquid supply source 10 and the dam set diameter of the dam 2c of the bowl 2. Therefore, the control parameters constituting the output data may be four or more. In general, if the number of control parameters is increased, more detailed parameter adjustments can be achieved when applied to the operation control of the decanter 1 described below, but as the number of control parameters increases, the number of training data sets required to obtain a trained model capable of inference with sufficient accuracy tends to increase. Therefore, it is preferable to determine the number of control parameters as output data taking into consideration the number of training data sets that can be prepared, etc.
この学習用データセット取得ユニット21において取得される複数のデータの取得方法の一例を説明する。学習用データセット取得ユニット21は、図3に示すように、コンピュータPC1に接続され、このコンピュータPC1から所望のデータを取得する。このコンピュータPC1は、例えば上述したデカンタ1の各種動作制御を行うコントロールユニット30の少なくとも一部を構成する、あるいはこのコントロールユニット30に通信可能に接続されたコンピュータであってよい。これにより、コンピュータPC1においてデカンタ1の各種制御パラメータが取得可能となっている。加えて、このコンピュータPC1は、図2に示すように、被処理液配管10bに設けられた被処理液監視システム60に直接又はコントロールユニット30を介して間接的に接続されており、被処理液監視システム60よりフロック含有被処理液PL2の画像データを取得することができる。なお、ここでいうデカンタ1のコントロールユニット30とは、デカンタ1全体の制御を行うための装置であって、デカンタ1が備える各種センサや駆動手段に接続された、プロセッサ及びメモリ等を備える周知のコンピュータ等から構成されるものであってよい。 An example of a method for acquiring a plurality of data acquired by the learning data set acquisition unit 21 will be described. As shown in FIG. 3, the learning data set acquisition unit 21 is connected to a computer PC1 and acquires desired data from the computer PC1. The computer PC1 may be, for example, at least a part of the control unit 30 that controls various operations of the decanter 1 described above, or may be a computer communicably connected to the control unit 30. This allows the computer PC1 to acquire various control parameters of the decanter 1. In addition, as shown in FIG. 2, the computer PC1 is directly or indirectly connected to a treated liquid monitoring system 60 provided in the treated liquid piping 10b via the control unit 30, and can acquire image data of the floc-containing treated liquid PL2 from the treated liquid monitoring system 60. The control unit 30 of the decanter 1 referred to here is a device for controlling the entire decanter 1, and may be composed of a well-known computer equipped with a processor, memory, etc., connected to various sensors and driving means provided in the decanter 1.
ここで、被処理液監視システム60には、図3に示すように、被処理液配管10bの少なくとも添加物配管11cとの接続位置よりも下流の任意箇所に連結されたサイトグラス61と、サイトグラス61に設けられた窓62に所定画角で設置され、サイトグラス61内を流れるフロック含有被処理液PL2の画像データを撮像可能なフロック含有被処理液撮像用カメラ63とを含むものを採用することができる。このうち、フロック含有被処理液撮像用カメラ63には、二次元画像を撮像可能な周知のカメラを採用することができる。また、この被処理液監視システム60においては、フロック含有被処理液撮像用カメラ63により撮像される画像データにフロック含有被処理液PL2の状態が反映されやすいよう、サイトグラス61内のフロック含有被処理液PL2を照らす図示しない光源や、フロック含有被処理液撮像用カメラ63に取り付け可能な図示しない偏光フィルタを適宜採用することができる。なお、被処理液監視システム60の構成はこれに限定されるものではなくフロック含有被処理液PL2の画像データを取得可能な構成であれば種々の構成を採用することができる。具体例としては、例えば薬剤が給液管9に接続された添加物配管11cを介して供給される場合には、フロック含有被処理液撮像用カメラ63をスクリューコンベア3内部の空間3c内を撮像可能な位置に配置した構成を採用してもよいし、例えば後述する図9に示す被処理液監視システム60Aのような構成を採用してもよい。 Here, as shown in FIG. 3, the treated liquid monitoring system 60 may include a sight glass 61 connected to an arbitrary location downstream of the connection position of the treated liquid pipe 10b with at least the additive pipe 11c, and a floc-containing treated liquid imaging camera 63 that is installed at a predetermined angle of view in a window 62 provided in the sight glass 61 and can capture image data of the floc-containing treated liquid PL2 flowing through the sight glass 61. Of these, the floc-containing treated liquid imaging camera 63 may be a well-known camera capable of capturing two-dimensional images. In addition, in this treated liquid monitoring system 60, a light source (not shown) that illuminates the floc-containing treated liquid PL2 in the sight glass 61 and a polarizing filter (not shown) that can be attached to the floc-containing treated liquid imaging camera 63 may be appropriately used so that the state of the floc-containing treated liquid PL2 is easily reflected in the image data captured by the floc-containing treated liquid imaging camera 63. The configuration of the treated liquid monitoring system 60 is not limited to this, and various configurations can be adopted as long as they are capable of acquiring image data of the floc-containing treated liquid PL2. As a specific example, when the chemical is supplied through the additive pipe 11c connected to the liquid supply pipe 9, a configuration may be adopted in which the floc-containing treated liquid imaging camera 63 is disposed at a position capable of imaging the space 3c inside the screw conveyor 3, or a configuration such as the treated liquid monitoring system 60A shown in FIG. 9, which will be described later, may be adopted.
図4は、本開示の第1の実施の形態に係る被処理液監視システム60のフロック含有被処理液撮像用カメラ63により得られた画像データの例を示したものである。ところで、遠心分離システムにより固液分離処理を行う際、デカンタ1に投入される被処理液内の固形物成分が薬液によって十分に凝集されていると、固形物成分と液体成分を良好に分離できることが一般に知られている。また、被処理液監視システム60によって得られる画像データにおいて、フロック含有被処理液PL2のフロック凝集が良好に行われていると、一のフロック凝集体が粗大化すると共に、フロック凝集体が存在しない領域の透明度が高くなる傾向がある。したがって、図4に示すように、フロック含有被処理液PL2中のフロック凝集反応が良好に進んでいる画像データ(例えば図4(b)に示すもの)は、例えば薬剤供給量が不足している等の理由により反応が良好に進んでいない画像データ(例えば図4(a)に示すもの)に比べて、ピクセル間の色味の変化量が増加する傾向があると推測できる。 Figure 4 shows an example of image data obtained by the floc-containing treated liquid imaging camera 63 of the treated liquid monitoring system 60 according to the first embodiment of the present disclosure. It is generally known that when performing solid-liquid separation processing using a centrifuge system, if the solid components in the treated liquid fed into the decanter 1 are sufficiently aggregated by the chemical solution, the solid components and the liquid components can be well separated. In addition, in the image data obtained by the treated liquid monitoring system 60, if the floc aggregation of the floc-containing treated liquid PL2 is well performed, one floc aggregate tends to become coarse and the transparency of the area where the floc aggregate is not present tends to increase. Therefore, as shown in Figure 4, it can be inferred that the image data in which the floc aggregation reaction in the floc-containing treated liquid PL2 is well proceeding (for example, the one shown in Figure 4(b)) tends to have a greater amount of color change between pixels than the image data in which the reaction is not well proceeding due to, for example, a shortage of the chemical supply (for example, the one shown in Figure 4(a)).
学習用データセット記憶ユニット22は、学習用データセット取得ユニット21で取得した学習用データセットを構成する複数のデータを、関連する入力データと出力データ(「教師データ」ともいう)とを関連付けて1つの学習用データセットとし、格納するためのデータベースである。本実施の形態において格納される学習用データセットは、ボウル2に供給される前であって且つ薬剤が添加された後のフロック含有被処理液PL2を所定画角から撮像した画像データを入力データとし、この入力データとしての画像データに対応付けられた制御パラメータを出力データとしたものとすることができる。また、学習用データセット記憶ユニット22を構成するデータベースの具体的な構成については適宜調整することができる。例えば、図3においては、説明の都合上、この学習用データセット記憶ユニット22と後述する学習済モデル記憶ユニット24とを別々の記憶手段として示しているが、これらは単一の記憶媒体(データベース)によって構成することもできる。 The learning dataset storage unit 22 is a database for storing a plurality of data constituting the learning dataset acquired by the learning dataset acquisition unit 21, by associating related input data and output data (also called "teacher data") into one learning dataset. In the present embodiment, the learning dataset stored may be one in which the input data is image data captured from a predetermined angle of view of the floc-containing treated liquid PL2 before it is supplied to the bowl 2 and after the addition of the chemical, and the output data is a control parameter associated with the image data as the input data. The specific configuration of the database constituting the learning dataset storage unit 22 may be adjusted as appropriate. For example, in FIG. 3, for convenience of explanation, the learning dataset storage unit 22 and the trained model storage unit 24 described later are shown as separate storage means, but they may also be configured by a single storage medium (database).
ところで、学習用データセット記憶ユニット22で格納される学習用データセットは、上述したように、1つの画像データと、この1つの画像データに対応する制御パラメータとで構成されている。他方、学習ユニット23において1つの学習済モデルを生成するためには、多くの学習用データセット(例えば数千~数万セット)を用いて学習を行う必要がある。そこで、多量の学習用データセットを比較的短時間で準備するために、この学習用データセット記憶ユニット22において、データオーギュメンテーション(data augmentation)を実施することが好ましい。このデータオーギュメンテーションの具体的な方法としては、例えば、1つの矩形の原画像データから、当該原画像データよりも小さな正方形の部分画像データをランダムにa個(例えば100個)抽出し、抽出されたa個の部分画像データそれぞれと原画像データに対応付けられた制御パラメータとを関連付けることで、a個の学習用データセットを取得する方法を採用することができる。 As described above, the learning dataset stored in the learning dataset storage unit 22 is composed of one image data and a control parameter corresponding to this one image data. On the other hand, in order to generate one trained model in the learning unit 23, it is necessary to perform learning using many learning datasets (for example, several thousand to tens of thousands of sets). Therefore, in order to prepare a large number of learning datasets in a relatively short time, it is preferable to perform data augmentation in the learning dataset storage unit 22. As a specific method of this data augmentation, for example, a method can be adopted in which a number of square partial image data smaller than the original image data is randomly extracted from one rectangular original image data (for example, 100 pieces), and each of the extracted a pieces of partial image data is associated with a control parameter corresponding to the original image data to obtain a number of learning datasets.
学習ユニット23は、学習用データセット記憶ユニット22に記憶された複数の学習用データセットを複数組入力することで、学習用データセット内の入力データと出力データとの間の相関関係を推論する学習モデルを学習するものである。本実施の形態においては、後に詳しく説示するように、機械学習の具体的な手法としてニューラルネットワークを用いた教師あり学習を採用している。ただし、機械学習の具体的な手法については、これに限定されるものではなく、入出力の相関関係を学習用データセットから学習することができるものであれば他の学習手法を採用することも可能である。例えば、アンサンブル学習(ランダムフォレスト、ブースティング、スタッキング等)を用いることもできる。 The learning unit 23 inputs a plurality of sets of learning datasets stored in the learning dataset storage unit 22, and learns a learning model that infers the correlation between the input data and the output data in the learning dataset. In this embodiment, as will be described in detail later, supervised learning using a neural network is adopted as a specific method of machine learning. However, the specific method of machine learning is not limited to this, and other learning methods can be adopted as long as they can learn the correlation between input and output from the learning dataset. For example, ensemble learning (random forest, boosting, stacking, etc.) can also be used.
学習済モデル記憶ユニット24は、学習ユニット23で生成された学習済モデルを記憶するためのデータベースである。この学習済モデル記憶ユニット24に記憶された学習済モデルは、要求に応じて、インターネットを含む通信回線や記憶媒体を介して実システムへ適用される。実システム(データ処理システム80)に対する学習済モデルの具体的な適用態様については、後に詳述する。 The trained model storage unit 24 is a database for storing trained models generated by the learning unit 23. The trained models stored in the trained model storage unit 24 are applied to the real system upon request via communication lines including the Internet or storage media. Specific aspects of applying the trained models to the real system (data processing system 80) will be described in detail later.
ところで、本実施の形態に係るデカンタ1において学習用データセットを準備する際には、教師データとなる最適な制御パラメータを特定する必要がある。この最適な制御パラメータを特定する方法としては、例えば被処理液監視システム60により取得された画像データとそのときの実際の制御パラメータとを参酌し、オペレータENが手動で特定する方法を採用することができる。この場合、教師データとなる最適な制御パラメータを特定するオペレータENには熟練の技術者、あるいは複数の技術者を割り当てると好ましい。このように特定された最適な制御パラメータは、機械学習装置20において、学習用データセットの教師データとして、上述した画像データに対応付けられた状態で学習用データセット記憶ユニット22に整理・格納される。 When preparing a learning dataset for the decanter 1 according to this embodiment, it is necessary to identify optimal control parameters that will serve as teacher data. As a method for identifying these optimal control parameters, for example, a method in which the operator EN manually identifies them by taking into consideration the image data acquired by the treated liquid monitoring system 60 and the actual control parameters at that time can be adopted. In this case, it is preferable to assign a skilled engineer or multiple engineers to the operator EN who identifies the optimal control parameters that will serve as teacher data. The optimal control parameters identified in this way are organized and stored in the learning dataset storage unit 22 in the machine learning device 20 as teacher data for the learning dataset in a state associated with the above-mentioned image data.
