JP7600057B2 - Water treatment status monitoring system and water treatment status monitoring method - Google Patents
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Description
本発明は、水処理状況監視システム及び水処理状況監視方法に関する。 The present invention relates to a water treatment status monitoring system and a water treatment status monitoring method.
上下水プラント及びその他プラントの排水処理システムは、被処理水(「原水」とも称呼される。)の水質に応じて様々な水処理技術を用いることで、処理水の目標水質を達成している。水処理技術の中で水中の固形物(濁り(「濁質」とも称呼される。))を除去する凝集処理は、適切な薬剤注入管理が必要である。しかし、被処理水の水質が変動する等したときの薬剤注入量は、熟練の運転員(熟練者)の経験に依存する場合がある。 Wastewater treatment systems in water supply and sewerage plants and other plants achieve the target water quality of the treated water by using various water treatment technologies according to the quality of the water being treated (also called "raw water"). Among the water treatment technologies, coagulation treatment, which removes solids from the water (turbidity (also called "turbidity")), requires appropriate chemical injection management. However, when the quality of the water being treated fluctuates, the amount of chemical injection required may depend on the experience of a skilled operator (expert).
熟練者は、経験に基づき、濁質の凝集状態を確認するためのジャーテストの結果、監視制御データ、濁質の凝集状態の現場での目視、濁質の凝集により形成されるフロックの画像の監視室での確認等から適切な薬剤注入量を決定することができる。一方で、熟練者が目視で観察している濁質の凝集状態等は、監視制御システム(監視制御データ)には、記録されない。このため、熟練者の経験が暗黙知となってしまうので、薬剤注入管理に必要な知識等が、熟練者以外の他人に継承されにくい課題があった。 Based on their experience, an expert can determine the appropriate amount of chemical injection based on the results of jar tests to check the flocculation state of turbidity, monitoring and control data, on-site visual inspection of the flocculation state of turbidity, and confirmation in the monitoring room of images of flocs formed by flocculation of turbidity. However, the flocculation state of turbidity observed visually by an expert is not recorded in the monitoring and control system (monitoring and control data). For this reason, the experience of an expert becomes tacit knowledge, and there is an issue that the knowledge necessary for chemical injection management is difficult to pass on to others who are not experts.
今後、非熟練者でも、濁質の凝集状態を見極め、濁質の凝集不良を早期に判断できる機能が必要である。そこで、センシング技術によりフロックの画像データを取得し、機械学習や人工知能を用いて、濁質の凝集良否を判断する技術の開発が進められている。 In the future, there will need to be a function that allows even non-experts to determine the flocculation state of turbidity and to determine early failure of flocculation. Therefore, progress is being made in the development of technology that uses sensing technology to obtain image data of flocs and uses machine learning and artificial intelligence to determine whether turbidity has flocculated properly.
特許文献1は、以下に述べる情報処理装置(以下、「従来装置」とも称呼される場合がある。)を開示する。従来装置は、上水処理を施す原水に既知量の凝集剤が添加されて撹拌されたときから400秒分の画像データの各々に、将来形成されるフロックが上水処理に悪影響を及ぼすか否かのカテゴリーを関連付けた教師データについて深層学習を行う。
その後、従来装置は、画像データ(判別対象画像データ)が入力されたとき、深層学習の学習結果及び判別対象画像データから判別対象画像データに対応する原水中に将来形成されるフロックが上水処理に悪影響を及ぼすか否かを判別する。なお、判別対象画像データは、上水処理を施す原水に既知量の凝集剤が添加されて撹拌されたときから300秒以内の画像データであって将来形成されるフロックが上水処理に悪影響を及ぼすか否かのカテゴリーを関連付けていない画像データである。 Then, when image data (image data to be discriminated) is input, the conventional device discriminates, based on the deep learning results and the discrimination target image data, whether flocs that will be formed in the raw water corresponding to the discrimination target image data in the future will have an adverse effect on the drinking water treatment. The discrimination target image data is image data taken within 300 seconds after a known amount of coagulant is added to the raw water to be treated and stirred, and is not associated with a category indicating whether flocs that will be formed in the future will have an adverse effect on the drinking water treatment.
被処理水を処理して浄化することにより、目標水質の処理水を得る施設において、非熟練者であっても、画像に映る被処理水の濁質の凝集状態の良否を簡単に判別できるようにするための技術が求められている。本発明は上記課題を解決するためになされた。即ち、本発明の目的の一つは、非熟練者であっても画像に映る被処理水の濁質の凝集状態の良否を簡単に判別可能な情報を計算できる水処理状況監視システム及び水処理状況監視方法を提供することにある。 In facilities that treat and purify treated water to obtain treated water of a target quality, there is a demand for technology that allows even unskilled personnel to easily determine whether the flocculation state of turbidity in the treated water shown in an image is good or bad. The present invention has been made to solve the above problem. In other words, one of the objects of the present invention is to provide a water treatment status monitoring system and a water treatment status monitoring method that can calculate information that allows even unskilled personnel to easily determine whether the flocculation state of turbidity in the treated water shown in an image is good or bad.
上記課題を解決するために、本発明の水処理状況監視システムは、被処理水を複数の処理場所に順に運んで、前記被処理水に含まれる濁質を除去するための凝集沈殿処理を含む処理を行うことにより、前記被処理水を浄化した処理水を生成する施設に適用される。本発明の水処理状況監視システムは、前記被処理水を撮像可能な互いに異なる複数の場所に設置され、前記被処理水を撮像することにより、各場所から撮像した前記被処理水の画像を含む各場所毎の前記被処理水の画像データを取得する複数の撮像装置と、前記被処理水に関する、被処理水濁度を含む被処理水水質パラメータを測定し、前記被処理水水質パラメータを含む被処理水データを取得する被処理水計測装置と、前記処理水の処理水濁度を測定し、前記処理水濁度を含む処理水データを取得する処理水計測装置と、前記撮像装置、前記被処理水計測装置及び前記処理水計測装置から、前記画像データ、前記被処理水データ及び前記処理水データを取得する情報処理装置と、を備える。前記情報処理装置は、前記被処理水の前記画像データを含む学習用入力データ及び前記処理水データを、学習用データとして用いて、機械学習によって、前記被処理水の前記画像を含む入力データから前記被処理水の前記濁質の凝集状態の良否を示す情報を出力する凝集良否判定モデルを、複数作成するように構成され、前記情報処理装置は、複数の前記凝集良否判定モデルの少なくとも一つを選択し、複数の前記撮像装置の少なくとも一つから前記被処理水の前記画像を、判定用画像として取得し、選択した前記凝集良否判定モデルを用いて、前記判定用画像を含む判定用入力データから前記判定用画像に映る前記被処理水の前記濁質の前記凝集状態の良否を示す情報を計算する、ように構成されている。 In order to solve the above problems, the water treatment status monitoring system of the present invention is applied to a facility that produces purified treated water by transporting the water to be treated to a plurality of treatment locations in sequence and performing a process including a coagulation and sedimentation process to remove turbidity contained in the water to be treated. The water treatment status monitoring system of the present invention includes a plurality of imaging devices that are installed at a plurality of different locations that can image the water to be treated and that image the water to be treated to obtain image data of the water to be treated for each location, including images of the water to be treated captured from each location; a treated water measuring device that measures water quality parameters related to the water to be treated, including the turbidity of the water to be treated, and obtains treated water data including the water quality parameters of the water to be treated; a treated water measuring device that measures the turbidity of the treated water and obtains treated water data including the turbidity of the treated water; and an information processing device that obtains the image data, the treated water data, and the treated water data from the imaging devices, the treated water measuring devices, and the treated water measuring devices. The information processing device is configured to use learning input data including the image data of the water to be treated and the treated water data as learning data, and to create, by machine learning, a plurality of coagulation quality judgment models that output information indicating the quality of the coagulation state of the turbidity of the water to be treated from input data including the image of the water to be treated, and the information processing device is configured to select at least one of the plurality of coagulation quality judgment models, acquire the image of the water to be treated from at least one of the plurality of imaging devices as an image for judgment, and use the selected coagulation quality judgment model to calculate information indicating the quality of the coagulation state of the turbidity of the water to be treated shown in the image for judgment from the input data for judgment including the image for judgment.
本発明の水処理状況監視システムは、被処理水を複数の処理場所に順に運んで、前記被処理水に含まれる濁質を除去するための凝集沈殿処理を含む処理を行うことにより、前記被処理水を浄化した処理水を生成する施設に適用される。本発明の水処理状況監視システムは、互いに異なる複数の場所に存在する前記被処理水を採水する複数の採水装置と、複数の前記採水装置によって採水された、複数の場所に存在していた前記被処理水のそれぞれを撮像することにより、前記各場所に存在していた前記被処理水の画像である採水画像を含む各場所毎の前記被処理水の採水画像データを取得する複数の撮像装置と、前記被処理水に関する、被処理水濁度を含む被処理水水質パラメータを測定し、前記被処理水水質パラメータを含む被処理水データを取得する被処理水計測装置と、記処理水の処理水濁度を測定し、前記処理水濁度を含む処理水データを取得する処理水計測装置と、前記撮像装置、前記被処理水計測装置及び前記処理水計測装置から、前記採水画像データ、前記被処理水データ及び前記処理水データを取得する情報処理装置と、を備える。前記情報処理装置は、前記被処理水の前記採水画像データを含む学習用入力データ及び前記処理水データを、学習用データとして用いて、機械学習によって、前記被処理水の前記採水画像を含む入力データから前記被処理水の前記濁質の凝集状態の良否を示す情報を出力する凝集良否判定モデルを、各場所毎の前記被処理水の前記採水画像データのそれぞれについて作成するように構成され、前記情報処理装置は、各場所に対応する前記被処理水の前記採水画像データのそれぞれについて作成された、複数の前記凝集良否判定モデルの少なくとも一つを選択し、前記撮像装置から前記被処理水の前記採水画像を判定用画像として取得し、選択した前記凝集良否判定モデルを用いて、前記判定用画像を含む判定用入力データから前記判定用画像に映る前記被処理水の前記濁質の前記凝集状態の良否を示す情報を計算する、ように構成されている。 The water treatment status monitoring system of the present invention is applied to a facility that produces purified treated water by transporting the treated water to a plurality of treatment locations in sequence and performing a process including a coagulation and sedimentation process to remove turbidity contained in the treated water. The water treatment status monitoring system of the present invention includes a plurality of water sampling devices that sample the treated water present at a plurality of different locations, a plurality of imaging devices that capture images of the treated water present at the plurality of locations sampled by the plurality of water sampling devices to obtain sampled image data of the treated water for each location, including sampled images that are images of the treated water present at each location, a treated water measuring device that measures treated water quality parameters including treated water turbidity related to the treated water and obtains treated water data including the treated water quality parameters, a treated water measuring device that measures the treated water turbidity of the treated water and obtains treated water data including the treated water turbidity, and an information processing device that obtains the sampled water image data, the treated water data, and the treated water data from the imaging devices, the treated water measuring devices, and the treated water measuring devices. The information processing device is configured to use the learning input data including the sampled image data of the water to be treated and the treated water data as learning data, and to create, for each of the sampled image data of the water to be treated at each location, a coagulation quality judgment model that outputs information indicating the quality of the coagulation state of the turbidity of the water to be treated from the input data including the sampled image of the water to be treated by machine learning. The information processing device is configured to select at least one of the multiple coagulation quality judgment models created for each of the sampled image data of the water to be treated corresponding to each location, obtain the sampled image of the water to be treated from the imaging device as a judgment image, and use the selected coagulation quality judgment model to calculate information indicating the quality of the coagulation state of the turbidity of the water to be treated shown in the judgment image from the judgment input data including the judgment image.
本発明の水処理状況監視方法は、被処理水を複数の処理場所に順に運んで、前記被処理水に含まれる濁質を除去するための凝集沈殿処理を含む処理を行うことにより、前記被処理水を浄化した処理水を生成する施設に適用される水処理状況監視方法であって、前記被処理水を撮像可能な互いに異なる複数の場所に設置された複数の撮像装置によって、前記被処理水を撮像することにより、各場所から撮像した前記被処理水の画像を含む各場所毎の前記被処理水の画像データを取得することと、被処理水計測装置によって、前記被処理水に関する、被処理水濁度を含む被処理水水質パラメータを測定し、前記被処理水水質パラメータを含む被処理水データを取得することと、処理水計測装置によって、前記処理水の処理水濁度を測定し、前記処理水濁度を含む処理水データを取得することと、情報処理装置によって、前記撮像装置、前記被処理水計測装置及び前記処理水計測装置から、前記画像データ、前記被処理水データ及び前記処理水データを取得することと、を含み、前記情報処理装置によって、前記被処理水の前記画像データを含む学習用入力データ及び前記処理水データを、学習用データとして用いて、機械学習によって、前記被処理水の前記画像を含む入力データから前記被処理水の前記濁質の凝集状態の良否を示す情報を出力する凝集良否判定モデルを、複数作成し、複数の前記凝集良否判定モデルの少なくとも一つを選択し、複数の前記撮像装置の少なくとも一つから前記被処理水の前記画像を、判定用画像として取得し、選択した前記凝集良否判定モデルを用いて、前記判定用画像を含む判定用入力データから前記判定用画像に映る前記被処理水の前記濁質の前記凝集状態の良否を示す情報を計算する。 The water treatment status monitoring method of the present invention is a water treatment status monitoring method applied to a facility that produces purified treated water by transporting the water to be treated to a plurality of treatment locations in sequence and performing a process including a coagulation and sedimentation process to remove turbidity contained in the water to be treated, and includes the steps of: capturing images of the water to be treated using a plurality of imaging devices installed at a plurality of different locations capable of capturing images of the water to be treated, thereby obtaining image data of the water to be treated for each location including images of the water to be treated captured from each location; measuring water quality parameters related to the water to be treated, including the turbidity of the water to be treated, using a water to be treated measuring device, and obtaining treated water data including the water quality parameters of the water to be treated; measuring the turbidity of the treated water using a treated water measuring device, and obtaining treated water data including the turbidity of the treated water; and , acquiring the image data, the treated water data, and the treated water data from the imaging device, the treated water measuring device, and the treated water measuring device, and the information processing device uses learning input data including the image data of the treated water and the treated water data as learning data, and creates multiple coagulation quality judgment models that output information indicating the quality of the coagulation state of the turbidity of the treated water from input data including the image of the treated water through machine learning, selects at least one of the multiple coagulation quality judgment models, acquires the image of the treated water from at least one of the multiple imaging devices as a judgment image, and uses the selected coagulation quality judgment model to calculate information indicating the quality of the coagulation state of the turbidity of the treated water shown in the judgment image from the judgment input data including the judgment image.
本発明によれば、非熟練者であっても画像に映る被処理水の濁質の凝集状態の良否を簡単に判別可能な情報を計算できる。 According to the present invention, even an unskilled person can calculate information that allows them to easily determine whether the flocculation state of the turbidity in the treated water shown in the image is good or bad.
<<背景技術の詳細>>
まず、本発明の理解を容易にするため、背景技術の詳細について説明する。上下水プラント、化学プラント、電力プラント及びゴミ処理場等のプラントの維持管理業務は、運転員の目視と経験を頼りにして管理している場面がある。プラントが24時間連続操業しているとき、運転員を常時滞在させることで対応していることが現状多い。しかし、日本の生産年齢人口(15歳~64歳)は減少傾向にあるため、将来人手不足が発生したときのサステナブル(持続可能)な解決策を今から考える必要がある。
<<Details of the background technology>>
First, in order to facilitate understanding of the present invention, details of the background art will be described. In some cases, the maintenance and management of plants such as water and sewage plants, chemical plants, power plants, and waste treatment plants is managed by relying on the visual inspection and experience of operators. When a plant is operating continuously for 24 hours, it is often the case that an operator is present at the plant at all times. However, since Japan's productive-age population (
近年、コンピュータ計算能力及び通信インフラ環境の向上に伴い、大量のデータを容易に取り扱うことが可能となった。これにより、運転員の五感を代替するセンシング技術(IoT技術)の進化及び普及が進んでいる。また、機械学習や人工知能の解析アルゴリズム(AI技術)の進化により、これまでヒトの判断が必要で機械化及び自動化が難しいとされてきた業務でも、AI技術の利活用に関する検討が活発になっている。例えば、人手不足が発生してもプラントの維持管理業務を継続するため、運転員の視覚の代わりにカメラを設置し、撮像(撮影)した画像や映像を処理して設備や製品の外観の変化を診断するソリューション等が提供されている。 In recent years, with the improvement of computer computing power and communication infrastructure, it has become possible to easily handle large amounts of data. This has led to the evolution and spread of sensing technology (IoT technology) that replaces the five senses of operators. In addition, with the evolution of machine learning and artificial intelligence analysis algorithms (AI technology), there has been active consideration of the use of AI technology even in tasks that previously required human judgment and were difficult to mechanize or automate. For example, in order to continue plant maintenance work even in the event of a labor shortage, solutions are being offered that install cameras to replace the operator's vision, process captured images and videos, and diagnose changes in the appearance of equipment and products.
[背景技術]で既述したように、上下水プラント及びその他プラントの排水処理システムは、被処理水の水質に応じて様々な水処理技術を用いることで、処理水の目標水質を達成している。水処理技術のうちの凝集処理は、適切な薬剤注入管理が必要である。しかし、被処理水の水質が変動する等したときの薬剤注入量は、熟練の運転員の経験に依存する場合がある。熟練者は、経験に基づいて、濁質の凝集状態を確認するためのジャーテストの結果、プラントを監視する監視制御システムの監視制御データ、濁質の凝集状態の現場での目視、フロック画像の監視室での確認等から適切な薬剤注入量を決定することができる。 As described in [Background Art], wastewater treatment systems in water supply and sewage plants and other plants achieve the target water quality of the treated water by using various water treatment technologies according to the quality of the water being treated. Among water treatment technologies, coagulation treatment requires appropriate chemical injection management. However, the amount of chemical injection when the quality of the water being treated fluctuates may depend on the experience of a skilled operator. A skilled operator can determine the appropriate amount of chemical injection based on experience, from the results of jar tests to check the coagulation state of turbidity, monitoring and control data from the monitoring and control system that monitors the plant, on-site visual inspection of the coagulation state of turbidity, and confirmation of floc images in the monitoring room.
一方で、熟練者が目視で観察している濁質の凝集状態等は、監視制御システム(監視制御データ)には、記録されない。このため、熟練者の経験が暗黙知となってしまうので、薬剤注入管理に必要な知識等が、熟練者以外の他人に継承されにくい課題があった。 On the other hand, the aggregation state of turbidity observed visually by an expert is not recorded in the monitoring and control system (monitoring and control data). As a result, the experience of the expert becomes tacit knowledge, and there is an issue that the knowledge necessary for chemical injection management is difficult to pass on to people other than the expert.
今後、非熟練者であっても、濁質の凝集状態を見極めることができるようにするためには、監視制御システム(監視システム)に、凝集不良を早期に判断できる機能が必要である。そこで、センシング技術により、フロックの画像データを取得し、機械学習や人工知能を用いて、濁質の凝集状態の良否(以下、「濁質の凝集良否」又は単に「凝集良否」とも称呼される。)を判断する技術の開発が進められている。 In the future, in order to enable even unskilled personnel to determine the flocculation state of turbidity, monitoring and control systems (monitoring systems) will need to have the functionality to determine poor flocculation at an early stage. Therefore, technology is being developed that uses sensing technology to obtain image data of flocs and machine learning and artificial intelligence to determine whether the flocculation state of turbidity is good or bad (hereinafter referred to as "flocculation quality of turbidity" or simply "flocculation quality").