ここで、特定される最適な制御パラメータとしては、上述したように、ボウル2の遠心力、添加物供給源11からの薬剤の供給量、及びボウル2とスクリューコンベア3との差速の少なくとも1つであってよい。これらの制御パラメータは、デカンタ1による固液分離処理に最も影響のある制御パラメータと考えられるものであるため、ここで特定される制御パラメータは、本実施の形態において例示するように上述した3つの制御パラメータ全てとすると好ましい。なお、当然ながらこれら3つの制御パラメータのうち1つのみ、あるいは2つのみを出力データとして採用してもよく、またこれら3つの制御パラメータ以外のパラメータ(例えば薬剤の供給位置等)を出力データに更に追加することも可能である。上記3つの制御パラメータのうち、ボウル2の遠心力については、主に駆動モータ4によるボウル2の回転数を制御することで調整が可能であるが、この回転数を変更する制御は他の2つの制御(薬剤供給量及び差速の制御)に比して応答性が低いという特徴がある。そこで、上記3つの制御パラメータのうち2つのみを出力データに採用する場合には、添加物供給源11からの薬剤の供給量とボウル2とスクリューコンベア3との差速の2つを採用するとよい。 Here, the optimal control parameters to be identified may be at least one of the centrifugal force of the bowl 2, the amount of drug supply from the additive supply source 11, and the differential speed between the bowl 2 and the screw conveyor 3, as described above. Since these control parameters are considered to be the control parameters that have the greatest effect on the solid-liquid separation process by the decanter 1, it is preferable that the control parameters to be identified here are all of the above-mentioned three control parameters as exemplified in this embodiment. Of course, only one or only two of these three control parameters may be adopted as output data, and it is also possible to further add parameters other than these three control parameters (e.g., drug supply position, etc.) to the output data. Of the above three control parameters, the centrifugal force of the bowl 2 can be adjusted mainly by controlling the rotation speed of the bowl 2 by the drive motor 4, but the control of changing this rotation speed has a characteristic of being less responsive than the other two controls (control of drug supply amount and differential speed). Therefore, if only two of the three control parameters are used as output data, it is advisable to use the amount of drug supplied from the additive supply source 11 and the differential speed between the bowl 2 and the screw conveyor 3.
次に、上述のようにして得られた複数の学習用データセットを用いた、学習ユニット23における学習手法について簡単に説明する。図5は、本開示の第1の実施の形態に係る機械学習装置において実施される教師あり学習のためのニューラルネットワークモデルの例を示す図である。図5に示すニューラルネットワークモデルにおけるニューラルネットワークは、入力層にあるl個のニューロン(x1~xl)、第1中間層にあるm個のニューロン(y11~y1m)、第2中間層にあるn個のニューロン(y21~y2n)、及び出力層にあるo個のニューロン(z1~zo)から構成されている。第1中間層及び第2中間層は、隠れ層とも呼ばれており、ニューラルネットワークとしては、第1中間層及び第2中間層の他に、さらに複数の隠れ層を有するものであってもよく、あるいは第1中間層のみを隠れ層とするものであってもよい。 Next, a learning method in the learning unit 23 using the multiple learning data sets obtained as described above will be briefly described. FIG. 5 is a diagram showing an example of a neural network model for supervised learning implemented in the machine learning device according to the first embodiment of the present disclosure. The neural network in the neural network model shown in FIG. 5 is composed of l neurons (x1 to x1) in the input layer, m neurons (y11 to y1m) in the first hidden layer, n neurons (y21 to y2n) in the second hidden layer, and o neurons (z1 to zo) in the output layer. The first and second hidden layers are also called hidden layers, and the neural network may have multiple hidden layers in addition to the first and second hidden layers, or may have only the first hidden layer as a hidden layer.
また、入力層と第1中間層との間、第1中間層と第2中間層との間、第2中間層と出力層との間には、層間のニューロンを接続するノードが張られており、それぞれのノードには、重みwi(iは自然数)が対応づけられている。 In addition, between the input layer and the first hidden layer, between the first hidden layer and the second hidden layer, and between the second hidden layer and the output layer, there are nodes that connect the neurons between the layers, and each node is assigned a weight wi (i is a natural number).
本実施の形態に係るニューラルネットワークモデルにおけるニューラルネットワークは、学習用データセットを用いて、学習用データセットの入力データと出力データとの相関関係を学習する。具体的には、入力データを構成する状態変数としてのフロック含有被処理液PL2の画像データを入力層のニューロンに対応づけ、出力層にあるニューロンの値を、一般的なニューラルネットワークの出力値の算出方法で、つまり、出力側のニューロンの値を、当該ニューロンに接続される入力側のニューロンの値と、出力側のニューロンと入力側のニューロンとを接続するノードに対応づけられた重みwiとの乗算値の数列の和として算出することを、入力層にあるニューロン以外の全てのニューロンに対して行う方法を用いることで、算出する。なお、上記状態変数を入力層のニューロンに入力するに際し、状態変数として取得した情報をどのような形式として入力するかは、生成される学習済モデルの精度等を考慮して適宜設定することができる。 The neural network in the neural network model according to this embodiment uses a learning dataset to learn the correlation between the input data and output data of the learning dataset. Specifically, image data of the floc-containing liquid to be treated PL2 as state variables constituting the input data is associated with the neurons in the input layer, and the values of the neurons in the output layer are calculated using a general method for calculating the output value of a neural network, that is, the value of the output side neuron is calculated as the sum of a sequence of multiplication values of the value of the input side neuron connected to the neuron and the weight wi associated with the node connecting the output side neuron and the input side neuron, for all neurons other than the neurons in the input layer. Note that when the state variables are input to the neurons in the input layer, the format in which the information acquired as the state variables is input can be appropriately set in consideration of the accuracy of the trained model to be generated, etc.
そして、算出された出力層にあるo個のニューロンz1~zoの値、すなわち本実施の形態においては制御パラメータと、学習用データセットの一部を構成する、同じく制御パラメータからなる教師データt1~toとを、それぞれ比較して誤差を求め、求められた誤差が小さくなるように、各ノードに対応づけられた重みwiを調整する(バックプロパゲーション)ことを反復する。 Then, the calculated values of o neurons z1 to zo in the output layer, i.e., the control parameters in this embodiment, are compared with the teacher data t1 to to, which are also composed of control parameters and form part of the learning dataset, to find the error, and the weights wi associated with each node are adjusted (backpropagation) so that the found error becomes small.
そして、上述した一連の工程を所定回数反復実施すること、あるいは前記誤差が許容値より小さくなること等の所定の条件が満たされた場合には、学習を終了して、そのニューラルネットワークモデル(のノードのそれぞれに対応づけられた全ての重みwi)を学習済モデルとして学習済モデル記憶ユニット24に記憶する。 Then, when a certain condition is met, such as the above-mentioned series of steps being repeated a certain number of times or the error being smaller than an allowable value, the learning is terminated and the neural network model (all weights wi associated with each of the nodes) is stored as a learned model in the learned model storage unit 24.
<機械学習方法>
上記に関連して、本開示は機械学習方法を提供する。図6は、本開示の第1の実施の形態に係る機械学習方法の例を示すフローチャートである。以下に示す機械学習方法においては、上述した機械学習装置20に基づいて説明を行うが、前提となる構成については、上述した機械学習装置20に限定されない。また、この機械学習方法はコンピュータを用いることで実現されるものであるが、コンピュータとしては種々のものが適用可能であり、例えばコントロールユニット30を構成するコンピュータ、ネットワーク上に配されたサーバ装置、あるいは図3に示すコンピュータPC1等を挙げることができる。また、このコンピュータの具体的構成については、例えば、少なくともCPUやGPU等からなる演算装置と、RAMやROMに代表される揮発性又は不揮発性メモリ等で構成される記憶装置と、ネットワークや他の機器に通信するための通信装置と、これら各装置を接続するバスとを含むものを採用することができる。更にまた、この機械学習方法は、コンピュータに所定の操作を実行するための1乃至複数の命令を備えるプログラムの形式で、あるいは当該プログラムを格納した非一時的なコンピュータ読取可能媒体の形式で提供されてもよい。
<Machine learning method>
In relation to the above, the present disclosure provides a machine learning method. FIG. 6 is a flowchart showing an example of a machine learning method according to a first embodiment of the present disclosure. In the machine learning method described below, the description will be based on the above-mentioned machine learning device 20, but the premise of the configuration is not limited to the above-mentioned machine learning device 20. In addition, the machine learning method is realized by using a computer, but various computers can be applied, such as a computer constituting the control unit 30, a server device arranged on a network, or the computer PC1 shown in FIG. 3. In addition, the specific configuration of the computer can be, for example, one that includes at least a calculation device consisting of a CPU, a GPU, etc., a storage device consisting of a volatile or non-volatile memory such as a RAM or a ROM, a communication device for communicating with a network or other devices, and a bus connecting these devices. Furthermore, the machine learning method may be provided in the form of a program having one or more instructions for causing a computer to execute a predetermined operation, or in the form of a non-transitory computer-readable medium storing the program.
本実施の形態に係る機械学習方法としての教師あり学習は、機械学習を開始するための事前準備として、先ず所望の数の学習用データセットを準備し、準備した複数個の学習用データセットを学習用データセット記憶ユニット22に記憶する(ステップS11)。ここで準備する学習用データセットの数については、最終的に得られる学習済みモデルに求められる推論精度を考慮して設定するとよい。また、学習用データセットを準備する方法については、その一例を既に上で例示しているため、ここでは説明を省略する。 In the supervised learning as a machine learning method according to the present embodiment, a desired number of training datasets are first prepared as a preliminary step before starting machine learning, and the prepared multiple training datasets are stored in the training dataset storage unit 22 (step S11). The number of training datasets to be prepared here should be set taking into consideration the inference accuracy required for the trained model that is ultimately obtained. In addition, an example of a method for preparing training datasets has already been given above, so a description thereof will be omitted here.
ステップS11が完了すると、次いで学習ユニット23における機械学習を開始すべく、学習前のニューラルネットワークモデルを準備する(S12)。ここで準備される学習前のニューラルネットワークモデルとしては、例えば上記図4で示した構造を有し、各ノードの重みが初期値に設定されたものを採用することができる。そして、学習用データセット記憶ユニット22に記憶された複数個の学習用データセットから、例えばランダムに一の学習用データセットを選択し(ステップS13)、当該一の学習用データセット内の入力データを、準備された学習前のニューラルネットワークモデルの入力層(図4参照。)に入力する(ステップS14)。なお、学習用データセット内の入力データを学習前のニューラルネットワークモデルの入力層に入力する手法としては、種々のものを採用することができる。具体例としては、画像データのピクセルごとの輝度値及び/又は色値(例えばRGB値)を各入力層のニューロンに入力する方法を採用することができる。また、入力データとしての画像データを入力層に入力する前段階で、データの数を調整するための次元削減処理やノイズ除去等の所定の前処理を実行してもよい。 After step S11 is completed, a pre-learning neural network model is prepared (S12) to start machine learning in the learning unit 23. The pre-learning neural network model prepared here may have the structure shown in FIG. 4, for example, and the weights of each node may be set to an initial value. Then, for example, one learning dataset is randomly selected from the multiple learning datasets stored in the learning dataset storage unit 22 (step S13), and the input data in the one learning dataset is input to the input layer (see FIG. 4) of the prepared pre-learning neural network model (step S14). Note that various methods can be used to input the input data in the learning dataset to the input layer of the pre-learning neural network model. As a specific example, a method can be used in which the luminance value and/or color value (e.g., RGB value) of each pixel of the image data is input to the neurons of each input layer. In addition, a predetermined pre-processing such as a dimensional reduction process or noise removal process for adjusting the number of data may be performed before inputting the image data as input data to the input layer.
ここで、上記ステップS14の結果として生成された出力層(図4参照。)の制御パラメータは、学習前のニューラルネットワークモデルによって生成されたものであるため、ほとんどの場合望ましい結果とは異なる値である。そこで、次に、ステップS13において取得された一の学習用データセット内の教師データとしての出力データ、すなわち制御パラメータと、ステップS13において生成された出力層の制御パラメータとを用いて、機械学習を実施する(ステップS15)。ここで行う機械学習とは、例えば、教師データを構成する制御パラメータと出力層を構成する制御パラメータとを比較し、両者の誤差を検出し、この誤差が小さくなるような出力層が得られるよう、学習前のニューラルネットワークモデル内の各ノードに対応付けられた重みを調整する処理(バックプロパゲーション)であってよい。また、学習前のニューラルネットワークモデルの出力層に出力される制御パラメータの数及び形式は、学習対象としての学習用データセット内の教師データと同様の数及び形式である。したがって、例えば学習用データセット内の教師データとしての制御パラメータが2つの制御パラメータに対応するデータで構成されている場合には、ニューラルネットワークモデルが出力層に出力する制御パラメータも2つの制御パラメータに対応するデータである。 Here, the control parameters of the output layer (see FIG. 4) generated as a result of step S14 are generated by the neural network model before learning, and therefore in most cases are values different from the desired result. Therefore, next, machine learning is performed using the output data as teacher data in one learning dataset acquired in step S13, i.e., the control parameters, and the control parameters of the output layer generated in step S13 (step S15). The machine learning performed here may be, for example, a process (backpropagation) in which the control parameters constituting the teacher data and the control parameters constituting the output layer are compared, an error between the two is detected, and a weight associated with each node in the neural network model before learning is adjusted so that an output layer in which the error is reduced is obtained. In addition, the number and format of the control parameters output to the output layer of the neural network model before learning are the same as those of the teacher data in the learning dataset as the learning target. Therefore, for example, if the control parameters as teacher data in the learning dataset are composed of data corresponding to two control parameters, the control parameters output to the output layer by the neural network model are also data corresponding to the two control parameters.
ステップS15において機械学習が実施されると、さらに機械学習を継続する必要があるか否かを、例えば学習用データセット記憶ユニット22内に記憶された未学習の学習用データセットの残数に基づいて特定する(ステップS16)。そして、機械学習を継続する場合(ステップS16でNo)にはステップS13に戻り、機械学習を終了する場合(ステップS16でYes)には、ステップS17に移る。上記機械学習を継続する場合には、学習中のニューラルネットワークモデルに対してステップS13~S15の工程を未学習の学習用データセットを用いて複数回実施する。最終的に生成される学習済モデルの精度は、一般にこの回数に比例して高くなる傾向がある。 Once machine learning is performed in step S15, it is determined whether or not it is necessary to continue machine learning, for example, based on the remaining number of unlearned training datasets stored in the training dataset storage unit 22 (step S16). If machine learning is to be continued (No in step S16), the process returns to step S13, and if machine learning is to be terminated (Yes in step S16), the process proceeds to step S17. If the machine learning is to be continued, steps S13 to S15 are performed multiple times on the neural network model being trained using unlearned training datasets. The accuracy of the trained model that is finally generated generally tends to be higher in proportion to the number of times.
機械学習を終了する場合(ステップS16でYes)には、各ノードに対応付けられた重みが一連の工程によって調整され生成されたニューラルネットワークを学習済モデルとして、学習済モデル記憶ユニット24に記憶し(ステップS17)、一連の学習プロセスを終了する。ここで記憶された学習済モデルは、種々のデータ処理システムに適用され使用され得るものであるが、当該データ処理システムの具体例については後述する。 When the machine learning is to be terminated (Yes in step S16), the weights associated with each node are adjusted through a series of steps to generate a neural network, which is stored as a trained model in the trained model storage unit 24 (step S17), and the series of learning processes is terminated. The trained model stored here can be applied and used in various data processing systems, and specific examples of such data processing systems will be described later.
上述した機械学習装置の学習プロセス及び機械学習方法においては、1つの学習済モデルを生成するために、1つの(学習前の)ニューラルネットワークモデルに対して複数回の機械学習処理を繰り返し実行することでその推論精度を向上させ、データ処理システムに適用するに足る学習済モデルを得るものを説示しているが、本発明はこの取得方法に限定されない。例えば、所定回数の機械学習を実施した学習済モデルを一候補として複数個学習済モデル記憶ユニット24に格納しておき、この複数個の学習済モデル群に妥当性判断のための共通のデータセットの入力データを入力して出力層(のニューロンの値)を生成し、この出力層で特定された制御パラメータの精度を比較検討して、データ処理システムに適用する最良の学習済モデルを1つ選定するようにしてもよい。なお、妥当性判断用データセットは、学習に用いた学習用データセットと同様のデータセットで構成され、且つ学習に用いられていないものであればよい。 In the above-mentioned learning process and machine learning method of the machine learning device, in order to generate one trained model, multiple machine learning processes are repeatedly performed on one (pre-training) neural network model to improve its inference accuracy and obtain a trained model that is suitable for application to a data processing system. However, the present invention is not limited to this acquisition method. For example, a plurality of trained models that have undergone a predetermined number of machine learning processes are stored as candidates in the trained model storage unit 24, and input data from a common dataset for validity judgment is input to the group of multiple trained models to generate an output layer (neuron values), and the accuracy of the control parameters identified in this output layer is compared to select one of the best trained models to be applied to the data processing system. The validity judgment dataset may be composed of a dataset similar to the training dataset used for learning, and may not have been used for learning.
オプションとして、上記ステップS12において準備されるノードの重みが初期値に設定された学習前のニューラルネットワークモデルに代えて、例えば任意の画像認識のために予め生成された学習済モデルを利用することもできる。この場合には、いわゆるファインチューニング又は転移学習により所望の学習済モデルを生成することとなる。そのため、上述した通常の機械学習プロセスに比して少ない学習用データセットの数で高精度の学習済モデルを生成できる。 Optionally, instead of the pre-trained neural network model prepared in step S12 above in which the node weights are set to initial values, a trained model previously generated for, for example, any image recognition can be used. In this case, the desired trained model is generated by so-called fine tuning or transfer learning. Therefore, a highly accurate trained model can be generated with a smaller number of training datasets than in the normal machine learning process described above.
以上説明した通り、本実施の形態に係る機械学習装置20及び機械学習方法を適用することにより、被処理液監視システム60により取得される画像データから、最適な制御パラメータを導出することが可能な学習済モデルを得ることができる。 As described above, by applying the machine learning device 20 and machine learning method according to this embodiment, a trained model capable of deriving optimal control parameters from image data acquired by the treated liquid monitoring system 60 can be obtained.
<データ処理システム>
次に、図7を参照して、上述した機械学習装置及び機械学習方法によって生成された学習済モデルの適用例について説示する。図7は、本開示の第1の実施の形態に係るデータ処理システム80を示す概略ブロック図である。本実施の形態に係るデータ処理システム80としては、上述した横型のデカンタ1のコントロールユニット30内に適用されたものを例示する。
<Data Processing System>
Next, an application example of the trained model generated by the above-described machine learning device and machine learning method will be described with reference to Fig. 7. Fig. 7 is a schematic block diagram showing a data processing system 80 according to a first embodiment of the present disclosure. As the data processing system 80 according to the present embodiment, a system applied to the control unit 30 of the above-described horizontal decanter 1 is exemplified.
データ処理システム80は、図7に示すように、主に画像データ取得ユニット81と、パラメータ調整ユニット82と、演算ユニット83と、データベース(DB)84と、ユーザインタフェース85と、これらを相互に接続するための内部バス86とを含むものである。なお、図7においては、データ処理システム80に関連する構成要素のみ示し、コントロールユニット30が備える本実施の形態に係るデータ処理システム80とは直接関係しない他の構成要素についてはその記載を省略している。 As shown in FIG. 7, the data processing system 80 mainly includes an image data acquisition unit 81, a parameter adjustment unit 82, a calculation unit 83, a database (DB) 84, a user interface 85, and an internal bus 86 for interconnecting these components. Note that FIG. 7 shows only the components related to the data processing system 80, and omits the description of other components provided in the control unit 30 that are not directly related to the data processing system 80 according to this embodiment.
画像データ取得ユニット81は、画像データ、詳しくはフロック含有被処理液PL2の画像データを取得するためのものである。具体的には、上述した被処理液監視システム60に接続されて被処理液監視システム60のフロック含有被処理液撮像用カメラ63により撮像された画像データを取得するものである。 The image data acquisition unit 81 is for acquiring image data, more specifically, image data of the floc-containing treated liquid PL2. Specifically, it is connected to the above-mentioned treated liquid monitoring system 60 and acquires image data captured by the floc-containing treated liquid imaging camera 63 of the treated liquid monitoring system 60.
パラメータ調整ユニット82は、コントロールユニット30により最適な動作制御を実現するために調整される各種制御ユニットを、後述する推論ユニット87の推論結果に基づいて調整するためのものである。このパラメータ調整ユニット82は、駆動モータ4に接続されてその回転数を制御する駆動モータ制御ユニット31と、添加物配管11cに設けられ薬剤の供給量を可変するポンプ11aを制御するポンプ制御ユニット32と、差動モータ5bに接続されてその回転数を制御してスクリューコンベア3の(ボウル2に対する)回転数を制御する差動モータ制御ユニット33と、に接続されている。なお、本実施の形態に係るパラメータ調整ユニット82は上述した3つの制御ユニットに接続されているが、推論ユニット87が出力する制御パラメータの数及び種類に合わせてその接続先は適宜調整され得る。 The parameter adjustment unit 82 adjusts various control units, which are adjusted by the control unit 30 to realize optimal operation control, based on the inference results of the inference unit 87 described later. This parameter adjustment unit 82 is connected to a drive motor control unit 31 that is connected to the drive motor 4 and controls its rotation speed, a pump control unit 32 that is provided in the additive pipe 11c and controls the pump 11a that varies the amount of drug supplied, and a differential motor control unit 33 that is connected to a differential motor 5b and controls its rotation speed to control the rotation speed of the screw conveyor 3 (relative to the bowl 2). Note that the parameter adjustment unit 82 in this embodiment is connected to the three control units described above, but the connection destinations can be appropriately adjusted according to the number and type of control parameters output by the inference unit 87.
演算ユニット83は、データ処理システム80における各種処理を実現するためのプロセッサを構成するものであり、少なくとも推論ユニット87を含んでいる。また、この演算ユニット83は、推論ユニット87において利用する学習済モデルを格納した学習済モデル記憶ユニット88に接続されている。推論ユニット87は、学習済モデル記憶ユニット88に格納された一の学習済モデルを参酌することで、画像データ取得ユニット81で取得した状態変数としての画像データから、パラメータ調整ユニット82により調整を行う制御パラメータを推論するものである。学習済モデル記憶ユニット88に記憶されている学習済モデルは、その用途や各種条件(例えば季節、天候及び温度・湿度といった環境条件、あるいは被処理液の種類等)に合わせて複数個記憶されていると好ましい。そしてまた、複数個の学習済モデルから適切な一の学習済モデルを選択する作業は、各種センサ等を用いて自動的に選択できるようにしてもよいし、オペレータEN等によって手動で選択できるようにしてもよい。 The arithmetic unit 83 constitutes a processor for realizing various processes in the data processing system 80, and includes at least an inference unit 87. The arithmetic unit 83 is connected to a learned model storage unit 88 that stores a learned model used in the inference unit 87. The inference unit 87 infers a control parameter to be adjusted by the parameter adjustment unit 82 from image data as a state variable acquired by the image data acquisition unit 81 by taking into account a learned model stored in the learned model storage unit 88. It is preferable that a plurality of learned models are stored in the learned model storage unit 88 according to the purpose and various conditions (for example, environmental conditions such as season, weather, temperature and humidity, or the type of liquid to be treated, etc.). Furthermore, the task of selecting an appropriate learned model from a plurality of learned models may be automatically selected using various sensors, etc., or may be manually selected by an operator EN, etc.
データベース84は、周知の記録媒体からなり、画像データ取得ユニット81が取得した画像データや演算ユニット83による演算結果等、データ処理システム80で扱う各種データを一時的にあるいは継続的に記憶するためのものである。また、ユーザインタフェース85は、例えばGUI(グラフィカルユーザインタフェース)で構成されており、デカンタ1のステータス表示やオペレータEN等からの入力操作等を受け取るためのものである。 The database 84 is made of a well-known recording medium and is used to temporarily or continuously store various data handled by the data processing system 80, such as image data acquired by the image data acquisition unit 81 and the results of calculations by the calculation unit 83. The user interface 85 is, for example, a GUI (graphical user interface), and is used to display the status of the decanter 1 and receive input operations from the operator EN, etc.
図8は、本開示の第1の実施の形態に係るデータ処理システム80によるパラメータ調整の例を示すフローチャートである。データ処理システム80が適用されたデカンタ1の駆動が開始されると、図8に示すように、先ずデータ処理システム80は、パラメータ調整のタイミングであるか否かを判断する(ステップS21)。ここで、制御パラメータの調整を行うタイミングは、自動的に特定することも、手動で調整することも可能である。また、デカンタ1が作動している間は所定時間間隔で定期的に当該調整を行ってもよいし、例えば、デカンタ1の作動を開始した時、デカンタ1で処理を行う被処理液の種類が変更された時、作動後予め設定された所定時間が経過した時、あるいは被処理液監視システム60又は脱水固形物監視システム50において被処理液の濃度又は脱水固形物の含水率の変化を検出可能とし当該変化が所定の閾値を超えた時といった特定のタイミングにのみ当該調整を行ってもよい。 Figure 8 is a flowchart showing an example of parameter adjustment by the data processing system 80 according to the first embodiment of the present disclosure. When the decanter 1 to which the data processing system 80 is applied starts to operate, as shown in Figure 8, the data processing system 80 first determines whether it is time to adjust the parameters (step S21). Here, the timing for adjusting the control parameters can be specified automatically or manually. In addition, the adjustment may be performed periodically at a predetermined time interval while the decanter 1 is operating, or the adjustment may be performed only at a specific timing, such as when the operation of the decanter 1 is started, when the type of the treated liquid to be treated by the decanter 1 is changed, when a predetermined time has elapsed since operation, or when the treated liquid monitoring system 60 or the dehydrated solids monitoring system 50 is capable of detecting a change in the concentration of the treated liquid or the moisture content of the dehydrated solids and the change exceeds a predetermined threshold.
パラメータ調整のタイミングであることを検知すると(ステップS21でYes)、被処理液監視システム60内のフロック含有被処理液撮像用カメラ63を動作させて被処理液配管10b内を流れるフロック含有被処理液PL2を撮像する(ステップS22)。ここで撮像された画像データは、画像データ取得ユニット81によりデータ処理システム80に取得される(ステップS23)。 When it is detected that it is time to adjust the parameters (Yes in step S21), the floc-containing treated liquid imaging camera 63 in the treated liquid monitoring system 60 is operated to image the floc-containing treated liquid PL2 flowing in the treated liquid pipe 10b (step S22). The image data captured here is acquired by the image data acquisition unit 81 into the data processing system 80 (step S23).