例えば、上述の特許文献1の技術は、カメラを急速混和池及びフロック形成池に設置し、急速混和地では凝集核が形成される様子(経時変化)を示す画像データ(所定期間に撮像された画像データ)を取得し、フロック形成池ではフロックが形成される初期の様子を示す画像データ(所定期間に撮像された画像データ)を取得し、取得したこれらの画像データを教師データとして深層学習により学習した結果に基づいて、画像データから将来形成されるフロックが良質なフロックであるか否かを判別する。
For example, the technology of
しかし、凝集核やフロックが形成される様子(経時変化)を撮像すること(凝集核やフロックが形成される様子を所定期間の画像データ(400秒分又は300秒分の画像データ)に映しだすこと)は、試験用の小型装置やバッチ式装置では可能であるものの、実際の上下水プラントでは、適切な場所にカメラを設置しないと困難である。このため、特許文献1の技術では、上下水プラントの仕様によっては適切にフロックの良否を判別できない可能性がある。
However, while it is possible to capture images of the formation of agglomeration nuclei and flocs (changes over time) (to display the formation of agglomeration nuclei and flocs in image data for a specified period of time (image data for 400 seconds or 300 seconds)) using small test devices or batch-type devices, it is difficult to do so in an actual water supply and wastewater plant unless a camera is installed in an appropriate location. For this reason, the technology in
これに対して、本発明の特徴の一つは、連続式の実プラントを想定して、凝集良否の差異が判断しやすい、被処理水の濁質の凝集状態を撮像可能な場所で、ある時刻で撮像した被処理水中の濁質の凝集状態を映した画像(以下、「凝集画像」と称呼される場合がある。)を、被処理水の水質に応じて取得し、その画像を入力として、凝集画像に映る被処理水の濁質の凝集状態の良否を示す情報を出力するモデルを使用し、取得した凝集画像から凝集状態の良否を示す情報を計算する。 In contrast, one of the features of the present invention is to assume an actual continuous plant, and to obtain an image (hereinafter sometimes referred to as an "aggregation image") of the agglomeration state of turbid matter in the treated water taken at a certain time in a location where the agglomeration state of the turbid matter in the treated water can be imaged, where the difference between good and bad agglomeration is easy to determine, according to the quality of the treated water, and to use a model that uses the image as input and outputs information indicating the good or bad agglomeration state of the turbid matter in the treated water shown in the agglomeration image, and to calculate information indicating the good or bad agglomeration state from the acquired agglomeration image.
これにより、本発明は、凝集画像から非熟練者であっても濁質の凝集状態の良否を簡単に判別可能な情報を、計算できる。更に、本発明によって、非熟練者であっても、濁質の凝集状態の良否を簡単に判別可能な情報によって、濁質の凝集不良を早期に判断することができる。 As a result, the present invention can calculate information that enables even an unskilled person to easily determine whether the aggregation state of the turbidity is good or bad from the aggregation image. Furthermore, the present invention allows even an unskilled person to easily determine whether the aggregation state of the turbidity is good or bad, and can therefore quickly determine whether the turbidity is poorly aggregated.
<<実施形態>>
以下、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。
<<Embodiment>>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<<第1実施形態>>
<構成>
本発明の第1実施形態に係る水処理状況監視システム(以下、「第1監視システム」と称呼される場合がある。)について説明する。図1はプラント施設の一例である浄水場100に第1監視システムを適用した例を示す概略構成図である。
<<First embodiment>>
<Configuration>
A water treatment status monitoring system according to a first embodiment of the present invention (hereinafter, may be referred to as a "first monitoring system") will be described. Fig. 1 is a schematic diagram showing an example in which the first monitoring system is applied to a
浄水場100は、河川水、ダム水及び地下水を浄水処理し、処理水を工場や一般家庭等へ送水する施設であり、複数の施設で構成される。本例において、浄水場100は、図1に示すように、着水井110、混和槽120、フロック形成槽130、沈殿槽140及びろ過槽150等を含む。被処理水Wa1は、河川、ダム等から、着水井110、混和槽120、フロック形成槽130、沈殿槽140及びろ過槽150の順に運ばれ、浄化及び消毒等が行われることにより、被処理水Wa1から濁りが除去されると共に被処理水Wa1が殺菌(消毒)される。浄化及び消毒後の被処理水Wa1は、「処理水Wa2」と称呼される。処理水Wa2は、水道水として、各家庭、工場等に供給される。
The
第1監視システムは、浄水場100に適用され、第1水質計210a及び第2水質計210bと、第1撮像装置220a及び第2撮像装置220bと、情報処理装置230と、を含む。これらは、有線又は無線によって互いに通信可能に接続されている。なお、以降の説明において、「第1水質計210a」及び「第2水質計210b」は、特に区別する必要がない場合、「水質計210」と称呼される。「第1水質計210a」は、便宜上、「被処理水計測装置」とも称呼される場合がある。「第2水質計210b」は、便宜上、「処理水計測装置」とも称呼される場合がある。「第1撮像装置220a」及び「第2撮像装置220b」は、特に区別する必要がない場合、「撮像装置220」と称呼される。
The first monitoring system is applied to the
水質計210は、水処理に関わる水質項目を計測する複数のセンサを含むセンサ群である。複数のセンサは、例えば、水の濁り(濁度)を計測する濁度計、水温を計測する水温計、pHを計測するpH計、アルカリ度を計測するアルカリ度計、水中の有機物を計測するTOC計、紫外線吸光度計、及び、水質ではないが処理量を計測する水量計等である。 The water quality meter 210 is a sensor group including multiple sensors that measure water quality items related to water treatment. The multiple sensors are, for example, a turbidity meter that measures the turbidity (turbidity) of the water, a water thermometer that measures the water temperature, a pH meter that measures the pH, an alkalinity meter that measures the alkalinity, a TOC meter that measures organic matter in the water, an ultraviolet spectrometer, and a water flow meter that measures the amount of treatment, although not the water quality.
第1水質計210aは、浄水場100の被処理水Wa1を計測可能な位置に設置されている。本例において、第1水質計210aは、着水井110の被処理水Wa1を計測可能な位置に設置されている。第2水質計210bは、処理水Wa2を計測可能な位置に設置されている。
The first
第1水質計210aは、所定の時間間隔毎に、被処理水Wa1を計測して計測値(各センサの計測値)を情報処理装置230に送信する。なお、被処理水Wa1についての各センサの計測値は、便宜上、「被処理水水質パラメータ」とも称呼される場合がある。第2水質計210bは、所定の時間間隔毎に、処理水Wa2を計測して計測値(各センサの計測値)を情報処理装置230に送信する。
The first
第1撮像装置220a及び第2撮像装置220bのそれぞれは、薬剤を注入してから凝集核形成及びフロックを成長させる過程において被処理水Wa1の濁質の凝集状態を撮像できる位置に設置される。第1撮像装置220a及び第2撮像装置220bのそれぞれは、動画又は一定の時間間隔で画像を記録できる仕組みを有する撮像装置であればよい。本例において、第1撮像装置220a及び第2撮像装置220bのそれぞれは、動画を撮像するカメラである。本例において、第1撮像装置220aは、フロック形成槽130の入り口の被処理水Wa1を撮像可能な位置に設置される。第2撮像装置220bは、フロック形成槽130の出口の被処理水Wa1を撮像可能な位置に設置される。なお、第1撮像装置220a及び第2撮像装置220bの設置位置は、これに限定されず、例えば、第1撮像装置220aが混和槽120の被処理水Wa1を撮像可能な位置に設置されてもよい。
Each of the
撮像装置220は、撮像装置220が直接水中に投入された状態で被処理水Wa1を撮像してもよく、水上を撮像してもよく、透明な壁面越しに被処理水Wa1を撮像してもよい。即ち、撮像装置220が被処理水Wa1を撮像方法は、濁質の凝集状態を撮像可能(撮像可能)であれば、特に限定されるものではない。 The imaging device 220 may image the water Wa1 to be treated while the imaging device 220 is directly immersed in the water, may image the water surface, or may image the water Wa1 to be treated through a transparent wall. In other words, the method by which the imaging device 220 images the water Wa1 to be treated is not particularly limited as long as it is capable of imaging (capable of imaging) the flocculated state of turbidity.
撮像装置220は、図示しない画像抽出手段により、所定の時間間隔毎に画像(静止画像)を切り出し、情報処理装置230に送信する。画像を切り出す時間間隔としては、水質計210の計測時間間隔と合わせる(同じにする)のが望ましい。なお、画像抽出手段は、撮像装置220が備えていてもよく、情報処理装置230が備えていてもよい。情報処理装置230が画像抽出手段を備える場合、画像抽出手段は撮像装置220から受信した動画を上述したように処理する。
The imaging device 220 uses image extraction means (not shown) to extract images (still images) at predetermined time intervals and transmits them to the
情報処理装置230は、情報格納手段231と、モデル生成手段232と、凝集良否判定手段233と、凝集良否出力手段234と、を含む。
The
情報格納手段231は、第1水質計210aから送信された計測値(例えば、濁度、水温、pH、アルカリ度等)に、計測値の計測時点の時刻情報を付加して、複数の計測値(複数の「各計測値のセット」)を時系列データ(以下、「被処理水データ」と称呼される。)として、保持(記憶、格納)する。情報格納手段231は、第2水質計210bから送信された計測値(例えば、濁度、水温、PH、アルカリ度等)に、計測値の計測時点の時刻情報を付加して、計測値(複数の「各計測値のセット」)を時系列データ(以下、「処理水データ」と称呼される。)として、保持(記憶、格納)する。
The information storage means 231 adds time information of the time when the measurement values were measured to the measurement values (e.g., turbidity, water temperature, pH, alkalinity, etc.) transmitted from the first
情報格納手段231は、第1撮像装置220aから送信された所定の時間間隔毎の画像(以下、「第1画像」とも称呼される。)に、第1画像の撮像時点の時刻情報を付加して、所定の時間間隔毎の複数の第1画像を時系列データ(以下、「第1画像データ」と称呼される。)として、保持(記憶、格納)する。情報格納手段231は、第2撮像装置220bから送信された所定の時間間隔毎の画像(以下、「第2画像」とも称呼される。)に、第2画像の撮像時点の時刻情報を付加して、所定の時間間隔毎の複数の第2画像を時系列データ(以下、「第2画像データ」と称呼される。)として、保持(記憶、格納)する。なお、情報格納手段231は、更に、各画像に、画像の撮像場所を示す情報を更に付加するようにしてもよい。
The information storage means 231 adds time information of the time when the first image was captured to the image (hereinafter also referred to as "first image") transmitted from the
情報格納手段231は、時刻情報に基づいて、被処理水データと、処理水データと、第1画像データと、第2画像データとを互いに関連付けて保持(記憶、格納)する。例えば、情報格納手段231は、同時刻(同じ時間範囲)に第1水質計210aにより取得された被処理水データ、第2水質計210bにより取得された処理水データ及び第1撮像装置220a及び第2撮像装置220bにより取得された画像データを、時刻をキーとして結合し(関連付けて)、これらをデータセットとして保持(記憶、格納)する。
The information storage means 231 associates and holds (memorizes, stores) the treated water data, the treated water data, the first image data, and the second image data based on time information. For example, the information storage means 231 combines (associates) the treated water data acquired by the first
なお、例えば、それぞれのデータが、ある被処理水Wa1を浄水場100で処理した場合のその被処理水Wa1の処理経過に対応するデータとなるように、関連付けてもよい。この場合、例えば、情報格納手段231は、時刻情報に基づいて、ある時刻t1の被処理水Wa1の計測値と、時刻t1+taの第1画像と、時刻t1+tbの第2画像と、時刻t1+tcの処理水の計測値と、を互いに関連付けることが好ましい。taは、被処理水Wa1が第1水質計210aの設置位置から第1撮像装置220aに運ばれるまでの間の時間に対応し、tbは、被処理水Wa1が第1水質計210aの設置位置から第2撮像装置220bの設置位置に運ばれるまでの間の時間に対応し、tcは、被処理水Wa1が第1水質計210aの設置位置から第2水質計210bの設置位置に運ばれるまでの間の時間に対応する。なお、典型的な被処理水Wa1の水質は、短期間で変動しないので、上記のように、同時刻で各データ(各画像、各計測値)を関連付けてもよく、この場合においても被処理水Wa1の処理経過に対応するデータを取得することができる。
For example, each data may be associated so that it corresponds to the process of treating a certain treated water Wa1 when the treated water Wa1 is treated at the
モデル生成手段232は、情報格納手段231に格納したデータを用いて、被処理水Wa1の画像に映る濁質の凝集良否の判定に関するモデル(画像に映る被処理水Wa1の濁質の凝集状態の良否を示す情報を出力するモデル)を生成(作成)する。より具体的に述べると、モデル生成手段232は、互いに関連付けられた被処理水データと、処理水データと、第1画像データと、を含むデータセットを用いて、第1凝集良否判定モデルを生成する。モデル生成手段232は、互いに関連付けられた被処理水データと、処理水データと、第2画像データと、を含むデータセットを用いて、第2凝集良否判定モデルを生成する。モデル生成手段232は、生成した第1凝集良否判定モデル及び第2凝集良否判定モデルを保持(記憶)する。 The model generating means 232 uses the data stored in the information storing means 231 to generate (create) a model for determining whether the turbidity of the turbidity reflected in the image of the treated water Wa1 is coagulated or not (a model that outputs information indicating whether the coagulation state of the turbidity of the treated water Wa1 reflected in the image is good or not). More specifically, the model generating means 232 generates a first coagulation good or not judgment model using a data set including the treated water data, the treated water data, and the first image data, which are associated with each other. The model generating means 232 generates a second coagulation good or not judgment model using a data set including the treated water data, the treated water data, and the second image data, which are associated with each other. The model generating means 232 holds (stores) the generated first coagulation good or not judgment model and second coagulation good or not judgment model.
凝集良否判定手段233は、モデル生成手段232によって生成された第1凝集良否判定モデル及び第2凝集良否判定モデルの何れかを用いて、ある時刻(例えば、現時刻)の被処理水Wa1の濁質の凝集状態を示す画像(第1画像又は第2画像)を含む入力データから被処理水Wa1の濁質の凝集状態の良否を示す情報を計算する。凝集良否判定手段233は、図示しない操作装置に対するユーザの操作に基づいて、濁質の凝集状態の良否を示す情報の計算に使用するモデルを、第1凝集良否判定モデル及び第2凝集良否判定モデルの何れかに選択(設定)できるようになっている。 The coagulation quality determination means 233 uses either the first coagulation quality determination model or the second coagulation quality determination model generated by the model generation means 232 to calculate information indicating the quality of the coagulation state of the turbidity in the treated water Wa1 from input data including an image (first image or second image) showing the coagulation state of the turbidity in the treated water Wa1 at a certain time (for example, the current time). The coagulation quality determination means 233 is capable of selecting (setting) the model used to calculate the information indicating the quality of the coagulation state of the turbidity to either the first coagulation quality determination model or the second coagulation quality determination model based on the user's operation on an operation device not shown.
凝集良否出力手段234は、凝集良否判定手段233によって計算された情報を出力する。 The coagulation pass/fail output means 234 outputs the information calculated by the coagulation pass/fail determination means 233.
図2は情報処理装置230のハードウェア構成の一例を示す概略構成図である。図2に示すように、情報処理装置230は、CPU241、ROM242、RAM243、データの読み出し及び書き出し可能な不揮発性の記憶装置(HDD)244、ネットワークインタフェース245及び入出力インタフェース246等を含む。これらは、バス247を介して互いに通信可能に接続されている。なお、情報処理装置230は、複数の情報処理装置で構成されてもよい。
Figure 2 is a schematic diagram showing an example of the hardware configuration of the
CPU241はROM242及び/又はHDD244に格納された図示しない各種プログラムをRAM243にロードし、RAM243にロードされたプログラムを実行することによって、各種機能を実現する。RAM243には、上述したようにCPU241が実行する各種プログラムがロードされ、CPU241が各種プログラムを実行する際に使用するデータが一時的に記憶される。ROM242及び/又はHDD244は、不揮発性の記憶媒体であり、各種プログラムが記憶されている。ネットワークインタフェース245は、情報処理装置230がネットワークに接続されるためのインタフェースである。入出力インタフェース246は、キーボード、マウス等の操作装置及びディスプレイに接続されるためのインタフェースである。
The
情報格納手段231は、HDD244、ネットワークインタフェース245及び/又は入出力インタフェース246で構成される。モデル生成手段232は、情報処理装置230のCPU241により実行されるROM242及び/又はHDD244に格納されたプログラム及びHDD244で構成される。凝集良否判定手段233は、情報処理装置230のCPU241により実行されるROM242及び/又はHDD244に格納されたプログラムで構成される。凝集良否出力手段234は、ネットワークインタフェース245及び/又は入出力インタフェース246で構成される。
The information storage means 231 is composed of a
情報処理装置230には、監視制御装置310が接続されている。監視制御装置310は、薬剤ポンプ320に接続されている。監視制御装置310は、薬剤ポンプ320を制御することにより、混和槽120の被処理水Wa1に注入する凝集剤の注入量を制御できるように構成されている。なお、監視制御装置310及び薬剤ポンプ320は、第1監視システムに含まれていてもよい。監視制御装置310の機能が情報処理装置230に含まれていてもよい。
The
<試験例>
浄水場100において、被処理水Wa1から濁りを除去するプロセスは、「凝集沈殿処理」と称呼される。一般的な浄水場100における凝集沈殿処理は、施設に流入してきた被処理水Wa1に例えばポリ塩化アルミニウムや硫酸バンド等の凝集剤と呼ばれる薬剤を注入する。薬剤を注入する目的の一つは、水中で懸濁している不溶解性物質(濁質)を除去することである。濁質は水中でマイナスに荷電しているが、薬剤を添加することで電気的中和が可能となる。また、薬剤を注入する別の目的は、薬剤同士の架橋作用により、中和した濁質同士が衝突したときに、濁質が凝集しやすくすることである。
<Test Example>
In the
混和槽120(急速混和池)では、被処理水Wa1に薬剤が注入され、急速撹拌により濁質同士を衝突させることで、被処理水Wa1中に凝集核が形成される。次に、フロック形成槽130(フロック形成池)では、フロックを破壊しない強度で緩速撹拌することで、フロックを成長させる。そして沈殿槽140(沈殿池)では、成長したフロックを沈澱及び除去する。 In the mixing tank 120 (rapid mixing tank), a chemical is injected into the water Wa1 to be treated, and rapid mixing causes the turbid matter to collide with each other, forming flocculation nuclei in the water Wa1 to be treated. Next, in the flocculation tank 130 (flocculation tank), flocs are grown by slow mixing at a strength that does not destroy them. Then, in the settling tank 140 (sedimentation tank), the grown flocs are settled and removed.
フロックの凝集メカニズムの因子としていくつか例を挙げる。薬剤の注入量が増加すると架橋作用が強くなるため、フロックの成長が早くなり、濁質の凝集状態は良好となり、処理水の濁度(以下、「処理水濁度」とも称呼される。)を低下できる。ただし、薬剤の注入量が過剰になると濁質がプラスに荷電してしまい、濁質の凝集状態は不良となり、処理水濁度が増加してしまう可能性がある。 Here are some examples of factors that affect the floc coagulation mechanism. As the amount of chemical injected increases, the bridging action becomes stronger, which leads to faster floc growth, a better coagulation state of the turbidity, and a lower turbidity of the treated water (hereinafter also referred to as "treated water turbidity"). However, if too much chemical is injected, the turbidity becomes positively charged, resulting in poor coagulation of the turbidity and a possible increase in the turbidity of the treated water.