次いで、画像データ取得ユニット81が取得した画像データは推論ユニット87に内部バス86を介して送られ、推論ユニット87において、この画像データが推論ユニット87において予め特定された学習済モデル記憶ユニット88内の一の学習済モデルの入力層に入力されることにより、制御パラメータを推論する(ステップS24)。そして、ここで推論された制御パラメータの値を用いて、パラメータ調整ユニット82が各制御ユニットを調整する(ステップS25)。その後、ステップS21に戻って待機状態となる。 Then, the image data acquired by the image data acquisition unit 81 is sent to the inference unit 87 via the internal bus 86, and the inference unit 87 infers control parameters by inputting the image data to the input layer of one trained model in the trained model storage unit 88 that has been specified in advance by the inference unit 87 (step S24). Then, the parameter adjustment unit 82 adjusts each control unit using the values of the control parameters inferred here (step S25). After that, the process returns to step S21 and enters a standby state.
以上説明した通り、本実施の形態に係るデータ処理システム80によれば、フロック含有被処理液PL2の画像データという比較的取得しやすい情報に基づきデカンタ1の好ましい制御パラメータを推定できるため、このデータ処理システム80を比較的簡単にデカンタ1に適用することができる。そして、制御パラメータの調整をオペレータEN等の判断に依存することなく簡単に行うことができるようになる。 As described above, according to the data processing system 80 of this embodiment, the preferred control parameters of the decanter 1 can be estimated based on image data of the floc-containing treated liquid PL2, which is information that is relatively easy to obtain, and therefore this data processing system 80 can be applied to the decanter 1 relatively easily. Furthermore, adjustment of the control parameters can be easily performed without relying on the judgment of the operator EN, etc.
オプションとして、上記実施の形態においては、推論ユニット87において参酌される学習済モデルとして、図6に示すようないわゆるバッチ学習による学習を経て生成されたものを説示しているが、本発明のデータ処理システム80はこれに限定されない。具体的には、例えば上述のバッチ学習による学習を経て生成された学習済モデルに、さらにオンライン学習を適用することで更なる精度向上を図ってもよい。この具体的な方法としては、先ず、画像データ取得ユニット81において取得された状態変数としての画像データと、推論ユニット87によって推論された制御パラメータであって、特にパラメータ調整ユニット82における調整を反映した結果固液分離処理結果が改善された時の制御パラメータとを一組のオンライン学習用データセットとしてデータベース84に一時的に格納する。そして、任意のタイミングでデータベース84内に蓄積された当該オンライン学習用データセットを用いて、図6に示すものと同様の機械学習(具体的にはファインチューニング)を実行すれば良い。 Optionally, in the above embodiment, the trained model taken into consideration in the inference unit 87 is generated through so-called batch learning as shown in FIG. 6, but the data processing system 80 of the present invention is not limited to this. Specifically, for example, the trained model generated through the above-mentioned batch learning may be further subjected to online learning to further improve accuracy. As a specific method, first, the image data as state variables acquired in the image data acquisition unit 81 and the control parameters inferred by the inference unit 87, particularly the control parameters when the solid-liquid separation processing result is improved as a result of reflecting the adjustment in the parameter adjustment unit 82, are temporarily stored in the database 84 as a set of online learning data sets. Then, machine learning (specifically fine tuning) similar to that shown in FIG. 6 can be performed using the online learning data set stored in the database 84 at any time.
また、上述のデータ処理システム80は横型のデカンタ1のコントロールユニット30内に適用されているが、これに代えて、例えばデカンタ1のコントロールユニット30に通信可能に接続されたコンピュータや、デカンタ1のコントロールユニット30にネットワーク等を介して接続されたサーバ装置等に適用することも可能である。ただし、本実施の形態で主に想定している汚泥処理に用いられる遠心分離システムは、その処理内容(被処理液の種類や単位時間当たりの処理量等)や周辺環境(気候等)がシステム毎に大きく異なる場合が通常であるため、これらの遠心分離システム全てに適用できるような汎用的な学習済モデルを生成することは、その生成に要する学習用データセットの数が非常に多くなり、またそのデータの内容も様々な条件下で取得されたものが偏りなく必要となるため、生成コストが高くなりやすい。したがって、データ処理システム80及び上述した学習済モデルは、遠心分離システム毎に適用して運用することがコスト面で有利であり好ましい。 Although the above-mentioned data processing system 80 is applied in the control unit 30 of the horizontal decanter 1, it can be applied to, for example, a computer connected to the control unit 30 of the decanter 1 in a communicable manner, or a server device connected to the control unit 30 of the decanter 1 via a network or the like. However, the centrifuge systems used for sludge treatment, which are mainly assumed in this embodiment, usually have significantly different processing contents (type of liquid to be treated, processing amount per unit time, etc.) and surrounding environments (climate, etc.) for each system. Therefore, generating a general-purpose trained model that can be applied to all of these centrifuge systems requires a very large number of training data sets for the generation, and the contents of the data must be obtained under various conditions without bias, which tends to increase the generation cost. Therefore, it is cost-effective and preferable to apply and operate the data processing system 80 and the above-mentioned trained model to each centrifuge system.
<第2の実施の形態>
上記第1の実施の形態に係る機械学習装置、機械学習方法及びデータ処理システムにおいては、1つの学習済モデルを用いてフロック含有被処理液PL2の画像データから制御パラメータを推論する場合について説明を行った。しかし、フロック含有被処理液PL2の画像データと制御パラメータとの間には相関関係は認められるものの、両者の相関の度合いは極めて高いといったものではない。一般に、ニューラルネットワークモデルの機械学習プロセスにおいて、学習用データセットの入力データと出力データとの間の相関の度合いが高いことに比例して、十分な精度の推論が可能な学習済モデルを得るまでに必要な学習用データセットの数は少なくて済む傾向がある。したがって、上記第1の実施の態様においては、フロック含有被処理液PL2の画像データと制御パラメータとの間の相関関係を学習するためには、学習用データセットを比較的多く準備する必要がある。そこで、より少ない学習用データセットの数で十分な精度の推論が可能な学習済モデルを生成するための一態様として、フロック含有被処理液PL2の画像データから制御パラメータを推論するために2つの学習済モデルを利用する場合を、本開示の第2の実施の形態として以下に説明する。なお、以下に示す第2の実施の形態に係る機械学習装置20A及びデータ処理システム80Aの各構成要素のうち、第1の実施の形態に係る機械学習装置20及びデータ処理システム80の各構成要素と共通するものについては、同一の符号を付してその説明を省略する。また、以下に示す第2の実施の形態に係る機械学習装置、機械学習方法及びデータ処理システムは、第1の実施の形態に係るものと同様に、図1及び図2に示す遠心分離システムに適用した場合を例にとり説明されている。さらに、上述したあるいは後述する各実施の形態において説示された全ての変形例は、矛盾が生じない範囲において本実施の形態にも適用可能なものである。
Second Embodiment
In the machine learning device, the machine learning method, and the data processing system according to the first embodiment, a case where a control parameter is inferred from image data of the floc-containing liquid to be treated PL2 using one trained model has been described. However, although a correlation is recognized between the image data of the floc-containing liquid to be treated PL2 and the control parameter, the degree of correlation between the two is not extremely high. In general, in a machine learning process of a neural network model, the number of training data sets required to obtain a trained model capable of inference with sufficient accuracy tends to be small in proportion to the degree of correlation between the input data and the output data of the training data set. Therefore, in the first embodiment, in order to learn the correlation between the image data of the floc-containing liquid to be treated PL2 and the control parameter, a relatively large number of training data sets must be prepared. Therefore, as one aspect for generating a trained model capable of inference with sufficient accuracy with a smaller number of training data sets, a case where two trained models are used to infer a control parameter from image data of the floc-containing liquid to be treated PL2 will be described below as a second embodiment of the present disclosure. Among the components of the machine learning device 20A and data processing system 80A according to the second embodiment described below, those common to the components of the machine learning device 20 and data processing system 80 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals and their description is omitted. Similarly to the first embodiment, the machine learning device, machine learning method, and data processing system according to the second embodiment described below are described by taking as an example a case where they are applied to the centrifuge system shown in Figures 1 and 2. Furthermore, all of the modified examples described in the embodiments described above or below are applicable to this embodiment to the extent that no contradiction occurs.
図9は、本開示の第2の実施の形態に係る機械学習装置20Aの概略ブロック図である。本実施の形態に係る機械学習装置20Aは、図9に示すように、その構成要素としては、学習用データセット記憶ユニットとして第1の学習用データセット記憶ユニット221と第2の学習用データセット記憶ユニット222とを備え、学習ユニットとして第1の学習ユニット231と第2の学習ユニット232とを備えている点以外は、第1の実施の形態に係る機械学習装置20と同様である。また、これに関連して、学習用データセット取得ユニット21において取得される複数のデータも第1の実施の形態のものとは異なっている。 FIG. 9 is a schematic block diagram of a machine learning device 20A according to a second embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 9, the machine learning device 20A according to this embodiment is similar to the machine learning device 20 according to the first embodiment, except that the components of the machine learning device 20A according to this embodiment include a first learning dataset storage unit 221 and a second learning dataset storage unit 222 as learning dataset storage units, and a first learning unit 231 and a second learning unit 232 as learning units. In relation to this, the multiple data acquired in the learning dataset acquisition unit 21 are also different from those in the first embodiment.
本実施の形態に係る学習用データセット取得ユニット21が取得する複数のデータは、コンピュータPC1から取得するものであるが、この複数のデータは、フロック含有被処理液PL2の画像データと、制御パラメータとに加えて、更にフロック含有被処理液PL2の画像データの特徴量(以下、「フロック含有被処理液PL2の特徴量」ともいう)を含んでいる。フロック含有被処理液PL2の特徴量としては、撮像されたフロック含有被処理液PL2に基づいて特定される種々の情報を採用することができる。具体的には、例えばフロック凝集体の大きさ、色値、密度等を1又は複数含むことができる。この特徴量は、例えばフロック含有被処理液PL2を実際にサンプリングして各種測定器等を用いて測定・分析することにより、あるいはオペレータENが目視で判断することにより、特定することができる。 The multiple data acquired by the learning data set acquisition unit 21 in this embodiment are acquired from the computer PC1, and in addition to the image data of the floc-containing liquid PL2 to be treated and the control parameters, the multiple data further include feature quantities of the image data of the floc-containing liquid PL2 to be treated (hereinafter also referred to as "feature quantities of the floc-containing liquid PL2 to be treated"). As the feature quantities of the floc-containing liquid PL2 to be treated, various pieces of information identified based on the image of the floc-containing liquid PL2 to be treated can be adopted. Specifically, for example, one or more of the size, color value, density, etc. of the floc aggregates can be included. The feature quantities can be identified, for example, by actually sampling the floc-containing liquid PL2 to be treated and measuring and analyzing it using various measuring instruments, or by the operator EN visually judging the feature quantities.
上述した特徴量を測定等するために、本実施の形態に係る被処理液監視システム60Aには、フロック含有被処理液PL2をサンプリング抽出した上で画像データを取得する構成を採用することが好ましい。具体的には、この被処理液監視システム60Aは、図9に示すように、被処理液配管10bの適所に設けられた分岐管64と、この分岐管64に設けられたバルブ65と、分岐管64の端部に配置された透明な容器66と、透明な容器66の側面に設置されたフロック含有被処理液撮像用カメラ63とを含むものを採用することができる。なお、フロック含有被処理液撮像用カメラ63の配置はこれに限定されるものではなく、例えば容器66を上方から撮像可能な位置に設置されていてもよい。このような構成を備える被処理液監視システム60Aにおいては、任意のタイミングでバルブ65を開くことで、被処理液配管10b内を流れるフロック含有被処理液PL2が透明な容器66内にサンプリング抽出される。そして、この容器66内のフロック含有被処理液PL2をフロック含有被処理液撮像用カメラ63により撮像してフロック含有被処理液PL2の画像データを生成し、対応する所望の制御パラメータがオペレータENにより特定される。さらには、容器66内にサンプリングされたフロック含有被処理液PL2の測定・分析等を行えば、このフロック含有被処理液PL2の特徴量を特定することもできる。なお、当然ながら、本実施の形態においても、上述した第1の実施の形態において説示した被処理液監視システム60を代替的に採用可能である。 In order to measure the above-mentioned characteristic quantities, it is preferable that the treated liquid monitoring system 60A according to this embodiment adopts a configuration in which the floc-containing treated liquid PL2 is sampled and image data is obtained. Specifically, as shown in FIG. 9, the treated liquid monitoring system 60A can adopt a system including a branch pipe 64 provided at an appropriate position in the treated liquid piping 10b, a valve 65 provided in the branch pipe 64, a transparent container 66 disposed at the end of the branch pipe 64, and a floc-containing treated liquid imaging camera 63 installed on the side of the transparent container 66. Note that the arrangement of the floc-containing treated liquid imaging camera 63 is not limited thereto, and may be installed at a position where the container 66 can be imaged from above, for example. In the treated liquid monitoring system 60A having such a configuration, the floc-containing treated liquid PL2 flowing in the treated liquid piping 10b is sampled and extracted into the transparent container 66 by opening the valve 65 at any timing. The floc-containing treated liquid PL2 in the container 66 is then imaged by the floc-containing treated liquid imaging camera 63 to generate image data of the floc-containing treated liquid PL2, and the corresponding desired control parameters are identified by the operator EN. Furthermore, by measuring and analyzing the floc-containing treated liquid PL2 sampled in the container 66, it is possible to identify the characteristic quantities of the floc-containing treated liquid PL2. Of course, the treated liquid monitoring system 60 described in the first embodiment above can also be used in this embodiment as an alternative.