撹拌強度が増加すると濁質同士の衝突頻度を増やすことができるため、攪拌強度が増加するほどフロック成長が早くなる。ただし、撹拌強度が強すぎると成長したフロックが破壊される要因となる。 Increasing the mixing intensity increases the frequency of collisions between turbid matter, and so the higher the mixing intensity, the faster the flocs will grow. However, if the mixing intensity is too strong, it can cause the grown flocs to be destroyed.
水中の濁りの量(被処理水の濁度(以下、「被処理水濁度」とも称呼される。))は増加するほど、濁質(あるいは凝集核、フロック)の衝突頻度を増やすことができるため、フロックの成長が早くなる。 The more the amount of turbidity in the water (the turbidity of the water to be treated (hereinafter also referred to as "turbidity of the water to be treated")) increases, the more frequently the suspended solids (or flocs) collide with each other, and therefore the faster the flocs grow.
以上のようにフロックの成長は、薬剤の注入量、撹拌強度等のプラントの操作条件と水質条件により影響を受ける。 As described above, floc growth is affected by plant operating conditions, such as the amount of chemicals injected and mixing strength, and water quality conditions.
熟練者は、現場での目視や監視室の濁質の凝集状態を映す画面をみて、経験に基づいて、通常よりフロックの大きさが小さいこと等が確認できれば、凝集不良と判断し、適切な浄水処理をするための対策を講じることになる。 If an experienced worker can visually inspect the site or look at the screen in the monitoring room showing the flocculation state of the turbidity and, based on experience, confirm that the flocs are smaller than normal, he or she will determine that flocculation is poor and take appropriate measures to purify the water.
しかし、上述したように、日本の生産年齢人口(15~64歳)は減少傾向にあるため、将来人手不足が発生したときのサステナブル(持続可能)な解決策を今から考える必要がある。 However, as mentioned above, Japan's working-age population (15-64 years old) is on a downward trend, so we need to start thinking now about sustainable solutions for when labor shortages occur in the future.
これに対して、第1監視システムの情報処理装置230は、非熟練者であっても、画像(画面)に映るフロック(濁質)の凝集状態の良否が、判断できるように、凝集画像から被処理水Wa1の濁質の凝集状態の良否を示す情報を計算可能なモデルを生成する。即ち、第1監視システムの情報処理装置230は、ある時刻の画像を含むデータを入力データとし、凝集状態の変化(ある時刻の画像に現れる凝集状態の差)を検知し、入力データから被処理水Wa1の濁質の凝集状態の良否を示す情報を計算可能なモデルを生成する。そして、第1監視システムは、モデルを使用して、凝集画像から処理水Wa1の濁質の凝集状態の良否を示す情報(本例において、処理水濁度の予測値(「予測処理水濁度」とも称呼される場合がある。))を計算する。なお、予測処理水濁度は、その大きさが小さくなるほど被処理水Wa1の凝集状態が良好(良)であり、その大きさが大きくなるほど被処理水Wa1の凝集状態が悪い(否である)ことを示す。処理水濁度と相関関係を有する凝集状態の変化を画像により検知できるか確認するため、凝集画像取得試験を行った。図3は、凝集画像取得試験の試験条件と被処理水の処理結果(処理水濁度)を示す。凝集画像取得試験は、直方体形状の透明水槽内に撹拌機とカメラで凝集状態を撮像するときの背景となる黒板(背景板)を水槽内壁から15mmの位置に設置し、背景板を撮像するように水槽外壁側にカメラを設置した。また、光源は水槽上部にある。被処理水は、水道水に模擬濁質としてカオリン試薬を添加することで調整した。このときの各試験条件の水質は図3に示すとおりで、25度、81度、85度の濁度に調整した被処理水に注入する薬剤の量を変えることで凝集条件を変更した。カメラによる撮像を開始したのち、予め設定した薬剤注入量の凝集剤を添加し、急速撹拌3分、緩速撹拌10分、静置10分を実行した。そして、水槽の上澄み水を採水し、処理水濁度を計測した。ここで、急速混和池(混和槽120)のプロセスに相当する急速撹拌は撹拌強度が148.2s-1、フロック形成池(フロック形成槽130)のプロセスにおける緩速撹拌は撹拌強度が64.0s-1の条件としている。また、静置10分が完了したのち、カメラによる撮像を終了した。カメラは試験中、水槽内壁と背景板の間を通過するフロックを撮像した。
In response to this, the
撮像した映像から画像を切り出し、画像処理を行い画像内のフロックの面積値(ピクセル単位)を算出した。本試験例では、凝集画像は撮像した映像から0.5秒単位で切り出した。また、画像処理はグレースケール化、二値化及び物体認識(フロック検出)を行った。1枚の画像のみから算出した場合、結果にバラつきが生じる可能性があるため、緩速撹拌開始(0分)から0.5秒単位で切り出した凝集画像からフロックの面積値を算出したのち、10秒間分積算してフロック面積積算値としている。フロック面積積算値の算出間隔は30秒(0分、0.5分、1分、・・・)ごととした。 Images were cut out from the captured video and image processing was performed to calculate the area value (in pixels) of the flocs in the image. In this test example, agglomeration images were cut out from the captured video in 0.5 second intervals. Image processing included grayscaling, binarization and object recognition (floc detection). Since calculations from only one image may result in inconsistent results, the floc area value was calculated from agglomeration images cut out in 0.5 second intervals from the start of slow stirring (0 minutes), and then integrated over 10 seconds to obtain the integrated floc area value. The calculation interval for the integrated floc area value was 30 seconds (0 minutes, 0.5 minutes, 1 minute, ...).
図4は、フロック面積積算値の経時変化である。フロック面積積算値は処理時間の経過に伴い増加した。これはフロックの成長によるものである。Run1及びRun2はRun3及びRun4と比較してフロック面積積算値が小さかった。これは被処理水濁度が約25度と、Run3及びRun4の約80度より少ないため、生成されるフロック量が少ないからである。また、Run1及びRun2はRun3及びRun4と比較してフロック面積積算値の増加が緩やかである。
Figure 4 shows the change in the floc area integrated value over time. The floc area integrated value increased as the treatment time progressed. This is due to the growth of flocs.
これは前述したフロックの凝集メカニズムによるもので、被処理水濁度は増加するほど、濁質(あるいは凝集核、フロック)の衝突頻度を増やすことができるため、フロックの成長が早くなるためである。以上より、被処理水濁度がRun3及びRun4と比較して小さいRun1及びRun2は、相対的にフロックの成長が遅く、フロック面積値の増加が緩やかとなった。更に、Run1及びRun2では、凝集剤注入量が高いほど、フロック面積積算値の増加が早い時間から開始される。これは凝集剤同士の架橋作用もあり、濁質(あるいは凝集核、フロック)の衝突したときの凝集確率が向上するためである。
This is due to the floc coagulation mechanism mentioned above, and the higher the turbidity of the treated water, the more frequent the collisions of turbid matter (or coagulation nuclei, flocs) can be, leading to faster floc growth. From the above, in
Run2とRun4を比較すると、最終的な処理水濁度は同程度であるが、フロック面積積算値の推移と最大値は異なる。
Comparing
以上のことから、濁質の凝集状態の良否を画像から判断するときは水質、特に被処理水濁度を考慮する必要がある。 For these reasons, when judging the quality of the flocculation state of suspended solids from images, it is necessary to take into account the water quality, particularly the turbidity of the water being treated.
具体的にいえば、Run1及びRun2の被処理水の画像から凝集良否を判断する(凝集状態の良否を示す情報(予測処理水濁度)を計算する)とき、フロック面積積算値の差分が生ずる処理時間の画像を使用するのがよい。Run1及びRun2の場合は1分から7分、特に3~5分あたりがよいと考える。また、Run3及びRun4の場合は、緩速撹拌開始直後に差分が現れているため、0分の被処理水の画像を使用しても凝集良否の判断(凝集状態の良否を示す情報(予測処理水濁度)を計算すること)が可能である。
Specifically, when judging the quality of coagulation from images of the treated water in
以上から、特定の時間(時刻)の画像から、処理水濁度と相関関係を有する濁質の凝集状態の変化(画像に現れる濁質の凝集状態の差)が検知できることがわかる。更に、被処理水の水質(特に被処理水濁度)に応じて画像に現れる濁質の凝集の形成挙動(フロックの形成挙動)に差が生じることがわかる。被処理水の水質に応じて、処理水濁度と相関関係を有する凝集画像に現れる濁質の凝集状態の差が大きく(又は小さく)現れる経過時間が異なることがわかる。従って、被処理水の水質に基づいて、適切な特定の経過時間(時刻)の画像(即ち、被処理水の画像を取得するのに適切な処理経過時間に対応する場所で撮像した画像)を入力データとして用いれば、処理水濁度と相関関係を有する画像に現れる濁質の凝集状態の差が大きく現れるので、更に精度よく、被処理水の濁質の凝集状態の良否を判別できる(凝集状態の良否を示す情報を計算する)ことがわかる。なお、処理水濁度と相関関係を有する被処理水の水質を示すパラメータも、入力データとして用いれば、更に精度よく、被処理水の濁質の凝集状態の良否を判別できる(凝集状態の良否を示す情報を計算する)ことができる。 From the above, it can be seen that a change in the aggregation state of turbidity correlated with the turbidity of the treated water (a difference in the aggregation state of turbidity that appears in the image) can be detected from an image taken at a specific time (hour). Furthermore, it can be seen that the formation behavior of the aggregation of turbidity (floc formation behavior) that appears in the image differs depending on the water quality of the treated water (particularly the turbidity of the treated water). It can be seen that the elapsed time at which the difference in the aggregation state of turbidity that appears in the aggregation image correlated with the turbidity of the treated water appears large (or small) varies depending on the water quality of the treated water. Therefore, if an image taken at an appropriate specific elapsed time (hour) based on the water quality of the treated water (i.e., an image taken at a place corresponding to the elapsed time of treatment appropriate for obtaining an image of the treated water) is used as input data, the difference in the aggregation state of turbidity that appears in the image correlated with the turbidity of the treated water will appear large, and it can be seen that the quality of the aggregation state of the turbidity of the treated water can be determined more accurately (information indicating the quality of the aggregation state can be calculated). Furthermore, if parameters indicating the water quality of the water being treated, which are correlated with the turbidity of the treated water, are also used as input data, it is possible to more accurately determine whether the flocculation state of the turbidity in the water being treated is good or bad (to calculate information indicating the quality of the flocculation state).
<作動の概要>
情報処理装置230は、既述したように、第1凝集良否判定モデル及び第2凝集良否判定モデルを生成する。情報処理装置230は、被処理水Wa1の濁質の凝集状態の良否を示す情報(本例において、処理水Wa2の処理水濁度の予測値(予測処理水濁度))を計算する場合において、第1凝集良否判定モデル及び第2凝集良否判定モデルの何れか一つを、濁質の凝集状態の良否を示す情報の計算に使用するモデルとして選択する。例えば、情報処理装置230には、図示しない操作装置が接続され、ユーザによる操作装置に対する操作に基づいて、第1凝集良否判定モデル及び第2凝集良否判定モデルの何れか一つを、濁質の凝集状態の良否を示す情報の計算に使用するモデルとして、選択する。
<Outline of operation>
As described above, the
情報処理装置230は、選択した第1凝集良否判定モデル及び第2凝集良否判定モデルの何れか一つを用いて、被処理水Wa1中の濁質の凝集状態の良否を示す情報を計算する。例えば、予め測定した被処理水Wa1の被処理水濁度に応じて、ユーザが図示しない操作装置を介して、適宜、最適な凝集良否判定モデルを選択することにより、情報処理装置230は、被処理水Wa1の水質(被処理水濁度)に応じた最適な凝集良否判定モデルを用いて、被処理水Wa1中の濁質の凝集状態の良否を示す情報を計算する。これにより、情報処理装置230は、適宜、最適な凝集良否判定モデルを用いて、被処理水Wa1中の濁質の凝集状態の良否を簡単に判別可能な情報を計算できる。
The
<具体的作動>
図5はモデル生成手段232が実行する処理フローを示すフローチャートである。モデル生成手段232は、図5に示すフローチャートを実行する。従って、モデル生成手段232は、図5のステップ500から処理を開始して、以下に述べるステップ505乃至ステップ520の処理を順に実行する。その後、モデル生成手段232は、ステップ595に進んで本処理フローを一旦終了する。
<Specific operation>
Fig. 5 is a flowchart showing the process flow executed by the model generating means 232. The model generating means 232 executes the flowchart shown in Fig. 5. Therefore, the model generating means 232 starts the process from
ステップ505:モデル生成手段232は、情報格納手段231から、互いに関連付けられた第1画像データ、被処理水データ及び処理水データのデータセットを取得する。本例において、被処理水データは、例えば、被処理水濁度、水温、pH、アルカリ度、TOC(全有機炭素、Total Organic Carbon)、凝集剤注入濃度を含む。 Step 505: The model generating means 232 acquires a data set of the first image data, the treated water data, and the treated water data, which are associated with each other, from the information storing means 231. In this example, the treated water data includes, for example, the treated water turbidity, water temperature, pH, alkalinity, TOC (Total Organic Carbon), and coagulant injection concentration.
ステップ510:モデル生成手段232は、第1画像データの各第1画像を画像処理する。具体的に述べると、モデル生成手段232は、第1画像データの各第1画像をグレースケール化した後、輝度補正する。 Step 510: The model generating means 232 performs image processing on each first image of the first image data. Specifically, the model generating means 232 grayscales each first image of the first image data and then performs brightness correction.
ステップ515:モデル生成手段232は、被処理水データ(被処理水データの各計測値)を正規化処理する。 Step 515: The model generation means 232 normalizes the treated water data (each measured value of the treated water data).
ステップ520:モデル生成手段232は、処理済み第1画像データ及び処理済み被処理水データと、処理水データとを学習用データとして用いて、深層学習によって、第1画像(画像処理後の第1画像)と、被処理水データの各計測値(正規化処理後の各計測値)と、を入力として、予測処理水濁度を出力とする学習済みモデル(第1凝集良否判定モデル)を、生成する。モデル生成手段232は、生成した第1凝集良否判定モデルを保持(記憶)する。 Step 520: The model generation means 232 uses the processed first image data, the processed treated water data, and the treated water data as learning data, and generates a trained model (first coagulation pass/fail judgment model) by deep learning, using the first image (first image after image processing) and each measured value of the treated water data (each measured value after normalization processing) as input, and outputting predicted treated water turbidity. The model generation means 232 retains (stores) the generated first coagulation pass/fail judgment model.
なお、深層学習では、例えば、時刻をキーとして互いに関連付けられた、画像処理後の第1画像と被処理水データの各計測値(正規化処理後の各計測値)とを入力として、第1画像及び各計測値と関連付けられた処理水データの処理水濁度を正解の値として、1回の学習が実行される。この学習を、学習用のデータセットの時刻に基づいて関連付けられた、各第1画像、被処理水データの各計測値、処理水データの処理水濁度のそれぞれについて行う。即ち、多数回の反復学習が実行される。 In deep learning, for example, the first image after image processing and each measurement value of the treated water data (each measurement value after normalization processing), which are associated with each other using time as a key, are used as input, and one learning is performed using the treated water turbidity of the treated water data associated with the first image and each measurement value as the correct value. This learning is performed for each of the first images, each measurement value of the treated water data, and the treated water turbidity of the treated water data, which are associated based on the time of the learning dataset. In other words, multiple iterative learning is performed.
深層学習において、第1画像の入力に対しては、公知のCNNを用いて最終的な出力の前までの第1出力ニューロンに出力し、各計測値の入力に対して、公知のNNを用いて最終的な出力の前までの第2出力ニューロンに出力する。最終段階で、第1出力ニューロン及び第2出力ニューロンからの出力が、結合層に入力された後に関数によって、最終的な予測値(予測処理水濁度)を出力する。予測値と正解の値との誤差を関数によって評価し、関数が最小となるように学習が行われる。 In deep learning, for a first image input, a known CNN is used to output it to a first output neuron before the final output, and for each measurement value input, a known NN is used to output it to a second output neuron before the final output. In the final stage, the outputs from the first and second output neurons are input to a connection layer, and then a final predicted value (predicted treated water turbidity) is output by a function. The error between the predicted value and the correct value is evaluated by the function, and learning is performed so that the function is minimized.
図6はモデル生成手段232が実行する処理フローを示すフローチャートである。モデル生成手段232は、図6に示すフローチャートを実行する。従って、モデル生成手段232は、図6のステップ600から処理を開始して、以下に述べるステップ605乃至ステップ620の処理を順に実行する。その後、モデル生成手段232は、ステップ695に進んで本処理フローを一旦終了する。
Figure 6 is a flowchart showing the processing flow executed by the model generation means 232. The model generation means 232 executes the flowchart shown in Figure 6. Therefore, the model generation means 232 starts processing from
ステップ605:モデル生成手段232は、情報格納手段231から、互いに関連付けられた第2画像データ、被処理水データ及び処理水データのデータセットを取得する。 Step 605: The model generation means 232 acquires data sets of second image data, treated water data, and treated water data that are associated with each other from the information storage means 231.
ステップ610:モデル生成手段232は、第2画像データの各第2画像を画像処理する。具体的に述べると、モデル生成手段232は、第2画像データの各第2画像をグレースケール化した後、輝度補正する。 Step 610: The model generating means 232 performs image processing on each second image of the second image data. Specifically, the model generating means 232 grayscales each second image of the second image data and then performs brightness correction.
ステップ615:モデル生成手段232は、被処理水データ(被処理水データの各計測値)を正規化処理する。 Step 615: The model generation means 232 normalizes the treated water data (each measured value of the treated water data).
ステップ620:モデル生成手段232は、処理済み第2画像データ及び処理済み被処理水データと、処理水データとを学習用データとして用いて、上記と同様の深層学習によって、第2画像(画像処理後の第2画像)と、被処理水データの各計測値(正規化処理後の各計測値)と、を入力として、予測処理水濁度を出力とする学習済みモデル(第2凝集良否判定モデル)を、生成する。モデル生成手段232は、生成した第2凝集良否判定モデルを保持(記憶)する。 Step 620: The model generation means 232 uses the processed second image data, the processed treated water data, and the treated water data as learning data, and generates a trained model (second flocculation pass/fail judgment model) by deep learning similar to that described above, using the second image (second image after image processing) and each measurement value of the treated water data (each measurement value after normalization processing) as inputs, and outputting predicted treated water turbidity. The model generation means 232 retains (stores) the generated second flocculation pass/fail judgment model.