学習用データセット取得ユニット21において取得された複数のデータは、それぞれの対応関係を考慮しつつ、2つの学習用データセットとして第1の学習用データセット記憶ユニット221及び第2の学習用データセット記憶ユニット222内に別々に格納される。第1の学習用データセット記憶ユニット221に格納される第1の学習用データセットは、ボウル2に供給される前であって且つ薬剤が添加された後のフロック含有被処理液PL2を所定画角から撮像した画像データを第1の入力データとして含み、第1の入力データに対応付けられたフロック含有被処理液PL2の特徴量を第1の出力データとして含むものであって良い。また、第2の学習用データセット記憶ユニット222に格納される第2の学習用データセットは、フロック含有被処理液PL2の特徴量を第2の入力データとして含み、第2の入力データに対応付けられた制御パラメータを第2の出力データとして含むものであって良い。なお、このように複数のデータから2つの学習用データセットを分割生成する際は、例えば、同一のフロック含有被処理液PL2に関連付けられたフロック含有被処理液PL2の画像データ、フロック含有被処理液PL2の特徴量及び制御パラメータを、フロック含有被処理液PL2の画像データとフロック含有被処理液PL2の特徴量とのセットと、フロック含有被処理液PL2の特徴量と制御パラメータとのセットに分割して、それぞれを一の第1及び第2の学習用データセットとすればよい。なお、この際分割した後の一の第1及び第2の学習用データセット同士は、それぞれが後述する異なる学習ユニットにおいて参照されるものであるため、その関連性を維持した形式で格納されなくてよい。 The multiple data acquired in the learning data set acquisition unit 21 are stored separately as two learning data sets in the first learning data set storage unit 221 and the second learning data set storage unit 222, taking into consideration their respective correspondences. The first learning data set stored in the first learning data set storage unit 221 may include, as first input data, image data of the floc-containing treated liquid PL2 before it is supplied to the bowl 2 and after the chemical is added, taken from a predetermined angle of view, and may include, as first output data, a feature quantity of the floc-containing treated liquid PL2 associated with the first input data. The second learning data set stored in the second learning data set storage unit 222 may include, as second input data, a feature quantity of the floc-containing treated liquid PL2, and may include, as second output data, a control parameter associated with the second input data. When splitting and generating two learning data sets from a plurality of data in this manner, for example, the image data of the floc-containing liquid to be treated PL2, the feature quantities of the floc-containing liquid to be treated PL2, and the control parameters associated with the same floc-containing liquid to be treated PL2 may be split into a set of the image data of the floc-containing liquid to be treated PL2 and the feature quantities of the floc-containing liquid to be treated PL2, and a set of the feature quantities of the floc-containing liquid to be treated PL2 and the control parameters, and each set may be used as a first and second learning data set. Note that the first and second learning data sets obtained after splitting in this case do not need to be stored in a format that maintains their association, since each set is referenced in a different learning unit, which will be described later.
第1の学習用データセット記憶ユニット221及び第2の学習用データセット記憶ユニット222にそれぞれ格納された第1及び第2の学習用データセットは、それぞれ別の学習ユニットにのみ参照されるものである。第1の学習ユニット231は、第1の学習用データセットを複数組入力することで、第1の入力データと第1の出力データとの相関関係を推論する学習モデルを学習するものである。言い換えれば、第1の学習用データセット内のフロック含有被処理液PL2の画像データを入力することで、この画像データ内のフロック含有被処理液PL2の特徴量、すなわち画像データの特徴量を推論する第1の学習モデルを学習するものである。そして、第2の学習ユニット232は、第2の学習用データセットを複数組入力することで、第2の入力データと第2の出力データとの相関関係を推論する学習モデルを学習するものである。言い換えれば、第2の学習用データセット内の画像データの特徴量を入力することで、制御パラメータを推論する第2の学習モデルを学習するものである。 The first and second learning data sets stored in the first learning data set storage unit 221 and the second learning data set storage unit 222, respectively, are referred to only by different learning units. The first learning unit 231 learns a learning model that infers the correlation between the first input data and the first output data by inputting a plurality of sets of the first learning data set. In other words, the first learning unit 231 learns a first learning model that infers the feature amount of the floc-containing treated liquid PL2 in the image data, i.e., the feature amount of the image data, by inputting the image data of the floc-containing treated liquid PL2 in the first learning data set. The second learning unit 232 learns a learning model that infers the correlation between the second input data and the second output data by inputting a plurality of sets of the second learning data set. In other words, the second learning unit 232 learns a learning model that infers the control parameter by inputting the feature amount of the image data in the second learning data set.
第1及び第2の学習ユニット231、232における具体的な機械学習方法は、学習に用いる学習用データセットは異なるものの、その工程は図6に示した教師あり学習の工程といずれも同様である。そして、一連の機械学習工程を経て得られた第1及び第2の学習済モデルは、学習済モデル記憶ユニット24内にそれぞれ記憶される。 The specific machine learning methods in the first and second learning units 231, 232 use different learning datasets, but the process is similar to the supervised learning process shown in FIG. 6. The first and second trained models obtained through a series of machine learning processes are then stored in the trained model storage unit 24, respectively.
図10は、本開示の第2の実施の形態に係るデータ処理システム80Aを示す概略ブロック図である。本実施の形態に係るデータ処理システム80Aは、図10に示すように、演算ユニット83内の推論ユニットとして、第1の推論ユニット871と第2の推論ユニット872とを備える点以外は上述した第1の実施の形態に係るデータ処理システム80と同様の構成要素を備えるものである。 Figure 10 is a schematic block diagram showing a data processing system 80A according to a second embodiment of the present disclosure. As shown in Figure 10, the data processing system 80A according to this embodiment has the same components as the data processing system 80 according to the first embodiment described above, except that the data processing system 80A according to this embodiment has a first inference unit 871 and a second inference unit 872 as inference units in the arithmetic unit 83.
第1の推論ユニット871は、上述した機械学習装置20Aで生成され学習済モデル記憶ユニット88内に記憶された第1の学習済モデルを用いて推論を実行するものである。したがって、この第1の推論ユニット871は、画像データ取得ユニット81において取得されたフロック含有被処理液PL2の画像データが入力されると、この画像データの特徴量を出力層に出力する。また、第2の推論ユニット872は、上述した機械学習装置20Aで生成され学習済モデル記憶ユニット88内に記憶された第2の学習済モデルを用いて推論を実行するものである。したがって、この第2の推論ユニット872は、第1の推論ユニット871において推論された画像データの特徴量が入力されると、制御パラメータを出力層に出力する。 The first inference unit 871 performs inference using the first trained model generated by the above-mentioned machine learning device 20A and stored in the trained model storage unit 88. Therefore, when image data of the floc-containing treated liquid PL2 acquired by the image data acquisition unit 81 is input, the first inference unit 871 outputs the feature amount of the image data to the output layer. Moreover, the second inference unit 872 performs inference using the second trained model generated by the above-mentioned machine learning device 20A and stored in the trained model storage unit 88. Therefore, when the feature amount of the image data inferred by the first inference unit 871 is input, the second inference unit 872 outputs a control parameter to the output layer.
上述した第1及び第2の推論ユニット871、872を含むデータ処理システム80Aが適用されたデカンタ1において制御パラメータの調整を行う場合は、上述した図8に示すものと同様の処理を行えばよい。ただし、図8に示す処理のうち、ステップS24において制御パラメータを推論する際は、先ず第1の推論ユニット871にフロック含有被処理液PL2の画像データを入力し、出力された画像データの特徴量を第2の推論ユニット872に入力する。 When adjusting the control parameters in the decanter 1 to which the data processing system 80A including the above-mentioned first and second inference units 871, 872 is applied, the same process as that shown in FIG. 8 described above can be performed. However, when inferring the control parameters in step S24 of the process shown in FIG. 8, first, image data of the floc-containing treated liquid PL2 is input to the first inference unit 871, and the feature quantities of the output image data are input to the second inference unit 872.
以上説明した通り、本実施の形態に係る機械学習装置、機械学習方法及びデータ処理システムによれば、制御パラメータに比べてフロック含有被処理液PL2の画像データとの相関度合いの大きな画像データの特徴量を推論した上で、フロック含有被処理液PL2の画像データに比べて制御パラメータとの相関度合いの大きな画像データの特徴量を用いて制御パラメータを推論することとなり、十分な精度の推論が可能な各学習済モデルを生成するために必要な学習用データセットの数を相対的に抑えることが期待できる。 As described above, according to the machine learning device, machine learning method, and data processing system of this embodiment, the feature quantities of image data that have a higher degree of correlation with the image data of the floc-containing treated liquid PL2 than the control parameters are inferred, and then the control parameters are inferred using the feature quantities of image data that have a higher degree of correlation with the control parameters than the image data of the floc-containing treated liquid PL2. This is expected to relatively reduce the number of learning datasets required to generate each trained model that enables inference with sufficient accuracy.
<第3の実施の形態>
上記第1及び第2の実施の形態に係る機械学習装置及び機械学習方法においては、学習用データセットの入力データとして、フロック含有被処理液PL2の画像データのみを採用したものについて説明を行った。しかし、フロック含有被処理液PL2の画像データのみを入力データとすると、十分な精度の推論が可能な学習済モデルを生成するために必要な学習用データセットの数が多くなる傾向がある。そこで、より少ない学習用データセットの数で十分な精度の推論が可能な学習済モデルを生成するための一態様として、上述の第1の実施の形態に示した学習用データセットの入力データの数を増やした場合を、本開示の第3の実施の形態として以下に説明する。なお、以下に示す第3の実施の形態に係る機械学習装置20B及びデータ処理システム80Bの各構成要素のうち、第1の実施の形態に係る機械学習装置20及びデータ処理システム80の各構成要素と共通するものについては、同一の符号を付してその説明を省略する。また、以下に示す第3の実施の形態に係る機械学習装置、機械学習方法及びデータ処理システムは、第1及び第2の実施の形態に係るものと同様に、図1及び図2に示す遠心分離システムに適用した場合を例にとり説明されている。さらに、上述したあるいは後述する実施の形態において述べられた全ての変形例は、矛盾が生じない範囲において本実施の形態にも適用可能なものである。
Third Embodiment
In the above-described first and second embodiments, the machine learning device and the machine learning method have been described in terms of the case where only image data of the floc-containing liquid to be treated PL2 is used as input data of the learning data set. However, when only image data of the floc-containing liquid to be treated PL2 is used as input data, the number of learning data sets required to generate a trained model capable of inference with sufficient accuracy tends to increase. Therefore, as one aspect for generating a trained model capable of inference with sufficient accuracy with a smaller number of learning data sets, a case where the number of input data of the learning data set shown in the above-described first embodiment is increased will be described below as a third embodiment of the present disclosure. Note that, among the components of the machine learning device 20B and the data processing system 80B according to the third embodiment described below, those components common to the components of the machine learning device 20 and the data processing system 80 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals and their description will be omitted. In addition, the machine learning device, the machine learning method, and the data processing system according to the third embodiment described below are described by taking as an example a case where they are applied to the centrifuge system shown in FIG. 1 and FIG. 2, as in the first and second embodiments. Furthermore, all of the modifications described in the embodiments described above or below are applicable to this embodiment as well to the extent that no contradiction occurs.
図11は、本開示の第3の実施の形態に係る機械学習装置20Bの概略ブロック図である。本実施の形態に係る機械学習装置20Bは、図11に示すように、各構成要素については、学習用データセット記憶ユニットとして第3の学習用データセット記憶ユニット223を備え、学習ユニットとして第3の学習ユニット233を備える点以外は上述した第1の実施の形態に係る機械学習装置20と同様である。また、学習用データセット取得ユニット21において取得される複数のデータも第1の実施の形態に係るものとは異なるものである。本実施の形態に係る学習用データセット取得ユニット21は、図11に示すように、コンピュータPC1に接続され、このコンピュータPC1から所望のデータを取得する。このコンピュータPC1は、第1の実施の形態に係るコンピュータPC1と同様に、コントロールユニット30及び被処理液監視システム60に接続されているが、これらに加えて、分離液監視システム40と、脱水固形物監視システム50と、被処理液濃度センサ67と、スクリューコンベアトルク監視システム70とにも接続されている。 FIG. 11 is a schematic block diagram of a machine learning device 20B according to a third embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 11, the machine learning device 20B according to this embodiment is similar to the machine learning device 20 according to the first embodiment described above, except that the machine learning device 20B according to this embodiment includes a third learning data set storage unit 223 as a learning data set storage unit and a third learning unit 233 as a learning unit. In addition, the multiple data acquired in the learning data set acquisition unit 21 are different from those according to the first embodiment. As shown in FIG. 11, the learning data set acquisition unit 21 according to this embodiment is connected to a computer PC1 and acquires desired data from this computer PC1. Like the computer PC1 according to the first embodiment, this computer PC1 is connected to the control unit 30 and the treated liquid monitoring system 60, but in addition to these, it is also connected to the separated liquid monitoring system 40, the dewatered solids monitoring system 50, the treated liquid concentration sensor 67, and the screw conveyor torque monitoring system 70.
分離液監視システム40は、図2及び図11に示すように、例えば分離液排出導管8に設けられ、この分離液排出導管8を通過する分離液SLの固形物含有濃度を監視するものであることが好ましい。分離液濃度を監視する具体的な方法としては、例えば周知のレーザー式、光学式、あるいは超音波式の濃度センサを用いて分離液SLの濃度値を直接検出すればよい。 As shown in Figures 2 and 11, the separated liquid monitoring system 40 is preferably provided, for example, in the separated liquid discharge conduit 8, and monitors the solid matter concentration of the separated liquid SL passing through this separated liquid discharge conduit 8. A specific method for monitoring the separated liquid concentration may be to directly detect the concentration value of the separated liquid SL using, for example, a well-known laser, optical, or ultrasonic concentration sensor.
脱水固形物監視システム50は、図2及び図11に示すように、例えば固形物排出導管7に設けられ、この固形物排出導管7を通過する脱水固形物(「脱水ケーキ」とも呼ばれる)Mの特にその含水率を監視可能なものであることが好ましい。この脱水固形物監視システム50は、固形物排出導管7を通過する脱水固形物Mの含水率を測定あるいは推定する。なお、脱水固形物Mの含水率の測定あるいは推定する方法としては種々の方法を採用することができるが、本実施の形態においては、マイクロ波等を利用した周知の含水率計を用いて固形物排出導管7内を通過する脱水固形物Mの含水率を直接測定する方法を採用している。また、図2においては、脱水固形物監視システム50の設置位置として固形物排出導管7を例示しているが、これに代えて例えば主搬送路7aや固形物シュート6aとすることもできる。 As shown in Figs. 2 and 11, the dehydrated solids monitoring system 50 is preferably installed in the solids discharge conduit 7, for example, and is capable of monitoring the moisture content of the dehydrated solids (also called "dehydrated cake") M passing through the solids discharge conduit 7. The dehydrated solids monitoring system 50 measures or estimates the moisture content of the dehydrated solids M passing through the solids discharge conduit 7. Various methods can be used to measure or estimate the moisture content of the dehydrated solids M, but in this embodiment, a method is used to directly measure the moisture content of the dehydrated solids M passing through the solids discharge conduit 7 using a well-known moisture content meter that uses microwaves or the like. In Fig. 2, the solids discharge conduit 7 is shown as an example of the installation location of the dehydrated solids monitoring system 50, but instead, for example, the main conveying path 7a or the solids chute 6a may be used.
被処理液濃度センサ67は、例えば被処理液配管10bの特に添加物配管11cと合流する前の所定位置に配置され、被処理液供給源10から供給される被処理液PL1のスラリー濃度を直接測定するものであってよい。この被処理液濃度センサ67としては、上述した分離液監視システム40と同様に、例えば周知のレーザー式、光学式、あるいは超音波式の濃度センサを用いることができる。 The treated liquid concentration sensor 67 may be disposed, for example, at a predetermined position in the treated liquid pipe 10b, particularly before it merges with the additive pipe 11c, and may directly measure the slurry concentration of the treated liquid PL1 supplied from the treated liquid supply source 10. As with the above-mentioned separation liquid monitoring system 40, the treated liquid concentration sensor 67 may be, for example, a well-known laser type, optical type, or ultrasonic type concentration sensor.
スクリューコンベアトルク監視システム70は、図2及び図11に示すように、例えばスクリューコンベア3の回転軸に取り付けられており、このスクリューコンベア3に作用する反力を検出することで、スクリューコンベア3のトルク値を監視している。 As shown in Figures 2 and 11, the screw conveyor torque monitoring system 70 is attached to, for example, the rotating shaft of the screw conveyor 3, and monitors the torque value of the screw conveyor 3 by detecting the reaction force acting on the screw conveyor 3.
これらの監視システム等により取得される各種データ、詳しくは、フロック含有被処理液PL2の画像データ、分離液SLの濃度、脱水固形物Mの含水率、被処理液PL1のスラリー濃度及びスクリューコンベア3のトルク値が、直接、あるいはコントロールユニット30を介してコンピュータPC1に送られ、このコンピュータPC1より、対応する所望の制御パラメータと共に学習用データセット取得ユニット21に送られる。学習用データセット取得ユニット21で取得した学習用データセットを構成する複数のデータは、フロック含有被処理液PL2の画像データ、分離液SLの濃度、脱水固形物Mの含水率、被処理液PL1のスラリー濃度及びスクリューコンベア3のトルク値を第3の入力データとし、これらのデータに対応付けられた制御パラメータを第3の出力データとする第3の学習用データセットの形式で、第3の学習用データセット記憶ユニット223に格納される。そして、第3の学習ユニット233では、第3の学習用データセットを用いて、上述した第1の実施の形態の機械学習方法と同様の方法で機械学習が行われ、得られた第3の学習済モデルが学習済モデル記憶ユニット24に記憶される。なお、本実施の形態においては、第3の入力データのうち、分離液SLの濃度、脱水固形物Mの含水率、被処理液PL1のスラリー濃度及びスクリューコンベア3のトルク値の4つは1つの値のデータであるのに対し、フロック含有被処理液PL2の画像データは画像データを構成する全ピクセルの輝度及び/又は色値であるため、これらはデータの総数が大きく異なる。したがって、これらの入力データをそのまま入力層に対応付けると、得られる推論結果はフロック含有被処理液PL2の画像データの影響を極めて大きく受けることになる。そこで、本実施の形態においては、フロック含有被処理液PL2の画像データ以外の入力データの影響度合いが小さくなりすぎないよう、第3の入力データを入力層に対応付ける前に、データの数を調整するためのデータの前処理を行うと特に好ましい。また、当該前処理は、学習済モデルの一部として得られたニューラルネットワークモデルと共に学習済モデル記憶ユニット24内に記憶することで、推論の際にも同様に実施することができる。 Various data acquired by these monitoring systems, specifically, image data of the floc-containing treated liquid PL2, the concentration of the separated liquid SL, the moisture content of the dehydrated solids M, the slurry concentration of the treated liquid PL1, and the torque value of the screw conveyor 3 are sent directly or via the control unit 30 to the computer PC1, which then sends them to the learning dataset acquisition unit 21 together with corresponding desired control parameters. The multiple data constituting the learning dataset acquired by the learning dataset acquisition unit 21 are stored in the third learning dataset storage unit 223 in the form of a third learning dataset in which the image data of the floc-containing treated liquid PL2, the concentration of the separated liquid SL, the moisture content of the dehydrated solids M, the slurry concentration of the treated liquid PL1, and the torque value of the screw conveyor 3 are third input data, and the control parameters associated with these data are third output data. Then, in the third learning unit 233, machine learning is performed using the third learning data set in a manner similar to the machine learning method of the first embodiment described above, and the obtained third learned model is stored in the learned model storage unit 24. In this embodiment, among the third input data, the concentration of the separated liquid SL, the water content of the dewatered solid matter M, the slurry concentration of the liquid to be treated PL1, and the torque value of the screw conveyor 3 are data of one value, whereas the image data of the floc-containing liquid to be treated PL2 are the brightness and/or color values of all pixels constituting the image data, and therefore the total number of data is significantly different between them. Therefore, if these input data are directly associated with the input layer, the obtained inference result will be extremely influenced by the image data of the floc-containing liquid to be treated PL2. Therefore, in this embodiment, it is particularly preferable to perform preprocessing of the data to adjust the number of data before associating the third input data with the input layer, so that the degree of influence of input data other than the image data of the floc-containing liquid to be treated PL2 is not too small. Furthermore, this preprocessing can also be performed during inference by storing the preprocessing in the trained model storage unit 24 together with the neural network model obtained as part of the trained model.
図12は、本開示の第3の実施の形態に係るデータ処理システム80Bを示す概略ブロック図である。本実施の形態に係るデータ処理システム80Bは、図12に示すように、推論ユニットとして第3の推論ユニット873を備える点と、付加変数取得ユニット89を備える点以外は上述した第1の実施の形態に係るデータ処理システム80と同様の構成要素を備えるものである。 Figure 12 is a schematic block diagram showing a data processing system 80B according to a third embodiment of the present disclosure. As shown in Figure 12, the data processing system 80B according to this embodiment has the same components as the data processing system 80 according to the first embodiment described above, except that it has a third inference unit 873 as an inference unit and an additional variable acquisition unit 89.
付加変数取得ユニット89は、図12に示すように、分離液監視システム40、脱水固形物監視システム50、被処理液濃度センサ67及びスクリューコンベアトルク監視システム70に接続され、これらの監視システム及びセンサから、分離液SLの濃度、脱水固形物Mの含水率、被処理液PL1のスラリー濃度及びスクリューコンベア3のトルク値を取得するものである。この付加変数取得ユニット89により取得される分離液SLの濃度、脱水固形物Mの含水率、被処理液PL1のスラリー濃度及びスクリューコンベア3のトルク値は、画像データ取得ユニット81がフロック含有被処理液PL2監視システム60から取得する画像データの撮像と同時期に取得されたものであることが好ましい。 As shown in FIG. 12, the additional variable acquisition unit 89 is connected to the separated liquid monitoring system 40, the dehydrated solids monitoring system 50, the treated liquid concentration sensor 67, and the screw conveyor torque monitoring system 70, and acquires the concentration of the separated liquid SL, the moisture content of the dehydrated solids M, the slurry concentration of the treated liquid PL1, and the torque value of the screw conveyor 3 from these monitoring systems and sensors. It is preferable that the concentration of the separated liquid SL, the moisture content of the dehydrated solids M, the slurry concentration of the treated liquid PL1, and the torque value of the screw conveyor 3 acquired by this additional variable acquisition unit 89 are acquired at the same time as the image data acquired by the image data acquisition unit 81 from the floc-containing treated liquid PL2 monitoring system 60.
上述した付加変数取得ユニット89を備えるデータ処理システム80Bが適用されたデカンタ1において制御パラメータの調整を行う場合は、上述した図8に示すものと同様の処理を行えばよい。ただし、図8に示す処理のうち、ステップS23と同時あるいはその前後の所定タイミングにおいて、付加変数取得ユニット89が分離液SLの濃度、脱水固形物Mの含水率、被処理液PL1のスラリー濃度及びスクリューコンベア3のトルク値を取得する。そして、これら4つの値は、第3の推論ユニット873において学習済モデルの入力層にフロック含有被処理液PL2の画像データと共に対応付けられる。 When adjusting the control parameters in the decanter 1 to which the data processing system 80B having the additional variable acquisition unit 89 described above is applied, the same process as that shown in FIG. 8 described above may be performed. However, in the process shown in FIG. 8, the additional variable acquisition unit 89 acquires the concentration of the separated liquid SL, the water content of the dehydrated solids M, the slurry concentration of the treated liquid PL1, and the torque value of the screw conveyor 3 at the same time as step S23 or at a predetermined timing before or after it. These four values are then associated with the input layer of the trained model in the third inference unit 873, together with the image data of the floc-containing treated liquid PL2.
なお、上述した第3の実施の形態においては、コンピュータPC1は、コントロールユニット30と被処理液監視システム60とに加えて、分離液監視システム40と、脱水固形物監視システム50と、被処理液濃度センサ67と、スクリューコンベアトルク監視システム70との4つに接続され、これらから取得される4つの値を、画像データと共に学習用データセットの入力データとして利用しているが、本発明はこれに限定されない。詳しくは、分離液監視システム40と、脱水固形物監視システム50と、被処理液濃度センサ67と、スクリューコンベアトルク監視システム70とにより取得される値のうちの少なくとも1つを学習用データセットの入力データとして利用していればよい。付加変数取得ユニット89により取得される情報の数についても同様である。 In the above-mentioned third embodiment, the computer PC1 is connected to the control unit 30, the treated liquid monitoring system 60, the separated liquid monitoring system 40, the dehydrated solids monitoring system 50, the treated liquid concentration sensor 67, and the screw conveyor torque monitoring system 70, and the four values acquired from these are used as input data for the learning data set together with image data, but the present invention is not limited to this. In more detail, it is sufficient that at least one of the values acquired by the separated liquid monitoring system 40, the dehydrated solids monitoring system 50, the treated liquid concentration sensor 67, and the screw conveyor torque monitoring system 70 is used as input data for the learning data set. The same applies to the number of pieces of information acquired by the additional variable acquisition unit 89.
以上説明した通り、本実施の形態に係る機械学習装置、機械学習方法及びデータ処理システムによれば、入力データとしてフロック含有被処理液PL2の画像データに加えて、分離液SLの濃度、脱水固形物Mの含水率、被処理液PL1のスラリー濃度及びスクリューコンベア3のトルク値の少なくとも1つを採用したことで、ニューラルネットワークモデルの学習段階において、入力データと出力データとの間の相関関係を特定しやすくなる。これにより、十分な精度の推論が可能な各学習済モデルを生成するために必要な学習用データセットの数を抑えることが期待できる。 As described above, according to the machine learning device, machine learning method, and data processing system of this embodiment, in addition to image data of the floc-containing treated liquid PL2, at least one of the concentration of the separated liquid SL, the moisture content of the dewatered solids M, the slurry concentration of the treated liquid PL1, and the torque value of the screw conveyor 3 is adopted as input data, making it easier to identify the correlation between the input data and the output data in the learning stage of the neural network model. This is expected to reduce the number of learning data sets required to generate each trained model capable of inference with sufficient accuracy.