図7は凝集良否判定手段233が実行する処理フローを示すフローチャートである。この処理フローは、第1凝集良否判定モデルが濁質の凝集状態の良否を示す情報の計算に使用するモデルに選択された場合に、凝集良否判定手段233が実行する処理フローである。凝集良否判定手段233は、第1凝集良否判定モデルが選択された場合、図7に示すフローチャートを実行する。従って、凝集良否判定手段233は、図7のステップ700から処理を開始して、以下に述べるステップ705乃至ステップ720の処理を順に実行する。その後、凝集良否判定手段233は、ステップ795に進んで本処理フローを一旦終了する。
Figure 7 is a flowchart showing the processing flow executed by the coagulation quality determination means 233. This processing flow is executed by the coagulation quality determination means 233 when the first coagulation quality determination model is selected as the model used to calculate information indicating the quality of the coagulation state of the turbid matter. When the first coagulation quality determination model is selected, the coagulation quality determination means 233 executes the flowchart shown in Figure 7. Therefore, the coagulation quality determination means 233 starts processing from
ステップ705:凝集良否判定手段233は、現時刻の第1画像を第1撮像装置220aから取得し、被処理水データ(現時刻の各計測値)を第1水質計210aから取得する。
Step 705: The flocculation quality determination means 233 acquires a first image at the current time from the
ステップ710:凝集良否判定手段233は、第1画像を画像処理する。具体的に述べると、凝集良否判定手段233は、第1画像をグレースケール化した後、輝度補正する。 Step 710: The agglomeration quality determination means 233 processes the first image. Specifically, the agglomeration quality determination means 233 converts the first image into a grayscale image and then performs brightness correction.
ステップ715:凝集良否判定手段233は、被処理水データ(現時刻の各計測値)を正規化処理する。 Step 715: The coagulation pass/fail determination means 233 normalizes the treated water data (each measurement value at the current time).
ステップ720:凝集良否判定手段233は、モデル生成手段232から第1凝集良否判定モデルを取得し、画像処理を行った第1画像及び正規化処理した被処理水データを第1凝集良否判定モデルに入力し、第1凝集良否判定モデルの出力である処理水濁度の予測値(予測処理水濁度)を計算し、取得する。 Step 720: The coagulation quality judgment means 233 acquires the first coagulation quality judgment model from the model generation means 232, inputs the first image that has been image-processed and the treated water data that has been normalized into the first coagulation quality judgment model, and calculates and acquires a predicted value of the treated water turbidity (predicted treated water turbidity), which is the output of the first coagulation quality judgment model.
図8は凝集良否判定手段233が実行する処理フローを示すフローチャートである。この処理フローは、第2凝集良否判定モデルが濁質の凝集状態の良否を示す情報の計算に使用するモデルに選択された場合に、凝集良否判定手段233が実行する処理フローである。なお、この処理フローは、図7において、第1画像を第2画像に代え、第1凝集良否判定モデルを第2凝集良否判定モデルに代えたこと以外、図7と同様であるので、詳細な説明を省略する。 Figure 8 is a flowchart showing the processing flow executed by the coagulation quality judgment means 233. This processing flow is executed by the coagulation quality judgment means 233 when the second coagulation quality judgment model is selected as the model to be used for calculating information indicating the quality of the coagulation state of the turbid matter. Note that this processing flow is the same as that of Figure 7 except that the first image is replaced by the second image and the first coagulation quality judgment model is replaced by the second coagulation quality judgment model in Figure 7, so a detailed description will be omitted.
<効果>
以上説明した通り、第1監視システムは、適宜、最適な凝集良否判定モデルを用いて、画像に映る被処理水Wa1中の濁質の凝集状態の良否を示す情報(予測処理水濁度)を計算できる。第1監視システムでは、これまで熟練者の暗黙知であった視覚に頼る濁質の凝集状態に関する知識を形式知化することで、経験がない運転員(非熟練者)であっても、この第1監視システムを使用することで、簡単且つ早期に画像に映る濁質の凝集状態の良否の判定が可能となる。更に、これまでは水質の変動時には凝集剤注入量を多くする安全側で運転することが多かったが、第1監視システムにより、画像に映る被処理水Wa1の濁質の凝集状態の良否を迅速に判定し最適な凝集剤注入量で運転することで、凝集剤注入量を少なくすることができ、余分な凝集剤のコストを減らすことができるので、省コスト化が可能となる。
<Effects>
As described above, the first monitoring system can calculate information (predicted treated water turbidity) indicating the quality of the flocculation state of the turbidity in the treated water Wa1 shown in the image by appropriately using an optimal flocculation quality judgment model. In the first monitoring system, knowledge about the flocculation state of the turbidity, which was previously implicit knowledge of experts and relies on vision, is made explicit, so that even an inexperienced operator (unskilled person) can easily and quickly judge the quality of the flocculation state of the turbidity shown in the image by using this first monitoring system. Furthermore, in the past, when the water quality fluctuated, the operation was often performed on the safe side by increasing the amount of flocculant injection, but the first monitoring system can quickly judge the quality of the flocculation state of the turbidity in the treated water Wa1 shown in the image and operate with the optimal amount of flocculant injection, thereby reducing the amount of flocculant injection and reducing the cost of excess flocculant, thereby enabling cost savings.
<<第1変形例>>
第1監視システムの第1変形例について説明する。1変形例は、情報格納手段231に格納されたデータの一部を用いて、第1凝集良否判定モデル及び第2凝集良否判定モデルを生成する。第1変形例は、情報格納手段231に格納された残りのデータの少なくとも一部(本例において、全部)を用いて、第1凝集良否判定モデル及び第2凝集良否判定モデルの何れを用いた方が処理水濁度の予測値(予測処理水濁度)の誤差が少なくなるかを判定するための閾値濁度を求める。第1変形例は、被処理水Wa1の濁度と閾値濁度を比較し、比較結果に基づいて、第1凝集良否判定モデル及び第2凝集良否判定モデルのうちの何れか一つのモデルを選択する。第1変形例は、選択したモデルを用いて、処理水Wa2の予測処理水濁度を計算する。以上の点以外、第1監視システムと同様である。
<<First Modification>>
A first modified example of the first monitoring system will be described. In the first modified example, a first flocculation quality judgment model and a second flocculation quality judgment model are generated using a part of the data stored in the information storage means 231. In the first modified example, a threshold turbidity is obtained for judging whether the first flocculation quality judgment model or the second flocculation quality judgment model is used to reduce the error of the predicted value of the turbidity of the treated water (predicted treated water turbidity) by using at least a part (all of the data in this example) of the remaining data stored in the information storage means 231. In the first modified example, the turbidity of the treated water Wa1 is compared with the threshold turbidity, and one of the first flocculation quality judgment model and the second flocculation quality judgment model is selected based on the comparison result. In the first modified example, the predicted treated water turbidity of the treated water Wa2 is calculated using the selected model. Other than the above points, the first modified example is the same as the first monitoring system.
以下、この相違点を中心として説明する。 The following will focus on these differences.
<具体的作動>
図9は第1変形例のモデル生成手段232が実行する処理フローを示すフローチャートである。モデル生成手段232は、図9に示すフローチャートを実行する。従って、モデル生成手段232は、図9のステップ900から処理を開始して、以下に述べるステップ905乃至ステップ935の処理を順に実行する。
<Specific operation>
Fig. 9 is a flowchart showing a process flow executed by the model generating means 232 of the first modified example. The model generating means 232 executes the flowchart shown in Fig. 9. Therefore, the model generating means 232 starts the process from
ステップ905:モデル生成手段232は、情報格納手段231から、互いに関連付けられた、第1画像データ、第2画像データ、被処理水データ及び処理水データのデータセットを、取得する。この際、モデル生成手段232は、情報格納手段231に格納されている全データセットの一部(本例において、70%)のデータセットを取得する。モデル生成手段232は、取得したデータセットを使用して、以下に述べるステップ910乃至ステップ930の処理を実行する。
Step 905: The model generation means 232 acquires data sets of the first image data, the second image data, the treated water data, and the treated water data, which are associated with each other, from the information storage means 231. At this time, the model generation means 232 acquires a data set that is a portion (70% in this example) of all data sets stored in the information storage means 231. The model generation means 232 uses the acquired data sets to execute the processing of
ステップ910:モデル生成手段232は、第1画像データの各第1画像を画像処理する。具体的に述べると、モデル生成手段232は、第1画像データの各第1画像をグレースケール化した後、輝度補正する。 Step 910: The model generating means 232 performs image processing on each first image of the first image data. Specifically, the model generating means 232 grayscales each first image of the first image data and then performs brightness correction.
ステップ915:モデル生成手段232は、被処理水データ(被処理水データの各計測値)を正規化処理する。 Step 915: The model generation means 232 normalizes the treated water data (each measured value of the treated water data).
ステップ920:モデル生成手段232は、処理済み第1画像データ及び処理済み被処理水データと、処理水データとを学習用データとして用いて、深層学習によって、第1画像(画像処理後の第1画像)と、被処理水データの各計測値(正規化処理後の各計測値)と、を入力として、予測処理水濁度を出力とする学習済みモデル(第1凝集良否判定モデル)を、生成する。モデル生成手段232は、生成した第1凝集良否判定モデルを保持(記憶)する。 Step 920: The model generation means 232 uses the processed first image data, the processed treated water data, and the treated water data as learning data, and generates a trained model (first coagulation pass/fail judgment model) by deep learning, which uses the first image (first image after image processing) and each measured value of the treated water data (each measured value after normalization processing) as input, and outputs predicted treated water turbidity. The model generation means 232 holds (stores) the generated first coagulation pass/fail judgment model.
ステップ925:モデル生成手段232は、第2画像データの各第2画像を画像処理する。具体的に述べると、モデル生成手段232は、第2画像データの各第2画像をグレースケール化した後、輝度補正する。 Step 925: The model generating means 232 performs image processing on each second image of the second image data. Specifically, the model generating means 232 grayscales each second image of the second image data and then performs brightness correction.
ステップ930:モデル生成手段232は、処理済み第2画像データ及び処理済み被処理水データと、処理水データとを学習用データとして用いて、深層学習によって、第2画像(画像処理後の第2画像)と、被処理水データの各計測値(正規化処理後の各計測値)と、を入力として、予測処理水濁度を出力とする学習済みモデル(第2凝集良否判定モデル)を、生成する。モデル生成手段232は、生成した第2凝集良否判定モデルを保持(記憶)する。 Step 930: The model generation means 232 uses the processed second image data, the processed treated water data, and the treated water data as learning data, and generates a trained model (second flocculation pass/fail judgment model) by deep learning, which uses the second image (second image after image processing) and each measurement value of the treated water data (each measurement value after normalization processing) as input, and outputs predicted treated water turbidity. The model generation means 232 holds (stores) the generated second flocculation pass/fail judgment model.
ステップ935:モデル生成手段232は、図10にフローチャートにより示した評価処理を実行する。 Step 935: The model generation means 232 executes the evaluation process shown in the flowchart in FIG. 10.
図10は第1変形例のモデル生成手段232が実行する処理フローを示すフローチャートである。モデル生成手段232は、図9のステップ935に進むと、図10のステップ1000から処理を開始して、以下に述べるステップ1005乃至ステップ1035の処理を順に実行する。
Figure 10 is a flowchart showing the processing flow executed by the model generation means 232 of the first modified example. When the model generation means 232 proceeds to step 935 in Figure 9, it starts processing from
ステップ1005:モデル生成手段232は、情報格納手段231から、互いに関連付けられた、第1画像データ、第2画像データ、被処理水データ及び処理水データのデータセットを、取得する。この際、モデル生成手段232は、情報格納手段231に格納された全データセットのうちの残りの全部(本例において、30%)のデータセットを取得する。モデル生成手段232は、取得したデータセットを使用して、以下に述べるステップ1010乃至ステップ1035の処理を順に実行する。
Step 1005: The model generation means 232 acquires data sets of the first image data, the second image data, the treated water data, and the treated water data, which are associated with each other, from the information storage means 231. At this time, the model generation means 232 acquires all of the remaining data sets (30% in this example) of all data sets stored in the information storage means 231. The model generation means 232 uses the acquired data sets to sequentially execute the processes of
ステップ1010:モデル生成手段232は、第1画像データの各第1画像を画像処理する。具体的に述べると、モデル生成手段232は、第1画像データの各第1画像をグレースケール化した後、輝度補正する。 Step 1010: The model generating means 232 performs image processing on each first image of the first image data. Specifically, the model generating means 232 grayscales each first image of the first image data and then performs brightness correction.
ステップ1015:モデル生成手段232は、被処理水データ(被処理水データの各計測値)を正規化処理する。 Step 1015: The model generation means 232 normalizes the treated water data (each measured value of the treated water data).
ステップ1020:モデル生成手段232は、画像処理後の第1画像データ、正規化処理後の被処理水データ、及び、第1凝集良否判定モデルを用いて、処理水濁度の予測値(予測処理水濁度)を算出する。モデル生成手段232は、処理水濁度の予測値(予測処理水濁度)と、処理水データの処理水濁度とを用いて、予測値の誤差(=|予測処理水濁度-処理水データの処理水濁度(実績値)|を算出する。 Step 1020: The model generating means 232 calculates a predicted value of treated water turbidity (predicted treated water turbidity) using the first image data after image processing, the treated water data after normalization processing, and the first coagulation pass/fail judgment model. The model generating means 232 calculates the error of the predicted value (= | predicted treated water turbidity - treated water turbidity of treated water data (actual value) |) using the predicted value of treated water turbidity (predicted treated water turbidity) and the treated water turbidity of the treated water data.
ステップ1025:モデル生成手段232は、第2画像データを画像処理する。具体的に述べると、モデル生成手段232は、第2画像データの各第2画像をグレースケール化した後、輝度補正する。 Step 1025: The model generating means 232 performs image processing on the second image data. Specifically, the model generating means 232 grayscales each second image of the second image data and then performs brightness correction.
ステップ1030:モデル生成手段232は、画像処理後の第2画像データ、正規化処理後の被処理水データ、及び、第2凝集良否判定モデルを用いて、処理水濁度の予測値(予測処理水濁度)を算出する。モデル生成手段232は、処理水濁度の予測値(予測処理水濁度)と、処理水データの処理水濁度とを用いて、予測値の誤差(=|予測処理水濁度-処理水データの処理水濁度(実績値)|を算出する。 Step 1030: The model generating means 232 calculates a predicted value of treated water turbidity (predicted treated water turbidity) using the second image data after image processing, the treated water data after normalization processing, and the second coagulation pass/fail judgment model. The model generating means 232 calculates the error of the predicted value (= | predicted treated water turbidity - treated water turbidity of treated water data (actual value) |) using the predicted value of treated water turbidity (predicted treated water turbidity) and the treated water turbidity of the treated water data.
ステップ1035:モデル生成手段232は、被処理水データの被処理水濁度、ステップ1020で算出した予測値の誤差、及び、ステップ1030で算出した予測値の誤差に基づき、閾値濁度を算出する。例えば、閾値濁度は、図11に示すグラフを作成した場合における、線a1と線a2との交点P10の濁度である。線a1は、被処理水データの被処理水濁度、及び、ステップ1020で算出した予測値の誤差に基づいて、プロットした線であり、被処理水データの被処理水濁度と、第1凝集良否モデルを用いた場合の予測値の平均誤差との関係を示す。線a2は、被処理水データの被処理水濁度、及び、ステップ1030で算出した予測値の誤差に基づいて、プロットした線であり、被処理水データの被処理水濁度と、第2凝集良否モデルを用いた場合の予測値の平均誤差との関係を示す。
Step 1035: The model generating means 232 calculates a threshold turbidity based on the treated water turbidity of the treated water data, the error of the predicted value calculated in
図11のグラフによれば、被処理水Wa1の被処理水濁度が、閾値濁度より大きい場合、第1凝集良否判定モデルを用いた方が、第2凝集良否判定モデルを用いた場合に比べて、平均誤差が小さいので処理水濁度の予測値(予測処理水濁度)の精度が高いことがわかる。被処理水Wa1の被処理水濁度が、閾値濁度以下である場合、第2凝集良否判定モデルを用いた方が、第1凝集良否判定モデルを用いた場合に比べて、平均誤差が小さいので、予測値(予測処理水濁度)の精度が高いことがわかる。 According to the graph in FIG. 11, when the turbidity of the treated water Wa1 is greater than the threshold turbidity, the average error is smaller when the first coagulation quality judgment model is used than when the second coagulation quality judgment model is used, and therefore the accuracy of the predicted value (predicted treated water turbidity) of the treated water turbidity is higher. According to the graph in FIG. 11, when the turbidity of the treated water Wa1 is less than the threshold turbidity, the average error is smaller when the second coagulation quality judgment model is used than when the first coagulation quality judgment model is used, and therefore the accuracy of the predicted value (predicted treated water turbidity) is higher.
その後、モデル生成手段232は、ステップ1095に進んで本処理フローを一旦終了した後、ステップ995に進んで、図9の処理フローを一旦終了する。 Then, the model generation means 232 proceeds to step 1095 to temporarily end this processing flow, and then proceeds to step 995 to temporarily end the processing flow of FIG. 9.
図12は第1変形例の凝集良否判定手段233が実行する処理フローを示すフローチャートである。凝集良否判定手段233は、図12に示すフローチャートを実行する。従って、凝集良否判定手段233は、図12のステップ1200から処理を開始してステップ1205に進み、現時刻の被処理水データ(現時刻の各計測値)を第1水質計210aから取得する。
Figure 12 is a flowchart showing the process flow executed by the flocculation quality determination means 233 of the first modified example. The flocculation quality determination means 233 executes the flowchart shown in Figure 12. Therefore, the flocculation quality determination means 233 starts processing from
その後、凝集良否判定手段233は、ステップ1210に進み、被処理水データの被処理水濁度が閾値濁度より大きいか否かを判定する。 Then, the flocculation pass/fail determination means 233 proceeds to step 1210 and determines whether the treated water turbidity of the treated water data is greater than the threshold turbidity.
被処理水濁度が閾値濁度より大きい場合、凝集良否判定手段233は、ステップ1210にて「Yes」と判定して以下に述べるステップ1215乃至ステップ1230の処理を順に実行した後、ステップ1295に進んで本処理フローを一旦終了する。
If the turbidity of the treated water is greater than the threshold turbidity, the flocculation pass/fail judgment means 233 judges "Yes" in
ステップ1215:凝集良否判定手段233は、現時刻の第1画像を第1撮像装置220aから取得する。
Step 1215: The aggregation quality determination means 233 acquires the first image at the current time from the
ステップ1220:凝集良否判定手段233は、第1画像を画像処理する。具体的に述べると、凝集良否判定手段233は、第1画像をグレースケール化した後、輝度補正する。 Step 1220: The agglomeration quality determination means 233 processes the first image. Specifically, the agglomeration quality determination means 233 converts the first image into a grayscale image and then performs brightness correction.
ステップ1225:凝集良否判定手段233は、被処理水データ(現時刻の各計測値)を正規化処理する。 Step 1225: The coagulation pass/fail determination means 233 normalizes the treated water data (each measured value at the current time).
ステップ1230:凝集良否判定手段233は、モデル生成手段232から第1凝集良否判定モデルを取得し、画像処理を行った第1画像及び正規化処理した被処理水データを第1凝集良否判定モデルに入力し、第1凝集良否判定モデルの出力である処理水濁度の予測値(予測処理水濁度)を計算し、取得する。 Step 1230: The coagulation quality judgment means 233 acquires the first coagulation quality judgment model from the model generation means 232, inputs the first image that has been image-processed and the treated water data that has been normalized into the first coagulation quality judgment model, and calculates and acquires a predicted value of the treated water turbidity (predicted treated water turbidity), which is the output of the first coagulation quality judgment model.