<第4の実施の形態>
上述した通り、第2及び第3の実施の形態は、いずれも十分な精度の推論が可能な学習済モデルを生成するために必要な学習用データセットの数を少なくすることができる態様を示した例である。そして、両実施の形態は組み合わせることが可能である。そこで、上述した第2の実施の形態及び第3の実施の形態において示した技術思想を組み合わせた場合を、本開示の第4の実施の形態として以下に説明する。なお、以下に示す第4の実施の形態に係る機械学習装置20C及びデータ処理システム80Cの各構成要素のうち、第1乃至第3の実施の形態に係る機械学習装置20、20A及び20B、及び、データ処理システム80、80A及び80Bの各構成要素と共通するものについては、同一の符号を付してその説明を省略する。また、以下に示す第3の実施の形態に係る機械学習装置、機械学習方法及びデータ処理システムは、第1乃至第3の実施の形態に係るものと同様に、図1及び図2に示す遠心分離システムに適用した場合を例にとり説明されている。さらに、上述したあるいは後述する実施の形態において述べられた全ての変形例は、矛盾が生じない範囲において本実施の形態にも適用可能なものである。
<Fourth embodiment>
As described above, the second and third embodiments are both examples showing a mode in which the number of learning data sets required to generate a trained model capable of inference with sufficient accuracy can be reduced. The two embodiments can be combined. Therefore, a case in which the technical ideas shown in the second and third embodiments described above are combined will be described below as a fourth embodiment of the present disclosure. Note that, among the components of the machine learning device 20C and the data processing system 80C according to the fourth embodiment described below, those components common to the machine learning devices 20, 20A, and 20B and the data processing systems 80, 80A, and 80B according to the first to third embodiments are given the same reference numerals and their description will be omitted. In addition, the machine learning device, the machine learning method, and the data processing system according to the third embodiment described below are described by taking as an example a case in which they are applied to the centrifuge system shown in FIG. 1 and FIG. 2, as in the first to third embodiments. Furthermore, all the modified examples described in the above or later-described embodiments can be applied to this embodiment to the extent that no contradiction occurs.
図13は、本開示の第4の実施の形態に係る機械学習装置20Cの概略ブロック図である。本実施の形態に係る機械学習装置20Cは、図13に示すように、その構成要素としては、学習用データセット記憶ユニットとして、第1の学習用データセット記憶ユニット221と第4の学習用データセット記憶ユニット224とを備え、学習ユニットとして第1の学習ユニット231と第4の学習ユニット234とを備えている点以外は、第1の実施の形態に係る機械学習装置20と同様である。また、これに関連して、学習用データセット取得ユニット21において取得される複数のデータも第1の実施の形態とは異なっている。 FIG. 13 is a schematic block diagram of a machine learning device 20C according to a fourth embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 13, the machine learning device 20C according to this embodiment is similar to the machine learning device 20 according to the first embodiment, except that the components of the machine learning device 20C according to this embodiment include a first learning dataset storage unit 221 and a fourth learning dataset storage unit 224 as learning dataset storage units, and a first learning unit 231 and a fourth learning unit 234 as learning units. In relation to this, the multiple data acquired in the learning dataset acquisition unit 21 also differ from those of the first embodiment.
本実施の形態に係る学習用データセット取得ユニット21は、図13に示すように、コンピュータPC1に接続され、このコンピュータPC1から所望のデータを取得する。このコンピュータPC1は、第2の実施の形態に係るコンピュータPC1と同様に、コントロールユニット30及び被処理液監視システム60Aに接続されているが、これらに加えて、分離液監視システム40、脱水固形物監視システム50、被処理液濃度センサ67及びスクリューコンベアトルク監視システム70のうちの少なくとも1つにも接続される。コンピュータPC1に接続された、コントロールユニット30、被処理液監視システム60A、分離液監視システム40、脱水固形物監視システム50、被処理液濃度センサ67及びスクリューコンベアトルク監視システム70の具体的な構成は、既に上述した他の実施の形態において例示したものと同様である。そして、本実施の形態における学習用データセット取得ユニット21が取得する複数のデータは、フロック含有被処理液PL2の画像データと、制御パラメータとに加えて、更に分離液SLの濃度、脱水固形物Mの含水率、被処理液PL1のスラリー濃度及びスクリューコンベア3のトルク値の少なくとも1つと、フロック含有被処理液PL2の特徴量とを含んでいる。なお、本実施の形態においては、第3の実施の形態と同様に、コンピュータPC1は、分離液監視システム40、脱水固形物監視システム50、被処理液濃度センサ67及びスクリューコンベアトルク監視システム70の全てに接続され、学習用データセット取得ユニット21が取得する複数のデータには、分離液SLの濃度と、脱水固形物Mの含水率と、被処理液PL1のスラリー濃度と、スクリューコンベア3のトルク値の全てが含まれるものを例示する。 As shown in FIG. 13, the learning data set acquisition unit 21 according to this embodiment is connected to a computer PC1 and acquires desired data from the computer PC1. Like the computer PC1 according to the second embodiment, this computer PC1 is connected to the control unit 30 and the treated liquid monitoring system 60A, but in addition to these, it is also connected to at least one of the separated liquid monitoring system 40, the dehydrated solids monitoring system 50, the treated liquid concentration sensor 67, and the screw conveyor torque monitoring system 70. The specific configurations of the control unit 30, treated liquid monitoring system 60A, separated liquid monitoring system 40, dehydrated solids monitoring system 50, treated liquid concentration sensor 67, and screw conveyor torque monitoring system 70 connected to the computer PC1 are the same as those exemplified in the other embodiments already described above. In addition to the image data of the floc-containing treated liquid PL2 and the control parameters, the multiple data acquired by the learning data set acquisition unit 21 in this embodiment further includes at least one of the concentration of the separated liquid SL, the moisture content of the dehydrated solids M, the slurry concentration of the treated liquid PL1, and the torque value of the screw conveyor 3, as well as the feature value of the floc-containing treated liquid PL2. In this embodiment, as in the third embodiment, the computer PC1 is connected to all of the separated liquid monitoring system 40, the dehydrated solids monitoring system 50, the treated liquid concentration sensor 67, and the screw conveyor torque monitoring system 70, and the multiple data acquired by the learning data set acquisition unit 21 includes all of the concentration of the separated liquid SL, the moisture content of the dehydrated solids M, the slurry concentration of the treated liquid PL1, and the torque value of the screw conveyor 3.
学習用データセット取得ユニット21において取得された複数のデータは、それぞれの対応関係を考慮しつつ、2つの学習用データセットとして第1の学習用データセット記憶ユニット221及び第4の学習用データセット記憶ユニット224内に別々に格納される。第1の学習用データセット記憶ユニット221に格納される第1の学習用データセットは、ボウル2に供給される前であって且つ薬剤が添加された後のフロック含有被処理液PL2を所定画角から撮像した画像データを第1の入力データとして含み、第1の入力データに対応付けられたフロック含有被処理液PL2の特徴量を第1の出力データとして含むものであって良い。また、第4の学習用データセット記憶ユニット224に格納される第4の学習用データセットは、フロック含有被処理液PL2の特徴量と、分離液SLの濃度と、脱水固形物Mの含水率と、被処理液PL1のスラリー濃度と、スクリューコンベア3のトルク値とを第4の入力データとして含み、第4の入力データに対応付けられた制御パラメータを第4の出力データとして含むものであって良い。なお、このように複数のデータから2つの学習用データセットを分割生成する際は、例えば、同一のフロック含有被処理液PL2に関連付けられたフロック含有被処理液PL2の画像データ、分離液SLの濃度、脱水固形物Mの含水率、被処理液PL1のスラリー濃度、スクリューコンベア3のトルク値、フロック含有被処理液PL2の特徴量及び制御パラメータを、フロック含有被処理液PL2の画像データとフロック含有被処理液PL2の特徴量とのセットと、分離液SLの濃度、脱水固形物Mの含水率、被処理液PL1のスラリー濃度、スクリューコンベア3のトルク値及びフロック含有被処理液PL2の特徴量と制御パラメータとのセットに分割して、それぞれを一の第1及び第4の学習用データセットとすればよい。 The multiple data acquired in the learning data set acquisition unit 21 are stored separately as two learning data sets in the first learning data set storage unit 221 and the fourth learning data set storage unit 224 while taking into consideration their respective correspondences. The first learning data set stored in the first learning data set storage unit 221 may include image data of the floc-containing treated liquid PL2 before it is supplied to the bowl 2 and after the chemical agent is added, taken from a predetermined angle of view, as the first input data, and may include a feature amount of the floc-containing treated liquid PL2 associated with the first input data, as the first output data. The fourth learning data set stored in the fourth learning data set storage unit 224 may include a feature amount of the floc-containing treated liquid PL2, the concentration of the separated liquid SL, the moisture content of the dehydrated solids M, the slurry concentration of the treated liquid PL1, and the torque value of the screw conveyor 3, as the fourth input data, and may include a control parameter associated with the fourth input data, as the fourth output data. In this way, when dividing and generating two learning data sets from a plurality of data, for example, the image data of the floc-containing treated liquid PL2, the concentration of the separated liquid SL, the moisture content of the dehydrated solids M, the slurry concentration of the treated liquid PL1, the torque value of the screw conveyor 3, the feature values and the control parameters of the floc-containing treated liquid PL2 associated with the same floc-containing treated liquid PL2 may be divided into a set of the image data of the floc-containing treated liquid PL2 and the feature values of the floc-containing treated liquid PL2, and a set of the concentration of the separated liquid SL, the moisture content of the dehydrated solids M, the slurry concentration of the treated liquid PL1, the torque value of the screw conveyor 3, and the feature values and the control parameters of the floc-containing treated liquid PL2, and each may be set as a first and fourth learning data set.
第1の学習用データセット記憶ユニット221及び第4の学習用データセット記憶ユニット224にそれぞれ格納された第1及び第4の学習用データセットは、それぞれ別の学習ユニットにのみ参照されるものである。第1の学習ユニット231は、第1の学習用データセットを複数組入力することで、第1の入力データと第1の出力データとの相関関係を推論する学習モデルを学習するものである。言い換えれば、第1の学習用データセット内のフロック含有被処理液PL2の画像データを入力することで、この画像データの特徴量を推論する第1の学習モデルを学習するものである。そして、第4の学習ユニット234は、第4の学習用データセットを複数組入力することで、第4の入力データと第4の出力データとの相関関係を推論する学習モデルを学習するものである。言い換えれば、第4の学習用データセット内の画像データの特徴量と、分離液SLの濃度と、脱水固形物Mの含水率と、被処理液PL1のスラリー濃度と、スクリューコンベア3のトルク値とを入力することで、制御パラメータを推論する第4の学習モデルを学習するものである。 The first and fourth learning data sets stored in the first learning data set storage unit 221 and the fourth learning data set storage unit 224, respectively, are referenced only by different learning units. The first learning unit 231 learns a learning model that infers the correlation between the first input data and the first output data by inputting multiple sets of the first learning data set. In other words, the first learning unit learns a first learning model that infers the feature amount of the image data by inputting image data of the floc-containing treated liquid PL2 in the first learning data set. And the fourth learning unit 234 learns a learning model that infers the correlation between the fourth input data and the fourth output data by inputting multiple sets of the fourth learning data set. In other words, by inputting the features of the image data in the fourth learning data set, the concentration of the separated liquid SL, the moisture content of the dehydrated solids M, the slurry concentration of the treated liquid PL1, and the torque value of the screw conveyor 3, a fourth learning model is trained to infer the control parameters.
第1及び第4の学習ユニット231、234における具体的な機械学習方法は、学習に用いる学習用データセットは異なるものの、その工程は図6に示した教師あり学習の工程といずれも同様である。そして、一連の機械学習工程を経て得られた第1及び第4の学習済モデルは、学習済モデル記憶ユニット24内にそれぞれ記憶される。 The specific machine learning methods in the first and fourth learning units 231, 234 use different learning datasets, but the process is similar to the supervised learning process shown in FIG. 6. The first and fourth trained models obtained through a series of machine learning processes are then stored in the trained model storage unit 24.
図14は、本開示の第4の実施の形態に係るデータ処理システム80Cを示す概略ブロック図である。本実施の形態に係るデータ処理システム80Cは、図14に示すように、演算ユニット83内の推論ユニットとして、第1の推論ユニット871と第4の推論ユニット874とを備え、且つ付加変数取得ユニット89を備える点以外は上述した第1の実施の形態に係るデータ処理システム80と同様の構成要素を備えるものである。 Figure 14 is a schematic block diagram showing a data processing system 80C according to a fourth embodiment of the present disclosure. As shown in Figure 14, the data processing system 80C according to this embodiment has the same components as the data processing system 80 according to the first embodiment described above, except that it has a first inference unit 871 and a fourth inference unit 874 as inference units in the arithmetic unit 83, and also has an additional variable acquisition unit 89.
付加変数取得ユニット89は、図14に示すように、分離液監視システム40、脱水固形物監視システム50、被処理液濃度センサ67及びスクリューコンベアトルク監視システム70に接続され、これらの監視システム及びセンサから、分離液SLの濃度、脱水固形物Mの含水率、被処理液PL1のスラリー濃度及びスクリューコンベア3のトルク値を取得するものである。また、第1の推論ユニット871は、上述した機械学習装置20Cで生成され学習済モデル記憶ユニット88内に記憶された第1の学習済モデルを用いて推論を実行するものである。したがって、この第1の推論ユニット871は、画像データ取得ユニット81において取得されたフロック含有被処理液PL2の画像データが入力されると、この画像データの特徴量を出力層に出力する。さらに、第4の推論ユニット874は、上述した機械学習装置20Cで生成され学習済モデル記憶ユニット88内に記憶された第4の学習済モデルを用いて推論を実行するものである。したがって、この第4の推論ユニット874は、第1の推論ユニット871において推論された画像データの特徴量と、分離液SLの濃度と、脱水固形物Mの含水率と、被処理液PL1のスラリー濃度と、スクリューコンベア3のトルク値とが入力されると、制御パラメータを出力層に出力する。 As shown in FIG. 14, the additional variable acquisition unit 89 is connected to the separated liquid monitoring system 40, the dewatered solids monitoring system 50, the treated liquid concentration sensor 67, and the screw conveyor torque monitoring system 70, and acquires the concentration of the separated liquid SL, the water content of the dewatered solids M, the slurry concentration of the treated liquid PL1, and the torque value of the screw conveyor 3 from these monitoring systems and sensors. The first inference unit 871 performs inference using the first trained model generated by the above-mentioned machine learning device 20C and stored in the trained model storage unit 88. Therefore, when the image data of the floc-containing treated liquid PL2 acquired by the image data acquisition unit 81 is input, the first inference unit 871 outputs the feature amount of this image data to the output layer. The fourth inference unit 874 performs inference using the fourth trained model generated by the above-mentioned machine learning device 20C and stored in the trained model storage unit 88. Therefore, when the feature quantities of the image data inferred by the first inference unit 871, the concentration of the separated liquid SL, the moisture content of the dehydrated solids M, the slurry concentration of the treated liquid PL1, and the torque value of the screw conveyor 3 are input, the fourth inference unit 874 outputs control parameters to the output layer.