被処理水濁度が閾値濁度以下である場合、凝集良否判定手段233は、ステップ1210にて「No」と判定して以下に述べるステップ1235乃至ステップ1250の処理を順に実行した後、ステップ1295に進んで本処理フローを一旦終了する。
If the turbidity of the treated water is equal to or lower than the threshold turbidity, the flocculation pass/fail judgment means 233 judges "No" in
ステップ1235:凝集良否判定手段233は、現時刻の第2画像を第2撮像装置220bから取得する。
Step 1235: The aggregation quality determination means 233 acquires the second image at the current time from the
ステップ1240:凝集良否判定手段233は、第2画像を画像処理する。具体的に述べると、凝集良否判定手段233は、第2画像をグレースケール化した後、輝度補正する。 Step 1240: The aggregation quality determination means 233 processes the second image. Specifically, the aggregation quality determination means 233 converts the second image into a grayscale image and then performs brightness correction.
ステップ1245:凝集良否判定手段233は、被処理水データ(現時刻の各計測値)を正規化処理する。 Step 1245: The coagulation pass/fail determination means 233 normalizes the treated water data (each measurement value at the current time).
ステップ1250:凝集良否判定手段233は、モデル生成手段232から第2凝集良否判定モデルを取得し、画像処理を行った第2画像及び正規化処理した被処理水データを第2凝集良否判定モデルに入力し、第2凝集良否判定モデルの出力である処理水濁度の予測値(予測処理水濁度)を計算し、取得する。 Step 1250: The coagulation quality judgment means 233 acquires the second coagulation quality judgment model from the model generation means 232, inputs the image-processed second image and the normalized treated water data into the second coagulation quality judgment model, and calculates and acquires a predicted value of treated water turbidity (predicted treated water turbidity), which is the output of the second coagulation quality judgment model.
<効果>
第1変形例は、被処理水データの被処理水濁度に応じて、最適な凝集良否判定モデルを選択して、選択した最適な凝集良否判定モデルを使用して、より精度の高い濁質の凝集状態の良否を示す情報(予測処理水濁度)を計算できる。なお、第1変形例の特徴は、後述の第2実施形態及び第3実施形態にも適用してもよい。
<Effects>
The first modified example selects an optimal coagulation quality judgment model according to the turbidity of the treated water data, and uses the selected optimal coagulation quality judgment model to calculate information (predicted treated water turbidity) indicating the quality of the coagulation state of turbidity with higher accuracy. Note that the features of the first modified example may also be applied to the second and third embodiments described below.
<<第2実施形態>>
本発明の第2実施形態に係る水処理状況監視システム(以下、「第2監視システム」とも称呼される場合がある。)について説明する。
<<Second embodiment>>
A water treatment status monitoring system according to a second embodiment of the present invention (hereinafter, may be referred to as a "second monitoring system") will be described.
図13は、浄水場100に第2監視システムを適用した例を示す概略構成図である。図13に示すように、第2監視システムは、第1採水ポンプ1310aと、第2採水ポンプ1310bと、第1バルブ1320aと、第2バルブ1320bと、フローセル1330と、配管1340と、バルブ制御装置1350とを、含む。第2監視システムでは、第1監視システムの第2撮像装置220bが省略され、第1撮像装置220aがフローセル1330を撮像可能な位置に設置されている。以上の点以外、図1に示した第1監視システムの構成と同様である。
Figure 13 is a schematic diagram showing an example of application of the second monitoring system to a
第1採水ポンプ1310aは、フロック形成槽130の入り口に対して設置され、フロック形成槽130の入り口の被処理水Wa1を採水する。採水された被処理水Wa1は、配管1340を通りフローセル1330に流入する。なお、第1採水ポンプ1110aは、混和槽120に対して設置され、混和槽120の被処理水Wa1を採水するようにしてもよい。
The first
第2採水ポンプ1310bは、フロック形成槽130の出口に対して設置され、フロック形成槽130の出口の被処理水Wa1を採水する。採水された被処理水Wa1は、配管1340を通りフローセル1330に流入する。
The second
フローセル1330は、採水された被処理水Wa1を通過させる透明な容器である。
The
第1バルブ1320aは、電磁バルブであり、第1採水ポンプ1310aと配管1340の分岐部Pt1との間の配管1340に設置される。第1バルブ1320aは、第1バルブ1320aに対する通電が制御されることにより、被処理水Wa1が通流する開状態及び被処理水Wa1の通流を遮断する閉状態の何れかに設定される。
The
第2バルブ1320bは、電磁バルブであり、第2採水ポンプ1310bと配管1340の分岐部Pt1との間の配管1340に設置される。第2バルブ1320bは、第2バルブ1320bに対する通電が制御されることにより、被処理水Wa1が通流する開状態及び被処理水Wa1の通流を遮断する閉状態の何れかに設定される。
The
バルブ制御装置1350は、第1バルブ1320aを開状態及び閉状態の何れかに設定するように制御し、第2バルブ1320bを開状態及び閉状態の何れかに設定するように制御する。バルブ制御装置1350は、第1バルブ1320a及び第2バルブ1320bのそれぞれの開閉状態を制御することにより、第1採水ポンプ1310aによって採水された被処理水Wa1と、第2採水ポンプ1310bによって採水された被処理水Wa1とが、所定時間が経過する毎に、交互にフローセル1330に流入するように、フローセル1330に流入する被処理水Wa1を制御する。即ち、バルブ制御装置1350は、所定時間だけ第1採水ポンプ1310aによって採水された被処理水Wa1がフローセル1330に流入し、所定時間だけ第2採水ポンプ1310bによって採水された被処理水Wa1がフローセル1330に流入することを繰り返すように、フローセル1330に流入する被処理水Wa1を制御する。更に、バルブ制御装置1350は、第1バルブ1320a及び第2バルブ1320bの制御信号の時系列データを情報処理装置230に送信する。
The
第1撮像装置220aは、フローセル1330の内部を通過する被処理水Wa1を撮像する。第1撮像装置220aは、図示しない画像抽出手段により、所定の時間間隔毎に画像を切り出し、情報処理装置230に送信する。
The
情報処理装置230は、第1撮像装置220aから受信した画像と、電磁バルブの制御信号の時系列データとに基づいて、画像が第1採水ポンプによって採水された被処理水Wa1に関する画像(以下、「第1採水画像」と称呼される。)であるか、第2採水ポンプによって採水された被処理水Wa1に関する画像(以下、「第2採水画像」と称呼される。)であるかを区別する。
Based on the image received from the
情報格納手段231は、第1監視システムと同様、時刻情報に基づいて、被処理水データと、処理水データと、所定の時間間隔毎の複数の第1採水画像を含む第1採水画像データと、所定の時間間隔毎の複数の第2採水画像を含む第2採水画像データとを互いに関連付けて保持(記憶、格納)する。 The information storage means 231, like the first monitoring system, holds (memorizes, stores) treated water data, treated water data, first water sampling image data including a plurality of first water sampling images at a predetermined time interval, and second water sampling image data including a plurality of second water sampling images at a predetermined time interval in association with each other based on time information.
<作動の概要>
第2監視システムのモデル生成手段232は、第1監視システムと同様、情報格納手段231に格納したデータを用いて、凝集良否の判定に関するモデル(画像に映る被処理水Wa1の濁質の凝集状態の良否を示す情報を出力するモデル)を生成する。
<Outline of operation>
The model generation means 232 of the second monitoring system, like the first monitoring system, uses the data stored in the information storage means 231 to generate a model for determining the success or failure of coagulation (a model that outputs information indicating the success or failure of the coagulation state of the turbidity in the treated water Wa1 shown in the image).
モデル生成手段232は、第1画像データに代えて第1採水画像データを用い、第2画像データに代えて第2採水画像データを用いること以外、第1監視システムと同様にして、第1凝集良否判定モデル及び第2凝集良否判定モデルを生成する。 The model generating means 232 generates the first coagulation pass/fail judgment model and the second coagulation pass/fail judgment model in the same manner as the first monitoring system, except that the first water sample image data is used instead of the first image data and the second water sample image data is used instead of the second image data.
凝集良否判定手段233は、モデル生成手段232によって生成された第1凝集良否判定モデル及び第2凝集良否判定モデルの何れかを用いて、現時刻の被処理水Wa1中の濁質の凝集状態を示す画像(第1採水画像又は第2採水画像)を含む入力データから被処理水Wa1の濁質の凝集状態の良否を示す情報を計算する。凝集良否判定手段233は、図示しない操作装置に対するユーザの操作入力に基づいて、第1凝集良否判定モデル及び第2凝集良否判定モデルの何れかを用いるか設定できるようになっている。 The coagulation quality determination means 233 uses either the first coagulation quality determination model or the second coagulation quality determination model generated by the model generation means 232 to calculate information indicating the quality of the coagulation state of the turbidity in the treated water Wa1 from input data including an image (the first water sample image or the second water sample image) showing the coagulation state of the turbidity in the treated water Wa1 at the current time. The coagulation quality determination means 233 is configured to be able to set whether to use the first coagulation quality determination model or the second coagulation quality determination model based on a user's operation input to an operation device not shown.
<具体的作動>
モデル生成手段232は、図5の処理フローにおいて、第1画像データを第1採水画像データに代えたこと以外、図5の処理フローと同様の処理フローを実行する。モデル生成手段232は、図6の処理フローにおいて、第2画像データを第2採水画像データに代えたこと以外、図6の処理フローと同様の処理フローを実行する。凝集良否判定手段233は、図7の処理フローにおいて、第1画像を第1採水画像に代えたこと以外、図7の処理フローと同様の処理フローを実行する。凝集良否判定手段233は、図8の処理フローにおいて、第2画像を第2採水画像に代えたこと以外、図8の処理フローと同様の処理フローを実行する。なお、これらの処理フローは、図5乃至図8の処理フローと上記点以外同様であるので、詳細な説明を省略する。
<Specific operation>
The model generating means 232 executes a process flow similar to that of Fig. 5, except that in the process flow of Fig. 5, the first image data is replaced with the first water sampled image data. The model generating means 232 executes a process flow similar to that of Fig. 6, except that in the process flow of Fig. 6, the second image data is replaced with the second water sampled image data. The coagulation
<効果>
以上説明したように、第2監視システムは、1台の第1撮像装置220aで、浄水場において被処理水Wa1の処理経過が異なる2つの場所(複数の場所)に存在していた被処理水Wa1の濁質の凝集状態を撮像することができる。更に、第2監視システムでは、フローセル1330の設置場所をある程度自由に選ぶことができるので、フローセル1330を例えば、屋内等の安定環境に配置することが可能となる。従って、第2監視システムは、第1監視システムに比べて、第1撮像装置220aが撮像したい被処理水Wa1の場所及び撮像条件の自由度を向上できる。
<Effects>
As described above, the second monitoring system can capture images of the flocculation state of turbidity in the treated water Wa1 that exists in two locations (multiple locations) where the treated water Wa1 has been treated differently in a water purification plant, using a single
<<第3実施形態>>
本発明の第3実施形態に係る水処理状況監視システム(以下、「第3監視システム」とも称呼される場合がある。)について説明する。第3監視システムは、以下の点のみにおいて、第1監視システムと相違する。
<<Third embodiment>>
A water treatment status monitoring system according to a third embodiment of the present invention (hereinafter, may be referred to as a "third monitoring system") will be described. The third monitoring system differs from the first monitoring system only in the following points.
第3監視システムでは、モデル生成手段232が、画像データからフロックに関する情報(以下、「フロック情報」と称呼される。)を抽出し、フロック情報も用いて、凝集良否判定モデルを生成する。フロック情報は、例えば、画像中のフロック数、フロックの大きさ(粒径、面積等)、非フロック部分の輝度等である。 In the third monitoring system, the model generation means 232 extracts information about flocs (hereinafter referred to as "floc information") from the image data, and generates a model for determining whether the flocs are agglomerated or not, using the floc information as well. The floc information includes, for example, the number of flocs in the image, the size of the flocs (particle size, area, etc.), and the brightness of non-floc parts.
以下この相違点を中心として説明する。 The following explanation will focus on these differences.
<具体的作動>
第3監視システムのモデル生成手段232は、図5に示した処理フローに代えて、図14に示した処理フローを実行する。従って、モデル生成手段232は、以下に述べるステップ1405乃至ステップ1430の処理を順に実行した後、ステップ1495に進んで本処理フローを終了する。
<Specific operation>
The model generating means 232 of the third monitoring system executes the process flow shown in Fig. 14 instead of the process flow shown in Fig. 5. Therefore, the model generating means 232 executes the processes of
ステップ1405:モデル生成手段232は、情報格納手段231から、互いに関連付けられた第1画像データ、被処理水データ及び処理水データのデータセットを取得する。 Step 1405: The model generation means 232 acquires data sets of the first image data, treated water data, and treated water data that are associated with each other from the information storage means 231.
ステップ1410:モデル生成手段232は、第1画像データの各第1画像を画像処理する。具体的に述べると、モデル生成手段232は、第1画像データの各第1画像をグレースケール化した後、輝度補正する。 Step 1410: The model generating means 232 performs image processing on each first image of the first image data. Specifically, the model generating means 232 grayscales each first image of the first image data and then performs brightness correction.
ステップ1415:モデル生成手段232は、第1画像データの各第1画像を二値化する。 Step 1415: The model generation means 232 binarizes each first image of the first image data.
ステップ1420:モデル生成手段232は、二値化した第1画像データの各第1画像からフロックを抽出し、各第1画像のフロック情報を取得する。 Step 1420: The model generation means 232 extracts flocks from each first image of the binarized first image data and obtains flock information for each first image.
ステップ1425:モデル生成手段232は、各第1画像のフロック情報及び被処理水データを正規化処理する。 Step 1425: The model generation means 232 normalizes the floc information and treated water data of each first image.
ステップ1430:モデル生成手段232は、処理済み第1画像データ及び処理済みの被処理水データと、処理済みのフロック情報と、処理水データとを学習用データとして用いて、深層学習によって、第1画像(画像処理後の第1画像)と、被処理水データの各計測値(正規化処理後の各計測値)と、フロック情報(正規化処理後のフロック情報)を入力として、予測処理水濁度を出力とする学習済みモデル(第1凝集良否判定モデル)を、生成する。モデル生成手段232は、生成した第1凝集良否判定モデルを保持(記憶)する。 Step 1430: The model generation means 232 uses the processed first image data, the processed treated water data, the processed floc information, and the treated water data as learning data, and generates a learned model (first flocculation pass/fail judgment model) by deep learning, which takes the first image (first image after image processing), each measurement value of the treated water data (each measurement value after normalization processing), and the floc information (floc information after normalization processing) as input, and outputs predicted treated water turbidity. The model generation means 232 holds (stores) the generated first flocculation pass/fail judgment model.
第3監視システムのモデル生成手段232は、図6に示した処理フローに代えて、図15に示した処理フローを実行する。従って、モデル生成手段232は、以下に述べるステップ1505乃至ステップ1530の処理を順に実行した後、ステップ1595に進んで本処理フローを終了する。
The model generation means 232 of the third monitoring system executes the process flow shown in FIG. 15 instead of the process flow shown in FIG. 6. Therefore, the model generation means 232 executes the processes of
ステップ1505:モデル生成手段232は、情報格納手段231から、互いに関連付けられた第2画像データ、被処理水データ及び処理水データのデータセットを取得する。 Step 1505: The model generation means 232 acquires data sets of second image data, treated water data, and treated water data that are associated with each other from the information storage means 231.
ステップ1510:モデル生成手段232は、第2画像データの各第2画像を画像処理する。具体的に述べると、モデル生成手段は、第2画像データの各第2画像をグレースケール化した後、輝度補正する。 Step 1510: The model generating means 232 performs image processing on each second image of the second image data. Specifically, the model generating means grayscales each second image of the second image data and then performs brightness correction.
ステップ1515:モデル生成手段232は、第2画像データの各第2画像を二値化する。 Step 1515: The model generation means 232 binarizes each second image of the second image data.
ステップ1520:モデル生成手段232は、二値化した第2画像データの各第2画像からフロックを抽出し、各第2画像のフロック情報を取得する。 Step 1520: The model generation means 232 extracts flocks from each second image of the binarized second image data and obtains flock information for each second image.
ステップ1525:モデル生成手段232は、各第2画像のフロック情報及び被処理水データを正規化処理する。 Step 1525: The model generation means 232 normalizes the floc information and treated water data of each second image.
ステップ1530:モデル生成手段232は、処理済み第2画像データ及び処理済み被処理水データと、処理済みのフロック情報と、処理水データとを学習用データとして用いて、深層学習によって、第2画像(画像処理後の第2画像)と、被処理水データの各計測値(正規化処理後の各計測値)と、フロック情報(正規化処理後のフロック情報)を入力として、予測処理水濁度を出力とする学習済みモデル(第2凝集良否判定モデル)を、生成する。モデル生成手段232は、生成した第2凝集良否判定モデルを保持(記憶)する。 Step 1530: The model generation means 232 uses the processed second image data, the processed treated water data, the processed floc information, and the treated water data as learning data, and generates, by deep learning, a trained model (second flocculation pass/fail judgment model) that takes as input the second image (second image after image processing), each measurement value of the treated water data (each measurement value after normalization processing), and the floc information (floc information after normalization processing) and outputs predicted treated water turbidity. The model generation means 232 retains (stores) the generated second flocculation pass/fail judgment model.
凝集良否判定手段233は、図7の処理フローにおいて以下の点のみが相違する処理フローを実行する。なお、この処理フローは、第1監視システムと同様、第1凝集良否判定モデルが濁質の凝集状態の良否を示す情報の計算に使用するモデルに選択された場合に、凝集良否判定手段233が実行する処理フローである。
・ステップ710とステップ715との間に、以下のステップA1及びステップB1が追加される。
The flocculation quality determination means 233 executes a process flow that differs from the process flow in Fig. 7 only in the following respects. Note that, like the first monitoring system, this process flow is a process flow that is executed by the flocculation quality determination means 233 when the first flocculation quality determination model is selected as the model to be used for calculating information indicating the quality of the flocculation state of turbid matter.
Between
ステップA1:凝集良否判定手段233は、第1画像を二値化する。 Step A1: The aggregation quality determination means 233 binarizes the first image.
ステップB1:凝集良否判定手段233は、二値化した第1画像からフロックを抽出し、第1画像のフロック情報を取得する。
・ステップ715に代えて、以下のステップC1が実行され、ステップ720に代えて、以下のステップD1が実行される。
Step B1: The coagulation quality determination means 233 extracts flocs from the binarized first image and obtains floc information of the first image.
Instead of
ステップC1:凝集良否判定手段233は、被処理水データ(現時刻の各計測値)及びフロック情報を正規化処理する。 Step C1: The flocculation quality determination means 233 normalizes the treated water data (each measurement value at the current time) and the floc information.
ステップD1:凝集良否判定手段233は、モデル生成手段232から第1凝集良否判定モデルを取得し、画像処理を行った第1画像、正規化処理後の被処理水データ(正規化処理後の各計測値)及びフロック情報(正規化処理後のフロック情報)を第1凝集良否判定モデルに入力し、第1凝集良否判定モデルの出力である処理水濁度の予測値(予測処理水濁度)を計算し、取得する。 Step D1: The flocculation quality judgment means 233 acquires a first flocculation quality judgment model from the model generation means 232, inputs the first image that has been image-processed, the treated water data after normalization (each measured value after normalization), and the floc information (floc information after normalization) into the first flocculation quality judgment model, and calculates and acquires a predicted value of the treated water turbidity (predicted treated water turbidity), which is the output of the first flocculation quality judgment model.
凝集良否判定手段233は、図8の処理フローにおいて以下の点のみが相違する処理フローを実行する。
・ステップ810とステップ815との間に、以下のステップA2及びステップB2が追加される。なお、この処理フローは、第2監視システムと同様、第2凝集良否判定モデルが濁質の凝集状態の良否を示す情報の計算に使用するモデルに選択された場合に、凝集良否判定手段233が実行する処理フローである。
The coagulation
The following steps A2 and B2 are added between
ステップA2:凝集良否判定手段233は、第2画像を二値化する。 Step A2: The aggregation quality determination means 233 binarizes the second image.
ステップB2:凝集良否判定手段233は、二値化した第2画像からフロックを抽出し、第2画像のフロック情報を取得する。
・ステップ815に代えて、以下のステップC2が実行され、ステップ820に代えて、以下のステップD2が実行される。
Step B2: The coagulation quality determination means 233 extracts flocs from the binarized second image and obtains floc information of the second image.
Instead of
ステップC2:凝集良否判定手段233は、被処理水データ(現時刻の各計測値)及びフロック情報を正規化処理する。 Step C2: The flocculation quality determination means 233 normalizes the treated water data (each measurement value at the current time) and the floc information.
ステップD2:凝集良否判定手段233は、モデル生成手段232から第2凝集良否判定モデルを取得し、画像処理を行った第2画像、正規化処理後の被処理水データ(正規化処理後の各計測値)及びフロック情報(正規化処理後のフロック情報)を第2凝集良否判定モデルに入力し、第2凝集良否判定モデルの出力である処理水濁度の予測値(予測処理水濁度)を計算し、取得する。 Step D2: The flocculation quality judgment means 233 acquires the second flocculation quality judgment model from the model generation means 232, inputs the second image that has been image-processed, the treated water data after normalization (each measured value after normalization), and the floc information (floc information after normalization) into the second flocculation quality judgment model, and calculates and acquires a predicted value of the treated water turbidity (predicted treated water turbidity), which is the output of the second flocculation quality judgment model.
<効果>
以上説明したように、第3監視システムは、被処理水Wa1の濁質の凝集状態の良否に影響を与えるフロック情報も用いて、第1凝集良否判定モデル及び第2凝集良否判定モデルを生成し、生成した凝集良否判定モデル(第1凝集良否判定モデル又は第2凝集良否判定モデル)を用いて、画像に映る被処理水Wa1の濁質の凝集状態の良否を示す情報をより精度よく計算できる。
<Effects>
As described above, the third monitoring system generates a first coagulation quality judgment model and a second coagulation quality judgment model, also using floc information that affects the quality of the coagulation state of the turbidity in the treated water Wa1, and can more accurately calculate information indicating the quality of the coagulation state of the turbidity in the treated water Wa1 shown in the image using the generated coagulation quality judgment model (the first coagulation quality judgment model or the second coagulation quality judgment model).
<<第4実施形態>>
本発明の第4実施形態に係る水処理状況監視システム(以下、「第4監視システム」とも称呼される場合がある。)について説明する。第4監視システムは、以下の点のみにおいて、第1監視システムと相違する。
<<Fourth embodiment>>
A water treatment status monitoring system according to a fourth embodiment of the present invention (hereinafter, may be referred to as a "fourth monitoring system") will be described. The fourth monitoring system differs from the first monitoring system only in the following points.
第4監視システムは、第1画像データ及び第2画像データを用いて、一つの凝集良否判定モデルを生成する。 The fourth monitoring system generates a single aggregation pass/fail judgment model using the first image data and the second image data.
以下この相違点を中心として説明する。 The following explanation will focus on these differences.
<具体的作動>
第4監視システムのモデル生成手段232は、図16に示した処理フローを実行する。従って、モデル生成手段232は、図16のステップ600から処理を開始し、以下に述べるステップ1605乃至ステップ1625の処理を順に実行した後、ステップ1695に進んで本処理フローを終了する。
<Specific operation>
The model generating means 232 of the fourth monitoring system executes the processing flow shown in Fig. 16. Therefore, the model generating means 232 starts processing from
ステップ1605:モデル生成手段232は、情報格納手段231から、互いに関連付けられた第1画像データ、第2画像データ、被処理水データ及び処理水データのデータセットを取得する。 Step 1605: The model generation means 232 acquires data sets of the first image data, the second image data, the treated water data, and the treated water data that are associated with each other from the information storage means 231.
ステップ1610:モデル生成手段232は、第1画像データの各第1画像を画像処理する。具体的に述べると、モデル生成手段232は、第1画像データの各第1画像をグレースケール化した後、輝度補正する。 Step 1610: The model generating means 232 performs image processing on each first image of the first image data. Specifically, the model generating means 232 grayscales each first image of the first image data and then performs brightness correction.
ステップ1615:モデル生成手段232は、第2画像データの各第2画像を画像処理する。具体的に述べると、モデル生成手段232は、第2画像データの各第2画像をグレースケール化した後、輝度補正する。 Step 1615: The model generating means 232 performs image processing on each second image of the second image data. Specifically, the model generating means 232 grayscales each second image of the second image data and then performs brightness correction.
ステップ1620:モデル生成手段232は、被処理水データ(被処理水データの各計測値)を正規化処理する。 Step 1620: The model generation means 232 normalizes the treated water data (each measured value of the treated water data).
ステップ1625:モデル生成手段232は、処理済み第1画像データ、処理済み第2画像データ、処理済み被処理水データ及び処理水データを学習用データとして用いて、深層学習によって、第1画像(画像処理後の第1画像)及び第2画像(画像処理後の第2画像データ)と、被処理水データの各計測値(正規化処理後の各計測値)と、を入力として、予測処理水濁度を出力とする学習済みモデル(凝集良否判定モデル)を、生成する。モデル生成手段232は、生成した凝集良否判定モデルを保持(記憶)する。 Step 1625: The model generation means 232 uses the processed first image data, the processed second image data, the treated water data, and the treated water data as learning data, and generates a learned model (coagulation pass/fail judgment model) by deep learning, using the first image (first image after image processing) and the second image (second image data after image processing) and each measured value of the treated water data (each measured value after normalization processing) as input, and outputting predicted treated water turbidity. The model generation means 232 holds (stores) the generated coagulation pass/fail judgment model.
図17は凝集良否判定手段233が実行する処理フローを示すフローチャートである。凝集良否判定手段233は、図17に示すフローチャートを実行する。従って、凝集良否判定手段233は、図17のステップ1700から処理を開始して、以下に述べるステップ1705乃至ステップ1720の処理を順に実行する。その後、凝集良否判定手段233は、ステップ1795に進んで本処理フローを一旦終了する。
Figure 17 is a flowchart showing the process flow executed by the coagulation quality determination means 233. The coagulation quality determination means 233 executes the flowchart shown in Figure 17. Therefore, the coagulation quality determination means 233 starts processing from
ステップ1705:凝集良否判定手段233は、現時刻の第1画像を第1撮像装置220aから取得し、現時刻の第2画像を第2撮像装置220bから取得し、被処理水データ(現時刻の各計測値)を第1水質計210aから取得する。
Step 1705: The flocculation quality determination means 233 acquires a first image at the current time from the
ステップ1710:凝集良否判定手段233は、第1画像を画像処理する。具体的に述べると、凝集良否判定手段233は、第1画像をグレースケール化した後、輝度補正する。 Step 1710: The agglomeration quality determination means 233 processes the first image. Specifically, the agglomeration quality determination means 233 converts the first image into a grayscale image and then performs brightness correction.
ステップ1715:凝集良否判定手段233は、第2画像を画像処理する。具体的に述べると、凝集良否判定手段233は、第2画像をグレースケール化した後、輝度補正する。 Step 1715: The aggregation quality determination means 233 processes the second image. Specifically, the aggregation quality determination means 233 converts the second image into a grayscale image and then performs brightness correction.
ステップ1720:凝集良否判定手段233は、被処理水データ(現時刻の各計測値)を正規化処理する。 Step 1720: The coagulation pass/fail determination means 233 normalizes the treated water data (each measured value at the current time).
ステップ1725:凝集良否判定手段233は、モデル生成手段232から凝集良否判定モデルを取得し、画像処理を行った第1画像及び正規化処理した被処理水データを第1凝集良否判定モデルに入力し、第1凝集良否判定モデルの出力である処理水濁度の予測値(予測処理水濁度)を計算し、取得する。 Step 1725: The coagulation quality judgment means 233 acquires a coagulation quality judgment model from the model generation means 232, inputs the first image that has been image-processed and the treated water data that has been normalized into the first coagulation quality judgment model, and calculates and acquires a predicted value of the treated water turbidity (predicted treated water turbidity), which is the output of the first coagulation quality judgment model.
<効果>
以上説明したように、第4監視システムは、凝集核やフロックが形成される様子(経時変化)が反映される、それぞれ別の場所に存在する被処理水Wa1を撮像した第1画像データ及び第2画像データを用いて、一つの凝集良否判定モデルを生成し、生成した凝集良否判定モデルを用いて、濁質の凝集状態の良否を示す情報を計算する。これにより、第4監視システムは、画像に映る被処理水Wa1の濁質の凝集状態の良否を示す情報を精度よく計算できる。更に、第4監視システムは、第1監視システムよりもモデル選択に関するパラメータが削減できてシステムの簡素化が可能となる。
<Effects>
As described above, the fourth monitoring system generates one coagulation quality judgment model using the first image data and the second image data of the treated water Wa1 located at different locations, which reflect the formation of coagulation nuclei and flocs (changes over time), and calculates information indicating the quality of the coagulation state of the turbidity using the generated coagulation quality judgment model. This allows the fourth monitoring system to accurately calculate information indicating the quality of the coagulation state of the turbidity in the treated water Wa1 shown in the image. Furthermore, the fourth monitoring system can reduce parameters related to model selection compared to the first monitoring system, making it possible to simplify the system.
以上説明した、上記各実施形態及び第1変形例によれば、例えば、熟練者が存在しない途上国において、適切に水処理を行うことを可能とすることで、その地に暮らす人の衛生向上を図ることができ、適切な薬剤の仕様による環境保全を通じて、サステナブルな社会の実現にも寄与することができる。 According to the above-described embodiments and the first modified example, for example, in developing countries where there are no skilled workers, it is possible to perform appropriate water treatment, thereby improving the hygiene of people living in those areas, and contributing to the realization of a sustainable society through environmental conservation through the use of appropriate chemicals.
<<他の変形例>>
本発明は上記各実施形態及び第1変形例に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。上記各実施形態及び第1変形例は、本発明の範囲内において、互いに組み合わせることができる。
<<Other variations>>
The present invention is not limited to the above-described embodiments and the first modification, and various modifications can be adopted within the scope of the present invention. The above-described embodiments and the first modification can be combined with each other within the scope of the present invention.
例えば、第1実施形態及び第4実施形態を組み合わせてもよい。この場合、例えば、モデル生成手段232は、複数の凝集良否判定モデル(本例において、第1凝集良否判定モデル、第2凝集良否判定モデル及び凝集良否モデルの3つ)を生成する。凝集良否判定手段233は、モデル生成手段232によって生成された複数の凝集良否判定モデル(本例において、第1凝集良否判定モデル、第2凝集良否判定モデル及び凝集良否判定モデル)の何れかを用いて、被処理水Wa1の濁質の凝集状態を示す画像を含む入力データから被処理水Wa1の濁質の凝集状態の良否を示す情報を計算する。 For example, the first embodiment and the fourth embodiment may be combined. In this case, for example, the model generating means 232 generates a plurality of coagulation quality judgment models (in this example, the first coagulation quality judgment model, the second coagulation quality judgment model, and the coagulation quality judgment model). The coagulation quality judgment means 233 uses any of the plurality of coagulation quality judgment models (in this example, the first coagulation quality judgment model, the second coagulation quality judgment model, and the coagulation quality judgment model) generated by the model generating means 232 to calculate information indicating the quality of the coagulation state of the turbidity of the water to be treated Wa1 from input data including an image showing the coagulation state of the turbidity of the water to be treated Wa1.
例えば、上記各実施形態及び第1変形例において、モデル生成手段232は、被処理水Wa1中の濁質の凝集良否の判定に関するモデルとして、深層学習によって、学習済みモデルを生成したが、凝集良否の判定に関するモデルは凝集良否を示すことが可能ならば、経験式、統計的モデル等を生成してもよい。 For example, in each of the above embodiments and the first modified example, the model generation means 232 generated a learned model by deep learning as a model for determining whether or not turbidity in the treated water Wa1 has flocculated, but the model for determining whether or not flocculation has occurred may generate an empirical formula, a statistical model, or the like, as long as it is capable of indicating whether or not flocculation has occurred.
例えば、上記各実施形態及び第1変形例において、被処理水Wa1の画像の撮像条件は、被処理水Wa1中の濁質の凝集状態を撮像できれば特に限定されない。ただし、光源が日光のみで昼夜で明るさが大きく異なる場合、撮像装置220の撮像場所を照らす光源が設置された方が好ましい。更に、明るさの変化を記録し、被処理水Wa1の画像の前処理(輝度補正)に使用することも、濁質の凝集状態の良否の判定精度を向上することになるため、撮像場所の明るさの変化を記録するための照度計等を設置してもよい。 For example, in each of the above embodiments and the first modified example, the imaging conditions for the image of the treated water Wa1 are not particularly limited as long as the flocculation state of the turbid matter in the treated water Wa1 can be imaged. However, if the only light source is sunlight and the brightness differs greatly between day and night, it is preferable to install a light source that illuminates the imaging location of the imaging device 220. Furthermore, since recording the change in brightness and using it for pre-processing (brightness correction) of the image of the treated water Wa1 will improve the accuracy of determining whether the flocculation state of the turbid matter is good or bad, a light meter or the like may be installed to record the change in brightness of the imaging location.
上記1実施形態乃至上記第3実施形態、及び、第1変形例のそれぞれにおいて、例えば、被処理水Wa1の水質が比較的変動しにくく、一定である場合は、あらかじめ浄水場内で、濁質の凝集状態に差が生じやすい処理時間(あるいは場所)を調査しておき、濁質の凝集状態に差が生じやすい被処理水Wa1を撮像可能な場所(第2実施形態の場合、採水可能な場所)に、撮像装置220(第2実施形態の場合、採水ポンプ)を設置することが好ましい。 In each of the first to third embodiments and the first modified example, for example, if the water quality of the water to be treated Wa1 is relatively stable and does not fluctuate easily, it is preferable to investigate in advance the treatment time (or location) within the water purification plant where differences in the flocculation state of turbidity are likely to occur, and to install the imaging device 220 (in the second embodiment, a water sampling pump) in a location where the water to be treated Wa1 where differences in the flocculation state of turbidity are likely to occur can be imaged (in the second embodiment, a location where water can be sampled).
上記第1実施形態乃至第3実施形態、及び、第1変形例のそれぞれにおいて、例えば、被処理水Wa1の水質が変動する場合、被処理水Wa1の水質に応じて(被処理水データに基づいて)、情報処理装置230が凝集良否の判定に使用する画像(入力データ)及び凝集良否判定モデルを適宜、手動又は自動で切り替えてもよい。
In each of the above first to third embodiments and the first modified example, for example, when the water quality of the water to be treated Wa1 varies, the image (input data) and the coagulation quality judgment model used by the
この場合において、例えば、情報処理装置230が、被処理水データに基づいて、被処理水データがフロックの成長を促進させる条件に該当するか否かを判定し、判定結果に基づいて、被処理水データがフロックの成長を促進させる条件に該当する場合、被処理水Wa1がフロックの成長を促進させる条件に該当しない場合に比べて、上流側の場所に設置された撮像装置によって撮像された画像データを用いて生成した凝集良否判定モデルを選択し、選択した凝集良否判定モデルを用いて、被処理水Wa1の画像を含む入力データから予測処理水濁度を出力するようにしてもよい。
In this case, for example, the
例えば、被処理水Wa1の被処理水濁度が約80度の場合、被処理水データがフロックの成長を促進させる条件に該当し、上流側(例えば、緩速攪拌の処理時間0分)に相当する被処理水Wa1を撮像可能な位置に設置された撮像装置220によって撮像された画像を用いて凝集良否判定モデルを生成し、生成した凝集良否判定モデルを用いて、当該画像から予測処理水濁度を出力するようにしてもよい。 For example, if the turbidity of the treated water Wa1 is approximately 80 degrees, the treated water data meets the conditions that promote the growth of flocs, and an image captured by an imaging device 220 installed in a position capable of capturing an image of the treated water Wa1 corresponding to the upstream side (e.g., 0 minute slow stirring processing time) is used to generate a coagulation quality judgment model, and a predicted treated water turbidity can be output from the image using the generated coagulation quality judgment model.
例えば、被処理水Wa1の被処理水濁度が約35度の場合、被処理水データがフロックの成長を促進させる条件に該当せず、下流側(例えば、緩速攪拌の処理時間4分)に相当する被処理水Wa1を撮像可能な位置に設置された撮像装置220によって撮像された画像を使用し凝集良否判定モデルを生成し、生成した凝集良否判定モデルを用いて、当該画像から予測処理水濁度を出力するようにしてもよい。 For example, if the turbidity of the treated water Wa1 is approximately 35 degrees, the treated water data does not meet the conditions that promote the growth of flocs, and an image captured by an imaging device 220 installed in a position capable of capturing an image of the treated water Wa1 corresponding to the downstream side (e.g., a processing time of 4 minutes with slow stirring) can be used to generate a coagulation quality judgment model, and a predicted treated water turbidity can be output from the image using the generated coagulation quality judgment model.
上記各実施形態及び第1変形例において、互いに異なる場所に3台以上の撮像装置220を設置し、それぞれによって撮像された画像データを用いて、複数の凝集良否判定モデルを生成してもよい。この場合において、上記各第1実施形態乃至第3実施形態及び第1変形例のように凝集良否判定モデルが2つである場合と同様に、複数の凝集良否判定モデルの中から一つの凝集良否判定モデルを選択し、選択した凝集良否判定モデルを用いて、被処理水Wa1の画像から予測処理水濁度を出力するようにしてもよい。 In each of the above embodiments and the first modified example, three or more imaging devices 220 may be installed in different locations, and multiple coagulation quality judgment models may be generated using image data captured by each of the imaging devices 220. In this case, as in the case where there are two coagulation quality judgment models as in each of the above first to third embodiments and the first modified example, one coagulation quality judgment model may be selected from the multiple coagulation quality judgment models, and the selected coagulation quality judgment model may be used to output a predicted treated water turbidity from an image of the treated water Wa1.