上述した付加変数取得ユニット89と第1及び第4の推論ユニット871、874とを含むデータ処理システム80Cが適用されたデカンタ1において制御パラメータの調整を行う場合は、上述した図8に示すものと同様の処理を行えばよい。ただし、図8に示す処理のうち、ステップS23と同時あるいはその前後の所定タイミングにおいて、付加変数取得ユニット89が分離液SLの濃度、脱水固形物Mの含水率、被処理液PL1のスラリー濃度及びスクリューコンベア3のトルク値を取得する工程を更に含む。また、ステップS24において制御パラメータを推論する際は、先ず第1の推論ユニット871にフロック含有被処理液PL2の画像データを入力し、出力された画像データの特徴量を付加変数取得ユニット89において取得した4つの値と共に第4の推論ユニット874に入力する。 When adjusting the control parameters in the decanter 1 to which the data processing system 80C including the above-mentioned additional variable acquisition unit 89 and the first and fourth inference units 871 and 874 is applied, the same process as that shown in FIG. 8 may be performed. However, the process shown in FIG. 8 further includes a step in which the additional variable acquisition unit 89 acquires the concentration of the separated liquid SL, the water content of the dehydrated solids M, the slurry concentration of the treated liquid PL1, and the torque value of the screw conveyor 3 at the same time as step S23 or at a predetermined timing before or after it. In addition, when inferring the control parameters in step S24, first, the image data of the floc-containing treated liquid PL2 is input to the first inference unit 871, and the feature amount of the output image data is input to the fourth inference unit 874 together with the four values acquired by the additional variable acquisition unit 89.
以上説明した通り、本実施の形態に係る機械学習装置、機械学習方法及びデータ処理システムによれば、十分な精度の推論が可能な各学習済モデルを生成するために必要な学習用データセットの数を、上述した第2及び第3の実施の形態よりも更に抑えることが期待できる。 As described above, according to the machine learning device, machine learning method, and data processing system of this embodiment, it is expected that the number of training data sets required to generate each trained model capable of inference with sufficient accuracy can be further reduced compared to the second and third embodiments described above.
上述した実施の形態は一例を示したものに過ぎず、以って本開示は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。そして、それらはすべて、本開示の技術思想に含まれるものである。また、本開示において、各構成要素は、矛盾が生じない限りは1つのみ存在しても2つ以上存在してもよい。 The above-described embodiment is merely an example, and the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present disclosure. All of these are included in the technical ideas of the present disclosure. In addition, in the present disclosure, each component may exist in one or more than one form, as long as no contradiction arises.
1 デカンタ(遠心分離システム)
2 ボウル
2a 固形物排出口
2b 分離液排出口
2c ダム
3 スクリューコンベア
3c 空間
4 駆動モータ
5 差速発生装置
6 ケーシング
6a 固形物シュート
6b 分離液シュート
7 固形物排出導管
7a 主搬送路
8 分離液排出導管
9 給液管
10 被処理液供給源
10b 被処理液配管
11 添加物供給源
11c 添加物配管
20、20A~C 機械学習装置
21 学習用データセット取得ユニット
22、221~224 学習用データセット記憶ユニット
23、231~234 学習ユニット
24 学習済モデル記憶ユニット
30 コントロールユニット
40 分離液監視システム
50 脱水固形物監視システム
60、60A 被処理液監視システム
67 被処理液濃度センサ
70 スクリューコンベアトルク監視システム
80、80A~C データ処理システム
81 画像データ取得ユニット
82 パラメータ調整ユニット
83 演算ユニット
87、871~874 推論ユニット
88 学習済モデル記憶ユニット
89 付加変数取得ユニット
SL 分離液
M 液体含有固形物(脱水固形物)
PL1 被処理液
PL2 フロック含有被処理液
1 Decanter (Centrifugal Separator System)
2 Bowl 2a Solids discharge outlet 2b Separated liquid discharge outlet 2c Dam 3 Screw conveyor 3c Space 4 Drive motor 5 Differential speed generating device 6 Casing 6a Solids chute 6b Separated liquid chute 7 Solids discharge conduit 7a Main conveying path 8 Separated liquid discharge conduit 9 Supply pipe 10 Treated liquid supply source 10b Treated liquid piping 11 Additive supply source 11c Additive piping 20, 20A to C Machine learning device 21 Learning data set acquisition unit 22, 221 to 224 Learning data set storage unit 23, 231 to 234 Learning unit 24 Learned model storage unit 30 Control unit 40 Separated liquid monitoring system 50 Dewatered solids monitoring system 60, 60A Treated liquid monitoring system 67 Treated liquid concentration sensor 70 Screw conveyor torque monitoring system 80, 80A to C Data processing system 81 Image data acquisition unit 82 Parameter adjustment unit 83 Arithmetic units 87, 871 to 874 Inference unit 88 Learned model storage unit 89 Additional variable acquisition unit SL Separation liquid M Liquid-containing solid (dehydrated solid)
PL1: Liquid to be treated PL2: Floc-containing liquid to be treated
Claims (9)
前記ボウルに供給される前であって且つ所定の添加物が添加された後の前記被処理液を所定画角から撮像した画像データを含む入力データと、前記入力データに対応付けられた制御パラメータを含む出力データとを備える学習用データセットを複数組記憶する学習用データセット記憶ユニットであって、前記制御パラメータは、前記添加物の供給量、前記ボウルの遠心力、及び前記差速発生装置により制御される差速のうちの少なくとも1つを備える、前記学習用データセット記憶ユニットと;
前記学習用データセットを複数組入力することで、前記入力データと前記出力データとの相関関係を推論する学習モデルを学習する学習ユニットと;
前記学習ユニットによって学習された前記学習モデルを記憶する学習済モデル記憶ユニットと;を備える、
機械学習装置。 A machine learning device for a centrifugation system including: a bowl that applies centrifugal force to a liquid to be treated to separate the liquid into solids and a separated liquid; a screw conveyor that transports the solids in the bowl toward a discharge outlet; a drive motor that rotates the bowl; and a differential speed generating device that rotates the screw conveyor at a differential speed relative to the bowl,
a learning dataset storage unit that stores a plurality of learning datasets each including input data including image data obtained by capturing an image of the liquid to be treated from a predetermined angle of view before the liquid is supplied to the bowl and after a predetermined additive has been added thereto, and output data including control parameters associated with the input data, the control parameters including at least one of an amount of the additive supplied, a centrifugal force of the bowl, and a differential speed controlled by the differential speed generating device;
a learning unit that learns a learning model that infers a correlation between the input data and the output data by inputting a plurality of sets of the learning data sets;
A learned model storage unit that stores the learning model learned by the learning unit;
Machine learning device.
前記学習用データセット内の画像データを入力することで、前記画像データの特徴量を推論する第1の学習モデルを学習する第1の学習ユニットと;
前記画像データの特徴量を入力することで、前記制御パラメータを推論する第2の学習モデルを学習する第2の学習ユニットと;を備える、
請求項1に記載の機械学習装置。 The learning unit includes:
a first learning unit that learns a first learning model that infers features of the image data by inputting the image data in the learning dataset;
a second learning unit that learns a second learning model that infers the control parameter by inputting a feature amount of the image data;
The machine learning device according to claim 1 .
請求項1に記載の機械学習装置。 The input data further includes at least one of the concentration of the separated liquid, the moisture content of the liquid-containing solid matter discharged from the discharge port, the slurry concentration of the liquid to be treated, and the torque value of the screw conveyor.
The machine learning device according to claim 1 .
前記学習ユニットは、
前記学習用データセット内の画像データを入力することで、前記画像データの特徴量を推論する第1の学習モデルを学習する第1の学習ユニットと;
前記画像データの特徴量と、前記分離液の濃度と、前記排出口から排出される液体含有固形物の含水率と、前記被処理液のスラリー濃度と、前記スクリューコンベアのトルク値とを入力することで、前記制御パラメータを推論する第4の学習モデルを学習する第4の学習ユニットと;を備える、
請求項1に記載の機械学習装置。 The input data further includes at least one of the concentration of the separated liquid, the moisture content of the liquid-containing solid matter discharged from the discharge port, the slurry concentration of the liquid to be treated, and the torque value of the screw conveyor;
The learning unit includes:
a first learning unit that learns a first learning model that infers features of the image data by inputting the image data in the learning dataset;
a fourth learning unit that learns a fourth learning model that infers the control parameters by inputting the feature amount of the image data, the concentration of the separated liquid, the moisture content of the liquid-containing solid matter discharged from the discharge port, the slurry concentration of the treated liquid, and a torque value of the screw conveyor;
The machine learning device according to claim 1 .
請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の機械学習装置。 The control parameters further include a supply amount of the liquid to be treated.
The machine learning device according to claim 1 .
請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の機械学習装置。 The control parameters further comprise a dam set diameter of the bowl.
The machine learning device according to claim 1 .
前記ボウルに供給される前であって且つ所定の添加物が添加された後の前記被処理液を所定画角から撮像した画像データを取得するための画像データ取得ユニットと;
請求項1又は請求項2に記載の機械学習装置によって生成された学習済モデルに、前記画像データ取得ユニットが取得したデータを入力することで、前記遠心分離システムの制御パラメータを推論する推論ユニットと;を備える、
データ処理システム。 A data processing system for use in a centrifuge system including a bowl for applying centrifugal force to a liquid to be treated to separate the liquid into solids and a separated liquid, a screw conveyor for transporting the solids in the bowl toward a discharge outlet, a drive motor for rotating the bowl, and a differential speed generating device for rotating the screw conveyor at a differential speed relative to the bowl,
an image data acquisition unit for acquiring image data obtained by capturing an image of the liquid to be treated from a predetermined angle of view before the liquid is supplied to the bowl and after a predetermined additive is added;
an inference unit that infers a control parameter of the centrifuge system by inputting the data acquired by the image data acquisition unit into a trained model generated by the machine learning device according to claim 1 or 2;
Data processing system.
前記ボウルに供給される前であって且つ所定の添加物が添加された後の前記被処理液を所定画角から撮像した画像データを取得するための画像データ取得ユニットと;
前記分離液の濃度と、前記排出口から排出される液体含有固形物の含水率と、前記被処理液のスラリー濃度と、前記スクリューコンベアのトルク値とのうちの少なくとも1つを取得するための付加変数取得ユニットと;
請求項3又は請求項4に記載の機械学習装置によって生成された学習済モデルに、前記画像データ取得ユニットと前記付加変数取得ユニットとが取得したデータを入力することで、前記遠心分離システムの制御パラメータを推論する推論ユニットと;を備える、
データ処理システム。 A data processing system for use in a centrifuge system including a bowl for applying centrifugal force to a liquid to be treated to separate the liquid into solids and a separated liquid, a screw conveyor for transporting the solids in the bowl toward a discharge outlet, a drive motor for rotating the bowl, and a differential speed generating device for rotating the screw conveyor at a differential speed relative to the bowl,
an image data acquisition unit for acquiring image data obtained by capturing an image of the liquid to be treated from a predetermined angle of view before the liquid is supplied to the bowl and after a predetermined additive is added;
an additional variable acquisition unit for acquiring at least one of the concentration of the separated liquid, the moisture content of the liquid-containing solid matter discharged from the discharge port, the slurry concentration of the treated liquid, and the torque value of the screw conveyor;
and an inference unit that infers a control parameter of the centrifuge system by inputting the data acquired by the image data acquisition unit and the additional variable acquisition unit into a trained model generated by the machine learning device according to claim 3 or 4.
Data processing system.
前記ボウルに供給される前であって且つ所定の添加物が添加された後の前記被処理液を所定画角から撮像した画像データを含む入力データと、前記入力データに対応付けられた制御パラメータを含む出力データとを備える学習用データセットを複数組記憶するステップであって、前記制御パラメータは、前記添加物の供給量、前記ボウルの遠心力、及び前記差速発生装置により制御される差速のうちの少なくとも1つを備える、ステップと;
前記学習用データセットを複数組入力することで、前記入力データと前記出力データとの相関関係を推論する学習モデルを学習するステップと;
学習された前記学習モデルを記憶するステップと;を備える、
機械学習方法。
A machine learning method using a computer for a centrifuge system including a bowl that applies centrifugal force to a liquid to be treated to separate the liquid into solids and a separated liquid, a screw conveyor that transports the solids in the bowl toward a discharge outlet, a drive motor that rotates the bowl, and a differential speed generating device that rotates the screw conveyor at a differential speed relative to the bowl, the method comprising:
a step of storing a plurality of learning data sets including input data including image data obtained by capturing an image of the liquid to be treated from a predetermined angle of view before being supplied to the bowl and after a predetermined additive has been added thereto, and output data including control parameters associated with the input data, the control parameters including at least one of the supply amount of the additive, the centrifugal force of the bowl, and a differential speed controlled by the differential speed generating device;
learning a learning model that infers a correlation between the input data and the output data by inputting a plurality of sets of the learning data sets;
and storing the trained model.
Machine learning methods.
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