上記4実施形態において、互いに異なる場所に3台以上の撮像装置220を設置し、情報処理装置230は、それぞれの撮像装置220によって撮像された画像データを用いて、一つの凝集良否判定モデルを生成してもよい。
In the above four embodiments, three or more imaging devices 220 may be installed at different locations, and the
上記各実施形態及び第1変形例において、情報処理装置230は、凝集良否判定モデルからの出力として、濁質の凝集状態の良を示す情報及び否を示す情報の何れかを出力するようにして、2値分類を行うようにしてもよい。
In each of the above embodiments and the first modified example, the
上記各実施形態及び第1変形例において、情報処理装置230は、凝集良否判定モデルから出力される予測処理水濁度と所定の処理水閾値濁度(例えば、1度)を比較することによって、濁質の凝集状態が良及び否の何れかであるか否かを判定し、判定結果を出力するようにしてもよい。
In each of the above embodiments and the first modified example, the
上記各実施形態及び第1変形例において、上記情報処理装置230は、予測処理水濁度に応じて、薬剤ポンプからの凝集剤の注入量を、監視制御装置を介して、調整するようにしてもよい。例えば、情報処理装置230は、凝集状態が悪い(否である)場合、凝集剤注入量を調整することにより、凝集状態を適切にして、処理水Wa2の処理水濁度がきれいになるように調整するようにしてもよい。
In each of the above embodiments and the first modified example, the
上記各実施形態及び第1変形例において、情報処理装置230は、画像データのみを用いて、凝集良否モデルを生成してもよい。
In each of the above embodiments and the first modified example, the
上記各実施形態及び第1変形例は、浄水場100に適用したが、浄水場100以外の水を浄化処理する他のプラントに適用してもよい。
The above embodiments and the first modified example are applied to the
上記第1実施形態において、情報処理装置230は、濁質の凝集状態の良否を示す情報の計算に使用するモデルとして、少なくとも2つ(この例において、第1凝集良否判定モデル及び第2凝集良否判定モデルの2つ)を選択し、少なくとも2つの凝集良否判定モデル(この例において第1凝集良否判定モデル及び第2凝集良否判定モデル)のそれぞれから出力した予測処理水濁度にあらかじめ被処理水濁度に応じて設定した重みをかけて、足し合わせることで最終的な予測処理水濁度を算出してもよい。
In the first embodiment described above, the
上記各実施形態及び第1変形例において、情報処理装置230は、凝集良否判定手段233により判断された結果を、情報処理装置230に接続されたモニター等に出力するようにしてもよい。この場合、例えば、情報処理装置230は、警報を発報する装置に接続され、情報処理装置230は、予測処理水濁度が閾値(1度)を超えるようなら、警報装置の警報を発報させるようにしてもよい。
In each of the above embodiments and the first modified example, the
撮像装置220が1台でもそれが水処理のフローに沿って移動可能(レール式、ドローン等)な場合、1台で複数個所を撮像可能となる。このとき、画像データとともに撮像場所を特定できる情報もまとめて記録することで、本発明を実現可能である。撮像場所を特定できる情報としては例えば、撮像装置220にGPS(Global Positioning System)機能も追加し、GPSの情報を取得する方法がある。 Even if there is only one imaging device 220, if it can move along the water treatment flow (rail type, drone, etc.), one device can capture images of multiple locations. In this case, the present invention can be realized by recording information that can identify the imaging location together with the image data. One method of obtaining information that can identify the imaging location is to add a GPS (Global Positioning System) function to the imaging device 220 and acquire GPS information, for example.
上記各実施形態及び第1変形例において、情報処理装置230は、入力データとしてのある時刻の画像及び/又は被処理水データ(各計測値)等を、ある時間範囲の画像及び/又は被水処理水データ等に代えた凝集良否判定モデルを生成してもよい。
In each of the above embodiments and the first modified example, the
上記各実施形態及び第1変形例において、被処理水を複数の処理場所に運ばず1か所で逐次的に処理する場合、1台で処理状況の推移(処理時間の異なる複数箇所)を撮像可能となる。この場合、モデル生成手段232は処理時間の異なる複数箇所ごとに凝集良否判定モデルを生成してもよい。 In each of the above embodiments and the first modified example, when the water to be treated is treated sequentially at one location without being transported to multiple treatment locations, it is possible to capture images of the progress of the treatment status (multiple locations with different treatment times) with one device. In this case, the model generation means 232 may generate a flocculation pass/fail judgment model for each of the multiple locations with different treatment times.
100…浄水場、210a…第1水質計、210b…第2水質計、220a…第1撮像装置、220b…第2撮像装置、230…情報処理装置、231…情報格納手段、232…モデル生成手段、233…凝集良否判定手段、234…凝集良否出力手段 100... water purification plant, 210a... first water quality meter, 210b... second water quality meter, 220a... first imaging device, 220b... second imaging device, 230... information processing device, 231... information storage means, 232... model generation means, 233... flocculation quality determination means, 234... flocculation quality output means
Claims (14)
前記被処理水を撮像可能な互いに異なる複数の場所に設置され、前記被処理水を撮像することにより、各場所から撮像した前記被処理水の画像を含む各場所毎の前記被処理水の画像データを取得する複数の撮像装置と、
前記被処理水に関する、被処理水濁度を含む被処理水水質パラメータを測定し、前記被処理水水質パラメータを含む被処理水データを取得する被処理水計測装置と、
前記処理水の処理水濁度を測定し、前記処理水濁度を含む処理水データを取得する処理水計測装置と、
前記撮像装置、前記被処理水計測装置及び前記処理水計測装置から、前記画像データ、前記被処理水データ及び前記処理水データを取得する情報処理装置と、
を備え、
前記情報処理装置は、
前記被処理水の前記画像データを含む学習用入力データ及び前記処理水データを、学習用データとして用いて、機械学習によって、前記被処理水の前記画像を含む入力データから前記被処理水の前記濁質の凝集状態の良否を示す情報を出力する凝集良否判定モデルを、複数作成するように構成され、
前記情報処理装置は、
前記被処理水濁度に基づいて、
複数の前記凝集良否判定モデルの少なくとも一つを選択し、複数の前記撮像装置の少なくとも一つから前記被処理水の前記画像を、判定用画像として取得し、選択した前記凝集良否判定モデルを用いて、前記判定用画像を含む判定用入力データから前記判定用画像に映る前記被処理水の前記濁質の前記凝集状態の良否を示す情報を計算する、
ように構成された、
水処理状況監視システム。 A water treatment status monitoring system applied to a facility that produces purified treated water by transporting the water to be treated to a plurality of treatment locations in sequence and performing a process including a coagulation and sedimentation process for removing turbidity contained in the water to be treated,
A plurality of imaging devices are installed at a plurality of different locations capable of imaging the water to be treated, and image the water to be treated to obtain image data of the water to be treated for each location, including images of the water to be treated captured from each location;
a water measurement device for measuring water quality parameters including turbidity of the water to be treated and acquiring water data including the water quality parameters of the water to be treated;
a treated water measuring device for measuring the turbidity of the treated water and acquiring treated water data including the turbidity of the treated water;
an information processing device that acquires the image data, the treated water data, and the treated water data from the imaging device, the treated water measuring device, and the treated water measuring device;
Equipped with
The information processing device includes:
The learning input data including the image data of the water to be treated and the treated water data are used as learning data, and a plurality of coagulation quality judgment models are created by machine learning, which output information indicating the quality of the coagulation state of the turbidity of the water to be treated from the input data including the image of the water to be treated,
The information processing device includes:
Based on the turbidity of the treated water,
Selecting at least one of the plurality of flocculation quality judgment models, acquiring the image of the water to be treated from at least one of the plurality of imaging devices as an image for judgment, and using the selected flocculation quality judgment model, calculating information indicating the quality of the flocculation state of the turbidity of the water to be treated shown in the image for judgment from judgment input data including the image for judgment.
It was configured as follows:
Water treatment status monitoring system.
前記情報処理装置は、一つの前記凝集良否判定モデルを一つの前記撮像装置によって撮像された前記画像データから作成する、
ように構成された、
水処理状況監視システム。 The water treatment status monitoring system according to claim 1,
the information processing device creates one of the agglutination quality determination models from the image data captured by one of the imaging devices;
It was configured as follows:
Water treatment status monitoring system.
前記情報処理装置は、一つの前記凝集良否判定モデルを複数の前記撮像装置によって撮像された前記画像データから作成する、
ように構成された、
水処理状況監視システム。 The water treatment status monitoring system according to claim 1,
the information processing device creates one of the agglutination quality determination models from the image data captured by the multiple imaging devices;
It was configured as follows:
Water treatment status monitoring system.
前記被処理水を撮像可能な互いに異なる複数の場所に設置され、前記被処理水を撮像することにより、各場所から撮像した前記被処理水の画像を含む各場所毎の前記被処理水の画像データを取得する複数の撮像装置と、
前記被処理水に関する、被処理水濁度を含む被処理水水質パラメータを測定し、前記被処理水水質パラメータを含む被処理水データを取得する被処理水計測装置と、
前記処理水の処理水濁度を測定し、前記処理水濁度を含む処理水データを取得する処理水計測装置と、
前記撮像装置、前記被処理水計測装置及び前記処理水計測装置から、前記画像データ、前記被処理水データ及び前記処理水データを取得する情報処理装置と、
前記情報処理装置に接続された操作装置を備え、
前記情報処理装置は、
前記被処理水の前記画像データを含む学習用入力データ及び前記処理水データを、学習用データとして用いて、機械学習によって、前記被処理水の前記画像を含む入力データから前記被処理水の前記濁質の凝集状態の良否を示す情報を出力する凝集良否判定モデルを、複数作成するように構成され、
前記情報処理装置は、前記操作装置に対する操作に基づいて、複数の前記凝集良否判定モデルの少なくとも一つを選択し、複数の前記撮像装置の少なくとも一つから前記被処理水の前記画像を、判定用画像として取得し、選択した前記凝集良否判定モデルを用いて、前記判定用画像を含む判定用入力データから前記判定用画像に映る前記被処理水の前記濁質の前記凝集状態の良否を示す情報を計算する、
ように構成された、
水処理状況監視システム。 A water treatment status monitoring system applied to a facility that produces purified treated water by transporting the water to be treated to a plurality of treatment locations in sequence and performing a process including a coagulation and sedimentation process for removing turbidity contained in the water to be treated,
A plurality of imaging devices are installed at a plurality of different locations capable of imaging the water to be treated, and image the water to be treated to obtain image data of the water to be treated for each location, including images of the water to be treated captured from each location;
a water measurement device for measuring water quality parameters including turbidity of the water to be treated and acquiring water data including the water quality parameters of the water to be treated;
a treated water measuring device for measuring the turbidity of the treated water and acquiring treated water data including the turbidity of the treated water;
an information processing device that acquires the image data, the treated water data, and the treated water data from the imaging device, the treated water measuring device, and the treated water measuring device;
An operation device connected to the information processing device,
The information processing device includes:
The learning input data including the image data of the water to be treated and the treated water data are used as learning data, and a plurality of coagulation quality judgment models are created by machine learning, which output information indicating the quality of the coagulation state of the turbidity of the water to be treated from the input data including the image of the water to be treated,
The information processing device selects at least one of the plurality of coagulation quality judgment models based on an operation on the operation device, acquires the image of the water to be treated from at least one of the plurality of imaging devices as an image for judgment, and calculates information indicating the quality of the coagulation state of the turbidity of the water to be treated shown in the image for judgment from input data for judgment including the image for judgment using the selected coagulation quality judgment model.
It was configured as follows:
Water treatment status monitoring system.
前記情報処理装置は、前記被処理水濁度と閾値濁度とを比較し比較結果に基づいて、複数の前記凝集良否判定モデルの中から何れか一つを選択する、
ように構成された、
水処理状況監視システム。 The water treatment status monitoring system according to claim 1 ,
the information processing device compares the turbidity of the treated water with a threshold turbidity, and selects one of the multiple flocculation pass/fail judgment models based on the comparison result.
It was configured as follows:
Water treatment status monitoring system.
前記情報処理装置は、前記画像データ、前記被処理水データ及び前記処理水データを含むデータセットを記憶する記憶部を有し、
前記情報処理装置は、前記記憶部に記憶した前記データセットの一部を前記学習用データとして用いて、複数の前記凝集良否判定モデルを作成し、前記データセットの一部を除いた他部の少なくとも一部を用いて、作成した複数の前記凝集良否判定モデルが出力する前記被処理水の前記濁質の前記凝集状態の良否を示す情報の、前記被処理水濁度に応じた精度を評価することによって、前記閾値濁度を算出する、
ように構成された、
水処理状況監視システム。 The water treatment status monitoring system according to claim 5 ,
the information processing device has a storage unit that stores a data set including the image data, the to-be-treated water data, and the treated water data;
The information processing device uses a portion of the data set stored in the memory unit as the learning data to create a plurality of the flocculation quality judgment models, and calculates the threshold turbidity by evaluating the accuracy of information indicating the quality of the flocculation state of the turbidity of the treated water output by the created plurality of the flocculation quality judgment models using at least a portion of the remaining portion excluding the portion of the data set, according to the turbidity of the treated water.
It was configured as follows:
Water treatment status monitoring system.
前記被処理水を撮像可能な互いに異なる複数の場所に設置され、前記被処理水を撮像することにより、各場所から撮像した前記被処理水の画像を含む各場所毎の前記被処理水の画像データを取得する複数の撮像装置と、
前記被処理水に関する、被処理水濁度を含む被処理水水質パラメータを測定し、前記被処理水水質パラメータを含む被処理水データを取得する被処理水計測装置と、
前記処理水の処理水濁度を測定し、前記処理水濁度を含む処理水データを取得する処理水計測装置と、
前記撮像装置、前記被処理水計測装置及び前記処理水計測装置から、前記画像データ、前記被処理水データ及び前記処理水データを取得する情報処理装置と、
を備え、
前記情報処理装置は、
前記被処理水の前記画像データを含む学習用入力データ及び前記処理水データを、学習用データとして用いて、機械学習によって、前記被処理水の前記画像を含む入力データから前記被処理水の前記濁質の凝集状態の良否を示す情報を出力する凝集良否判定モデルを、複数作成するように構成され、
前記情報処理装置は、
複数の前記凝集良否判定モデルの少なくとも一つを選択し、複数の前記撮像装置の少なくとも一つから前記被処理水の前記画像を、判定用画像として取得し、選択した前記凝集良否判定モデルを用いて、前記判定用画像を含む判定用入力データから前記判定用画像に映る前記被処理水の前記濁質の前記凝集状態の良否を示す情報を計算する、
ように構成され、
前記情報処理装置は、前記判定用画像に映る前記被処理水の前記濁質の前記凝集状態の良否を示す情報として、前記処理水の予測濁度を計算する、
ように構成された、
水処理状況監視システム。 A water treatment status monitoring system applied to a facility that produces purified treated water by transporting the water to be treated to a plurality of treatment locations in sequence and performing a process including a coagulation and sedimentation process for removing turbidity contained in the water to be treated,
A plurality of imaging devices are installed at a plurality of different locations capable of imaging the water to be treated, and image the water to be treated to obtain image data of the water to be treated for each location, including images of the water to be treated captured from each location;
a water measurement device for measuring water quality parameters including turbidity of the water to be treated and acquiring water data including the water quality parameters of the water to be treated;
a treated water measuring device for measuring the turbidity of the treated water and acquiring treated water data including the turbidity of the treated water;
an information processing device that acquires the image data, the treated water data, and the treated water data from the imaging device, the treated water measuring device, and the treated water measuring device;
Equipped with
The information processing device includes:
The learning input data including the image data of the water to be treated and the treated water data are used as learning data, and a plurality of coagulation quality judgment models are created by machine learning, which output information indicating the quality of the coagulation state of the turbidity of the water to be treated from the input data including the image of the water to be treated,
The information processing device includes:
Selecting at least one of the plurality of flocculation quality judgment models, acquiring the image of the water to be treated from at least one of the plurality of imaging devices as an image for judgment, and using the selected flocculation quality judgment model, calculating information indicating the quality of the flocculation state of the turbidity of the water to be treated shown in the image for judgment from judgment input data including the image for judgment.
It is configured as follows:
The information processing device calculates a predicted turbidity of the treated water as information indicating whether the flocculation state of the turbidity of the treated water shown in the determination image is good or bad.
It was configured as follows:
Water treatment status monitoring system.
前記被処理水を撮像可能な互いに異なる複数の場所に設置され、前記被処理水を撮像することにより、各場所から撮像した前記被処理水の画像を含む各場所毎の前記被処理水の画像データを取得する複数の撮像装置と、
前記被処理水に関する、被処理水濁度を含む被処理水水質パラメータを測定し、前記被処理水水質パラメータを含む被処理水データを取得する被処理水計測装置と、
前記処理水の処理水濁度を測定し、前記処理水濁度を含む処理水データを取得する処理水計測装置と、
前記撮像装置、前記被処理水計測装置及び前記処理水計測装置から、前記画像データ、前記被処理水データ及び前記処理水データを取得する情報処理装置と、
を備え、
前記情報処理装置は、
前記被処理水の前記画像データを含む学習用入力データ及び前記処理水データを、学習用データとして用いて、機械学習によって、前記被処理水の前記画像を含む入力データから前記被処理水の前記濁質の凝集状態の良否を示す情報を出力する凝集良否判定モデルを、複数作成するように構成され、
前記情報処理装置は、
複数の前記凝集良否判定モデルの少なくとも一つを選択し、複数の前記撮像装置の少なくとも一つから前記被処理水の前記画像を、判定用画像として取得し、選択した前記凝集良否判定モデルを用いて、前記判定用画像を含む判定用入力データから前記判定用画像に映る前記被処理水の前記濁質の前記凝集状態の良否を示す情報を計算する、
ように構成され、
前記情報処理装置は、前記判定用画像に映る前記被処理水の前記濁質の前記凝集状態の良否を示す情報として、良及び否の何れかの判定結果を計算する、
ように構成された、
水処理状況監視システム。 A water treatment status monitoring system applied to a facility that produces purified treated water by transporting the water to be treated to a plurality of treatment locations in sequence and performing a process including a coagulation and sedimentation process for removing turbidity contained in the water to be treated,
A plurality of imaging devices are installed at a plurality of different locations capable of imaging the water to be treated, and image the water to be treated to obtain image data of the water to be treated for each location, including images of the water to be treated captured from each location;
a water measurement device for measuring water quality parameters including turbidity of the water to be treated and acquiring water data including the water quality parameters of the water to be treated;
a treated water measuring device for measuring the turbidity of the treated water and acquiring treated water data including the turbidity of the treated water;
an information processing device that acquires the image data, the treated water data, and the treated water data from the imaging device, the treated water measuring device, and the treated water measuring device;
Equipped with
The information processing device includes:
The learning input data including the image data of the water to be treated and the treated water data are used as learning data, and a plurality of coagulation quality judgment models are created by machine learning, which output information indicating the quality of the coagulation state of the turbidity of the water to be treated from the input data including the image of the water to be treated,
The information processing device includes:
Selecting at least one of the plurality of flocculation quality judgment models, acquiring the image of the water to be treated from at least one of the plurality of imaging devices as an image for judgment, and using the selected flocculation quality judgment model, calculating information indicating the quality of the flocculation state of the turbidity of the water to be treated shown in the image for judgment from judgment input data including the image for judgment.
It is configured as follows:
The information processing device calculates a judgment result of either good or bad as information indicating the good or bad flocculation state of the turbidity of the treated water reflected in the judgment image.
It was configured as follows:
Water treatment status monitoring system.
前記被処理水を撮像可能な互いに異なる複数の場所に設置され、前記被処理水を撮像することにより、各場所から撮像した前記被処理水の画像を含む各場所毎の前記被処理水の画像データを取得する複数の撮像装置と、
前記被処理水に関する、被処理水濁度を含む被処理水水質パラメータを測定し、前記被処理水水質パラメータを含む被処理水データを取得する被処理水計測装置と、
前記処理水の処理水濁度を測定し、前記処理水濁度を含む処理水データを取得する処理水計測装置と、
前記撮像装置、前記被処理水計測装置及び前記処理水計測装置から、前記画像データ、前記被処理水データ及び前記処理水データを取得する情報処理装置と、
を備え、
前記情報処理装置は、
前記被処理水の前記画像データを含む学習用入力データ及び前記処理水データを、学習用データとして用いて、機械学習によって、前記被処理水の前記画像を含む入力データから前記被処理水の前記濁質の凝集状態の良否を示す情報を出力する凝集良否判定モデルを、複数作成するように構成され、
前記情報処理装置は、
複数の前記凝集良否判定モデルの少なくとも一つを選択し、複数の前記撮像装置の少なくとも一つから前記被処理水の前記画像を、判定用画像として取得し、選択した前記凝集良否判定モデルを用いて、前記判定用画像を含む判定用入力データから前記判定用画像に映る前記被処理水の前記濁質の前記凝集状態の良否を示す情報を計算する、
ように構成され、
前記学習用入力データは、前記被処理水の前記画像データのみを含み、
前記判定用入力データは、前記判定用画像のみを含む、
水処理状況監視システム。 A water treatment status monitoring system applied to a facility that produces purified treated water by transporting the water to be treated to a plurality of treatment locations in sequence and performing a process including a coagulation and sedimentation process for removing turbidity contained in the water to be treated,
A plurality of imaging devices are installed at a plurality of different locations capable of imaging the water to be treated, and image the water to be treated to obtain image data of the water to be treated for each location, including images of the water to be treated captured from each location;
a water measurement device for measuring water quality parameters including turbidity of the water to be treated and acquiring water data including the water quality parameters of the water to be treated;
a treated water measuring device for measuring the turbidity of the treated water and acquiring treated water data including the turbidity of the treated water;
an information processing device that acquires the image data, the treated water data, and the treated water data from the imaging device, the treated water measuring device, and the treated water measuring device;
Equipped with
The information processing device includes:
The learning input data including the image data of the water to be treated and the treated water data are used as learning data, and a plurality of coagulation quality judgment models are created by machine learning, which output information indicating the quality of the coagulation state of the turbidity of the water to be treated from the input data including the image of the water to be treated,
The information processing device includes:
Selecting at least one of the plurality of flocculation quality judgment models, acquiring the image of the water to be treated from at least one of the plurality of imaging devices as an image for judgment, and using the selected flocculation quality judgment model, calculating information indicating the quality of the flocculation state of the turbidity of the water to be treated shown in the image for judgment from judgment input data including the image for judgment.
It is configured as follows:
The learning input data includes only the image data of the water to be treated,
The input data for determination includes only the image for determination.
Water treatment status monitoring system.
前記被処理水を撮像可能な互いに異なる複数の場所に設置され、前記被処理水を撮像することにより、各場所から撮像した前記被処理水の画像を含む各場所毎の前記被処理水の画像データを取得する複数の撮像装置と、
前記被処理水に関する、被処理水濁度を含む被処理水水質パラメータを測定し、前記被処理水水質パラメータを含む被処理水データを取得する被処理水計測装置と、
前記処理水の処理水濁度を測定し、前記処理水濁度を含む処理水データを取得する処理水計測装置と、
前記撮像装置、前記被処理水計測装置及び前記処理水計測装置から、前記画像データ、前記被処理水データ及び前記処理水データを取得する情報処理装置と、
を備え、
前記情報処理装置は、
前記被処理水の前記画像データを含む学習用入力データ及び前記処理水データを、学習用データとして用いて、機械学習によって、前記被処理水の前記画像を含む入力データから前記被処理水の前記濁質の凝集状態の良否を示す情報を出力する凝集良否判定モデルを、複数作成するように構成され、
前記情報処理装置は、
複数の前記凝集良否判定モデルの少なくとも一つを選択し、複数の前記撮像装置の少なくとも一つから前記被処理水の前記画像を、判定用画像として取得し、選択した前記凝集良否判定モデルを用いて、前記判定用画像を含む判定用入力データから前記判定用画像に映る前記被処理水の前記濁質の前記凝集状態の良否を示す情報を計算する、
ように構成され、
前記情報処理装置は、前記被処理水計測装置から前記被処理水水質パラメータを判定用被処理水水質パラメータとして取得し、
前記学習用入力データは、前記被処理水データを更に含み、
前記判定用入力データは、前記判定用被処理水水質パラメータを更に含む、
水処理状況監視システム。 A water treatment status monitoring system applied to a facility that produces purified treated water by transporting the water to be treated to a plurality of treatment locations in sequence and performing a process including a coagulation and sedimentation process for removing turbidity contained in the water to be treated,
A plurality of imaging devices are installed at a plurality of different locations capable of imaging the water to be treated, and image the water to be treated to obtain image data of the water to be treated for each location, including images of the water to be treated captured from each location;
a water measurement device for measuring water quality parameters including turbidity of the water to be treated and acquiring water data including the water quality parameters of the water to be treated;
a treated water measuring device for measuring the turbidity of the treated water and acquiring treated water data including the turbidity of the treated water;
an information processing device that acquires the image data, the treated water data, and the treated water data from the imaging device, the treated water measuring device, and the treated water measuring device;
Equipped with
The information processing device includes:
The learning input data including the image data of the water to be treated and the treated water data are used as learning data, and a plurality of coagulation quality judgment models are created by machine learning, which output information indicating the quality of the coagulation state of the turbidity of the water to be treated from the input data including the image of the water to be treated,
The information processing device includes:
Selecting at least one of the plurality of flocculation quality judgment models, acquiring the image of the water to be treated from at least one of the plurality of imaging devices as an image for judgment, and using the selected flocculation quality judgment model, calculating information indicating the quality of the flocculation state of the turbidity of the water to be treated shown in the image for judgment from judgment input data including the image for judgment.
It is configured as follows:
The information processing device acquires the water quality parameters of the treated water from the treated water measuring device as judgment water quality parameters of the treated water;
The learning input data further includes the treated water data,
The input data for judgment further includes the water quality parameter for judgment.
Water treatment status monitoring system.
前記被処理水を撮像可能な互いに異なる複数の場所に設置され、前記被処理水を撮像することにより、各場所から撮像した前記被処理水の画像を含む各場所毎の前記被処理水の画像データを取得する複数の撮像装置と、
前記被処理水に関する、被処理水濁度を含む被処理水水質パラメータを測定し、前記被処理水水質パラメータを含む被処理水データを取得する被処理水計測装置と、
前記処理水の処理水濁度を測定し、前記処理水濁度を含む処理水データを取得する処理水計測装置と、
前記撮像装置、前記被処理水計測装置及び前記処理水計測装置から、前記画像データ、前記被処理水データ及び前記処理水データを取得する情報処理装置と、
を備え、
前記情報処理装置は、
前記被処理水の前記画像データを含む学習用入力データ及び前記処理水データを、学習用データとして用いて、機械学習によって、前記被処理水の前記画像を含む入力データから前記被処理水の前記濁質の凝集状態の良否を示す情報を出力する凝集良否判定モデルを、複数作成するように構成され、
前記情報処理装置は、
複数の前記凝集良否判定モデルの少なくとも一つを選択し、複数の前記撮像装置の少なくとも一つから前記被処理水の前記画像を、判定用画像として取得し、選択した前記凝集良否判定モデルを用いて、前記判定用画像を含む判定用入力データから前記判定用画像に映る前記被処理水の前記濁質の前記凝集状態の良否を示す情報を計算する、
ように構成され、
前記情報処理装置は、前記被処理水の前記画像データの各画像の前記濁質の塊であるフロックに関する情報であるフロック情報を含む学習用フロックデータを取得し、前記判定用画像から前記濁質の塊であるフロックに関する情報である判定用フロック情報を取得するように構成され、
前記学習用入力データは、前記学習用フロックデータを更に含み、
前記判定用入力データは、前記判定用フロック情報を更に含む、
水処理状況監視システム。 A water treatment status monitoring system applied to a facility that produces purified treated water by transporting the water to be treated to a plurality of treatment locations in sequence and performing a process including a coagulation and sedimentation process for removing turbidity contained in the water to be treated,
A plurality of imaging devices are installed at a plurality of different locations capable of imaging the water to be treated, and image the water to be treated to obtain image data of the water to be treated for each location, including images of the water to be treated captured from each location;
a water measurement device for measuring water quality parameters including turbidity of the water to be treated and acquiring water data including the water quality parameters of the water to be treated;
a treated water measuring device for measuring the turbidity of the treated water and acquiring treated water data including the turbidity of the treated water;
an information processing device that acquires the image data, the treated water data, and the treated water data from the imaging device, the treated water measuring device, and the treated water measuring device;
Equipped with
The information processing device includes:
The learning input data including the image data of the water to be treated and the treated water data are used as learning data, and a plurality of coagulation quality judgment models are created by machine learning, which output information indicating the quality of the coagulation state of the turbidity of the water to be treated from the input data including the image of the water to be treated,
The information processing device includes:
Selecting at least one of the plurality of flocculation quality judgment models, acquiring the image of the water to be treated from at least one of the plurality of imaging devices as an image for judgment, and using the selected flocculation quality judgment model, calculating information indicating the quality of the flocculation state of the turbidity of the water to be treated shown in the image for judgment from judgment input data including the image for judgment.
It is configured as follows:
The information processing device is configured to acquire learning floc data including floc information that is information about flocs that are lumps of turbidity in each image of the image data of the water to be treated, and to acquire determination floc information that is information about flocs that are lumps of turbidity from the determination image,
The learning input data further includes the learning block data,
The input data for judgment further includes the flock information for judgment.
Water treatment status monitoring system.
前記被処理水を撮像可能な互いに異なる複数の場所に設置され、前記被処理水を撮像することにより、各場所から撮像した前記被処理水の画像を含む各場所毎の前記被処理水の画像データを取得する複数の撮像装置と、
前記被処理水に関する、被処理水濁度を含む被処理水水質パラメータを測定し、前記被処理水水質パラメータを含む被処理水データを取得する被処理水計測装置と、
前記処理水の処理水濁度を測定し、前記処理水濁度を含む処理水データを取得する処理水計測装置と、
前記撮像装置、前記被処理水計測装置及び前記処理水計測装置から、前記画像データ、前記被処理水データ及び前記処理水データを取得する情報処理装置と、
を備え、
前記情報処理装置は、
前記被処理水の前記画像データを含む学習用入力データ及び前記処理水データを、学習用データとして用いて、機械学習によって、前記被処理水の前記画像を含む入力データから前記被処理水の前記濁質の凝集状態の良否を示す情報を出力する凝集良否判定モデルを、複数作成するように構成され、
前記情報処理装置は、
複数の前記凝集良否判定モデルの少なくとも一つを選択し、複数の前記撮像装置の少なくとも一つから前記被処理水の前記画像を、判定用画像として取得し、選択した前記凝集良否判定モデルを用いて、前記判定用画像を含む判定用入力データから前記判定用画像に映る前記被処理水の前記濁質の前記凝集状態の良否を示す情報を計算する、
ように構成され、
前記情報処理装置は、
前記被処理水水質パラメータに基づいて、前記被処理水データが前記濁質の塊であるフロックの成長を促進させる条件に該当するか否かを判定し、
前記被処理水水質パラメータが前記フロックの成長を促進させる条件に該当する場合、前記被処理水水質パラメータが前記フロックの成長を促進させる条件に該当しない場合に比べて、上流側の場所で撮像された前記画像データを用いて作成した前記凝集良否判定モデルを選択する、
ように構成された、
水処理状況監視システム。 A water treatment status monitoring system applied to a facility that produces purified treated water by transporting the water to be treated to a plurality of treatment locations in sequence and performing a process including a coagulation and sedimentation process for removing turbidity contained in the water to be treated,
A plurality of imaging devices are installed at a plurality of different locations capable of imaging the water to be treated, and image the water to be treated to obtain image data of the water to be treated for each location, including images of the water to be treated captured from each location;
a water measurement device for measuring water quality parameters including turbidity of the water to be treated and acquiring water data including the water quality parameters of the water to be treated;
a treated water measuring device for measuring the turbidity of the treated water and acquiring treated water data including the turbidity of the treated water;
an information processing device that acquires the image data, the treated water data, and the treated water data from the imaging device, the treated water measuring device, and the treated water measuring device;
Equipped with
The information processing device includes:
The learning input data including the image data of the water to be treated and the treated water data are used as learning data, and a plurality of coagulation quality judgment models are created by machine learning, which output information indicating the quality of the coagulation state of the turbidity of the water to be treated from the input data including the image of the water to be treated,
The information processing device includes:
Selecting at least one of the plurality of flocculation quality judgment models, acquiring the image of the water to be treated from at least one of the plurality of imaging devices as an image for judgment, and using the selected flocculation quality judgment model, calculating information indicating the quality of the flocculation state of the turbidity of the water to be treated shown in the image for judgment from judgment input data including the image for judgment.
It is configured as follows:
The information processing device includes:
determining whether the data on the water to be treated corresponds to a condition that promotes the growth of flocs, which are masses of turbidity, based on the water quality parameters of the water to be treated;
When the water quality parameters of the treated water satisfy the conditions for promoting the growth of the flocs, the flocculation quality judgment model created using the image data captured at an upstream location is selected, compared to when the water quality parameters of the treated water do not satisfy the conditions for promoting the growth of the flocs.
It was configured as follows:
Water treatment status monitoring system.
互いに異なる複数の場所に存在する前記被処理水を採水する複数の採水装置と、
複数の前記採水装置によって採水された、複数の場所に存在していた前記被処理水のそれぞれを撮像することにより、前記各場所に存在していた前記被処理水の画像である採水画像を含む各場所毎の前記被処理水の採水画像データを取得する複数の撮像装置と、
前記被処理水に関する、被処理水濁度を含む被処理水水質パラメータを測定し、前記被処理水水質パラメータを含む被処理水データを取得する被処理水計測装置と、
前記処理水の処理水濁度を測定し、前記処理水濁度を含む処理水データを取得する処理水計測装置と、
前記撮像装置、前記被処理水計測装置及び前記処理水計測装置から、前記採水画像データ、前記被処理水データ及び前記処理水データを取得する情報処理装置と、
を備え、
前記情報処理装置は、
前記被処理水の前記採水画像データを含む学習用入力データ及び前記処理水データを、学習用データとして用いて、機械学習によって、前記被処理水の前記採水画像を含む入力データから前記被処理水の前記濁質の凝集状態の良否を示す情報を出力する凝集良否判定モデルを、各場所毎の前記被処理水の前記採水画像データのそれぞれについて作成するように構成され、
前記情報処理装置は、
各場所に対応する前記被処理水の前記採水画像データのそれぞれについて作成された、複数の前記凝集良否判定モデルの少なくとも一つを前記被処理水濁度に基づいて選択し、前記撮像装置から前記被処理水の前記採水画像を判定用画像として取得し、選択した前記凝集良否判定モデルを用いて、前記判定用画像を含む判定用入力データから前記判定用画像に映る前記被処理水の前記濁質の前記凝集状態の良否を示す情報を計算する、
ように構成された、
水処理状況監視システム。 A water treatment status monitoring system applied to a facility that produces purified treated water by transporting the water to be treated to a plurality of treatment locations in sequence and performing a process including a coagulation and sedimentation process for removing turbidity contained in the water to be treated,
A plurality of water sampling devices that sample the water to be treated, which are located in a plurality of different locations;
A plurality of imaging devices that capture images of the water to be treated that existed in a plurality of locations and that were sampled by the plurality of water sampling devices, thereby acquiring sampled image data of the water to be treated for each location, including sampled images that are images of the water to be treated that existed in each of the locations;
a water measurement device for measuring water quality parameters including turbidity of the water to be treated and acquiring water data including the water quality parameters of the water to be treated;
a treated water measuring device for measuring the turbidity of the treated water and acquiring treated water data including the turbidity of the treated water;
an information processing device that acquires the water sampling image data, the water to be treated data, and the treated water data from the imaging device, the water to be treated measuring device, and the treated water measuring device;
Equipped with
The information processing device includes:
The learning input data including the sampled image data of the water to be treated and the treated water data are used as learning data, and a flocculation quality judgment model that outputs information indicating the quality of the flocculation state of the turbidity of the water to be treated from the input data including the sampled image of the water to be treated by machine learning is created for each of the sampled image data of the water to be treated at each location,
The information processing device includes:
At least one of the multiple coagulation quality judgment models created for each of the sampled image data of the water to be treated corresponding to each location is selected based on the turbidity of the water to be treated , the sampled image of the water to be treated is acquired from the imaging device as an image for judgment, and information indicating the quality of the coagulation state of the turbidity of the water to be treated shown in the image for judgment is calculated from judgment input data including the image for judgment using the selected coagulation quality judgment model.
It was configured as follows:
Water treatment status monitoring system.
前記被処理水を撮像可能な互いに異なる複数の場所に設置された複数の撮像装置によって、前記被処理水を撮像することにより、各場所から撮像した前記被処理水の画像を含む各場所毎の前記被処理水の画像データを取得することと、
被処理水計測装置によって、前記被処理水に関する、被処理水濁度を含む被処理水水質パラメータを測定し、前記被処理水水質パラメータを含む被処理水データを取得することと、
処理水計測装置によって、前記処理水の処理水濁度を測定し、前記処理水濁度を含む処理水データを取得することと、
情報処理装置によって、前記撮像装置、前記被処理水計測装置及び前記処理水計測装置から、前記画像データ、前記被処理水データ及び前記処理水データを取得することと、
を含み、
前記情報処理装置によって、
前記被処理水の前記画像データを含む学習用入力データ及び前記処理水データを、学習用データとして用いて、機械学習によって、前記被処理水の前記画像を含む入力データから前記被処理水の前記濁質の凝集状態の良否を示す情報を出力する凝集良否判定モデルを、複数作成し、
前記被処理水濁度に基づいて、複数の前記凝集良否判定モデルの少なくとも一つを選択し、複数の前記撮像装置の少なくとも一つから前記被処理水の前記画像を、判定用画像として取得し、選択した前記凝集良否判定モデルを用いて、前記判定用画像を含む判定用入力データから前記判定用画像に映る前記被処理水の前記濁質の前記凝集状態の良否を示す情報を計算する、
水処理状況監視方法。 A water treatment status monitoring method applied to a facility that produces purified treated water by transporting the water to be treated to a plurality of treatment locations in sequence and performing a process including a coagulation and sedimentation process for removing turbidity contained in the water to be treated, comprising:
By capturing images of the water to be treated using a plurality of imaging devices installed at a plurality of different locations capable of capturing images of the water to be treated, image data of the water to be treated for each location including images of the water to be treated captured from each location is obtained;
measuring water quality parameters including turbidity of the treated water with a water measuring device, and acquiring water quality parameters of the treated water including the water quality parameters of the treated water;
measuring the turbidity of the treated water by a treated water measuring device and acquiring treated water data including the turbidity of the treated water;
acquiring the image data, the treated water data, and the treated water data from the imaging device, the treated water measuring device, and the treated water measuring device by an information processing device;
Including,
By the information processing device,
Using the learning input data including the image data of the water to be treated and the treated water data as learning data, a plurality of flocculation quality judgment models are created by machine learning, which output information indicating the quality of the flocculation state of the turbidity of the water to be treated from the input data including the image of the water to be treated,
At least one of the plurality of coagulation quality judgment models is selected based on the turbidity of the treated water , the image of the treated water is acquired from at least one of the plurality of imaging devices as an image for judgment, and information indicating the quality of the coagulation state of the turbidity of the treated water reflected in the image for judgment is calculated from judgment input data including the image for judgment using the selected coagulation quality judgment model.
How to monitor water treatment status.
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